科技部曾立项启动208个“十二五”国家重大科学仪器设备开发专项,以支撑国家重大需求、打破国外垄断、引领科技创新,对维护国家安全、保障国计民生、促进经济发展具有重大意义,并在“十三五”期间,继续实行“国家重点研发计划重大科学仪器设备开发重点专项”。当前,“十二五”专项部分完成验收,在国家科技评估中心(科技部科技评估中心)的指导下,仪器信息网对部分取得优良成果的专项项目进行跟踪报道。
X射线三维显微镜(显微CT)和医院的CT的区别就是把分辨率提高三个数量级,做成显微镜技术,做成三维立体透视的显微镜,它与其它显微成像技术的本质区别是,图像从二维提高到三维,从外表观测延伸到内部结构表征。2000年以后,美国硅谷开始把这种技术往产业化方面发展。“十二五”国家重大仪器专项立项时,国内在显微CT方面尚属空白;在国际上来说也是超前的技术,尚在探索显微CT在工业当中会怎么用、该怎么用、用在哪里;但是,显微CT符合仪器发展的一个方向,数字化、可视化、图像化。目前,显微CT已经是最热门、成长最快的CT成像技术门类之一,在微纳制造技术、新材料、新能源以及电子科学等领域起着十分重要的作用并得到广泛的应用。“十二五”专项“X射线三维显微成像检测系统研制与应用开发”(以下简称:X射线三维显微镜专项)也已经顺利通过验收,仪器信息编辑特别采访了专项负责人——天津大学精仪学院特聘教授、天津三英精密仪器股份有限公司董事长须颖。
天津大学精仪学院特聘教授、天津三英精密仪器股份有限公司董事长须颖
从空白到搏战一流选手的10年
“在英国和美国近二十年,主要从事开发超精密运动控制和X射线显微成像新技术和新产品。2009年回到中国。回国来我就是要做产业化、创业!”须颖说到,“十二五国家重大仪器专项最终目的是为了产业化,仪器专项承担此项目的单位很多是大专院校、科研院所,在此类单位中真正能够把做出的成果产业化的团队不多,而我在国外过去20年都是在公司里面做,有这方面的经验。当最早做第一批仪器专项的时候,不允许个体企业来申请这个项目,依托天津大学,借助大学的平台,把项目做了起来。”
2009年须颖回到中国时,硅谷开始把显微CT技术往产业化方面发展,国内这方面还是空白,显微CT还是种超前的技术。2011年,显微CT成为了十二五国家重大仪器专项第一批专项项目之一,项目资金6318万。“我在美国和英国20年做的工作都有一个共同的地方,探索一些超前技术在工业当中该怎么用、用在哪里,以及怎么样去开发工业市场,如最开始做纳米移动控制,而纳米级的控制满世界找不到应用的地方。这些经验有助于为这项目的产业化的成功提供一个非常好的基础。从报项目开始,就设立一些有针对性的应用子课题,在产业化的时候,为有目的地去拓展应用方向提供帮助。到今天,项目应该还算是比较成功,如何做好超前技术的市场开发经验可谓功不可没。在项目最后验收时,我们是把专家请来,请到产业化基地去验收,验收专家看完了以后,很是认可。从产品的水平上来说,我们的产品可以在全世界和任何一家同类产品的制造商进行PK了。这个仪器专项能够扎扎实实地产业化,而且能够做到国际前沿水平,整个团队很有成就感。”须颖回顾到。
拿图像说话
X射线三维显微镜是一项精密工程的集成:精密的光学成像系统、精密的运动控制系统、快速准确的图像重建算法和智能化的图像处理、分析技术等,显微CT作为一项成像检测技术,分辨率要高、速度要快,也要智能化!成像技术将落实到成像的核心器件上,落实到成像的算法上。X射线三维显微镜专项围绕这些关键的技术点来进行突破——高分辨探测器、三维成像算法。目前,天津三英的nanoVoxel系列产品分辨率达到0.5μm,具备自动化扫描及智能化识别的能力,达到国际先进水平。
天津三英nanoVoxel系列 X射线三维显微镜
对于成像而言,算法非常重要,特别是三维成像。须颖说到:“我们有一个非常强的做算法的团队,该团队在这方面已经积累了二十多年的经验。同时该团队也承担了我们仪器专项中的子课题,大家共同做了项目产业化的工作。现在项目已经结题了,团队一直与我们保持着紧密的合作,并逐步融入企业,成为我们企业的一部分。”
“X射线设备的技术性能评价起来很容易——拿图像说话!”须颖说到。这个说法大部分客户也都认可,拿一个样品,各家产品测完了以后,用图像说话。2018年夏天,天津三英参加新加坡一个半导体方面的展会,展示介绍了nanoVoxel 系列微焦点三维CT、EFPScan平板CT等产品。“当时引起不小轰动,大家表示,中国大陆的此类技术和产品竟发展的如此快!天津三英扫几分钟的图像,跟他们扫描几小时的图像质量相当!”须颖回忆到。天津三英由此开始接收国外订单,在国内申请专利的同时,也将逐步布局国际专利。
二维切片(煤)
三维透视图(封装芯片)
天津三英 nanoVoxel系列X射线三维显微镜成像图
天津三英通过借助这个仪器专项,产业化取得初步进展,须颖真正的创业目标是要做一个中国的高端仪器国际品牌。“第一步的目标应该说是达到了,已经实现产业化,把现有的技术达到了国际最高水平之列,从技术、产品上,天津三英毫不逊色于任何竞争对手!但是,显微CT市场已逐渐被大家所认识,每年新增的公司就大概有10家8家。此外,要做一个国际品牌公司,要做一个百年老店,最关键的一点就是要保持持续性的技术领先,这是我们现在所面临的最大挑战。”须颖说到,“天津三英要保证技术领先性,也要保证业务的增长性。在已有技术基础上,结合市场需求,要找到有潜力的应用点,开拓新的技术。我们加大了在核心器件、核心技术方面研发投入。首先,现在还有一些核心器件还是进口的,要解决卡脖子的问题;第二,新的技术发展的特别快,天津三英在核心器件、核心技术方面要有新的突破,以保证技术领先性。”
从大专院校到石油地质勘探市场,走向岩石数字化市场
天津三英的市场从大专院校开始做起,目前,国内几十家高校已经采购了天津三英的设备,如清华、北大、北工大等,甚至有的高校不是一台。第一波客户是各个院校,第二波客户就是国家的一些重大工程。再一个就是工业领域的企业用户,包括电子器件、电池、新材料、各种焊接件等领域。石油地质勘探领域便是天津三英做的最早、最好市场领域之一。最早落地在东营,很早就跟东营胜利油田合作,然后就是中海油、中石油、中石化等企业。从技术体系来讲,天津三英不是简单地提供一个CT设备;而是以CT设备为核心,整合相关资源,为客户提供一整套完善的解决方案。
天津三英现在做的石油地质领域,实现了从高精密扫描到大视场扫描的跨尺度覆盖,这是一个潜力巨大的市场。目前,国家进行勘探的领域很多,有:油勘探、煤勘探、水勘探、矿物勘探等。一个勘探地,被油勘探者打个井,几千米下取个岩心样本;煤勘探者又要打个井取个样;每一个领域都需要自己去到处打井勘探,这造成了极大的浪费。但如果这个样品可以共享,就可以节约大量的资源和成本。现在国土资源部把这些资源整合起来,已经在各个地区成立二十多个实体岩心库,大概每一个库都是几十万米的岩心资源。这个岩心资源怎么用?如果谁都去库里取一块岩心去做分析,那岩心资源很快就消耗了。因此,很多专家在呼吁,国家要建立数字岩心库,把岩心数字化,实现数字资源共享。岩心数字化也是国际趋势,很多国家都在开展这项工作。除了国土资源部,大的油气集团公司如中海油、中石油、中石化等也在开始做这方面的工作。“建立数字岩心库,要把岩心库的岩石全扫一遍,就需要成百上千台设备,而现在能够做这种工作的设备,国内就我们一家,国际上也不多。从微观扫描到宏观扫描,从实验室到移动平台,从硬件到软件,我们能够提供全方位的成套解决方案,我们的优势比较大。”须颖说到,“天津三英立足于高端制造,向国际顶尖的制造型企业学习,做产业两端,一端做产品技术的设计开发,另一端做市场。这两年市场发展喜人,主要竞争对手是国外品牌,碰到国内的厂家不多。”
中国制造迈向“高端制造” 加工与检测并重
中国制造正在从“低端制造”迈向“高端制造”,中国科学仪器产业何去何从?须颖也谈到了自己的看法。
以前,制造业更重视加工设备,因为它直接决定了能做多少个产品;产能方面,多买一台机床,就能多加工更多产品;加工出来了,好的次的都能卖的出去,这是中国制造前期的状况。高端制造行业一个特点就是“加工和检测同样重要”,投了检测的钱等于投了加工的钱,包括检测公司,这是一个发展趋势。以半导体企业为例,“挣不挣钱”取决于成品率,成品率越高,企业就越挣钱;成品率低,做的再多也没有用。在美国半导体刚刚开始起步时,硅谷投资商就组织了一个基金,把两个公司运作起来:Applied Material专门做制造设备,KLA-Tencor专门做检测设备,两个公司并列发展,最后都变成了行业的知名领军企业。
“感觉到这方面技术的应用有了一个爆发式的增长,大家也没有预料到的市场对显微CT接受会这么快,突然一下子好像谁都想用这个设备了。原来我们觉得显微CT无损检测是一个非常奢侈的技术,一台设备几百万,扫一个样品少则十几分钟,多则几个小时,成本太高。一个封装的器件价值几块钱,扫一下需要几千块钱,怎么可能有市场?但是,现在确确实实就这么做了。显微CT可广泛应用于半导体制造过程中,像芯片、PCB板、电池??特别是5G通讯时代,对电路板要求也越来越高。
须颖表示,服务于中国高端制造,天津三英也要走高端制造的道路,具体落实到市场竞争的技术和价格两个方面。技术上,天津三英与国外的公司比肩,市场竞争对手已经开始实施拼价格的策略。天津三英是中国公司,研发、技术支持都在国内,某些方面有很大的优势,并不怕与外国公司拼价格;但不希望去拼价格,低价会无形中贬低品牌价值。天津三英不拼价格,而是拼技术、拼指标、拼品质、拼服务。
客户口味高了,只拼价格还有前途吗?
在经济发展初期,更重视的是量;或许和国内的经济状况有关系,前几年,国内仪器行业或者说很多行业有一个不太好的现象——“大家都拼价格,甚至牺牲品质拼价格”。随着中国经济情况不断提高,可能这种情况会慢慢改变。须颖确切地说到:“天津三英不想参与价格竞争,我们更希望在技术上保持优势。保持优势才能有定价权,才能保持企业的高利润、高增长,这是未来的企业发展的一个模式。”
须颖认为,中国仪器产业再往前发展已经不是靠拼价格,一定要改变这种商业模式;要保持核心技术方面的竞争力,以提供高品质的产品,这才是能够长期发展下去的一个源泉。国内的仪器企业应该说这么多年给国家做了很多贡献,但是有些仪器企业慢慢地会觉得心有余而力不足。因为客户的“口味”提高了,对“品质”越来越重视,愿意花钱去买高品质的产品;原来的那些产品在市场上将越来越没有竞争力,大家都要同步地去提高才行。此外,中国的开放度越来越高,国外公司进来的门槛也变低。怎么去竞争?跟国际接轨,整个公司的运营或者商业模式要跟国际接轨,技术要领先,品质要领先,服务要领先。
须颖坚定地认为,企业想生存,品质第一位,必须把声誉做起来,尤其是精密仪器;功能要好,模样要长得好看,要不然用户怎么相信仪器能做的精密,怎么敢买你的东西?
“国外的就是好,国内的就是不好;换种说法,像我们这种价格高的、价值高的设备,对于这个国内用户而言,选国产设备有更大的精神负担。为什么呢?一方面,前十几年国内很多厂家把国内产品的声誉给做坏了,大家都不讲究品质,反正能卖一个就卖一个。另一方面,存在一种普遍现象,买了国外的设备,对其品质用户不必担责。用户要是买了天津三英的产品,会有人说你为什么不买国外品牌的,真要追起责来用户说不清楚。天津三英真的从一开始做下来,非常的艰难! 500万一台设备,一个新的国产品牌,没有敢买的。一开始坚持不走‘拼价格’的路难度还是挺大的!” 须颖谈到。
回顾回国至今的历程,须颖颇为感慨。一开始做产业化的时候难度还是挺大的,因为要改变整个产业链的理念。比如仪器的箱体,找国内厂家做,做一个不行,就多做几个。按国内这些部件的供应商、加工商以前的概念,就是交货能用就行,什么多个坑、鼓个包的,不影响功能,那有什么关系!而天津三英要跟国际上最顶级的公司进行PK,在各方面都要有提升,天津三英的产品要向优秀的制造型企业看齐,每一颗螺丝、每一个孔都是完美的,做精密仪器就要做到这种程度。因此,公司逼着这些供应商、制造商、加工商,逼着他们提升,最后,这些加工商,慢慢他们也自己感受到,天津三英对他们的影响是非常正面的。就像某位供应商老总所言:“须博士,我给你们做这个东西,不挣钱我都干,做完我们工人的素质都提高了。原来我们做的叫做工业设备,现在你们做的叫精密仪器,概念不一样了。”
专项推动仪器产业向上,仪器反哺国家重大需求
“通过仪器专项的支持,我建起了团队,建起了整个技术体系,产业化做起来了。”须颖由衷谈到。
须颖是先做项目后成立公司的,正是通过仪器专项,把全国的高端科研资源整合起来,把国内在某一个技术点上做的最好的团队,一个一个聚集在一起,这是重大专项很重要的一个层面。而企业是整合这些团队、资源的有效组织形式。近几年,国家的政策在改变,仪器专项要求必须由公司牵头。这又进一步强化仪器专项的作用,科研院所想做这方面的研究,必须和公司结合,这样就把高端科研资源有意无意地都聚焦在企业的周围。“这是非常好的一个杠杆,我觉得这是仪器专项一个非常好的特点!”须颖特别强调到。
须颖也认为,实际上在社会上,仪器企业面临的融资环境不好,并不被急功近利的投资行业看好,仪器企业获得回报的周期太长,政府的重大专项支持真正是起到了一个很好的支撑作用。
中国制造正在从低端制造向高端制造发展,将表现出“加工和检测同样重要”的特点。显微CT可广泛应用于高端制造、石油地质、新材料、电子制造、航空航天、生命科学等多个领域,须颖表示,从这个角度来看,也给国家解决了一些卡脖子的问题;尤其在贸易战背景下,显微CT这个比较关键的技术领域本身得以解决,同时也是给国家一些比较重大的项目提供了支持,实现了国家重大科学仪器专项设立的初衷。
采访后记:采访中,欣喜地看到“X射线三维显微镜”专项踏出坚实的一步,未来一片光明。作为专项项目,得到国家大力支持,笔者感觉这成功也属意料之中。采访中,须颖谈到,中国制造正在从“低端制造”迈向“高端制造”,呈现“加工和检测同样重要”的特点。这反映出中国仪器市场将得到蓬勃发展,更反映出中国用户对商品的品质有了更广泛的需求。中国科学仪器的用户会是例外吗?也许这是须颖走中国仪器高端制造商业模式得以顺畅的重要支撑。一方面是“拼多多”的成功,一方面是“用户的口味高了”,这些都是中国市场的真实反映,如何界定您公司的仪器用户特点,“舍得”二字百味杂陈!
个人简历:
须颖,男,1959年5月出生,于1995年在英国University of Warwick工程系纳米技术与精密工程中心精密仪器专业完成博士学位。2009年10月,须颖博士被引进到东营经济技术开发区,成立东营市三英精密工程研究中心,任研究中心主任一职。2012年,须颖博士入选第八批国家“千人计划”创业人才,现任天津三英精密仪器股份有限公司董事长。
须颖博士拥有近二十年在英国和美国开发超精密运动控制和X射线显微成像新技术和新产品的经验,是国际微/纳米检测技术和设备及超精密运动控制领军人物之一,所设计的产品NPS-XY100-A于1999年被英国设计委员会冠以“世纪产品”标识,展放在英国伦敦标示性建筑“世纪大厦”的展馆内。
须颖博士现在主要从事X射线三维显微成像技术的研究,带领团队发出的X射线三维显微成像微纳CT产品在性能指标和品质上全面达到了国际先进水平,填补了国内在该领域的空白。须颖博士及其团队还分别承担了《国家科学仪器重大专项》攻关课题、国家重大支撑项目、国家重大科学仪器设备开发专项等多项科技项目。
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