工業實驗室的演進及其管理的經驗教訓
趙克
【內容提要】本文試以科技史和企業發展史的有關史實為基礎,探討了工業實驗室的源起,從而匡正了涉及此類問題論斷上的偏見與混亂;闡述了工業實驗室的鞏固與發展;并對其管理中的經驗教訓作了總結,最后明確了工業實驗室的歷史地位和作用,并對長期以來人們關注的科技、經濟和社會協調發展的前提和基點問題作了回答。 【關鍵詞】工業實驗室/演進/管理/經驗教訓
【正文】 一、工業實驗室的源起 提起工業實驗室很容易使人聯想到普通的實驗室、試驗室甚至是化驗室。事實上這種實驗、試驗或化驗之場所的來源至今仍相當模糊。據霍普金斯大學的科學史家漢納維(O.Hannaway)研究,出自于拉丁方言中的同源名詞Laboratorium (指話題中的深層涵義), 肯定不是Laboratory(又譯試驗室、研究室、研究所)的經典來源。在早期,這種普通意義上的實驗室僅僅與酒精和化學聯系在一起。直到16世紀晚期,才逐漸擴展到用來描述那些實施對自然現象進行操作性考察的場所,也就是說,今天普通意義上的實驗室在16世紀晚期“不僅指化學實驗室,也用來指解剖場、以及那些令人感到好奇的小屋、植物園和天文觀測所”。〔1〕它的出現是科學需要一種新范型。在該范型內, 人們需要有手工技巧和建構、拓展概念知識的各種特殊儀器、器械和技能,以便對所要觀察的自然進行觀察和操控。顯然,這種普通意義上的實驗室至今仍然存在,但它并不是工業實驗室。 同“實驗室”一詞的來源一樣,世界上最早的普通實驗室建立在何處,是東方還是西方,是早期的學者還是手工藝人所為也不得而知。但是有一點可以肯定,隨著經驗或實驗科學的產生和發展,科學實驗場所必然會有很大發展。這在很大程度上應歸功于培根所開創的經驗科學傳統與近代科技史、科學社會史和企業發展史上涌現出的一大批名垂青史的經驗科學家、著名企業和企業家。它們的涌現不僅增加了實驗室的出現機率,而且提高了各類實驗室早期發展歷史的可考(證)性。同時也為我們梳理工業實驗室的整個歷史發展進程提供了依據。 自17世紀下半葉,在重商主義支配下的法國,化學家不是經營他們自己的化學品制造廠,就是被國有企業任命為負責人。〔2 〕這直接增加了工業實驗室出現的可能性。但是有史可據,直接設于企業內部的實驗室的出現卻晚了近一個世紀。它是由法國化學家拉瓦錫在任硝石火藥廠總監后于1775年在炮兵工廠設立的。此后,在125年的時間里, 設于企業內部有確切記錄的實驗室主要有8家。分別是:1826年由化學家 I.默克在達姆斯塔德的一家工業企業中設立的;1860年英國人R.W.亨特地坎布里亞煉鐵公司約翰斯敦工廠建立的化學實驗室;1862年克虜伯在其鋼鐵廠建立的化學研究實驗室;BASF公司于1865年建立的工業實驗室;1882年V.西門子在其所屬企業中建立的實驗室;里特公司于1886年建立的企業研究所;1888年在拜耳公司形成的以卡爾·杜斯堡為核心的研究小組,和在此基礎上于1891年建立的完備的、規模巨大的工業實驗室;以及1900年美國通用電器公司(GE)建立的工業實驗室。 除以上8家正式的工業實驗室外,在20世紀以前, 許多企業已開始雇用科學家、工程師。在德國,巴斯夫、赫希斯特和拜耳三家公司中,雇用的化學家與大學相比,其比例在1865年為1∶24,到1875—1880 年前后已超過了大學。(同〔2〕,p.106)1890年后,一些大企業開始建立和擴充所屬實驗室。到1896年,德國整個化學工業的雇員與科學家之比為37.5∶1、在石油工業為84.7∶1、重化工業是67.1∶1、 人工肥料和炸藥工業是60∶1。(同〔2〕,p.107 )企業雇用科學家人數的增加,很有可能象拜耳公司一開始只雇傭幾名化學家,到后來直接發展組建而成為工業實驗一樣,成為工業實驗產生的重要源泉。 在各類實驗室發展史中,設在大學中的一支研究教學用實驗室資料比較完善。較早的有:1682年在德國紐倫堡附近的阿爾特多夫大學設立的實驗室;18世紀中葉前在德國的開姆尼茨和弗萊堡礦業學校設立的實驗室;1825年J.李比希在吉森大學建立的實驗室;1865年,H.W.霍夫曼在柏林大學和玻恩大學建立的實驗室等。同期,在美國則出現了一批較著名的私人實驗室或獨立實驗室。主要有:1824年由富蘭克林建立的私人實驗室(該實驗室是個機械研究所);1836年,J.C.布恩在費城創辦的實驗室(當時是一個工業研究中心);1876年愛迪生在新澤西州的門羅公園建立的實驗室,等。在早期的大學尤其是獨立實驗室中可能有極少一部分在后來發展轉變成為工業實驗室。 在德國,隨著教育的普及和發展、技術和經濟力量的增強,以及19世紀后期,德國政府出于擴軍備戰的需要,反過來促進了國家科研體制的建立和工業實驗室的進一步萌發。自1873年建立國立物理研究所始,1877和1879 年先后又建立了國立化學工業研究所與國立機械研究所; 1887年在“電器西門子”的支持下,又建立了國立物理技術研究所。在德國的刺激下,此后,英、美、法等國先后也建立了國家一級科研機構。這些科研機構的建立,既是工業實驗發展的歷史結果,同時也是促使工業實驗室進一步趨于成熟的重要原因。 從創辦工業實驗室者的社會角色來看,像拜耳、西門子等科技型企業家起到了十分關鍵的示范作用,尤其以德國表現的最為突出。可以說,沒有他們的直接參與工業實驗室的早期萌發史必會因此而重寫。然而,科學家的參與程度和示范作用畢竟是有一定限度的。與之相比,企業家的覺醒及其利益動機、以及企業本身自19世紀未發生的制度變遷其作用要更為根本。因為正是以利潤為導向的企業生產和經營行為,以及專利等有關知識產權保障才促使一些企業家逐步認識到,與直接購買發明專利相比,自己在企業內從事技術創新成本要低一些、法律糾紛要少一些。自19世紀所發生的由近代工廠制度到現代企業制度的轉變過程中,企業在市場、節約交易費用等因素刺激下,一個制度安排上的組織創新既是在企業內創建工業實驗室。從這一時期的有關史實看,工業實驗室的創建與現代企業制度的確立存在著互為因果關系。 二、工業實驗室的鞏固與發展 如果說最早萌芽于法國的工業實驗室主要是在德國發育、成熟起來的,那么工業實驗室的鞏固與發展則是一個以少數發達國家為中心向全世界輻射的發展過程。從20世紀初直到50、60年代,在工業實驗室的發展史上,是一個以美、英、德、日、法等少數國家為中心的鞏固、發展時期,亦稱“中心期”,與之相應,50、60年代后,我們稱之為“擴散期”,在這兩段時期,工業實驗室的鞏固與發展主要表現在以下七個方面: 1.數量上的增長、整體規模的擴大 德國創立工業實驗室的經驗很快傳至美國。1900年,美國GE公司招聘了由德國歸來的電學家、交流理論的首創者斯特恩梅茲到該工司工作。為公司籌建科學實驗室,著手電燈、真空管的基礎理論研究。1909年,該公司又招聘了蘭米爾到該公司從事化工、電器方面的研究。在公司的40年研究、實驗中,他完成論文200余篇,發明專利63項, 成為世界上第一個獲得諾貝爾獎的企業科學工作者。 從GE于1900年建立它的工業實驗室開始,1902年杜邦公司建立了“東方實驗室”,1904年AT&T建立了實驗室。此外,如威斯汀豪斯、美孚石油、柯達、西屋等公司也建立了實驗室,到1920年,世界上著名的大公司都已建立了自己的工業實驗室。僅在美國,至1913年已經建立了大約50個工業實驗室,1920年達2000家,1927年有近1000家。到1931年,幾乎稍大一些公司也開始建立自己的工業實驗室,其數目超過了1600家;1940年達3450家,1956年為4838家。到70年代末,大約有15500 家公司擁有自己的工業實驗室。從擁有人員數量上看,1930年有3. 4 萬人, 1940年有7萬人,到1979年有45萬人,占全美科技人員總量(61 萬人)的73.8%。(注:有關數據〔2〕第111、179頁;《科技管理》, 上海交通大學出版社1985年版,第28頁;〔4〕第167頁。) 與歐美相比,工業實驗室在日本的出現走出了一條截然不同的道路。直到19世紀80年代,日本政府的科研機構大多數還是為地球物理測量而建立的。到90年代后,才出現了一批由政府出面為發展工業而創立的研究機構,如電學實驗室(1891)、發酵研究所(1903)。但是直到“一戰”前,日本的科研機構還只存在于政府部門,它們只是在工業需要時給以指導。隨著一批科學家從學術官僚轉變為重專家治國的政治官僚,科學研究的體制化受到了重視并得以實施。這受到正在興起的企業家階層的歡迎和支持。1917年“理化”研究所的創建就是一個證明,因為“基金的來源主要是工業部門(占85%)而不是政府”。在“一戰”期間和戰后,“私人企業,特別是化學工業,建立自己全面的工業實驗室。”(同〔2〕,p.239)在“二戰”結束后的近10年中,在歐美一些國家科研活動向政府部門集中時,日本則反其道而行之,尤其是與工業密切聯系的應用、開發研究幾乎全部集中到工業企業部門。到70年代末,日本企業已有R&D機構1.6萬多所,而政府科研機構在總數中不到11%。日本工業實驗室的發展道路,對廣大發展中國家而言,無疑更具有借鑒意義。 2.功能的高級化 與早期的工業實驗室有很多是實驗用實驗室甚至是化驗室相比,進入20世紀后,大多數工業實驗室是一種R&D機構, 而實驗用實驗室退居到了附屬位置。現在如果一個實驗室僅限于實驗之用,或者它用于實驗的功能高于它作為R&D的功能, 那么這種實驗室是被非史研究者排出在工業實驗室概念之外的,功能的高級化,是企業為了適應其發展需要,提高企業內部R&D能力的必然結果。 3.內部規模的擴大和人員素質的高標準化 隨著企業發展,工業實驗室內部規模越來越大。在30年代中期,“各大化學和機械工業也紛紛建立科研部門,其設備之完善是任何大學不能望其項背的。”同期在德國象I.G.法本那樣的巨大工業聯合企業研究實驗室變成了比政府和大學更重要的研究中心了。而且工業實驗室本身既增加了工作效率,并使研究協作成為可能。〔3〕象IBM公司研究部門到80年代初設于紐約市的沃特森研究中心,有10余個實驗室,從事物理學、數學、計算機和半導體的研究。它在加州的圣多斯有8 個研究實驗室,在瑞典的Zürich設有7個。三處共有人員2350名:GE到80年初擁有30個科研中心實驗室,為公司下屬30個生產銷售部門,150 多個工廠,60個分公司及下屬企業服務。 貝爾實驗室在1981 年有19個實驗室,有22569人近16億美元的研究經費。(注:經費來源為AT&T提供53240萬美元,占33.3%;西方電器公司提供83760萬美元,占52.5%; 政府提供4590萬美元,占2.9%;其它來源為120萬美元,占0.1 %。見劉君禮,“美國大公司的研究與發展工作”,載同〔4〕,第167頁。)在該實驗室的有些研究發展部擁有博士學位人員占85%以上,在整個員工中,三分之一擁有博士學位,其余均擁有碩士學位(碩士學位以下人員不雇用)。杜邦公司的R&D實驗室中具有博士學位人員占50%, 整個研究發展部有工作人員4000人,其中具有碩士學位以上的科學家、工程師,具有大學水平的技術人員和后勤行政人員各占三分之一。〔4〕 4.類型的多樣化 1988年,波茲曼(B.Bozeman)、克諾(M.Crow)對美國的R&D實驗室做了調查和重新分類。〔5〕在此次調查中共包括574所工業實驗室。149所政府實驗室,194所大學實驗室以及49所按歸屬無法分類的實驗室。 波茲曼、克若按照它們的特征和使命將其分為私人專有(privateniche)科學實驗室,私人專有科學技術實驗室、 私人專有技術實驗室;多源(mixed—source)科學實驗室、多源科學技術實驗室、 多源技術實驗室;公有科學實驗室、公有科學技術實驗室、公有技術實驗室,共9類。經過處理發現, 工業實驗室分布于除私人專有科環境外的所有類型當中。并且主要集于私有技術環境下。它們受市場的影響程度最高,且受政府的影響程度最低。41%以上的工業實驗室是私有技術實驗室。還有30%以上的其它類型的工業實驗室也是受市場影響為主型。波茲曼、克諾的這種分類,不僅是工業實驗室類型多樣化的一個典型例證,而且對于各類實驗室克服其使命不清、職責不明(ambiguous missionsand roles)等缺陷,提高實驗室的創新效率具有一定的意義。 5.實驗室的公司化和公司的實驗室化,即公司和實驗室的一體化 實驗室的公司化是指以各類實驗室為基礎直接發展轉變成為各類R&D公司,成為企業法人實體,亦即各類實驗室的企業法人化。 其來源主要有兩條途徑:一是非企業部門實驗室的公司化。如設址于劍橋科學園的激光掃描公司是由卡文迪許實驗室分離出來的;在同一地方的計算機輔助設計中心公司的前身是劍橋典型的CAD中心; 靠近麻省理工學院的林肯射線實驗室本身就是一個公司。二是以前已是企業所屬工業實驗室或是其全部實驗室的一部分,后來發展成為相對或完全獨立的具有法人資格的各類R&D公司。 如國際亞瑟公司是一家法國公司在倫敦的計算機研究分部;劍橋咨詢公司則是全英物理學科的主要科研項目承接者之一,它本身的是一個公司化的基礎研究實驗室,后本又從該公司派生出一系列專門從事R&D活動的公司。至于R&D項目承包公司,不少是從大學實驗室和當地儀表企業衍生出來的。〔6〕公司的實驗室化, 是指企業尤其是高技術企業的R&D機構化。在80年代前期的劍橋大學周圍的189家公司中,有三分之二報稱其R&D經費與營業額之比大于5%,有八分之一的公司報稱其比例大于50%。在“現有公司中有很大一部分從事研究—設計—開發活動,即使在為數不多的隨后有了大批量生產的公司中,其生產任務通常也轉包給國外其它的一些低成本工廠進行。”其中,還有一部分退回到從事研究—設計、設計—開發活動。(同〔6〕,pp, 36,89) 總之,公司化的實驗室本質上也是公司;實驗室化的公司也是工業實驗室。兩者的共同本質是,它們既是公司又是工業實驗室,是實驗室和公司的一律化,因其以更加靈活的方式實現了科技、經濟和社會需要的有機結合,因此可以斷言,它們在今后仍將代表著實驗室和企業發展的一個重要方向。 6.實驗室的企業內部化、制度化 實驗室的企業內部化、制度化是指非企業實驗室以建制方式進入企業,使實驗室失去了獨立法人資格,或者在各類實驗室的發展中,工業實驗室的發展速度超過了其它類型實驗室的發展速度,使各類實驗室的發展出現了向企業集中而成為工業實驗室的過程、事實或趨勢。如1925年貝爾實驗室以建制方式進入AT&T和西方電器公司,歸屬這兩個公司的雙重領導。從歷史上看,從19世紀未到1920年以前,發達國家的獨立實驗室數量很多。然而從20年代后,此類實驗室的數量在不斷減少。據統計,1921年在獨立實驗室工作的專業科研人員占所有專業人員的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世紀70年代在美國已很少有這樣的獨立科研機構了。 7.工業實驗的國際化 據英國管理專家R.皮爾斯等人調查,在1940年以前,日本在其公司所在國以外設立的實驗室只占13%,從1940年到1959年這個比例上升到15%,在60年代,日本在海外設立的實驗室增長到34%,70、80年代分別為66%和63%。由于1970年以前日本公司在其所在國已有67%建立了實驗室,因此在70年代新增的R&D設施中,有43%是設在海外,80 年代則達到84%,1990年日本在歐洲建立的與制造業相關的R&D 設施數目增長了93%,1992年又比1991年增長了55.2%。與制造業沒有直接關系的R&D設施1991年比1990年增長82.6%,1992年又在1991 年的基礎上增加28.6%。〔8〕在美國,到1992年底有250個外國實驗室的執行機構設在其全國的23個州,并主要集中在硅谷區。其中日本的R&D設施有150多個,占所有國家在美國設立實驗室總數的60%。以下依次為德國(占13.9%)、南朝鮮(占5.9%)、英國(占5%)、法國(4.7%)、 瑞士(占3.9%)。〔9〕這些為日、德等國企業所有的實驗室,主要分布在電子、生物技術、自動化三個行業,并且主要從事技術搜尋、產品設計、產品的商業化和產品的應用、開發方面的研究和基礎研究。
【參考文獻】 〔1〕O.Hannaway,"Laboratory design and the aim ofscience.Andress Libavius versus Tycho Brathe",ISIS,Vol.77,No.286,1986,p589 〔2〕W.貝拉尼克G. 拉尼斯編《科學技術與經濟發展:兒國歷史與比較研究》,盧鶴紋譯,科學技術文獻出版社1988年版,第90頁。 〔3〕J.D.貝爾納,《科學的社會功能》,陳體芳譯, 商務印書館1986年,北京,第208—209、285頁 〔4〕胡平,“美國科技人才德行培養,管理與使用考察”, 《美國科技發展問題研究》(論文集),科學學與科學技術管理雜志社1982年版,第288—289頁。 〔5〕B.Bozeman & M.Crow, "TheenvironmentsofU. SR&Dlaboratories.political and market influence", PolicySciences,Vol.23,No.25—26,pp.36 〔6〕《劍橋奇跡——高技術在大學城的成長》, 上海翻譯出版社公司1987年版,第39頁。 〔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.