CC BY
33УДК 004.855.5
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОРЫВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРИМЕРЕ
РЫНКА СВЕТОТЕХНИКИ
В.И. СЫРЯМКИН
Д.т.н., профессор, заведующий кафедры «Управление качеством» факультета инновационных технологий НИ ТГУ, директор межвузовского учебно - научно - производственного центра «Технологический менеджмент», г. Томск.
e-mail: [email protected]
Е.В. ВАГАНОВА
Аспирант НИ ТГУ, ассистент кафедры «Управление качеством» факультета инновационных технологий, заместитель директора по ВЭД ООО «Диагностика+», г. Томск.
e-mail: [email protected]
В статье изложена методика выявления нововведений, претендующих занять нишу прорывных технологий через анализ объектов интеллектуальной собственности основных патентных ведомств, организаций и бюро. В рамках исследования был проведен исторический патентный анализ рынка светотехники с целью определения «технологических всплесков» данной отрасли. Проведенное исследование позволяет сделать вывод, что технологии производства светодиодов в России обладают большим потенциалом.
Ключевые слова: долгосрочное прогнозирование, технологический уклад, прорывные технологии, технологический всплеск, патентный анализ, светотехника, светодиоды.
APPLICATION OF THE METHOD OF MONITORING AND FORECASTING OF BREAKTHROUGH TECHNOLOGIES ON THE
EXAMPLE OF LIGHTING
V.I. Syryamkin
Professor, Head of Department "Quality Management" Department of Innovative
Technologies NO TSU, director of inter-university educational - scientific -production center "Technology Management", Tomsk.
E. VAGANOVA
Post-graduate student of the faculty of economics and teaching assistant of the Department of innovative technologies of National Research Tomsk State University, import and export manager of «Diagnostika + » Co.Ltd, Tomsk, Russia
e-mail: [email protected]
The paper describes the method to identification of innovations that claim to reveal emerging technologies through the analysis of intellectual property of main patent organizations and offices. The efficiency is calculated by means of neural network modeling. On the basis of this method the market of light engineering in Russia has been analyzed. During the study historical patent analysis of lighting market was conducted in order to determine "technological cycles" in the industry. The study suggests that LED/OLED technologies have great potential in Russia.
Keywords: foresight, long-term forecasting, emerging technology, technological cycle, patent analysis, light engineering, LED/ OLED.
Введение
В мировой практике основная идея долгосрочного прогнозирования или Форсайта, заключается в определении направлений развития экономики, науки, технологии, общества в целом и т.д., которые через 10-20 лет станут ключевыми для мирового прогресса и будут сверхприбыльными.
По мнению авторов интерес вызывает выявление и введение таких индикаторов, которые по неявным и опосредованным признакам могут помочь исследователям выявить тренды и «слабые сигналы» нарастающих технологических прорывов. В рамках выполнения НИР перед авторами была поставлена задача выявления дополнительных признаков шестого технологического уклада. Для этого в исследовании за основу взяты данные основных зарубежных патентных организаций и бюро с целью определения «технологических всплесков».
Для повышения точности классификации был разработан алгоритм построения нейро-нечеткого дерева решений, обладающего свойством адаптации параметров с помощью нейросетевого моделирования. Выстраивая модель, позволяющую выявить закономерности возникновения технологий нового технологического уклада, через патентный всплеск, появляется возможность подтвердить/дополнить прорывные технологии 6 технологического уклада.
Форсайт-технологии и выявление системы показателей состояния и динамики экономики в рамках доминирующего и формирующегося технологического уклада
В данной работе внимание сосредоточено на оценке возможностей для России достижения показателей шестого технологического уклада. В рамках одного технологического уклада осуществляется замкнутый производственный цикл, включающий добычу и получение первичных ресурсов, все стадии их переработки и выпуск набора конечных продуктов, удовлетворяющих соответствующий тип общественного потребления. В период, когда очередной технологический уклад достигает фазы спада, инвестиции в ранее привлекательные сферы становятся убыточными. Последовательное замещение укладов осуществляется путем создания опережающих научно-технических, конструкторских, технологических и инвестиционных заделов, являющихся важнейшим стратегическим ресурсом государственной экономики.
Согласно теории Н. Д. Кондратьева, научно-техническая революция развивается волнообразно, с циклами протяжённостью в несколько десятилетий:
Рис. 1. Жизненный цикл технологического уклада: ^ - время;
у - показатель роста технологического уклада
Российский экономист С. Ю. Глазьев, опираясь на идеи Н. Д. Кондратьева, заново ввёл в научный оборот и сделал понятие технологический уклад современным. За два столетия, начиная с 1770 г., экономики ведущих стран прошли пять технологических укладов. В настоящее время (оценочно 2010-2050 гг.) происходит промышленное освоение шестого технологического уклада, характеризуемого использованием молекулярных, клеточных, ядерных, нано- и биотехнологий, лазерной техники и робототехники, искусственного интеллекта, компактной и сверхэффективной энергетики; ожидается отход от использования углеводородов, внедрение водорода в качестве экологически чистого энергоносителя; новые медицина, бытовая техника, виды транспорта и коммуникаций; использование стволовых клеток, инженерия живых тканей и органов, существенное увеличение продолжительности жизни человека и животных, высокие гуманитарные технологии.
Форсайт, как технология определения приоритетов развития, препятствует бесцельному использованию инвестиций, материальных и людских ресурсов и позволяет сосредоточить усилия на организации технологического прорыва в ключевых областях[1]. Прогнозирование - одна из функций экономики. Имея представление о тенденциях и законах
общества, возможно построение вероятной модели мирового экономического развития. Для повышения качества и точности прогноза необходимо проводить комплексный математический анализ количественных и качественных показателей, с использованием когнитивных интеллектуальных методов. Опыт макроэкономических исследований говорит не только о возможности, но и о плодотворности использования межстрановых сопоставлений для получения и качественных, и довольно точных количественных выводов, в том числе прогнозного характера [8с.3].
Понимание закономерностей смены технологических укладов позволяет создать модель текущих макроэкономических процессов. Основные экономические и научно-технические показатели позволяют судить о сложившихся и формирующихся технологических укладах в разных странах. Таким образом, целесообразно рассмотреть страны в контексте особенностей их инновационной политики, заключающейся в переходе к новому технологическому укладу, опыт которых по различным причинам интересен как пример для Российской Федерации.
Необходимо отметить, что в России недостаточно развита культура анализа возможных направлений развития на долгосрочную перспективу. Подавляющее большинство российских предприятий не заглядывает дальше, чем на 1-2 года. Да и в целом крайне малое число россиян пытается системно выстроить свой жизненный путь хотя бы на 5-10 лет, исключение составляет, пожалуй, только тот период, когда они осуществляют выбор вуза и места работы. Это во многом связано с традициями, заложенными в СССР, когда возможности личного выбора в огромной степени ограничивались государством [10]. Именно по этой причине в настоящее время исследования, затрагивающие вопросы повышения качества результатов долгосрочного прогноза важнейших направлений научно-технологического развития государства и анализ факторов, определяющих перспективы модернизации российской экономики являются актуальными.
Как показывают исследования, ни одно общеизвестное представление о Форсайте не является доминирующим [6]. Практики Форсайта редко подробно раскрывают свой опыт, а факторы успеха и препятствия, как правило, специфичны для каждой страны. Опыт других стран часто становится основой для планирования и реализации национальных Форсайт-проектов [7].
Интерес вызывает выявление и введение таких индикаторов, которые по неявным и опосредованным признакам могут помочь исследователям выявить тренды и «слабые сигналы» нарастающих технологических прорывов. В рамках выполнения НИР «Разработка теоретических основ и моделирование когнитивных систем мониторинга и прогноза социально-экономического, научно-технологического развития объектов и территорий государства» перед исследовательской группой ТГУ была поставлена задача выявления дополнительных признаков шестого технологического уклада. Для этого в исследовании за основу взяты данные основных зарубежных патентных организаций и бюро с целью определения «технологических всплесков». Гипотеза: чем больше количество технологий в направлении, тем выше вероятность формирования инвестиционно привлекательной отрасли. В 2012 г. коллективом исследователей было получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012615745 «Программа нейросетевой кластеризации стран по уровню технико-экономического развития.
Обширный опыт отечественных и зарубежных исследователей свидетельствует о том, что вероятностный подход не может быть признан надежным и адекватным инструментом решения слабоструктурированных задач, к которым относятся и задачи анализа и оценки материалов. В принципе, любая попытка использования статистических методов для решения такого рода задач есть не что иное, как редукция к хорошо
структурированным (хорошо формализованным) задачам, при этом такого рода редукция существенно искажает исходную постановку задачи [2, с.15].
Для повышения точности классификации был разработан алгоритм построения нейро-нечеткого дерева решений, обладающего свойством адаптации параметров с помощью нейросетевого моделирования [3, с.69]. Выстраивая модель, позволяющую выявить закономерности возникновения технологий нового технологического уклада, через патентный всплеск, появляется возможность подтвердить/дополнить прорывные технологии 6 ТУ.
Эффект выявления закономерности в нейросетевой модели дает комплексный характер разнородных параметров, не являющихся достаточными по отдельности. Обученная интеллектуальная модель сама рассчитает весовые коэффициенты и выявит диагностические решающие правила «Если..., то», по которым те или иные показатели внесут весовую нагрузку в решение задачи. Данный подход к решению сложно формализуемых задач неоднократно применялся авторами при моделировании нефтяных залежей по комплексу геофизических, геохимических и структурных параметров, имеющих разный вес для прогнозирования нефти, а также при разработке интеллектуальной нейросетевой системы анализа финансовой устойчивости сельскохозяйственных предприятий (по заказу Администрации Томской области). Данная методика подробно представлена в монографии «Когнитивные системы мониторинга и прогноза научно-технического развития государства», подготовленной в рамках госбюджетной темы НИР «Разработка теоретических основ и моделирование когнитивных систем мониторинга и прогноза социально-экономического, научно-технологического развития объектов и территорий государства» (№ 6.5218.2011) и при поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса
России на 2007-2012 годы» (государственный контракт от 27 июня 2011 г. № 13.521.11.1017) [8].
Выявление инвестиционно привлекательных отраслей на основе анализа объектов интеллектуальной собственности на примере рынка светотехники
В рамках данного исследования были рассмотрены основные участники рынка светотехники, а также проведен исторический анализ объектов интеллектуальной собственности, в названии которых встречаются следующие слова и словосочетания: лампы накаливания (англ. incandescent lamp), лампы люминисцентные (англ. fluorescent lamp) светотехника (англ. light engineering), светодиоды (англ. light-emitting diodes / LED), органические светодиоды (англ. OLED). Выбор ключевых слов был сформирован по результатам предварительного аналитического обзора мирового рынка светотехники в научной литературе.
Источник: [5]. Рис. 2. Количество патентов изобретений, в названиях которых встречается словосочетание «лампа накаливания» в период с 1895 по 2012 гг.
На рисунке 1 видно, что весь период изобретения ламп накаливания можно поделить на два жизненных цикла. В период с 1895 г. по 1946 г. в базах данных патентных организаций преобладают керосиновые, масляные и газовые лампы накаливания, а в период с 1947г. по 2012 г. - электрические, галогеновые и энергосберегающие. Жизненный цикл технологий производства керосиновых, масляных и газовых ламп накаливания составил 53 года. Жизненный цикл технологий производства электрических, галогеновых, люминесцентных и энергосберегающих ламп на данный момент составляет более 66 лет и находится в фазе спада.
Причина отказа от ламп накаливания - их крайне низкая эффективность. Только 5 % потребляемой электроэнергии тратится на освещение, остальные 95 % уходят на выработку тепла. Переход на энергосберегающие источники света позволит значительно сэкономить электроресурсы [9].
1200
1000
800
ш н
О)
о.
ю о
п
600
о 400
Щ
£ О
* 200
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101106111116
Год
0
Источник: [5]. Рис. 3. Количество патентов изобретений, в названиях которых встречается словосочетание «лампа люминесцентная» в период с 1938 по 2012 гг.
На рисунке 2 видно, что жизненный цикл технологий производства люминесцентных ламп составляет 76 лет и находится в фазе спада. Компактные люминесцентные лампы появились в конце 1980-х годов. Они значительно превосходят лампы накаливания как по световой отдаче, так и по сроку службы. Если средний срок службы лампы накаливания - 1 000 часов, то у КЛЛ этот показатель достигает 15 000 часов. Однако есть у люминесцентных ламп и свои недостатки. Они не сразу выходят на полную яркость и не предназначены для частого включения-выключения. Кроме этого, данные лампы содержать ртуть. По мнению экспертов, вкладывать сейчас деньги в производство светодиодных ламп - более перспективно, нежели в КЛЛ [9].
Источник: [5].
Рис. 4. Количество патентов изобретений, в названии которых встречается слово «светотехника» в период с 1954 по 2012 гг. по странам заявителям в %
На рынке светотехники иностранные производители занимают сегодня лидирующее положение. Китайские компании в совокупности занимают около 40% рынка (Рис.3). На российском рынке китайские производители
выбрали для себя привычную стратегию по завоеванию рынка за счет применения практики демпинговых цен.
Источник: [5].
Рис. 5. Количество патентов изобретений, в названии которых встречается слово «светодиод» в период с 1971 г. по 2012 г. :
Источник: [5].
Рис. 6. Количество патентов изобретений, в названии которых встречается словосочетание «органический светодиод» в период с 1998 г. по 2012 г.
На рисунках 4 и 5 видно, что на в настоящее время жизненный цикл технологий производства светодиодов составляет 43 года, а технологий производства органических светодиодов составляет - 16 лет. Обе отрасли находятся в фазе подъема.
Для изготовления качественных светодиодов в нужном количестве, понадобилось слияние двух отраслей - электронной и светотехнической. Все западные гиганты, производящие светодиоды для светотехники по полному циклу, начиная с производства кристаллов и заканчивая различными светодиодными модулями и сборками, а также светильниками на их основе, идут по этому пути. Количество заключённых стратегических альянсов, а также возникновение новых компаний, особенно тайваньских, специализирующихся на выпуске светодиодов, явно рекордное в последние годы, косвенно свидетельствует о серьёзном движении капиталов в данном направлении, что обязательно скажется на перспективном отечественном рынке светотехники [4].
Первые в России энергосберегающие светодиодные светильники были установлены в сентябре 2007 года в подземном переходе метро Рижская -Рижский вокзал. Заказчиком проекта выступил Мосгорсвет. За года эксплуатации потребление электроэнергии в переходе снизилось на 45 %. В 2008 году пилотные проекты по установке LED-светильников запустило ОАО «РЖД». Светодиодное освещение появилось на нескольких станциях, в частности на «Новоярославской» Северной железной дороги. По словам представителей РЖД энергопотребление на этой станции с внедрение LED-технологии сократилось в 2,5 раза.
В сентябре 2009 года в Томске было принято решение о переводе всей иллюминации на энергосберегающие светодиоды.
Несмотря на то, что пока светодиодная индустрия России значительно отстает от ведущих мировых держав в этой области. В отличие от компактных люминесцентных ламп большая часть материалов для светодиодных ламп может производиться и производится в России (особо чистые газы, металлы, подложки, полупроводниковые материалы, люминоформы) [9].
Российский рынок на сегодняшний день весьма насыщен предложением как отечественных, так и иностранных производителей. Ассортиментный ряд некоторых компаний достигает 300 - 500 моделей светодиодных ламп и светильников. На российском рынке представлена осветительная техника на основе светодиодов как российского, так и иностранного производства. Причем, последние явно преобладают (наиболее крупные компании - Cree, Osram, GE, Philips и др.), связано это с тем, что за счет внутренних производственных мощностей сегодня невозможно удовлетворить потребности производителей светотехники. Вдобавок к этому большая часть производимых в России светодиодов - это так называемый «нерыночный сегмент», т.е. в дальнейшем они используются самими компаниями при производстве продукции более высокого передела.
Доминирующий объем российского производства светодиодов является по сути сборочным, то есть комплектация происходит на основе импортируемых устройств. В связи с этим данная группа участников рынка весьма немногочисленна и представлена такими компаниями как «Оптоган», «Элма-Малахит», ГК «Нитридные кристаллы», «Светлана-Оптоэлектроника», НИИ «Полюс», «Протон», большая часть производимых ими компонентов не поступает в свободную продажу. Эксперты отмечают, что отсутствие развитого промышленного производства светодиодных чипов
является сегодня одной из основополагающих проблем развития отечественной светотехники.
Отсутствие в России производства гетероэпитаксиальных структур для светодиодной осветительной техники негативно влияет на конкурентные стоимостные позиции российских производителей. В настоящий момент для выпуска светодиодов применяются в большей части чипы иностранного производства, их стоимость составляет от 30 до 50% себестоимости светильника. По оценкам специалистов, создание в России собственного промышленного производства гетероэпитаксиальных структур и светодиодных чипов, позволит снизить цены на российскую светотехнику в 5-6 раз.
Разработки всех российских компаний в области органических светодиодов находятся на начальной стадии и имеют ограниченный бюджет, или ведутся маленькими организациями в крупных компаниях, которые имеют обязательства разрабатывать OLED еще и для общего освещения. Только инициатива кооперации крупных государственных инвесторов, промышленности и академических организаций может изменить ситуацию.
В РФ имеется необходимая научная база для развития светодиодной индустрии, ведутся исследования технологий по выращиванию кристаллов нитридов, созданию полупроводниковых гетероструктур и р-п-переходов. Кроме того, проводятся исследования физических и химических свойств необходимых для этих целей материалов. Уже сейчас по конструкции и технологическому исполнению российские светодиоды, созданные в лабораторных условиях, ни в чем не уступают зарубежным. Во-вторых, отечественные предприятия, в числе которых можно назвать фирмы «Светлана-Оптоэлектроника» (г. Санкт-Петербург), BetaLight и XLight (г. Москва), уже в течение длительного времени выпускают светодиодные светильники для архитектурной подсветки, подъездного и уличного освещения. Специалисты ОАО «Научно-исследовательский институт
полупроводниковых приборов» (г. Томск) разрабатывают светодиодные лампы технического назначения для светосигнальных приборов, сигнализации и индикаторной аппаратуры. Большая стоимость наших изделий связана с тем, что для их выпуска применяются в основном импортные чипы [8 с. 312].
Выводы
В результате проведенного исследования, можно сделать следующие выводы:
1. В условиях перехода мировой экономики на шестой технологический уклад необходимо выявить сегменты глобального рынка, представляющие интерес для России, оценить возможную емкость сегментов рынка, идентифицировать их основных участников в долгосрочной перспективе, а также будущий технологический облик, включая новую продукцию и услуги, а применительно к взаимодействию образования с промышленными предприятиями - определить реальную потребность в специалистах различных квалификаций. Для этого целесообразно принимать во внимание методики выявления индикаторов инновационного потенциала.
2. Предложенная методика выявления нововведений, претендующих занять нишу прорывных технологий через анализ объектов интеллектуальной собственности на основе нейросетевого моделирования позволяет выявить закономерности возникновения технологий и отраслей нового технологического уклада и может быть использована в качестве инструмента формирования приоритетов и мобилизации для достижения качественно новых результатов в сфере науки и технологий, экономики.
3. Технологии производства светодиодов, в том числе органических, находятся в фазе подъема. Принимая во внимание имеющуюся необходимую научную базу для развития светодиодной индустрии, рынок светотехники в России все еще обладает большим потенциалом роста. Должным образом сформулированная и оформленная инициатива может обеспечить существенное
повышение уровня разработок LED/OLED для задач общего освещения и гарантировать российское лидерство в этой области.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ахметжанова С.Б., Маринова В.Б., Тусупбеков М.Б. Форсайтные методы исследований в мировой практике - Электронный ресурс - Режим доступа: http://www.economy.kz/files/vse%20stati/5%20ahmet.pdf
2. Горбачев С.В., Сырямкин В.И., Койнов С.А.Интеллектуальная система стратегического бизнес-планирования с нечетко-множественной оценкой эффективности и рисков. LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, 2012. - 172 с.
3. Горбачев С.В., Сырямкин В.И., Сырямкин М.В. Интеллектуальный Форсайт-прогноз научно-технологического развития государства. LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, 2012. - 132 с.
4. Давиденко Ю. Современные светодиоды // Компоненты и технологии № 6, 2004. - Электронный ресурс - Режим доступа: http://kit-e.ru/articles/led/2004_6_38.php
5. Европейская патентная организация практике. - Электронный ресурс-Режим доступа: http://www.epo.org/index.html
6. Европейская программа мониторинга Форсайт-проектов (European Foresight Monitoring Network, EFMN) - Электронный ресурс - Режим доступа: www.efmn.info
7. Майсснер Д., Сервантес М. Успешный форсайт. - Электронный ресурс -Режим доступа: http://ecsocman.hse.ru/data/2011/12/23/1270388923/74-81.pdf
8. Сырямкин В.И., Горбачев С.В., Якубовская Т.В., Сырямкин М.В., Грибовский М.В., Ваганова Е.В., Абрамова Т.В. Когнитивные системы мониторинга и прогноза научно-технологического развития государства / Под ред. д-ра техн. Наук, проф. В.И. Сырямкина. - Томск: Изд-во Том. унта, 2012. - 358с.
9. Туркин А. Перспективы применения мощных светодиодов Cree для освещения / Информационно-технический журнал для разработчиков электроники «Новости электроники» № 9, 2009. - Электронный ресурс - Режим доступа: http://www.compeljournal.ru/enews/2009/9/7
10. Форсайт: обзор исследований и достижений. Экспертный портал Высшей школы экономики практике. - Электронный ресурс - Режим доступа: http://opec.ru/1146450.html
