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    儀器儀表是先進制造的急先鋒,我國儀器儀表行業短板不容忽視

    發表時間:2020-02-04 ??點擊次數:? 技術支持:15601403222
    華為的緊急備戰讓很多產業人士產生了強烈的危機意識。那么,除了半導體設備,在裝備制造業領域還有哪些領域中國仍然受制于人,甚至是嚴重受制?

    分析實驗儀器領域幾乎空白
    最近查閱資料,在一本雜志上看到2008年分析儀器行業的國際排名,數字來自國際戰略方向公司SDI出版的權威刊物《儀器市場展望IBO》。一眼看下去,在Top40的名單中,尚無一家中國企業。

    表1  2008年世界分析儀器銷售收入排行榜前40位廠商
    分組                 排名   廠商名稱                                                                    國家
    15億美元以上   1       Thermo Fisher(賽默飛世爾科技)                                 美國
    15億美元以上   2       Danaher(丹納赫)                                                        美國
    15億美元以上   3       Applied Biosystems(應用生物系統)                            美國
    15億美元以上   4       Agilent Technologies(安捷倫科技)                             美國
    15億美元以上   5       VWR International                                                     美國

    10~15億美元    6       Waters                                                                      美國
    10~15億美元    7       Shimadzu(島津)                                                        日本
    10~15億美元    8       PerkinElmer (珀金埃爾默)                                          美國
    10~15億美元    9       Becton Dickinson                                                     美國

    7.5~10億美元   10      Varian(瓦里安)                                                          美國
    7.5~10億美元   11      Invitrogen(英杰生命技術)                                         美國
    7.5~10億美元   12      GE Healthcare Biosience(通用電氣醫療生物科學)     美國
    7.5~10億美元   13      Mettler-Toledo(梅特勒-托利多)                              瑞士
    7.5~10億美元   14      Smiths Detection(史密斯檢測)                                 美國
    7.5~10億美元   15      JEOL(日本電子株式會社)                                           日本
    7.5~10億美元   16      Sartorius(賽多利斯)                                                  德國
    7.5~10億美元   17      Hitachi High Technologies(日立高新技術)               日本
    7.5~10億美元   18      Olympus(奧林巴斯)                                                  德國
    7.5~10億美元   19      Sigma-Aldrich(西格瑪-奧德里奇)                            美國
    7.5~10億美元   20      Ametek(阿美特克)                                                    美國

    5~7.5億美元     21      Millipore(密理博)                                                     美國
    5~7.5億美元     22      Qiagen                                                                    德國
    5~7.5億美元     23      Roche(羅氏)                                                             瑞士
    5~7.5億美元     24      Bio-Rad(伯樂)                                                          美國
    5~7.5億美元     25      Spectris PLC(思百吉)                                                英國
    5~7.5億美元     26      Beckman Coulter(貝特曼庫爾特)                              美國
    5~7.5億美元     27      GE Sensing(通用電氣傳感與測量)                             美國
    5~7.5億美元     28      Bruker BioSciences(布魯克生物科技)                        德國
    5~7.5億美元     29      Nikon(尼康)                                                             日本

    4~5億美元        30      Bruker Biospin(布魯克拜厄斯賓)                              德國
    4~5億美元        31      Carl Zeiss(卡爾蔡司)                                                德國
    4~5億美元        32      Teledyne Technologies(泰萊達技術)                       美國
    4~5億美元        33      Eppendorf(艾本德)                                                  德國

    3.5~4億美元     34      Affymetrix(昂飛)                                                      美國
    3.5~4億美元     35      Roper(羅珀)                                                             美國
    3.5~4億美元     36      IIIumina                                                                   美國
    3.5~4億美元     37      Tecan(帝肯)                                                             瑞士
    3.5~4億美元     38      Renishaw plc(雷尼紹)                                              英國
    3.5~4億美元     39      Horiba(日本崛場制作所)                                          日本
    3.5~4億美元     40      GE Homeland Protection(通用電氣國土安防)          美國

    在Top40的名單中,美國廠商占據了半數以上,上榜企業達到22家,而且銷售收入在15億美元以上的5位廠商,均是來自美國,包括賽默飛世爾、丹納赫和安捷倫。

    德國7家,日本5家,英國和瑞士各3家。沒有一家中國企業。2008-2010年,是一個很有意義的時間段,中國裝備制造業規模成功地實現超越。2009年,中國裝備制造的規模超過美國,成為世界第一;第二年,中國制造業規模超過美國成為世界第一。

    然而儀表行業,卻走向了一個相反的方向。

    冰凍三尺非一日之寒
    分析試驗儀器屬于裝備制造業中儀器儀表行業的的一個細分領域,在制造業中的占比更是微乎其微。但如果拿起放大鏡仔細觀察,可以發現在這一細分領域中國制造的陣地是一片空白,實力是如此的薄弱。

    2017年美國知名雜志C&EN公布了全球儀器公司的名單,排在前幾名的仍然安捷倫、丹納赫、島津等熟悉的名稱,仍然沒有中國企業。

    換成其他一些咨詢公司和研究機構的結果,排名也是大同小異。統計口徑和數據標準或者有所區別,但這些數據中也可以看出一個直觀的結論:十年之后,中國在試驗儀器領域還是沒有領先企業,制造業發達國家對這個行業仍然具有絕對控制力。
      
    儀器儀表是先進制造的急先鋒
    如果說機床和光刻機是用于生產的裝備,那么儀器儀表則是用于產品研發的測量裝備。要想生產出尖端的產品,離不開最尖端的儀器。越高端的產業,對于分析儀器的需求越強烈。這個產業對制造業的影響支撐作用,絕對不是從產業規模可以看出來的。要想加工出納米級零部件,就需要有更高納米級尺度的測量儀器。正如通過直尺可以測量一條直線的長度一樣,通過精密的儀器則可以“測量”中國制造創新的進度和生產的精度。

    儀器儀表不是大行業,但它的戰略性不能簡單用生產規模來衡量。20世紀90年代初,美國商業部國家標準局評估儀器儀表對美國國民經濟總產值的影響作用時就指出,美國的儀器儀表工業總產值雖然只占據了其工業總產值的4%,但它對國民經濟的影響超過了60%。中國光學和儀器儀表及計量科教事業的奠基人之一、兩院院士王大珩曾經指出,儀器儀表行業看似“配角”實為“核心”。他曾經多次指出測量技術是信息技術的重要組成部分,是信息技術的源頭。他強調,“儀器儀表是工業生產的‘倍增器’,科學研究的‘先行官’,軍事上的‘戰斗力’和社會生活中的‘物化法官’。”“儀器儀表產業是國民經濟和科學技術發展‘卡脖子’的產業。科學技術是第一生產力,而現代儀器設備則是第一生產力的三大要素之一。”

    隨著這幾年對先進制造業調研的深入,筆者最認同的是王老這句話,“事實上,儀表與機器有很大差異。機器是改造世界的工具,以認識世界為基礎;而儀器的發展是建立在認識世界的基礎之上的。正確的概念應當是:儀表是認識世界的工具,機器是改造世界的工具。儀表是認識未知世界的科學工具,也是控制生產過程的工具。”這幾年筆者在調研中最直觀的感覺就是隨著產業升級速度加快,各行各業對于高端儀表的需求隨之增加,這種現象在金融危機后尤為明顯。2010-2015年,筆者走訪了國內航空航天、汽車、電子通訊、船舶、機械制造等六個行業,龍頭企業對先進技術裝備的進口中,高端儀器儀表占比出現明顯加大的趨勢。

    儀器儀表行業甚至可以影響到我們國家制造業的綜合實力,這里做一個簡單的測算。如果一個國家的制造水平直接體現在三個方面:第一個方面是終端產品的輸出水平上,中國在這方面已經做到了全球第一,而且占比正在不斷加大,制造業規模占全球總量已經超過25%,這個方面可以打90%分;第二個方面,體現在制造產品能力的輸出,這反映在裝備產品的輸出上,我國已經成為全球第一大裝備生產大國,也是全球第一大機電產品出口國,得分假設是90%;第三個方面體現在我們創新能力的輸出,其中很重要一個方面就是我們支撐創新的工具上的輸出,而先進儀器行業則是其中很重要的組成,假設這個方面我們的得分是20%。

    這個簡單的計算,三個方面是乘數關系,而非簡單的加總,90%*90%*20%=0.162,來看美國,假設它的三個指標數值分別是80%、80%、80%,結果是0.512,綜合能力仍然是我們的三倍以上。其實從我們終端產品的分布也可見一斑,有朋友指出,中國制造在西方的商場里,德日制造在中國的工廠里,美國制造在中國的實驗室里。

    先進制造業中應用的空白
    人民日報2017年7月3日的文章《制造業升級莫成 “洋裝備”盛宴》中,一針見血指出國內對國外先進研發裝備的依賴,并給出案例。2017年5月落成的吉利研發中心,幾乎全部采用了進口裝備:最高時速270公里的75寸聲學轉轂來自德國馬哈;聲學實驗室平板吸音材料來自德國朗德;電磁兼容實驗室材料來自日本理研;底盤開發設備來自英國K&C。而最核心的、耗資5億元建設的動力總成試驗中心,19套發動機性能臺架,全部來自奧地利AVL公司;其它73套試驗臺架,核心零部件也全部進口。“62億元的規劃投資,已經完成投資50多億元,除去少量的廠房、配套投資,大頭都花在了試驗驗證設備上,而進口設備更是占了90%以上。”吉利汽車集團副總裁如是說。這也是沒有辦法,吉利曾經采購過國產的震動試驗臺架,但精度和可靠性與進口設備差距太大。而一旦最初的數據采集錯了,整個研發流程中就會一錯再錯。這是企業不能承受之重,重金采購國際設備是唯一的選擇。

    不只是吉利公司,國內各行業的龍頭企業在選擇研發裝備時都會優先考慮國外品牌,而儀器設備正是研發裝備的重要構成。在一些政府機構的研究報告也反復提到,高端儀器的進口占比超過90%,一些領域更是100%依賴進口。石化行業也是如此,有不少朋友向筆者指出,在其工作領域,隨處可見“洋裝備”。隨便哪個煉化或化工廠走走就可以發現,真正的自動化儀表幾乎全是外資品牌:艾默生、西門子、E+H,ABB、費希爾、橫河等。20年前是這樣,10年前是這樣,現在依舊是這樣。

    大學實驗室情況同樣也是以進口裝備居多。顯微鏡是徠卡、離心機是鉑金埃爾默和Beckman、氣質聯用是安捷倫、掃描電鏡是日立、移液槍是eppendorf等。國產的實驗室設備還是很少。

    數據上的反映更加直觀。近十年儀器儀表領域各類產品進口均出現了成倍增長。以分析儀器產品為例,2006年全國進口分析儀器15.4億美元,但2017年進口數據變成了68.2億美元,增長了343%。電子測量儀器2006年進口35.5億美元,2017年則增長到59.8億美元,增長了68.2%。如果把整個市場分為低端、中端、高端三個層次,則進口產品幾乎全是中高端產品,高端市場占比超過90%,中端市場占比超過70%。

    2009年,北京大學、國家納米科學中心和國家科學圖書館在國家自然科學基金委的專項課題支持下,對國內科學儀器研發現狀做了系統調研。長達100多頁的調研報告表明這樣一個結果:目前我國的科學儀器研究和制造,與發達國家相比差距不是縮小了,而是逐漸拉大,對國外儀器依賴度逐年增高。

    這其中,分析儀器長期是進口依賴的“重災區”。曾經有文章指出,光譜、色譜和生化分析儀器等高端應用市場更是基本看不到國產品牌的身影,無論是政府質量監督檢驗機構、科研院所、甚至國家級的重點實驗室或分析測試中心,或是第三方檢測機構的實驗室,幾乎清一色都是Agilent、布魯克、賽默飛世爾、島津、日立、Mettler-Toledo等進口品牌。最近筆者調研的幾家生物制藥領域的頂尖實驗室,完全看不到國內品牌的身影。
    儀器儀表行業同樣是中國制造產業技術依賴的重災區,在這個領域里嚴重受制于人,在貿易戰中也容易受到打擊。雖然這是一個小行業,但卻很大程度上決定了制造創新的精度和速度。如果說對手限制生產設備的進口是打擊中國制造的當下,那么限制先進儀器的進口,則會毀及中國制造的產業未來。這一點不可不防。
    作者:陳琛,機械工業信息研究院、智能制造發展研究所副所長

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