工业实验室的演进及其管理的经验教训

【内容提要】本文试以科技史和企业发展史的有关史实为基础，探讨了工业实验室的源起，从而匡正了涉及此类问题论断上的偏见与混乱；阐述了工业实验室的巩固与发展；并对其管理中的经验教训作了总结，最后明确了工业实验室的历史地位和作用，并对长期以来人们关注的科技、经济和社会协调发展的前提和基点问题作了回答。 【关键词】工业实验室/演进/管理/经验教训

【正文】 一、工业实验室的源起 提起工业实验室很容易使人联想到普通的实验室、试验室甚至是化验室。事实上这种实验、试验或化验之场所的来源至今仍相当模糊。据霍普金斯大学的科学史家汉纳维（O.Hannaway）研究，出自于拉丁方言中的同源名词Laboratorium （指话题中的深层涵义）， 肯定不是Laboratory（又译试验室、研究室、研究所）的经典来源。在早期，这种普通意义上的实验室仅仅与酒精和化学联系在一起。直到16世纪晚期，才逐渐扩展到用来描述那些实施对自然现象进行操作性考察的场所，也就是说，今天普通意义上的实验室在16世纪晚期“不仅指化学实验室，也用来指解剖场、以及那些令人感到好奇的小屋、植物园和天文观测所”。〔1〕它的出现是科学需要一种新范型。在该范型内， 人们需要有手工技巧和建构、拓展概念知识的各种特殊仪器、器械和技能，以便对所要观察的自然进行观察和操控。显然，这种普通意义上的实验室至今仍然存在，但它并不是工业实验室。 同“实验室”一词的来源一样，世界上最早的普通实验室建立在何处，是东方还是西方，是早期的学者还是手工艺人所为也不得而知。但是有一点可以肯定，随着经验或实验科学的产生和发展，科学实验场所必然会有很大发展。这在很大程度上应归功于培根所开创的经验科学传统与近代科技史、科学社会史和企业发展史上涌现出的一大批名垂青史的经验科学家、著名企业和企业家。它们的涌现不仅增加了实验室的出现机率，而且提高了各类实验室早期发展历史的可考（证）性。同时也为我们梳理工业实验室的整个历史发展进程提供了依据。 自17世纪下半叶，在重商主义支配下的法国，化学家不是经营他们自己的化学品制造厂，就是被国有企业任命为负责人。〔2 〕这直接增加了工业实验室出现的可能性。但是有史可据，直接设于企业内部的实验室的出现却晚了近一个世纪。它是由法国化学家拉瓦锡在任硝石火药厂总监后于1775年在炮兵工厂设立的。此后，在125年的时间里， 设于企业内部有确切记录的实验室主要有8家。分别是：1826年由化学家 I.默克在达姆斯塔德的一家工业企业中设立的；1860年英国人R.W.亨特地坎布里亚炼铁公司约翰斯敦工厂建立的化学实验室；1862年克虏伯在其钢铁厂建立的化学研究实验室；BASF公司于1865年建立的工业实验室；1882年V.西门子在其所属企业中建立的实验室；里特公司于1886年建立的企业研究所；1888年在拜耳公司形成的以卡尔·杜斯堡为核心的研究小组，和在此基础上于1891年建立的完备的、规模巨大的工业实验室；以及1900年美国通用电器公司（GE）建立的工业实验室。 除以上8家正式的工业实验室外，在20世纪以前， 许多企业已开始雇用科学家、工程师。在德国，巴斯夫、赫希斯特和拜耳三家公司中，雇用的化学家与大学相比，其比例在1865年为1∶24，到1875—1880 年前后已超过了大学。（同〔2〕，p.106）1890年后，一些大企业开始建立和扩充所属实验室。到1896年，德国整个化学工业的雇员与科学家之比为37.5∶1、在石油工业为84.7∶1、重化工业是67.1∶1、 人工肥料和炸药工业是60∶1。（同〔2〕，p.107 ）企业雇用科学家人数的增加，很有可能象拜耳公司一开始只雇佣几名化学家，到后来直接发展组建而成为工业实验一样，成为工业实验产生的重要源泉。 在各类实验室发展史中，设在大学中的一支研究教学用实验室资料比较完善。较早的有：1682年在德国纽伦堡附近的阿尔特多夫大学设立的实验室；18世纪中叶前在德国的开姆尼茨和弗莱堡矿业学校设立的实验室；1825年J.李比希在吉森大学建立的实验室；1865年，H.W.霍夫曼在柏林大学和玻恩大学建立的实验室等。同期，在美国则出现了一批较著名的私人实验室或独立实验室。主要有：1824年由富兰克林建立的私人实验室（该实验室是个机械研究所）；1836年，J.C.布恩在费城创办的实验室（当时是一个工业研究中心）；1876年爱迪生在新泽西州的门罗公园建立的实验室，等。在早期的大学尤其是独立实验室中可能有极少一部分在后来发展转变成为工业实验室。 在德国，随着教育的普及和发展、技术和经济力量的增强，以及19世纪后期，德国政府出于扩军备战的需要，反过来促进了国家科研体制的建立和工业实验室的进一步萌发。自1873年建立国立物理研究所始，1877和1879 年先后又建立了国立化学工业研究所与国立机械研究所； 1887年在“电器西门子”的支持下，又建立了国立物理技术研究所。在德国的刺激下，此后，英、美、法等国先后也建立了国家一级科研机构。这些科研机构的建立，既是工业实验发展的历史结果，同时也是促使工业实验室进一步趋于成熟的重要原因。 从创办工业实验室者的社会角色来看，像拜耳、西门子等科技型企业家起到了十分关键的示范作用，尤其以德国表现的最为突出。可以说，没有他们的直接参与工业实验室的早期萌发史必会因此而重写。然而，科学家的参与程度和示范作用毕竟是有一定限度的。与之相比，企业家的觉醒及其利益动机、以及企业本身自19世纪未发生的制度变迁其作用要更为根本。因为正是以利润为导向的企业生产和经营行为，以及专利等有关知识产权保障才促使一些企业家逐步认识到，与直接购买发明专利相比，自己在企业内从事技术创新成本要低一些、法律纠纷要少一些。自19世纪所发生的由近代工厂制度到现代企业制度的转变过程中，企业在市场、节约交易费用等因素刺激下，一个制度安排上的组织创新既是在企业内创建工业实验室。从这一时期的有关史实看，工业实验室的创建与现代企业制度的确立存在着互为因果关系。 二、工业实验室的巩固与发展 如果说最早萌芽于法国的工业实验室主要是在德国发育、成熟起来的，那么工业实验室的巩固与发展则是一个以少数发达国家为中心向全世界辐射的发展过程。从20世纪初直到50、60年代，在工业实验室的发展史上，是一个以美、英、德、日、法等少数国家为中心的巩固、发展时期，亦称“中心期”，与之相应，50、60年代后，我们称之为“扩散期”，在这两段时期，工业实验室的巩固与发展主要表现在以下七个方面： 1.数量上的增长、整体规模的扩大 德国创立工业实验室的经验很快传至美国。1900年，美国GE公司招聘了由德国归来的电学家、交流理论的首创者斯特恩梅兹到该工司工作。为公司筹建科学实验室，着手电灯、真空管的基础理论研究。1909年，该公司又招聘了兰米尔到该公司从事化工、电器方面的研究。在公司的40年研究、实验中，他完成论文200余篇，发明专利63项， 成为世界上第一个获得诺贝尔奖的企业科学工作者。 从GE于1900年建立它的工业实验室开始，1902年杜邦公司建立了“东方实验室”，1904年AT&T建立了实验室。此外，如威斯汀豪斯、美孚石油、柯达、西屋等公司也建立了实验室，到1920年，世界上著名的大公司都已建立了自己的工业实验室。仅在美国，至1913年已经建立了大约50个工业实验室，1920年达2000家，1927年有近1000家。到1931年，几乎稍大一些公司也开始建立自己的工业实验室，其数目超过了1600家；1940年达3450家，1956年为4838家。到70年代末，大约有15500 家公司拥有自己的工业实验室。从拥有人员数量上看，1930年有3. 4 万人， 1940年有7万人，到1979年有45万人，占全美科技人员总量（61 万人）的73.8％。（注：有关数据〔2〕第111、179页；《科技管理》， 上海交通大学出版社1985年版，第28页；〔4〕第167页。） 与欧美相比，工业实验室在日本的出现走出了一条截然不同的道路。直到19世纪80年代，日本政府的科研机构大多数还是为地球物理测量而建立的。到90年代后，才出现了一批由政府出面为发展工业而创立的研究机构，如电学实验室（1891）、发酵研究所（1903）。但是直到“一战”前，日本的科研机构还只存在于政府部门，它们只是在工业需要时给以指导。随着一批科学家从学术官僚转变为重专家治国的政治官僚，科学研究的体制化受到了重视并得以实施。这受到正在兴起的企业家阶层的欢迎和支持。1917年“理化”研究所的创建就是一个证明，因为“基金的来源主要是工业部门（占85％）而不是政府”。在“一战”期间和战后，“私人企业，特别是化学工业，建立自己全面的工业实验室。”（同〔2〕，p.239）在“二战”结束后的近10年中，在欧美一些国家科研活动向政府部门集中时，日本则反其道而行之，尤其是与工业密切联系的应用、开发研究几乎全部集中到工业企业部门。到70年代末，日本企业已有R&D机构1.6万多所，而政府科研机构在总数中不到11％。日本工业实验室的发展道路，对广大发展中国家而言，无疑更具有借鉴意义。 2.功能的高级化 与早期的工业实验室有很多是实验用实验室甚至是化验室相比，进入20世纪后，大多数工业实验室是一种R&D机构， 而实验用实验室退居到了附属位置。现在如果一个实验室仅限于实验之用，或者它用于实验的功能高于它作为R&D的功能， 那么这种实验室是被非史研究者排出在工业实验室概念之外的，功能的高级化，是企业为了适应其发展需要，提高企业内部R&D能力的必然结果。 3.内部规模的扩大和人员素质的高标准化 随着企业发展，工业实验室内部规模越来越大。在30年代中期，“各大化学和机械工业也纷纷建立科研部门，其设备之完善是任何大学不能望其项背的。”同期在德国象I.G.法本那样的巨大工业联合企业研究实验室变成了比政府和大学更重要的研究中心了。而且工业实验室本身既增加了工作效率，并使研究协作成为可能。〔3〕象IBM公司研究部门到80年代初设于纽约市的沃特森研究中心，有10余个实验室，从事物理学、数学、计算机和半导体的研究。它在加州的圣多斯有8 个研究实验室，在瑞典的Zürich设有7个。三处共有人员2350名：GE到80年初拥有30个科研中心实验室，为公司下属30个生产销售部门，150 多个工厂，60个分公司及下属企业服务。 贝尔实验室在1981 年有19个实验室，有22569人近16亿美元的研究经费。（注：经费来源为AT&T提供53240万美元，占33.3％；西方电器公司提供83760万美元，占52.5％； 政府提供4590万美元，占2.9％；其它来源为120万美元，占0.1 ％。见刘君礼，“美国大公司的研究与发展工作”，载同〔4〕，第167页。）在该实验室的有些研究发展部拥有博士学位人员占85％以上，在整个员工中，三分之一拥有博士学位，其余均拥有硕士学位（硕士学位以下人员不雇用）。杜邦公司的R&D实验室中具有博士学位人员占50％， 整个研究发展部有工作人员4000人，其中具有硕士学位以上的科学家、工程师，具有大学水平的技术人员和后勤行政人员各占三分之一。〔4〕 4.类型的多样化 1988年，波兹曼（B.Bozeman）、克诺（M.Crow）对美国的R&D实验室做了调查和重新分类。〔5〕在此次调查中共包括574所工业实验室。149所政府实验室，194所大学实验室以及49所按归属无法分类的实验室。 波兹曼、克若按照它们的特征和使命将其分为私人专有（privateniche）科学实验室，私人专有科学技术实验室、 私人专有技术实验室；多源（mixed—source）科学实验室、多源科学技术实验室、 多源技术实验室；公有科学实验室、公有科学技术实验室、公有技术实验室，共9类。经过处理发现， 工业实验室分布于除私人专有科环境外的所有类型当中。并且主要集于私有技术环境下。它们受市场的影响程度最高，且受政府的影响程度最低。41％以上的工业实验室是私有技术实验室。还有30％以上的其它类型的工业实验室也是受市场影响为主型。波兹曼、克诺的这种分类，不仅是工业实验室类型多样化的一个典型例证，而且对于各类实验室克服其使命不清、职责不明（ambiguous missionsand roles）等缺陷，提高实验室的创新效率具有一定的意义。 5.实验室的公司化和公司的实验室化，即公司和实验室的一体化 实验室的公司化是指以各类实验室为基础直接发展转变成为各类R&D公司，成为企业法人实体，亦即各类实验室的企业法人化。 其来源主要有两条途径：一是非企业部门实验室的公司化。如设址于剑桥科学园的激光扫描公司是由卡文迪许实验室分离出来的；在同一地方的计算机辅助设计中心公司的前身是剑桥典型的CAD中心； 靠近麻省理工学院的林肯射线实验室本身就是一个公司。二是以前已是企业所属工业实验室或是其全部实验室的一部分，后来发展成为相对或完全独立的具有法人资格的各类R&D公司。 如国际亚瑟公司是一家法国公司在伦敦的计算机研究分部；剑桥咨询公司则是全英物理学科的主要科研项目承接者之一，它本身的是一个公司化的基础研究实验室，后本又从该公司派生出一系列专门从事R&D活动的公司。至于R&D项目承包公司，不少是从大学实验室和当地仪表企业衍生出来的。〔6〕公司的实验室化， 是指企业尤其是高技术企业的R&D机构化。在80年代前期的剑桥大学周围的189家公司中，有三分之二报称其R&D经费与营业额之比大于5％，有八分之一的公司报称其比例大于50％。在“现有公司中有很大一部分从事研究—设计—开发活动，即使在为数不多的随后有了大批量生产的公司中，其生产任务通常也转包给国外其它的一些低成本工厂进行。”其中，还有一部分退回到从事研究—设计、设计—开发活动。（同〔6〕，pp， 36，89） 总之，公司化的实验室本质上也是公司；实验室化的公司也是工业实验室。两者的共同本质是，它们既是公司又是工业实验室，是实验室和公司的一律化，因其以更加灵活的方式实现了科技、经济和社会需要的有机结合，因此可以断言，它们在今后仍将代表着实验室和企业发展的一个重要方向。 6.实验室的企业内部化、制度化 实验室的企业内部化、制度化是指非企业实验室以建制方式进入企业，使实验室失去了独立法人资格，或者在各类实验室的发展中，工业实验室的发展速度超过了其它类型实验室的发展速度，使各类实验室的发展出现了向企业集中而成为工业实验室的过程、事实或趋势。如1925年贝尔实验室以建制方式进入AT&T和西方电器公司，归属这两个公司的双重领导。从历史上看，从19世纪未到1920年以前，发达国家的独立实验室数量很多。然而从20年代后，此类实验室的数量在不断减少。据统计，1921年在独立实验室工作的专业科研人员占所有专业人员的15.2％，1927年降到12.9％，1933年是10.9％，1940年是8.7％，1946是6.9％〔7〕到20世纪70年代在美国已很少有这样的独立科研机构了。 7.工业实验的国际化 据英国管理专家R.皮尔斯等人调查，在1940年以前，日本在其公司所在国以外设立的实验室只占13％，从1940年到1959年这个比例上升到15％，在60年代，日本在海外设立的实验室增长到34％，70、80年代分别为66％和63％。由于1970年以前日本公司在其所在国已有67％建立了实验室，因此在70年代新增的R&D设施中，有43％是设在海外，80 年代则达到84％，1990年日本在欧洲建立的与制造业相关的R&D 设施数目增长了93％，1992年又比1991年增长了55.2％。与制造业没有直接关系的R&D设施1991年比1990年增长82.6％，1992年又在1991 年的基础上增加28.6％。〔8〕在美国，到1992年底有250个外国实验室的执行机构设在其全国的23个州，并主要集中在硅谷区。其中日本的R&D设施有150多个，占所有国家在美国设立实验室总数的60％。以下依次为德国（占13.9％）、南朝鲜（占5.9％）、英国（占5％）、法国（4.7％）、 瑞士（占3.9％）。〔9〕这些为日、德等国企业所有的实验室，主要分布在电子、生物技术、自动化三个行业，并且主要从事技术搜寻、产品设计、产品的商业化和产品的应用、开发方面的研究和基础研究。

【参考文献】 〔1〕O.Hannaway，"Laboratory design and the aim ofscience.Andress Libavius versus Tycho Brathe"，ISIS，Vol.77，No.286，1986，p589 〔2〕W.贝拉尼克G. 拉尼斯编《科学技术与经济发展：儿国历史与比较研究》，卢鹤纹译，科学技术文献出版社1988年版，第90页。 〔3〕J.D.贝尔纳，《科学的社会功能》，陈体芳译， 商务印书馆1986年，北京，第208—209、285页 〔4〕胡平，“美国科技人才德行培养，管理与使用考察”， 《美国科技发展问题研究》（论文集），科学学与科学技术管理杂志社1982年版，第288—289页。 〔5〕B.Bozeman & M.Crow， "TheenvironmentsofU. SR&Dlaboratories.political and market influence"， PolicySciences，Vol.23，No.25—26，pp.36 〔6〕《剑桥奇迹——高技术在大学城的成长》， 上海翻译出版社公司1987年版，第39页。 〔7〕G.Dosi et al( eds) ， TechnicalChangeandEconomicTheory，London，Pinter Publishers，1988，p.257. 〔8 〕M.Papanastassiou & R. Pearce， "Theinternationalisation of research and developmentbyJapaneseenterprises"，R&D Management，Vol.24，No.2，1994，pp.158—159. 〔9〕M.Seropio and D.Dalton， "ForeignR&Dfacilitiesinthe United States"，Research—Technology Management，Vol.36，No.6，Nov—Dec.pp.33—34. 〔10〕Robert Szakony， 蔵tipsformanagingR&Dmoreeffectively"Research—Technology Management，Vol.33，No. 4. July—August1990.pp.31—35;Vol.33，No.6，Nov—Dec.1990，pp.41—46. 〔11〕Robin H. Arnold， "Picfallofdecerrtralizition， orsettingthefox toguardthechickencoop"， Research—technology Management，Vol.35，No.3，May—June 1992，p.10.