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  不久前,中央全面深化改革委员会第十四次会议强调,以智能制造为主攻方向,加快工业互联网创新发展,加快制造业生产方式和企业形态根本性变革。今年的政府工作报告也明确指出,发展工业互联网,推进智能制造。  近日,中国科学院沈阳自动化研究所(以下简称沈阳自动化所)所长于海斌在接受《中国科学报》采访时表示:“工业无线控制系统对于工业节能减排、安全生产意义重大,以油田、电网为代表的关系国民经济命脉的重大工业设施,尤其需要工业无线控制技术提供智能化、数字化的解决方案。”  于海斌率领团队深耕工业无线控制技术已有17年,不仅创建了国际领先的工业无线控制技术体系,还牵头制定了我国在工业无线控制领域首个国际电工委员会(IEC)国际标准——WIA-PA标准。相关成果在国家电网、中石油和鞍钢等行业龙头企业开展了标杆应用,近3年为企业带来经济效益近3亿元,也使我国工业无线控制技术达到国际领先水平。  从无到有搭建工业无线控制技术体系  2003年,刚凭借“现场总线分布控制系统开发及应用”获国家科技进步奖二等奖的于海斌把目光投向了工业无线技术。  工业无线技术兴起于21世纪初。该技术通过支持设备间的交互,提供低成本、高可靠、高灵活的新一代泛在制造信息系统和环境,进而推动工业信息化系统的功能扩展与提升,是实现提高生产效率、提升生产质量、节约能源和降低排放的重要使能技术。  如今,无处不在的Wi-Fi可以轻松实现终端联网,但工厂里的设备之间如何实现无线互联?  于海斌解释道,工业互联网的核心是互联网信息技术(IT)系统与工控系统操作技术(OT)系统深度融合,而工业无线网络是实现IT/OT融合的革命性技术。工业互联网使得控制系统摆脱了线缆的束缚,实现大规模的感知部署,形成数据驱动的优化控制新模式。  沈阳自动化所工业控制网络与系统研究室主任曾鹏介绍说,近些年来,该所在国内牵头开展工业无线核心技术攻关,着眼于高并发控制信息实时可靠传输、超低功耗高精度感知和协同控制平台多源异构数据集成三大技术难点,从无到有逐步搭建起了工业无线控制技术体系。  其中,沈阳自动化所科研团队自主研发的时空频三元联合调控机制、资源弹性调度方法和信道动态选择方法,达到了千点级工业无线网络秒级确定性时延和99%以上传输可靠性的国际领先指标。  做国际标准赢得国际话语权  “当年,我们在技术研发上做了许多工作,但企业不敢使用。于是我们开始思考,技术到底要做到什么程度,才能保证企业在工业无线环境下的生产是安全可靠的呢?”于海斌回忆称,恰逢德国的流程工业自动化系统用户协会(NAMUR)发布了一份报告,明晰了相关指标,这也为下一步创新工作指明了方向——“做标准,不仅要做国家的,还要做世界的。”  2008年,在科技部、国家标准委等有关部门组织下,沈阳自动化所牵头协同全国工业过程测量和控制标准化技术委员会,开始着手“工业用无线通信技术”国家标准体系研究和关键标准的起草工作,并同步推进国际标准的起草工作。  2011年7月,WIA-PA标准作为中华人民共和国国家标准GB/T26790.1-2011正式发布。同时,经历了提案建议、委员会草案、委员会修正草案等不同阶段的审议和投票,WIA-PA于2011年11月被国际电工委员会定为国际标准。  “当时IEC工业过程测量、控制与自动化技术委员会参与投票的有26个P成员国(IEC拥有投票权的成员国),我们获得了100%的通过率,那是非常令人骄傲的结果。”于海斌说。  据介绍,WIA-PA作为国际三大流程自动化无线网络技术标准之一,还获得了2016年国际自动化学会(ISA)“卓越技术创新奖”,标志着我国在工业无线领域的研究和应用已处于国际领先地位,为中国在工业网络技术领域赢得了话语权。  2015年,经过IEC和欧洲电工技术标准化委员会联合投票,WIA-PA正式被采纳为欧洲标准。这对于WIA-PA产品进入欧洲市场、促进国际智能制造产能合作方面起到了重要作用。  频获大单行业应用显成效  今年6月,基于WIA-PA技术孵化的产业化公司——沈阳中科奥维科技股份有限公司(以下简称中科奥维)收获了2020年度第一笔千万级订单,产品先后中标中石油大庆油田数字化建设工程项目、辽河油田油气生产物联网工程项目。  据悉,大庆油田是我国最大的油田,也是世界上为数不多的特大型陆相砂岩油田之一,曾鹏告诉《中国科学报》:“中科奥维的中标,标志着沈阳自动化所工业无线测控网络技术创新在前序工作基础上,进一步服务于我国油田领域数字化建设。”  近年来,国际油价大幅波动,尤其是进入2020年以来,国际油价暴跌,低油价或是今后能源行业尤其是石油行业不得不面对的常态,提质增效已经成为油田发展的迫切需求,促使石油企业由“数字化”进入到“智慧化”的发展道路。  “物联网基础设施是实现油田生产全面互联和实时信息采集的关键,是智慧油田建设的基础性工作。”曾鹏说,WIA-PA技术具有的低时延、高可靠、广覆盖、高安全性等特点尤其适用于油田大规模网络建设。  沈阳自动化所结合油田生产需求,开发了基于WIA-PA技术标准的油井远程监测与优化控制系统。该系统已在大庆油田和辽河油田稳定运行2~3年,覆盖700余口油井、建立了近4000个无线监测点位,油田降本增效成效显著。2020年,该系统将继续在中石油大庆油田、辽河油田等开展更大规模应用,预计新增点数将达到近5万点。  除了服务智慧油田建设,沈阳自动化所科研团队还为国家电网搭建了覆盖输变配用过程的电网全域状态监测服务系统。曾鹏介绍道,该系统首次实现电网长距离、大跨度输变电设施广域的实时在线监测和安全预警,在国内首次将全域状态监测系统融入电网调度,实现了运营监测、配网调度和异常告警的一体化集成,为企业降低故障率75%,降低巡检劳动量达30%。  此外,科研团队还在鞍钢建成了连退炉炉辊轴承无线测温系统,帮助企业实现关键设备轴承在线监测与诊断,避免了点检不及时和设备故障等导致的停机问题,在行业内率先实现连退轧制线的预测性维护。  展望“十四五”,于海斌表示:“我们将在前期科研工作的基础上,继续加强工业互联网核心技术创新,以提升我国制造业数字化、网络化、智能化发展水平为目标,将创新技术与促进制造业生产方式根本性变革精准对接。”  (原载于《中国科学报》2020-07-31第3版转移转化)

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新一代煤制乙二醇千吨级工业试验装置  在中科院福建物质结构研究所(以下简称福建物构所)有这样一支科研团队,他们率先在国内将煤制乙二醇技术实现工业化,并于2008年4月将第一代煤制乙二醇技术转让给内蒙古通辽金煤化工有限公司,随后又着手开始新一代煤制乙二醇技术的研究和推广。  日前,该团队负责人、福建物构所研究员姚元根在接受《中国科学报》采访时表示,他们开发的新一代煤制乙二醇技术改进了催化剂性能,在设备投资和经济效益上有很大优势。基于此,他们还在贵州山区完成了千吨级的工业化试验。  实验室技术走向工程化  福建物构所自20世纪80年代起就开始了相关基础研究。2005年起姚元根带领的煤制乙二醇技术团队与企业合作,攻克了以煤炭代替石油(乙烯)生产乙二醇的关键技术,成功开发了第一代煤制乙二醇成套技术。  2008年后,为解决第一代技术在工业化应用过程中存在的一些问题,姚元根团队在国家多项重大研究计划的支持下,继续研发具有自主知识产权的新一代煤制乙二醇技术。  姚元根介绍道,相比于第一代技术,新一代煤制乙二醇技术进一步对工艺流程进行优化,加强环保和安全控制,降低催化剂贵金属负载量。新一代技术带来的是,催化剂性能显著提升,经济效益大幅提高。  然而,在新技术的研发和推广过程中也暴露出一些问题。姚元根告诉记者,最初的研发任务重,而人员配置不齐,尤其是缺乏工程技术人员。为此,对内团队把研究方向细化成几个小组,确定各小组的任务和目标,对外团队联合中石化洛阳工程有限公司,针对许多新工艺技术进行专门的开发和设计。  在技术推广阶段,姚元根团队意识到,实验室里的研究更注重科技创新,而工业示范应用则注重技术的系统性、实用性、稳定性和经济性。以催化剂为例,实验室研究要尽可能把催化活性做到更高,把贵金属使用量降到最低;而在工业化应用时,需要在性能、成本和稳定性三者之间寻找一个最佳平衡点,同时必须满足工程放大的可行性和安全性。  也就是说,新技术从实验室走到工程化阶段,一方面对技术提出新的考验,不仅需要技术先进,还需要在生产成本上具有明显优势;另一方面对科研人员提出新的要求,需要投入大量精力推广。  姚元根笑称,自己既是科学家又是“推销员”。  在石头地上开展技术产业化  中试基地,为什么选择贵州?  这是经过长期的考察和筛选后决定的。姚元根表示,贵州有丰富的煤炭资源和水资源以及廉价的电力,当地政府对新型煤化工产业有布局,希望打造一条“煤—乙二醇—聚酯—纺织—服装”的产业链,而煤制乙二醇正是整个产业链的龙头。  经过一番技术攻关,2013年,新一代煤制乙二醇技术完成了实验室的小试和模试工作,并通过专家的技术论证,具备了中试的条件。2016年,福建物构所与贵州鑫醇能源有限公司共同出资成立贵州鑫醇科技发展有限公司,首先开展千吨级新一代煤制乙二醇技术的工业性试验装置的制备。  姚元根还记得,贵州鑫醇科技发展有限公司刚成立时,装置所在地还是一片山地。一年后,在这片石头地上,一座现代化的中试基地拔地而起,新一代煤制乙二醇技术在这里实现产业化。不仅如此,在这里他们还集聚了一批具备工程能力的产业化人才。  目前,姚元根团队已经完成了30万吨工艺包的设计工作,在国内多地进行技术推广。“如果顺利的话,我们将在今年启动黔西南州兴仁县的60万吨工业示范项目的建设,同时将技术推广应用到黑龙江省。”姚元根透露。  在示范推广的过程中,姚元根发现了一些新问题:一方面,科研人员的市场观念和意识不足,对市场推广工作显得经验不足;另一方面,煤制乙二醇市场上存在无序竞争现象,知识产权保护面临挑战。  他想,必须尽快组建专业的市场运行团队,才能保障更好的经济效益。  直面挑战  最近,国际原油价格大幅下跌,加上新冠肺炎疫情的影响,新一代煤制乙二醇技术的推广难度更大了。  结合新形势,姚元根认为,当前煤制乙二醇技术产业化的瓶颈主要来自两个方面,其一便是受疫情和石油价格影响下的成本压力。  “本季度乙二醇价格徘徊在3300元/吨左右,绝大多数煤基乙二醇生产企业都处于亏损状态。从技术经济核算的角度估算,我们的聚酯级乙二醇的总成本在3500元/吨左右,尽管有一定竞争优势,但经济效益还是‘死局’。”他说。  其二是受下游市场对产品品质的要求和观念制约。“目前煤制乙二醇仍不能和石油法乙二醇在市场上平起平坐,产品质量的稳定性是下游厂家的主要关注点。”  面对挑战,姚元根团队给出了应对方案。他认为,未来5~10年,煤制乙二醇的应用推广首先要从生产技术和工艺上深挖潜力,降低煤制乙二醇的单位生产成本,尤其是能耗物耗。“新一代煤制乙二醇技术的生产成本已经从第一代技术的5000元左右下降到4000元以下,未来我们的目标是降低到3000元左右,让技术更具竞争力。”  在产品应用方面,姚元根告诉《中国科学报》,目前,煤制乙二醇在短丝和瓶级PET(涤纶树脂)上都已经可以100%使用,在长丝上还只能与油制的乙二醇掺混使用。  “但是,煤制乙二醇的产品纯度比油制的要高,需要我们和下游聚酯厂家积极配合,找出不利于长丝的技术原因,双方共同解决问题。”  此外,姚元根希望注重从技术和产品上的延伸,开拓更多的应用市场,比如乙二醇在防冻剂、粘合剂、溶剂、表面活性剂方面的应用,以及乙二醇经进一步深加工在精细化工领域的一些平台化合物原料上的发展等,以积极应对和化解产能过剩和市场竞争的压力。  “加快产业链建设模式的探索也很重要。”姚元根对《中国科学报》表示,一方面将气化技术和煤焦油综合利用技术相结合,可以大幅降低产品原料成本和提高附加效益;另一方面在项目布局上可以考虑芳烃、对苯二甲酸、聚酯等产业集群的建设,在降低中间成本的同时也容易形成规模效应。  (原载于《中国科学报》2020-06-12第3版转移转化)

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  不久前,特斯拉申请了一项名为“镍钴铝(NCA)电极合成方法”的专利,据称采用该电极的电池在生命周期内可以充放电4000次,电池的寿命也有望超过160万公里。  当记者将这条消息转发给中国科学院物理研究所(以下简称物理所)研究员李泓时,他的回答是:“这是个概念,国内实验室和国内产品应该也能实现,只是商业应用还需时日。”在物理所,李泓的主要研究方向是锂离子电池电极与电解质材料以及固体离子学相关基础科学问题。  如今李泓有了第二个身份:溧阳天目先导电池材料科技有限公司技术带头人。在这个角色中,他致力于纳米硅碳负极材料的规模化生产和应用。  用硅碳做负极行不行?  当前,锂离子电池因其优异的性能,已经在纯电动汽车、混合动力汽车以及储能等领域广泛应用。李泓向《中国科学报》介绍说,目前商业化的锂离子电池主要是以石墨为负极材料,他的目标则是“硅碳”。  为什么选择硅碳作为负极材料?李泓解释道,硅材料的质量比容量最高可达4200mAh/g,远大于石墨的372mAh/g,是目前已知能用于负极材料理论比容最高的材料。  近年来,各个领域对电池能量密度的需求递增,迫切需要开发出更高能量密度的锂离子电池,所以硅碳负极材料是未来负极材料的发展方向。  然而,硅碳负极材料也存在一些使用问题,比如,体积膨胀导致的循环寿命、安全问题,以及随之而来的制备、成本的问题。  李泓介绍,在充放电过程中,硅的体积膨胀会达到300%,不断的收缩膨胀会造成硅碳负极材料的粉末化,严重影响电池寿命。硅的膨胀会在电池内部产生巨大的应力,这种应力会对极片造成挤压,从而出现极片断裂;还会造成电池内部孔隙率降低,促使金属锂析出,影响电池的安全性。  实验数据显示,要想取得硅碳负极材料比较理想的电化学性能,材料中的硅颗粒粒径不能超过200~300纳米。但是在比表面、粒径分布、杂质以及表面钝化层厚度等关键指标上技术壁垒都很高,国内厂家目前还达不到,而外购纳米硅粉成本极高。  要实现目标,李泓必须带领团队解决这些问题。  具备先天技术优势  李泓团队是从1996年开始研发高能量密度锂离子电池硅碳负极材料的。在技术研发过程中,团队遇到的最大困难是,硅负极在嵌锂过程中存在巨大的体积膨胀,这一定程度上限制了其在生产实际中的规模化应用。  李泓介绍说:“后来我们通过硅材料的纳米化技术以及硅碳复合结构的优化设计解决了这一问题。”  物理所是国内锂离子电池技术的发源地。中国工程院院士陈立泉对锂离子电池的研究和产业化做出了重要贡献。20世纪70年代末,陈立泉留学德国马普学会固体所时发现,有很多同事在研究将氮化锂作为电解质使用在电池中,随后他也加入其中,并被锂离子电池深深吸引。  在陈立泉的带领下,物理所作为全球最早开展锂离子电池纳米材料研究的研究单位,在世界上首次提出锂离子电池纳米硅负极材料,并获得系列材料发明专利的授权。  “开展长续航锂电池的研究,我们有先天的技术优势。”李泓自豪地说,“另外,物理所的科研资源、经费支持,是我们的项目能逐渐成熟的重要保证。”  “在实验室里,我更多的时候是在思考如何解决科学技术的前沿问题,或者指导我的研究生们如何将某个实验的细节优化,发表一些有影响力的文章。”李泓发现,自己不知不觉就走到了产业化的大门前,“尽管我们还没有准备好,但从中科院到物理所再到地方企业和政府,都在为我们的成果转化搭建落地的通道”。  先导专项成果落地  李泓是中科院A类先导专项“变革性纳米产业制造技术聚焦”中长续航动力锂电池项目的首席科学家,负责研制第三代锂电池——高能量密度的负极材料以硅取代石墨的电池。  2017年5月,溧阳天目先导电池材料科技有限公司成立。李泓回忆道,溧阳市政府在2016年就开始四处寻找新能源电动汽车项目,当年我们的先导项目正在江西紫宸做中试放大。  “早在2013年我们就有了产业化的想法,当年我们在实验室已经完成了10公斤的小试,正在四处寻找中试的合作企业。”李泓告诉《中国科学报》,“江西紫宸拿出了独立的300平方米车间供我们使用,并且不干涉具体研发工作,就这样我们的中试做到了100公斤。”  然而后来由于发展的需要,双方不得不分道扬镳,于是就有了溧阳天目先导电池材料科技有限公司。这时候,李泓又多了一个身份——企业的管理者,“这需要我去思考公司的运营、市场的推广、人才的引入培养等”。  李泓还记得,公司成立初期产品类型较少,产能大概是2000吨/年,批量出货的客户当时还不多。经过近3年的发展壮大,产品类型逐渐多元化,产能也进一步扩大到8000吨/年,并且建立了自己的销售网络,有了稳定的客户源和出货量。  从实验室到市场的推广过程中,李泓团队也遇到过一些困难,其中让他印象深刻的是批量制备纳米硅前驱体,其最大的难点在于保证硅颗粒粒度足够小,同时又要做好纳米材料的分散。  “这一点在实验室是容易实现的,但在产业化的大型设备上则存在困难。”李泓说,后来他们通过在产业化设备上的大量DOE(正交)实验,从研磨工艺、分散环境等多个角度持续优化,才最终让这款材料优先在圆柱电芯中批量使用起来。  李泓最后表示:“成果转化中的艰辛一言难尽,这里还需要感谢弘光专项对我们的支持,让我们顺利实现技术成果落地和发展。”  (原载于《中国科学报》2020-06-05第3版转移转化)

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植物工厂种植的蔬菜李阳供图  “三年后,我国的植物工厂会雨后春笋般出现。商业化植物工厂会更多,种类会大幅增加,价格会更便宜。”  如今,植物工厂的发展印证了李绍华三年前的预测:多个万平厂房拔地而起,蔬菜瓜果琳琅满目,药用植物优质量产,走出国门亮出植物工厂的“中国名片”……  李绍华是中国科学院植物研究所(以下简称植物所)研究员,同时也是福建省中科生物股份有限公司(以下简称中科生物)光生物产业研究院院长。在近日接受《中国科学报》采访时,他再次搬出自己的理念:“植物工厂颠覆传统农业生产,是现代农业发展的最高阶段,对解决人口与资源间矛盾、保障国家粮食安全、食品安全及国防战略需求有重要意义。”  颠覆传统农业的革命  从靠天依地,到以塑料大棚为代表的传统设施农业,农业虽然有了巨大的进步,但是仍面临病虫害严重、农药使用过量、土地单产不高、机械化自动化水平受限等问题。  此外,劳动力成本上涨,自然灾害频发,人口与资源矛盾日益尖锐……一场颠覆传统农业的革命,势在必行。  “在十万级净化车间内,通过对光照、温度、湿度、二氧化碳及营养液等因素进行智能控制,可进行优质高产的安全蔬菜生产,实现全年稳定、连续的蔬菜供应。”植物所研究员李阳告诉《中国科学报》,“中科生物的植物工厂整合了多系列自主研发的栽培模组设备、专业的植物光源系统、无土栽培营养液配方及自控系统、智能环境控制系统和机械化栽种设备,实现了整个生产过程可控。”  他进一步说,基于高效的LED光谱技术和营养液调控技术、可控的洁净环境,植物工厂所产的蔬菜效率提高了几十倍甚至上百倍:可年产20余茬,蔬菜色泽、形态、次生代谢产物等方面品质可控。  “植物工厂绿色无污染,就连营养液也是可入口食品级,所产蔬菜无重金属污染、无农药残留等食品安全问题。”李绍华说,植物工厂的蔬菜还多次被端上过高规格餐宴的餐桌上。  目前,植物工厂所产出的植物种类主要集中在叶菜类、果菜类、食用花卉和药用植物,其中药用植物以金线莲、米斛等高附加值的植物为主。  “相较于三年前,植物工厂的产品种类大幅增加,价格始终稳定;在海拔4300米的无人区实现蔬菜生产的植物工厂,为国家战略需求提供了保障。”李绍华说。  “造光”没那么简单  拿什么代替太阳光?这不得不提植物工厂的关键技术之一——植物光配方调控技术。要将生物学和LED发光技术结合,制作出适合的植物照明灯具,可没那么简单。  不同的植物需要不同的光配方,植物的不同发育阶段也需要不同的光照。“以生菜为例,育苗阶段为使幼苗健壮,需要更多蓝光,后期为加速植物生长,则需要更多红光。必要时,采收前还需要添加特殊的光,以提高产品品质。”李阳说。  记者了解到,每一种植物的光配方一般需要1~2年研究才能获得,个别药用植物则需要3~5年甚至更长时间。  李阳向记者介绍了他们“造光”的历程。  首先,要深入调研植物的本性以及在外界环境下对光照的需求,进而研究几十种单色光在植物生长发育过程中的作用,这一般需要半年到一年的时间。与此同时,还要开展单色光组合对植物生长发育过程中的影响的研究,这也需要半年之久。  基础研究完成,接下来是光谱研究。要想成功替换太阳光,就要保证不同植物在不同发育周期获得合适的光质配方。要保证产量和品质,还需要做大量的实验来验证单色光峰值及覆盖范围、能量分配等参数。  接下来,要在光质配方的技术上,利用不同类型的LED灯株,模拟所获得的光谱,结合LED发光效率和灯具开发成本,开发出高效节能的植物照明灯具。在光质基础上,考虑用电成本和产出效益,研究光照时间、强度和方式对植物的影响,进而获得适合的光配方。  更关键的是光配方和灯具的中试验证和反馈修订。李阳回忆道,好的金线莲线黄叶红,而在一次生产中,金线莲的叶子上层发红,下层发绿,这说明生产环境出了问题。当时由于照明灯具已经生产完毕,即将进行量产,压力扑面而来。  正在厦门出差的李阳赶回湖北,在厂房“蹲”了两小时,仔细打量着眼前的金线莲和工厂的各个角落。他发现,金线莲上层的叶子比下层的红,远离风口处的叶子比风口处红;靠近底层和窗口的温度低,而此处叶子偏绿。  “问题很可能出在了温度上!”带着“蹲”来的思考,李阳写了两页的分析报告,经过试验,结果证实了他的猜测。通过不断的反馈和调试,他们最终解决了金线莲的生产环境问题,成就了国际上首个药用植物(金线莲)商业化植物工厂。  强强联合深耕市场  好技术,吸引企业;好产品,赢得市场。  一天,植物所迎来了一批特殊的客人——国内光电产业龙头企业三安集团代表。在三安集团跟美国国家航空航天局的一次植物照明灯具的合作中,三安突然意识到国内巨大的植物工厂市场,于是找到植物所,希望合作开拓植物工厂市场。  实际上,美国、荷兰、日本、韩国等国近几年已建设了众多植物工厂,部分发达国家已开始在中国以示范推广为目标布局植物工厂产业。大都市、寒冷干旱等自然条件受限的地区,将是极具潜力的竟争市场。抢占时机,刻不容缓。  带着成为国际植物工厂“领头羊”的愿景,植物所与三安集团合作共建中科生物,下设中科生物总部基地、植物工厂研究院、产业化基地。“公司在研发的同时进行产业化示范,将植物工厂产业化的关键设备和技术的开发和应用紧密结合。”李绍华说。  为了更好激励科研人员,中科生物还制定了知识产权管理办法,在保护知识产权的同时,鼓励发明创造,增加年终专利奖项的设定,并将专利与专有技术作为员工晋升考核的参考。“此制度的实施促进了专利申请量的大幅度增加,发明专利申报数量同比2018年增长340%,授予和受理的国内外专利数达到189项,同比增加了372.5%。”李阳说。  李绍华说,以产业化为目标,对科研队伍而言既是激励又是挑战。科研人员从做实验发文章,转为钻技术、评专利,以市场应用为导向进行研究。  在中国科学院弘光专项的支持下,中科生物投资建立了多家直营植物工厂,在福建省安溪县湖头镇建有总面积8万平方米的标准化厂房,产品销往200多家商超、酒店和餐厅,并于美国拉斯维加斯建立2万平方米的厂房,实现商业化营利。  此外,中科生物还将加快装备的研发和输出,并以技术入股的形式或“植物梦工厂”商业模式入股,组建新的合资公司,实现全世界范围内的快速扩张。目前,中科生物以技术入股的形式与新加坡企业合作,共同建设2万平方米的植物工厂,为新加坡提供先进的室内植物工厂设备和种植技术。  对于未来,李绍华说:“当前,植物工厂的主要成本是劳动力和耗电,随着成本的上涨,国际蔬菜价格可能会持续上涨,我们将提高机械化和智能化水平,进一步降低成本。”  (原载于《中国科学报》2020-05-29第3版转移转化)

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  2019年,中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳先进院)专利申请总数达到1516件,知识产权投资实现股权转让收益4.66亿元。截至4月8日,深圳先进院累计申请专利8905件,累计授权专利3627件,PCT(专利合作条约)申请数366件,专利转化率达到24%。  在4月26日世界知识产权日到来前夕,深圳先进院公布了其知识产权与成果转化工作的最新进展。深圳先进院院长樊建平说:“从专利申请的领域来看,深圳先进院的专利集中于知识产权密集型的前沿科技领域与战略性新兴产业,具有领域覆盖面广、交叉性强等特点。”  深圳先进院院地合作与成果转化处处长吴小丽在接受《中国科学报》采访时表示:“深圳先进院开展成果转化工作既要有战略的着眼点,又要有战术的落脚点,从高价值专利布局着手,以科技成果转化为轴心,以知识产权为依托,建立知识产权分析的全景导航,为科技成果转化驶入快车道创造条件。”  PCT申请数366件领跑高校院所  4月7日世界知识产权组织(WIPO)公布的最新数据显示,全球教育机构中PCT排名第二的清华大学专利申请总量为265件、美国麻省理工学院为230件。  深圳先进院公布的数据显示,该院的PCT专利总量为366件,超过国内外知名高校和科研院所。深圳先进院专利的各项数据排名位居中科院前列。其中,“3D打印方法”获得第21届中国专利银奖,“一种多功能健康检查设备及其控制方法”获得2013年广东专利金奖。  深圳先进院的专利不仅有量的优势,还有质的提升。这一方面离不开国家政策的引导和地方政府的支持,另一方面也彰显了深圳先进院创新的基因本色。  深圳先进院有600多位从海外回国的科研人员,是国内海归人员最多的科研院所。他们不仅曾在国外一流的研究机构从事工作,部分人员还有过创业经历,深知技术领先和专利布局在成果转化中的重要作用。  专利数量大幅增长离不开市场化的运作模式和深圳先进院的激励机制。据了解,深圳先进院与中科院知识产权研究与培训中心合作,发挥专家库的功能,实施专利质量提升工程,在撰写和审查答复等环节对专利质量进行把控。在此基础上,深圳先进院每年对申请专利的数量、质量和转化指标进行考核,从而形成科研人员积极开展专利布局的内生动力。  近年来,深圳市应对国家出台的相关政策,引导专利布局。来自深圳市知识产权局的数据显示,深圳PCT国际专利申请已连续16年全国城市排名第一,这也为深圳先进院的知识产权布局提供了一片沃土。  股权变现4.66亿元收获现金红利  在产业培育方面,深圳先进院新增孵化企业209家,累计孵化企业968家,累计持股企业263家,占股部分目前估值76亿元,涵盖健康与医疗、新能源与新材料、机器人与人工智能、大数据与智慧城市等多个领域。“深圳先进院以年孵化企业个数作为建立新工业的主要手段,10多年的企业培育进入了回报期。”樊建平表示。  2019年,深圳先进院知识产权投资股权变现4.66亿元,专利转化率达到24%(含与企业合作的专利数),在成果转化上构建了新起点、新高度,实现了科技成果转化真正意义上的闭环。  自2010年以来,深圳先进院医学影像中心团队与上海联影医疗公司开展战略合作,研发出我国首台完全具有自主知识产权的3.0T磁共振成像设备。深圳先进院以3项磁共振成像核心技术专利作价1240万元入股上海联影医疗公司,后又持续注入一批专利技术进行应用,到2019年实现股权转让到款4.37亿元,股权增值35倍。深圳先进院与上海联影将在5T和7T磁共振、PET-MR等新技术研发方面继续保持深入合作。  要实现知识产权转化为生产力,深圳先进院有自己的一些独家秘方。吴小丽介绍:“不同于传统高校和院所单一的学科布局,深圳先进院设立末位淘汰制度,实现‘引得来、留得住、溢得出’的用人机制。学科建设可以根据社会经济发展的需要动态调整,让优势资源、服务能力、产业需求等要素充分有效整合,以满足成果转化的必要条件。”  为了让实用技术实现转化,深圳先进院计划从基础研究的专利创造阶段开始导入产业的技术需求,引入第三方机构,从技术路线、市场需求、应用和法律等层面进行辅导培训,布局高价值专利。  外溢机构达10家建立转化网络  近年来,深圳先进院以市场需求为导向,打造知识产权产业化的“热土”,孵化企业化属性的外溢机构,进行技术的梯度化转移转化网络建设。  从2014年开始,深圳先进院按照建设大平台思路,建立科技成果转化区域网络,逐步设立深圳创新设计研究院、深圳北斗应用技术研究院、中科创客学院、济宁中科先进技术研究院、天津中科先进技术研究院、珠海中科先进技术研究院、苏州先进技术研究院、杭州先进技术研究院、武汉中科先进技术研究院、山东中科先进技术研究院等10家外溢机构,让网络核心价值平台助力科技成果转化。  吴小丽说,“外溢机构是先进院实现成果转化的新形态,是联动先进院与区域产业经济发展的有效桥梁”。  一方面外溢机构将深圳先进院的创新理念和基因带到全国各地,另一方面外溢机构可以将地方产业需求带回深圳先进院,从而形成双向的合作通道。  外溢机构通过与深圳先进院在人才技术、公共技术平台等方面进行要素联动,发挥“搅拌机效应”,强化平台多功能作用,解决当地中小企业关键性技术问题,逐渐从单一的载体建设融入到当地产业发展中,实现聚合效应。  吴小丽以珠海中科先进技术研究院为例介绍道,作为以知识产权投资的创新载体,经过3年的建设和运行,珠海院已经成为当地的一家新型研究机构示范单位,地方政府下一步将把珠海院作为示范点大力推广,并加大投入支持力度,实现了深圳先进院从无形资产投资向国有资产增值保值的转变。  此外,深圳先进院以600万元现金投资深圳北斗应用技术研究院,2019年股权变现实现收益2400万元,股权增值4倍。  今年,深圳先进院进一步扩大了当地院地合作的区域半径。3月31日,深圳市光明区人民政府与深圳先进院签署协议,共建光明工程生物产业创新中心(以下简称创新中心)。  创新中心聚焦合成生物学相关产业孵化,重点布局生物医药、生物材料等产业方向,未来3年,将吸引不少于30家合成生物学领域高新企业入驻。  据悉,创新中心将探索性打造基础研究与产业化应用在空间上有机融合的一体化平台,打破“从0到1再到10”的产业孵化时间壁垒,建立“科研—转化—产业”的全链条产业培育模式。  服务在管理之前、管理在服务之中,这是深圳先进院职能部门的工作理念。“发现资源、利用资源、整合资源,是院地合作与成果转化处非常关注的工作着力点。”吴小丽说,“我们不仅要合理配置资源,还要提供精准服务,用科技资源撬动政策资源,用政策资源撬动社会资本,形成纵向有支撑、横向有联系、纵横有交叉的成果应用与转化的生态。”  樊建平表示,从科技成果,到股权价值,再到现金收益,深圳先进院这套“组合拳”有效实现科技成果投资股权价值向资产现金价值的转化。未来将进一步在科教融合特色中发挥优势,不断完善“基础研究+技术攻关+成果产业化+科技金融”全过程创新生态链,在“双区驱动”的发展机遇下,为创新型国家建设贡献力量。  (原载于《中国科学报》2020-04-24第2版综合)

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中科深江变速箱总成装配产线  11年前,中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳先进院)院长樊建平亲自带领团队,主攻电动汽车核心技术,并将中国科学院电动汽车研发中心设立在上海嘉定,在这里成立了上海中科深江电动车辆有限公司(以下简称中科深江)。  中科深江的创业团队大多来自深圳先进院集成技术研究所。“基础研究和前瞻技术相结合带来的持续创新能力是中科深江长远竞争力的关键。”中科深江总经理孙江明告诉《中国科学报》,“成立至今,中科深江一方面得益于中科院的基础研究、持续创新科研成果以及资源的支持,另一方面中科深江非常重视提升自身的创新能力和成果的工程化能力。”  电动汽车从零部件产品到整车的产业链很长,而产业发展又有其固有的长周期。中科深江成立之初并未将整车作为产业化重点,而是瞄准整车的需求,以整车集成开发为牵引,重点布局电动汽车关键零部件的研发和产业化。  从深圳到上海  国际能源署(IEA)在《2008世界能源展望》中说,人类当前面临两大能源挑战:一是保障可靠的、廉价的能源供给;二是实现向低碳、高效、环保的能源供应体系的迅速转变。  低碳经济时代的到来,触发了汽车工业战略的转型,纯电动汽车产业技术及市场的战略布局已迫在眉睫。  2008年12月,中国科学院院长办公会批准实施启动“电动车整车及关键技术开发”重大项目,联合深圳先进院、电工研究所、物理研究所等单位建立了中科院电动汽车研发中心。  孙江明介绍,为了做好产业接轨工作,中科深江于2009年8月在上海嘉定区注册成立,以电动汽车产业需求为导向,以整车集成开发为牵引,带动动力总成系统的研发。同时,中科深江也成为中科院电动汽车相关技术产业化平台以及中科院电动汽车研发中心的依托单位。  当时,电动汽车技术研发处于消化整车需求阶段,中科深江基于传统工业电机电控技术,吸收中科院相关基础研究,进行革新性、系统性的全新电动汽车关键零部件产品开发,包括电机电控、变速箱、整车控制器和电池管理系统等。  为什么中科深江没有落户深圳,而是选择了上海?孙江明解释道,选择在上海落地主要基于3个原因:一是中科深江目标是产业化,当时上海的汽车产业生态链更利于产业化的布局、发展和辐射全国;二是希望为2010上海世博会服务,宣扬环保和谐城市的同时,推动电动汽车的发展;三是当年无论是资源、人才、政策和环境,上海都是汽车新技术发展的最佳摇篮。  从“三无”到破冰  孙江明还记得成立之初的中科深江几乎没有市场,所以几乎也没有竞争对手。“当年,还没有其他企业能拥有中科深江全面的产品体系。”他说,“早期的中科深江可以说是‘三无’环境下孤独的先行者,无政策、无市场、无产业链,处于技术积累和市场破冰阶段。”  随后,中科深江走上了一条产学研结合的发展道路,孙江明发现中科深江遇到的最大困难是,如何解决从研发到真正产品的长周期与行业竞争带来的产品更新换代快节奏之间的矛盾。  为此,中科深江采取三方面的措施:一是借助中科院的科研资源来加深、加快中科深江对前瞻技术的研究并进行提前布局;二是建立车辆工程团队和测试团队,以掌握整车开发集成技术和全面测试技术来承载和快速反馈,从而缩短周期;三是研发管理体系的建立,包括标准化、模块化、知识库等,并引进产品全生命周期管理软件来实施运作,提升研发的质量、效率等硬核能力。  解决了上述技术研发难题后,中科深江迎来产业化推广阶段,但新的问题也随之出现。  “早期在电动汽车产业起步阶段,市场环境处于低迷和观望期,如何整合产业链上下游及资源,加速推进动力总成的研发和产业化,是横在我们面前的一道坎儿。”孙江明说,“一方面,品牌汽车厂商对动力总成认识和自身技术能力不足,对新能源车型的开发有畏难抵触情绪;另一方面,略显弱小的企业,往往又缺乏资金和抗风险能力。”孙江明感叹道,中科深江在寻找市场合作伙伴之初非常困难。  在中科院、深圳先进院和上海市政府的帮助下,中科深江不仅建立了车辆工程团队,还掌握了整车开发集成技术,在此基础上帮助客户提升认知和能力并完成车型开发。“最终,我们成功和力帆、江淮等客户建立合作,逐渐打开局面,加速了产业化进程。”孙江明告诉记者。  从系统到材料  如今,国内的动力总成零部件行业竞争激烈,国外势力也已加入竞争。孙江明表示,中科深江经过上阶段的洗礼,市场主体进一步明确,技术水平和产品日趋完善,已发展到高度集成化水平。  “早先,中科深江主要面向商用车市场,与一汽解放、山东凯马、一汽红塔、一汽吉林等车企合作多年。”孙江明介绍道,“2018年开始,我们加强产线和工程化建设,逐步拓展乘用车市场。”  一路走来,中科深江已经在电机、电控和变速箱三大领域掌握核心技术,并在整车控制器、电池管理系统和车载电源等技术领域持续投入研发十多年。尽管如此,孙江明也道出了中科深江目前的一些短板:“一是尚未形成规模化,包括产线产能和市场销售;二是集成化产品尚未形成系列化,有待进一步推进。”  “电动汽车不只是简单的出行工具,它集电动化、智能化、网联化于一体,有望成为新型的终端载体。”深圳先进院集成技术研究所副所长李慧云表示,“我们团队围绕自动驾驶开发了相关技术,中科深江的产业化经验给予我们科研工作很大启发,有助于我们精准凝练攻关目标。”  其中,电机和电池的技术突破根本在于材料和工艺。李慧云告诉《中国科学报》,“围绕材料我们正在开展联合攻关,希望发扬工匠精神,在电动汽车基础材料、基础电池结构、基础电机原理等领域取得新进展。”  目前,中科深江的动力总成产品已经应用在一汽解放和山东凯马等车型上,得到了一致好评。“未来,我们将在乘用车市场方面聚焦A00级纯电动市场,除已获得合众汽车的定点外,还同多家意向客户进入了样车验证阶段,预计在今年可以获得新客户的定点。”孙江明说。  展望未来,他希望中科深江联合中科院科研团队,推动电动汽车动力总成系统在集成化、新材料新器件应用和智能网联融合三个领域精耕细作。  他说:“集成化需要在扩大集成化覆盖面和提升集成度上下功夫;新材料新器件是永远的关键和基础,需要持续重点关注,包括新型半导体材料碳化硅、新型复合导电材料、磁性材料和更高集成度的芯片器件等;智能网联融合是发展趋势,要将动力总成控制融入智能网联系统。”  (原载于《中国科学报》2020-04-10第3版转移转化)

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