以技術成熟度為框架指導構建創新產業鏈

◎廈門大學能源學院院長、首批“千人計劃”國家特聘專家 李 寧

以技術成熟度為框架指導構建創新產業鏈

◎廈門大學能源學院院長、首批“千人計劃”國家特聘專家 李 寧

平潭企業家科學家創新論壇是促進產學研合作、提高科技成果轉化率、提升科技作為第一生產力的大好平臺。論壇提出以發布創新技術和投資路線圖的方式協助科學家和企業家對話交流，是非常好的倡議。我曾經作為技術專家參與美國能源部重大民用核能技術路線圖和開發規劃的制定與執行，其中三項后來都有中國政府部門、企業與科研機構的合作參與，如四代核能系統、加速器驅動嬗變和全球核能合作伙伴動議的先進核燃料循環等。在這過程中，我不僅對具體技術和路徑有了比較全面的了解，而且通過規劃和執行，意識到創新技術的開發和產業化有規律可循，有路徑可走，有方法可依，有工具可用。

幾年前，我在為比爾·蓋茨創投的核能技術開發公司規劃行波堆技術開發示范時，也采用了技術成熟度體系，可以有效組織各種資源，把一個蘊含了極大潛力的技術概念逐步推向工程化設計、驗證、示范和商業化應用。

由于航天與核能技術和系統高深復雜，開發應用周期長，因此對開發體系、路徑、方法和工具有很高的要求。我們可以參考借鑒，經過適當的凝練和適應性修改簡化轉變成為具有較為普遍指導意義和應用價值的系統。今天我和大家分享我的一些思考和實踐成果：以技術成熟度為框架指導建設創新產業鏈，邀請大家批評指正，共同推進實施創新驅動發展戰略。

首先，我們來看一下正在成為主流的開發創新范式，說明為什么要構建創新產業鏈。

我認為創新是得到應用的發明，不只是新穎的創意或原型。因此創新不僅需要原創研究，還要完成開發和實現應用。

隨著科學研究和技術開發的深入展開和相應資源和機構的廣泛分布，創新已經從傳統的企業內部的封閉創新范式，演進為涉及社會各方的開放創新范式。技術和產品開發的來源不僅限于企業內部，應用基礎研究的成果也不再局限在機構內部等待轉化開發。機構、行業和市場的剛性封閉界限被逐步打破，成為柔性互通的開放交換界面或混合共生體。

在開放創新的范式中，各種創新資源的參與大大增加了創新的多樣性和驅動力，同時技術的來源、構成和開發變得多元復雜。要完成創新的全過程，并且使創新成為社會與經濟發展的主要動力，必須有可以普遍適用的創新路徑和方法，必須形成分工定位與合作模式明確合理的創新產業鏈。

現在，我把技術成熟度概念和應用介紹一下。技術成熟度是在融入系統或子系統前對發展中技術（材料、部件、裝置等）的成熟程度的一個評估量度。我們采用美國國家航空航天局在1970年代實施阿波羅登月計劃時提出的技術成熟度概念和階段劃分描述技術研發過程：

在基礎技術和可行性研究（概念驗證）階段，基本原理被發現和報告（一級成熟度），技術概念和用途被闡明（二級），通過分析和實驗驗證概念的關鍵功能和特性（三級）。

在技術開發和示范（原理驗證）階段，先后在實驗室環境中驗證部件和試驗臺（四級），在模擬環境中驗證部件和試驗臺（五級），在模擬環境中驗證系統與子系統模型或原型機（六級）。

在系統與子系統開發和系統測試、啟動和運行（性能驗證）階段，先后在運行環境下驗證演示原型系統（七級），完成通過測試和驗證演示的實際系統（八級），實際系統成功通過運行使用（九級）。

與技術成熟度相對應的是技術研發階段性的產出，大致可以分為從概念驗證階段一至三級產出的報告、論文和專利，在原理驗證階段四至六級的設計、建造、模擬、分析及部件、臺架和典型系統模型或原型，到性能驗證階段七至九級的原型機和實際系統的設計、建造、調試、運行和分析。

技術成熟度體系經過多年的發展和應用，已經開始被許多國家政府部門、跨國企業等采納使用，包括美國國防部、能源部、波音公司等，中國國防科工局、中航集團、中核集團等。美國宇航局系統化應用該體系的商業化成功的案例之一，是在1980年代從最基礎的流體力學計算模擬研究開始，歷經二十多年的按照技術成熟度提升路徑，循序漸進，把完成開發與驗證的噴氣機引擎降噪技術引入大型客機。有心觀察者可以在最新的波音787夢幻系列客機上看到引擎噴氣口波浪形的邊緣，就是該技術的體現。

通過理論探索和實踐驗證，發現技術成熟度可以是討論和量化成熟度的共同語言，提供對引入技術進行風險評估的框架，補充開發項目的管理或跟蹤系統。技術成熟度從最早的評估工具，演化成可以用于研發規劃和管理的工具，應用于部件或系統層面，設定測試進度，幫助客戶和供應商懂得要求，容易估量變更的影響，了解對設施和能力的要求。

我逐步意識到技術成熟度體系作為經過大量理論和實踐驗證有效的技術開發評估、規劃和管理工具，可以指導更為廣泛普遍的創新。我開始把技術成熟度從單個技術開發的應用中提升到科技轉化的體系層面，把它作為一個尺度和框架來定位分工，設計構建創新產業鏈，并且在實踐中應用驗證。

根據技術開發各個階段的主要任務，其相應的主流功能機構分別是對應技術成熟度一至三級工作的高校和科研機構，從事技術與應用基礎研究；對應四至六級的技術與應用研發機構，從事技術開發與功能示范；對應七至九級的企業產品開發部門，從事系統集成示范與產業化。

隨著技術成熟度的提高，其產出效益的社會性逐步降低，對應公共投入比例下降；相應的企業性逐步提高，對應企業投入比例上升。

根據以上階段性定位、功能和效益分析，三大階段的投資和執行主體應該分別為政府及公眾和事業單位或其它形式非盈利性組織、公共投入與私營（風險）投資合伙支持的事業單位和初創企業、企業或產業投資和生產企業。技術發展需要的技能和資源需要在不同階段和機構間銜接或流通，而技術應用創造的價值應該根據各個階段和機構的投入與承擔的風險合理分配，使得不同階段和機構之間的銜接和轉移能夠得到有效的完成和保障。在這樣的模型中，技術開發和轉化的遞進通衢得到明晰的表征。

這樣的定位分工和相應的需求、技術與價值的銜接和轉移，就形成了一個系統的創新產業鏈。

在這樣的產業鏈架構分析中，我國目前產學研結合不密切、科技轉化效率低的原因和機理就變得比較清晰了：由于對應各個階段功能定位的機構大都比較側重內部的產出和評估，而對于跨越階段、完成轉化需要的界面銜接和傳遞不理解、不重視或不知道如何操作，同時政府各主管部門之間缺乏有效的協作體制和機制，整個技術開發成熟的過程缺乏前后段或上下游的功能與利益的連接和反饋，因此各個階段的工作都容易陷入分離和低水平重復。比如高校會傾向從政府科技部門獲取項目和經費，以論文和專利數量為主要評價指標，但對于成果質量和轉移缺乏途徑和動力；而企業則多局限于引進和使用成熟技術和工藝，對技術開發的投入比例極低，造成技術開發和示范機構缺乏市場需求的牽引和利益的驅動。這些現象的存在，我想主要原因之一應該是沒有認識到建設創新產業鏈的必要性和可行性。

為了能夠普及推廣技術成熟度評估系統，方便實際應用，我們開發了基于網絡的軟件工具，并為企業提供評估咨詢服務和培訓。

這個框架和我們已經在實踐中采用的方法有很多類似之處，但是我們采用源于航天技術開發的體系，有比較細致的分級、發展、應用、研究和驗證，結合對應的開發工作和產出，提出專業分工定位，社會性和企業性變化，以及連接的界面和模式，形成創新產業鏈的框架。我真切希望和有志同道的科學家和企業家一起來探索建設完善，為實現創新驅動發展戰略貢獻力量。