從設備后續(xù)運行情況反思儀器研制類項目的立項和過程管理

張 陽 李宇新 陳義祥 孫珍全

(中國科學院理化技術研究所，北京 100191)

1 研究背景

科學儀器是科技創(chuàng)新的重要基礎和保障，是進行原始創(chuàng)新的關鍵要素之一，而科學儀器研制本身也是極為重要的集成創(chuàng)新工作。據(jù)不完全統(tǒng)計，迄今為止有三分之一的諾貝爾獎獲得者是由于發(fā)明了新的設備，或者說由于在實驗方法上有重大創(chuàng)新的科學家，尤其是在物理、化學領域。英國著名科學家H.Pavy曾說：“Nothing begets good science like development of a good instrument”(發(fā)展一種好的儀器對于一門好科學的貢獻超過了任何其他事情)[1,2]。改革開放40年來，我國制造業(yè)取得了舉世矚目的成就，極大帶動了科學儀器裝備領域的發(fā)展，然而，必須要正視的是，我國絕大多數(shù)的高端科學儀器仍高度依賴進口。根據(jù)2015年科技資源調(diào)查數(shù)據(jù)，中國高等學校、檢測機構、科研院所以及轉制院所等機構共有大型科研儀器61251臺/套，其中，進口的大型科研儀器總量占到75%[3]。正是由于科研儀器的極端重要性，國家相關科技主管部門先后設立不同的科技計劃予以支持，如科技部“國家重大科學儀器設備開發(fā)專項”(后改為重點研發(fā)計劃“重大科學儀器設備開發(fā)”重點專項)，國家自然科學基金委員會(以下簡稱“基金委”)“國家重大科研儀器設備研制項目(包括自由申請和部門推薦兩類)，財政部“國家重大科研裝備研制項目”等。一些重點科研儀器研制部門更進一步基于自身需求設立了個性化的儀器研制項目，以期進一步提升儀器研制的能力和水平。近年來，很多學者從宏觀政策、專項管理、微觀視角等方面對專項(項目)的實施提出了很多有益的經(jīng)驗和建議[4-7]，例如，任孝平等以科研院所的視角，自下而上的歸納了項目科學化、精細化管理經(jīng)驗[4]；白坤朝等梳理了基金委2011-2016年數(shù)理學部的重大科研儀器研制項目，總結了“3+3+3”的管理模式[5]；李志蘭等對2011-2017年基金委重大科研儀器設備研制項目的整體情況及產(chǎn)出進行了分析，對其績效評價的重點提出了建議[7]。從科研儀器研制本身的規(guī)律而言，“用得上”應該是科研儀器項目支持后希望能夠?qū)崿F(xiàn)的一個重要目標，但由于儀器項目本身執(zhí)行周期的局限性，對于儀器后期的應用、推廣和共享的情況很難有準確的數(shù)據(jù)，類似的研究也鮮有報道。本文從部分已通過驗收的儀器設備后續(xù)使用情況出發(fā)，對其后續(xù)運行情況進行了分析，希望以此結果能夠進一步反思項目立項和過程管理中需要引起重視的一些內(nèi)容。

2 調(diào)查的對象及相關儀器設備的后續(xù)運行情況

本文遴選了17臺(套)已完成驗收的科研儀器設備，對其研制成本、驗收后使用機時、驗收后維護成本、驗收后共享情況進行了調(diào)研分析。為了涵蓋更多的儀器設備類型，調(diào)查的儀器設備的資助經(jīng)費來源包括基金委、科技部、財政部以及部委自行支持的項目。從類型上分，我們把這些儀器設備分類為基礎前沿型、戰(zhàn)略需求型和產(chǎn)業(yè)推廣型，這也同項目的資助類型密切相關。如基金委支持的儀器研制項目主要是面向科學前沿和國家需求，以科學目標為導向，重點資助對促進科學發(fā)展、探索自然規(guī)律和開拓研究領域具有重要作用的原創(chuàng)性科研儀器與核心部件的研制[8]。科技部支持的儀器研制項目主要側重支持重大科學儀器設備的工程化開發(fā)，包括基于新原理、新方法和新技術的重大科學儀器設備的開發(fā)，到重點研發(fā)計劃專項階段，基本上已調(diào)整為以關鍵核心技術和部件的自主研發(fā)為突破口，聚焦高端通用科學儀器設備和專業(yè)重大科學儀器設備的儀器開發(fā)、應用開發(fā)、工程化開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)[9]。財政部支持的儀器研制項目主要側重支持自主創(chuàng)新性儀器、設備或裝置的研制，包括促進基礎研究、應用基礎研發(fā)就發(fā)展的項目；解決國家重大共性關鍵技術的戰(zhàn)略需求項目以及有推廣應用前景，產(chǎn)生明顯經(jīng)濟效益的項目[10]。

各儀器設備驗收后的使用情況如表1所示?？傮w上看，這些儀器設備年均使用機時約2000小時，對外共享機時達到285小時。按國際通用儀器設備的使用機時來看，已經(jīng)達到了較好的水平。2019年，科技部、財政部會同有關部門，對我國25個部門344家單位的50萬以上科研儀器設備進行了評價考核，根據(jù)《科技部辦公廳 財政部辦公廳關于發(fā)布中央級高校和科研院所等單位重大科研基礎設施和大型科研儀器開放共享評價考核結果的通知》[11]，參評的科研儀器年平均有效工作機時為1440小時，平均對外服務機時為240小時。本文調(diào)研的14臺儀器設備均超過平均水平，也在一定程度上反映了國家科研儀器研制項目投入的成效。從維護成本上看，調(diào)研的儀器設備的使用、維護成本約為研發(fā)投入成本的2%(不含人員費)，遠低于國家重大科研基礎設施10%以上的運行成本。對于小型儀器設備，運行維護費用可從其他各類項目中予以補充，但對于中型儀器設備，50～100萬左右的運行維護成本也是一筆不小的開支。

表1 部分儀器研制項目驗收后科研儀器設備使用情況

續(xù)表1

17臺(套)儀器設備中，基礎前沿型10臺(套)，戰(zhàn)略需求型2臺(套)。產(chǎn)業(yè)推廣型5臺(套)。其中，基礎前沿型儀器設備年均使用機時約2400小時，對外共享機時達到300小時，運維與建設成本比約5.4%，遠高于另外另種類型的儀器設備；戰(zhàn)略需求型儀器設備年均使用機時約2600小時，對外共享機時達到400小時，運維與建設成本比約0.8%；產(chǎn)業(yè)推廣型儀器設備年均使用機時約2170小時，對外共享機時達到200小時，運維與建設成本比約1%。如表2所示。

表2 不同類型科研儀器設備使用情況對比

除對上述儀器設備的使用情況進行統(tǒng)計外，我們還對相關項目負責人及儀器設備的使用人進行了訪談和調(diào)查，重點關注這些儀器設備在后期使用或推廣中存在的問題，發(fā)現(xiàn)有一些共性問題值得思考，重點包括以下幾個方面：

(1)基礎前沿型儀器研制項目主要以滿足研發(fā)團隊自身基礎研究的需求為主，個性化需求明顯，一般不具備太大的產(chǎn)業(yè)推廣價值，特別是其中大中型儀器設備運行維護成本較高，對于主要從事基礎研究的團隊有一定的運行壓力，在一定程度上存在“研而不用”的情況。

(2)面向國家戰(zhàn)略需求的儀器設備缺乏資助渠道?；A前沿型儀器研制項目側重科學目標導向，支持的項目往往需要有明確的科學應用目標，以基金委支持為主；科技部資助的儀器研制項目側重產(chǎn)業(yè)化推廣，一般要求已經(jīng)完成前期的技術積累，技術成熟度要求較高，財政部資助的儀器研制項目目前已完成試點，不再資助。因此，滿足國家戰(zhàn)略需求的儀器設備只能通過與其相關的其他任務或部委自己部署的項目來實現(xiàn)技術突破，經(jīng)費支持渠道略顯不足。

(3)應用導向的儀器設備還明顯缺乏使用場景。對于我國自主研發(fā)的一些儀器設備，用戶單位往往擔心我國自主研制設備的穩(wěn)定性、準確性不能滿足使用要求，在更高優(yōu)先級任務的壓力下，寧愿選擇進口設備保證穩(wěn)定，也不愿對我國自行研制的儀器設備進行試用。而事實上，這種不斷的“試錯”才是儀器設備研制水平不斷進步的必備條件。

(4)部分以科研目標為導向的儀器設備雖然不適于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，但也有小批量的推廣前景，有意向的用戶單位往往由于高昂的設備成本無法進行深入合作，制約了相關領域前沿科學研究的發(fā)展，還需要進一步降低儀器研制的工程化成本。

3 政策建議

3.1 進一步完善資助體系，注重滿足國家重大戰(zhàn)略需求的儀器設備研制和開發(fā)

近年來，我國進口的高端儀器設備頻現(xiàn)“禁運”風波，如荷蘭光刻機巨頭ASML公司對中國已訂購的極紫外光刻機延遲供貨、美國限制高通、英特爾等公司向華為出口零部件及相關技術。在當前形勢下，有必要更加重視面向國家戰(zhàn)略需求的儀器設備研發(fā)，從解決“卡脖子”需求的角度布局研發(fā)任務，提前預判技術風險，打造自主可控的儀器設備技術體系。

3.2 項目立項與儀器設備的后續(xù)運行結合考慮

儀器設備研制成功后必須要有“用武之地”，在項目立項之初可考慮對項目的使用效率進行約束，對于大中型科學儀器設備可將一定程度的運行維護費用列入初始預算，項目研制成功后一定時間要對儀器的使用和開放共享進行考核。美國科學儀器的一些資助政策值得借鑒，如政府資助的部分儀器研制項目需要研究機構出具實質(zhì)性的承諾才能獲得項目資助，包括承諾預先提供合適的場地和持續(xù)維修費用，承諾提供長期的資金用于儀器設備的運行和維護[12]。

3.3 設立首臺套儀器設備應用專項

應用導向的儀器設備必須要不斷的試用才能逐步改進并提升技術水平。對于試用成本高、接口復雜的儀器設備可由主管部門設立專門的應用專項，鼓勵用戶單位試用我國自主研制的儀器設備，在系統(tǒng)應用層面可預留開放接口專門用于調(diào)試與驗證，項目經(jīng)費主要用于使用過程中發(fā)生的維護、運行費用，同時對儀器研制部門提出具體的性能提升、壽命考核等要求。

3.4 設立小批量工程化儀器設備專項

對于有一定用戶需求但又不宜進行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣的科研設備，可考慮設置單獨的小批量工程化儀器設備專項，該專項的建議可由數(shù)位用戶科學家提出建議，重點突破儀器設備的小批量工程化技術，更加強化儀器設備的開放共享。

4 結論

本文通過深入調(diào)研部分已通過驗收的儀器設備后續(xù)使用情況，結合訪談調(diào)研，從儀器設備研制成功后使用的角度來反思項目立項和過程管理中需要引起重視的一些內(nèi)容，并提出若干政策建議，供宏觀決策部門和項目管理部門在儀器研制項目部署或管理中參考，如更重視國家戰(zhàn)略需求的設備、給予基礎前沿儀器設備部分運行費支持、探索部署小批量工程化儀器研制項目等。通過多角度的資助形式，進一步促進我國科研儀器設備的自主研發(fā)能力水平的提升，從而帶動相關領域的發(fā)展。