揭开德国科技转化的神秘面纱 | 弗劳恩霍夫模式探索(上)

2020-06-28 知识自动化

基础科学研究的每一次突破,紧随其后的若干年,都会带来应用研究的繁荣,然后就是价值创造和工业水平的提升。德国就是将产学研紧密结合,成为链接工业生产,人才培养和研究开发的一座金桥,最成功的机制莫过于弗劳恩霍夫研究院(德文名字叫协会,但这些协会的业务本质是研究院)的组织和运营模式。

70年不动摇的基石

在与新中国诞生的同一年,德国三个州政府,及科学和工商界的代表聚集在巴伐利亚经济事务部,举行了弗劳恩霍夫研究院诞生典礼。103名创始会员奠定了至今依然影响协会理念和态度的理想基石:用创新理念开拓未来。这一基石,70多年不曾动摇。

弗劳恩霍夫研究院的定位,就是面向应用技术研究的世界领先组织。以应用研究为重点方向,弗劳恩霍夫研究院作为欧洲最著名的公共非营利科研机构,并不追求商业目的,研究工作完全面向人们具体的需求领域:从健康、安全,到制造、通讯、能源等,都是研发对生活具有重大影响的工作。在2019年研究院成立70周年之际,在德国已经设有74个研究所和研究机构。约有28,000名员工,主要接受科学或工程研究,开发和培训,每年的研究经费28亿欧元,其中23亿欧元用于合同研究领域。大约30%来自于政府公共项目,70%来自于工业项目。

实际上,弗劳恩霍夫在德国整个科研、教育、技术的理论和实践中都占据着举足轻重之地位。而德国联邦科教部在科学研究和创新报告中,则对所有科学研究机构都做出了明确的定义和分工,对需要实现的目标,都有清晰的描述和安排。除了大学之外的公共研究机构的布局之外,德国有四大天王级的研究机构,涵盖了几乎所有基础研究,某些方面可以说形成了国际上唯一具有的科学研究基础设施。

图1:德国四大天王科研机构


(来源:BMBF德国联邦科学教育部2018年研究和创新报告汇总 )

以上四大科学研究机构的研究经费从2005年的51亿欧元,至2017年增加至99亿欧元,12年近乎翻了一倍。

基因和每十年换血

弗劳恩霍夫研究院取名来源于慕尼黑学者弗劳恩霍夫,基本跟拿破仑是同代人。他是第一个系统地研究、测量和发布太阳光谱中暗线现象的人,弗劳恩霍夫线成为物理专业术语。一方面为科学史上为光谱分析和天体物理学的发展做出了重要贡献,与此同时,弗劳恩霍夫也是光学和精密工程领域科学方法论的奠基人,是德国精密光学的先驱。研究院取这个名字,本身就是科学家,发明家和企业家的三合一。在他身后100多年被重新命名成一个研究院的时候,就决定了它产学研不可分割的一体化使命。

有意思的是,这个研究院每过10年,就会根据时代的需求,确定主题任务,从而践行不同的时代使命。

图2:德国弗劳恩霍夫研究院每十年的新生

1949-1954创建之初: 作为德国研究基础结构重组和扩展的一部分,在最初的几年中,作为非营利组织的任务主要是行政技术任务:利用公共基金,会员捐赠用于与业务相关的重要研究。活动领域主要在巴伐利亚经济地区。这一段时间,主要是为适应战后最初的需求,将采矿、冶金和机械工程领域的研究作为前景。

随后十年,研究院融入德国研究领域。这也是德国创造经济奇迹的时代。经济普遍乐观的情绪使私营部门在研究院研究和开发方面的支出增加到总计6亿马克。经济奇迹的开始也改善了弗劳恩霍夫研究院的市场发展状况。此间,德国研究专利局创立,自此,位于慕尼黑的弗劳恩霍夫研究院PST的德国研究专利局开始接管研究专利登记工作。同期,赫尔曼-冯-西门子(Hermann von Siemens)作为弗劳恩霍夫第三任总裁开始了他九年的成功管理工作。

在弗劳恩霍夫研究院成立20周年时,已有1200多名员工,19个研究所和中央行政管理部门,研究院总预算为3300万马克。这期间充满了裂变的活力。1967年在卡尔斯鲁厄成立了ISF振动研究所,后来它成为弗劳恩霍夫信息与数据处理研究所IITB。在2010年, IITB与光电与模式识别研究所合并,成立了弗劳恩霍夫光电、系统技术和图像分析IOSB研究所。这正是德国工业4.0的智能工厂联盟SmartFactory的牵头者。斯图加特的IPA制造技术和自动化研究所以前由弗劳恩霍夫研究院总部进行行政管理,1970年也合并独立成所。这是当前工业4.0最活跃的院所。弗劳恩霍夫研究院是德国工业4.0和智能制造国家战略规划重要参与方和实践者。而不来梅的AFM应用材料研究,也是这个时期发展起来的。

研究院与时俱进,显示了向自由经济中常见的组织结构的转变,所有弗劳恩霍夫研究所都被分配到某些特定研究领域。就在这样的一个时间阶段,弗劳恩霍夫正在走向稳定的塑形,组织和运营模式日渐确立。弗劳恩霍夫研究院发展促进委员会,开始关注组织变化,促进三联动的发展,“前期研究、合同研究和委托研究”逐渐形成整体关联。而研究所的区域均衡分配、空间分布,以及基于绩效的薪酬制度,都是在这个时候确立的。其中基于绩效的基础资金的 “弗劳恩霍夫模型”(Fraunhofer model)形成,该模型根据弗劳恩霍夫在获得合同研究方面的成功而增加政府基本资金,意味着研究开发工作始终坚持以市场为导向。

而在1990-1999这十年,则重点考虑复合人才的发展,引入新的人才战略,促进合作型的管理风格,为每个员工融入责任和发展观点。研究院下设立创新联盟,例如1999年GMD(德国信息技术研究中心曾经是德国大型应用数学和计算机科学研究机构,1968-2001年)的八家研究所与弗劳恩霍夫的六家相关研究所组成了新的信息和通信技术联盟,该联盟拥有14个研究所和2500名员工,构建了欧洲最大的ICT研究网络。

当1999年弗劳恩霍夫成立50周年之际,有47个研究所和中央行政管理总部,共计9,300名员工,每年预算达到了14亿马克。这一时期,研究院正在做大量准备,通过加强市场研究和技术研究,来确定未来的研究领域,以继续履行其作为德国经济创新引擎的作用。

与此同时,弗劳恩霍夫研究院开始加强了国际联络,参与国际科学界和工业界的合作。增加工业研究在弗劳恩霍夫研究院总预算中所占的份额,而内部的合作通过进一步面向技术的研究所团体和虚拟中心网络得到改善。由联邦研究部和弗劳恩霍夫研究院成员组成的“联合委员会”旨在详细规划社会的发展 。

最近二十年

2000年,弗劳恩霍夫的科技转化成果,在全球迎来了最辉煌的一刻。它的集成电路研究所IIS为主导的产业集群,专注于集成电路、电子部件和系统开发,这一年它成功首创了mp3,奠定了网络音乐的基石。mp3是同时用于编码和压缩音乐数据的全球通用方法,苹果的iPod成为最大的受益者。如今这种影音技术,早已广泛用于虚拟现实、汽车音响系统、移动电话以及广播和流量媒体。当今售出的每部手机均包含该研究所的音频技术,并且全球所有电视广播中超过一半的声音,几乎所有广播和流量媒体服务均基于弗劳恩霍夫编解码器。为此,弗劳恩霍夫集成电路研究所IIS的开发者共同获得价值50万马克的德国联邦总统未来奖。如今,IIS依然宝刀不老,结合“认知传感器技术”,通过认知组件扩展经典“智能”传感器的功能,正在用于网络移动性、物联网通信方案,一方面使得人类感知可以数字化,另一方面则将产品和材料监控可以在整个供应链中得以完成。

这个十年结束的时候,成立了60周年的弗劳恩霍夫,已经拥有57个研究所,创造了14亿欧元的财务收入。而员工比十年前增加了50%以上,达到15000名。

就在这一年,弗劳恩霍夫,做了一个激光50年的回顾。当时,为了使激光器适合德国工业应用的发展,弗劳恩霍夫的想法,备受冷落,曾被嘲笑为“为了应用而寻找发明”。然而弗劳恩霍夫的人员,坚定的认为,激光出色的性能既然可以在最小的空间内实现最大的能量集中,那么它就可以用最精密的尺寸实现最复杂的结构制造,以最简洁方式实现最艰难的工艺流程。这种前瞻性的预见,为德国的激光工艺奠定了坚实的基础。现在激光已发展成为一种通用工具,对于几乎所有材料和任务都是必不可少的工具。而全球第二大机床厂商德国通快,正是以激光切割而闻名。全球知名的增材制造商德国EOS,在激光烧结快速成型方面也是独树一帜。最典型的研究高地和研究集群中心,就是位于北威州亚琛的激光技术研究所,创新源泉一直不断,从激光器的开发,到工业应用的首个二极管泵浦多千瓦固态激光器,再到高性能超短脉冲激光器的开发,最顶级的光源生产。在过去20年中仅这一个研究所就孵化了大约30家公司。平均每三到四个星期就会创建一项专利。真是惊人的效率。 

到了2019年,员工再次增加1倍,达到28000名。从成立之初重建当地经济为任务,到70周年的自我定位的再次确认,弗劳恩霍夫研究院一直强调专注于新的关键技术和市场,就像重申德国基本法一样。研究院如今已成为德国经济和欧洲最大的应用研究组织和创新引擎,通过针对德国和欧洲的战略举措,来展望未来的发展机会。 

小记:科技转化与国家GDP同步

如果对比一下德国1950-2019年70年国内生产总值和弗劳恩霍夫发展历史,可以获得有意义的关联。

图3:德国GDP70年 

德国国内生产总值1950-1999前50年增加34.5倍;弗劳恩霍夫研究院在这个50年内发展壮大,研究所数量增加了47倍,人数增加了90倍,研究经费增加7倍。

1999-2019后20年,德国国内生产总值增加了1.67倍(基数已经很大),弗劳恩霍夫研究所数量增加了1.6倍,人数增加了3倍,研究经费增加了4倍。作为产学研一体化的国家重要机构无论是扩张规模,人数增加,还是研究经费提高,速度和程度都超过国内生产总值的增加速度。

当然,影响德国经济增长有很多重要因素,但科学研究和技术开发以及在工业界的转化效率,无疑是其中最重要的原因之一。弗劳恩霍夫研究院的模式,无论是在中国,还是在美国,在世界各主要工业国家都获得了极高的评价。在日本、韩国和新加坡,也很早就开始了和弗劳恩霍夫的紧密合作。这种赞誉,是当之无愧的。


关键词:林雪萍;弗劳恩霍夫;探索