企业如何实施国家科技支撑计划项目

魏发孔　吴立锋　黄学通　刘榛

[摘要]简述企业实施国家科技支撑计划项目的优势与存在的困难，介绍实施中采用的关键途径和过程管控措施，总结了企业实施国家科技支撑计划项目的经验及体会，并提出需要进一步研究的思路。

[关键词]支撑计划；目标任务；关键技术；创新成果；过程管控；成果形式

文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.08.011

1 引言

由业内多家不同领域的龙头企业联合高校科研单位，共同承接实施的国家科技支撑计划项目“演出效果呈现关键支撑技术研发与应用示范”，已按目标任务要求按期完成。其中，经历了很多曲折与困难，有必要回顾一下实施过程的经验体会，便于总结提高与借鉴。

1.1 国家科技支撑计划项目的基本特征

对于国家科技支撑计划项目，政府是项目的发起者和主导方，其需求是经过“竞争、公开、择优、问责”的原则确定，因此具有如下基本特征。

（1）项目体现了政府意志，除了适应当前文化产业的发展需求，更多地体现着国家的长远利益，即提高国民素质，增强民族精神，达到社会长治久安的目的。为此，政府通过该项目重点支持文化产业实现局部的跨越式发展，带动文化装备业和文艺创作力的突破。

（2）项目潜在着广泛的影响力，以提升文化装备业核心竞争力为重点，瞄准国家和社会的需求，解决行业共性技术问题，代表的创新程度较高，预计经济社会效益显著的技术装备，是产生原始创新成果和自主知识产权的来源，其成功实施对提升行业的科技实力乃至国民经济综合实力将产生深远影响。

（3）具有明确的工程目标和实施计划。支撑计划项目实际上也是一项工程，其目标通常具有明确的产品（或实体）形态。

（4）项目需要集成多方面的资源，联合多家企业、高校协同攻关。项目研究过程需要各个研发参与单位之间相互开放，更高程度的交流合作，资源共享、协同创新，项目的创新成果也更多地依赖于交叉融合和综合集成。

（5）项目具有系统复杂性，其中包括了技术复杂性和管理复杂性两方面，受多种因素影响，项目研究与实施过程存在着较多的不确定性和风险性，项目若失败，则将给国家和社会造成一定损失。

综上所述特征，项目需要较强的组织管理能力，同时，对于关键技术的研究要有切实的科学精神和对目标主线的把控能力，以持续控制过程的动态变化，实现项目的圆满完成。

1.2 企业承担国家支撑计划项目的条件

企业承担或参与项目和课题的条件应符合《国家科技支撑计划管理办法》第十条、第二十条的相关规定。同时，企业还应具备以下条件。

（1）属于行业内龙头企业，企业有强烈的技术需求，且与项目和课题的目标相一致；

（2）承担的任务在项目完成时有能力在本企业进行应用和转化；

（3）有投入新技术研发的资源实力和意识；

（4）通过项目或课题的实施，能够与其他企业和高校、科研机构建立紧密的技术创新联盟与知识产权联盟，促进全行业技术水平和产品质量的提高。

1.3 企业承担国家支撑计划项目的现状

业内承担国家支撑计划项目的企业基本具备上述

1.2 节所列各项条件，但是，具体接触到项目的科研实务时，则表现出不同的长项与短板。

（1）这些企业都是业内本专业领域的龙头企业，拥有比较雄厚的工程技术力量，也具有领先的创新能力和技术基础。但是，企业的技术需求与创新能力主要集中在企业本身的营销战略方向，甚至集中在营销的战术方面。比如，舞台设备技术的创新大都是工程项目中舞台工艺策划及演出需要而出现的形形色色的“怪张子”要求（这是艺术科技的特点），应接不暇，这些都需要创新实现。面对行业共性的难题，一般企业往往采取观望等待的态度，按说龙头企业当仁不让应该承担起这个责任，其实不然，多数还是觉得远水不解近渴或力不从心。这就突出了企业领导人战略眼光和博大胸怀的作用，只有企业主要领导人重视共性科技创新，国家项目才可成功。国际上处于领先地位的大企业更愿意投入资源做一些带有挑战性的行业技术难题，这将不断地为企业带来垄断利润。当然，对企业科研人员的要求也随之提高。

（2）企业应对营销战略和营销战术方面需求的创新技术，基本都是改型设计与变异设计，或借助配套件供应商的有限技术支持。其中遇到原理性模型设计才可从根本上解决技术难题的时候，往往采取加大成本以防万一、或功能让步降低要求的方式。其难点往往在于问题的抽象和提炼，企业工程师不大训练自己建模的能力。例如，四绳牵引的三维空间飞行机构，其实际运行轨迹是按照不断变换的三绳牵引轨迹运行，按四绳计算的运行轨迹与实际轨迹产生了误差，只能从限制最佳运行区域的策略缩小误差，好在舞台表演重在观演效果，轨迹精度可能并不太多地影响功能。当导演的执导精益求精，或由于场地限制而需要提高精度时，目前的技术路线就不能满足了，其实，这就是建立合理的数学模型，从引入结构参数的模型计算着手即可解决的问题。

实际上，工程中有许多问题需要从数理原理上去解决，在解决行业共性技术问题时，工程师们开始似乎无从下手，找不到头绪。这主要是因为一般企业比较缺乏科研总体策划、顶层设计的专业人才，这样的人才是需要专业技术造诣和技术管理能力都有一定功力的高级专业人员，同时需要具备归纳提炼技术核心、设计计算数学模型的能力。而这些人员一般比较少，这就加大了承担科研任务的难度。

（3）科研院所和高校集中了大多数高端的研究人员，也在不断产生大量的创新成果。但是，目前高校研究人员的创新成果大多处在论文发表或少量的专利状态，相距解决工程技术或产品的实际问题来说还有较大的距离。因为高校的这些科研成果注重原理创新，没有更多细节或比较工程化的描述，因此不能直接用来解决工程实际问题，之间需要应用性技术研究，而这项研究需要投入较大的精力，这正是高校科研与企业工程技术之间的“断桥”故事。企业与高校的联合创新才是“断桥对接”的最好途径。但是，这种创新不能让教授变成工程师，也不能让工程师变成教授，而是需要介于两者之间的科技人才，如前文所述，这正是很多企业所短缺的。

（4）国家对科技支撑计划项目的专项经费支持是补贴方式，企业需要自筹相当于专项经费两倍的数额，此外，企业还要承担高昂的研发人员工资，这对一般企业来说都难以承受，这也是企业承担项目的尴尬之处。

2 项目的目标及任务

决定解决行业共性技术问题的支撑项目成败的因素，首先是选题及其课题设置的科学性与合理性，仅讨论这个问题就需要很多的篇幅，本文限于项目选题及课题设置已定的前提下实施过程的讨论，以“演出效果呈现关键支撑技术研发与应用示范”为例。

2.1 项目的目标

本项目的总体目标是：

围绕增强舞台演出艺术创作力、感染力、表现力与保障力的需求，重点解决当前舞台机械、舞台灯光、舞台视效、舞台音响等声光电机各控制系统独立设置与协同困难，舞台演出监督调度系统缺失等制约文艺演出发展的关键问题，构建包括舞台运动效果呈现、听觉效果呈现、视觉效果呈现、舞美设计与布景彩排、快速创意与虚实交互等集成系统在内的舞台综合效果整装系统技术集成解决方案，构建演出监督调度系统技术集成解决方案，建立演出效果呈现各子系统协调工作的示范性技术平台，进行相关性能测试与相应的技术标准研制，开展综合应用示范。

2.2 项目的主要任务

围绕总体目标，项目的主要任务如下（略去技术指标）。

（1）研发现代舞台效果呈现整装系统平台构建中运动呈现、视觉呈现、听觉呈现、舞台监督调度与内通以及舞美设计与舞台虚拟现实等关键技术，实现基于演出效果呈现集成创新技术突破。

（2）研制舞台运动效果呈现、听觉效果呈现、视觉效果呈现等各子系统，并集成设计一套具有满足现代舞台智能化需求的整装系统，主要包含运动效果呈现装备、视觉效果呈现装备、听觉效果呈现装备等3个子系统。

（3）研制舞台监督调度集成及内通系统，形成一套满足现代舞台演出效果智能化监督与调度的系统。

（4）研制现代舞美设计与布景彩排技术系统，形成一套三维舞美设计及布景彩排集成系统；研制舞台快速创意与虚实交互技术系统，形成一套舞台快速创意及虚实交互集成系统。

（5）开展演出效果呈现相关装备的产业化应用示范，建成支持具有典型性剧场应用的舞台整装系统示范性应用平台；开展舞台效果整装相关系统产业化研究，实现经济效益。

2.3 课题设置

项目围绕总体目标并根据专业领域设置了6个课题，分别为：（1）舞台效果装备控制集成系统（包括运动呈现集成技术及系统）；（2）舞台视觉呈现集成技术及系统；（3）舞台听觉呈现集成技术及系统；（4）舞台监督与调度关键技术研究与系统；（5）舞美设计与布景彩排关键技术研究与系统；（6）舞台快速创意与虚实交互系统集成技术研发。其分别由6个单位（企业或高校）承担，并由课题（1）的承担单位牵头。

3 关键技术研究及系统平台构建

项目的中心任务是在解决一系列关键技术的基础上，形成以总控集成系统为核心的舞台设备控制整装系统，以此整装系统的功能，实现项目的总体目标。围绕总控集成系统的核心任务，首先是各个子系统的关键技术研究，这些关键技术的研究突破最终使各个子系统适应总控集成系统的数据传输与统一控制，然后是总控集成系统关键技术研究突破，为构建总控集成系统及控制平台提供技术支撑。最终构建各子系统控制平台及总控集成系统控制平台，实现统一控制的目标。

（1）运动效果呈现控制的关键技术研究，主要是通过运动分析归纳凝练了运行效果呈现参数结构；通过多变量离散时间线性定常系统模型构建，提出了一种能显式处理目标函数优先级的稳定化约束控制策略，并通过一个多变量线性定常系数仿真实例验证多目标预测控制闭环系统，提出舞台系统多变量线性系统的预测控制算法；进而进行了舞台设备底层通讯构建以及运动效果虚拟仿真；并进行了舞台3D飞行机构控制技术的研发，在运动学分析基础上将绳长瞬时值输入运动控制器运算控制，实现了舞台表演空间飞行效果。通过上述关键技术的研究突破，进而构建了适应总控集成系统的舞台运动效果呈现控制系统及其控制台。

（2）视觉效果呈现控制的关键技术；听觉效果呈现控制的关键技术；舞台监督调度与内通的关键技术；舞美设计与布景彩排关键技术；快速创意与虚实交互关键技术等，由各课题承担单位进行了深入地研究，并且都取得了突破性成果，且已分别构建了适应总控集成系统的各子系统及其控制台。

（3）舞台效果装备总控集成系统的关键技术研究，主要是通过总控集成系统的技术路线规划及逻辑协调，建立了总控系统的总体构架，并对其控件进行了研发，构建了集成系统数据库；搭建了硬件实验室并进行了试验检测。通过试验研究，融合了现代舞台效果装备中基于运动效果呈现、视觉效果呈现、听觉效果呈现的关键技术，以及基于通讯调度的关键技术等，研究了效果装备集成系统融合控制关键技术。以舞台效果装备控制集成系统技术实现对舞台运动效果、视觉效果、听觉效果的统一协调控制。并与舞台监督调度实时通讯，为舞美设计、布景彩排提供方便的条件，同时与快速创意、虚实交互相衔接。更为演出艺术活动提供安全、可靠、统一、协调的设备控制。在这些关键技术研究突破的基础上，构建了舞台效果呈现总控集成系统及其控制平台。

（4）关键技术研究和系统平台研发都取得了多项创新技术成果，其中包括了6个课题各自的创新成果，从国家项目的层面来看这是必需的，每个课题至少有一项创新成果，这些都在自评价报告中有详尽的表述。然而，本项目中值得一提的创新成果还是总控集成系统的接口协议技术，及以此技术凝练的接口协议标准。

早期舞台表演中灯光、音响及机械已有初步的互联互控技术，通过MIDI通讯协议得以实现。MIDI通讯协议于1991年由国际乐器制造者协会提出并推广，至今仍是演艺设备控制互联最通用的标准通讯协议。

a.在互联网技术还不发达的时期，MIDI技术是先进的。但互联网技术已得到高速发展的今天，MIDI技术依然停滞在30年之前的水平：在设备之间仅可发送简单数据帧（指令和简单数据）；

b.通过RS232使设备互联，有效传输距离短，不能超过15m；且仅可单向传输数据。

当今演艺设备的功能越来越复杂，之间的互联互控需求更趋向于复杂化，MIDI技术已远不能满足总控集成系统的控制要求，需求更高级的通讯协议已是必然。因此，在本项目课题研发中，依托互联网技术研究了通讯接口技术，并制定了全新的舞台总控集成系统接口协议规范，其主要特点是：

a.提供统一通用的接口协议，支持运动、视觉、听觉等演艺系统，依托互联网互联互控；支持各类演艺系统之间通过互联网进行复杂数据的转发及共享：

b.通过严格准确的时间轴控制，使视觉、听觉、运动呈现等系统可精确配合，进行演出控制，各子系统可向总控系统反馈数据，达到双向传输的功能；

c.制定了标准的支撑软件接口（ActiveX、dll控件），支持各类演艺控制系统简单嵌入；

d.规范了各类演艺控制系统之间传输的数据格式，且提供一套装备控制集成系统数据库，包含运动、听觉、视觉等子系统数据库单元，使舞台监督调度通讯、舞美排演、虚拟仿真等系统，拥有强大的数据支撑。

新的舞台效果装备控制集成系统接口协议规范，具备了MIDI技术的大部分功能，并在互联网方面有之显著的优势，有望替代MIDI通讯协议成为全新的行业标准进而推广应用。

4 总控集成系统技术研发过程管控

项目成果形成的演出效果呈现控制整装系统，其核心部分是总控集成系统的研发与构建，所以，作为重点任务重点管控。研究过程将其分解为16个工作序，如表1所示。

采用网络计划技术管理研发任务及其进度，通过绘制网络图（网络图从略），找出关键路线，着重关注关键路线上工作序的控制，以保证按期完成。

网络图的时间参数包括工作所需时间，事项最早、最迟时间，工作最早、最迟时间，时差等。通过时间参数计算可得到关键路线，确定和控制整个任务在正常进度下的最早完成期，而且在掌握关键工作基础上可进行资源的合理安排，进行网络计划的优化。

由于研究任务属于开发性、试制性的工作，对其工作所需时间难以准确估计，故采用三点时间估计法确定工作的工时。对每道工作序先作出三种情况的时间估计：

a——最快可能完成的时间；

m——最可能完成的时间；

b——最慢可能完成的时间。

则每道工作的期望工时可估计为：（1）（2）

为达到严格控制工期，确保任务在计划期内完成，可以计算在某一给定期限T_S前完成的概率，可以指定多个完成期T_S，直到求得有足够可靠性保证的计划完成期T^*_S，将其作为总工期。其中的概率计算为：（3）

实际上，研究过程受到各种动态因素的影响，将发生计划的变化，网络计划的调整不可避免，因此完整的网络计划技术是一个管理系统，如图1所示。当网络计划调整后，期望总工期须得重新计算。

5 研究成果的表达形式

项目按设定目标和任务完成后要有可验证的交付成果，其表达形式主要是项目自评价报告、系统及产品的实验室演示、示范应用现场演示等。实验室和现场的演示是研究成果实体技术的最终结果呈现，而其研究过程、技术路线、研究方法、技术措施、文献成果、创新亮点等原理性特质主要表现在自评价报告中。

但是，自评价报告不是自说白话，须要有科学的佐证材料支持。佐证材料是在研究过程中逐步形成的、相互支撑的、经第三方验证的一组完整的材料组合。

（1）在课题研究中，首先是关键技术的研究突破，其成果表述是关键技术研究专题报告。在该报告产生之前，每项关键技术研究有一定阶段性成果时，及时发表科技论文，将研究成果予以报道，其作用在于使成果得到相关审查认可，及时保护成果归属。待到一项专题关键技术研究完成，可有几篇科技论文支持，形成的专题研究报告具有充实的可信度和科学性。

（2）系统研发中开发的软件程序及时进行软件著作权登记，平台产品研发中开发的产品创新技术及时进行专利申请。因著作权登记和专利受理都是经过一定的第三方审查，这两种方式都可有力证明系统和产品的技术创新性。

（3）系统装置产品完成试制后需经过第三方检测其技术指标是否达到要求，权威检测单位出具的检测报告足以证明产品性能指标的可信度和科学性。

（4）系统和装置逐步完成后，凝练其中有价值并有推广意义的核心技术形成标准文本，标准文本经过一定范围的专家评审并修改完善后公开发布，或经质量监督部门备案。标准的凝练研制，最好形成产品标准、系统标准、检测规范等整套系列，为技术推广打好基础。

（5）研发研制完成的新技术系统及装置需经过用户使用验证，用户使用报告可证明新技术系统的实用性。

（6）总结提炼项目及课题研究的创新点，提炼的创新点须要经过查新，权威信息机构的查新可证明创新技术的新颖性，这是创新技术的必要条件（当然还不是充分条件），没有经过查新而自己提炼的创新技术有可能被查证曾有过非本研究的报道而否定其创新性。

创新技术应具有三性：新颖性、创造性、实用性。具备这三性才算真正的创新技术。新颖性由查新证明；创造性由软著登记、专利或产品鉴定证明；实用性由用户使用报告证明。当然，最好经过产品鉴定，鉴定也需要查新、产品标准、研制报告、用户报告等材料，才有专家的先进性评价。鉴定不仅全面证明新技术系统的创新性，而且可证明其水平（项目及课题的验收仅需要证明其创新性，不强求其先进性等水平评价，但可支持其验收效果）。

（7）课题研究成果自评价报告由科技报告和执行报告两部分组成，科技报告是课题研究成果的全面表述，是大部头的科技文献，相当于国家支持资金的赎买产品，将公开上传，供社会共享，可用于技术应用或进一步研究参考。执行报告是科研管理过程的汇报文件，也包括了成果的统计表述。课题自评价报告的全部佐证材料就是上述（1）～（6）所陈述的材料。

项目自评价报告是从项目整体角度出发总结的项目整个过程的研究汇报文件，主要围绕项目批复和项目论证报告所设定的项目目标和任务进行陈述，其佐证材料则是项目中所有课题各自的自评价报告，以及按项目分门别类整理的上述（1）～（6）所陈述的材料。

项目各课题的经费使用管理严格按照国家有关规定执行，且须经过财务审计及财务验收合格。

6 小结

企业实施国家科技支撑计划项目有明显的优势，也有突出的困难。经过“演出效果呈现关键支撑技术研发与应用示范”项目的实施，获得了很多收益，不仅是项目本身的成果收益，更多的是企业技术创新道路的一次培训和提升。就项目本身来说，其创新成果仅是初步的，毕竟演艺设备集中控制技术的难度是相当大的，而且随着演出艺术的不断创新，会提出更多更新的要求。

所以，目前的研究成果还不宜过于夸大其效果，但毕竟是走出了第一步，而且取得较有价值的创新突破已属不易，该技术提升研究的道路还很长。1962年，美国工程界就研究出了二极管的发光原理，直到近半个世纪以后，人们才见到了真正实用的LED光源，且至今还在不断地进步。

（编辑 王芳）