協働イノベーションの観点から見た地域3Dプリント技術産業の発展経路に関する研究

著者: 陳克軍、馬東軍、姚燕、李馨城、邵慧娟、新郷学院この記事は2018年新材料産業第10号に掲載されました。

2013年、ドイツは「スマート生産」をテーマにした「インダストリー4.0」計画を提唱し、世界各国の工業生産はデジタル化、インテリジェンス化、ネットワーク化の時代を迎えました。 3Dプリント技術は、デジタルモデルを基礎として、断層撮影法を使用して材料を層ごとに積み重ねて3次元の物体を作成する新興製造技術であり、積層製造技術とも呼ばれています。従来の成形製造技術を打ち破り、カスタマイズ、パーソナライズ、複雑な形状の分野で巨大な発展の余地があり、第3次産業革命の重要なシンボルと呼ばれています。

わが国は2015年に「中国製造2025」を策定し、新世代情報技術、インテリジェント製造、付加製造、新素材などの新興産業に代表される製造強国の構築戦略を全面的に展開し、わが国製造業の「規模は大きいが強くない」という消極的な状況の転換を加速しました。同年、我が国は国家付加製造産業発展促進計画（2015～2016年）を立ち上げ、付加製造産業の構築をさらに促進するための戦略計画を立てました。第13次5カ年計画以降、ビッグデータ、クラウドコンピューティング、「インターネット+」などのモデルの急速な台頭により、積層造形技術はより広範な注目と応用を受けるようになりました。 3Dプリンティングは先進製造業の重要な部分として、「中国製造2025」の重点開発分野です。付加製造産業が急速かつ持続可能な発展の道を歩むよう導くため、国は2017年11月に「付加製造産業発展行動計画（2017～2020年）」を策定した。国家革新戦略産業として、私たちは新時代の発展ニーズに基づいて発展の道を研究し、広範な協働革新を実行し、新しい状況下での産業発展のための新しいビジネス形態とモデルを模索し、3Dプリント産業の発展を促進するための参考資料を提供する必要があります。

1. 協働イノベーションの意味 協同イノベーションは、企業、大学、研究機関などの基本的なイノベーション主体を中核要素とし、市場経済の指導の下、政府、仲介組織、金融機関、イノベーションプラットフォームなどの間の緊密な協力を通じて、人材、情報、技術、資本を全面的に解放し、科学技術の研究開発を共同で実施し、イノベーションシステム内の知識、技術、システムなどのイノベーション要素を結合・相互作用させ、相互補完的優位性、相互利益、ウィンウィンの結果をもたらすネットワークイノベーションモデルを形成します。この協力モデルの下で、各当事者の優位性を十分に集中し、コア情報リソースを統合し、高品質の成果の出力を加速し、産業チェーンの統合を促進することができます。わが国の新興 3D プリント技術は共同イノベーションモデルを採用しており、業界の発展に非常に有益となるでしょう。

2. 3Dプリンティング産業の発展状況 近年、世界的な情報化時代の急速な発展に伴い、クラウドコンピューティング、ビッグデータ、「インターネット+」、3Dプリントを主流とする先進技術が世界中から広く注目され、世界市場規模は爆発的な成長を続けています。3Dプリント技術は、もはや国家軍事戦略研究、航空宇宙、大型機械設備など人々の日常生活から遠い重要なコア領域に限定されず、歯、骨、臓器などのバイオメディカルや、大衆が真に実感できるパーソナライズされたカスタマイズされた製品にも登場し始めており、広く普及しています。シェアリングエコノミーの出現により、産業間の境界が曖昧になり、イノベーションと発展を制限する足かせが外れました。先進国、発展途上国を問わず、世界市場シェアの4分の1近くを占めるストラタシスや3Dシステムズなどの大手企業、技術優位性を頼りにするドイツなどのEU諸国、発展途上国の一部中小企業など、いずれも世界の製造業における分業再編に参加しています。

現在、わが国で3Dプリント技術の先進レベルにある大学には、清華大学、北京航空航天大学、西安交通大学、西北工業大学、華中科技大学などがあり、企業との協力を通じて、3Dプリント設備や材料の研究開発成果の技術革新を実現しています。国内の3Dプリント企業は主に新型3Dプリント設備、サービス運用プラットフォームなどの製造に集中しており、規模のメリットが大きい企業としては、湖南華樹高科技有限公司、武漢濱湖機電科技産業有限公司などがある。しかし、欧米諸国と比較すると、わが国の3Dプリント産業はまだ産業発展の初期段階にあり、工業化のレベルが低く、全体的な計画や合理的で効果的な産業チェーンのレイアウトが欠けています。

3. 3Dプリント産業の発展における問題点
1. 協働型イノベーション産業は開発が強くない 発展はあらゆる問題を解決する基礎と鍵であり、イノベーションは発展の主たる原動力である。中国共産党第19回全国代表大会の報告は、「イノベーション、協調、グリーン、開放、共有」という新たな発展理念を堅持し、「イノベーション」を第一に位置付けることを提案した。現在の科学技術イノベーションは、主に大学や研究機関における科学研究のイノベーションと、企業における技術研究開発から生まれています。我が国で毎年生み出される多くのハイレベルな科学研究成果のうち、経済効果に転化されるのはわずか30％であり、それらは主に、有力な大学と企業、および大中規模企業、特に国有企業が自らの技術蓄積と研究開発チームに頼って共同で研究開発を行うことから生まれています。強い企業は、共同研究開発サイクルや利益最大化などの要素に基づき、大学の基礎研究開発能力に大きく依存しません。一部のハイテク企業や中小の科学技術イノベーション企業は、実力が弱く、主要なコア技術や研究開発資源などをコントロールできていないため、大学や地方政府などの機関と産学連携を行い、成果の転換と技術革新を促進し、経済利益の増加を実現したいと望んでいます。しかし、ほとんどの研究機関や大学は、専門職の肩書評価と密接な関係のある研究テーマや学術論文を重視しすぎているため、企業や市場のニーズから水平的なプロジェクトに取り組むエネルギーが少なく、技術移転や共同開発などの短期的な協力しか行えず、技術提携などの高レベルかつ長期的で安定した深い協力が不足しています。この現象は国家の科学技術システム改革に伴い変化しているが、有名大学による科学技術革新の指導と支援が不足している一部の省では改革の成果はあまり顕著ではない。政府、企業、大学間の協力的な革新と開発能力をさらに強化する必要がある。

2. 不完全な人材育成システム
3Dプリント技術はハイテク分野に属し、スマート製造の将来の発展方向を表しています。年間の研究開発投資は膨大で、最大のコストは人工知能によるものです。技術革新に頼ることは、産業の発展を達成するための最も重要な方法です。 3Dプリントは先進製造業のハイテク分野に属し、新素材、印刷プロセス、材料成形と制御プロセス、ソフトウェア開発など多くの分野を統合し、製品開発の短期サイクルの需要と関係しています。現在、国内には3Dプリント関連の専門人材に大きなギャップがあります。専門技術人材を育成する重要な場である大学は、科学研究機関や職業技術学校と比較して、総合性が強く、学科や専攻が充実しているという利点があります。市場志向の役割を果たして、幅広い市場需要と高度な専門性を備えた複合技術と熟練の人材を積極的に育成する必要があります。現在、わが国の大学における3Dプリント関連の専攻の人気は高くありません。職業専門学校や技術専門学校は、技術操作や市場販売などの人材育成に重点を置いており、重要な技術の研究開発や応用には取り組んでいません。現時点では、3Dプリント技術を習得し、技術的な問題を解決できる中級から上級の専門的・技術的な人材が依然として不足しています。 3D プリント産業チェーンを統合する上で重要なリンクは、大学における 3D プリント専門家のトレーニングにあります。

3. 市場技術開発基準の改善が必要

技術基準の確立は業界の成熟を示し、業界の発展に役立ちます。中国は3Dプリント業界に対して「国家付加製造産業発展促進計画（2015-2016年）」と「中国製造2025」を発表し、3Dプリント業界に対する国の決意を示し、中国の製造業レベルの向上を推進しています。パーソナライズされたカスタマイズと特殊設備の生産と開発、3Dプリント、産業用ロボットなどの分野での新技術と新設備の応用と開発を効果的に促進することができます。現在、軍事産業、航空産業、医療分野などの分野の技術は依然として急速な発展段階にあり、技術は主に機能の差別化発展と応用の革新に反映されています。業界標準はまだ十分に形成されておらず、技術指標の方向づけが不足しています。そのため、産業発展の見通しは依然として不透明で、企業の外部環境は大きな不安定さに直面しています。

4. 現地3Dプリント技術産業の発展の道筋に関する議論
1. 共同構築メカニズムを実装する 政府、企業、大学が共同で研究開発メカニズムを構築し、政府の指導と市場優位性を通じて科学研究とイノベーションのプラットフォームを構築します。政府部門の政策支援を積極的に求め、政府のコミュニケーションと調整を通じて、多くの有名大学と企業を紹介し、大学と共同で技術研究を行うことに力を注ぎ、中核競争力のある重要な技術問題に重点を移し、3Dプリント技術同盟を確立し、学校と企業の共同建設実験室を設立し、有名大学の強力な技術サポートに依存して地元の大学の科学研究レベルの向上を推進し、有名企業の強力な財務保証に依存して地元の大学の研究開発条件の改善を推進し、科学技術金融システムの革新を利用して協力のすべての当事者の行動を規制し、リソース共有メカニズムを確立し、多層的で全面的、長期的で安定した協力関係を構築し、長期的な監督メカニズムを確立し、政府、産業、学界、研究、応用の間の共同イノベーションを促進します。

2. 大学における人材供給の質の向上 国が地方の一部普通大学を応用大学に転換するよう指導することに関する指導意見に基づき、地方の普通大学は新産業、新ビジネスモデル、新技術の発展チャンスを捉え、応用人材の育成を中核とした転換・発展を推進し、産業チェーンやイノベーションチェーンと密接に連携した専門システムを確立し、新たな複合専攻を設置し、複合技術・技能人材の育成割合をさらに高めるべきである。 2016年以来、「新工学」の観点に基づく工学教育は新たなレベルに引き上げられ、新産業における技術革新と新たな専門構築に重点が置かれ、新工学教育は「インターネット+」や「中国製造2025」などの主要な国家戦略に積極的に対応し、中国共産党第19回全国代表大会後の新時代の重大なニーズを自発的に解決することが求められています。

（１）3Dプリンティングの分野と専攻を開発する

3Dプリント技術の急速な台頭により、3Dプリント専門家の大きなギャップが生じています。条件を備えた地元の大学は、積極的に新しい3Dプリント専攻または学科の設立を申請し、3Dプリント専門家の育成を明確に提案し、3Dプリント専門家の人材育成システムの構築を強化し、学際的な協力関係を構築し、影響力の広い3Dプリント高品質コースとオンライン公開コースを多数構築し、高品質リソースのオープン共有を実現し、3Dプリント専門家構築の影響力を高めるように奨励する必要があります。

（２）３Dプリント教員の育成強化 3Dプリントの専門技術リーダーを積極的に導入し、専門チームの方向性をリードします。教師を組織して、優れた3Dプリント専攻の大学を訪問したり、3Dプリント企業に勤務したりすることで、同様の分野で「転職」した非専門教師を3Dプリントの専門教師に変身させ、総合レベルが高く、専門能力が強い3Dプリントの「二重教師、二重能力」教師チームを構築します。

（３）３Dプリンティング学生の実践能力育成に重点を置く 3Dプリント実践教育基地の構築を強化し、地元産業への貢献、産業との連携、専門職としての能力向上を目指します。学生の3Dプリント技術実践能力の育成を重視し、3Dプリント技術を中心とした複合的な専門技術人材の育成に注力します。同社の上級技術者を雇用して大学で専門技能の研修を実施し、同社の生産の重要なステップを実践的な教育リンクに縮小し、研究開発と生産における実際の問題を解決する学生の能力の育成に重点を置き、3Dプリント企業に必要な専門人材を「オーダーメイド」で育成します。

（４）業界標準を確立する 3Dプリント技術の開発において大学の研究能力とリソースを最大限に活用し、政府、産業界、学界、研究と応用の融合を強化し、共同イノベーションを推進し、企業と業界の重要な共通問題に基づいて特別な研究を行い、関連分野の研究開発成果に基づいて実際の生産に適した3Dプリント技術標準を策定し、業界の発展を規制します。

3. 市場志向で地域特性を育む
3Dプリント産業チェーンの上流は、技術開発を行う研究機関と3Dプリント企業です。R＆D技術に代表されるように、3Dプリント材料、制御技術、ソフトウェア技術、情報技術などのキーリンクのトップレベルの設計を行っています。 3Dプリントのミッドストリームは、電子商取引プラットフォームやサービスプロバイダーネットワークなど、上流企業と下流市場を結びつけるサードパーティサービスプラットフォームです。また、サードパーティの品質検査、データセキュリティ、知的財産保護メカニズムなど、上流企業と下流市場に支援を提供するいくつかのプラットフォーム組織も含まれます。 3D プリンティング産業チェーンの下流には、さまざまな消費者向け製品を含む 3D プリンティング市場があります。地方の3Dプリント産業の発展は、地方の実情と自らの優位性を踏まえ、地方の産業発展状況を科学的に分析し、「インターネット+」と十分に融合し、産業発展の位置づけを正確に把握し、チャンスを捉え、3Dプリントの地域的特徴を形成する必要があります。

V. 結論 地方の3Dプリント技術の協働イノベーション能力を高めるには、大学や企業からのリソースを継続的に注入し、地方政府、大学、3Dプリント企業間の協力を監督する効果的なメカニズムを確立する必要があり、大学は3Dプリント企業のニーズを満たす専門的および技術的な人材を育成し、継続的な知的サポートを提供する必要があります。地元の 3D プリント産業の発展には、3D プリント産業チェーンのすべてのリンクを統合し、地域の実情に合わせた重要な開発を実施して地域の特性を形成し、双方に利益のある協力を実現する必要があります。（DOI: 10.19599/j.issn.1008-892x.2018.10.012）

謝辞: 資金提供プロジェクト「新郷ソフトサイエンス研究プログラムプロジェクト (RKX2017010)」のサポートに感謝します。

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