Конкурентные барьеры и окна возможностей выхода российских инноваций в области нанотехнологий на мировой рынок

В настоящее время развитие нанотехнологий и новых материалов является одной из важнейших социально-экономических проблем. Так, в рамках долгосрочного Прогноза научно-технологического развития России на период до 2030 г. (ПНТР), утвержденного председателем Правительства Российской Федерации в январе 2014 г., данная задача определяется как одно из приоритетных направлений стратегического развития страны.

В последние годы нанотехнологии становятся все более доступными как с экономической, так и с технической стороны. Это связано, прежде всего, с тем, что появилась возможность моделировать, осуществлять и контролировать процессы, происходящие на наноуровне. При этом развитие данной области стимулируется растущим спросом на новые материалы, обусловленным, с одной стороны, истощением сырьевых ресурсов, с другой – активным внедрением нанотехнологий в производство товаров с принципиально новыми свойствами. Благодаря наноматериалам уже в ближайшем будущем могут появиться эффективные решения множества задач в таких отраслях, как энергетика, здравоохранение, производство пищевых продуктов и пр.[1].

Неоспоримо, что развитие нанотехнологий открывает множество окон возможностей не только в научно-технической сфере, но и в экологической, экономической и социальной сферах (Табл.1).

Таблица 1 – Окна возможностей развития инноваций

Окна возможностей	Результат и эффекты
Экономическая и социальная сфера
■      Интеллектуализация производства и потребления ■      Индивидуализация потребления ■      Улучшение      массогабаритных характеристик    элементов    ТС    и инфраструктуры ■      Увеличение             объемов использования          возобновляемых источников энергии ■      Переход к персонализированной медицине ■      Необходимость       переработки промышленных и бытовых отходов ■      Ускоренное             освоение труднодоступных мест	■    Расширение сфер использования полупроводниковых наноструктур позволит значительно улучшить стоимостные характеристики и использовать преимущества массового производства микро- и наноэлектронных компонентов и систем. ■    Распространение технологий производства на основе молекулярной самосборки, позволяющие с молекулярной точностью изготовить изделие с наименьшими издержками времени и материалов. ■    Применение биомиметических материалов и материалов медицинского назначения, в частности хирургических имплантов, поднимет на новый уровень эффективность и качество оказания медицинской помощи.
■      Экологическая сфера
■    Ужесточение требований безопасности зданий и сооружений, потребительских товаров, ТС, объектов инфраструктуры, производственных процессов ■    Повышение экологических требований к зданиям и сооружениям, продуктам питания, к потребительским товарам, к экологичности ТС, к отходам	■    Внедрение композиционных материалов будет способствовать развитию скоростных и использующих экологически чистые виды топлива видов транспорта. ■    Расширение сфер использования полупроводниковых наноструктур позволит значительно уменьшить габариты устройств и снизить их энергопотребление. ■    Создание перспективных материалов для электротехники, в том числе для разработки новых телекоммуникационных устройств, элементов систем экологического и

	космического мониторинга.
■      Научно-техническая сфера
■    Развитие технологий компьютерного моделирования материалов и процессов ■    Разработка интеллектуальных и настраиваемых конструкционных материалов ■    Распространение технологий производства на основе молекулярной самосборки ■    Разработка новых типов легких и прочных материалов, перспективных биомиметических материалов и материалов медицинского назначения ■    Развитие превентивной медицины ■    Создание новых типов наноразмерных катализаторов для глубокой переработки сырья ■    Разработка перспективных преобразователей солнечной энергии в электрическую, оптических материалов для светотехники ■    Создание новых типов магнитных, наноструктурированных мембранных, сенсорных материалов ■    Разработка новых перспективных методик диагностики материалов	■    С помощью технологии компьютерного моделирования материалов и процессов станет возможным моделировать процессы роста, агрегации, самосборки и самоорганизации наноматериалов, обеспечивая требуемую структуру и характеристики при использовании минимального числа реальных экспериментов. ■    Возрастут масштабы применения новых методов диагностики материалов, которые позволят осуществлять контроль за состоянием сложных систем, подвергающихся физическим и химическим воздействиям, что позволит создать новые системы визуализации поверхности материалов с атомным разрешением. ■    Масштабное использование интеллектуальных и настраиваемых функциональных и конструкционных материалов с высокими показателями прочности, пластичности, легкости, прозрачности и отражающей способности.

В мировом рейтинге развития нанотехнологий лидируют Соединенные Штаты, Япония, ряд европейских стран, при этом Россия достаточно сильно уступает, поскольку вступила на путь развития нанотехнологий значительно позже всех развитых стран. Так, в рейтинге 50 стран по Индексу конкурентоспособности национальных инновационных систем Россия занимает лишь 42 место. Однако, по показателю объема инвестиций, направляемых на изучение и развитие новых материалов, наша страна близка к показателю США. Но для достижения сопоставимых темпов роста, необходимо увеличение объемов инвестирования в 10-20 раз не только со стороны государства, но и со стороны частных инвесторов.

Если говорить об направленности разработок, то можно отметить, что американцы делают акцент на применение нанотехнологий при создании систем вооружения и военной техники, а также в авиационной промышленности, японцы – на робототехнику, в Германии – на автомобилестроение. Россия также ориентирована на авиационную и космическую промышленность и производство военной техники, а также в нефтехимическую отрасль В отличии от мировых тенденций концентрации ресурсов, в российской практике наблюдается тенденция распыления инвестиций – попытка инвестировать во все виды экономической деятельности, но в небольших размерах. Практика показывает неэффективность такого подхода. Инвестиции должны носить целевой характер, проекты– отбираться для инвестирования на основе многокритериальных оценок с учетом всех видов риска и эффектов, представленных выше в таблице 1 [2]. Важно безошибочно определить наиболее перспективную сферу применения нанотехнологий и наноматериалов.

Сферы применения наноматериалов обширны, можно выделить множество рынков и продуктовых групп. На рисунке перечислен ряд перспективных рынков для внедрения нанотехнологий.

Рисунок 1 – Перспективные рынки внедрения нанотехнологий [1]

С позиций реализации целевого подхода к инвестированию, эти направления необходимо проранжировать для выбора приоритетов и сформировать приоритетный перечень проектов, которые позволят в случае успешной реализации внести существенный вклад в рост ВВП и ВРП.

В Долгосрочном прогнозе технологического развития России до 2030 года выделяется ряд продуктовых групп по каждому из обозначенных рынков и дается оценка приблизительного времени появления соответствующих наноматериалов и нанотехнологий [1].

На рисунке 3 графически в виде дорожной карты представлена динамика сфер охвата для применения новых материалов и нанотехнологий до 2060 года.

Хфлктврньм К*шер

Год

Рисунок 3 – Дорожная карта развития нанотехнологий

В таблице 2 представлены данные о числе используемых нанотехнологий на территории Российской Федерации.

Таблица 2 – Количество используемых нанотехнологий в целом по

России

Год	2010	2011	2012	2013	2014	2015
Нанотехнологии, ед.	354	526	748	907	937	1152
Годовой прирост, ед.	-	172	222	159	30	215

Из таблицы видно, что объемы применяемых на территории нашей страны нанотехнологий ежегодно растут. Продолжив тренд динамики внедрения нанотехнологий, можно предположить, что в 2016 и 2017 годах соответствующее число используемых нанотехнологий будет приблизительно равно 1296 и 1555 ед. соответственно.

Число используемых нанотехнологий в России, ед .

2010     2011     2012     2013     2014     2015   2016 пр. 2017 пр.

Рисунок 4 – Динамика количества использования нанотехнологий в Российской Федерации, ед.

За развитие разработок в области наноматериалов в России ответственно АО «РОСНАНО», данное предприятие инвестирует в российские высокотехнологичные проекты, тем самым оказывая содействие реализации государственной политики в данной области. Задачей Фонда инфраструктурных и образовательных программ «РОСНАНО» является создание инновационной инфраструктуры страны[3].

В России функционируют одиннадцать нанотехнологических центров:

• 1.   Зеленоградский НЦ;

• 2.   НЦ «Дубна»;

• 3.   НЦ «Сигма. Новосибирск»;

• 4.   НЦ «Сигма. Томск»;

• 5.   НЦ «ТехноСпарк»;

• 6.   НЦ «Т-НАНО»;

• 7.   Северо-Западный НЦ;

• 8.   Ульяновский НЦ;

• 9.   Центр нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия;

• 10.  Нанотехнологический центр Композитов;

• 11.    Центр нанотехнологий Республики Татарстан.

Основными направлениями специализации перечисленных нанотехнологических центров являются: химия и нефтехимия, композитные материалы, а также биотехнологии.

Также при содействии «РОСНАНО» в России с 2010 года действуют десятки современных производств по выпуску различной продукции с использованием нанотехнологий, применяемой в электронике, энергетике, машиностроении, медицине, биотехнологиях и других отраслях промышленности. Среди данных проектов можно отметить:

• ■     АО «Новые инструментальные решения» — Производство

монолитного твердосплавного металлорежущего инструмента с наноструктурированным покрытием. Завод открыт в апреле 2010 года в Рыбинске.

• ■     ЗАО «Оптоган» — Твердотельная светотехника: производство

  систем освещения. Завод открыт в ноябре 2010 года в Санкт-Петербурге.

• ■    ООО «МАППЕР» — Завод по производству компонентов

  безмасочных литографов для полупроводниковой промышленности в Москве на территории технополиса «Москва» (открыт в 2014 г.)

• ■     ЗАО «Метаклэй» — Производство модифицированных слоистых

  наносиликатов, мастербатчей и полимерных нанокомпозиционных материалов нового поколения. Завод открыт в феврале 2012 года в Карачеве.

• ■     «СИТРОНИКС-Нано» — Серийное производство интегральных

  схем по технологии 90 нм. Завод открыт в феврале 2012 года в Зеленограде.

• ■     ООО «МСЛР» — Производство плат с высокой

  теплопроводностью для монтажа светодиодов высокой яркости на основе технологии получения нанопористого слоя Al2O3 на алюминиевой пластине методом анодирования. Завод открыт в феврале 2012 года во Владимире.

• ■     ООО «РСТ-Инвент» — Система радиочастотной идентификации.

Завод открыт в марте 2012 года в Санкт-Петербурге.

• ■    ООО «Научно-производственное предприятие «НАНОЭЛЕКТРО» — Производство наноструктурных электротехнических проводов высокой прочности[25][26]. Завод открыт в июле 2012 года в Москве.

• ■    ООО «ТБМ» — Строительные материалы на основе базальтового волокна для Якутии и Дальнего Востока. Завод открыт в июле 2012 года в Якутии.

Также на территории столицы республики Башкортостан функционирует предприятие ООО «ЕСМ» (аббревиатура от ElectroChemical Machining (англ.) — электрохимическая обработка), являющееся крупнейшим российским производителем высокотехнологичных электрохимических станков для высокоточного изготовления деталей из наноструктурированных материалов. Следует отметить, что данная организация является правопреемником интеллектуальной собственности компании ООО «ТИТАН-ЕСМ» (учреждённой по инициативе УГАТУ). В качестве конкурентных преимуществ выпускаемых ООО «ЕСМ» станков можно обозначить их низкие эксплуатационные расходы (высокая производительность, отсутствие износа инструмента), а также высокую точность копирования и нанометрическую точность поверхностей. Обширны области применения продукции, выпускаемой данной компанией: авиадвигателестроение, автомобилестроение, микроприборостроение, медицина, ювелирная промышленность. Спрос на продукцию ООО «ЕСМ» предъявляют зарубежные организации, например, японская компания APC AEROSPECIALITY INC.

В результате реализации данных проектов получен значительный экономический эффект, но недостаточный для значительного роста ВВП. На сегодняшний день результативность Фонда не достигла планируемых целевых показателей.

Несмотря на внушительный ряд успешных проектов, спонсируемых «РОСНАНО», в 2011 году стартовал проект, не оправдавший ожиданий. Речь идет о заводе «Лиотех», специализировавшемся на производстве литий-ионных аккумуляторов.

Планировалось, что к концу 2013 года завод должен был выйти на проектную мощность в 400 млн ампер-часов, однако спроса со стороны потребителей не было предъявлено в достаточном объеме, что повлекло за собой остановку производства. Проект был обречен на неудачу, потому, что не был изучен рынок и не продумана конкурентная стратегия.

Анализ недостаточной эффективности реализации инновационных проектов в наносфере показал, что более 70% этих проектов не имели эффективной бизнес-модели, не были продуманы стратегии коммерциализации и практически не учитывались риски данных технологий. Также компании не продумывают финансовые и рисковые стратегии. В совокупности, это приводит к нарушению экономической устойчивости и невозможности предприятий переориентироваться на другие виды деятельности и рынки сбыта, к потере инвестиций.[4]

На дальнейшее развитие нанотехнологий и производства новых материалов в Российской Федерации может повлиять не только проблема качественного планирования и инвестирования, влекущая за собой реализацию неудачных проектов, но и ряд других вызовов и угроз. Так, в настоящее время наблюдается дефицит современного научного и промышленного оборудования и сырья для разработки и производства нанопродуктов и новых материалов и, что более важно, дефицит высококвалифицированных кадров в области нанотехнологий.

Также существуют барьеры для импорта необходимых технологий и материалов, что еще больше увеличивает острую конкуренцию со стороны зарубежных производителей. Для выхода на мировые рынки и укрепления стратегических и конкурентных позиций России придется выдержать конкурентную борьбу с такими признанными компаниями, как Intel и IBM (в сфере микроэлектроники), iRobot и Panasonic (в сфере работотехники), Altairnano и Boshart Engineering (в сфере создания наноматериалов) и многих других.

При этом также возникает необходимость значительных инвестиций в организацию массового производства для достижения эффекта масштаба.

Стоит также отметить, что помимо явных плюсов развития нанотехнологий, существует и ряд вызовов, связанных с их внедрением. Так, появляется угроза негативного воздействия нанопродуктов на здоровье и безопасность человека и распространения новых загрязняющих веществ (в том числе наночастиц) в окружающей среде. В сфере производства же возможны такие вызовы, как повышение экологических требований к производству, глобальный дефицит энергоресурсов и сырья для производства новых материалов, а также угроза неконтролируемого распространения продуктов, производимых с использованием нанотехнологий. Это означает, что нужно также активно вести научные исследования в этих направлениях.

Таким образом, можно на основе проведенного анализа сформировать SWOT –матрицу конкурентоспособности наноотрасли и определить направления развития для достижения стратегических целей развития России до 2030 года (Таблица 3).

Таблица 3 SWOT –матрица конкурентоспособности наноотрасли

	Возможности: 1.    Создание     очень прочных материалов 2.    Применение новых сверхпрочных материалов в разных областях жизни	Угрозы: 1.    Создание  опасных для  жизни  наночастиц, неизученность    полного спектра их свойств 2.    Повышенная опасность            при использовании нанотехнологий
Сильные стороны: 1.    Широкие возможности  применения нанотехнологий в жизни 2.    Ориентация      на повышение       уровня технологического развития страны	«Сила и возможности» 1.    Расширение продуктовых       групп, использующих нанотехнологии         и наноматериалы 2.    Повышение уровня жизни населения	«Сила и угрозы» 1.    Постоянная инновационная деятельность 2.    Постоянное изучение новых свойств новых   материалов   и технологий
Слабые стороны: 1.     Отсутствие высококвалифированных кадров 2.    Отставание      по уровню         развития нанотехнологий        от западноевропейских стран,	«Слабость и возможности» 1.    Неполная оснащенность высококвалифированными инженерами 2.    Перераспределение функций	«Слабость и угрозы» Усиление конкуренции между нанотехнологиями и более экологичными технологиями

США и Японии

Проблема профессиональных кадров является важной с точки зрения расширения сфер применения нанотехнологий. Можно выделить ряд компетенций, которыми должен обладать профессиональный нанотехнолог:

• ■    уметь собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки,

техники и технологии;

• ■    уметь проводить физико-математическое и физико-химическое моделирование исследуемых процессов и объектов с использованием современных компьютерных технологий;

• ■    уметь выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик материалов и компонентов нано- и микросистемной техники, рассчитывать и моделировать основные параметры наноструктурных материалов, изделий и устройств на их основе исходя из требуемых характеристик и условий эксплуатации;

• ■    уметь организовывать контроль качества выпускаемой продукции, проведения сертификации нанотехнологических изделий.

Таким образом, несмотря на множество положительных сторон применения нанотехнологий и новых материалов, необходимо учитывать возникающие при этом вызовы и угрозы для экономики и страны в целом. Поэтому только учет всех возможных последствий, необходимых ресурсов, выбор верной инвестиционной политики и качественное планирование позволит России достигнуть успеха в области нанотехнологий и использовать все ока возможностей, которые они открывают.