說起國(guó)產(chǎn)儀器，過去我們常聽到的描述是悲情，產(chǎn)品趨于同質(zhì)化，低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)常態(tài)化，想要叩開高端實(shí)驗(yàn)室的大門，卻被人戴以有色眼鏡看待，外企喝湯吃肉，國(guó)產(chǎn)廠商卻還在找米下鍋。但經(jīng)過近些年的發(fā)展，尤其在貿(mào)易戰(zhàn)與新冠疫情的雙重洗禮下，在利好政策和資本市場(chǎng)的助力之下，國(guó)產(chǎn)儀器的受關(guān)注程度和發(fā)展速度早已今非昔比。加強(qiáng)高端儀器研發(fā)制造寫入“十四五”規(guī)劃，各地采購(gòu)新政支持國(guó)產(chǎn)儀器，用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器的接納度和認(rèn)可度越來越高，國(guó)產(chǎn)儀器企業(yè)正由內(nèi)而外煥發(fā)新的活力。
國(guó)產(chǎn)儀器欣欣向榮，是否到了發(fā)展的最佳時(shí)刻?儀器信息網(wǎng)近期策劃了“國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展正當(dāng)時(shí)”活動(dòng)，邀請(qǐng)到27位國(guó)產(chǎn)儀器企業(yè)家，就國(guó)產(chǎn)儀器面臨的“卡脖子”問題、破解“卡脖子”的經(jīng)驗(yàn)與方法、國(guó)產(chǎn)發(fā)展路徑等話題分享了心得。從這個(gè)活動(dòng)中，我們看到了國(guó)產(chǎn)儀器面臨的困境，也看到了國(guó)產(chǎn)儀器可能的出路。
“國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展正當(dāng)時(shí)”總結(jié)篇(上)，首先剖析：國(guó)產(chǎn)儀器被什么“卡”住了脖子?
硬件：高端色譜如UHPLC、Nano-LC、SFC、GPC、AAA、Pre-LC、Chip-LC/GC。
HPLC各個(gè)單元如輸液泵、自動(dòng)進(jìn)樣器、檢測(cè)器以及軟件等關(guān)鍵技術(shù)與國(guó)際品牌有一定的差距。HPLC高壓泵單元中的高壓密封圈、高精度和高穩(wěn)定性壓力傳感器、高精度滾珠絲杠;自動(dòng)進(jìn)樣器單元中的超高壓六通閥、采樣針、超細(xì)毛細(xì)管;檢測(cè)器單元中的平面場(chǎng)光柵、二極管陣列光電傳感器、光纖流通池等，這些核心部件的技術(shù)是國(guó)內(nèi)企業(yè)仍需努力攻克的難關(guān)。
薄層色譜儀的關(guān)鍵零部件對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品還是有一定的依賴性，具體來說：芯片(尤其是數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片)、檢測(cè)器用光電倍增管、高穩(wěn)定光源、光柵、操作系統(tǒng)等基本依賴進(jìn)口;還有一部分的材料、運(yùn)動(dòng)部件、電機(jī)、傳感器等較依賴進(jìn)口。
軟件：色譜符合美國(guó)FDA CFR Part11軟件以及質(zhì)譜分析軟件譜庫(kù)等。符合法規(guī)、功能齊全，并且能網(wǎng)絡(luò)化部署的色譜軟件，國(guó)內(nèi)基本為空白。
色譜柱：目前全球液相色譜柱每年約有300-400萬(wàn)根的需求量，合15-20億美元的銷售額。中國(guó)色譜柱市場(chǎng)需求占全球市場(chǎng)10%左右，國(guó)產(chǎn)色譜柱在全球市場(chǎng)占有率僅2%，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率也只有20%。目前國(guó)產(chǎn)色譜柱所用的填料或者生產(chǎn)填料的微球原料、硅烷化試劑以及空柱管大多數(shù)依賴進(jìn)口，與色譜柱相關(guān)的柱管和篩板，特別是適合小粒徑裝填的大多也都是進(jìn)口的。此外，液相色譜柱研發(fā)和生產(chǎn)所必需的高效液相色譜儀絕大部份依賴進(jìn)口，這些挑戰(zhàn)使產(chǎn)業(yè)鏈不能成為閉環(huán)，嚴(yán)重地影響到色譜柱高端國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程。
質(zhì)譜
質(zhì)譜如Orbitrap、FT-ICR、IT-TOF、TOFTOF、Magnetic MS等在國(guó)內(nèi)基本是空白的。
電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS幾乎百分之百來自于進(jìn)口品牌，半導(dǎo)體行業(yè)中所用ICP-MS全面依賴進(jìn)口依然是個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。
光譜
拉曼：對(duì)于小型拉曼光譜儀、光纖光譜儀而言，光柵、CMOS高性能檢測(cè)器、高性能濾光片目前還是依賴于進(jìn)口。芯片就更不用說，激光管內(nèi)部發(fā)光芯片、ARM芯片、FPGA芯片、高性能AD芯片等都還是依賴進(jìn)口
傅里葉紅外光譜：高分辨、寬光譜傅里葉紅外光譜儀以及真空型傅里葉紅外目前還是我們的短板。從核心部件講，可能被“卡脖子”的主要有芯片、部分紅外檢測(cè)器和寬譜光學(xué)晶體。
力學(xué)性能試驗(yàn)設(shè)備
新材料測(cè)試需要的設(shè)備：1、復(fù)合材料力學(xué)性能表征測(cè)試系統(tǒng)。2、在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，從骨科、齒科到心臟支架、瓣膜，國(guó)產(chǎn)設(shè)備都很難滿足相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。3、有些特殊的新材料，需要在高溫、高壓、真空或者腐蝕環(huán)境里面測(cè)試材料的力學(xué)性能，這類專業(yè)設(shè)備也是進(jìn)口設(shè)備為主。
動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)：1、應(yīng)變疲勞系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)大部分的疲勞試驗(yàn)設(shè)備目前只能做普通的應(yīng)力疲勞試驗(yàn)。2、多軸疲勞系統(tǒng)。這類高端試驗(yàn)機(jī)的主要生產(chǎn)廠家?guī)缀醵际菤W美的廠家并且是對(duì)我國(guó)禁售的主要產(chǎn)品。
掃描電鏡
為什么國(guó)產(chǎn)掃描電鏡所占市場(chǎng)份額極少，難以突破技術(shù)壁壘?上海市顯微學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)曾毅提出過3點(diǎn)原因：高質(zhì)量電子光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)困難、透鏡內(nèi)探測(cè)器規(guī)劃難度較大、低電壓分辨率需求難打破。
激光粒度儀
要說卡脖子，電子元器件真是國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器“脆弱的要害部位”。激光粒度儀要用到的激光二極管，一些模擬集成電路，單片機(jī)等，都需要進(jìn)口。
生命科學(xué)儀器
PCR：以PCR儀為例，目前基因擴(kuò)增儀內(nèi)所用到的部分零配件如MCU微控制器、AD轉(zhuǎn)換器等芯片、半導(dǎo)體制冷片等部件都大多采用進(jìn)口器件，目前還沒完全做到國(guó)產(chǎn)替代。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中所用到的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件，例如MCU微控制器軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)KEIL、PCB板設(shè)計(jì)軟件Altium Design、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三維軟件Solidworks、平面設(shè)計(jì)軟件Photo Shop/Illustrator /CorelDRAW都是國(guó)外公司開發(fā)的，沒有更優(yōu)的國(guó)產(chǎn)軟件可以替代。
數(shù)字PCR：到目前為止，全球超過90%以上的數(shù)字PCR市場(chǎng)份額都掌握在1-2個(gè)進(jìn)口品牌手里。從技術(shù)方面看，光學(xué)和生物芯片的設(shè)計(jì)加工，是前幾年國(guó)內(nèi)存在“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)。這個(gè)技術(shù)的發(fā)展一直面臨著兩個(gè)巨大的障礙，一個(gè)是“貴”，一個(gè)是“復(fù)雜”。“貴”是設(shè)備和耗材價(jià)格高，進(jìn)口品牌設(shè)備動(dòng)輒100多萬(wàn)，做一個(gè)測(cè)試的耗材需要大幾十元到幾百元不等。”復(fù)雜“是指，操作過程復(fù)雜，微滴制備，多次反復(fù)移液，讓操作人員苦不堪言。
實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備
行業(yè)普遍反映的比如像二氧化碳濃度傳感器、濕度傳感器、pH傳感器、安全防護(hù)設(shè)備中的內(nèi)置風(fēng)機(jī)，細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備中的電磁閥、泵等等，類似的這些國(guó)產(chǎn)部件都不同程度存在著或檢測(cè)精度不足、線性范圍窄，或工作穩(wěn)定性差、使用壽命短，或氣密性弱、運(yùn)行噪聲大等問題。如要保證生物儀器的產(chǎn)品質(zhì)量就需要花費(fèi)幾倍乃至幾十倍的成本去購(gòu)買進(jìn)口的部件。
即便這些問題通過技術(shù)進(jìn)步都解決了，但仍難以解決國(guó)外技術(shù)快速更新而出現(xiàn)的新的“卡脖子”問題。買了設(shè)備用不起耗材，在軟件先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用和關(guān)鍵工藝水平的提升普及方面，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)際水平差距非常大，國(guó)產(chǎn)生物儀器產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上因此處于低端、或中低端水平，產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，出口銷售也就被卡住了“脖子”。
洗瓶機(jī)：目前被“卡脖子”的主要有芯片、存儲(chǔ)器、設(shè)計(jì)軟件和控制系統(tǒng)軟件、高精度和高穩(wěn)定性壓力傳感器、溫度傳感器、制藥級(jí)閥門、低揚(yáng)程大流量循環(huán)泵，目前還沒有辦法實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。
核心零部件
核心部件國(guó)內(nèi)被卡脖子情況比較嚴(yán)重，如分子光譜高分辨光柵、高性能電子倍增器、質(zhì)譜的渦輪分子泵、高精密質(zhì)量分析器、超速離心機(jī)轉(zhuǎn)子以及各種儀器特殊精密的傳感器等還是嚴(yán)重依賴進(jìn)口。
被“卡脖子”還有芯片、傳感器、高精度的泵類、各種閥體、磁控管、變頻板、柱塞桿、單向閥、密封圈、步進(jìn)電機(jī)、光源、光柵、PMT、脫氣機(jī)等等。
儀器上常用的芯片、高精度傳感器等，而在質(zhì)譜四極桿、離子源這類需要精密加工的部件上，其材料選用和精加工工藝水平與國(guó)外相比仍有差距。
國(guó)產(chǎn)儀器的“另類”卡脖子問題還有…
冰凍三尺，非一日之寒。國(guó)產(chǎn)儀器面臨的困境不僅在于產(chǎn)品、技術(shù)及關(guān)鍵核心部件，還有來自以下方面的挑戰(zhàn)。
高端人才匱乏
國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展歷史基本在20-30年，企業(yè)小而眾，技術(shù)需要多年積累和沉淀，故大多數(shù)企業(yè)介于生存和發(fā)展之間，難以在研發(fā)上做大規(guī)模投入，而科學(xué)儀器研發(fā)又具有其超越一般工業(yè)產(chǎn)品的復(fù)雜性，更難以吸引高端研發(fā)人才。
就人才對(duì)儀器制造行業(yè)發(fā)展的影響而言，盡管分析儀器制造行業(yè)民營(yíng)中小企業(yè)較為集中，但其需要的人才卻具有多樣性的較高要求。其中涉及到的學(xué)科門類像信息科學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械學(xué)、光電子學(xué)、材料學(xué)等等。這些有利于支撐儀器制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)人才，對(duì)于儀器制造企業(yè)而言卻是一才難求，這是一個(gè)更為嚴(yán)峻的“卡脖子”問題。
國(guó)產(chǎn)儀器開發(fā)的常規(guī)做法是逆向工程，購(gòu)買國(guó)外的樣機(jī)，進(jìn)行分析，破解原理，再進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種模式設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性上與樣機(jī)會(huì)存在一定差距，如果沒有高端人才，部分關(guān)鍵點(diǎn)沒有掌握透徹，設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品可能會(huì)存在一定的缺陷。這樣很難產(chǎn)生具有原創(chuàng)性的產(chǎn)品和技術(shù)，只能處在人有我有的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)之中。
此外，數(shù)百萬(wàn)目前從事實(shí)驗(yàn)技術(shù)崗位工作，需要評(píng)定實(shí)驗(yàn)系列職稱的這些人員，從來都沒有接受過對(duì)口的學(xué)歷教育。目前我國(guó)高校在儀器研發(fā)制造方面尚有“精密儀器”等一些專業(yè)對(duì)口，但在儀器的使用和功能開發(fā)上，卻沒有相應(yīng)的“實(shí)驗(yàn)技術(shù)”專業(yè)人才支撐，這也是儀器發(fā)展的主要短板之一。
市場(chǎng)缺乏信任
國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展還面臨用戶長(zhǎng)期對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器排斥(信任度低)的問題，即使性能相當(dāng)，用戶大多青睞購(gòu)買進(jìn)口產(chǎn)品，對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器存在嚴(yán)重的偏見、陳見也是國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展“卡脖子”的重要方面之一。
國(guó)內(nèi)的儀器廠商，因?yàn)楹茈y與最終用戶建立品質(zhì)信任，很難與代理建立合作信任，因此無(wú)法完成需求挖掘、價(jià)值創(chuàng)造和利益兌現(xiàn)，導(dǎo)致出現(xiàn)了歐美定制標(biāo)準(zhǔn)、歐美IP、中國(guó)只是世界工廠的外循環(huán)格局。
科研機(jī)構(gòu)購(gòu)買儀器對(duì)進(jìn)口品牌的非常偏好。這主要有兩個(gè)原因：A. 發(fā)表文章時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般要寫測(cè)量設(shè)備品牌型號(hào)，這時(shí)寫一個(gè)大品牌的儀器顯得更可信可靠，寫出來也覺得有面子。B. 科研經(jīng)費(fèi)的使用有規(guī)定限制，不允許隨意用在人上，卻不限制用在物上?？蒲袃x器的購(gòu)買很多時(shí)候沒有成本約束，花錢的人在體制機(jī)制約束下甚至“寧買貴的，不買對(duì)的”。這個(gè)市場(chǎng)特征可能成為國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展的障礙。
產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱
沒有形成規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)鏈，研發(fā)力量分散，關(guān)鍵技術(shù)亟待突破，關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)和加工能力嚴(yán)重不足等，這些問題一直卡著國(guó)產(chǎn)儀器的脖子。加上科學(xué)儀器本身單價(jià)高、數(shù)量少、高投入、慢回報(bào)特性，使得儀器企業(yè)突圍十分困難。
國(guó)內(nèi)部分中小型加工廠的制造工藝與國(guó)外存在一定差距，導(dǎo)致制造出來的部分儀器在某些關(guān)鍵性能上與原進(jìn)口儀器存在一定偏差。由于國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)精密加工業(yè)的薄弱，導(dǎo)致儀器中的非標(biāo)件質(zhì)量很不穩(wěn)定?？茖W(xué)儀器工業(yè)設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)長(zhǎng)期缺乏專業(yè)的公司支持，如算法不夠精準(zhǔn)。儀器全產(chǎn)業(yè)鏈條的配套不足，導(dǎo)致高端產(chǎn)品不足。
自身能力不足
卡住我們脖子的主要還是我們自己的能力水平。因?yàn)槠鸩捷^晚，技術(shù)積累有差距，別人已經(jīng)讀到大學(xué)，我們才讀到高中。所以，我們需要時(shí)間去成長(zhǎng)進(jìn)步，需要空間去溝通交流，需要耐心去埋首做事，需要勇氣和智慧去開拓創(chuàng)新。
流水不爭(zhēng)先，爭(zhēng)的是滔滔不絕。國(guó)內(nèi)的企業(yè)家一般三年的沖勁，具有百年企業(yè)精神較少，國(guó)產(chǎn)儀器需要提高企業(yè)家精神。
大多數(shù)國(guó)產(chǎn)儀器企業(yè)并沒有完成企業(yè)的原始積累。這個(gè)積累不是企業(yè)老板買了幾套房，個(gè)人是否財(cái)務(wù)自由，而是公司的技術(shù)積累和管理積累。自己對(duì)自己的卡脖子是只顧眼前，全身癱瘓，無(wú)法找糧找水，最后心有余而力不足。
外企先發(fā)優(yōu)勢(shì)
國(guó)產(chǎn)儀器企業(yè)在市場(chǎng)、應(yīng)用支持以及售后服務(wù)等方面的投入與國(guó)際公司相比還有相當(dāng)大的差距。國(guó)外廠商利用自己先發(fā)優(yōu)勢(shì)，對(duì)國(guó)產(chǎn)廠商“斷糧斷水”。在進(jìn)口儀器利用技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，設(shè)立了不平等競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。
例如，受合規(guī)化政策要求和客戶需求影響，近些年網(wǎng)絡(luò)版色譜軟件在中大型制藥、化工企業(yè)增長(zhǎng)很快。具備網(wǎng)絡(luò)版軟件的各進(jìn)口品牌之間呈現(xiàn)出相互開放、相互融合的趨勢(shì)，而將眾多國(guó)產(chǎn)色譜廠家拒之門外。要打破這一格局，對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器發(fā)展而言無(wú)疑又是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
國(guó)外企業(yè)由于用戶覆蓋廣泛，技術(shù)實(shí)力雄厚，已經(jīng)在已有的基礎(chǔ)上積累了充足的經(jīng)驗(yàn)，因此能夠更早的介入國(guó)標(biāo)方法的制訂以及行業(yè)共性問題的研究，比起國(guó)內(nèi)廠商忽視這一方面的投入，國(guó)外廠商在解決問題這一方面就具有了先天更大的優(yōu)勢(shì)。
缺少財(cái)政支持
礙于財(cái)政資金投入跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，最近幾年就出現(xiàn)了“撒胡椒粉式”的皆大歡喜。微不足道的資金支持卻有不小的進(jìn)入門檻，要洋洋灑灑一大篇可行性報(bào)告，各類證書、檢測(cè)報(bào)告、技術(shù)分析、市場(chǎng)分析、財(cái)務(wù)分析、乃至社會(huì)效益分析等等一樣都不能缺。企業(yè)都是講究時(shí)間成本的，權(quán)衡之下不少生物儀器制造企業(yè)逐漸淡化了得到財(cái)政支持的欲望。但在另一面卻看到這幾年的財(cái)政資金幾乎都投向了似乎是內(nèi)定方向但數(shù)量寥寥的大企業(yè)和大項(xiàng)目。大量的儀器制造中小企業(yè)缺少財(cái)政支持所帶來的，一是企業(yè)家對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展信心的缺失;二是對(duì)技術(shù)創(chuàng)新積極性的弱化;三是儀器制造行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的維艱。
國(guó)產(chǎn)儀器需要巨量的資金把工匠精神發(fā)揮出來，需要給工匠們解決住房和生活問題，只有解決了這些問題，才能讓他們專心地工作，才不會(huì)想法子去掙快錢。
