روشها و شاخصهاي گزينش فناوريهاي ملي

اميرحسين دوائي مرکزي ، مهدي ابراهيمي

دانشگاه علم و صنعت ايران

چکيده

به لحاظ اقتصادي و رواني، داشتن فناوريهاي ملي براي هر کشوري از اهميتي ويژه برخوردار است. انتخاب مناسب فناوريهاي ملي و حركت برنامه ريزي شده جهت نيل به آنها، موجب بهره‌مندي اقتصادي کشور و در عين حال ارضاي کنجکاويهاي علمي و فناوري، ايجاد غرور مثبت ملي، توسعه اشتغالهاي مولد و در نتيجه، موجب ارتقاي سطح زندگي مردم مي گردد.. بديهي است که انتخاب فناوريهاي ملي بايد بر اساس ، مزيتها، استعدادها، نيازها و امکان رقابت در سطح جهان صورت گيرد. از سوي ديگر، حتي پس از انتخاب دقيق و وسواسانة عناوين مناسب براي فناوري ملي، هنوز تا دستيابي به آنها راهي دراز و پيچيده در پيش است. ايجاد، توسعه، نفوذ و نهادينه شدن يک فناوري، از ديناميزم و قواعد خاصّي پيروي مي‌کند، که بدون توجه به آنها امکان موفقيت پايدار و واقعي ميسر نمي‌باشد. براي درک ديناميزم توسعه فناوري، مدلهاي مختلفي توسط تحليلگران و دانشمندان حوزههاي اقتصادي و فناوري پيشنهاد شده‌است. در اين مقاله با استفاده از مفاهيمي نظير «ربز شبکه‌ها، شبکه‌هاي فناوري، و نظام ملي توسعه نوآوري» ، مسأله انتخاب و حمايت از ايجاد و يا توسعه فناوريهاي ملي مورد توجه قرار ميگيرد. جهت روشنتر شدن بحث و به عنوان يك مطالعه موردي، فناوري «حفاظت ساختمانها در برابر زلزله» که ممكن است استعداد انتخاب به عنوان يك فناوري ملي را داشته باشد، معرفي و با توجه به روششناسي ارائه شده در اين مقاله مورد ارزيابي قرار ميگيرد. البته اين مثال صرفاً جنبه نمايشي داشته و براي حصول نتايج قطعي‌تر لازم است که روش ارائه شده در اين مقاله، با دقت بيشتري در اين حوزه و ساير حوزه‌هاي مستعد به كار گرفته شود.

مقدمه

در اختيار داشتن فناوريهاي ملي براي هر کشور، چه از لحاظ اقتصادي و چه از لحاظ تقويت روحيه و غرور ملي از اهميتي ويژه برخوردار است. انتخاب يک فناوري خاص به عنوان يکي از فناوريهاي ملي، مستلزم انجام بررسيهاي دقيق و در نظرگرفتن عوامل مختلف مرتبط است. شناسايي مدل توسعه فناوري و درک صحيح از مکانيزم اين توسعه، از ضرورتهاي اوليه براي اين انتخاب است. اگرچه مدلهاي مختلف و متنوعي براي توضيح وشرح مکانيزم ايجاد و يا توسعه يک فناوري معرفي شده است، اما امروزه ديگر مدلهاي خطي و ساده مبتني بر فشار عرضه يا کشش تقاضا، براي توضيح ديناميزمهاي پيچيده توسعه فناوري کافي به نظر نميرسد. در واقع ممکن است بتوان اين تعاملات پيچِده را با مدلهاي کاملترو پيچيدهتري مانند مدل زنجيره اي جايگزين نمود[3]. بر اساس اين مدل، اغلب نوآوريها در طول دوره رشد و حيات خود با تغييرات قابل توجهي روبرو خواهند بود و مراحل گوناگوني از قبيل توسعه ( گذار از ابتکار و نوآوري به کاربرد اوليه) و نفوذ (گذار از اولين کاربرد به کاربردهاي بعدي) را طي مي کنند. با قبول اين برهمکنش پيچيده، مطالعات فناوري از ديدگاههاي مختلف اقتصادي، اجتماعي و تاريخي، به توجيه ديناميزم توسعه فناوري کمک خواهد نمود. در اين مقاله با معرفي مدل زنجيره اي براي توسعه فناوري، سعي در بررسي عوامل موثر بر انتخاب يک فناوري ملي خواهيم داشت.

در بخش اول اين مقاله، به توضيح برخي مفاهيم اوليه مي پردازيم و در بخش دوم، شاخصهاي موفقيت يک فناوري معرفي خواهد شد. به عنوان يک مطالعه موردي و براي روشنتر شدن بحث، در بخش سوم اين مقاله، فناوري «حفاظت ساختمانها در برابر زمين لرزه» به اختصار معرفي و در بخش چهارم و با توجه به معيارهاي انتخاب يک فناوري ملي، مورد ارزيابي ميگيرد . در بخش5 ، خلاصه و جمعبندي بحث ارائه شده و در پيوست انتهائي مقاله، جزئيات بيشتري از جنبههاي علمي و عملي فناوري زلزله مورد بحث قرار ميگيرد.

تعاريف و مفاهيم

مطالعات اخير در زمينه نوآوري و فناوري، تعاريف و مفاهيم متنوعي را در اين باره ارائه داده اند. مفاهيم مورد بحث از جمله شامل؛ تعاريف متنوع از فناوري، توسعه فناوري، نوآوري و شبکه هاي حمايت از ايجاد و توسعه فناوري ميباشد. براي آنکه پايه اي واضح و روشن براي بحث در اختيار داشته باشيم، در ابتدا ديدگاه خود را در زمينه فناوري توضيح ميدهيم و براي اين منظور با معرفي برخي مفاهيم بحث را ادامه ميدهيم.

فناوري

در اين مقاله، فناوري را مجموعه اي از دستورالعمل‌هاي مدون براي توليد و بهره‌برداري از مصنوعات و يا ارائه خدمات جديد مي دانيم. به اين ترتيب مايليم که مرز مشخص و واضحي بين فناوري و صنعت قائل شويم. صنعت به معناي توليد کننده و عرضه کننده محصولات و يا خدمات جديد، خريدار فناوري بوده و آنرا براي افزايش کميت و کيفيت توليد بهکار ميگيرد. عليرغم آنکه فناوري کاملاً بر تجربه و دانش بشري تکيه دارد، اما به لحاظ حقوقي از دايره دانشهاي حوزه عمومي1 خارج، و براساس مقررات حاکم بر مالکيتهاي فکري مورد معامله و انتقال قرار ميگيرد.
براين اساس، توسعه فناوري، توسعه دانش جديدي است که منجر به ايجاد ابزار جديد و دانش استفاده از آن ميشود. زنجيره ايجاد يک فناوري از مرحله ايدهپردازي آعاز و پس از طي مراحل تحقيق، آزمايش، طراحي مهندسي، طراحي صنعتي، استانداردسازي و توليد وارد چرخه پيچيده توزيع و تجارت ميشود [1].

نوآوري

نوآوري را به صورتي کاملاً سنتي تعريف مي کنيم: اولين کاربرد موفقيت آميز يک فناوري جديد که حاصل تعامل بين نقش آفرينان حاضر در روند توسعه فناوري است. برخي نوآوريها به خوبي با سيستم و فناوريهاي موجود سازگار، و برخي ديگر به صورتي راديکال، با آنها تفاوت دارند و در صورت تحقق، به طرز فاحشي سيستمهاي موجود را تحت تاثير خود قرار ميدهند. در اين مقاله، بين نوآوريهاي مبتني بر رشد تدريجي و فناوريهاي راديکال تمايز قائل ميشويم.

بنا بر تعريف، نوآوريهاي راديکال شامل تغييراتي در فرآيندها، محصولات و يا سازمانها مي‌شود که ممکن است پس از چند دهه (دوران تثبيت و نفوذ) به تأثيراتي عميق منتهي شوند.

نوآوريهاي تدريجي به صورتي پيوسته و گاه روزمره اتفاق ميافتند؛ البته با سرعتهاي متفاوت در صنايع و کشورهاي مختلف. گر چه ترکيب و تجميع تاثيرات اين نوآوريها، ممکن است حائز اهميت باشد ولي هيچ نوآوري تدريجي به تنهايي داراي تأثير عمده‌اي نمي‌باشد.

ريز شبکه‌هاي توسعه فناوري

ريزشبکه توسعه فناوري، شبکه‌اي است که در آن، يک يا چند فناوري جديد ايجاد مي‌شود.پيکربندي يک ريزشبکه، بسته به مرحله توسعه يافتگي، در طول زمان تغيير مي‌کند. در مراحل اوليه توسعه، يک ريزشبکه از تأمين‌کنندگان تجهيزات آزمايشگاهي، بخشهايي از يک يا چند دانشگاه يا مراکز تحقيقاتي دولتي يا خصوصي تشکيل ميشود. اما در مراحل بعدي و همگام با رشد فناوري مربوطه، حضور شرکتهاي خدمات مهندسي و تجاري، سرمايهگذاران، بانکها و بالاخره کاربران بالقوه در ترکيب ريز شبکه اجتناب ناپذير ميگردد.

شبکه فناوري

شبکه فناوري، شبکه‌اي است که تمامي ريزشبکه‌هاي لازم براي توسعه يک فناوري مرکب جديد و يا فناوريهاي جايگزين براي يک کاربرد مشابه را در بر ميگيرد. شبکه‌هايي چون شبکه‌هاي توليد فولاد، برق، کاغذ و ... از جمله اين شبکههاست. کنفرانسهاي علمي و تخصصي و انتشارات علمي، محملي براي ايجاد ارتباط و گره خوردن فعاليتهاي ريزشبکه‌هاي تحت پوشش شبکههاي فناوري مرتبط هستند.

شبکه حمايت از نوآوري

اين شبکه متشکل از دولت‌مردان و مشاوران آنها، مصرف‌کنندگان، بانکها، سرمايه گذاران خطر پذير،سازمانهاي مردمي و غيره است که با حمايت و يا عدم حمايت خود از ايجاد يا توسعه يک فناوري، عملاً براي موارد زير تصميم گيري مي‌کنند:

- انتخاب بعضي از فناوريهاي خاص از بين ريزشبکه‌هاي متعدد موجود

- زمينه‌سازي براي حضور يا خذف برخي از نقش‌آفرينان در هر يک از مراحل شکل گيري فناوري.

لازم به ذکر است که، شبکه حمايت از نوآوري براي اجراي اين تصميم گيريها از ابزارهاي مديريتي استفاده مي‌کند، ابزارهايي چون؛ ماليات، قوانين، يارانه ها، کنترل قيمت بازار، تاثير گذاري بر افکار و فرهنگ عمومي کشور.

موارد يادشده در بالا به همراه هم، نظام توسعه فناوري را در سطوح گوناگون به نمايش ميگذارند(شکل 1).

همانطور که گفته شد، انتخاب يک فناوري ملي ، تنها پس از بررسيهاي جامع وهمه جانبه امکان‌پذير خواهد بود. در اين قسمت به برخي عوامل موثر و اصلي که به عنوان شاخصهاي ارزيابي قابل توجه هستند ميپردازيم

شكل 1 . سطوح مختلف نظام توسعه فناوري

شاخصهاي موفقيت يک فناوري

1- درجه تحقق فعلي: ميزان تحقق فعلي فناوري (ميزان توسعه فناوري) و نوع تحقق آن (اينکه فناوري در کداميک از مراحل آزمايشگاهي، آزمايشي، توليدي و ... قرار دارد) و همچنين قابليت دسترسي بالقوه به فناوريهاي مکمل از اهميت ويژهاي برخوردار است. اجزاي فناوري ممکن است در داخل و يا خارج کشور تا حدودي محقق و موجود باشد، و ملاک امکان دسترسي به آن منابع است.

2- قدرت رقابت و اثر بخشي اجتماعي و اقتصادي: قدرت رقابت يک فناوري، به کارايي آن نسبت به فناوريهاي پيشين و يا ساير فناوريهاي رقيب که در حال توسعه اند، اطلاق مي‌شود. مشخصات اين کارايي شامل موارد زير است:

- منطقي بودن سرمايه‌گذاري مورد نياز در مراحل تحقيق و توسعه

- هزينههاي سرمايهاي و يا جاري کمتر در مرحله توليد

- افزايش کيفيت محصول پس از تحقق کامل فناوري

- کارايي از نظر رفع مشکلات جدي اجتماعي (ماننند مساله حفاظت از محيط زيست يا اشتغال جوانان)

- تدريجي يا راديکال بودن فناوري

فناوريهاي جديد بايد – يا دستکم اميد رود که – بهتر از فناوريهاي متداول و موجود باشد.بهتر بودن يک فناوري نسبت ساير فناوريها، بسته به قيمت پايين‌تر و يا کيفيت بالاتر، از ديدگاههاي متفاوتي قابل بررسي است. تشخيص ميزان قدرت رقابت يک فناوري، فرايندي پوياست. به طور کلي، جذابيت يک فناوري جديد با توجه به امکانات فناورانه‌اي که ارائه مي‌دهد، قابل تعريف است. بررسي اين امکانات، با در نظرگرفتن نياز بازار و قابليت سوددهي مناسب قابل اجراست. چهار مشخصة کارايي اول مذکور در بالا، مربوط به امکانات فناورانه مي‌باشند.

پنجمين مشخصه، نشانگر تفاوت ذاتي فناوري جديد با سيستم موجود فناوري است. به اين معني که، يکي از مسائلي که فناوريهاي جديد براي ورود به بازار با آن روبرو هستند، مشکلات مربوط به انطباق اين فناوريها در نظام اقتصادي فعلي است؛ لذا ريسک پذيرش عمومي در خصوص توسعه تدريجي فناوريهاي قابل انطباق با سيستمهاي موجود عموما کمتر از فناوريهاي راديکال است. اما فناوريهاي راديکال ممکن است در دراز مدت حتي موجب ايِجاد تغييرات شگرف در عادات و باورهاي عمومي داشته و بر فضاي اقتصاد و فناوري جامعه (در سطح ملي يا بينالمللي) نيز تاثير گذار باشد.به طور کلي، نه تنها زير ساخت فناوريهاي موجود بر ميزان موفقِت فناوريهاي نوين تاثير زيادي دارد، بلکه به درجاتي از آن نيز تاثير ميپذيرند.

3- جامعيت ريز شبکههاي مرتبط: منظور از جامعيت يک ريزشبکه، حضور تمامي نقش‌آفرينان مرتبط با توسعه يک فناوري خاص در ريز شبکه، و در تمامي مراحل مختلف توسعه فناوري است. البته ميزان اين حضور براي نقش آفرينان مختلف و با گذشت زمان دچار تغييرات اساسي ميشود.. براي مثال، در مراحل اوليه نقش بخش دانشگاهي و تحقيقاتي پررنگ‌تربوده و با گذشت زمان و توسعه بيشتر فناوري، نقش عمده به ساير نقش‌آفرينان مانند شرکتهاي خدمات مهندسي و تجاري واگذار مي‌شود(شکل 2). ولي نکته اصلي در اينجاست که در هر مرحله، نقش‌آفرينان مربوطه، بايد داراي حضوري موثر و کافي باشند. اين حضور به تعداد اين نقش آفرينان بستگي ندارد بلکه به کيفيت اين حضور وابسته است. در هر مرحله، عدم حضور و يا حضور نامناسب نقش‌آفرينان مربوطه، باعث کندي و يا توقف روند توسعه فناوري مي‌گردد.

قدرت رقابت هر نقش‌آفرين به انگيزه، دانش، مهارت (براي نوآوري و همچنين تحمل و جبران ريسکهاي ممکن براي سرمايه گذاري در فناوري جديد)، تواناييهاي مالي و قابليت ايجاد رابطه با ساير نقش‌آفرينان براي پوشش خلأهاي موجود وابسته است.

شكل 2 . فعاليتهاي اصلي ايجاد فناوري به لحاظ فني و دسته بندي چهارگانه آنها. محور عمودی درجه عضويت فعاليتهای مختلف را در دسته بندی 4 گانه فوق نشان میدهد.

4- هم‌افزايي دروني ريز شبکهها: هم‌افزايي در يک ريزشبکه، به معناي کيفيت همکاري و تعامل بين نقش آفرينان است. کيفيت روابط درون ريزشبکه،ا داراي ارزشي برابر با جامعيت و کميت حضور در آن ريزشبکه است.

نوآوري در يک ريزشبکه، محصول تعامل و فعاليتهاي ميان نقش‌آفرينان مربوطه است. در اين فرايند، نقش‌آفرينان درصدد وارد کردن کنترل شده ديگران براي تسهيل روند توسعه فناوري و ايجاد ارتباط قوي ميان خوديها و بيرون نگه داشتن ساير نقش‌آفرينان و يا شکستن روابط ميان رقبا براي تعيين و کنترل تحولات آتي مي‌باشند. در اين روند، نقش‌آفرينان تکيه اي دوجانبه به يکديگر دارند و از اين طريق منافع بيشتري را از آن خود مي‌کنند.

براي ايجاد هم‌افزايي و همکاري، اعتماد در درجه نخست اهميت قرار دارد. اين اعتماد در طول زمان و با آشنايي بيشتر نقش‌آفرينان با تجربيات و انگيزه‌هاي يکديگر براي همکاري، ايجاد مي‌شود. در درجه دوم، براي ايجاد نوآوري موفقيت آميز، نقش آفرينان بايد از انتظارات و منافع ديگر نقش آفرينان آگاه بوده و در عين حال منافع مشترکي نيز در اين زمينه داشته باشند. در انتها بايد يادآور شد که نزديکي جغرافيايي نيز عاملي موثر بر هم‌افزايي مي‌باشد.

5- بزرگي ريز شبکههاي خودي و وجود ريزشبکههاي رقيب: اندازه يک ريزشبکه، عبارت است از؛ تعداد ريزشبکه‌هاي درگير در امر توسعه يک فناوري جديد. تعداد ريزشبکه‌ها را از ابعاد مختلف مي‌توان بررسي کرد: چه تعداد از انواع مختلف فناوريهاي مشابه يا رقيب، در حال توسعه مي‌باشند؟ آيا پراکندگي اين ريزشبکه‌ها در سطحي جهاني است و يا محدود به يک قاره و يا حتي يک کشور مي‌باشد؟ همچنين، آيا اين فناوري در ساير ريزشبکه‌ها تحت بررسي است؟ ساير ريزشبکه‌ها به چه دستاوردهاي فناورانه‌اي رسيده‌اند؟. بنابراين، تعداد ريزشبکه ها از دو منظر قابل بررسي مي‌باشند: اول اينکه چه حجمي از فعاليت در اين زمينه خاص در سطوح مختلف در حال انجام است و دوم اينکه چه تعداد ريزشبکه‌هاي رقيب درگير اين امر مي‌باشند. اين تعداد از جهت ديگري نيز حائز اهميت است و آن اينکه؛ هر چه تعداد ريزشبکه‌هاي فعال در يک فناوري بيشتر باشد، انتظارات ايجاد شده در مورد اين فناوري افزايش مي‌يابد.

6- وجود ريز شبکههاي مسلط: تسلط به معناي تأثير کليديتر برخي از نقش‌آفرينان در توسعه يک فناوري خاص مي‌باشد. مفهوم تسلط به معني وجود قدرت در روند توسعه است. براي اين امر بايد به اين سؤالات پاسخ داد:

- آيا ريزشبکه(ها)اي وجود دارد که در موفقيت يا شکست يک فناوري خاص، تأثير قطعي داشته باشد؟

- اين ريزشبکه(ها) چه رفتاري در قبال توسعه فناوريهاي رقيب دارد؟

- در چه راستايي اين ريزشبکه خاص در برنامه هاي سياست‌گذاري و تحقيقات، اعمال قدرت مي‌کند؟

اهميت چنين ريزشبکه‌هايي وقتي به اوج مي‌رسد که يک فناوري، در قالب جريان اصلي فرايند سيستم تحقيقاتي موجود نگنجد و يا اينکه از آن فاصله گرفته باشد (نوآوري راديکال).

7- بازار: بازار به معناي کليه ضرورياتي است که از سوي محيط و ساختار صنعتي، بر توسعه يک فناوري القا ميشود. البته اين ضروريات بسته به نوع فعاليت آنها (توليد فولاد، توليد کاغذ، توليد قدرت و...) متفاوت است و به همين نسبت منشأ و تعيين کننده‌هاي توسعه يک فناوري با ساير فناوريها، تفاوت دارد. اين ضروريات در حقيقت الگوهاي عرضه و تقاضا و نوسانات قيمتهاي بازار است. تأثير ساختار صنعتي بر تمرکز بازار (تعداد کارخانه ها در مقابل سهمشان از بازار)، نمايانگر ميزان تخصص و همچنين درجه رقابتي آنهاست. تفاوت ميان صنايع، براي توسعه فناوري فرصتهاي جديدي را فراهم ميآورد.

8- سياستهاي نظام: اين عامل در نقش محرکها و قوانيني که از سوي متوليان توسعه فناوري اعمال مي‌شود ظاهر ميگردد. در عمل محرکهاي نظام، زماني اعمال مي شوند که کالا يا خدماتي به طور خود جوش، بوسيله تامين کنندگان براي بازار تأمين نشود و اغلب در مواردي اتفاق مي افتد که استانداردهاي ملي براي تضمين کيفيت آن کالا يا خدمات، بيش از حد توان صنايع موجود بوده و از طرفي ديگر بودجه لازم براي کسب آن بيش از حد کم باشد. تعدادي از فناوريهاي مرتبط با انرژي و يا عموماً تحقيقات پايه‌اي، مثالهايي از اين دست خدمات هستند. دولت مي تواند با پوشش مالي از سوي مراکز R&D و يا بنگاههاي سرمايه گذاري در يک طرح توسعه و يا پروژه، مستقيماً فرايند توسعه را تحريک کند. به‌طور غير مستقيم نيز، دولت مي‌تواند با ايجاد و يا تجهيز و کمک به زير ساختهاي علمي و سازمانهاي آموزشي از توسعه يک فناوري حمايت کند. وضع قوانين و آيين نامه ها اغلب زماني اتفاق مي افتد که يک سري تأثيرات ناخواسته و نامطلوب در حين شکل گيري و توسعه يک فناوري ايجاد شود و حذف يا به حداقل رساندن آن تأثيرات بوسيله مکانيزمهاي معمولي موجود در بازار، ممکن نباشد. اجازه نامه‌ها، قانونها، مالياتها و يا حتي قراردادهاي الزام آور از اين دست هستند و مثال ديگر آن وضع استانداردهاي شديد زيست محيطي است که رسيدن به اهداف آن، خود باعث کارآمدتر شدن فناوريهاي جديد مي‌شود.

9- افکار عمومي : اين عامل، تاثير نقش‌آفرينان غير دولتي را بر تشويق تمهيد راه‌حلهاي جديد، براي توسعه فناوري در جهت حل مشکلات مرتبط به اجتماع (مثل محيط زيست)، بيان مي‌کند. فشار افکار عمومي از طرق مختلف اعمال مي شود : سازمانهاي محيط زيست، سازمانهاي صنفي، اتحاديه ها ويا مطبوعات. همچنين نقش حمايت موسسات مالي (مانند بانکها) از توسعه يک فناوري بسيار مهم و حياتي است. اجتماعات نام برده، به تنهايي و يا با همديگر مي توانند بر موفقيت يا شکست توسعه يک فناوري تأثير بگذارند.

مطالعه موردي: معرفي فناوري «حفاظت ساختمان در برابر زمين‌لرزه»

در سالهاي گذشته، توجه قابل ملاحظه‌اي به پژوهش و توسعه در زمينه ابزارهاي کنترل ارتعاشات ساختماني، با هدف مشخص حفاظت در برابر باد و تحريکات زلزله‌اي صورت گرفته‌است.در هر دو زمينه تلاشهايي جدي انجام شده‌است و مفاهيم کتنرل سازه، به صورت فناوريهاي قابل اجرا در آمده‌است. عمده پيشرفت اين فناوري در کشورهاي ژاپن، ايالات متحده امريکا و چين بوده است. امروزه دهها هزار ساختمان، سازههاي بلند و يا پل، مجهر به ا نواعي از سيستمهاي کنترل ارتعاشات (سيستمهاي کاهش ارتعاشات فعال، نيمه فعال و يا غير فعال) هستند. که تنها در چين بيش از 400 ساختمان و پل با روشهاي مختلف اين فناوري ساخته شده و در حدود 80 ساختمان نيز در حال ساخت مي‌باشند. ساختمانهايي که با استفاده از اين روشها در شهرهاي شانتو و دالي در چين ساخته شده بودند، پس از وقوع زلزله‌هاي سالهاي 1995 و 1996، کارايي اين روشها را به ثبوت رساندند.

تخقيقات نشان مي‌دهد که ساختمانهايي که در برابر زلزله محافظت شده‌اند، ايمن‌تر و گاهي حتي ارزان‌تر از ساختمانهايي هستند که با روشهاي معمول و سنتي، سازه آنها تقويت شده است. در سطور زير به اختصار مشکلات و مسايلي که در مورد روشهاي سنتي حفاظت ساختمانها - که روشهاي تقويت سازه‌اي مي‌باشند – مرور مي‌شود[6].

- روش سنتي اصولا ايمن نمي‌باشد؛ مخصوصا در زمان زلزله‌هاي شديد که تغيير فرمهاي غير الاستيک به وجود مي‌آيد.

- موارد استفاده از اين روشها محدود مي‌باشد. چرا که به علت وجود تغييرات غير الاستيک، اين روش در مورد برخي ساختمانها پاسخگو و مناسب نيست. از جمله ساختمانهاي با تجهيزات حساس و يا گران قيمت، بيمارستانها، موزه‌ها و نيروگاهها.

- از آنجا که در روش سنتي عمليات محافظت، از طريق تقويت تيرها، ديوارها و ستونها صورت مي‌گيرد لذا اين امر هزينه نهايي ساخت و ساز را افزايش مي‌دهد و روش سنتي را روشي گران‌تر عنوان مي‌کند.. بر طبق آيين نامه ساخت و ساز سال 1995 چين، اين افزايش هزينه به صورت زير قابل بيان مي‌باشد:

براي زلزله هاي متوسط(I-7)، 10-3% افزايش هزينه.

براي زلزله هاي بزرگ (I-8)، 20-10% افزايش هزينه.

براي زلزله هاي بسيار شديد(I-9)، 30-15% افزايش هزينه.

براي شدتهاي I>9 (بدترين زلزله‌هاي روي داده) اين افزايش هزينه به 60-30% نيز مي‌رسد.

با توجه به آنکه روشهاي سنتي در بسياري از حالات نامطمئن بوده و از طرفي گران‌تر از روشهاي جديد هستند، لذا امروزه مردم تمايل بيشتري براي استفاده از روشهاي جديد نشان مي‌دهند.

ارزيابي فناوري «حفاظت ساختمان برابر زمين لرزه» با توجه به معيارهاي فناوري ملي

همانطور که گفته شد، انتخاب يک فناوري نمونه به عنوان فناوريي که داراي شرايط لازم براي موفقيت است، تنها پس از ارزيابي‌ آن بر اساس ملاکهاي مختلف ممکن است. اهم اين معيارها در بخشهاي قبلي اين مقاله ذکر گرديد. در اين بخش به ارزيابي کلي فناوري حفاظت ساختمانها در برابر زمين لرزه از ديدگاه شاخصهاي پيش گفته، مي‌پردازيم. در جدول-1 وضعيت موجود در کشور نسبت به هر يک از اين معيارها به طور کلي بررسي شده است. اين روش را مي‌توان در مورد هر فناوري پيشنهاد شده براي سرمايه گذاريهاي آتي نيز توسعه داد. يک فناوري ملي پيشنهادي بايد اين شاخصها را به صورت بالفعل و يا بالقوه ارضا کند. يعني حداقل بايد بتوان امکان حصول شرائط مطلوب را در آينده پيش بيني کرد. يک فناوري ملي، علاوه بر ارضاي اين شاخصها ، بايد از سه شرط اساسي نيز برخوردار باشد:

- قابليت ايجاد نوآوريهاي تدريجي و پيوسته در اين فناوري توسط شرکتها و سازمانهاي مرتبط در طول زمان قابل حصول باشد.

- قابليت ايجاد نوآوريهاي راديکال در بازه‌هاي زماني طولانيتر توسط شرکتها و سازمانهاي مرتبط قابل حصول باشد.

- پيشرفتهاي فوق به صورتي سودآور و در يک محيط رقابتي قابل حصول باشد

در صورتيکه کشوري در مورد يک فناوري خاص، حائز شرطهاي اول و دوم باشد، تا حدودي اطمينان حاصل مي‌شود که اين کشور در زمينه اين فناوري خاص بتواند به عنوان يک کشور راهبر و پيشرو در سطح جهاني مطرح باشد. در واقع مي‌توان گفت دو شرط اول، شروط لازم براي شرط سوم ميباشند.

جدول 1 . ارزيابي ميزان ارضاي شاخصهاي فناوري ملي در خصوص فناوري مقابله با زلزله

( با توجه به شرائط کشور ما)

1- قدرت رقابت : عمده هزينه سرمايه‌گذاري روي اين فناوري مربوط به بخش نرم‌افزار و دانش است که با توجه به وجود هيات علمي زبده در زمينه هاي ساختمان سازه، کنترل و مکانيک در کشور، از لحاظ تربيت نيروي علمي متخصص، چالش بزرگي فراروي کشور قرار ندارد. همچنين وجود شرکتهاي ساختماني حرفهاي که توان اجراي پروژههاي بزرگ را دارند مزيتي عمده محسوب ميشود. اين شرکتها با سهولت بيشتري قادر به جذب فناوريهاي جديد و به کارگيري آنها هستند.

در مورد هزينه هاي سخت افزاري نيز بايد به اين نکته اشاره کرد که با توجه به اطلاعات موجود ازمحصولات شرکتهايي چونLord Corporation ، که از شرکتهاي پيشرو در زمينه توليد دمپرهاي MR (به بخش ضميمه مراجعه کنيد) مورد نياز براي فناوري حفاظت نيمه فعال ساختمانها در برابر زمين‌لرزه مي‌باشد ، مي‌توان گفت که هزينه هاي سخت افزاري و ابزاري اين فناوري نيز بالا نبوده و اين مقدار نيز به سرعت رو به کاهش است[9].

2- جامعيت ريز شبکههاي مرتبط: با توجه به توضيحات بخش 4-1 و با توجه به وجود صنعت نسبتاً کاراي ساخت و ساز، به همراه هيئت علمي مربوط به رشته‌هاي درگير در اين فناوري در کشور، مي‌توان گفت که پتانسيل لازم براي تکميل و جامعيت زنجيره اين فناوري در کشور موجود است. نقايص و خلأ‌هاي موجود را نيز مي‌توان با استفاده از تأسيس و ايجاد پارکهاي فناوري لازم در اين زمينه پر کرد و در اين زمينه نيز به تواناييهاي مناسب دست يافت[2].

3- هم‌افزايي درون ريز شبکهها: از آنجا که هنوز اين فناوري در کشور ايجاد نشده و ايجاد هم‌افزايي مستلزم گذشت زمان و آشنايي و فرصت کافي نقش‌آفرينان با يکديگر مي‌باشد، لذا مي‌توان گفت روشهاي ايجاد پارک که در بخش 4-2 نيز به آن اشاره شد مي‌تواند در ايجاد اين هم‌افزايي موثر باشد.

4- بزرگي ريز شبکههاي خودي و رقيب: کشورهاي زيادي در اين زمينه فعال نمي‌باشند، امروزه آمريکا، ژاپن، چين و ترکيه با توجه به ضروريات منطقه اي خود به سرمايه‌گذاري بر روي اين فناوري مبادرت ورزيده‌اند و کشورهاي اروپايي علاقه زيادي به اين فناوري نشان نداده‌اند. ولي امروزه پس از روي‌دادن زلزله هايي نسبتاً شديد در نقاط مختلف جهان (مثلا زلزله اخير ترکيه)، توجه به اين فناوري رو به گسترش است. به اين ترتيب، هم‌اکنون فرصتي مناسب براي ورود به اين فناوري و در دست گرفتن نقش کليدي در آن، به وجود آمده‌است.

5- سياستهاي نظام: سياست‌گذاريهاي دولت در ايجاد و توسعه اين فناوري نقشي حياتي دارد. دولت مي‌تواند با اصلاح آيين نامه هاي ساخت و ساز، اجراي اين فناوري را براي ساختمانها الزامي کند و همچنين با تأسيس پارکهاي فناوري تخصصي مربوط به زنجيره اين فناوري، نقش خود را به عنوان حامي اوليه در مرحله جوانه زني اين فناوري ايفا نمايد[4 و5].

6- افکار عمومي: آمار نشان مي‌دهد که از سال 1370 تا تيرماه 1381، بيش از 950 زمين‌لرزه در ايران رخ داده که در نتيجه آن سيصد و هفتاد هزار و ششصد نفر کشته و پنجاه و سه هزار و سيصد نفر آسيب ديده‌اند.در حال حاضر از 32 ايستگاه آتش نشاني که در تهران قرار دارند، تنها 5 ايستگاه در برابر زلزله حفاظت شده‌اند[10]. تمام اين آمار در کنار نظر کارشناسان، مبني بر اينکه در صورت بروز زلزله‌اي جدي در تهران، در حدود يک ميليون تلفات جاني رخ خواهد داد، همگي بيانگر اين واقعيت است که افکار عمومي جامعه، بالقوه آماده و پذيراي ايده فناوري حفاظت مدرن ساختمانها در برابر زلزله است و تنها به محرکي براي جهت‌دهي نيازمند است که کشور ما به تنهايي بازاري بزرگ براي اين فناوري باشد.

5- خلاصه و نتيجه‌گيري: به لحاظ اقتصادي و رواني، داشتن فناوريهاي ملي براي هر کشوري از اهميتي ويژه برخوردار است. با انتخاب مناسب فناوريهاي ملي امکان بهره‌مندي اقتصادي کشور،ارضاي کنجکاويهاي علمي و فناوري، و ايجاد اشتغالهاي مولد فراهم مي‌گردد. در اين مقاله با استفاده از مفاهيمي نظير «ريز شبکه‌ها، شبکه‌هاي فناوري، و نظام ملي توسعه نوآوري» ، فناوري «حفاظت ساختمانها در برابر زلزله» به عنوان يک کانديد براي انتخاب به عنوان يکي از فناوريهاي ملي ايران معرفي و ارزيابي شد. لازم به ذکر است که اين مثال صرفاً جنبه نمايشي داشته و براي حصول نتايج قطعي‌تر لازم است که روش ارائه شده در اين مقاله، با دقت بيشتري در اين حوزه و ساير حوزه‌هاي مستعد مورد بررسي قرار گيرد.

ضميمه

1- معرفي انواع عمده فناوريهاي حفاظت ساختمانها در برابر زمين لرزه

v روش کنترل غير فعال: اين روش با استفاده از ويسکوالاستيک، دمپرهاي با جرم قابل کنترل و اتصالات الاستومري به کاهش تأثيرات ديناميکي بارگذاريهاي ناشي از زلزله مي‌پردازد؛ هر چند که روشهاي کنترل غير فعال از سازگاري با بارگذاريهاي متنوع و نامنظم (آنگونه که در واقعيت اتفاق مي‌افتند) و تغييرات ساختاري و الگوهاي متغير استفاده، ناتوانند. به علاوه سرعت پاسخگويي اين روشها نسبتاً پايين مي‌باشد[7].

v روش کنترل فعال: بيش از دو دهه است که پژوهش‌گران امکان به کارگيري روشهاي کنترل فعال را، براي بهبود رويکردهاي غير فعال بررسي مي‌کنند. در اين روش، با کمک الگوريتمهاي کنترلي، اطلاعات جمع آوري شده از حس‌گرهاي(Sensors) تعبيه شده در نقاط از پيش تعيين شده به عملگرهاي (Actuators) قابل کنترل، منتقل شده و تأثيرات ديناميکي تحريکات زلزله کنترل مي‌شود. تا کنون چندين نمونه آزمايشي در اندازه‌هاي کوچک، با اين سيستم به اجرا در‌آمده‌است. اگر چه ابزارهاي کنترل فعال به دليل توان مصرفي بالايي که نياز دارند و مشکل فراهم آوردن چنين تواني در زمان زلزله – که خطوط انتقال نيرو غالبا دچار مشکل مي‌شوند – از طرف طراحان و مهندسين مورد استقبال قرار نگرفته‌است.

v روش کنترل نيمه فعال: در سالهاي اخير روشهاي کنترل نيمه فعال بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند.يکي از دلايل عمده اين توجه روز افزون، اين است که اين روشها همان تأثير کارايي روشهاي فعال را ارائه مي‌دهند بدون اينکه نياز به توان مصرفي بالايي داشته باشند. در واقع در بسياري از اين روشها، ابزار مربوطه تنها با يک باتري راه‌اندازي مي‌شوند که اين نکته به نوبه خود در زمان وقوع زمين لرزه، از اهميت بسياري برخوردار است.

بر طبق تعاريف موجود، يک ابزار کنترل نيمه فعال، ابزاري است که هيچ انرژي مکانيکي را به سيستم سازه تحت کنترل تزريق نمي‌نمايد (چه خود سازه، چه ابزار کنترل) ولي داري مشخصاتي است که مي‌توان آنها را منترل کرد و پاسخ سازه، ناشي از زمين لرزه را به وسيله آنها کاهش داد.

مطالعات نشان مي‌دهند که سيستمهاي کنترل نيمه فعال کارايي به مراتب بالاتر از سيستمهاي غير فعال دارند و به صورت باالقوه اين توانايي را دارند که با سيستمهاي فعال بربي نموده، يا حتي از نظر کارايي از آنها پيشي بگيرند. لذا مي‌توان از آنها براي کاهش موثر پاسخ سازه در طيف متنوعي از بارگذاريها استفاده کرد.نمونه‌هايي از اين سيستمها شامل دمپرهاي مايع با گلويي متغير، ابزارهايي با اصطکاک قابل کنترل، ابزارهايي با سفتي قابل تغيير و دمپرهاي مايع قابل کنترل مي‌باشند. در حال حاضر دو دسته از اين سيستمها در سازه‌هاي واقعي به کار رفته‌اند: دمپرهاي مايع با گلويي متغير و دمپرهاي مايع قابل کنترل. در اين قسمت به بررسي گروه دوم که جامعيت و کاربرد صنعتي بالاتري داشته‌است، مي‌پردازيم.

v دمپرهاي مايع قابل کنترل: درباره دمپرهاي مايع قابل کنترل بايد گفت که اين دمپرها در مقايسه با ساير انواع سيستمهاي کنترل نيمه فعال از اين مزيت برخوردارند که به جز پيستون ،شامل هيچ قسمت متحرکي نمي‌باشند؛ که اين مورد باعث شده است تا اين سيستمها بسيار ساده و قابل اطمينان باشند. از مشخصه‌هاي اصلي مايعات قابل کنترل، اين است که مي‌توانند ظرف مدت چند ميلي ثانيه، از يک مايع سيال ساده با گرانروي خطي، به يک ماده نيمه جامد با مقاومت تسليم قابل کنترل، به صورت بازگشت پذير تبديل شوند. اين تغيير در اثر اعمال ميدان الکتريکي (براي مايعات Electro-Rheological) و يا مغناطيسي (براي مايعات ، (MR) Magneto-Rheological) روي مي‌دهد(شکل 3 و 4).

شکل 3 . نماي شماتيک دمپر مايع قابل کنترل

شکل 4 . نمايي کلي از دمپرهاي 30 تني ساخت شرکت Lord

اولين کاربرد دمپرهاي MR در اندازه واقعي در سال 2001 اجرا شد.ساختمان موزه ملي علوم توکيو داراي دو دمپر 30 تني ساخت شرکت Lord Corporation است که بين طبقات سوم و پنجم به کار رفته‌اند. همچنين پل درياچه دانگ تينگ در هونان چين نيز اولين پلي بود که در آن از دمپرهايي ساخت همين شرکت استفاده شد(شکل 5) [8].

شکل 5 . نمايي از دو نمونه از ساخنمانهاي حفاظت شده در ژاپن (راست) و چين (چپ)

از ديگر مزاياي اين دمپرها مي‌توان به ارزاني نسبي و همچنين ثابت بودن خواص مواد آنها در دماهاي مختلف اشاره کرد.

مراجع

[1] دوائي مرکزي، اميرحسين. شهرتاش، سيد محمد.«طرحي براي تکمِيل زنجيره فناوري در دانشگاهها»، مجموعه مقالات چهل و هفتمين اجلاس روساي دانشگاهها، جلد2، صفحات 63-79، 1381

[2] دوايي مرکزي، اميرحسين. اوشاني، اردلان. رحيميان، مقداد. «تجربيات جهاني در تبيين جايگاه پارکهاي علم و فناوري در برنامه‌هاي کلان توسعه اقتصادي»، مجموعه مقالات ارائه شده هفتمين کنگره سراسري همکاريهاي دولت، دانشگاه و صنعت براي توسعه ملي.

[3] Luiten, Esther. Harmsen ,Robert . "A conceptual model for understanding technology development". International Summer academy on technology studies, 2002.

[4] Chang, Pao-Long. Tsai, Chien-Tzu. "Evolution of Technology Development Strategies For Taiwan's Semiconductor Industry: Formation of Research Consortia". Industry and Innovation, Volume 7, Number 2, 185–197, December 2000.

[5] Kelessidis, Vassilios C. "The Role of Technology Park in Regional Development – The Case of Northern Greece". XV IASP World Conference on Science & Technology Parks, 1998.

[6] Zhou Fu Lin, Kelly J M, Fuller K N G, Pan T C, et al, (1994) “Recent Research Development and Application on Seismic Isolation of Buildings in P R China”. Proc. of International Workshop IWADBI, Shantou, 1994.

[7] Spencer Jr., B.F., Johnson, E.A. and Ramallo, J. C. “'Smart Isolation for Seismic Control”, JSME International Journal: Special Issue on Frontiers

of Motion and Vibration Control, Series C, Vol. 43, No. 3, pp. 704–711, 2000.

[8] Sodeyama, H. Sunakoda, K., Suzuki, K., Carlson, J.D. and Spencer Jr., B.F. “Development of Large Capacity Semi-Active Vibration Control Device using Magneto-Rheological Fluid”, PVPVol. 428-2, Seismic Engineering–Volume 2, pp. 109–114, 2001.

[9] The Materials Division of Lord Corporation’s website at www.rheonetic.com

[10] اسلاميه، سعيد. «يک شوخي به نام مانور زلزله»، روزنامه شرق، چهارشنبه 7 آبان 1382