В России будут делать научные приборы
Ученые уже включились в процесс, однако готовность производства оставляет желать лучшего
В ноябре несколько ведущих технических вузов страны — Московский физико-технический институт (МФТИ), МГТУ им. Н. Э. Баумана, Московский инженерно-физический институт (МИФИ), Московский институт электронной техники (МИЭТ), Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) и Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИ ОФИ) — подписали соглашение о создании консорциума в области научного приборостроения.
Это исторический момент для российской инженерной науки. Со времен падения железного занавеса, когда было ликвидировано Министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР вместе с его проектами по достижению целей научно-технического прогресса, почти все приборы для исследований закупались за рубежом. По официальным данным, доля импортного научного оборудования, которое продавалось в России в 2022 году, достигла 93%. Общая сумма грантов, направленных Министерством науки и высшего образования РФ на обновление приборной базы научных и образовательных организаций, в этом году составила 11,8 млрд рублей — из них только 2,5 млрд пошли на приобретение отечественных устройств. Причем сделано в условиях ограничений: закупить не менее 15% оборудования российского производства требовалось по условиям грантов. Однако у отечественных компаний приобретались в основном недорогие и некритичные позиции, отдельные реактивы, программы или услуги для нужд научных организаций. Сложные и дорогостоящие устройства — спектрометры, инкубаторы, калибраторы, хроматографы и другое оборудование более чем для 10 тыс. лабораторий — поставлялись из Франции, Италии, Германии, США, Великобритании, Финляндии, Дании, Норвегии, Канады и даже Австралии.
Санкции последних двух лет напрямую затронули эти поставки. Одной из первых под ограничения Вашингтона еще в 2021 году попала компания из Санкт-Петербурга «Аналит Продактс» — дистрибьютор работающей по американским технологиям японской фирмы Shimadzu. Через нее приобретали масс-спектрометры Росгидромет, Санкт-Петербургский государственный университет, научно-производственный флагман иммунобиологии «Микроген» и другие научные центры.
После 24 февраля 2022 года приборный импорт вообще оказался под вопросом. Анонсируя первый пакет санкций, президент США Джо Байден заявил о намерении ограничить экспорт высокотехнологичного оборудования в РФ на 50%, заверив, что к такому решению присоединятся и страны-союзники: ЕС, Япония, Австралия, Канада, Новая Зеландия и Великобритания. В марте американская компания Thermo Fisher Scientific, один из мировых лидеров в области лабораторного и научно-исследовательского оборудования, прекратила отгрузки товаров российским контрагентам даже по предоплаченным контрактам, а вскоре закрыла дочернее предприятие в Санкт-Петербурге. Многие другие зарубежные поставщики также занесли российских заказчиков оборудования в стоп-лист.
Пришлось отечественным институтам перестраивать схемы закупок. Так, Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), заказавший в этом году за рубежом более 40 установок, в основном для оптических исследований и работы со сверхнизкими температурами, был вынужден переформатировать первоначальную заявку на две трети. От части приборов отказались, для остальных нашлась замена на аналогичные, доставку некоторых необходимых устройств сумели организовать поставщики. «Не каждый прибор можно приобрести в другом месте. Практически все дорогостоящее научное оборудование уникально, собирается под конкретные параметры заказчика», — комментирует руководитель отдела по связям с общественностью ФИАН Артем Доев.
С похожими проблемами сталкиваются и другие организации. В частности, в МФТИ почти все иностранные партнеры — производители оборудования прислали уведомление о прекращении сотрудничества, установив срок для завершения контрактов и проведения последних платежей. Новые договоры уже не заключаются. «Наши лаборатории вели переговоры с рядом западных компаний, но получили отказ из-за санкций. Пока критической ситуации не возникло. Все закупленное оборудование работает исправно, срок его амортизации — пять-семь лет. Это время нужно использовать для того, чтобы произвести собственные конкурентоспособные аналоги», — отмечает ректор МФТИ Дмитрий Ливанов. По признанию руководителя Росстандарта Антона Шалаева, организации его ведомства уже начали испытывать дефицит измерительных приборов.
Трудный путь к рынку
В таком контексте было принято решение о разработке федерального проекта «Научное приборостроение» и формировании консорциума. На первом этапе, в 2022–2025 годах, должны быть спроектированы и подготовлены к передаче в серийное производство 15 устройств (вакуумное и криогенное оборудование, масс-спектрометрия, оптическая и электронная литография, микроскопия и др.), которые затем будут выпущены в количестве от 10 до 1000 штук. Научный этап программы курирует Министерство науки и высшего образования РФ, на эти цели ежегодно, начиная с 2023 года, будет направляться 4 млрд рублей. К 2030 году показатель удельного веса отечественного оборудования, продающегося в России, должен составить 85%. Научная часть в проектах по приборостроению считается наименее проблемной. В России есть организации, которые имеют не только компетенции в этой области, но и готовые технологии и макеты приборов, сопоставимые с лучшими мировыми образцами (см. «Сложить нанопасьянс», «Эксперт» № 4 за 2012 год). Пример 2021 года — разработанный учеными МФТИ, Института космических исследований РАН и Исследовательского центра им. М. В. Келдыша прибор для дистанционного зондирования парниковых газов, чувствительность которого в десятки раз выше, чем у аналогичного аппарата NASA.
Однако на рынке уникальное отечественное оборудование практически не представлено. Специфические российские сложности обычно связаны с этапом перехода от лабораторных образцов к серийному выпуску. В идеале трансфер технологий должен происходить так, как это было с разработкой Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи — вакциной «Спутник V»: сделали, проверили, зарегистрировали, отправили в производство. В случае с научным приборостроением за бесшовность передачи технологий в промышленные серии отвечает партнер консорциума — Агентство по технологическому развитию, учрежденное в 2016 году правительством РФ для поддержки процессов интеграции высоких технологий в производство. По словам его генерального директора Владимира Пастухова, к настоящему времени достигнуты предварительные договоренности с индустриальными партнерами по выпуску двух из пятнадцати разрабатываемых приборов. По остальным идет изучение спроса. В числе потенциальных потребителей рассматриваются не только научные организации, но и промышленные предприятия, которые используют приборную базу, например, при измерении и контроле параметров производства или готовой продукции.
«Главная проблема в данном случае — отсутствие массового спроса на устройства высокой степени сложности, — сообщили нам в агентстве. — Их серийное производство обычно ограничивается 10 штуками в год, тогда как промышленным предприятиям выгодно выполнять заказы, скажем на узлы, начиная с партии в 100 или 1000 штук. Кроме того, для изготовления научных приборов зачастую нужны сложные детали из прецизионных сплавов, особо чистые стекла или зеркала, а их может производить далеко не всякое предприятие».
Сейчас агентство занимается поиском потенциальных отечественных производителей различных узлов и деталей научного оборудования, создаваемого в рамках проекта. Оно также принимает заявки на гранты по разработке конструкторской документации на комплектующие, которые, в частности, будут использоваться при производстве высокоточной кинематической системы позиционирования и лазеров ближнего и среднего инфракрасных диапазонов. Ключевые элементы приборов и материалы к ним, ставшие недоступными для российского потребителя, придется тоже создавать собственными силами, нередко с чистого листа. Задача импортозамещения сразу всего в столь технологичных и многогранных производствах кажется невероятно сложной. Ректор МИФИ Владимир Шевченко отмечает, что производственная стадия пока выглядит наиболее уязвимой, но он надеется, что в результате реализации программы возникнет не музей лабораторных образцов, а реально работающая высокотехнологичная промышленность.
Несмотря на ограниченный спрос, ее производства вполне могут быть успешными: стоимость зарубежных научных приборов, аналоги которых создают участники консорциума, исчисляется сотнями тысяч и миллионами долларов. Например, масс-спектрометр для анализа уровня витаминов в крови, изучения метаболизма лекарств и проведения других тестов стоит не менее 150 тыс. долларов, оборудование для верификации систем и обработки алгоритмов в стандартах передачи данных GSM, 3G, LTE и 5G — не менее 500 тыс., а электроннолучевой литограф — от 4 млн. Цена российских продуктов, возможно, окажется иной, но в любом случае это будут эксклюзивные и дорогостоящие приборы.
При удачном развитии событий продажи, по мнению Владимира Шевченко, можно увеличить за счет выхода на рынки третьих стран, «поскольку уже бывали случаи, когда отечественные изобретения превосходили продукцию западных и японских конкурентов по соотношению цена — качество».
Что считать успехом
Пока консорциум находится в самом начале пути, и его участники настроены оптимистично. Однако работы по созданию первой линейки из 15 приборов станут для них непростым испытанием. Помимо описанных выше объективных сложностей с отсутствием необходимых отечественных компонентов, неясной ситуацией со спросом и готовностью производственных площадок возможны и непредвиденные проблемы. Например, в не менее важном космическом кейсе сроки изготовления научно-энергетического модуля (НЭМ) для МКС неоднократно срывались по разным причинам, а в 2020 году Владимир Солнцев, бывший директор РКК «Энергия» им. С. П. Королева, был арестован по обвинению в хищении бюджетных средств на поставках электронно-компонентной базы для НЭМ.
Весьма скромный финал оказался и у многих громко стартовавших проектов «Роснано». В начавшемся эксперименте по научному приборостроению ученые из институтов, формирующих спрос на оборудование, верят в локальные победы в разработке отдельных приборов, но не в абсолютное импортозамещение. «Это слишком большая задача — охватить то, что в совокупности делает весь мир. Даже Китай с его миллиардным населением и огромным потенциалом не в состоянии выпускать все приборы, — отмечает директор Института общей генетики им. Н. И. Вавилова Александр Кудрявцев. — Конечно, надо делать свои устройства, создавать специализированную промышленность, но в любом случае придется выбирать ключевые точки. Успехом можно будет считать появление нескольких отечественных брендов, которые окажутся конкурентоспособными на мировом рынке, а также создание более массовых и относительно простых производств расходных материалов для науки».
По мнению директора Томского национального исследовательского медицинского центра, академика РАН Вадима Степанова, несмотря на прекрасные новости о создании отечественных высокопроизводительных секвенаторов для биомедицины, в ближайшие годы полностью независимыми стать не получится. В ФИАНе также заявили, что быстрых результатов от проекта не ожидают: конечно, будут отдельные успехи, но даже в идеальном варианте Россия обеспечит собственное производство лишь 30–40% из всего спектра востребованных научных приборов.
Линейка приборов, утвержденная к разработке на 2022–2025 годы
Что будет создано: Комплекс аппаратуры для анализа качества поверхностей оптических деталей субнанометрового уровня
Зачем это нужно: Для проведения конечного аттестационного контроля выпускаемой продукции и наукоемких междисциплинарных исследований в современных задачах фотоники
Что будет создано: Дроссельный рефрижератор-ожижитель азота
Зачем это нужно: Для охлаждения до уровня температур жидкого азота детекторов гамма-излучения, криохирургических зондов, предварительного охлаждения гелия в ожижителях гелия, для сжижения природного газа, хранения биологических клеток и образцов и т. д.
Что будет создано: Криогенный комплекс получения сверхнизких температур
Зачем это нужно: Для создания сверхчувствительных прецизионных систем детектирования в биомедицинской, машиностроительной и химической областях
Что будет создано: Бессеточные источники ионов для воздействия на материалы в условиях высокого вакуума
Зачем это нужно: Для создания прецизионной оптики и микроэлектроники в научном приборостроении
Что будет создано: Тандемный трехквадрупольный массспектрометр с ионизацией методом электрораспыления
Зачем это нужно: Для медицины, фармацевтики, криминалистики, ветеринарии, обеспечения безопасности продовольственного рынка, экологического мониторинга, научных исследований
Что будет создано: Измерительный комплекс для векторного синтеза и анализа сигналов и цепей беспроводных телекоммуникационных систем и ЭКБ поколения 5G+
Зачем это нужно: Для квантовых вычислений, беспроводных коммуникаций, технологий двойного и космического назначения, биомедицины
Что будет создано: Электронно-лучевой литограф
Зачем это нужно: Для формирования топологического рисунка с микро- и нанометровым проектным масштабом при создании элементов микроэлектроники
Что будет создано: Линия химической обработки пластин и отмывки технологической тары
Зачем это нужно: Для подготовки полупроводниковых пластин при производстве высокотехнологичной наукоемкой продукции в составе автоматизированных систем
Что будет создано: Линия нанесения электронного резиста
Зачем это нужно: Для формирования резистивных пленок на гладких и рельефных поверхностях полупроводниковых пластин с последующей термообработкой слоя электронного резиста и проявлением после электроннолучевой литографии
Что будет создано: Широкополосный генератор СВЧ-сигналов
Зачем это нужно: Для исследований в области радиотехники и телекоммуникаций, в учебных процессах в вузах и техникумах
Что будет создано: Аппаратно-программный комплекс моделирования сложного взаимодействия радиотехнических систем
Зачем это нужно: Для разработки и испытаний радиотехнической и телекоммуникационной аппаратуры, научных исследований в области радиотехники и телекоммуникаций, в учебных процессах в вузах и техникумах
Что будет создано: Однолучевой оптический литограф с превышением дифракционного предела
Зачем это нужно: В промышленности — для рефрактивной и дифракционной микрооптики, микромеханики. В науке — для создания пассивных фотонных элементов рентгеновского диапазона для применения в рентгеновской спектрометрии и микроскопии, астрономических и биологических исследованиях
Что будет создано: Масс-спектрометрический комплекс высокого разрешения для анализа газовых смесей
Зачем это нужно: Для анализа и идентификации летучих химических веществ, в том числе находящихся в составе сложной смеси, для решения задач химической и фармацевтической промышленности
Что будет создано: Рамановский спектрометр ближнего и среднего ИК-диапазонов
Зачем это нужно: Для медицины, биологии, фармацевтики, безопасности
Что будет создано: Принтер плазмонных наноструктур
Зачем это нужно: Для микро- и оптоэлектроники, печатной электроники, рамановской спектроскопии, криминалистики, газовых сенсоров
Источник: по данным Министерства науки и высшего образования РФ
«Главная задача — запуск производства»
Свое видение перспектив научного приборостроения в России в интервью «Эксперту» представил один из инициаторов и авторов федерального проекта ректор МФТИ Дмитрий Ливанов.
— Как появилась идея создания консорциума «Научное приборостроение»? По какому принципу он формировался?
— В конце прошлого года ситуация с доступностью приборов стала меняться. Сначала это коснулось МФТИ, на наш институт еще в 2021 году были наложены санкции за проекты, которые мы выполняли в интересах Минобороны России. Потом и другие вузы и институты столкнулись с похожими проблемами. Стало понятно, что далее будут вводиться еще более серьезные ограничения на экспорт научного оборудования в Россию. И так как мы первыми из технических вузов испытали отказ западных партнеров в продаже оборудования и комплектующих, то мы и пришли к идее самим приступить к разработке необходимых приборов для импортозамещения в этой области. Мы обсудили этот вопрос с ректорами российских университетов, в которых сконцентрированы необходимые компетенции и наработаны соответствующие заделы, и пришли к выводу, что нужно объединить усилия в создании определенных образцов оборудования. С соответствующей инициативой мы вышли в Министерство науки и высшего образования РФ и в ответ получили задание разработать концепцию федерального проекта по развитию научного приборостроения. Мы представили свои предложения в министерство, а далее уже началась скоординированная работа разных ведомств по подготовке проекта. В сентябре проект и дорожная карта были утверждены правительством РФ. Ключевым пунктом реализации дорожной карты проекта как раз и стало создание консорциума.
Очень серьезная работа была проведена по выбору линейки приборов для ускоренной разработки. Около сотни экспертов из разных научных организаций представляли свои предложения и заключения. В итоге был сформирован заказ примерно на 70 приборов, а утвердили из них для разработки с 2022 года — 15. Отбор проходил по принципу, что актуально для развития критических технологий в России и что мы можем самостоятельно сделать относительно быстро из того, что находится на самом переднем крае науки и технологий, и довести это до стадии производства. По мере расширения программы список оборудования, которое будет разрабатываться в рамках консорциума, тоже увеличится.
— Почему в вашем консорциуме нет академических институтов? Там же очень серьезные наработки, в частности по литографическому оборудованию для микроэлектроники…
— Наработок много не только в академических институтах, но и в частных фирмах. Мы все так или иначе находимся в процессе общения. Каждый проект по созданию конкретного прибора будет результатом совместной работы нескольких организаций: вузов, академических институтов, производителей. Все академические институты, которые имеют компетенции в приборостроении, будут задействованы как на этом, так и на последующих этапах. В дальнейшем состав исполнителей проектов будет расширяться, но сам консорциум останется таким, какой есть сейчас. Те, кто в него вошел, взяли на себя ответственность за результат работы. Кто-то же должен отвечать за конечный результат.
— Каким образом подбираете исполнителей в проекты?
— Конкурсов у нас нет, так как все эксперты знают друг друга, со всеми налажены контакты, в том числе с производителями приборов. К участию в программе привлекаются профессионалы, имеющие опыт разработки приборов. Это довольно большое экспертное сообщество, около ста человек из университетов, РАН, институтов метрологии, Росстандарта и компаний, которые занимаются производством оборудования, например Экспериментальный завод научного приборостроения ЗАН (ФГУП ЭЗАН), есть и частные компании.
— По какой схеме идет финансирование работ?
— В 2022 году эти работы финансировались как госзадание посредством субсидий, выделенных четырем организациям. В следующем году это будет федеральный проект, на все работы будет направлено четыре миллиарда рублей. В 2024 году будут представлены опытные образцы всех 15 приборов. На 2024/25 годы запланированы приемочные испытания, затем приборы будут передаваться в производство.
— Планируете ли подключать частное финансирование?
— На этом этапе о частном финансировании говорить преждевременно. Когда будут созданы образцы приборов, подключится Агентство технологического развития, у которого есть свои правила поддержки таких проектов, тогда, возможно, вопрос финансирования или кредитования вновь созданных производств будет решаться с помощью банков.
— Насколько оригинальным и прогрессивным будет российское оборудование? Наверняка есть соблазн скопировать приборы, которые еще вчера поставляли иностранные производители...
— Мы не собираемся ничего копировать, равно как и изобретать велосипед. Мы будем пользоваться наработками, которые уже есть. Наши приборы при этом будут оригинальными и конкурентоспособными не только на российском рынке. Будем стремиться к тому, чтобы они как минимум не уступали лучшим мировым образцам, а в идеале превосходили мировой уровень. В частности, большинство приборов, разрабатываемых в МФТИ, будут обладать более высокими характеристиками. Например, наш литограф будет успешно конкурировать с аналогом производства фирмы Nanoscribe (Германия), проектная норма нашего прибора — около 70 нанометров, немецкого — 100 нанометров.
Принтер плазмонных структур вообще уникальная вещь, не имеющая аналогов. Этот прибор предназначен для создания усиливающих плазмонных наноструктур для повышения эффективности устройств оптоэлектроники, дисплеев и фотоприемных матриц, а также для создания плазмонных решеток, усиливающих сигнал в оптической спектроскопии, рамановской и люминесцентной. В мире пока такого еще нет.
— Во сколько оцениваете рынок научного оборудования в России?
— В районе 80 миллиардов рублей в год, но в этот оборот входят не только научные приборы, но и комплектующие к ним, реактивы, услуги по обслуживанию приборов. В денежном выражении иностранным производителям сегодня принадлежит примерно 80 процентов, а российским, соответственно, 20 процентов рынка. Задача программы научного приборостроения — перевернуть эту пропорцию в пользу отечественных фирм.
— Как будет происходить передача разработок в производство? Какие у кого при этом будут права? Будут ли разработчики иметь какое-то отношение к бизнесу?
— В каждом конкретном случае вопрос об авторских правах и участии в бизнесе будет решаться индивидуально. Например, если образец передается какой-то действующей компании, то может продаваться лицензия, в которой будут оговариваться условия вознаграждения разработчиков. Может создаваться совместная компания, и университет как соучредитель будет иметь свой доход.
— Рынок научного приборостроения очень небольшой и быстронасыщаемый. Один институт может приобрести сложную установку для лаборатории раз в пять или даже десять лет. Как вообще вы оцениваете перспективы развития производства и бизнеса с таким ограниченным спросом?
— У нас не менее 500 научных организаций, все они потенциальные покупатели приборов. Кроме того, приборы могут быть не только для научных исследований, но и многофункциональные, которые нужны отрасли — для заводских лабораторий или для поточного контроля. Например, спектрометры более широкого использования могут быть задействованы и в медицинских исследованиях, и в лабораториях. Рынок для всех приборов будет разным, и производители, соответственно, тоже будут разными — отвечающими уровню и требованиям конкретного рынка. Например, приборы, которые нужны в количестве десяти штук в год, могут производить малые предприятия. Большим компаниям будет интересно заниматься приборами многофункционального назначения, не только для науки, но и для производственных задач. Если говорить о рыночных перспективах компаний, наибольшим успехом будут пользоваться те, которые будут производить приборы с техническими характеристиками, превосходящими западные образцы.
— Есть ли понимание, каким образом, на каких площадках можно развернуть производства этих совершенно новых для России высокотехнологичных продуктов?
— В СССР много измерительных приборов производил опытный завод «Эталон» при Госстандарте. В России также есть компании, которые вполне могут производить хорошие измерительные приборы, например «Спектроскопия» из Казани, у которой сейчас есть все шансы на расширение как раз за счет создания вместе с МФТИ группы новых приборов. Ряд компаний могут возникнуть совместно с институтами Российской академии наук, разработчики будут вкладывать свою интеллектуальную собственность и совместно развивать производство. Какие-то разработки будут передаваться в виде лицензий.
— Не получится ли так, что спустя какое-то время, когда международная обстановка станет менее напряженной или когда появится более простая альтернатива запуску производства, например возможность приобрести оборудование для науки в Китае или другой стране, наша программа по научному приборостроению сойдет на нет?
— Нет, такого не произойдет. В консорциуме собраны очень серьезные, дееспособные организации, которые понимают свою ответственность за репутационные риски. Уверен, что с учетом тех заделов, которые у нас есть, мы доведем все проекты до серийного производства.
— На каком этапе сегодня реализация программы в МФТИ?
— В Физтехе для решения задач по научному приборостроению создано десять лабораторий, которые уже приступили к работе. Отмечу, что для нас сейчас это уже не столько научная и технологическая, сколько организационная задача. По всем приборам, создание которых находится в нашей компетенции — это приборы оптической спектроскопии и оптической литографии, — фундаментальные и поисковые научные проблемы уже решены. Сейчас речь идет об опытно-конструкторских работах, подготовке проекта и запуске производства.
Интервью взяла Наталья Быкова
Фотографии предоставлены пресс-службой МФТИ
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl