导 读 ( 文/ 知识自动化 )
德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer）是欧洲最大的应用科研机构，其研发人员所开展的工作极富创造性和创新性，对人民生活有着重大影响。
本文作者：肖煌，弗劳恩霍夫协会应用集成信息安全研究所；编审：赵敏：走向智能研究院执行院长、北京英诺维盛公司总经理。本文经授权发布。
弗劳恩霍夫协会是以德国科学家、发明家和企业家约瑟夫·弗劳恩霍夫的名字命名，是公助、公益、非盈利的科研机构。为企业、特别是中、小企业开发新技术，新产品，新工艺，协助他们解决自身创新发展中面临的各种问题。
01、 创新引擎-Fraunhofer
随着创新中心在全世界各地的普及，从 科技 到商业生产的转化，成为各个国家工业的关注点，而弗劳恩霍夫应用研究促进协会一时间被推崇备至，成为放大的焦点。
一提及德国，大家最先想到的就是 汽车 、机床等这类以机械制造为核心代表的产品。而实际上在德国大到 汽车 地铁，小到厨房用具无一不体现了整个 社会 对于产品创新和质量的态度，而这些所有创新的背后几乎都和同一个机构离不开关系：弗劳恩霍夫应用研究促进协会（以下简称FhG协会）。FhG协会成立于1949年，是德国以及欧洲最大的应用科学研究机构。
弗劳恩霍夫协会是以德国科学家、发明家和企业家约瑟夫·弗劳恩霍夫的名字命名。
他是近代德国非常典型的产学研的代表，以他命名的弗劳恩霍夫光谱奠定了现在现代望远镜的基础，在此基础之上约瑟夫进而将其研究成果转化成产品开办了光学仪器工厂并取得了巨大的成功，顺利地完成了从基础科研到产品的转化，因此他也被认为是现代应用研究的缔造者。
▲Joseph von Fraunhofer
FhG协会是公助、公益、非盈利的科研机构，为企业、特别是中、小企业开发新技术，新产品，新工艺，协助他们解决自身创新发展中面临的各种问题。
近24000科研人员（包含德国合作院校的教授与参与实习的学生与研究生）一年能够服务三千多名企业客户的委托，并完成近万项研发项目，其中2/3来自企业和公助科研委托项目，另外1/3来自联邦和各州政府，用于前瞻性的研发工作，确保其科研水平处于领先地位。经费中会有至少40%会用于 社会 性，非商业化的科研工作。
▲图1 研发项目的委托部门
国际合作方面，FhG协会在美国设有研究中心，在亚洲若干国家也设有代表处，2017年6月在新加坡正式成立面向亚洲的研究机构。通过这些国际分支机构推进在世界各地区的业务与合作的进一步发展。其中在我国，弗劳恩霍夫协会与 科技 、企业、教育界的合作至今有超过25年的 历史 ，其间有众多弗劳恩霍夫协会研究所参与实施的研发项目，已经成为中德两国 科技 合作的重要组成部分。
02、 科技 搬运工弗劳恩霍夫模式
德国工业在国际市场上一直以来保持着较高的创新能力，这得益于德国推崇的机构创新原则，其中“弗劳恩霍夫模式”是其机构创新的典型代表。弗劳恩霍夫模式是一种特殊的、面向具体的应用和成果的企业创新模式，它的科研使命在于为市场提供具有相当产品成熟度的科研创新服务，使得 科技 成果能够迅速的转化为市场成熟产品，在德国有着“ 科技 搬运工”之称。
作为大学实践的纯基础研究其研发资金通常都是由公共部门全额捐赠，而作为以原型水准为目标的工业研发则几乎是由特定的私人企业和资本来维持其创新能力。在这两者之间，正是弗劳恩霍夫模式的正面战场。它介于纯基础研究和工业实践研发之间，既注重快速实践的产学研转化，又时刻密切跟踪行业发展趋势，发展必要的前沿 科技 以创造一种动态的创新驱动力。
03、 研发经费模式
这种面向应用的基础研究和创新发展项目之间的动态平衡，既满足了不断变化着的市场需求，又极具前瞻性地为未来的发展趋势提供必要的知识储备。
弗劳恩霍夫模式的产学研创新制度及其显著地体现在它的经费模式上。目前协会下72家研究所的年经费超过23亿欧元，其中30%来自于政府无偿拨款，另外70%来自公共竞争项目，这其中既包含政府及公共部门的竞争性科研项目，也包含来自于企业的委托项目。
▲图2 经费模式
值得注意的是，经费当中来源于政府的无偿拨款只有在政府认可贡献度的情况下，根据上一年的营收情况按照一定的比例划分。具体到每个研究所，弗劳恩霍夫总部会通过一定的机制向它们分配研究经费。
这些经费由四部分组成：
● 第一部分是政府每年拨付的基础经费，每一个研究所都会分配到同样数目。
● 第二部分是与上一年该所的营收情况挂钩，主要目的是奖勤罚懒，上一年做得越好，下一年的经费额越高。
● 第三部分是和上一年企业委托收入部分挂钩。但这并非毫无限制，各研究所要保持一个合理的比例。维持在这一比例，该所的经费才会更高，一旦少于或超过这个比例，分配的资金则会相应减少。
● 第四部分是和上一年承担的欧盟项目收入挂钩。
▲图3 政府无偿拨款的4部分组成
通过这种分配机制，总部引导着各研究所 健康 稳妥地发展，确保公助、公益、非盈利性质。这种经费分配模式在一定程度上保障了一种兼具实践精神和创新精神的平衡，即能让各个研究所尽可能的为企业提供面向实践的 科技 创新，同时又避免应用科学研究本身过于以市场和产品为导向，借此维持一定比例的科研独立性，以期保障对高风险的、研发周期更长的前沿技术的投入。
04、 服务企业而非与之竞争
从弗劳恩霍夫的经费模式中，最重要的理念就是，在保持自身的科研独立性的同时，尽可能的贴近企业客户的需求。弗劳恩霍夫协会下属的研究机构每年会进行一次绩效考核，其中最关键的一条既是评估其获取企业项目委托的能力。
这种指导原则明确了企业和研究所之间不存在任何竞争关系，而是一种服务和被服务的合作关系。在任何一个弗劳恩霍夫研究所，其服务模式均是以客户的实际需求为导向，为其开发量身定制的系统性解决方案，增加其产品在市场上的核心竞争力，从产品的研发需求分析到系统设计，再到产品原型开发，弗劳恩霍夫最主要的工作就是以科研委托的方式服务于客户，这期间产生的科研成果，弗劳恩霍夫必定会自己申报、保护专利，同时对客户授予独家或者排他性许可权，或者规定具体应用范围的使用期限许可等。
这样一种需求来源于企业，研究成果也最终归于企业的模式，大大缩减了技术转移所消耗的时间，开发出来的技术成果也能更顺利、高效地实现转移。
© Fraunhofer IDMT
除此以外，企业客户对弗劳恩霍夫协会的发展也至关重要，通常研究所定期召开战略会议，邀请行业中的客户代表，倾听其想法和意见，尽可能的贴近市场需求和技术趋势，降低在科研创新犯错误的几率。通过这种技术供求、人才供求、管理共享的战略化合作，弗劳恩霍夫就能够与企业实现共荣双赢，双方的技术转移更为密切。
05、 协同创新和人才培养
尽管弗劳恩霍夫协会的70%的科研经费来源于公共竞争的企业及政府项目，但是这并不意味着协会旗下的研究所之间必然存在着激烈的竞争。
实际上，对于科研本身，弗劳恩霍夫模式持有一种极其开放的态度，对于属于其协会的各个专业领域的研究所，只要符合基本的弗劳恩霍夫治理框架的理念，研究所通常具有相当的独立性。各个研究所拥有自己独立的财务预算和决策中心，并能有很大的研究自主性，协会通常情况下极少干预其运营。
反观各研究机构和企业之间的关系 ，技术上的重合和业务上的竞争通常都是鼓励的，并且是一种良性的竞争，谁拥有更敏锐、更优秀的科研创新能力，谁就能够做得更好，获得更多企业的青睐。然而，研究所之间通常更多地是选择分工合作的方式 为企业提供更强健和全面的解决方案，各学科和领域之间的互相依存要求研究所之间更多的是协同合作，而非直接的强硬竞争。
因此，弗劳恩霍夫还经常以自身的号召力主导创新聚集区，整合局部地区关键企业、技术、高校等机构，针对某个核心技术进行研发和推广，这是一种行之有效的协同机构创新实例。
例如，2016年由协会发起的面向工业大数据的旗舰项目：工业数据空间，即是由十二个协会旗下研究所共同来承担研发任务 ，目的在于凝聚各方的研发力量解决工业4.0的数据共享的重大难题，比如位于慕尼黑的弗劳恩霍夫应用集成信息安全研究所（AISEC）负责提供工业4.0跨领域数据可信任共享和信息安全、北莱因圣奥古斯汀郡的智能分析和信息系统研究所（IAIS）则负责智能大数据分析的课题研究等。
科研创新的核心在于培养有竞争力的人才，弗劳恩霍夫协会在这方面也有其特殊的模式。
在弗劳恩霍夫研究所的科研团队中，既有核心的资深科研人员，也有具有一定流动性的合同制研发人员，这部分人员占到了60%的比例。正是因为弗劳恩霍夫面向企业合作的特性，常常会要求人员常驻企业内部开发项目，这种人才共享机制本质上保障了创新人才的培养和转移，而产学研的本质上就是创新科研人才的培养和转化。
此外，担任弗劳恩霍夫研究所所长以及主要负责人通常都是合作高校中的全职教席教授(Lehrstuhl)，这一方面保障了研究所的人才供给，另一方面也为大学的基础科研提供了一个直接面向客户的实践平台。
06、 小记
从基础科研到产品的转化，被美国人形象地成为需要跨越的死亡之谷。然而，这个死亡之谷对于德国而言似乎是一直平坦 。弗劳恩霍夫提供了一个跨越鸿沟的经典。
而弗劳恩霍夫的工作和服务内容：
● 一方面神奇地位为企业提供了科研服务——这是一个神奇的组合搭配；
● 与此同时，也创造了一个人才流动的通道，将高校和企业等资源有机地整合在一起。
这种无缝的资源流动与连接机制，正是推动工业创新的根本性力量。（本文完）
这个故事是：画一道线一美元，知道在哪画这根线9999美元。
20世纪初，美国福特公司正处于高速发展时期，路上都开着福特公司生产的汽车。客户的订单快把福特公司销售处的办公室塞满了。
突然，福特公司一台电机出了毛病，导致车间无法正常运作！
相关的生产工作也被迫停了下来。公司调来大批检修工人反复检修，又请了许多专家来察看，可怎么也找不到问题出在哪儿，更谈不上维修了。
福特公司的领导真是火冒三丈，别说停一天，就是停一分钟，对福特来讲也是巨大的经济损失。
就在这个时候，著名的物理学家、电机专家斯坦门茨出场啦！
这时有人急忙派专人把斯坦门茨请来。
斯坦门茨要了一张席子铺在电机旁，聚精会神地听了3天
然后又要了梯子，爬上爬下忙了多时，
最后在电机的一个部位用粉笔划了一道线，写下了
“这里的线圈多绕了16圈。”
人们照办了，令人惊异的是：故障竟然排除了！
生产立刻恢复了！
福特公司经理问斯坦门茨要多少酬金，斯坦门茨说：“不多，只需要1万美元。”
1万美元？就只简简单单画了一条线！当时福特公司最著名的薪酬口号就是“月薪5美元”，这在当时是很高的工资待遇，以至于全美国许许多多经验丰富的技术工人和优秀的工程师为了这5美元月薪从各地纷纷涌来。
斯坦门茨看大家迷惑不解，转身开了个账单：
画一条线，1美元；
知道在哪儿画线，9999美元。
画一条线，1美元；
知道在哪儿画线，9999美元。
福特公司经理看了之后，不仅照价付酬，还重金聘用了斯坦门茨。
根据3D科学谷的市场了解，氢正成为应对气候变化的日益重要的能源载体。尽管氢气燃烧不会释放任何二氧化碳，但几乎没有人知道的是，它比燃烧化石燃料产生更多的氮氧化物 (NOx)。
在一个联合研究项目中，FH Aachen – 亚琛应用科学大学和亚琛的Fraunhofer IPT 弗劳恩霍夫生产技术研究所与不来梅的 Präwest Präzisionswerkstätten GmbH Co KG 一起使用增材制造生产了一个采用新设计的氢气燃烧室，可以显着减少氮氧化物的排放。
金属3D打印新型氢气燃烧室
Fraunhofer IPT
更好的油气混合
3D科学谷白皮书
大量较小的火焰
与具有少量大火焰的传统燃烧过程相比，这种燃烧过程依赖于大量较小的火焰。为3D打印设计的MMX 燃烧室使气体与供应的空气最佳混合，燃烧时 NOx 氮氧化物排放量更少。燃烧室中小火焰的另一个优点是对回火的更高安全性，使这种燃烧器具有适当的缩放比例，不仅适用于固定式燃气轮机，而且适用于航空航天应用。
通过 LPBF（激光粉末床熔化金属3D打印技术）生产的MMX 氢气燃烧室组件
弗劳恩霍夫 IPT
然而，MMX 燃烧室的生产在技术上相当具有挑战性，因为制造公差很小：这种带有挥发性氢气的燃烧室的运行要求系统保持永久密封。此外，腔室内的所有功能元件，例如空气挡板，必须彼此精确对齐，以确保进入和流出气体的所需流动特性。然而，仅通过诸如铣削和钻孔之类的减材制造工艺进行制造会使此类组件非常昂贵。因此，项目合作伙伴选择了激光粉末床熔化 (LPBF)3D打印-增材制造工艺来构建他们的原型。
LPBF：用于复杂零部件的金属 3D 打印
通过LPBF选区激光熔化金属3D打印以逐层熔化层层构建组件的横截面区域。极薄的层使得以高分辨率生产复杂几何形状的零部件成为可能，在燃烧室内已经创建了许多功能元件。这显着减少了所需的精加工操作量。
3D 打印的微混合燃烧头，MMX 燃烧室的一个组件
弗劳恩霍夫 IPT
在3D打印燃烧室并分离其所在的平台后，只需要通过铣削和钻孔进行一些减材后处理步骤：例如，在铣削过程中制造花丝、可移动的空气挡板和孔，通过结合各个制造步骤，能够弥补现有制造流程的弱点，并连接成一个协同的流程链。
基于仿真模拟，亚琛研究人员预测使用 LPBF选区激光熔化金属3D打印可以显着减少组装所需的时间，并将这种燃烧室的成本降低多达90%。除了新的设计带来的燃烧对生态的保护和经济优势外，LPBF选区激光熔化金属3D打印还使制造过程更具可持续性，与传统生产方式相比使用了更少的资源。
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