仪器仪表是先进制造业的命脉,看似配角实为核心

2020/9/2 14:23:12 人评论 次浏览 分类:热点聚焦  文章地址:/news/3316.html

2008年,国际战略方向公司SDI出版了权威刊物《仪器市场展望》。这本杂志列了分析仪器行业Top40,美国厂商占据半数以上,上榜企业22家。另外,全球销售收入在15亿美元以上的5家厂商,全部来自美国。其中包括行业知名的赛默飞世尔、丹纳赫和安捷伦。

表1 2008年世界分析仪器销售收入排行榜前40位厂商


分组                      排名       厂商名称                                                    国家

15亿美元以上        1           Thermo Fisher(赛默飞世尔科技)                 美国

15亿美元以上        2           Danaher(丹纳赫)                                        美国
15亿美元以上        3           Applied Biosystems(应用生物系统)            美国
15亿美元以上        4           Agilent Technologies(安捷伦科技)             美国
15亿美元以上        5           VWR International                                     美国

10-15亿美元         6           Waters                                                       美国

10-15亿美元         7           Shimadzu(岛津)                                         日本
10-15亿美元         8           PerkinElmer(珀金埃尔默)                            美国
10-15亿美元         9           Becton Dickinson                                      美国

7.5-10亿美元        10          Varian(瓦里安)                                           美国

7.5-10亿美元        11          Invitrogen(英杰生命技术)                          美国
7.5-10亿美元        12          GE Healthcare Biosience(通用电气医疗生物科学) 美国
7.5-10亿美元        13          Mettler-Toledo(梅特勒-托利多)               瑞士
7.5-10亿美元        14          Smiths Detection(史密斯检测)                  日本
7.5-10亿美元        15          JEOL日本电子株式会社)                             德国
7.5-10亿美元        16          Sartorius(赛多利斯)                                   日本
7.5-10亿美元        17          Hitachi High Technologies日立高新技术  日本
7.5-10亿美元        18          Olympus(奥林巴斯)                                   德国
7.5-10亿美元        19          Sigma-Aldrich(西格玛-奥德里奇)             美国
7.5-10亿美元        20          Ametek(阿美特克)                                     美国

5-7.5亿美元          21          Millipore(密理博)                                      美国

5-7.5亿美元          22          Qiagen                                                     德国
5-7.5亿美元          23          Roche(罗氏)                                              瑞士
5-7.5亿美元          24          Bio-Rad(伯乐)                                           美国
5-7.5亿美元          25          Spectris PLC(思百吉)                                英国
5-7.5亿美元          26          Beckman Coulter(贝特曼库尔特)              美国
5-7.5亿美元          27          GE Sensing(通用电气传感与测量)              美国
5-7.5亿美元          28          Bruker BioSciences(布鲁克生物科技)        德国
5-7.5亿美元          29          Nikon(尼康)                                             日本

4-5亿美元            30          Bruker Biospin(布鲁克拜厄斯宾)               德国

4-5亿美元            31          Carl Zeiss(卡尔蔡司)                                 德国
4-5亿美元            32          Teledyne Technologies(泰莱达技术)        美国
4-5亿美元            33          Eppendorf(艾本德)                                   德国

3.5-4亿美元         34          Affymetrix(昂飞)                                       美国

3.5-4亿美元         35          Roper(罗珀)                                              美国
3.5-4亿美元         36          IIIumina                                                    美国
3.5-4亿美元         37          Tecan(帝肯)                                              瑞士
3.5-4亿美元         38          Renishaw plc(雷尼绍)                               英国
3.5-4亿美元         39          Horiba(日本崛场制作所)                            日本
3.5-4亿美元         40          GE Homeland Protection(通用电气国土安防)美国

在榜单剩余的厂家中,日本和德国各有6家,英国和瑞士各有3家。中国企业的数量是0。可见,美日欧已垄断全球的仪器行业。

值得注意,这时中国的制造业规模已相当庞大。2009年,装备制造规模超过美国,成为世界第一。2010年,制造业整体规模超过美国, 首居全球首位。然而国内的仪器仪表行业,却走向了一个相反的方向。十年过后,中国在这一领域还是没有领先的企业,发达国家对行业仍然具有绝对控制力。


去年3月,美国知名杂志C&EN公布了2018年全球仪器公司的名单,在前20家公司中,8家是美国公司,7家来自欧洲,5家公司位于日本。
中国依旧没有一家企业没有入选。若换成其它一些咨询公司和研究机构的结果,虽然统计口径和数据标准或者有所区别,但排名也是大同小异。

仪器仪表属于制造业装备的一个细分领域,在制造业中的占比微乎其微。但是,它的地
位远远不是其规模能比拟。

1、仪器仪表是先进制造业的“命脉”

仪器仪表是指用来检测、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。比如显微镜,探测器,压力表,成像仪,测量仪等等。

仪器仪表设备的作用巨大。首先,它是科学研究和技术创新的基石,以及化学、材料、生命科学等研究的重要保障。


另外,仪器仪表不仅应用在制造业的方方面面,还是先进制造业的“命脉”。因为越高端的产业,对于仪器仪表的需求越强烈。换句话说,要生产出最尖端的产品,就离不开最先进的仪器。比如加工出纳米级零部件,就需要有更高纳米级尺度的测量仪器。


仪器仪表在国内外都曾引起重视。上世纪90年代初,美国商务部国家标准局评估仪器仪表的影响作用时指出:虽然美国仪器仪表工业总产值,只占据了全国工业总产值的4%,但它对美国国民经济的影响竟然超过了60%。同样在上世纪末,中国仪器仪表及计量科教事业的奠基人之一、两院院士王大珩曾经指出,仪器仪表行业看似“配角”,实为“核心”。

两院院士王大珩

“仪器是认识世界的工具。这是相对机器是改造世界的工具而言的,而改造世界是以认识世界为基础的。”他说。这句话意思是说,仪器是认识世界的工具,机器是改造世界的工具。此外,仪器是认识未知世界的科学工具,也是控制生产过程的工具。


王大珩还强调,“仪器仪表是工业生产的“倍增器”,是科学研究的“先行官”,是军事上的“战斗力”,是现代生活的“物质法官””。这句话精确概括了仪器仪表对国民经济、科学研究和国家安全的重要作用。而近十年来,随着产业升级速度加快,各行业高端仪器仪表的需求大增。有统计显示,2010-2015年,在国内航空航天、汽车、电子通讯、船舶、机械制造等六个行业中,龙头企业对高端仪器仪表的进口增幅明显。


目前,随着制造业数字化、网络化和智能化迅猛发展,仪器仪表已成为AI、大数据分析、工业互联网等技术与实体经济深度融合的核心纽带。与此同时,仪器仪表在全球制造业格局重塑、制造业转型升级,以及科技强国、高质量发展中的地位日益突显。


2、各行业高端应用“空白”

经过多年的发展推进,我国目前已经成为全球仪器仪表生产大国,也是仪器仪表行业市场规模最大、品类最齐全的国家之一。但我国还远不是仪器仪表设备强国。这体现在国内高端仪器仪表领域严重依赖进口,同时国产仪器仪表在先进制造业中应用几乎“空白”。

比如2017年5月,耗资62亿元的吉利研发中心落成时,几乎全部采用了进口装备:最高时速270公里的声学转毂来自德国马哈,声学实验室平板吸音材料来自德国朗德,电磁兼容实验室材料来自日本理研,底盘开发设备来自英国K&C。而最核心的、耗资5亿元建设的动力总成试验中心,19套发动机性能台架,全部来自奥地利AVL公司。其它73套试验台架,核心零部件也全部进口。


吉利副总裁冯擎峰说,公司以前采购过国产震动试验台架,但精度和可靠性与进口设备差距太大。“如果最初数据采集错了,整个研发流程会一错再错。


除了吉利集团,从事自主科研近30年的沈阳奥吉娜研发中心,在这方面也深有体会。这个研发中心的实验分析仪器设备均为日本、美国、意大利等国的进口品牌。奥吉娜非常想购买国产品牌,但在全国范围内却找不到符合要求的仪器设备。


整体上,国内各行业的龙头企业在选择研发装备时,通常都会优先考虑国外品牌。这是因为,仪器设备是研发装备的重要构成和配套。
在一些政府机构的行业研究报告也是反复提到,高端仪器的进口占比超过90%,一些领域更是100%依赖进口。

比如在石化行业,真正的自动化仪表几乎全是“洋装备”:艾默生、西门子、E+H、ABB、费希尔、横河......20年前是这样,10年前是这样,现在仍旧是这样。


在光谱、色谱和生化分析仪器等高端应用市场,更是基本看不到国产品牌的身影:无论是国家级重点实验室或分析测试中心,政府质量监督检验机构、科研院所或是第三方检测机构的实验室,几乎清一色都是进口品牌。


早在2009年,在国家自然科学基金委的专项课题支持下,北京大学、国家纳米科学中心和国家科学图书馆对国内科学仪器研发现状做了系统调研。这项100多页的调研报告得出一个结论:与发达国家相比,我国的科学仪器研究和制造的差距,不是缩小了而是逐步拉大,对国外仪器依赖度逐年增高。


比如,从“八五”开始,我国各地科研院所及高校所需的大型科学仪器进口比例就维持在90%以上,到“十一五”期间,比例继续上升到了95.9%。目前,国内核磁共振仪、高分辨质谱仪等大型分析仪器,以及大部分生命科学仪器如磁共振成像仪、超分辨荧光成像仪、冷冻透射电镜都大量依靠进口。


可以预见,国内科研工作在未来一段时期内,依然将高度依赖进口高性能仪器设备。


3、中国落后的原因是什么?

新中国成立后,我国自主研制了各种类型的精密仪器。其中一些虽然与世界领先水平存在差距,但也曾为中国科学技术的发展作出了不可或缺的贡献。

通过多年的积累,我国仪器仪表在一些技术方面具有很好的基础。如果能持续得到支持,不断创新突破,有望达到世界领先水平。但是近年来,一些本来已经发展得较好的国产精密仪器受到进口产品的冲击,已经失去仅有的优势,甚至面临消亡。


这是什么原因呢?随着我国对科学技术发展投入增高,科研团队获得经费变多,因而购买进口仪器成为普遍现象,各实验室配备的基本都是进口仪器。


也就是说,在仪表仪器领域,中国从未改善过“造不如买”的局面。然而无奈的是,中国要研制先进的科技产品,攻克科研项目,又“不得不买”。


这产生的直接结果就是:对国产仪器的发展造成损害,对国家的基础能力提升不利,也形成在科学仪器方面对国外的依赖,造成了技术安全方面的隐患。


仪表仪器产业的自身特点是规模和市场不大,研发涉及专业广、持续投入大、见效缓慢,但是吸收和应用新技术成果最快。我国仪器仪表产业发展起步较晚、基础薄弱,布局分散同时进程滞后,目前尚未形成从顶层设计到具体政策落实的一套完整、系统的总体规划,产业发展生态整体较差。


自前国内仪器仪表存在的诸多问题包括:自主创新能力欠缺、集中度较低、产业结构不合理等情况,整个行业的整体水平亟待提高。

此外,国际先进的仪器仪表企业一般都遵循“探索一代、储备一代、研发一代、生产一代”的战略布局,国内跟踪对标的产品往往是国外“生产一代”的产品。这种创新生态已固化在我国仪器仪表基础科学研究、关键技术攻关和产品开发的各个环节。这种生态的形成有历史和社会原因,虽然短期产生一定经济效益,但对长远发展伤害巨大。

目前,在市场调节下,有的国产仪器即便价格便宜很多,也因为性能竞争不过外国仪器逐渐消亡。而如果国产仪器不能维持创新领先,必然将失去持续发展的机会。


其实一些重要的科学实验和测试精密仪器也不能完全依靠市场调节,需要自己掌握和具有研制能力。这就需要国家政策和经费上支持,坚持自主创新发展。同时积极整合资源,重点突破外企对高精密和高附加值、知识密集型产品的关键技术垄
断,带动上下游产业良性发展,以助力经济转型维护经济安全。

4、国内科研缺的是什么?

国内的仪器仪表行业形势正愈发严峻。2017年至2019年,规模以上企业数量,从4358家增加至4451家,但行业整体营收从9658亿元,下降到7242亿元。下滑趋势十分明显。

此外,2017-2019年,国内仪器仪表出口交货值平均约为1000亿元,进口金额常年维持在1000亿美元以上。对外依存度尤其是高端仪表的依赖性仍然较强。


目前,国内仪器仪表行业仍以中小型企业为主导,年营业收入超过50亿元的企业凤毛麟角。上市公司共计38家,合计营收为377亿元。,占比仅5.22%。


另外,行业内学也存在较严重的结构性矛盾。根据海关统计,2019年我国进口仪器仪表总额为519.93亿美元,出口总额为338.38亿美元,进出口逆差达181.55亿美元。


全行业仅供应用计量仪器仪表、衡器、绘图计算及测量仪器,大地测绘专用仪器四个子行业为顺差。行业存在低端(如电度表、水表、煤气表)产能过刺,高端能力不足的问。


2019年,我国国内市场需求约为8495.06亿元,国产自给比例约为57.78%,虽然国外企业仅占42.22%的份额,但主要占领了高利润的精密光学仪器、分析仪器、实验室仪器和医疗仪器等中高端市场。


外国企业能垄断世界市场的原因在手,通过核心技术把现代高端产业和其他人们所需要的不可或缺、不可替代的关键部件、材料和产品做到极致。中国既缺少这样的民术和产品,又缺少这样的企业。


而其中的原因又在于,既缺少战略眼光,又缺少科学精神。缺少战略眼光是指长期购买和依靠国外的技术和产品、没有从高瞻远瞩的角度着问题,即从源头抓起,引导和支持企业注重核心枝术构关键材料的研发和创新,或者努力打造产品。


另外,缺少科学精神则是既缺少实事求是和实干精神,又耐不住坐冷板凳,热衷于投机取巧,甚至弄虚作假,希冀一夜成功和突破。
想要在核心技术和产品方面有所突破,不再受制于人,就在于是否拥有科研人才,并且以配套的体制鼓励科研人员创新和研发。但目前形势依然严峻。

比如在人才方面,以清华大学精仪系为例,该系2018年签订三方协议就业人数共计55人,绝大部分去往科学研究和技术服务业,软件和信息技术服务业,大中型制造企业以及军工单位等,只有不到10%的毕业生去往仪器仪表企业。“这个专业的同学多数都转行,极少留在这一行。”是他们的声音。这与仪器仪表行业的薪酬水平以及现阶段毕业生面临的生活压力和收入落差有密切关系。


5、结语

仪器仪表行业是中国制造产业技术依赖的重灾区,在这个领域里严重授制于人,在贸易战中也容易受到打击。虽然这是一个小行业,但却很大程度上决定了制造创新的精度和速度。

如果说对手限制生产设备的进口是打击中国制造的当,那么限制先进仪器的进口,则会毁及中国制造的产业未来。这一点,不可不防。


王大珩院士有一个非常经典的比喻:“中国科学技术要像蛟龙一样腾飞,这条蛟龙的头是信息技术,仪器仪表则是蛟龙的眼睛,要画龙点睛。”


正如通过直尺可以测量一条直线的长度,通过精密的仪器则可以“测量”中国制造创新的进度和生产的精度。中国制造要腾飞,仪器仪表升级必定不可或缺。
作者:陈辰

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