谢菲尔德大学先进制造研究中心:以需求为出发点的科技成果转化模式

2023-05-17 04:14刘碧波刘罗瑞
清华金融评论 2023年5期
关键词:谢菲尔德学徒科技成果

刘碧波 刘罗瑞

英国在金融危机后开始重新审视制造业对于维持国家竞争力的作用,并推出“高价值制造”战略,通过建立弹射中心促进重点产业技术革新与发展。谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)作为弹射中心的核心机构,专注于先进制造技术的研发,具备复合材料制造、原型设计、增材制造等核心技术的研发能力,是英国领先的先进制造研发集成地。AMRC通过与工业界合作研发实现自身盈利,极大地激发了科技企业创新活力,并带动区域经济发展。

本文详细解析了AMRC基于工业需求的科技成果转化模式,并对其核心机制进行全面探讨:通过会员制聚集航空航天、汽车、装备制造等领域的企业形成联盟;基于会员企业的需求开展科学研究和成果转化;最终形成一套面向不同生命周期阶段企业的科技成果转化模式,实现原始创新与技术产业化的顺利衔接。AMRC独特的科技成果转化模式和帮助基础研究跨越死亡谷的机制能够为我国科技成果转化提供重要借鉴。

AMRC的发展背景与特色

英国“高价值制造”战略推动AMRC发展

工业革命推动英国成为世界上技术最先进、规模最大的工业国,并形成以钢铁、纺织、造船和工程为主的制造业结构。2008年,英国政府提出“高价值制造”战略,其中一大重点措施是建立高价值制造弹射中心。

弹射中心是英国政府主导投资和建设的国家技术创新中心,以提高科技创新能力和助力经济发展为宗旨。目前已推出9个弹射中心,包括高价值制造弹射中心、卫星应用弹射中心、细胞和基因治疗弹射中心等。其中高价值制造弹射中心的主要目标是帮助制造业公司在早期研究和技术商业应用之间架起桥梁,加速技术熟化、降低企业投资风险;侧重于发展精密设备、交通运输等高价值制造重点行业。高价值制造弹射中心涵盖7个技术创新中心,具备增材制造、减材制造、高价值设计、复合材料、新材料、自动化生产等方面的技术能力;同时拥有尖端研发基础设施、各类实验室、工厂以及技术专家。

AMRC是高价值制造弹射中心的核心机构之一,专注于高价值制造技术的研发工作。AMRC成立于2001年,起源于谢菲尔德大学与航空航天巨头波音公司之间耗资1500万英镑的合作项目。依托所在地罗瑟勒姆地区的传统铸造和加工技术,结合谢菲尔德大学在制造方面的科研能力,AMRC实现了地区产业和高校科研的结合,将谢菲尔德大学的传统专长应用于新材料,专注于高价值制造和机械加工研究。

聚焦先进制造,建设全方位研发和产业化能力

AMRC下设多个子中心,包括5个核心研发中心、两个设施中心、一个培训中心、多个区域合作中心和技术转移中心。以上中心职能各有侧重,集合起来成为具备综合先进制造能力的研发网络。

第一,依托研发和设施中心进行技术开发与产品生产。AMRC的5个核心研发中心分别为复合材料中心、设计和原型中心、铸件中心、高级结构测试中心、国家金属技术中心。研发方向覆盖了高端制造业的关键技术环节,包含先进复合材料的制造研发以及部件加工、从概念设计到全功能实现的原型开发、材料和部件的结构测试、铸件工艺研究设计及小批量生产、粉末冶金学及金属增材制造等。

第二,以培训中心为主体开展学徒教育,为企业输送制造人才。除了技术开发,AMRC的另一个重要任务是人才培养。2013年,AMRC开设了独立的培训中心,以独特的学位学徒制(Degree Apprenticeship)方式培养工程师,向学徒提供学术和实践技能两方面培训。

AMRC的学位制学徒培养方案主要有三个方面的特点:一是侧重于培养具备实践操作能力的工程师,培养方向包括机械师学徒、机械装配工学徒、金属加工师学徒、金属板焊工学徒、管道焊工学徒、复合材料技术员学徒等;二是学徒通过相应等级的资格考试后可以获得谢菲尔德大学的学位证书,也可继续深造获得工程领域的硕士、博士学位证书;三是学徒培养方向通常与周边产业园区内企业的需求匹配,通过企业面试的学徒由企业负担其学费并提供工程师实习岗位。

学徒通过参加AMRC的培训,在获得职业技能的同时经济负担得到减轻;培训中心通过向企业输出与其需求相匹配的工程师人才,进一步加强了AMRC与企业的合作关系。

AMRC基于企业联盟与产业需求的科技成果转化模式

会员制聚集企业形成联盟,会员决策整体研究规划

AMRC依托其在高端制造领域的研发实力,吸引了航空航天、汽车、电气设备等领域的百余家企业成为合作伙伴。通过会员制模式与企业伙伴建立长期稳定的合作关系、输出研究成果,并依据会员企业在实际研发和生产过程中产生的需求确定总体研发方向。

会员共分为两档:一级会员会费每年200000英镑,主要由行业领导者组成,比如波音、空客、勞斯莱斯、西门子;二级会员会费每年30000英镑,主要包括供应链公司和中小企业。目前,AMRC的会员企业已经达到100多家,其中,一级会员超过30家、二级会员80多家。会员多为来自航空航天和其他高价值制造和工程机械领域供应链的企业。

AMRC通过董事会机制确保整体研发方向与企业需求紧密衔接。AMRC核心董事会成员来自会员企业和谢菲尔德大学的核心研究团队。不同级别的会员在董事会上享有的席位数量不同:每个一级成员在核心董事会上享有一个单独的席位,所有二级成员在董事会共拥有四个席位。董事会每年在5月和11月举行会议审查AMRC的运作,并通过投票确定未来研发方向。会员企业可以通过这一渠道参与AMRC发展战略和研究规划的决策,以确保整体研发方向符合产业实际需求,而在董事会拥有更多席位的一级会员则享有更高的话语权。

依照企业需求通用程度,提供多层级研发方案

AMRC与企业的具体合作研发模式可以概括为:企业提出研发需求,AMRC针对企业需求提供相应的研发外包服务;重要性不同的研究项目,对应的合作方式与知识产权安排也不同,以保证研发服务高效进行。

AMRC为会员企业提供的研究项目可以分为三类:(1)一般研究:研究中心代表AMRC会员企业进行一般研究,这一类通用项目由董事会确定,研究成果由全体会员共享;(2)专项研究:针对个别公司的具体研究项目,通常由该公司直接投资,并且拥有由此产生的所有知识产权的独家使用权;(3)创新项目:针对处于开发早期阶段的技术和流程,与外部研发机构和工业合作伙伴通过合作项目进行转化,这些项目通常由工程和物理科学研究委员会(Engineering and Physical Sciences Research Council)、创新英国(Innovate UK)等机构资助。可以看到,AMRC内部已经建立了一个系统,对所有研发需求进行分类并选择合适的方式进行开发,以高效率地解决先进制造企业面临的问题。

形成针对不同生命周期企业的科技成果转化模式

随着和会员企业的合作日渐成熟,AMRC针对处于不同生命周期和规模的企业形成了相应的科技成果转化模式。

大型企业:通过深度合作和投资,实现协同发展。对于大型企业,AMRC与之进行深度合作,双方开展长时间、多领域的合作研发。企业也在AMRC进行场地和设备投资,双方实现协同发展。

例如,波音公司(Boeing)是AMRC最重要的合作伙伴之一。AMRC创办之初的重要里程碑成就包括帮助波音787梦想客机使用钛5553研制起落架零件。这一工作实现了飞机起落架材料及技术的改良——重量得到减轻、零件加工时间缩短至1/18,生产成本降低30%。

此后双方在航空制造技术领域建立长期合作关系,2018年,波音公司在谢菲尔德商业园开设波音谢菲尔德工厂。工厂总共耗资4000万英镑,占地6200平方米,成为波音工业4.0的旗舰工厂。通过投资建厂,波音在谢菲尔德与AMRC共同开展航空领域的尖端工艺开发与测试,形成深度合作、协同发展的科技成果转化模式。

中型企业:委托研发和合作研发助力技术熟化。对于中型企业和供应链公司,AMRC以项目制的委托研发和合作研发为主要形式开展合作。部分创新型合作项目还可以获得外部机构的研发资助。

例如,赛峰公司(Safron)是AMRC的二级会员,也是世界上最大的飞机起落架制造商。2016年,赛峰公司提出了未来大型起落架计划项目,由AMRC和谢菲尔德大学负责主要研发工作。项目总预算达到2670万英镑,其中有1421万英镑来自于创新英国的资助。项目主要目标是探索全新的起落架设计方法,由赛峰公司进行方案设计,AMRC负责产品的开发和实现。赛峰重新设计了飞机起落架的转向架梁、车轴并替换新的制造材料,预计新方案可减轻起落架20%的重量,并将大修间隔时间(Time Between Overhauls)从12年提高到20年。AMRC航空结构和起落架工程师团队负责将新方案落地,研究如何将新材料用于加工飞机转向架梁和车轴组件。赛峰公司这样的中型企业通过将研发项目委托给AMRC,首先能够借助其超强的研发实力和生产设备完成关键技术的熟化,从而高效实现新技术、新产品的开发;同时也可以利用AMRC先进的虚拟加工技术,提高研发效率、降低研发成本。

小微企业:提供研发、设备、人才等多类型资源。AMRC的第一个合作伙伴是谢菲尔德的小型家族企业,因此有与小微企业合作的传统。对中小企业甚至小微企业,AMRC更着重于企业孵化,包括提供先进设备、研发能力、经验和专业知识、专业技术人才等,提高小微企业的业绩和生产力,协助其构建核心竞争力。

AMRC通常为每个小微企业量身定制项目,服务内容涵盖:降低采用新技术、原型设计和测试的风险;改进设计和制造流程以将新产品推向市场等。对于小微企业而言,能够寻求AMRC提供的技术支持是一项巨大的资产,不仅为其研发和制造能力提供了强力的支持,与AMRC的合作也成为其研发能力的背书。与AMRC合作是小微企业扩展研发设施和能力的重要方式,而小微企业在AMRC的全方位协助下也得到顺利孵化。

核心机制分析及对我国科技成果转化的启示

通过激发创新企业活力、吸引投资促进区域经济发展

根据2017年安永公司为英国弹射中心做的第三方评估,AMRC是第一批高价值制造弹射中心里规模最大、产值最高且唯一实现了盈亏平衡的研究中心。根据英国高等教育统计局数据,2019年,谢菲尔德大学在英国的工程研究收入排名中位居榜首,总收入达到1.24亿英镑,其中大约57%来自AMRC。

除了自身获得大量的研究收入实现盈利,AMRC在促进经济发展方面也起到重要作用。2021年AMRC委托Lichfields公司对其成立20年以来产生的经济效益进行全面分析。根据报告结果,AMRC在以下方面做出了重大贡献:(1)激发区域创新活力:2019/20年度,AMRC承担的创新活动总价值达3210万英镑,通过提高生产力、提高竞争力和开发新产品和流程为区域产业提供支持;(2)支持中小企业发展:2017/18至2019/20年间,AMRC平均每年为1100多家私营部门企业提供制造业创新和技术支持,其中42%为中小企业;(3)吸引企业投资:依托AMRC提供的研发、创新和培训能力,位于罗瑟勒姆的先进制造园和邻近的谢菲尔德商业园吸引了包括波音、迈凯伦、劳斯莱斯等企业的大量投资,初步估计两个地点吸引的总投资额达到2.6亿英镑;(4)带动就业:自2013年培训中心成立以来,已培训超过1700名学徒,学徒中80%居住在南约克郡,表明AMRC对提高当地居民的技能、确保本地企业能够获得熟练工人做出了重要贡献。

目前,AMRC的良好形象和声誉已经使其成为南约克郡的标志性资产,帮助该地区吸引先进制造企业的投资,这些投资又有助于在当地经济中创造高价值、高生产力的工作岗位,形成良性循环。AMRC的成功运作被认为是高价值制造弹射中心的典范,也成为其他地区为了提升区域经济水平而寻求复制的成功模式。

构建以企业需求为主导的科技成果转化模式

科技成果转化实质上是实现科技供给与市场需求对接的过程,AMRC构建了一套以企业需求为主导的科技成果转化模式。首先,由会员企业依据实际生产经营过程中需要突破的技术难点决定中心的整体研发策略和方向;其次,AMRC根据各公司的具体需求,组织相应领域的工程师团队与高校科研团队一起开展特定研发项目,AMRC提供研发场地、实验设备等;最后,研发成果在AMRC进行试验生产和测试,以确保产品的质量和适配性。以上模式可以很好实现“产-学-研”的联合:企业的研发需求得到滿足、科研院所在开展联合研究过程中充分了解市场需求、技术研发和产业化得到顺利衔接,从而大大提高科技成果转化的成功率。

整合工业界和学术界资源,帮助基础研究跨越“死亡谷”

科技成果转化“死亡谷”是全球科研机构普遍面临的问题,这一概念主要基于NASA提出的技术准备水平(Technology Readiness Level,简称TRL)。“死亡谷”出现的原因,一方面是学术研究机构着重于TRL1~TRL3早期阶段技术开发,但由于缺乏资金和商业知识,难以将技术发展到TRL4~TRL6应用阶段;另一方面是工业企业倾向于在技术发展到TRL7~TRL9的完全成熟阶段再开始介入,以避免使用未经验证的技术带来潜在风险。

AMRC则把学术界与工业界联合起来,弥补了TRL4~TRL6阶段技术开发的空白。资金层面,通过会员制方式吸纳企业成员,并收取会员费和研发合同费用,实现工业企业资助学术研究;同时,作为创新型科研机构,AMRC的运营也得到政府基金的支持,由创新英国和欧洲区域发展基金提供一部分运营资金,实现政策性资金资助应用研究。技术层面,由高校和企业在AMRC合作进行技术开发,实现TRL4~TRL6阶段的技术熟化,并由AMRC提供试验生产所需的设备和场地。通过资金、技术、硬件设备层面的合作,AMRC成功帮助基础研究跨越“死亡谷”,这一模式值得借鉴。

(刘碧波为清华大学五道口金融学院副教授,清华大学国家金融研究院资本市场与公司金融研究中心联席主任;刘罗瑞为清华大学国家金融研究院资本市场与公司金融研究中心中级研究专员。本文编辑/秦婷)

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