我国资源特色和市场需求需要自主研制的科学仪器

2015-08-28 11:45 院校科研   

导读科学仪器设备是科学发展和技术创新的重要支撑条件。在我国相关科技发展规划和科技计划的支持下,科学仪器设备产业已经具有一定规模,并形成具有我国特色、适应我国市场需求的产品和技术储备。  

科学仪器设备是科学发展和技术创新的重要支撑条件。在我国相关科技发展规划和科技计划的支持下,科学仪器设备产业已经具有一定规模,并形成具有我国特色、适应我国市场需求的产品和技术储备。但是,跨国公司在我国设立科学仪器研发和生产基地,不仅垄断了高端产品市场,而且向中低端产品市场渗透,挤压了我国科学仪器设备生产企业的生存空间。

跨国科学仪器设备公司在中国的扩张

我国已经成为跨国科学仪器设备公司的重要市场,其在华业务的增速明显快于全球平均水平。以德国耶拿分析仪器股份公司为例,从进入我国市场至2009年的8年间,其销售额增长了10倍,2009年增长率为65%,而其全球增长率为35%。

同时,他们纷纷在华建立独资生产企业。例如岛津国际贸易(上海)有限公司的独资企业引入日本岛津公司的生产技术质量管理体系,关键零部件在日本加工,其他在我国采购,现在已经成为岛津公司的全球生产基地之一,生产的分析仪器70%供应中国市场,30%供应美国和欧洲市场。

为了开发针对中国市场的产品,跨国公司纷纷在华设立研发基地,与我国大学和研究机构合作。他们往往每年支持若干个项目,研发周期为1年左右,支付研发经费2万~3万美元,主要目的是了解大学的科研前沿和科学发现,收购大学教授的研发创意。例如不少企业在与中国科学院的合作中,主要是对其拥有的发明专利感兴趣。应该说,跨国公司在我国早期利用产品赚钱,现在是利用我国的人力资源、知识资源赚钱。

跨国公司的另一个重要发展方向,是提供系统解决方案,快速响应突发事件。随着现代社会对于产品质量、食品和环境安全、公共安全的要求越来越高,那些只能对符合标准要求的样品做出准确测量的单件仪器,已经无法满足解决现实社会所面对的多种多样问题的要求。为解决重大社会突发事件提供支撑,已成为各大仪器公司争取更大市场份额的法宝。有些跨国公司已针对食品安全、环境质量监控、药物开发和药品质量监控、电力、水泥、冶金、石化行业全流程监控提供各自的整体解决方案。对于生命科学研究与医学方面的需求,跨国公司不仅提供从取样、样品前处理到检测分析等一系列仪器、设备和配套试剂,还提供一些外部采购解决方案、实验室设计与启动等服务,这些均构成跨国公司的核心竞争力。

跨国公司的这些特点,对我国科学仪器设备产业产生了挤压。比如跨国公司垄断高端产品市场,向中低端产品渗透,影响到国内企业的产品销售。但同时,跨国公司难以产生直接的技术溢出。科学仪器研发涉及物理、化学、电子、机械等学科,缺少任何一个学科,研发都不可能获得成功。而且跨国公司的科学仪器研发采用分散式结构,因此单个技术人员的流动难以带走关键技术。

不过也应承认,跨国公司在间接技术溢出、质量管理体系的影响和人才流动上,对国内科研设备公司有一些有利影响。而且,跨国公司的研发基地提供了一个使我国相关企业与全球连通的渠道,把我国与世界其他地区用户、技术连接起来,以其全球化的视野影响着我国科学仪器产业的发展方向。

我国相关产业的现状分析

目前,我国科学仪器设备产业具备一定规模。2013年,科学仪器大行业企业数已达1439家,主营业务收入为2522亿元;出口交货值为544.5亿元,每家企业的平均利润为1580.7万元(由于没有单独的科学仪器设备产业统计数据,本文采用中国仪器仪表行业协会的“仪器仪表行业主要经济指标”的数据),主要生产中低端科学仪器产品,正在研发的高端产品主要有质谱仪等。近20年来,在国家科技计划资助下,我国也形成了具有特色的技术基础。

首先,发明专利集中在监测检测专用仪器、光谱仪器和色谱仪器等领域。“九五”和“十五”期间,国家科技攻关计划资助了一些科学仪器研发项目;“十一五”时期,国家科技支撑计划中设立了《科学仪器设备研制与开发》重大项目;“十二五”时期,中央财政设立国家重大科学仪器设备开发专项资金资助重大科学仪器设备的开发。“九五”至“十一五”期间,国家科技攻关和科技支撑计划资助的69项、87项和77项科学仪器研发课题,分别获得授权发明专利34件、45件和 20件,正在申请的发明专利分别为9件、32件和38件;获得发明专利授权的课题分别占课题总数的23.19%、29.89%和12.99%,申请发明专利的课题数分别占课题总数的10%、19%和29%。获得发明专利位于前三位的是环境污染和工业生产专用监测检测仪器、光谱仪器、色谱仪器的关键部件,分别为15件、12件和7件,合计占发明专利授权总数的68%。

其次,半数科学仪器研发成果实现了批量或小批量生产。“九五”“十五”和 “十一五”时期,国家科技攻关和科技支撑计划资助的科学仪器设备研发课题中分别有47.83%、60.92%和49.35%的课题成果实现了商品化;分别有21.74%、29.89%和36.36%的研发成果做出了实验室样机。实现商品化的课题共计124个,其中最多的是监测检测专用仪器,主要包括环境保护、食品安全、进出口检疫、毒物和爆炸物、药物、工业生产用分析仪器等;第二是色谱仪以及分离材料和色谱柱的研发;第三是光谱仪器的研发;第四是科学仪器制成装置和系统的研制;第五是电化学仪器研制与改进;第六是样品前处理装置,分別占商品化课题总数的31.45%、25.81%、10.48%、 7.26%、5.65%和5.65%。实现商品化的主要是中档科学仪器设备,而高档科学仪器,如高档质谱联用仪、核磁波谱仪、电子显微镜、高档激光干涉仪和核酸测序仪等,则仍要依赖进口。

最后,自主研制的科学仪器契合我国资源特色和市场需求。自主研制的水污染监测仪、空气污染检测仪等较之跨国公司的产品,更适合我国环境检测的需求,已应用于环境监测和工业企业。在工业领域,自主研发的金属原位分析仪等分析测试仪器在我国钢铁行业得到广泛应用,已形成一种具有中国特色的分析测试技术。色谱仪、光谱仪和质谱仪的关键部件研制也取得一些突破,产品投产后减少了对国外同类产品的依赖。一些高端科学仪器的成功研发,打破了跨国公司在国内的垄断局面。

发展策略建议

科学仪器设备研制涉及多个学科和先进技术,产品研发周期长,形成产品的市场周期更长,需要投入大量资金,而且科学仪器研发还与科学研究水平息息相关。因此,不能期望我国科学仪器设备产业在很短时间内,就能全面赶上甚至超过国际仪器设备的制造水平,但可优先发展具有我国特色、适合我国市场需求的科学仪器产品,避免与跨国公司的直接竞争。对此,提出六点建议:

利用特色资源,发展专用领域分析仪器及系统。我国在工农业生产、环境保护和食品安全等领域用的科学仪器有一定研发基础。同时,工业企业生产用科学仪器需要提供现场服务,但跨国公司提供现场服务的大多是代理公司,因此,跨国公司难以得到价值链的全部利润,这些给我国仪器生产企业提供了机遇。我国科学仪器产业可重点发展上述领域的专用分析仪器,包括农产品和食品营养成分检测、农药及残留检测、土壤速测等农业和食品专用仪器,环境监测仪、生命科学仪器、煤矿安全检测仪等。

发展有一定研发基础的高档科学仪器产品。“十五”“十一五”期间,国家科技计划支持了一批高档科学仪器的研发,有些项目已经开始产业化。“十三五”期间,建议将这些项目作为产业化支持的重点。依据目前我国的工业基础,还难以制造出具有竞争力的高端质谱仪,但并不是所有使用质谱仪的领域都要求很高的灵敏度和分辨率。在一些特定领域,对于在线、快速、专属性的要求胜过对其他指标的要求,生产这样的专用质谱仪器,不仅可以满足用户的需求,还可以避免与跨国公司直接竞争。

加强通用分析仪器关键技术和关键部件研发,增强产品的可靠性和稳定性。关键技术和关键部件落后,是我国科学仪器设备总体水平落后于发达国家的主要因素。我国在光谱仪器、色谱仪器的关键部件研发方面具有一定基础,尤其是光谱类仪器起步早,国产化程度相对较好,并且有相当一部分仪器出口到海外,但是在可靠性和稳定性方面还需要进一步提高。建议加强这两类通用分析仪器关键技术和关键部件的研发,增强其稳定性和可靠性,并建立仪器应用评价的数据库。

研发高档科学仪器的关键零部件。多数高档科学仪器产品的国内需求量很少,比如大型串级高精度高灵敏度质谱仪、高倍数电子显微镜、高频率核磁等,目前主要依靠进口,可以满足需求。在整机技术攻关时机不成熟的条件下,建议投入经费研制高档科学仪器产品所必需的关键部件,等待时机再研发整机。

加强专用科学仪器应用标准的研发。随着科技不断进步和计算机技术的发展,大量新材料、新技术、新方法涌入分析仪器产品设计应用之中。一些专用仪器和民生仪器也从传统仪器中脱颖而出,如食品检测仪器、石油产品检测仪器等,这些科学仪器的标准均需要明确和完善。

加快发展科学仪器制造服务业,加强应用技术研究。科学仪器制造服务业包括:为用户提供针对市场需求的技术解决方案,提供软件服务,提供科学仪器产品的配套零部件、耗材等。针对这些领域,建议加强应用实验室建设,加快应用技术研究,建立完善的销售服务体系,增强科学仪器产品的附加价值,增强企业的竞争力。

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