閆學(xué)良 常彬杰

(北京低碳清潔能源研究所，北京 102211)

0 引言

一項(xiàng)科研項(xiàng)目的成果從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，需要經(jīng)歷技術(shù)原理構(gòu)想、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、中試(正式投產(chǎn)前的試驗(yàn))、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展四個(gè)環(huán)節(jié)。中試環(huán)節(jié)作為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的承上啟下環(huán)節(jié)，對(duì)科技成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和推向市場(chǎng)具有至關(guān)重要的作用。2016年，我國(guó)高校授權(quán)專利數(shù)從2010年的2.47萬(wàn)件增加到12.2萬(wàn)件，但科技成果轉(zhuǎn)化率卻從6.36%降至2.21%[1]。究其原因，一方面，是由于各高校沒(méi)有充裕的資金進(jìn)行科研項(xiàng)目中試環(huán)節(jié)；另一方面，在于中試環(huán)節(jié)管理手段薄弱，沒(méi)有很好地發(fā)揮中試環(huán)節(jié)在整個(gè)科技成果轉(zhuǎn)化過(guò)程中的作用。因此，研究和完善科技成果轉(zhuǎn)化過(guò)程中的中試環(huán)節(jié)，為科研項(xiàng)目中試環(huán)節(jié)實(shí)施提供可行的措施和建議具有很重要的意義。

1 科研項(xiàng)目中試環(huán)節(jié)特點(diǎn)

科研項(xiàng)目中試環(huán)節(jié)是以實(shí)驗(yàn)室探索性小試、模試的科技成果(試驗(yàn)數(shù)據(jù)、論文、專利等)為基礎(chǔ)，對(duì)小試科技成果進(jìn)行設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、建設(shè)及調(diào)試運(yùn)行，以驗(yàn)證和完善小試成果，確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，形成可靠完善的工藝技術(shù)包、新配方、新材料等，為科技成果產(chǎn)業(yè)化推廣做技術(shù)、設(shè)備、人員儲(chǔ)備的一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性試驗(yàn)活動(dòng)。從知識(shí)轉(zhuǎn)化層面理解，中試實(shí)際上就是將研發(fā)人員的隱性知識(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、施工、調(diào)試運(yùn)行等階段逐步變成工藝技術(shù)包、新配方、新產(chǎn)品等顯性知識(shí)和產(chǎn)品的過(guò)程，同時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，也是研發(fā)人員、設(shè)計(jì)人員、工程人員、生產(chǎn)操作人員相互的顯性知識(shí)和隱性知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)移、消化、開(kāi)放、共享和集成，本質(zhì)上是參與中試各方的隱性知識(shí)和顯性知識(shí)相互轉(zhuǎn)化和提升的過(guò)程[2]。

圖1給出了科研項(xiàng)目中試包括的各個(gè)階段，雖然與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目實(shí)施有基本相同的階段，但有其自身的特點(diǎn)：

(1)中試是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性試驗(yàn)活動(dòng)，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。

(2)中試目標(biāo)在于試驗(yàn)驗(yàn)證和工藝開(kāi)發(fā)，而非生產(chǎn)盈利。

(3)中試從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是研發(fā)而不是生產(chǎn)。

(4)中試是一項(xiàng)不同于常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目的短期活動(dòng)。

(5)中試實(shí)施的主導(dǎo)是科研人員，而非工程實(shí)施人員和生產(chǎn)運(yùn)行人員。

圖1 科研項(xiàng)目中試的各階段

2 科研項(xiàng)目中試環(huán)節(jié)易發(fā)生的問(wèn)題

筆者多年來(lái)一直從事科研項(xiàng)目中試組織與管理，參與了國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)化示范2009BAB49B00)、國(guó)家863項(xiàng)目(硅鐵煙塵與高鋁粉煤灰硅鈣渣資源協(xié)同利用關(guān)鍵技術(shù)及示范2012AA06A118、煤電/煤化工廢物協(xié)同處置與循環(huán)利用技術(shù)及示范2012AA06A115)等多項(xiàng)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目的中試實(shí)施。在實(shí)施過(guò)程中，易于發(fā)生以下問(wèn)題。

2.1 研發(fā)與設(shè)計(jì)結(jié)合不足

在科技成果轉(zhuǎn)化過(guò)程中，研發(fā)人員進(jìn)行克級(jí)、千克級(jí)實(shí)驗(yàn)及模擬實(shí)驗(yàn)，以獲取規(guī)律和數(shù)據(jù)，完善工藝流程和參數(shù)；設(shè)計(jì)人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)和規(guī)律，遵循設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、過(guò)程評(píng)價(jià)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；研究人員和設(shè)計(jì)人員的交匯點(diǎn)主要在于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳遞、解讀和設(shè)計(jì)文件的審核。在數(shù)據(jù)的傳遞、解讀過(guò)程中，為避免發(fā)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛或保密等需求，數(shù)據(jù)會(huì)被研發(fā)人員進(jìn)行保密處理，且實(shí)驗(yàn)室小試數(shù)據(jù)系統(tǒng)性不完善，影響設(shè)計(jì)人員理解研發(fā)工藝和目標(biāo)，存在以常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范或類似成熟工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況，造成設(shè)計(jì)與工藝匹配性差。

2.2 研發(fā)與工程結(jié)合不足

中試設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)及監(jiān)造、建設(shè)三個(gè)工程階段由研發(fā)、設(shè)計(jì)、工程三類人員完成。工程人員工藝知識(shí)欠缺，研發(fā)人員設(shè)計(jì)、工程參與度低，不利于工藝開(kāi)發(fā)問(wèn)題在工程階段發(fā)現(xiàn)并解決，研發(fā)、設(shè)計(jì)、工程人員沒(méi)有形成有機(jī)結(jié)合，遲滯了工藝的開(kāi)發(fā)速度。

2.3 工藝與設(shè)備結(jié)合不足

設(shè)備是工藝的支撐和基礎(chǔ)，找到與工藝相匹配的設(shè)備是工藝開(kāi)發(fā)的核心問(wèn)題之一，只有做好設(shè)備選型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與工藝匹配，才能確保工藝開(kāi)發(fā)成功。對(duì)于非標(biāo)設(shè)計(jì)設(shè)備，設(shè)計(jì)單位受制于設(shè)計(jì)費(fèi)用少、研發(fā)人員不熟悉設(shè)備，會(huì)用現(xiàn)有設(shè)備替代，造成設(shè)備與工藝結(jié)合不足，影響工藝開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)。

2.4 研發(fā)人員基本不參與建設(shè)階段

研發(fā)人員限于精力、閱歷及固有的思維觀念等影響，很少直接介入建設(shè)階段，不利于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題并有效解決，研發(fā)意圖不能完全體現(xiàn)和貫徹。并且他們對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能不熟悉，影響后續(xù)試驗(yàn)中的設(shè)備操作及運(yùn)行。

3 科研項(xiàng)目中試環(huán)節(jié)各階段的管理

要做好中試各階段的管理，需重視中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目的不同特點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性地管理。只有這樣，才能保證中試實(shí)施順利，發(fā)揮中試在科技成果轉(zhuǎn)化過(guò)程中承上啟下的作用。

3.1 中試設(shè)計(jì)階段

表1為中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段的比較，可以看出，中試在設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)裕量、設(shè)備選型等方面與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目有較大的不同。

表1 科研項(xiàng)目中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段比較表

根據(jù)中試在設(shè)計(jì)階段不同于常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，建議中試設(shè)計(jì)階段可采取以下管理措施：

(2)設(shè)計(jì)原則。中試裝置規(guī)模小、運(yùn)行時(shí)間短，沒(méi)有專門的設(shè)計(jì)規(guī)范，在設(shè)計(jì)過(guò)程中只能參照工業(yè)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范。設(shè)計(jì)人員需根據(jù)具體情況，與研發(fā)人員、工程技術(shù)人員一起，因時(shí)因地，選擇合適的設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足中試試驗(yàn)、資金、場(chǎng)地等需求。

(3)環(huán)保、安全。在設(shè)計(jì)階段，為了加快中試進(jìn)行，經(jīng)常出現(xiàn)不開(kāi)展安全、環(huán)保等專項(xiàng)設(shè)計(jì)或有意避開(kāi)政府審批等問(wèn)題；一旦裝置運(yùn)行出現(xiàn)安全、環(huán)保問(wèn)題或政府檢查，都會(huì)要求裝置停運(yùn)整改，影響中試進(jìn)度或?qū)е轮性囀?。因此，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)認(rèn)真履行專項(xiàng)設(shè)計(jì)和政府報(bào)批流程。

(4)設(shè)計(jì)裕量。設(shè)計(jì)裕量指的是設(shè)備能力、工藝指標(biāo)的可調(diào)節(jié)性和多方面適應(yīng)性。中試設(shè)計(jì)伊始需設(shè)立明確的試驗(yàn)方案和目標(biāo)，并圍繞這個(gè)目標(biāo)開(kāi)展設(shè)計(jì)、選擇設(shè)計(jì)裕量，避免裝置建設(shè)完成后進(jìn)行大量改造或建設(shè)大量無(wú)意義的旁路、支路。

(5)設(shè)備選型。中試試驗(yàn)主要目標(biāo)之一為開(kāi)發(fā)與工藝匹配的設(shè)備，為產(chǎn)業(yè)化設(shè)備選型提供技術(shù)支撐。對(duì)調(diào)節(jié)工藝指標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備和非標(biāo)設(shè)備，不能全部選擇成熟的工業(yè)化產(chǎn)品，須進(jìn)行定制或非標(biāo)設(shè)計(jì)、制造。

(6)自動(dòng)控制。裝置自動(dòng)控制水平須與試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)相匹配，考慮產(chǎn)業(yè)化放大需要，壓力變送器、溫度傳感器、流量控制器等儀器儀表需盡量貼近工業(yè)化成熟產(chǎn)品選型，配套PLC系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)，以便對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)采集，從而有利于各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核算。

3.2 設(shè)備采購(gòu)及監(jiān)造

表2為科研項(xiàng)目中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目在設(shè)備采購(gòu)及監(jiān)造階段的比較，可以看出，科研項(xiàng)目中試設(shè)備采購(gòu)方式靈活，生產(chǎn)廠商多為小型生產(chǎn)企業(yè)，中試過(guò)程往往伴隨設(shè)備開(kāi)發(fā)；在設(shè)備制造過(guò)程中，沒(méi)有專業(yè)的監(jiān)造隊(duì)伍進(jìn)行設(shè)備監(jiān)造、驗(yàn)收。因此，設(shè)備采購(gòu)及監(jiān)造階段應(yīng)充分發(fā)揮采購(gòu)靈活優(yōu)勢(shì)，有效避免資金短缺、設(shè)備專業(yè)人員少的劣勢(shì)，重點(diǎn)做好以下幾個(gè)方面的管理：

(1)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和裝置采購(gòu)，選擇有經(jīng)驗(yàn)的工程人員主導(dǎo)，通過(guò)單一采購(gòu)、議標(biāo)等方式規(guī)避低價(jià)中標(biāo)，選擇行業(yè)內(nèi)成熟有經(jīng)驗(yàn)的供應(yīng)商。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可得kp，ki，kd的模糊規(guī)則表分別如表2、表3、表4。輸入變量e和ec與輸出變量kp的隸屬度函數(shù)如圖8，輸出變量ki和kd的隸屬度函數(shù)如圖9。

(2)非標(biāo)設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)人員和研發(fā)人員確定的非標(biāo)設(shè)計(jì)圖，選擇有資質(zhì)、有業(yè)績(jī)的供應(yīng)商進(jìn)行生產(chǎn)制造。

表2 科研項(xiàng)目中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目設(shè)備采購(gòu)及

(3)借助外力，聘請(qǐng)專業(yè)人員進(jìn)行核心設(shè)備或裝置的監(jiān)造工作，嚴(yán)格把控裝置加工、制造質(zhì)量。

(4)做好設(shè)備或裝置出廠前的驗(yàn)收工作，尤其是成套裝置，在出廠前必須進(jìn)行模擬現(xiàn)場(chǎng)工況的連續(xù)試車和試驗(yàn)，確保主要問(wèn)題在出廠前解決。

(5)由于中試的試驗(yàn)性，裝置改造可能性極大，因此應(yīng)選用能提供優(yōu)質(zhì)售后服務(wù)的廠家，簽署合同時(shí)專門考慮改造費(fèi)用，確保出現(xiàn)問(wèn)題能及時(shí)解決。

3.3 建設(shè)

表3為科研項(xiàng)目中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目在建設(shè)階段的比較，可以看出，科研項(xiàng)目中試建設(shè)階段很少配備監(jiān)理隊(duì)伍，施工隊(duì)伍多為專業(yè)程度低的小型分包商，研發(fā)人員很少直接介入建設(shè)階段管理，易于造成工期滯后和費(fèi)用超支。

表3 科研項(xiàng)目中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目建設(shè)階段比較表

因此建議：

(1)由專業(yè)工程技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理。

(2)選擇有中試裝置建設(shè)、安裝經(jīng)驗(yàn)的施工及安裝單位[3]。

(3)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的安裝，研發(fā)人員須參與、學(xué)習(xí)，熟悉設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能。

(4)研發(fā)人員須參與控制系統(tǒng)組態(tài)，明確采集數(shù)據(jù)的類型、頻次、系統(tǒng)聯(lián)鎖、控制邏輯等。

(5)加強(qiáng)對(duì)施工安全、質(zhì)量、工期及造價(jià)的管控。

(6)開(kāi)車前開(kāi)展“三查四定”、中交及尾項(xiàng)盤查工作，確保中試裝置保質(zhì)保量按時(shí)交付。

3.4 調(diào)試運(yùn)行

調(diào)試運(yùn)行是中試環(huán)節(jié)的核心，關(guān)系著中試的成敗，并保障項(xiàng)目通過(guò)檢查，完成課題驗(yàn)收，取得更高創(chuàng)新的科技成果，實(shí)現(xiàn)資源和資金的充分利用，為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)工程支撐。

表4為科研項(xiàng)目中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目調(diào)試運(yùn)行階段比較，可以看出，中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目在調(diào)試組織、運(yùn)行組織、運(yùn)行人員安排、運(yùn)行時(shí)間、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、最終產(chǎn)品等方面有較大不同。

表4 科研項(xiàng)目中試與常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目調(diào)試運(yùn)行階段比較表

建議中試調(diào)試運(yùn)行階段采取以下管理措施：

(1)開(kāi)車前，須完成操作、設(shè)備、分析、安全四大手冊(cè)及崗位標(biāo)準(zhǔn)操作程序(SOPs)的編寫及審查、完成開(kāi)車前安全評(píng)估工作。

(2)建立以生產(chǎn)運(yùn)行、研發(fā)人員為核心的運(yùn)行調(diào)試團(tuán)隊(duì)和管理體系。

(3)嚴(yán)格按照四大手冊(cè)、SOPs、生產(chǎn)管理制度組織調(diào)試、運(yùn)行。

(4)對(duì)調(diào)試運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題分別對(duì)待，積極組織技術(shù)改造，尋找新的二次創(chuàng)新點(diǎn)。

(5)依托外委維護(hù)隊(duì)伍，做好中試設(shè)備管理與維護(hù)。

(6)有計(jì)劃、有系統(tǒng)地組織中試運(yùn)行，探索最優(yōu)工藝參數(shù)和最佳技術(shù)路線，為批量生產(chǎn)新產(chǎn)品和工藝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。

(7)總結(jié)中試裝置調(diào)試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品配方和工藝流程持續(xù)改進(jìn)

(8)摸索中試裝置運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究和戰(zhàn)略研究提供依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

中試是科技成果轉(zhuǎn)化的驗(yàn)證和產(chǎn)出環(huán)節(jié)，對(duì)科技成果走向產(chǎn)業(yè)化、形成可靠的新產(chǎn)品和新技術(shù)至關(guān)重要?；谥性嚟h(huán)節(jié)易發(fā)生的問(wèn)題，結(jié)合中試不同于常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)階段需要研發(fā)人員、工程人員介入，確保將試驗(yàn)意圖完全體現(xiàn)在設(shè)計(jì)文件中；采購(gòu)及建設(shè)階段由工程人員主導(dǎo)，研發(fā)人員重點(diǎn)參與關(guān)鍵設(shè)備的采購(gòu)、安裝、控制系統(tǒng)的模擬組態(tài)等；調(diào)試運(yùn)行階段須建立以生產(chǎn)運(yùn)行人員、研發(fā)人員為核心的運(yùn)行調(diào)試團(tuán)隊(duì)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程、SOPs和管理制度有計(jì)劃、有系統(tǒng)地組織中試運(yùn)行，探索最優(yōu)工藝參數(shù)和最佳技術(shù)路線，摸索出中試裝置運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為批量生產(chǎn)新產(chǎn)品和工藝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。