从设备后续运行情况反思仪器研制类项目的立项和过程管理

张 阳 李宇新 陈义祥 孙珍全

(中国科学院理化技术研究所，北京 100191)

1 研究背景

科学仪器是科技创新的重要基础和保障，是进行原始创新的关键要素之一，而科学仪器研制本身也是极为重要的集成创新工作。据不完全统计，迄今为止有三分之一的诺贝尔奖获得者是由于发明了新的设备，或者说由于在实验方法上有重大创新的科学家，尤其是在物理、化学领域。英国著名科学家H.Pavy曾说：“Nothing begets good science like development of a good instrument”(发展一种好的仪器对于一门好科学的贡献超过了任何其他事情)[1,2]。改革开放40年来，我国制造业取得了举世瞩目的成就，极大带动了科学仪器装备领域的发展，然而，必须要正视的是，我国绝大多数的高端科学仪器仍高度依赖进口。根据2015年科技资源调查数据，中国高等学校、检测机构、科研院所以及转制院所等机构共有大型科研仪器61251台/套，其中，进口的大型科研仪器总量占到75%[3]。正是由于科研仪器的极端重要性，国家相关科技主管部门先后设立不同的科技计划予以支持，如科技部“国家重大科学仪器设备开发专项”(后改为重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项)，国家自然科学基金委员会(以下简称“基金委”)“国家重大科研仪器设备研制项目(包括自由申请和部门推荐两类)，财政部“国家重大科研装备研制项目”等。一些重点科研仪器研制部门更进一步基于自身需求设立了个性化的仪器研制项目，以期进一步提升仪器研制的能力和水平。近年来，很多学者从宏观政策、专项管理、微观视角等方面对专项(项目)的实施提出了很多有益的经验和建议[4-7]，例如，任孝平等以科研院所的视角，自下而上的归纳了项目科学化、精细化管理经验[4]；白坤朝等梳理了基金委2011-2016年数理学部的重大科研仪器研制项目，总结了“3+3+3”的管理模式[5]；李志兰等对2011-2017年基金委重大科研仪器设备研制项目的整体情况及产出进行了分析，对其绩效评价的重点提出了建议[7]。从科研仪器研制本身的规律而言，“用得上”应该是科研仪器项目支持后希望能够实现的一个重要目标，但由于仪器项目本身执行周期的局限性，对于仪器后期的应用、推广和共享的情况很难有准确的数据，类似的研究也鲜有报道。本文从部分已通过验收的仪器设备后续使用情况出发，对其后续运行情况进行了分析，希望以此结果能够进一步反思项目立项和过程管理中需要引起重视的一些内容。

2 调查的对象及相关仪器设备的后续运行情况

本文遴选了17台(套)已完成验收的科研仪器设备，对其研制成本、验收后使用机时、验收后维护成本、验收后共享情况进行了调研分析。为了涵盖更多的仪器设备类型，调查的仪器设备的资助经费来源包括基金委、科技部、财政部以及部委自行支持的项目。从类型上分，我们把这些仪器设备分类为基础前沿型、战略需求型和产业推广型，这也同项目的资助类型密切相关。如基金委支持的仪器研制项目主要是面向科学前沿和国家需求，以科学目标为导向，重点资助对促进科学发展、探索自然规律和开拓研究领域具有重要作用的原创性科研仪器与核心部件的研制[8]。科技部支持的仪器研制项目主要侧重支持重大科学仪器设备的工程化开发，包括基于新原理、新方法和新技术的重大科学仪器设备的开发，到重点研发计划专项阶段，基本上已调整为以关键核心技术和部件的自主研发为突破口，聚焦高端通用科学仪器设备和专业重大科学仪器设备的仪器开发、应用开发、工程化开发和产业化开发[9]。财政部支持的仪器研制项目主要侧重支持自主创新性仪器、设备或装置的研制，包括促进基础研究、应用基础研发就发展的项目；解决国家重大共性关键技术的战略需求项目以及有推广应用前景，产生明显经济效益的项目[10]。

各仪器设备验收后的使用情况如表1所示。总体上看，这些仪器设备年均使用机时约2000小时，对外共享机时达到285小时。按国际通用仪器设备的使用机时来看，已经达到了较好的水平。2019年，科技部、财政部会同有关部门，对我国25个部门344家单位的50万以上科研仪器设备进行了评价考核，根据《科技部办公厅 财政部办公厅关于发布中央级高校和科研院所等单位重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享评价考核结果的通知》[11]，参评的科研仪器年平均有效工作机时为1440小时，平均对外服务机时为240小时。本文调研的14台仪器设备均超过平均水平，也在一定程度上反映了国家科研仪器研制项目投入的成效。从维护成本上看，调研的仪器设备的使用、维护成本约为研发投入成本的2%(不含人员费)，远低于国家重大科研基础设施10%以上的运行成本。对于小型仪器设备，运行维护费用可从其他各类项目中予以补充，但对于中型仪器设备，50～100万左右的运行维护成本也是一笔不小的开支。

表1 部分仪器研制项目验收后科研仪器设备使用情况

续表1

17台(套)仪器设备中，基础前沿型10台(套)，战略需求型2台(套)。产业推广型5台(套)。其中，基础前沿型仪器设备年均使用机时约2400小时，对外共享机时达到300小时，运维与建设成本比约5.4%，远高于另外另种类型的仪器设备；战略需求型仪器设备年均使用机时约2600小时，对外共享机时达到400小时，运维与建设成本比约0.8%；产业推广型仪器设备年均使用机时约2170小时，对外共享机时达到200小时，运维与建设成本比约1%。如表2所示。

表2 不同类型科研仪器设备使用情况对比

除对上述仪器设备的使用情况进行统计外，我们还对相关项目负责人及仪器设备的使用人进行了访谈和调查，重点关注这些仪器设备在后期使用或推广中存在的问题，发现有一些共性问题值得思考，重点包括以下几个方面：

(1)基础前沿型仪器研制项目主要以满足研发团队自身基础研究的需求为主，个性化需求明显，一般不具备太大的产业推广价值，特别是其中大中型仪器设备运行维护成本较高，对于主要从事基础研究的团队有一定的运行压力，在一定程度上存在“研而不用”的情况。

(2)面向国家战略需求的仪器设备缺乏资助渠道。基础前沿型仪器研制项目侧重科学目标导向，支持的项目往往需要有明确的科学应用目标，以基金委支持为主；科技部资助的仪器研制项目侧重产业化推广，一般要求已经完成前期的技术积累，技术成熟度要求较高，财政部资助的仪器研制项目目前已完成试点，不再资助。因此，满足国家战略需求的仪器设备只能通过与其相关的其他任务或部委自己部署的项目来实现技术突破，经费支持渠道略显不足。

(3)应用导向的仪器设备还明显缺乏使用场景。对于我国自主研发的一些仪器设备，用户单位往往担心我国自主研制设备的稳定性、准确性不能满足使用要求，在更高优先级任务的压力下，宁愿选择进口设备保证稳定，也不愿对我国自行研制的仪器设备进行试用。而事实上，这种不断的“试错”才是仪器设备研制水平不断进步的必备条件。

(4)部分以科研目标为导向的仪器设备虽然不适于大规模产业化开发，但也有小批量的推广前景，有意向的用户单位往往由于高昂的设备成本无法进行深入合作，制约了相关领域前沿科学研究的发展，还需要进一步降低仪器研制的工程化成本。

3 政策建议

3.1 进一步完善资助体系，注重满足国家重大战略需求的仪器设备研制和开发

近年来，我国进口的高端仪器设备频现“禁运”风波，如荷兰光刻机巨头ASML公司对中国已订购的极紫外光刻机延迟供货、美国限制高通、英特尔等公司向华为出口零部件及相关技术。在当前形势下，有必要更加重视面向国家战略需求的仪器设备研发，从解决“卡脖子”需求的角度布局研发任务，提前预判技术风险，打造自主可控的仪器设备技术体系。

3.2 项目立项与仪器设备的后续运行结合考虑

仪器设备研制成功后必须要有“用武之地”，在项目立项之初可考虑对项目的使用效率进行约束，对于大中型科学仪器设备可将一定程度的运行维护费用列入初始预算，项目研制成功后一定时间要对仪器的使用和开放共享进行考核。美国科学仪器的一些资助政策值得借鉴，如政府资助的部分仪器研制项目需要研究机构出具实质性的承诺才能获得项目资助，包括承诺预先提供合适的场地和持续维修费用，承诺提供长期的资金用于仪器设备的运行和维护[12]。

3.3 设立首台套仪器设备应用专项

应用导向的仪器设备必须要不断的试用才能逐步改进并提升技术水平。对于试用成本高、接口复杂的仪器设备可由主管部门设立专门的应用专项，鼓励用户单位试用我国自主研制的仪器设备，在系统应用层面可预留开放接口专门用于调试与验证，项目经费主要用于使用过程中发生的维护、运行费用，同时对仪器研制部门提出具体的性能提升、寿命考核等要求。

3.4 设立小批量工程化仪器设备专项

对于有一定用户需求但又不宜进行大规模产业化推广的科研设备，可考虑设置单独的小批量工程化仪器设备专项，该专项的建议可由数位用户科学家提出建议，重点突破仪器设备的小批量工程化技术，更加强化仪器设备的开放共享。

4 结论

本文通过深入调研部分已通过验收的仪器设备后续使用情况，结合访谈调研，从仪器设备研制成功后使用的角度来反思项目立项和过程管理中需要引起重视的一些内容，并提出若干政策建议，供宏观决策部门和项目管理部门在仪器研制项目部署或管理中参考，如更重视国家战略需求的设备、给予基础前沿仪器设备部分运行费支持、探索部署小批量工程化仪器研制项目等。通过多角度的资助形式，进一步促进我国科研仪器设备的自主研发能力水平的提升，从而带动相关领域的发展。