中、美、德、日科學儀器產業技術創新比較研究

伊 彤，常 靜

(北京科學學研究中心，北京 100089)

中、美、德、日科學儀器產業技術創新比較研究

伊 彤，常 靜

(北京科學學研究中心，北京 100089)

本文從產業技術創新的視角出發，構建了科學儀器產業技術創新能力評價體系，采用組合賦權法對中國與美、德、日等發達國家的科學儀器產業技術創新進行了量化評價與比較，明確了中國與國外的主要差距，并在分析目前存在問題的基礎上提出了相關對策建議。

科學儀器；產業技術創新能力評價；比較研究

1 內涵界定及相關研究述評

所謂科學儀器創新，是指通過研究開發形成新原理、新方法和新技術，通過工程技術手段形成新的科學儀器產品，并投放市場獲取經濟效益的過程。它作為科技創新活動中的一類，既包括通過擁有自主知識產權的核心技術創造出新儀器的整體創新，也包括相關元器件、零部件、功能模塊的局部突破和創新。除了與一般的科技創新同時具有的特點以外，科學儀器創新還具有一些獨特的特點，如大都包含“硬”和“軟”兩方面的創新，對可靠性、穩定性等要求極高，應用開發和用戶參與至關重要，屬于多學科融合的集成創新，兼具經濟屬性和社會屬性等[1]。

中國科學儀器產業起步較晚，與發達國家存在較大差距，相關部門在推動國產科學儀器產業創新發展時，需要在準確把握現狀和問題的基礎上采取有效政策工具。因此，很有必要從產業創新的角度建立一套專門針對科學儀器創新的評價指標體系。

從現有文獻看，尚未發現“儀器產業創新評價”方面的相關研究。有關“產業技術創新評價”的文獻查找結果是，在理論研究方面，國外學者對于產業技術創新評價指標的研究尚未形成一致意見，且許多有關技術創新的指標總是與有關特定的技術創新分類相聯系[2]。國內學者對于產業技術創新評價指標的研究成果相對豐富，具體來看，主要有三種思路：一是按照“創新投入、創新產出、創新環境”等方面構建評價指標體系，二是按照創新能力的構成要素(如研發能力、制造能力、產出能力、營銷能力、管理能力等)構建評價指標體系，三是按照具體產業鏈構建評價指標體系。在實證研究方面，主要見于國內學者的研究，其評價指標對應的數據來源大多從官方發布的統計年鑒中獲得。

對“產業技術創新評價”相關文獻進行分析還發現，不少產業技術創新評價是建立在基于產業內部的企業技術創新評價基礎之上的，甚至有些文獻在探討相關問題時，對二者并不加以嚴格區分。我們認為，一方面，企業作為產業技術創新的核心主體，產業技術創新能力的形成與提高是產業內部各企業技術創新能力提高的結果。按照這種思路，有關企業技術創新評價的研究文獻同樣可為我們的研究工作提供重要借鑒。另一方面，產業技術創新并不僅是產業內各企業技術創新的簡單加合，前者蘊涵的外延要比后者更為廣泛，與外部環境、產業結構、協同創新等都有密切聯系。本文對于產業技術創新問題的研究主要考慮了產業內部的企業創新活動和外部所處環境，而暫時忽略了產業結構、協同創新等因素的影響。

2 科學儀器產業技術創新評價的基本框架

2.1 評價指標體系

借鑒現有相關產業創新評價指標體系，按照系統性[3]、科學性、可操作性和可比性的原則，結合產業技術創新評價理論[4]和科學儀器產業技術創新特點，經過指標篩選、專家論證、數據驗證三輪指標設計優化工作，最終構建了科學儀器產業技術創新評價指標體系，共包含4個一級指標、9個二級指標和19個三級指標(見表1)。

表1 科學儀器產業技術創新評價指標體系

2.2 評價方法

在綜合比較各種常見主客觀評價方法優缺點的基礎上，通過將層次分析的主觀賦權法和變異系數的客觀賦權法相結合，我們最終確定采用組合賦權法進行評價[5]。結合評價指標體系的層次結構，共構造了10個判斷矩陣，并邀請6位科學儀器領域的資深專家進行賦值，經過一致性檢驗和計算得到了各指標的主客觀權數，最后采取算數均數法進行組合賦權。

2.3 評價數據來源

本文研究目標是針對科學儀器產業創新進行國別比較分析，由于不同國家的官方統計資料在產業分類方法和數據指標類型上存在較大差異，故我們開展評價研究所需的基礎數據主要通過調研方式獲得。具體思路是，企業是產業的微觀主體，科學儀器企業與科學儀器產業在技術創新的特征、優勢和問題等方面的表現是一致的，特別是那些具有一定經濟規模和技術優勢的領軍型科學儀器企業，更是對產業創新發揮著舉足輕重的引領作用，可在較大程度上代表一個國家或地區的科學儀器產業技術創新水平。為此，我們不妨從產業內的代表性領軍企業入手，借助對其技術創新的調查分析，最大限度地了解各國科學儀器產業技術創新的總體水平和發展特點。

根據國家科技部歷年重點科技條件資源調查數據顯示，中國每年上萬億元的科研固定資產投資中，有60%的經費用于科學儀器設備進口，而這些產品主要來自美國、德國和日本等國。因此，本文重點將中國與美國、德國、日本的科學儀器設備產業技術創新狀況進行對照分析，以明確差距，找到問題。我們通過問卷調查，分別對2013年國內銷售額排名靠前的科學儀器企業和美、德、日三國銷售額排名靠前且在華設立了子公司或辦事機構的科學儀器企業進行調研，最終共收集到45家國內企業、4家美國企業、3家德國企業、4家日本企業的評價數據。將各個國家的企業數據分別加和求平均，以反映不同國家科學儀器設備產業在各評價指標上的得分情況，并進行歸一化規范處理。需要說明的是，由于國外企業數據的難獲得性，本次未能實現國外企業數量與國內企業數量相當，但在企業數量占本國科學儀器企業總數的比例上，國內外企業數量的差距相對變小。加之評價時采用企業評價值的均值，因此該因素對評價結果造成的影響應在可接受范圍內。

2.4 評價模型

根據數據歸一化處理后得到的各個評價指標的數值和各個評價指標的權數，可以構建科學儀器產業技術創新評價模型：

其中，Zik為第i個地區的第k個評價指標的歸一化值，ωk為第k個評價指標對應的權數。

根據上述評價模型，我們計算得到中、美、德、日四國科學儀器產業技術創新的綜合指數、模塊指數和維度指數。

3 國內外科學儀器產業技術創新比較

3.1 綜合指數比較

在科學儀器產業技術創新評價中，中國的綜合指數得分與美、德、日發達國家存在顯著差距(見圖1)。

圖1 科學儀器產業技術創新綜合指數

從結構上看，中國科學儀器產業在創新資源、創新活動、創新產出和創新環境4個方面均落后于3個發達國家，其中尤以創新環境的差距最為顯著(見圖2)。

圖2 科學儀器產業技術創新綜合指數結構圖

3.2 創新資源指數比較

日本總體表現最為突出，甚至遙遙領先于德國、美國和中國(見圖3)。

圖3 科學儀器產業技術創新資源指數

從結構上看，日、德、美的表現相對均衡，而中國則呈現出一邊倒現象，人力資源狀況良好，但在財力和物力資源方面的表現堪憂。

(1)人力資源指數。日本得分最高，中國超越德國和美國，位于第二位(見圖4)。

圖4 科學儀器產業技術創新人力資源指數

從結構上看，中國科學儀器產業技術創新人力資源的結構特點是R&D人員和軟件開發人員在企業從業人員中的占比較高，甚至高于美、日、德等國；然而，其高學歷從業人員和技術支持人員的占比則相對不足。可見，盡管中國科學儀器產業技術創新人力資源指數的得分并不完全落后于發達國家，然而其人力資源結構狀況反映的問題不容忽視。

一方面，科學儀器企業投入大量人力資源從事研發工作，但對售前、售后過程中的技術支持和應用開發工作重視不足。經調研了解，日本企業大多投入相當程度的人力成本從事技術支持工作，其研發設計人員甚至常常直接參與到產品的技術支持工作中去。反觀中國科學儀器企業的技術支持人員投入不足，研發設計人員與市場結合的緊密程度不夠，這會導致產品的技術性能上去了，但產品不適用、不好用、不經用，難以獲得市場客戶認可。另一方面，相對較高的軟件開發人員占比，反映了中國科學儀器企業重視自主開發軟件的特點。而歐美國家往往是企業只投入一定數量的軟件開發人員，設計出基本思路，然后將大量具體性的軟件開發工作外包給更加專業的軟件公司承擔，這對于中國提高產品軟件開發的效率和質量具有借鑒意義。

(2)財力資源指數。中國科學儀器企業的年銷售額與發達國家存在明顯差距(見圖5)，導致其創新資源相對不足。

圖5 科學儀器產業技術創新財力資源指數

調研發現，中國科學儀器領軍企業上年度銷售額的平均水平為0.7億～1億人民幣，其中有42%的受訪企業年銷售額為0.2億～0.7億人民幣，39%的受訪企業年銷售額為1億～3億人民幣；而美、德、日等國科學儀器知名企業上年度銷售額平均水平均在4億人民幣以上，有多家企業年銷售額甚至超過百億元，差距明顯。

(3)物力資源指數。中國科學儀器企業在物力資源方面的表現與發達國家相比差距明顯(見圖6)。

圖6 科學儀器產業技術創新物力資源指數

中國企業生產制造所需原材料和零部件較多依賴進口，而發達國家進口依賴程度較低。以光電倍增管為例[6]，其作為一種感光器件的靈敏度、信噪比、動態范圍均顯著領先于其他器件。2011—2013年獲批的193個國家重大科學儀器開發專項中，至少25個項目涉及的整機系統都會使用到光電倍增管。然而，中國在光電倍增管制造領域幾乎屬于空白，長期依賴進口，勢必導致國防建設和國家高技術研究領域的被動局面。

3.3 創新活動指數比較

從總體上看，德國科學儀器領軍企業的創新活動指數遙遙領先，日本位居第二，其后是中國和美國(見圖7)。

圖7 科學儀器產業技術創新活動指數

從結構上看，中國在技術研發方面的表現尚可，質量保障則處于末位(見圖8)。

圖8 科學儀器產業技術創新活動指數結構

(1)技術研發活動指數。德國遙遙領先，中國以微弱優勢領先于日本，位居第二(見圖9)。

圖9 科學儀器產業技術研發活動指數

經調研，德國科學儀器知名企業的研發經費投入強度均在10%以上；中國約有48%的受訪企業表示其研發經費投入強度在5%～9%之間，約有26%的受訪企業表示其研發經費投入強度在10%～14%之間；日本企業的研發經費投入強度的平均水平在5%～9%之間；美國企業的研發經費投入強度的平均水平則在5%左右。

(2)質量保障活動指數。日本企業名列前茅，德國緊隨其后，美國和中國大致相當(見圖10)。

圖10 科學儀器產業質量保障活動指數

經調研，日本和德國的科學儀器企業非常注重產品質量，已落實到設計和生產的細節之中，并通過自行開展或第三方測試等方式組織質量認證檢驗工作，以制度保障產品質量。同時，美國企業的產品質量也具有良好的用戶口碑。美國IDEX公司管理人員曾解釋說，美國科學儀器企業的產品質量認證檢驗往往是全樣品檢驗，每件產品在交付客戶之前都必須經過檢驗測試，且其產品質量指標的實際檢驗值往往高于標注值，保證了其產品的高可靠性。反觀中國企業，由于企業高層對于產品質量保障的重視度不夠、企業研發人員在產品開發過程中缺乏可靠性設計意識、企業自身缺少可靠性工程能力、企業產品沒有明確的可靠性指標等多種原因，加之產品質量認證檢驗往往是樣品抽檢，且產品質量指標的實際檢驗值往往低于或接近標注值，造成中國科學儀器的可靠性與國外差距較大。

3.4 創新產出指數比較

在創新產出方面，日本以微弱優勢領先于德國，居于首位，美國和中國分列第三、第四位(見圖11)。

圖11 科學儀器產業技術創新產出指數

從結構上看，中國在知識產權產出方面的表現處于末位，在新產品產出方面的表現則優于美、德、日(見圖12)。

圖12 科學儀器產業技術創新產出指數結構圖

(1)知識產權產出指數。美國和日本表現突出，均處于前列，德國表現稍稍遜色，中國則遠遠落后于其他三國(見圖13)。

圖13 科學儀器產業知識產權產出指數

從結構上看，無論是近三年的專利申請量，還是所擁有的發明專利數量，中國都遠遠落后于美、德、日(見圖14)。

圖14 科學儀器產業知識產權產出結構圖

在調研企業中，美、日、德企業近三年的專利申請量基本都在20件以上，且企業擁有的發明專利數量基本都在50件以上，其中，島津、堀場、濱松、賀利氏等公司近三年的專利申請量以及所擁有的發明專利數量都高達千件以上。而中國被調查企業近三年的專利申請量有60%在5～19件，17%則少于4件，且有45%的調查企業表示其擁有的發明專利數量少于4件，僅有9%的受訪企業表示其所擁有的發明專利數量在50件以上。大部分科學儀器企業的原始創新能力不足，是導致其專利申請量和所擁有的發明專利量較低的根本原因。

(2)新產品產出指數。中國在此方面超越美、德、日，列居首位(見圖15)。

圖15 科學儀器產業新產品產出指數

從結構上看，中國科學儀器產業在新產品產出方面的良好表現主要得益于新產品銷售收入在企業銷售額中占比較高。日本企業近三年的新產品推出數量最少，美國企業的新產品銷售收入占比最低(見圖16)。

圖16 科學儀器產業新產品產出指數結構圖

雖然四國企業在新產品推出數量方面的差距并不明顯，但中國企業在新產品銷售額占比方面的表現非常突出，近半數受訪企業表示其新產品銷售額占比達到了20%以上，而另外三國企業均表示其新產品銷售額占比在20%以下。

值得注意的是，國內企業的“新產品”概念不同于發達國家企業。國內企業的“新產品”往往是在模仿國際知名品牌產品的基礎上研制而成，憑借價格優勢，較易為市場客戶所接受，從而實現較好的銷售收入。而發達國家企業的新產品則多為在企業原有產品的基礎上做了新的技術改進。

3.5 創新環境指數比較

中國企業的創新環境指數遠遠落后于其他三國(見圖17)。

圖17 科學儀器產業創新環境指數

從結構上看，無論是政策環境還是服務環境，中國都遠不及美、德、日(見圖18)。

圖18 科學儀器產業創新環境指數結構圖

(1)政策環境指數。美、德、日等國得分大致相當，而中國則與其形成了巨大落差(見圖19)。

圖19 科學儀器產業技術創新政策環境指數

從結構上看，美、德、日在知識產權政策方面得分最高，其次是政府采購政策方面。中國除財政資金政策外，其他三項的得分均處于末位。

(2)服務環境指數。四國比較結果與政策環境指數的情況大致相仿，仍是中國以較大差距落后于另外三國(見圖20)。

圖20 科學儀器產業技術創新服務環境指數

從結構上看，美國在行業金融環境方面有著較為突出的表現。在公共研究機構支撐效果和行業創新服務體系完備程度方面，美、德、日大致相當，中國在各項服務環境方面的得分均處于末位。

具體看，美、德、日等國的科學儀器知名企業大多與大學、研究院所、國家實驗室等公共研究機構保持著密切聯系。同時，發達國家的創新服務機構和融資渠道較為完善，科學儀器企業也從這種良好的服務環境中大大獲益。例如，美國有許多市場研究機構，可為企業提供較為權威、可靠的市場信息，有助于企業結合市場的整體變化制定和調整自身發展計劃。相較之下，我們國內的服務環境還有很大的完善空間。

4 結論及對策建議

4.1 直接反映出的問題

(1)以市場為導向的科學儀器自主創新意識尚未完全確立，主要體現在企業的技術支持人員占比較低，技術研發人員與市場結合的緊密程度不夠等方面。

(2)國產科學儀器企業小而散，缺乏自行研究開發新產品的能力，開展技術創新面臨的資金壓力較大。

(3)產業空心化嚴重，關鍵零部件和原材料的進口依賴程度高，產品缺乏核心競爭力。

(4)企業質量保障意識不足，科學儀器產品的可靠性設計和工程化實施能力亟待加強。

(5)企業擁有自主知識產權的產品少，大多依靠跟蹤模仿，科學儀器產業的可持續發展面臨較大風險。

(6)有利于科學儀器產業創新發展的政策扶持力度亟待加大，創新服務環境有待改善。

4.2 深層次原因分析

(1)政府層面。一是統籌協調機制有待加強，戰略謀劃和頂層設計缺乏，面對進口儀器在經濟、科技、文化等領域的強勢擠壓顯得應對乏力。二是“重引進，輕自主研發”仍較嚴重，對科學儀器購置和自主研發投入比例失調，且資助方式對科學儀器創新的特殊性關注不足。三是全鏈條、一體化創新尚需加強引導，在支持和鼓勵重大科學儀器和核心關鍵部件自主研發和示范應用以及建立“政、產、學、研、用”長效合作機制方面有待加強。四是在首臺套采購、增值稅減免、科學儀器企業開展高新技術企業認定、鼓勵多元化投入、國產科學儀器推廣等方面的政策還不完善，如國產儀器在教育、農業、衛生等部門儀器設備政府采購中遭受不公正待遇時有發生。

(2)企業層面。一是行業領軍企業和“專精特新”企業缺乏；二是企業研發品種過度集中，導致行業惡性競爭，直接導致科學儀器質量下降；三是企業研發人才短缺，尤其是具備了解高端科研需求、把握最新科技進展、應用和轉化實現儀器產品開發的知識與能力的人才十分短缺；四是原材料和配套加工環節受限，對企業產品開發和生產造成了不利影響，制約科學儀器產業的創新發展；五是企業對產品質量和可靠性工程方面的關注遠遠不夠。

(3)高校院所層面。一是受科技評價導向的影響，高校和科研院所人員往往熱衷于縱向研究課題，以多出論文和專利為目標，而對成果轉化實施和產業化開發缺乏興趣；二是產學研合作松散，一定程度上存在為了申請項目而臨時結合的現象，缺乏緊密、持續的產學研合作運行機制。

(4)社會層面。一是科技服務發展滯后，特別是科學儀器檢測機構發展相對滯后；二是存在依賴進口心理，對國產品牌缺少認同。

4.3 對策建議

(1)加強財政對科學儀器產業創新的支持力度。一是加大對于科學儀器開發項目的財政資助力度，進一步完善國家科學儀器重點研發專項的管理模式和機制，加強現有項目的實施情況監測與評估，提高財政資助項目的實施效果。二是加強對于關鍵零部件研發和產業化工作的優先支持，關鍵零部件研發的課題驗收以產業化為目標，在競爭性項目資助的基礎上，鼓勵建立科學儀器產業關鍵零部件研發基地，并給予長期、穩定的經費支持。三是繼續推進實施當前的相關稅收優惠政策，使國產科學儀器購置與進口產品享受同等的免稅優惠，并針對企業購置國產科學儀器的科研投入，從研發費用加計扣除方面給予較大幅度的政策支持。

(2)鼓勵以科學儀器企業為主導開展協同創新。鼓勵科學儀器企業強化研發投入，主動與行業技術領域內具有前沿水平的大學或科研機構開展技術合作，建立緊密、持續的產學研合作運行機制，針對產業發展的核心技術、共性技術、重大前沿技術進行聯合攻關，在專業化合理分工的基礎上，依托國家引導資金及政策，開展多樣化、多層次的自主研發與合作創新。

(3)加強面向科學儀器產業的示范應用和政府采購。選擇一批具有公信力的機構組織，如國產科學儀器示范中心，由國家出資，結合儀器用戶單位的可能需求，開展國產科學儀器的試用工作，并為試用儀器出具詳盡的試用報告和實驗數據，以為國產科學儀器產品推進市場營銷提供依據。建立國產科學儀器首臺套補貼制度，對于購買國產科學儀器首臺套產品的用戶單位，按照其成交價格給予一定的財政補貼。探索研究和制定強制性的儀器采購搭配政策，要求采購進口科學儀器時應按照一定的資金比例搭配購買同類國產科學儀器[7]。

(4)加強科學儀器行業標準制定和可靠性培訓工作。注重提高國產科學儀器的穩定性和可靠性，加強科學儀器行業標準制定，提高質量檢驗標準。在政府資助的科學儀器研發項目中，單獨列出可靠性指標和相關的經費預算項。組織科學儀器企業參加儀器可靠性工作的專業培訓。

(5)完善科學儀器產業創新服務。加快推進重點實驗室、大型科學儀器中心等公共技術平臺以及儀器標準化研發測試平臺建設，降低社會開放服務門檻。鼓勵技術轉移機構、市場研究服務機構和金融機構更多地開展面向科學儀器產業的創新服務，并在科技服務業專項資金資助方面給予適當的傾斜支持。加強國內外科學儀器比對試驗，建立客觀公正的第三方質量評價標準體系。開展各種層次的企業知識產權培訓，資助和引導企業建立知識產權工作體系，推動知識產權保險業務。

[1]伊彤，常靜，王海峰.科學儀器設備創新的內涵特征與評價[J].中國科技資源導刊，2015(1)：38-45.

[2]吳友軍.對我國IT產業技術創新能力的探討[J].中國軟科學，2003(4)：105-111.

[3]劉婧姝，劉鳳朝.產業技術創新能力評價指標體系構建研究[J].科技和產業，2007(11)：8-12.

[4]張目,周宗放.我國高技術產業自主創新能力評價指標體系研究[J].科技管理研究，2010(16)：46-49.

[5]查奇芬，董潔，陳祖功.主客觀組合賦權法在科技成果轉化評價分析中的應用[J].統計與決策，2009(16)：152-154.

[6]中國儀器儀表學會分析儀器分會，北京中儀大珩科技有限公司.光電轉換器件——光電倍增管技術何時不再被國外壟斷[R].2013-12.

[7]田保中.如何發展完全自主的先進科學儀器產業[J].中國科技論壇，2010(5)：31-35.

(責任編輯 沈蓉)

Comparative Study on Technology Innovation of Scientific Instrument Industry of China，America,Germany and Japan.

Yi Tong,Chang Jing

(Beijing Research Center for Science of Science,Beijing 100089,China)

From the perspective of industry technology innovation，this paper established an evaluation system regarding to technology innovation of scientific instrument industry and carried out a quantitative comparative research on technology innovation capability of scientific instrument industry of China，America，Germany and Japan.Based on these，it identified the gap between China’s indigenous scientific instrument industry and the advanced countries’，and put forwards suggestions to promote indigenous scientific instrument industry.

Scientific instrument;Industrial technology innovation capability;Comparative study

北京市科學技術研究院創新團隊計劃項目“科學工具自主創新與發展前景研究”(IG201302C2)。

2016-11-28 作者簡介：伊彤(1967-)，女，北京人，北京科學學研究中心研究員，管理學碩士；研究方向：科技戰略、科技管理、創新政策。

C93

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