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高端科学仪器国产化——科技创新不能受制于人

发布时间:2021/2/23编辑:Ma Liang 人气:2806

阿仪网 行业资讯】在科学仪器专项的支持下,上海企业、高校和科研院所在中高端科学仪器产品研发方面取得了一定突破。国内首台双向凝胶等电聚焦电泳仪、首台交直流塞曼原子吸收光谱仪、首台高效微流电色谱仪已在沪问世,工业在线质谱仪、高效逆流色谱仪、高效薄层色谱仪等产品在国内市场占有率排名第一。

据介绍,目前全球科学仪器研发和生产高地主要有三个:一是美国,主要企业有赛默飞、丹纳赫、安捷伦等;二是欧洲,主要企业有蔡司、梅特勒—托利多、艾本德等;三是日本,主要企业有岛津、日立高新、日本电子等。

我国分析仪器行业起步于上世纪50年代,当时产生了北京分析仪器厂、上海分析仪器厂、江苏电分析仪器厂、川仪九厂、佛山分析仪器厂、沈阳分析仪器厂等近40家国有企业,但后来大多数因改制和市场化而逐渐消失。

在科技部、国家自然科学基金委、财政部以及地方科技部门支持下,我国科学仪器产业近年来有较大发展,建设了以上海为龙头的长三角科学仪器产业群,以北京、天津为中心的渤海湾科学仪器产业带,以长春、大连为基础的东北科学仪器产业化基地等。其中,长三角是国内最具活力的科学仪器研发和产业区域,研发人才相对集聚,产业布局结构合理,资本推动比较充裕。

近年来,上海自主研发的一批中高端仪器产品走出了国门。如上海光谱仪器有限公司研制的中高端光谱仪器,已批量出口到德国、澳大利亚等发达国家,并出口到泰国、伊朗等“一带一路”沿线20多个国家和地区,为深海探测、能源开发、地矿分析等提供关键技术支撑。由上海通微分析技术有限公司研制的毛细管电色谱仪器,出口到美国,服务于高端的蛋白质分析、基因组学、代谢组学等生命科学前沿研究。由上海天美科学仪器有限公司研制的移动式“P3实验室”科学仪器,出口到印度,用于现场应急分析。

在科学仪器的质谱领域,上海充分发挥研发、制造与应用等优势,形成了国内首个工业质谱产业化基地,已应用于生物制药、石油化工等产业。在色谱领域,上海研制生产的逆流色谱、毛细管电色谱、全电子压力控制气相色谱、超高压液相色谱形成了规模化产业,填补多项技术空白,向国外企业发起挑战。在光谱领域,上海研制的符合国际质量标准的中高档原子吸收光谱仪批量出口到欧洲、美洲和亚太地区,结束了原子吸收仪只进口、没出口的历史。在电化学领域,上海研制生产的仪器设备占全国销量市场的60%以上,在线水质监测仪、化学需氧量测定仪、水质重金属测定仪等仪器在环境保护领域发挥了重要作用。

上海高校和科研院所也形成了一批高水平的仪器研发团队,如复旦大学、华东理工大学、华东师范大学、上海理工大学、上海交通大学、中科院上海微系统研究所、中科院上海硅酸盐研究所、上海市疾病预防控制中心、上海市食品药品检验所、上海市计量技术研究院等。此外,由清华启迪控股牵头成立的上海分析技术产业研究院,通过建设综合性专业化平台,为本市科学仪器发展提供了技术支持与产业服务保障,也为国产科学仪器的创新发展提供了新模式。

市科委相关负责人表示,“在科学仪器研发方面,上海有条件、有基础、有需求,应该勇挑重担,参与国际竞争,在部分领域改变长期受制于人的局面。”

“走进国内实验室看看,高端科学仪器有多少是进口的?比例非常高。”近日举行的一个科技创新工作会议上,上海市政协常委、中科院上海微系统与信息技术研究所研究员李昕欣指出了我国这块科技短板。科学仪器是科研人员的重要工具,位于科技创新链的源头。在建设世界科技强国进程中,这个领域不能受制于人。

近年来,美国《化学与工程》杂志发布的全球科学仪器公司年度20强榜单上,没有一家中国企业。高端科学仪器为何难见“中国制造”?“十四五”时期,上海可否加快发展仪器产业?记者采访了三位科技专家。

仪器创新需要科研方法创新

科学仪器可分为分析仪器、光学仪器、生命科学仪器等多个类别,这几类仪器的高端产品市场,主要被美国、欧洲、日本企业占领。“科学仪器做得好的国家,才称得上是科技强国,”李昕欣说,因为仪器是科研工具,也是科研方法创新的产物。比如让三位欧美科学家获得诺贝尔化学奖的冷冻电镜,就是一种成像方法创新的重要成果。“在科研方法上善于创新,并把它们转化为科学仪器,这是在科技创新链源头的策源能力。我国如果没有科学仪器创新,在很多前沿科技领域就无法处于‘领跑’地位。”

上海华之光谱仪器有限公司技术顾问陈建钢的观点,与李昕欣不谋而合。这位在分析仪器行业工作40多年的“老兵”,在科技部和上海市科委支持下,和同行合作研制出了我国首台“高性能交直流塞曼原子吸收光谱仪”。在他看来,国内仪器企业和欧美企业的一大差距,体现在对上位机的认识上。上位机是向仪器其他模块发出操控指令的计算机,其软件系统能固化科学家探索出的科研方法,成为仪器功能实现的主体。国内很多企业不够重视上位机开发,使仪器软件的功能局限于显示和记录。而欧美企业为了占据中国市场,积极与中国高校和科研院所合作,建立联合实验室,甚至免费将仪器提供给实验室使用。科学仪器的上位机采集到实验大数据后,欧美企业将数据背后的科研方法提炼出来,对软件系统进行升级,让产品拥有了用户黏性。

由此可见,科学家与仪器企业的合作至关重要。一方面,政府、高校和科研院所要鼓励科学家在科研方法上勇于创新,并把创新成果转化为仪器原型,而不能只满足于发表论文;另一方面,要推动仪器企业与科学家合作,充分利用实验室的大数据开发上位机软件,实现仪器的功能创新。“上海要培育科学仪器的创新策源能力,”李昕欣说,“仪器能用于各行各业,所以这种策源能力可以增强我国的科技综合实力。”

探索新型举国体制追赶外企

技术和工艺上被拉开差距,也是高端科学仪器难见“中国制造”的原因之一。上海科学院上海仪器仪表研究所所长、中国仪器仪表学会理事滕华强和陈建钢都表示,新中国成立后,通过工业布局,逐步建立了门类较齐全的仪器仪表工业体系,在科学仪器领域逐步缩小了与发达国家的差距。市场经济兴起后,原有体系被打碎了,新体系又尚未建成,民营企业无法在高投入、高风险的科学仪器领域与外资企业竞争,导致我国与发达国家的差距反而拉大了。

“上世纪80年代,是上海分析仪器行业的鼎盛时期,那时我在上海第三分析仪器厂工作。”陈建钢回忆道,“我们厂研制的分析仪器在北京展会上亮相后,销售进口产品的香港代理商说,内地企业这么发展下去,他们就要失业了。”可惜的是,上海仪器仪表工业体系在市场化和产业结构调整过程中没有发展壮大,一批国有企业“关停并转”,人才队伍打散流失。

滕华强分析说,仪器仪表是一个多领域技术融合的行业,技术门槛高、投资风险大,很难用短期经济效益驱动,所以需要探索市场经济条件下的新型举国体制,加强政府的顶层设计和政策引导。近年来,科技部设立了“重大科学仪器设备开发”重点专项,上海市科委也立项支持仪器研发。“十四五”时期,上海可发挥市仪器仪表学会等社团和科研服务平台的作用,通过调研选出若干需要技术攻关的重点领域,支持产学研合作研发;同时,可参照国家和地方出台的促进集成电路产业和软件产业发展的政策,对仪器企业给予财税、人才、市场应用等方面扶持。

承担过财政科技项目的陈建钢认为,仪器研发项目的布局应重视传感器、检测器等仪器关键元器件的国产化,不能只支持整机开发。研发项目的验收应重视生产工艺成果,不能只看图纸和样机。“在仪器产品开发过程中,研究阶段估计只占30%左右,工艺试验阶段占到70%左右。要让更多的‘中国制造’进入市场,必须加强工艺技术开发和这方面人才的培养。”在市场应用方面,他建议政府关注行业壁垒问题,推动食品、医疗等行业的仪器国产化替代进程。

“风口”期可建立仪器产业园

2020年《财富》世界500强榜单上,赛默飞世尔科技公司排名498位。在李昕欣看来,这是一个重要信号,因为这家美国企业上榜,是科学仪器企业首次跻身世界500强。“仪器行业的营收比很多行业低,又因为技术门槛高,过去国内资本市场不感兴趣。不过近年来,使用科学仪器的科技企业越来越多,仪器用户不再局限于高校和科研院所,所以这个行业的投资前景越来越被看好。”

这一市场变化给国内仪器企业发展带来了“风口”。李昕欣认为,上海有国内一流的机械、光学、材料、软件等多学科基础,“十四五”时期有条件加快发展仪器产业,催生多种国产高端科学仪器。“可以在自贸区临港新片区或张江高新区建立一个科学仪器产业园,引进、集聚一批企业和人才,并引导科学家通过科研方法创新与企业深入合作。”

“什么是高端?”陈建钢对高端科学仪器提出了自己的看法:政府和企业不能只看重仪器性能指标的高精尖,还要借鉴欧美企业的发展战略,以市场需求为导向开发产品。“我发现本土企业与外资企业有一个很大差别,本土企业在产品开发上往往采取跟随策略,而外企最关注的是中国政策动向,根据新政策来预测哪些市场会增长。比如几年前,它们预测土壤污染分析仪器的需求量会增加,就加强了这方面的研发投入。”由此可见,研发紧贴市场需求,有望提高常用仪器的国产化率。在此基础上,本土企业才有更多的资金投入高精尖科学仪器研发。

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(来源: 中国仪器仪表学会分析仪器分会 )

标签:精密仪器,高端仪器,测量仪器

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