中、美、德、日科学仪器产业技术创新比较研究

伊 彤，常 静

(北京科学学研究中心，北京 100089)

中、美、德、日科学仪器产业技术创新比较研究

伊 彤，常 静

(北京科学学研究中心，北京 100089)

本文从产业技术创新的视角出发，构建了科学仪器产业技术创新能力评价体系，采用组合赋权法对中国与美、德、日等发达国家的科学仪器产业技术创新进行了量化评价与比较，明确了中国与国外的主要差距，并在分析目前存在问题的基础上提出了相关对策建议。

科学仪器；产业技术创新能力评价；比较研究

1 内涵界定及相关研究述评

所谓科学仪器创新，是指通过研究开发形成新原理、新方法和新技术，通过工程技术手段形成新的科学仪器产品，并投放市场获取经济效益的过程。它作为科技创新活动中的一类，既包括通过拥有自主知识产权的核心技术创造出新仪器的整体创新，也包括相关元器件、零部件、功能模块的局部突破和创新。除了与一般的科技创新同时具有的特点以外，科学仪器创新还具有一些独特的特点，如大都包含“硬”和“软”两方面的创新，对可靠性、稳定性等要求极高，应用开发和用户参与至关重要，属于多学科融合的集成创新，兼具经济属性和社会属性等[1]。

中国科学仪器产业起步较晚，与发达国家存在较大差距，相关部门在推动国产科学仪器产业创新发展时，需要在准确把握现状和问题的基础上采取有效政策工具。因此，很有必要从产业创新的角度建立一套专门针对科学仪器创新的评价指标体系。

从现有文献看，尚未发现“仪器产业创新评价”方面的相关研究。有关“产业技术创新评价”的文献查找结果是，在理论研究方面，国外学者对于产业技术创新评价指标的研究尚未形成一致意见，且许多有关技术创新的指标总是与有关特定的技术创新分类相联系[2]。国内学者对于产业技术创新评价指标的研究成果相对丰富，具体来看，主要有三种思路：一是按照“创新投入、创新产出、创新环境”等方面构建评价指标体系，二是按照创新能力的构成要素(如研发能力、制造能力、产出能力、营销能力、管理能力等)构建评价指标体系，三是按照具体产业链构建评价指标体系。在实证研究方面，主要见于国内学者的研究，其评价指标对应的数据来源大多从官方发布的统计年鉴中获得。

对“产业技术创新评价”相关文献进行分析还发现，不少产业技术创新评价是建立在基于产业内部的企业技术创新评价基础之上的，甚至有些文献在探讨相关问题时，对二者并不加以严格区分。我们认为，一方面，企业作为产业技术创新的核心主体，产业技术创新能力的形成与提高是产业内部各企业技术创新能力提高的结果。按照这种思路，有关企业技术创新评价的研究文献同样可为我们的研究工作提供重要借鉴。另一方面，产业技术创新并不仅是产业内各企业技术创新的简单加合，前者蕴涵的外延要比后者更为广泛，与外部环境、产业结构、协同创新等都有密切联系。本文对于产业技术创新问题的研究主要考虑了产业内部的企业创新活动和外部所处环境，而暂时忽略了产业结构、协同创新等因素的影响。

2 科学仪器产业技术创新评价的基本框架

2.1 评价指标体系

借鉴现有相关产业创新评价指标体系，按照系统性[3]、科学性、可操作性和可比性的原则，结合产业技术创新评价理论[4]和科学仪器产业技术创新特点，经过指标筛选、专家论证、数据验证三轮指标设计优化工作，最终构建了科学仪器产业技术创新评价指标体系，共包含4个一级指标、9个二级指标和19个三级指标(见表1)。

表1 科学仪器产业技术创新评价指标体系

2.2 评价方法

在综合比较各种常见主客观评价方法优缺点的基础上，通过将层次分析的主观赋权法和变异系数的客观赋权法相结合，我们最终确定采用组合赋权法进行评价[5]。结合评价指标体系的层次结构，共构造了10个判断矩阵，并邀请6位科学仪器领域的资深专家进行赋值，经过一致性检验和计算得到了各指标的主客观权数，最后采取算数均数法进行组合赋权。

2.3 评价数据来源

本文研究目标是针对科学仪器产业创新进行国别比较分析，由于不同国家的官方统计资料在产业分类方法和数据指标类型上存在较大差异，故我们开展评价研究所需的基础数据主要通过调研方式获得。具体思路是，企业是产业的微观主体，科学仪器企业与科学仪器产业在技术创新的特征、优势和问题等方面的表现是一致的，特别是那些具有一定经济规模和技术优势的领军型科学仪器企业，更是对产业创新发挥着举足轻重的引领作用，可在较大程度上代表一个国家或地区的科学仪器产业技术创新水平。为此，我们不妨从产业内的代表性领军企业入手，借助对其技术创新的调查分析，最大限度地了解各国科学仪器产业技术创新的总体水平和发展特点。

根据国家科技部历年重点科技条件资源调查数据显示，中国每年上万亿元的科研固定资产投资中，有60%的经费用于科学仪器设备进口，而这些产品主要来自美国、德国和日本等国。因此，本文重点将中国与美国、德国、日本的科学仪器设备产业技术创新状况进行对照分析，以明确差距，找到问题。我们通过问卷调查，分别对2013年国内销售额排名靠前的科学仪器企业和美、德、日三国销售额排名靠前且在华设立了子公司或办事机构的科学仪器企业进行调研，最终共收集到45家国内企业、4家美国企业、3家德国企业、4家日本企业的评价数据。将各个国家的企业数据分别加和求平均，以反映不同国家科学仪器设备产业在各评价指标上的得分情况，并进行归一化规范处理。需要说明的是，由于国外企业数据的难获得性，本次未能实现国外企业数量与国内企业数量相当，但在企业数量占本国科学仪器企业总数的比例上，国内外企业数量的差距相对变小。加之评价时采用企业评价值的均值，因此该因素对评价结果造成的影响应在可接受范围内。

2.4 评价模型

根据数据归一化处理后得到的各个评价指标的数值和各个评价指标的权数，可以构建科学仪器产业技术创新评价模型：

其中，Zik为第i个地区的第k个评价指标的归一化值，ωk为第k个评价指标对应的权数。

根据上述评价模型，我们计算得到中、美、德、日四国科学仪器产业技术创新的综合指数、模块指数和维度指数。

3 国内外科学仪器产业技术创新比较

3.1 综合指数比较

在科学仪器产业技术创新评价中，中国的综合指数得分与美、德、日发达国家存在显著差距(见图1)。

图1 科学仪器产业技术创新综合指数

从结构上看，中国科学仪器产业在创新资源、创新活动、创新产出和创新环境4个方面均落后于3个发达国家，其中尤以创新环境的差距最为显著(见图2)。

图2 科学仪器产业技术创新综合指数结构图

3.2 创新资源指数比较

日本总体表现最为突出，甚至遥遥领先于德国、美国和中国(见图3)。

图3 科学仪器产业技术创新资源指数

从结构上看，日、德、美的表现相对均衡，而中国则呈现出一边倒现象，人力资源状况良好，但在财力和物力资源方面的表现堪忧。

(1)人力资源指数。日本得分最高，中国超越德国和美国，位于第二位(见图4)。

图4 科学仪器产业技术创新人力资源指数

从结构上看，中国科学仪器产业技术创新人力资源的结构特点是R&D人员和软件开发人员在企业从业人员中的占比较高，甚至高于美、日、德等国；然而，其高学历从业人员和技术支持人员的占比则相对不足。可见，尽管中国科学仪器产业技术创新人力资源指数的得分并不完全落后于发达国家，然而其人力资源结构状况反映的问题不容忽视。

一方面，科学仪器企业投入大量人力资源从事研发工作，但对售前、售后过程中的技术支持和应用开发工作重视不足。经调研了解，日本企业大多投入相当程度的人力成本从事技术支持工作，其研发设计人员甚至常常直接参与到产品的技术支持工作中去。反观中国科学仪器企业的技术支持人员投入不足，研发设计人员与市场结合的紧密程度不够，这会导致产品的技术性能上去了，但产品不适用、不好用、不经用，难以获得市场客户认可。另一方面，相对较高的软件开发人员占比，反映了中国科学仪器企业重视自主开发软件的特点。而欧美国家往往是企业只投入一定数量的软件开发人员，设计出基本思路，然后将大量具体性的软件开发工作外包给更加专业的软件公司承担，这对于中国提高产品软件开发的效率和质量具有借鉴意义。

(2)财力资源指数。中国科学仪器企业的年销售额与发达国家存在明显差距(见图5)，导致其创新资源相对不足。

图5 科学仪器产业技术创新财力资源指数

调研发现，中国科学仪器领军企业上年度销售额的平均水平为0.7亿～1亿人民币，其中有42%的受访企业年销售额为0.2亿～0.7亿人民币，39%的受访企业年销售额为1亿～3亿人民币；而美、德、日等国科学仪器知名企业上年度销售额平均水平均在4亿人民币以上，有多家企业年销售额甚至超过百亿元，差距明显。

(3)物力资源指数。中国科学仪器企业在物力资源方面的表现与发达国家相比差距明显(见图6)。

图6 科学仪器产业技术创新物力资源指数

中国企业生产制造所需原材料和零部件较多依赖进口，而发达国家进口依赖程度较低。以光电倍增管为例[6]，其作为一种感光器件的灵敏度、信噪比、动态范围均显著领先于其他器件。2011—2013年获批的193个国家重大科学仪器开发专项中，至少25个项目涉及的整机系统都会使用到光电倍增管。然而，中国在光电倍增管制造领域几乎属于空白，长期依赖进口，势必导致国防建设和国家高技术研究领域的被动局面。

3.3 创新活动指数比较

从总体上看，德国科学仪器领军企业的创新活动指数遥遥领先，日本位居第二，其后是中国和美国(见图7)。

图7 科学仪器产业技术创新活动指数

从结构上看，中国在技术研发方面的表现尚可，质量保障则处于末位(见图8)。

图8 科学仪器产业技术创新活动指数结构

(1)技术研发活动指数。德国遥遥领先，中国以微弱优势领先于日本，位居第二(见图9)。

图9 科学仪器产业技术研发活动指数

经调研，德国科学仪器知名企业的研发经费投入强度均在10%以上；中国约有48%的受访企业表示其研发经费投入强度在5%～9%之间，约有26%的受访企业表示其研发经费投入强度在10%～14%之间；日本企业的研发经费投入强度的平均水平在5%～9%之间；美国企业的研发经费投入强度的平均水平则在5%左右。

(2)质量保障活动指数。日本企业名列前茅，德国紧随其后，美国和中国大致相当(见图10)。

图10 科学仪器产业质量保障活动指数

经调研，日本和德国的科学仪器企业非常注重产品质量，已落实到设计和生产的细节之中，并通过自行开展或第三方测试等方式组织质量认证检验工作，以制度保障产品质量。同时，美国企业的产品质量也具有良好的用户口碑。美国IDEX公司管理人员曾解释说，美国科学仪器企业的产品质量认证检验往往是全样品检验，每件产品在交付客户之前都必须经过检验测试，且其产品质量指标的实际检验值往往高于标注值，保证了其产品的高可靠性。反观中国企业，由于企业高层对于产品质量保障的重视度不够、企业研发人员在产品开发过程中缺乏可靠性设计意识、企业自身缺少可靠性工程能力、企业产品没有明确的可靠性指标等多种原因，加之产品质量认证检验往往是样品抽检，且产品质量指标的实际检验值往往低于或接近标注值，造成中国科学仪器的可靠性与国外差距较大。

3.4 创新产出指数比较

在创新产出方面，日本以微弱优势领先于德国，居于首位，美国和中国分列第三、第四位(见图11)。

图11 科学仪器产业技术创新产出指数

从结构上看，中国在知识产权产出方面的表现处于末位，在新产品产出方面的表现则优于美、德、日(见图12)。

图12 科学仪器产业技术创新产出指数结构图

(1)知识产权产出指数。美国和日本表现突出，均处于前列，德国表现稍稍逊色，中国则远远落后于其他三国(见图13)。

图13 科学仪器产业知识产权产出指数

从结构上看，无论是近三年的专利申请量，还是所拥有的发明专利数量，中国都远远落后于美、德、日(见图14)。

图14 科学仪器产业知识产权产出结构图

在调研企业中，美、日、德企业近三年的专利申请量基本都在20件以上，且企业拥有的发明专利数量基本都在50件以上，其中，岛津、堀场、滨松、贺利氏等公司近三年的专利申请量以及所拥有的发明专利数量都高达千件以上。而中国被调查企业近三年的专利申请量有60%在5～19件，17%则少于4件，且有45%的调查企业表示其拥有的发明专利数量少于4件，仅有9%的受访企业表示其所拥有的发明专利数量在50件以上。大部分科学仪器企业的原始创新能力不足，是导致其专利申请量和所拥有的发明专利量较低的根本原因。

(2)新产品产出指数。中国在此方面超越美、德、日，列居首位(见图15)。

图15 科学仪器产业新产品产出指数

从结构上看，中国科学仪器产业在新产品产出方面的良好表现主要得益于新产品销售收入在企业销售额中占比较高。日本企业近三年的新产品推出数量最少，美国企业的新产品销售收入占比最低(见图16)。

图16 科学仪器产业新产品产出指数结构图

虽然四国企业在新产品推出数量方面的差距并不明显，但中国企业在新产品销售额占比方面的表现非常突出，近半数受访企业表示其新产品销售额占比达到了20%以上，而另外三国企业均表示其新产品销售额占比在20%以下。

值得注意的是，国内企业的“新产品”概念不同于发达国家企业。国内企业的“新产品”往往是在模仿国际知名品牌产品的基础上研制而成，凭借价格优势，较易为市场客户所接受，从而实现较好的销售收入。而发达国家企业的新产品则多为在企业原有产品的基础上做了新的技术改进。

3.5 创新环境指数比较

中国企业的创新环境指数远远落后于其他三国(见图17)。

图17 科学仪器产业创新环境指数

从结构上看，无论是政策环境还是服务环境，中国都远不及美、德、日(见图18)。

图18 科学仪器产业创新环境指数结构图

(1)政策环境指数。美、德、日等国得分大致相当，而中国则与其形成了巨大落差(见图19)。

图19 科学仪器产业技术创新政策环境指数

从结构上看，美、德、日在知识产权政策方面得分最高，其次是政府采购政策方面。中国除财政资金政策外，其他三项的得分均处于末位。

(2)服务环境指数。四国比较结果与政策环境指数的情况大致相仿，仍是中国以较大差距落后于另外三国(见图20)。

图20 科学仪器产业技术创新服务环境指数

从结构上看，美国在行业金融环境方面有着较为突出的表现。在公共研究机构支撑效果和行业创新服务体系完备程度方面，美、德、日大致相当，中国在各项服务环境方面的得分均处于末位。

具体看，美、德、日等国的科学仪器知名企业大多与大学、研究院所、国家实验室等公共研究机构保持着密切联系。同时，发达国家的创新服务机构和融资渠道较为完善，科学仪器企业也从这种良好的服务环境中大大获益。例如，美国有许多市场研究机构，可为企业提供较为权威、可靠的市场信息，有助于企业结合市场的整体变化制定和调整自身发展计划。相较之下，我们国内的服务环境还有很大的完善空间。

4 结论及对策建议

4.1 直接反映出的问题

(1)以市场为导向的科学仪器自主创新意识尚未完全确立，主要体现在企业的技术支持人员占比较低，技术研发人员与市场结合的紧密程度不够等方面。

(2)国产科学仪器企业小而散，缺乏自行研究开发新产品的能力，开展技术创新面临的资金压力较大。

(3)产业空心化严重，关键零部件和原材料的进口依赖程度高，产品缺乏核心竞争力。

(4)企业质量保障意识不足，科学仪器产品的可靠性设计和工程化实施能力亟待加强。

(5)企业拥有自主知识产权的产品少，大多依靠跟踪模仿，科学仪器产业的可持续发展面临较大风险。

(6)有利于科学仪器产业创新发展的政策扶持力度亟待加大，创新服务环境有待改善。

4.2 深层次原因分析

(1)政府层面。一是统筹协调机制有待加强，战略谋划和顶层设计缺乏，面对进口仪器在经济、科技、文化等领域的强势挤压显得应对乏力。二是“重引进，轻自主研发”仍较严重，对科学仪器购置和自主研发投入比例失调，且资助方式对科学仪器创新的特殊性关注不足。三是全链条、一体化创新尚需加强引导，在支持和鼓励重大科学仪器和核心关键部件自主研发和示范应用以及建立“政、产、学、研、用”长效合作机制方面有待加强。四是在首台套采购、增值税减免、科学仪器企业开展高新技术企业认定、鼓励多元化投入、国产科学仪器推广等方面的政策还不完善，如国产仪器在教育、农业、卫生等部门仪器设备政府采购中遭受不公正待遇时有发生。

(2)企业层面。一是行业领军企业和“专精特新”企业缺乏；二是企业研发品种过度集中，导致行业恶性竞争，直接导致科学仪器质量下降；三是企业研发人才短缺，尤其是具备了解高端科研需求、把握最新科技进展、应用和转化实现仪器产品开发的知识与能力的人才十分短缺；四是原材料和配套加工环节受限，对企业产品开发和生产造成了不利影响，制约科学仪器产业的创新发展；五是企业对产品质量和可靠性工程方面的关注远远不够。

(3)高校院所层面。一是受科技评价导向的影响，高校和科研院所人员往往热衷于纵向研究课题，以多出论文和专利为目标，而对成果转化实施和产业化开发缺乏兴趣；二是产学研合作松散，一定程度上存在为了申请项目而临时结合的现象，缺乏紧密、持续的产学研合作运行机制。

(4)社会层面。一是科技服务发展滞后，特别是科学仪器检测机构发展相对滞后；二是存在依赖进口心理，对国产品牌缺少认同。

4.3 对策建议

(1)加强财政对科学仪器产业创新的支持力度。一是加大对于科学仪器开发项目的财政资助力度，进一步完善国家科学仪器重点研发专项的管理模式和机制，加强现有项目的实施情况监测与评估，提高财政资助项目的实施效果。二是加强对于关键零部件研发和产业化工作的优先支持，关键零部件研发的课题验收以产业化为目标，在竞争性项目资助的基础上，鼓励建立科学仪器产业关键零部件研发基地，并给予长期、稳定的经费支持。三是继续推进实施当前的相关税收优惠政策，使国产科学仪器购置与进口产品享受同等的免税优惠，并针对企业购置国产科学仪器的科研投入，从研发费用加计扣除方面给予较大幅度的政策支持。

(2)鼓励以科学仪器企业为主导开展协同创新。鼓励科学仪器企业强化研发投入，主动与行业技术领域内具有前沿水平的大学或科研机构开展技术合作，建立紧密、持续的产学研合作运行机制，针对产业发展的核心技术、共性技术、重大前沿技术进行联合攻关，在专业化合理分工的基础上，依托国家引导资金及政策，开展多样化、多层次的自主研发与合作创新。

(3)加强面向科学仪器产业的示范应用和政府采购。选择一批具有公信力的机构组织，如国产科学仪器示范中心，由国家出资，结合仪器用户单位的可能需求，开展国产科学仪器的试用工作，并为试用仪器出具详尽的试用报告和实验数据，以为国产科学仪器产品推进市场营销提供依据。建立国产科学仪器首台套补贴制度，对于购买国产科学仪器首台套产品的用户单位，按照其成交价格给予一定的财政补贴。探索研究和制定强制性的仪器采购搭配政策，要求采购进口科学仪器时应按照一定的资金比例搭配购买同类国产科学仪器[7]。

(4)加强科学仪器行业标准制定和可靠性培训工作。注重提高国产科学仪器的稳定性和可靠性，加强科学仪器行业标准制定，提高质量检验标准。在政府资助的科学仪器研发项目中，单独列出可靠性指标和相关的经费预算项。组织科学仪器企业参加仪器可靠性工作的专业培训。

(5)完善科学仪器产业创新服务。加快推进重点实验室、大型科学仪器中心等公共技术平台以及仪器标准化研发测试平台建设，降低社会开放服务门槛。鼓励技术转移机构、市场研究服务机构和金融机构更多地开展面向科学仪器产业的创新服务，并在科技服务业专项资金资助方面给予适当的倾斜支持。加强国内外科学仪器比对试验，建立客观公正的第三方质量评价标准体系。开展各种层次的企业知识产权培训，资助和引导企业建立知识产权工作体系，推动知识产权保险业务。

[1]伊彤，常静，王海峰.科学仪器设备创新的内涵特征与评价[J].中国科技资源导刊，2015(1)：38-45.

[2]吴友军.对我国IT产业技术创新能力的探讨[J].中国软科学，2003(4)：105-111.

[3]刘婧姝，刘凤朝.产业技术创新能力评价指标体系构建研究[J].科技和产业，2007(11)：8-12.

[4]张目,周宗放.我国高技术产业自主创新能力评价指标体系研究[J].科技管理研究，2010(16)：46-49.

[5]查奇芬，董洁，陈祖功.主客观组合赋权法在科技成果转化评价分析中的应用[J].统计与决策，2009(16)：152-154.

[6]中国仪器仪表学会分析仪器分会，北京中仪大珩科技有限公司.光电转换器件——光电倍增管技术何时不再被国外垄断[R].2013-12.

[7]田保中.如何发展完全自主的先进科学仪器产业[J].中国科技论坛，2010(5)：31-35.

(责任编辑 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

北京市科学技术研究院创新团队计划项目“科学工具自主创新与发展前景研究”(IG201302C2)。

2016-11-28 作者简介：伊彤(1967-)，女，北京人，北京科学学研究中心研究员，管理学硕士；研究方向：科技战略、科技管理、创新政策。

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