標準,是新材料開發、產業化和應用推廣的重要影響因素。建立完善新材料標準體系是推動材料工業供給側改革和加快發展新材料產業的重要推手。目前,我國新材料標準存在缺失、陳舊、滯后等問題,與新材料快速的更新換代不相匹配,特別是缺乏對新材料產品發展階段的評價標準,制約了新材料成果的有效轉化和推廣應用。建立統一的新材料發展階段評價標準——技術成熟度評價標準,對于加速新材料推廣應用、進一步完善我國新材料標準體系具有重大意義。
一項新技術的轉化應用會經歷概念研究、技術開發、工程研制、應用部署4 個階段,不同階段的技術風險不同,需要對其進行準確評估。技術成熟度等級(Technology Readiness Levels,TRLs)就是用于衡量產品技術所處發展階段,并對其滿足應用目標的程度進行評價的工具,從TRL1 到TRL9 由低到高分為9 級。技術成熟度最早由美國航空航天局于20 世紀70 年代首次提出,后被美國國防部廣泛用于國防采辦項目中,只有評估為成熟的技術才能用于武器系統采辦項目中,除此之外,美國審計署、美國能源部等部門也將技術成熟度評價用于項目管理中。英國、加拿大、歐空局、國際標準化組織等都采用技術成熟度評價進行項目風險評估與管理,技術成熟度評價得到廣泛應用。波音公司、美國雷錫恩公司也都把技術成熟度評價作為企業技術發展和應用的標準。
我國從20 世紀90 年代開始重視技術成熟度評價,最初在國防和航天部門探索應用,開展了多項軟課題研究。在深入研究國外技術成熟度評價方法基礎上,結合我國實際情況,國防、航天等部門制定了各自的技術成熟度評價模型和實施細則,并將其廣泛應用到具體項目中,取得了積極的效果。如2005 年西北工業大學國際項目管理研究院與中國空間技術研究院組成的神州飛船項目組開發了項目成熟度評估模型,以便優化改進神州飛船項目管理;2012 年總裝備部發布了《裝備預先研究技術成熟度評價暫行辦法》《裝備技術成熟度等級劃分及定義》。此外,航空、核電、軟件等領域也設計了技術成熟度評價模型用于加強項目管理,如“核高基”重大專項使用技術成熟度評價模型推進專項實施;我國出臺《軟件能力成熟度模型》用于評價軟件開發情況。
盡管我國在國防和科研項目評價中開展了技術成熟度評價,但總體來看,與國外相對成熟的評價方法相比,我國技術成熟度評價方法和應用都還處于初級階段,新材料等技術和資本密集型領域還沒有開展技術成熟度評價工作。新材料具有研發周期長、投入大、風險高等特點,一個新產品的誕生需要長時間的持續穩定投入。新材料從開發到具備市場化應用條件,需要耗費大量的人力、物力和財力,具有的風險也不盡相同。如果不了解新材料技術發展現狀,跨越式發展,不僅會造成資源浪費,引起經濟損失,還會延誤新材料技術成熟。例如,當前我國石墨烯技術還不成熟,不具備規模化制備和市場化應用的條件,大量資本涌入到石墨烯領域,更多的是從事低端應用開發,沒有充分挖掘石墨烯真正性能優勢。因此,為推動新材料技術的成功轉化,降低技術應用風險,迫切需要建立技術成熟度評價體系。
新材料產業的健康持續發展,離不開政府政策的引導和管理。合理正確的政策建立在對技術、產業發展情況的準確把握和對問題的深刻剖析上。建立新材料技術成熟度評價標準,通過建立統一的標準客觀評價新材料技術所處發展階段,將新材料技術根據成熟度分為9 個等級、3 個階段——實驗室階段、工程化階段、產業化階段,行業主管部門可以精準施策,根據不同材料技術發展特點和階段,制定新材料優先技術需求與發展路線圖,給予不同政策支持。對于處于實驗室階段的新材料,可以通過重點研發計劃、科技重大專項等科技政策給予支持;對于處于工程化階段的新材料,可以通過強基工程等政策給予支持;對于處于產業化階段的新材料,可以通過建立新材料首批次應用保險補償機制、建設生產應用示范平臺等方式給予支持。
當前,制約新材料產業發展的一個主要問題是產用脫節。產用脫節表現為以下3 個方面:一是新材料用戶企業不了解材料供應信息;二是新材料本身性能欠缺,質量一致性和穩定性較差,新材料性能與下游用戶需求不匹配,達不到設計和下游應用要求,導致生產出來的新材料無法使用,即“有材不好用”;三是部分性能優異的材料,下游用戶或是因為之前沒有使用過,或是因為材料沒有通過應用驗證等,不敢使用,導致“好材不敢用”。建立新材料技術成熟度評價標準,可以了解新材料的技術組成,哪些技術是需要新開發或者繼續開發的,分清多少技術是成熟的或者基本成熟的,為下游用戶選用合適的新材料提供參考,有效解決下游用戶“不敢用”問題。例如,技術成熟度等級為7~9的新材料表示其產業化階段,等級越高,產業化條件越成熟。
經過幾十年發展,我國部分新材料關鍵技術取得了重大突破,如非晶合金、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、間位芳綸、超導材料等生產技術已經達到或接近到國際先進水平,大飛機專用第3 代鋁鋰合金、百萬千瓦級核電用U 型管、硅襯底發光二極管(LED)材料等填補了國內空白。但總體來看,我國新材料整體技術水平與國際先進水平相比還有差距,核心技術相對落后,高端材料技術沒有突破,產品性能穩定性有待提高。為縮小我國新材料技術與國外先進技術的差距,需要在對比國外技術發展水平基礎上,對我國新材料技術所處階段有精準的把握。建立新材料技術成熟度評價標準,可以明確新材料關鍵技術成熟的程度,可以規范新材料的設計與制造,也可以識別與控制新材料研制生產過程中的風險,有利于推動新材料技術水平提高。
新材料技術與信息技術、生物技術等被稱為“21世紀最具發展潛力”的技術領域。新材料功能優異,應用范圍廣,是發展航空航天、新能源、新一代電子信息、軌道交通等先進制造業的基礎和支撐,已經滲透到國民經濟、重大工程建設和社會生活的各個領域,發展前景廣闊。新材料的研發與產業化水平已經成為衡量一個國家科技進步、經濟基礎和國防實力的重要標志。為推動技術創新、支撐產業升級、建設制造強國,我國大力支持新材料產業發展,出臺了規劃、指導意見、指南等引領新材料產業發展。由于新材料產業具有良好的成長性,高風險、高回報、高收益,又受到國家重視,所以吸引了大量投資者。新材料技術專業性較強,投資者很難全面掌握各種新材料技術發展程度,這影響了投資者的投資導向。建立新材料技術成熟度評價標準,對每種新材料技術的發展程度建立客觀評價,不同新材料技術成熟度之間可以進行比較,有利于投資者選擇新材料技術發展階段選擇重點投資方向和投資階段,推動投資者進行理性投資。
一是廣泛征求社會各界意見,鼓勵新材料生產、設計、用戶企業及科研院所等對《新材料技術成熟度等級劃分及定義》提出完善修改建議,加快《新材料技術成熟度等級劃分及定義》的完善工作,推動其作為國家標準及早發布。二是加強頂層設計,整合工信、科技、發改等部門資源,合力推動新材料技術成熟度評價推廣應用,將新材料技術成熟度評價納入新材料技術研發與管理工作中。三是發揮行業協會和地方政府的作用,組織新材料企業、科研機構等,開展《新材料技術成熟度等級劃分及定義》宣貫活動,加速其在不同領域和全國各地的推廣應用。四是開展技術成熟度評價試點,聚焦關鍵戰略材料,選擇目前我國國防建設、重大工程急需的且對外依存度較高的重點新材料,如碳纖維、高溫合金等,同時關注前沿新材料,如性能優異的石墨烯等,逐步開展技術成熟度評價,總結經驗,為全面推進新材料技術成熟度評價工作奠定基礎。
一是建立健全新材料技術成熟度評價制度,不斷總結實踐經驗,優化完善新材料技術成熟度評價理論、技術、方式、方法和程序,建立推動新材料技術成熟度評價體系建設的長效機制。二是推行第三方獨立評價體系,充分利用大數據和互聯網技術,拓展第三方評價的信息渠道,推動建立高等學校、科研院所、行業協會和企業共同參與的新材料技術成熟度評價網絡,保障新材料技術成熟度評價的科學性和公正性。三是加強評估機構和專業人才培養,培育專業從事新材料技術成熟度評價的第三方機構,鼓勵和引導民間評估機構的發展;培養一批能夠熟練掌握新材料技術成熟度的人才隊伍,通過學歷教育和在職培訓,提高評估人員的專業化水平,同時充分發揮外部專家、專業咨詢機構和技術支持部門的作用。
一是在建立完善新材料技術成熟度評價體系基礎上,借鑒美國等發達國家的先進經驗,結合我國新材料發展需求,考慮建立新材料制造成熟度評價或產業成熟度評價體系。二是結合我國新材料制造和產業發展特點,研究制定相適應的制造成熟度或者產業成熟度等級標準,根據評價標準建立評價方案,設計評價方式和程序。三是開展新材料制造或產業成熟度評價試點工作,收集被評價方、新材料領域熟悉制造或產業發展的專家等對制造成熟度或產業成熟度評價標準、組織實施中的建議,修正完善新材料制造成熟度或產業成熟度評價。四是在優化制造成熟度或產業成熟度評價標準、方式等基礎上,建立評價工作細則,對開展評價需要的技術參數、測試報告、應用證明,評價的方式、方法和程序等,建立比較完整一致的制造成熟度或產業成熟度評價體系。