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李比希在学术和商业上的成功，在德国印染和化工业界塑造了一种固定模式：制造企业必须向化学家购买印染、化工等学术专利，才能开展业务。企业的运营开始变得更加依赖科学家的发明成果。19世纪60年代，为了降低商业风险，德国企业开始投入资金自建研发团队和管理体系。拜耳就是在此时诞生的。
1863年8月1日，商人弗里德里希·拜耳和印染师约翰·弗里德里希·维斯考特在巴门市建立了一家染料生产企业，这就是最初的拜耳公司。一开始拜耳非常推崇从焦油中提炼人工色素，企业也专注生产和销售合成染料，其技术大都来自购买的专利，公司因此得到发展壮大，甚至和远隔大洋的美国市场也建立了联系。但随着业务变得复杂，管理者们很快被各种偶然性问题所困扰，例如新技术会很快被同行学过去，又被竞争对手所超越，而一些发明专利看上去很精巧，但在大规模生产面前却无法持续。
1869年，德国著名化学家格雷贝（Carl Graebe）和李伯曼（Carl Liebermann）在拜耳的实验室完成了人工合成茜素的实验，并申请专利。合成茜素看上去比天然茜素更加晶莹剔透，那种纯净、迷人的红色简直是巧夺天工，仿佛坠落人间的精灵。然而，随着巴斯夫等企业加入竞争，格雷贝和李伯曼的合成路线暴露了越来越多的缺点：太复杂，成本太高，作为反应物的溴价格昂贵，很难在工业规模上实现熔融过程，由此导致合成茜素无法进行工业化的批量生产。
不久后，曾被称为“红色公主”的合成茜素身价大跌，几乎到了无人问津的地步。这让以茜素生产为生的拜耳公司举步维艰，濒临破产边缘。
1881年，拜耳发展成为生产染料的股份公司，并正式定名为拜耳染料生产股份公司。尽管企业已经股份化，但公司依然保留着家族化特征，最重要的管理职位只能由家族成员担任。例如此后在董事会工作的亨利·博廷格、监事会主席卡尔·朗普夫，都是老拜耳的女婿。
面对之前的老问题，新一代管理层上任后公司的情形依然非常窘迫。1885年，德国一家报纸这样写道：“卖掉拜耳公司的股票吧，不然，你将蒙受重大损失……如果它还能维持到明年，那也别指望它能付给你股息。”
为了避免商业风险，提升产品质量，拜耳公司痛定思痛，决定聘请专门的研发人员，主动寻找对企业发展有真正长远意义的技术，并及时申报专利。拜耳的这一做法，开创德国企业的先河。
卡尔·杜斯堡就是在这种境遇下加入拜耳公司的，他是公司主动聘请的三位化学家之一，并顺利通过了入职审核。进入公司后，他一头扎进实验室。在1885年的一个周末，做完实验的杜斯堡和同事们在清理实验器具时，意外发现烧杯里的东西由原来的棕色变成了红色，这正是他一直苦苦寻觅的颜色。测试证明这是一种优秀染料，杜斯堡将其命名为B enzopurpurine（苯紫红素）染料。
拜耳公司终于抓住一根救命稻草，为生产苯紫红素染料专门建立了工厂。这种染料推向市场后十分畅销，这让拜耳公司彻底走出了破产危机。1885年，拜耳的股息为0，仅一年后就涨到4%，到1891年更是增长到18%。
好事多磨，杜斯堡在申请专利时遇到了阻力，拜耳的竞争对手爱克发公司认为这种染料和不久前问世的刚果红的化学结构基本一样，没有创新性，建议专利局否定申请。经过杜斯堡的据理力争，两家公司最终达成专利共享协议，双方都可以生产对方的专利产品。
杜斯堡在拜耳的地位也青云直上。1888年，他和老拜尔的女婿朗普夫的侄女约翰娜结婚，正式成为拜尔家族一员。随后，他又成功地合成了靛蓝色染料。这一产品被命名为“苯丙天青精G”，且颜色效果似乎比真正的靛蓝还要好，这让拜耳公司管理层非常高兴。尽管后来市场发现，这种染料也存在缺点：在干燥和炎热环境下，有时会褪色。但杜斯堡在公司的地位依旧青云直上，成为董事会成员。他研发获得的专利权也成为拜耳公司的秘密武器，每每让公司赢得竞争先机。
比杜斯堡晚两年进入拜耳公司的化学家罗伯特·施密特对拜耳的起死回生同样作出了重要贡献。这位开创“茜素染料新纪元”的化学博士年仅23岁，个性鲜明，一年四季都戴着一顶漂亮的小草帽。他最大的爱好就是做实验。
进入拜耳后，施密特被派到效益极差的茜素生产厂革新茜素的生产工艺，压缩成本。仅用一年，施密特就发现一种新的茜素染料。随后拜耳公司以“茜素蓝S”的名称将其推向市场，消费者趋之若鹜。
1890年，施密特又发明了茜素bordeaux，市场销路良好，拜耳公司从此走出了茜素困境。后来施密特因为卓越贡献进入了董事会，不过他更喜欢和瓶瓶罐罐打交道。做了8年领导后，施密特还是选择重回化学实验室。
拜耳对自主研发体系的建设形成了传统。他们并未止步于合成染料产品领域。1887年，拜耳成立了世界上第一个药理实验室，后来又建立了化疗实验室。拜耳拨出巨款，为这两大实验室提供研究经费，添置功能优越的仪器设备，组建强大的技术团队。正是在这里，日后拜耳开发出了著名药品阿司匹林，后来又凭借发现磺胺类药物作用而名利双收。
对自主研发能力的主动磨炼，让拜耳公司的经营之路越来越顺畅。他们通过对研发创新体系的不断改进，提高了企业的产出效率，实现了对企业产品序列的主动规划。正是在这里，发明研究不再只是与天才有关的“神话”，而是成为一家化工企业打开百年兴盛大门的钥匙。
事实上，从第一次工业革命影响传来的19世纪50年代开始，印染工业、化工工业曾云集于德意志的莱茵河畔，但后来经历了两次世界性经济危机、两次世界大战，这些企业所剩无几。到1960年时，能留存下来的企业都具有与拜耳相似的特点，那就是通过积极的自主研发，持续产出发明专利。