技術創新與科技創新
這是用chatgpt-4生成的“三體”示意圖。“三體”的運動和相互作用,是混沌的、不規律的。關于創新,當前科學界、技術界和政府的相互作用也是類三體狀態,在一個體系內,但相互作用不明,很難求得解析的通解。技術界對科學界最具殺傷力的話是“他們不懂工程”;科學界也很高傲,認為“夏蟲不可以語冰”;最終政府部門不買賬,認為當前的科技、技術“滿足不了國家的需求”。這不僅是環保行業的現狀,也是很多行業普遍存在的問題。
各界都知曉創新的重要性,為何難以形成合力,求而不得?實際上,審視我們追求創新的過程,會發現,我們在最初定義、述說之時,就模糊不清、猶疑不決,名詞冗繁,但各層級理解不一。
如我們經常提到的“科技創新”,包含科學與技術兩類。而這兩類主體的語境是全然不同的:科學是要認識世界,發現和揭示事物和宇宙的規律性的原理;技術是要改造世界,是對技術的發明、創造、改進。
在水務行業,也有人嘗試從更具體的角度來看待創新。如Mark教授在IWA會議中提到,創新是“在實踐中成功應用的想法和理念”,而發明是“一個注冊了ID號的設想”。換而言之,發明是科學家的事情,而創新是技術界的事。
再看我們國家十八大報告提出“技術創新、原始創新、集成創新、引進消化吸收再創新”,這些創新到底是對科學界還是技術界?原始創新是指科學的發明,集成創新和引進消化吸收再創新則是指技術的創新。籠統地對科學屆和技術屆的創新進行定義、提出要求,容易造成兩界話語的混亂,也是創新難以形成合力的根本問題。
當前,也有一些關于創新的新名詞涌現:
非連續的創新:要做同樣的事兒,但是全新的方法; 突破性創新:做從來沒做過的事情; 持續性創新:改進現有技術; -
顛覆性創新:創造新的市場,顛覆現有的市場;
這些詞有些相互類似,也有些略有不同。比如持續性創新和漸進性創新完全同義;顛覆性創新和破壞性創新,實際上也是同樣內涵;突破性創新和顛覆性創新不太一樣,細微之處需要區分。
維特根斯坦是本世紀最著名的哲學家,他認為,哲學問題首先是語言的問題,許多哲學爭論其實源于人們對語言和詞語的誤用,在爭論的過程中互相不理解。他的這一理論放在技術界也是同理,政府、技術、科學三界話語體系的不一致是造成混亂的根源。
技術工程界對國際通用技術成熟度(TRL)的概念也存在泛用。將技術的發展過程從“基礎研究”到“操作環境中經過驗證”劃分為9個級別,我們經常用TRL來評價技術發展狀態。但TRL其實是美國軍方評價技術的指標,軍方研發是一個封閉的體系,TRL9級后在其封閉體系內可以繼續推進,其沒有涉及開放系統技術推廣過程等環節,所以我們不能完全套用TRL系統,要補齊示范工程后到商業化應用之間的創新環節。
軍方研發是一個封閉的體系,TRL9級后在其封閉體系內可以繼續推進,其沒有涉及開放系統技術推廣過程等環節,所以我們不能完全套用TRL系統,要補齊示范工程后到商業化應用之間的創新環節。
實際上,真正能夠表征技術轉化的是荷蘭Wetsus 創始人Cees Buisman提出的“技術推廣轉化六階段”。Cees Buisman通過對488項水技術發展過程的追蹤和分析,發現水技術從研發到成熟應用的時間跨度一般為12至14年,是一個長周期的過程,可把技術的推廣轉化全過程分為代表技術全生命周期的6個階段,反應了某項技術成果從“0-1-3-25-N-逐漸被替代”(數字代表技術在實際場景下應用的案例數)的全過程,相比TRL9級僅僅是技術創新開始階段,其展現的創新過程更長、創新要素更多元。
經典創新理論認為,企業是創新主體。熊皮特和德魯克這兩位最著名的創新學家,對于“創新”的定義直接指向企業活動,認為“創新是生產要素的有效整合”。
鄧小平在參觀了日本北九州的制鐵廠回來后,以寶鋼為例開創了企業主體創新的時代。國內基本認同了企業是創新的主體,應當反復強調、一以貫之。
國內外污水處理技術漸近式發展
在污水處理領域,到現在為止,根據持續性創新改進現有技術的定義,其創新過程一直是漸進性的。
可以看到,活性污泥法從1914年誕生至今,已在污水處理領域沿用了 100 多年。階段曝氣、階段進水、氧化溝、脫氮、生物選擇器、Bardenpho、MBR等工藝,實際上都是在活性污泥基礎上的漸進性創新。
漸進式創新典型的案例是常規的脫氮除磷工藝,解構處理工藝,如果僅考慮反應器結構(假設六個單元)和運行條件(缺氧和好氧)兩組因素,按缺氧(A)和好氧(O)情況進行排列組合,有64種可能性。去除不可取情況及合并同類,即使不考慮進水、回流的不同變化以及厭氧段(An)的添加,也共有40多種組合方式。斯坦福大學學者對多達285篇行業及學術報告進行了全面的回顧,從中總結出了154種污水的脫氮除磷技術,并把它們分成了38組?梢哉f,我們的大部分精力仍在做漸進性創新。
回顧我國污水處理行業的發展歷程,首要特征是通過引進技術實現了迅速發展,可以說長期以來基本沒有實質性的自主創新。同時還可以發現,中國水處理發展階段的更替幾乎都是由事件或政策驅動的。
1998年亞洲金融危機后,我國首次發行國債,推動了國內第一次大規模在飲用水/污水處理/垃圾處理方面的基礎設施建設投資(之前都是利用亞行、各國政府貸款);“十一五”以后,政策將COD、氮氧化物作為約束性指標,行業才啟動了大范圍的污水處理設施建設;新國標中對病原菌的控制推動了污水處理紫外消毒市場的發展,懸浮物標準改變帶動了動態砂濾、濾布濾池、曝氣生物濾池、膜過濾和MBR等設備的發展;再之后,水十條、黑臭水體、補短板政策出臺等等,陸續刺激了各板塊領域的迅速發展。
值得一提的是,在黑臭水體政策驅動的過程中,我們在模式上有所創新。由于河邊不能建傳統混凝土構筑物式的污水廠,所以發展出了一系列快速裝備的系統,如清研環境的RPIR裝備、合續環境的鋁合金裝配式水廠、鵬鷂環保的PPMI裝配式污水處理、鵬凱環境的低碳型裝配式污水處理系統等,都是由新的需求場景驅動的主體工程產品化。
這種模式創新固然令市場有所振奮,但也存在諸多偶然性及操作難點,不易大規模效仿、推開,難以成為行業下一發展階段的有力支撐。
主體工程的產品化過程,要求設計標準化、生產工廠化、施工裝配化、機電一體化、BIM信息化等,需要多項基礎支持及外部條件支撐?傮w來看,我個人對產品化不太樂觀,認為產品化要在大規模市場需求的基礎上才能形成。當前市場處于建設尾期,空間有限。要啟動行業的下一個快速發展階段,需要將目光從具體工程項目中收回,投向別處,挖掘新的創新場景。
他山之石:顛覆性創新如何形成?
在公共事業的五個領域(交通、物流、能源、空氣、環境)中,前4個領域都出現了顛覆性創新。交通領域的無人駕駛顛覆了一百多年的汽車歷史;物流領域,倉儲智慧升級,重構城市“人、車、貨、場”四個要素;能源領域正按“30·60”的目標,以可再生能源大規模替代化學能源;通信領域,從加速計算開始,到人工智能,再到生成式人工智能,正爆發一場工業革命,預計釋放100萬億美元的市場機遇。
顛覆式創新改變市場的競爭格局,帶來新的商業模式和技術應用。盡管最初的產品和服務通常面向被忽視的市場,但其長期影響往往是徹底改變行業規則,甚至導致市場領導者的衰落或轉型。
顛覆式創新是如何發生的?我們可以從蘋果案例中窺其端倪。
在通信領域,iPhone的出現從根本上改變了我們使用無線電話和電腦的方式,從而徹底改變了世界。這一顛覆的內核,是通過iPhone的內核——IOS技術平臺發生的。在IOS平臺上,形成了一系列的生態型公司,從事長期穩定持續性的創新活動,如淘寶、抖音、騰訊等,都是基于IOS平臺產生的偉大企業。
新的平臺蘊藏著新的秩序和更多的機會。以汽車行業為例,在以汽油發動機為核心的舊平臺上,誕生了奔馳、寶馬、Toyota等一系列公司,但在這個舊平臺上,中國沒有任何趕超機會的希望。而到了以電動控制系統為核心的新平臺中,我國迅速發展起了催生了比亞迪、理想等電動車品牌,在國際市場的占有率達到了50%。
在顛覆性創新中,我們需要關注關鍵性技術突破帶來了新的平臺,新的技術平臺催生顛覆性技術,只有新的平臺才能徹底改變行業發展的技術途徑。
聚焦到水務領域,如何判斷一項創新是否屬于顛覆性創新?背后是否隱含顛覆市場?可以通過以下兩個例子進行簡單說明:
在水處理領域:污水碳源預濃縮(MPC)技術或將形成新的平臺。MPC是指在污水處理前端,通過氣浮、膜處理等物理分離的方式“捕捉”絕大部分的進水COD和TP;濃縮后的COD和TP,可以直接用于后端厭氧產CH4;去除COD和TP的污水中,污染物僅剩氨氮,可嫁接反滲透、離子交換,電吸附、藻類等一系列資源回收的非生化工藝,形成顛覆性的技術生態圈。
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在固廢領域:在各類有機固廢的處理中產生的有機酸(VFAs),可作為工業原料生產其他高附加值,或可形成新的技術平臺。圍繞VFAs,可以厭氧消化產甲烷、鏈延長產PHA、乙醇化、產碳源、產乳酸、產氫等一系列顛覆性技術,形成平臺生態。
創新主體:人和企業的回歸
微觀來看,行業任何一個突破性的進展都需要市場的機遇,歷史的積累,企業家的創新突破精神,以及一定的運氣。其中,我們能夠把握的,唯有企業家精神。
德魯克提出企業家精神中最主要的是創新:企業家精神的核心是創新,并通過創新為社會創造了價值。在當前大建設時代謝幕、政策性需求退潮的行業背景下,由企業家精神推動的價值創造或創造性破壞至關重要,行業的凝滯現狀,迫切需要人和企業作為創新主體的回歸。
舉個例子:山東一家公司發明了淺層沉淀工藝,圍繞這一工藝形成了專利,并開發了集裝箱式的設備;在產品驗證階段,應用在了供水流程中;在推廣階段,建立了10萬噸/天大型側向流模塊化凈水系統。后面,公司想將產品豎向發展為一個樓房建筑里,開始構想“大型側向流立體系統”,這個構想最終沒有在飲用水領域做成,但他們用這個理念,自費在污水廠中建造了一個30米高的豎向污水處理系統。他們網站上幾乎每天都會更新的產品概念、施工進展。這一過程中不見得會帶來巨大的市場,但是體現了公司的追求和價值觀,企業家精神在其中起著非常重要的作用。
往哪里折騰?如果要給當前的形勢開一個藥方,我認為,需要認清國內外的大形勢、了解行業缺乏有效推動力和以存量為主的現狀,擁抱場景創新。
今年初,在董宇輝的直播間里,海爾創始人張瑞敏非常明確地呼吁:“如果現在還停留在產品這條路上,絕對沒有出路。”他對未來的趨勢判斷是:當技術和產品日臻完善,圍繞需求形成復雜系統時,場景驅動將成為下階段創新的核心驅動力。
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