李澤湘：瑞士機牀產業的啓示_風聞

來源：“知識分子”2020-5-5

撰文 | 李澤湘

香港科技大學機器人研究所

松山湖機器人產業基地XBOT PARK

-  序  -

2019年9月18日，我與松山湖機器人基地以及固高的幾位同事赴德國參加漢諾威（Hannover）機牀展，並利用之後的一週時間走訪了德國軸承公司Schaeffler集團、瑞士Fehlmann；Tornos；Studer；Willemin-Macodel；Reiden等機牀公司以及機牀主軸公司 Fisher 和 TDM。

在瑞士期間，我與當地企業和研究所的朋友就瑞士產業創新體系有過比較深入的探討。2008年在位於洛桑的瑞士聯邦理工學院（EPFL）學術休假期間，我曾拜訪過以電火花加工機牀聞名的GF及其下屬Mikron公司（米克朗的五軸加工中心在業界享有盛譽），還有電機公司 Etel。從瑞士回國後，我結合深圳實際，就瑞士精密製造業及其創新體系給哈工大深圳研究生院同學做過幾次講座，希望能激發學生們對精密裝備的興趣。

歷時六天的 Hannover 機牀展EMO共吸引了2200多家參展公司和13萬專業人士，不愧是機牀領域最頂級的國際展會。第一次參加機牀展是20多年前的芝加哥IMTS’98（幾乎與EMO齊名，但隨着美國製造業地位的下降，其影響力也有所減少）。當時的中國機牀市場規模不大，機牀產業也很弱小，只有幾家提供手動機牀和配件的公司在參展，並且只有在三樓或偏避的地方才能找到他們的展位。當時芝加哥機牀展也促成了一年後固高科技的誕生。經過20多年的發展，固高已成為中國運動控制領域的領軍企業之一，其數控產品部也為3C（手機、電腦和消費電子）產品加工機牀提供了有力支撐。過去20多年，中國製造業發生了翻天覆地的變化，尤其是隨着汽車產業的發展（產量從2001年的200萬部增長到2017 年的2800萬部）, 以及之後智能手機制造產業的興起（產量從2007年的幾百萬部到2018 年的15億部，玻璃和框架都需數控加工）, 中國已迅速成長為世界第一大機牀市場（2015年佔全球市場35%，超過第二至第六名的總和）。北京機牀展和上海工博會也成為世界主要的機牀展會之一。

以中低端產品為主的中國機牀產業也迎來了短暫輝煌。由 “十八羅漢” 中的三羅漢組建而成的瀋陽機牀（2005年又併入第四羅漢、前身為中央機器廠的昆明機牀）甚至在2011年以27.83億美元的銷售額問鼎世界第一。但隨着2012年後的機牀市場調整，市場需求由低端走向高端，瀋陽機牀隨即出現虧損，至2019年7年內虧損超過50億（集團超300億），不得不實施破產。與瀋陽機牀齊名的大連機牀（也是羅漢之一）也因兩年前的200 多億鉅虧被法院強制破產重組，後被併入中國通用技術集團。而剩下的其它羅漢，包括重型加工領域的武重，齊一、齊二機牀廠以及濟南一機和南京機牀廠也是江河日下。與此同時，民營機牀企業也少有閃光之作。中國機牀產業的困境也普遍存在於其它裝備領域如半導體設備、激光設備和工業機器人等以及其它工業領域（如汽車和芯片）。儘管我們有強大的市場需求，很多時候還是有利於後來者切入的新需求，但我們的產品仍是大而不強或是缺少市場影響力。最直接的反應就是我們的企業和品牌在重要的國際展會如 EMO（機牀），CES（Las Vegas舉行的國際消費電子展），IREX（日本舉行的國際機器人展），Semicon West（舊金山舉行的半導體技術展）等進入中央舞台位置的極少（華為、大疆等仍是個案）。有人説需要時間，有人説投入不足，也有人説是機制問題，這些説法都有一定的道理。但這是最關鍵的因素嗎？兩年前，我曾花了很長時間去拜訪瞭解國內機牀產業及其產業鏈，包括國內的瀋陽、大連、昆明、秦川、海天、三一上海等，以及國外機牀公司在中國的工廠——如寧夏小巨人、大連Grob、Mazak和THK，長三角的 EMAG、Heller、Chiron、Mikron和Makino，昆明道斯和廈門Sodick。後續我又去了日本的 Makino、三洋、Fanuc、安川（多次）、川崎、平田等， 以及德國德瑪吉、Roders、 Kessler、 Hermle, 荷蘭Cellro, 捷克道斯和MAS等不斷請教，不斷與同事討論和思考。從中似乎找出了答案但又很不確定。離開大連機牀工廠進入一街之隔的Mazak、 Grob和THK，給我留下了非常深刻的對比。一邊冷冷清清，一邊熱火朝天，從街那邊聘入到街這邊的工人精神面貌也都不一樣，感覺有如從國統區進入解放區一樣，但可惜顛倒過來了。

過去二十年，固高支持了中國過千家的裝備和系統集成公司，我自己也參與了比鋭（半導體封裝設備）和李羣（工業機器人）兩家裝備公司的創辦，同時松山湖機器人基地也投資和孵化了數個裝備項目。雖然一些公司也取得了一些成績，但總體來説與中國這極大的市場需求相比，與世界第二大經濟體的身份相比還遠遠不夠。2019年8月，我還曾帶幾位同事去以色列調研其科創體系，走訪了以色列多家大學、孵化器和初創公司，實在欽佩，以色列可以在如此艱難的環境與條件下取得如此傲人的成就。1948年才建國的以色列，本土市場極小（870萬人口），國土面積不大（僅為廣東的1/6）且大部分為沙漠，即使經歷了連續不斷的對外戰爭與內部紛爭（30多個黨派），其2018年人均GDP（4.3萬美金）超過日本（3.9萬美金）。當我們走進一個處於荒漠山頭的工業區中一個以醫療和農業科技為主的孵化器時，心裏直打鼓——在這樣的地方如何搞高科技？進去後通過與創始人和幾個初創公司的交流，並瞭解該孵化器的業績後，我們的印象完全改觀：這是一個世界一流的孵化器！臨走時，當我們談到深圳的一家醫療器械公司（深圳的明星科技公司之一），我詢問他如何評價？他説，在中國有這麼大的市場需求、這麼多的政府資源和這麼好的產業配套，一家醫療器械公司如果少於 100億美元年收入不能算是成功（查詢得知這家公司2018年收入少於15億美元，還有很大增長空間）。

制約中國機牀、裝備和工業產業發展的最關鍵因素到底是什麼？這次瑞士之行我希望通過對瑞士機牀公司的幾個案例分析，以及對瑞士精密製造業和科技創新體系（根據世界知識產權組織WIPO的排名，瑞士創新能力位居世界之首）的調研，來尋找有説服力的答案。

希望本文能喚醒大家對國家新近開展的新工科教育有更深刻的認識。不要簡單淪落為又一個學科排名項目。它關係到國家產業創新人才體系建設以及國家經濟發展能否在新時代再上一個台階，同時，它對大灣區國際科創中心建設也有決定性的影響。致謝這次活動拜訪的多位瑞士企業朋友，也致謝參加這次活動的同事，大家一道頻繁的討論與爭論讓我們對產業創新有了更深刻的認識和理解。

目  錄

1.  瑞士機牀產業和精密製造

瑞士鐘錶產業的興起和發展

從瑞士幾家機牀公司簡介看其產業創新體系

2. 瑞德機牀產業創新體系

瑞士機牀公司畫像總結

產業創新體系的建立

3. 中國機牀產業發展歷程、困境和突破關鍵點

中國機牀產業發展史及產業創新體系

機牀企業成功所必備的10個基本條件

我國產業生態和產業創新體系構建

瑞士機牀產業和精密製造

瑞士聯邦成立於 1291年，國土面積 4.1萬平米（不到廣東的1/4），人口850萬，人均 GDP達到 8.2萬美元。其中工業佔GDP 25.6%，主要產業包括機械、化工、鐘錶、精密儀器、製藥等。

談到瑞士機牀產業，不得不先聊聊瑞士的鐘表產業。計時是人類最古老的活動之一，直到 1530年德國紐倫堡才造出可攜帶的鐘表，但由於價高量少，產品只侷限於皇家和貴族內部使用。法國和荷蘭緊接着成為主要的鐘表製造國，同時法國的宗教紛爭使得一些能工巧匠流落到瑞士的日內瓦。當地的宗教改革不容許佩戴首飾，日內瓦的工匠們就通過奇思妙想將鐘錶和裝飾結合起來一起製造。17世紀末，瑞士開始享有高端鐘錶製造聲譽。

由於工業革命的興起以及鐘錶設計和製造技術的創新，無論是鐘錶的精度還是質量，英國仍然主導了18世紀的世界鐘錶業。與此同時，瑞士的鐘表製造也從日內瓦延伸到整個Jura山脈（瑞士處於阿爾卑斯山與Jura山脈之間）的各個山村。製表匠 Daniel Jeanrichard 通過推廣標準化和分工協作（有如東莞大嶺山或虎門鎮的特色產業鎮）極大地提升了鐘錶質量和產量。這段時期誕生的鐘表品牌有 Patek Philippe（百達翡麗1770）和Breguet（寶璣1795），價格非常昂貴。1760年，法國通過發明 Lepine calibre（機芯）來生產更小更細的懷錶，重新從英國人手中奪得鐘錶製造主導權。通過將法國人的發明與瑞士靈活的鄉鎮配套生產結合起來，瑞士鐘錶業很快趕超英法，瑞士躍升歐洲主要的鐘表生產基地。

19世紀，通過引進美國的流水線生產技術和發明專用生產設備，瑞士鐘錶生產機械化水平進一步提升，產量和質量更上一層樓。這段時間誕生的品牌包括Tissot（1853）， Omega（1848）和 IWC（1868）等，瑞士也終於發展成為世界高端鐘錶製造之都。就像瑞士航空的廣告詞一樣，“Like shopping for a Swiss watch，Hard to make a mistake” （就像購買瑞士手錶一樣，很難犯錯！）。瑞士鐘錶產業在隨後的發展中還經歷了上世紀80年代日本電子手錶企業和近期蘋果智能手錶的激烈競爭和挑戰，但都成功挺了過來。

2018年，瑞士生產了兩千三百多萬隻手表，出口產值共計216 億美金，每隻手錶銷售均價達859美元。與之相比，中國生產了6億多支手錶，出口產值48億美金，每隻手錶銷售均價僅為3美元。處於瑞士鐘錶製造區的 Solothurn 省把精密製造與骨科植入融合起來，拓展了一個新的產業。強生公司通過收購，在 Solothurn 建立了骨科產品研發與生產基地，2018年該公司在當地的產值就達20多億美金。瑞士的醫療器械產業 Medtech sector 在2018年有接近2000家公司，六萬多就業人口和158億美金的銷售收入，成為歐洲最主要的醫療科技創新中心。

支撐瑞士鐘錶和其它精密製造行業的核心是瑞士機牀產業。瑞士從事機牀生產的企業不多，大約二十多家，2018年產值約29.7億歐元，全球佔比3.4%。大多數機牀相關企業都會成為瑞士裝備和金屬加工協會成員SwissMEM。該協會成員公司就業人口大約30萬（整個行業50萬，佔瑞士從業人口10%），年產值900億美元。我們從這次拜訪的公司中選出3家做個簡單介紹，可以讓大家對瑞士產業創新體系有一個基本的瞭解。

Fehlmann 公司1930年由 Willi Fehlmann 創立，坐落於Aargau省一個只有五千多人口的村莊（Seon），是個典型的鄉鎮民營企業，早期產品以手動鑽牀為主。1954年，小 Wili Fehlmann 完成HTL學位並進入管理層。他在學生時代就開發了一種安裝座標工作台的台式鑽銑牀。1975 年，公司推出瑞士第一台數控機牀 PICOMAX 50 NC。1994年，公司推出採用電主軸的五軸加工中心。2006年 Wili Fehlmann 把公司管理交給第三代接班人 Frank Fehlmann。2011年，公司在蘇州建立銷售和展示中心。公司產品以鑽銑功能的立式和門式加工中心為主，產品品種少而精，充分考慮了行業和用户需求，關鍵零部件（主軸、自動化控制系統等）自行設計和裝配以保證持續的技術迭代，充足的備品備件以保證最好的售後服務以及最短的交貨期，家庭內部良好的傳承機制（第三代）以保證長期戰略的一致性，相對保守的理念避免公司的大起大落。公司大約200員工，研發人員20餘人。公司除了為20名左右的技校學生提供實習機會外，還積極參與技校實驗設施和課程的建設。2018年公司銷售額約為 8000萬歐元，人均產值40萬歐元。產品的連續性從圖1的公司發展歷程可以看得出來，九十年的專注才鑄造了公司今天的行業地位。

圖1 公司發展歷程。產品種類少而精、重在延續性和用户體驗。

圖2 與公司第三代掌門人Frank Fehlmann合影

威力銘－馬科黛爾公司（Willemin-Macodel SA） 位於瑞士 Delemont 市，是一家成立於1974年，早期定位鐘錶行業加工設備的小公司。經過40多年的發展，公司員工由早期的3人發展到目前的300多人（瑞士200人左右），且在俄羅斯、中國、美國、印度和歐洲多個國家設有銷售中心。其主打產品包括精密五軸加工中心、車／銑複合加工中心和並連機牀。行業應用以鐘錶、醫療、航空／航天、珠寶、模具和微型精密零部件加工為主。五軸加工中心採用礦物鑄鐵（人造花崗石），自己的主軸、2個微米的重複定位精度。公司研發人員接近30人，大部分招聘於瑞士的兩家理工學院（ETH 和 EPFL）。2018年共生產機牀160多台，產值九千萬歐元，70% ～80%的產品都是個性化定製，給客户提供的產品越來越多配置單機自動化和智能生產解決方案。公司的技術總監畢業於EPFL，與EPFL有很好的合作關係。利用瑞士 InnoSwiss 項目資助（政府與企業各一半），公司與EPFL合作，成功把源於EPFL的並聯機器人技術應用在機牀領域，推出了面向精密表芯加工的701S加工中心（圖 3）。8萬RPM的主軸，小於2個微米的軌跡精度，一次性裝夾和良好的剛度，使得 701S 成為世界高端表芯加工的首選加工設備。

圖3 威力銘公司的並聯結構機牀和該產品經理（公司技術總監）

Tornos公司位於 Delemont 附近的 Moutier 鎮。早在1880年，縱切自動車牀就已在 Moutier 出現。1914年，Tornos 公司成立。1971年，Tornos與自己的長期競爭對手 Petermann 合併，1981年與另一家競爭對手Bechler公司合併，創建 Tornos-Bechler 公司。1996年，公司推出熱銷產品Deco10機牀。2001年，Tornos-Bechler改名為Tornos，並且在在瑞士交易所上市（公司成立87年後才上市）。作為瑞士第二大機牀廠，公司人員也只有700多人。2018年公司銷售額為2億瑞士法郎。Tornos專注於精密小零件，微型零件的加工。2017年公司推出的Swiss Deco產品採用了自己的陶瓷主軸（首創的雙主軸方案），使得加工效率和質量得到大步提升。Tornos 在2014年設立中國分公司，至今不少三線企業還有Tornos公司的產品。

圖4  (a) 舊的Tornos自動車牀， (b) 舊的Petermann車牀，(c). 舊的Bechler車牀， (d) 1905年產的Bechler 車牀（蒸汽驅動）

圖5 Tornos 公司採用自研陶瓷主軸的新一代多功能機牀

瑞德機牀產業創新體系

通過了解和分析瑞士機牀公司的情況，我總結瑞士機牀公司具有以下幾個方面的畫像：

**1. 小而精、專：**瑞士機牀公司規模通常都不大，一到三百人而已。公司的產品型號不多，每年產一、二百台機牀，千萬到億級瑞士法郎銷售，基本聚焦在兩三個特定或細分行業。公司可以深刻理解客户的需求與痛點，不斷迭代自己的產品，為客户提供高端產品和優良服務。反觀我國的機牀公司，往往把規模和銷售額當作主要目標，希望通過沖量和低價策略去佔領市場，再考慮提升質量（這叫 “先大後強” 戰略）。政府也經常通過金融、項目和土地政策去鼓勵企業把規模搞大。有句笑話是一家只能產一千台機牀的公司，市長去了後把發展計劃提到了五千台，省長去了後變成了一萬台，更高的首長去了後變成了十萬台。最後企業跨行業發展（把銷售規模做大，但很多進入來錢更快的房地產行業）, 不只擠垮了該領域一些有潛力的民企，自己也因為過度膨脹，欠了一屁股債，很快就沒法運作，以失敗破產告終（瀋陽和大連機牀即是如此）。實踐證明，這種“先大後強”的戰略是行不通的，但很多企業至今沒認識到這個道理，亦或者是在實際操作中很難拒絕誘惑，尤其是政府的誘惑（哪怕是出於好心）。

**2. 核心技術：**瑞士機牀公司，無論規模多小，都把核心技術，尤其是針對行業特殊需求的核心技術掌握在自己手中。這為公司產品的迭代與創新提供了有力的保障。一個二、三十人的研發團隊往往要掌握從主軸、轉枱、自動化系統到機牀等方面的設計與製造，這是非常令人驚訝的。此外，瑞士相對完整的機牀產業生態鏈也具備強大的支撐和推動力。相反地，我國的機牀公司往往只停留在系統集成層面，高端的核心部件大部分依賴進口，機牀結構設計趨同，即使採用最好的功能部件拼湊，也缺失競爭力和利潤空間。

**3. 傳承與創新：**瑞士機牀公司既有百年老企業，也有成立三、四十年的“後起之秀”，大部分企業老闆都會經歷至少兩到三代人。秉承高端與精密的理念，不斷迭代產品。既有基於經驗和工藝的創新（Tornos），又有基於科學進步的創新（威立銘）。無論是子承父業還是職業經理人，大家都對精密裝備充滿了熱情與自豪。反觀我們的機牀行業，國企很難迭代，管理者擔任一任或兩任就調離或升官，而私企老闆大都把自己的小孩送去學金融管理，覺得做這一行太辛苦，也無法獲得較高的社會地位。

**4. 產業人才與教育：**瑞士產業最重要的支撐是其教育體系。從10年級（16歲）起，超過80%的瑞士學生選擇進入職業技術學校開展 3-4年的“雙元制” 學習。只有 20% 不到的學生會選擇讀大學。瑞士、德國和奧地利是雙元制教育落實得最好的三個國家。

圖6 德國、瑞士的雙元制教育體系為該國製造業發展提供有力的人才保障

首先，學生在八、九年級（甚至更早）時會去有實習資質的企業（企業也為獲得這類資質為榮，有如我們的高企）實習，決定自己的興趣所在和職業規劃。選擇進入職業技術學校的學生並不是因為讀書不好，而是因為個人興趣和職業規劃（而我們主要是因為中考或高考沒考好才不得不去讀職校）。曾經有個哈爾濱三中畢業的學生告訴我，“中學時，老師告誡她，得好好學習，不然就只能讀旁邊那所大學（指哈工大）了”。在我們的傳統觀念裏，只有考上清華、北大才能稱為成功（不知道自己興趣所在的學生，即使考上清華北大又能如何？）。進入職業技術體系的學生，會選擇一個職業（比如機械師polymechanics、模具師等），每週花二到三天的時間在學校學習理論課程，二到三天的時間在企業實習，一個模塊緊跟一個模塊，學以致用，迭代前行。同時，企業也會給學生提供一定的薪水報酬。通過四年的歷練，入讀職業技術學校的學生學會了該領域的基本理論、掌握了實操能力、獲得了相關的工作經驗以及不錯的薪酬（同期的大學生還得讓父母交學費）。最重要的是因為有實操經驗，他們變得更加自信，在後期的職業發展與同期大學畢業生相比更具優勢（企業看重能力而不是學歷）。職校畢業生工作後還可以選擇夜校或者應用科技大學繼續深造。

瑞士培養工程師的大學共有兩所聯邦理工學院（ETH 和 EPFL，具有從學士到博士學位授予權），八所應用科技大學（具有學士到碩士學位授予權）。雖然職業技術學校學生對正規大學畢業生的動手能力有點不屑一顧的感覺，但以上幾所瑞士大學的動手能力訓練還是相當紮實的。一位華為高管曾説過，在華為所有的合作大學裏，ETH學生的表現最出色，能力最強。

關於並聯結構在機牀領域的應用，即使我們在最近二十多年已具備大量的研究經驗，卻一直沒有突破性進展，應用案例極少。作為後起之秀的威立銘公司，利用EPFL在這方面的基礎研究，在 InnoSwiss 項目的支持下，把直線Delta並聯機構與高精密的表芯加工結合起來，附以新穎的裝夾系統，成功推出了極受高端鐘錶企業歡迎的701S機牀。反觀我國機牀行業，一線工人大部分是農民工，雖然在實際工作中獲得了一定的實操經驗，但當碰到問題時，則缺少追根究底、創造性總結和提升的能力，只能無奈地照抄和進行山寨。而到裝備企業工作的大學生或研究生在校學習時接受的基本是考試式的訓練，缺少動手能力和理論聯繫實際的能力，願意從一線工作做起的大學生或研究生極少（感覺丟份）。國企的提拔機制往往更傾向於學歷而不是能力，把一些沒實操經驗的人提到管理崗位，所生產的產品質量可想而知了。圖7左邊顯示的是瑞士產業人才結構，企業員工主體是職業技術學校學生。他們的創新能力跟常規大學生的創新能力互補，能很好地進行銜接。而我們的主要問題是一不頂天（技工的基礎問題），二不立地（學院派實操能力差），三不銜接，如圖7右所示。

圖7 瑞士與中國裝備產業人才創新能力對比

此外，針對一個產業，國家如何構建一個科學的產業創新體系，這一直是一個極具挑戰性的問題。計劃經濟時代，我們學蘇聯建立起的產業創新體系（主管部門 -> 部屬企業 -> 部屬研究院所 -> 部屬大學／職校），改革開放後在市場經濟的大環境下基本解體。裝備領域的國企改革在朱鎔基時代推行一段之後，也沒有最後完成。企業的技術產品必須隨着科技的進步不斷更新迭代。從大學的基礎研究到最後的產品有很長的路要走，路艱且險。Arm聯合創始人，Hermann Hauser 博士在給英國貿工部長的報告中指出，英國有三所世界前十名的大學，有僅次於美國的基礎研究和高引用率論文，倫敦還是世界主要的金融中心，但英國並沒有很好的把學術成果轉化成商業成就。報告指出，學術和產業之間存在一條巨大的鴻溝。為此，很多國家通過建立技術創新中心（Technology Innovation Center）試圖來銜接這條鴻溝。著名的技術創新中心有德國的Fraunhofer Institute，比利時的IMEC（微電子中心），台灣的工研院（ITRI），日本的AIST，新加坡的ASTAR和香港的應科院（ASTRI）等。這些技術創新中心通過銜接企業的需求與大學的基礎技術，把原型的技術成熟度提升到一個新檔次，讓企業去完成產品化的最後一公里。

圖8 德國工業創新體系框架

德國的 Fraunhofer 研究所共有72家，2.6萬員工和26億歐元的科研經費（1/3來自企業）。Fraunhofer 研究所基本都分佈在一所理工科大學旁邊，大學研究所的教授同時兼 Fraunhofer 研究所的負責人，以保證兩者的銜接。如圖 9 所示，與裝備和製造技術相關的研究所有11家。著名的亞琛工業大學旁佈局了兩所 Fraunhofer 研究所，一個專注製造技術、一個專注激光加工技術。與製造技術匹配的大學研究所，機牀與製造工程研究所（WZL）規模也不小，839員工（含博士生），1.6萬平米的教學工廠。

圖9 德國裝備與製造技術創新體系，及大學研究所與 Fraunhofer研究所的定位與互動

瑞士與製造相關的技術創新中心有EMPA和INSPIRE，後者坐落在蘇黎世的瑞士聯邦理工（ETH）旁。INSPIRE共有員工70多人，每年運行經費1100萬瑞士法郎，所涉及六個研究方向包括材料、製造工藝、3D 打印、機牀設計、工業4.0和產品測試與評估。與之匹配的大學研究所有六家：機牀與製造研究所（50多研究人員）、設計、材料與製造研究所、動力系統與控制研究所、機器人與智能製造研究所、製造流程研究所。INSPIRE 和 ETH在磨削領域的研究有很好的行業口碑，著名的聯合磨削技術公司 United Grinding Technology 的多家子公司，如 STUDER是其重要的企業合作伙伴。瑞士的核心零部件企業（傳動部件領域的 Schneeberger、伺服／直驅電機領域的Etel和Maxon等, 主軸領域的Fisher，Step-tec和IBAG等，數控系統領域的NUM等）、主機廠（Mikron, GF、United Grinding，Willemin-Macodel, Fehlmann, Tornos, Studer, Starreg等），和瑞士高端製造領域（鐘錶、醫療器械、精密零部件等）的優質企業構成了瑞士機牀產業生態的鐵三角。政府通過雙元制模式的職業教育，應用科技大學和研究型大學三重體系來培養產業所需的各類人才，通過設立匹配的大學研究所和產業研究所（INSPIRE 和 EMPA）把大學的原創技術一步一步推向產業一線，再通過設立 InnoSwiss（申請和管理過程相對簡單，成功率高達 50% 左右）類似的產業資助項目來完成技術產業化的最後一公里。

圖10 位於蘇黎世的瑞士機牀與製造技術產業創新體系

中國機牀產業發展歷程、困境和突破關鍵點

我們再來分析下中國的機牀產業。

機牀產業包括零部件、主機和系統集成產業。中國第一家近代兵工廠當屬曾國藩於1861年創辦的安慶內軍械所。兩次鴉片戰爭和與太平軍的作戰使曾國藩深刻地認識到西方堅船利炮的威力。為此，在湘軍攻陷安慶後，曾國藩通過招募徐壽、李善蘭、華蘅芳、張斯桂等 “覃思之士，智巧之匠” 設立了安慶內軍械所，用手工模式為湘軍制造槍、炮和子彈。中國第一台蒸汽機和第一台蒸汽輪船 “黃鵠號” 也誕生於此。1863年秋，通過張斯桂和李善蘭的引薦，容閎來到了安慶。“今日欲謀對中國最有益最重要之事，當從何着手”，曾國藩迫不及待的問道。“今日欲為中國謀最有益最重要的事，莫過於仿照洋人的辦法，建一個機器廠、一個機器母廠，由這個母廠再造各種各樣的機器，然後用這些機器去造槍炮子彈，戰船戰車，猶如母雞下蛋似的。有了這樣一個母機廠，過了十年八年，中國就可在全國各地建造許許多多的工廠，如此，中國就會跟外國一樣強大了”。“覓制器之器（工作母機）” 成為了早期洋務運動的指導方針。1863年秋，受曾國藩委派，容閎歷時兩年，用6萬多白銀從美國麻省的 Putnam 公司採購了第一批機牀設備（見圖 11）。

圖11 (a) Putnam 公司生產的車牀 （1860）， (b) 江南製造局炮廠機器房 （宣統年間攝），(c) 江南製造局機器廠

1865年6月，曾國藩會同李鴻章奏準設立，將蘇州洋炮局與收購的美商旗記鐵工廠（位於虹橋）合併，利用容閎採購的百餘台機器，成立了江南製造局（後遷入高昌廟，江南造船廠舊址）。至1895年，江南製造局已發展成擁有機器廠、炮廠、輪船廠等20多個分廠， 3592名員工，662台機牀、3000噸水壓機，15噸馬丁鍊鋼爐的東亞技術最先進設備最齊全的機器工廠。至1904年，除槍、炮、子彈、輪船等軍用器材外，江南製造局還生產了各種機器設備591台，其中金切機牀249台、成為洋務運動眾多工廠的母機廠。隨着洋務運動的發展，製造人才問題變得尤為突出。李鴻章也認識到， “中國欲自強，則莫如學習外國利器。欲學習外國利器，則莫如覓制器之器，師其法而不必盡用其人。欲覓制器之器，與制器之人，則或專設一科取士，士終身懸以為富貴功名之鵠，則業可成，藝可精，而才亦可集”。很遺憾，1895年的甲午海戰宣告第一次洋務運動的了結。1938年宜昌撤退的一百多萬噸物質中，大部分為兵工廠的機器設備。使得新的工廠能在大後方快速建立起來，為抗戰的物質供應提供了保障。位於昆明的中央機器廠（不久前破產的瀋陽機牀下屬企業昆明機牀廠）即為其中一員。

圖12 二戰時期德國衝牀在中央機器廠的工作照片

解放後，我國佈局了十八家國有機牀廠，分別是齊齊哈爾第一機牀廠（立式車牀）、齊齊哈爾第二機牀廠（銑牀）、瀋陽第一機牀廠（卧式車牀、專用車牀）、瀋陽第二機牀廠（鑽牀、鏜牀）、瀋陽第三機牀廠（六角車牀、自動車牀）、大連機牀廠（卧式車牀、組合機牀）、北京第一機牀廠（銑牀）、北京第二機牀廠（磨牀）、天津第一機牀廠（插齒機）、濟南第一機牀廠（卧式車牀）、濟南第二機牀廠（龍門刨牀、機械壓力機）、重慶機牀廠（滾齒機）、南京機牀廠（六角車牀、自動車牀）、無錫機牀廠（內圓磨牀、無心磨牀）、武漢重型機牀廠（立車、鏜牀）、長沙機牀廠（牛頭刨牀、拉牀）、上海機牀廠（外圓磨牀、平面磨牀）和昆明機牀廠（鏜牀、銑牀）。

圖13 計劃經濟時期我國的機牀產業創新體系

經過五十年代的院系調整，我們建立了一個 “主管部門 -> 部屬企業 -> 部屬研究院所 -> 部屬大學／職校” 的產業創新體系。主管部門，即當時的機械工業部（後併入現在的工信部），研究院所包括 8個綜合性研究院所（北京機牀所、大連組合機牀所、廣州機牀所等七所一院）和37個專業研究所與企業設計部門，大學有湖南大學、吉林工大、合肥工大等。1999年的院所轉制，這些研究所有如麻袋裏的土豆一樣，被呼啦地甩出去滾滿一地，四處滾動，各由生死。與此同時，職校升級、大學擴招與合併使得產業人才動手和創新能力大為削弱。序文提到的中國機牀產業所面臨的困境即是市場經濟環境下我國產業創新體系缺失的直接體現。我們打破了蘇聯模式的舊體系，但並沒能建立起一個新體系。在此情況下，政府試圖通過一些專項（比如04專項）去推動產業變革的效果極其有限。

經過長期的觀察和系統的調研，我梳理了一個機牀企業成功所必備的10個基本條件（圖14）：

圖14 打造一家成功的機牀企業必備的10個主要條件

1**.**市場需求尤其是新興市場需求必定是（新）企業發展的前提條件。中國是世界第一大機牀市場（三分之一），也不斷湧現出新興需求（如手機和電池製造等）。這方面無論是國企還是民企都有一個不錯的市場環境。

2**.**機牀是個多技術融合、需長期積累的行業，對創始人和產品經理都有極高的要求。我們在這方面是不足的。這也是新工科和雙元制教育的定位和使命。

3**.**企業只有為客户創造價值才能找到自己的生存空間。找準問題，定義好產品，提供優質服務是瑞士機牀企業的發展之道。我們的企業往往把規模看得過重，忽視了客户的需求。

4**.**研發一款好的機牀產品需要一個學科交叉、創新能力強的團隊。現有工科教育的弊端（詳見新工科教育系列文章 [7~9]）使得這類人才本就匱乏。國企雖然能吸引一些相對優秀的人才，但其僵化的機制也制約了團隊的發揮（不少技術人員外面兼職，本職工作應付）。民企又很難吸引到好的人才。

5**.**工匠精神是精密機牀製造和裝配的基礎。通過個人興趣培養和雙元制教育去塑造企業文化和工匠精神，是瑞士、德國和日本的成功之道。而我們的職業技術學校更看重專升本，像東莞技師學院樣能認真落實雙元制教育的學校，實在是鳳毛麟角。

6**.**用科學方法去系統分析和解決產品設計過程中的問題至關重要（見威立銘公司的並聯機牀案例）。我們很多企業研發人員碰到問題時一是山寨，二是拿客户做白老鼠。這種方式很難有根本性的突破 [8]。

7**.**不斷迭代與持久戰是對於做好一款機牀產品，是必不可少的。國企頻繁的幹部調動是十八羅漢困境的一個主因。一個好的機牀公司，甚至需要兩代人的努力。因為太辛苦、掙錢慢等諸多原因，民企很少有二代會願意從事機牀行業。

8**.**科學的管理方法不僅能激發交叉團隊的創新能力，更能確保項目的高效率實施。

9**.**很多機牀公司倒在了規模化和多元化的路上，忘記了小而精是做好機牀企業的關鍵。實際上中國這麼大的市場做精做透，就必然會有一定的規模效應。

10**.**迭代離不開持續投入。

要把裝備，尤其是機牀產業搞好，我們要在產業生態和產業創新體系構建這兩個方面下功夫。

從產業生態角度講，我們要重點培育自己的C端品牌產業，創造新的高端需求來引領從芯片/材料到核心部件到裝備再到工廠整個B 端產業鏈的健康發展。蘋果產業鏈在過去十多年確實對我國尤其是大灣區製造和裝備產業提供了很強的帶動作用，但這在在貿易爭端不斷和製造業往東南亞地區快速轉移的今天，是遠遠不夠的。美國的半導體裝備產業有今天，則得益於當年美國芯片產業的強大需求，日本的機牀和工業機器人產業有今天，也得益於當年日本和美國汽車製造業的強大需求，而瑞士的機牀產業有今天同樣得益於當年瑞士和歐洲的鐘表、醫療科技和精密部件產業的強大需求。靠代工和國外品牌很難建立起自己強大的裝備和製造產業鏈（包括芯片/材料和核心零部件）。國外品牌和我們的代工以及上游的裝備/核心部件/芯片/材料產業根本上上來講是個零和遊戲。

市場經濟環境下的機牀產業創新體系包含兩個重要環節。一是雙元制模式的技師/技工培養 和新工科教育模式的工程師和創業者培養；二是產業創新平台的構建。東莞技師學院探索了一條中國產業特色的雙元制人才培養模式，香港科技大學和南方科技大學等高校也在探索新工科模式下的創新人才培養。德國的 Fraunhofer 和瑞士的 INSPIRE 為德國和瑞士機牀產業的發展做出了重要貢獻。但即使把這類研究所成功移植到中國來，也很難把中國機牀產業發展起來。我們需要一個更有效、更創新的機制去把高校、政府、產業和創業者的需求與資源整合起來，建立一個類似於松山湖機器人產業基地的高端裝備產業孵化平台。

結   論

制約中國製造業，尤其是裝備產業大而不強的根本原因在哪裏？本文基於過去二十多年對中國製造業的理解，以及最近幾年對日本、德國和瑞士機牀產業的深度調研，給出了三條最重要的原因：

1. 教育的缺失（包括培養技師/技工為主的雙元制教育和工程師為主的新工科教育）； 

2. 產業生態問題（缺少自主的C端 品牌帶動）；

3. 市場經濟環境下產業創新體系的缺失。

如何解決這些問題仍待更多人的思考與探索。