我國(guó)儀器儀表行業(yè)60年發(fā)展綜述

眾所周知，當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，信息技術(shù)成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森明確指出，“信息技術(shù)包括測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。測(cè)量技術(shù)是基礎(chǔ)。”信息技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了新興的龐大的信息產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為帶動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭產(chǎn)業(yè)。這就是說(shuō)，測(cè)量技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和源頭，儀器儀表行業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。不言而喻，儀器儀表與測(cè)量控制在當(dāng)今信息時(shí)代推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有何等重要的地位。

　　一、地位作用

　　由于儀器儀表與測(cè)量控制的重要地位和作用受到了社會(huì)的高度重視，近些年來(lái)采取了一系列重大措施加快發(fā)展。值得特別提出的舉措有：

　　2001年3月舉行的七屆四次國(guó)內(nèi)人大會(huì)議上提出“經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展*十個(gè)五年計(jì)劃綱要”中明確提出“把發(fā)展儀器儀表放到重要位置”。發(fā)展綱要提到儀器儀表，而且放到重要位置，是建國(guó)以來(lái)的次。緊接著，計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科技部等許多部委都列了若干專(zhuān)項(xiàng)，動(dòng)用了大筆資金支持儀器儀表的發(fā)展。

　　2005年，發(fā)改委正式下達(dá)了“加快振興裝備制造業(yè)的若干意見(jiàn)”，提出了在各個(gè)行業(yè)中選出16項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域立專(zhuān)項(xiàng)支持發(fā)展，其中*11項(xiàng)就是重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)和精密測(cè)試儀器。

　　2006年制定“中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要”，涉及到了多項(xiàng)儀器儀表與測(cè)量控制發(fā)展項(xiàng)目。

　　2008年4月，科技部、發(fā)改委、教育部和中國(guó)科協(xié)聯(lián)合發(fā)出了“關(guān)于加強(qiáng)**方法工作的若干意見(jiàn)”，正式啟動(dòng)**方法工作在國(guó)內(nèi)開(kāi)展。這份文件中，明確提出**方法包括**思維、**方法和**工具三個(gè)要素，**工具主要就是指推動(dòng)科技**的科學(xué)儀器?？茖W(xué)儀器的重要作用被進(jìn)一步提升，開(kāi)發(fā)研究得到更有力的支持。

　　此外，在863計(jì)劃，特別是航天計(jì)劃等科技發(fā)展計(jì)劃中，支持儀器儀表與測(cè)量控制的發(fā)展也被放到了重要位置。就是在這樣一個(gè)十分有利的形勢(shì)下，近些年來(lái)我國(guó)儀器儀表與測(cè)量控制得到了迅速的發(fā)展。

　　二、產(chǎn)業(yè)概況

　　連續(xù)四年增長(zhǎng)率20%以上

　　我國(guó)儀器儀表行業(yè)是一個(gè)高速、平穩(wěn)發(fā)展的行業(yè)，但在機(jī)械工業(yè)13個(gè)行業(yè)里，儀器儀表不屬于增長(zhǎng)高的行業(yè)，四年來(lái)增長(zhǎng)率在20%～27%之間。

　　儀器儀表行業(yè)的另一個(gè)特征就是進(jìn)出口逆差比較大，是機(jī)械工業(yè)13個(gè)行業(yè)里逆差大的一個(gè)。2005年，我國(guó)儀器儀表行業(yè)進(jìn)出口總額193.59億美元，其中進(jìn)口140.14億美元，同比增長(zhǎng)15.7%，出口52.45億美元，同比增長(zhǎng)30.8%。

　　儀器儀表行業(yè)在整個(gè)機(jī)電行業(yè)內(nèi)屬于改制和轉(zhuǎn)制進(jìn)展比較快的行業(yè)，相當(dāng)數(shù)量的國(guó)有企業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)為民營(yíng)，三資企業(yè)也非?；钴S，國(guó)外許多著名的儀器儀表跨國(guó)公司都在我國(guó)投資或者擴(kuò)大生產(chǎn)。按經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型統(tǒng)計(jì)，行業(yè)銷(xiāo)售收入中我國(guó)企業(yè)(包括國(guó)有、國(guó)有控股和民營(yíng)企業(yè))約占55.12%，利潤(rùn)占54.59%，其余為三資企業(yè)。

　　我國(guó)儀器儀表行業(yè)還有一些值得關(guān)注的情況，首先，中國(guó)是發(fā)展中，儀器儀表行業(yè)與發(fā)達(dá)相比有10～15年的差距。但在發(fā)展中里，我國(guó)是儀器儀表行業(yè)大齊全、綜合實(shí)力強(qiáng)的一個(gè)。

　　其次，我國(guó)的儀器儀表需求量很大，是發(fā)展快的之一。世界上儀器儀表的增長(zhǎng)率是3%～4%，我國(guó)已連續(xù)四年實(shí)現(xiàn)20%以上的年增長(zhǎng)率，有的產(chǎn)品已經(jīng)占了全世界的十分之一。

　　*三，目前，儀器儀表行業(yè)是直接與外商競(jìng)爭(zhēng)的行業(yè)，外資在華已進(jìn)入*三階段。階段是合資和技術(shù)輸出為主，20世紀(jì)90年代前后的合資轉(zhuǎn)成控股為*二階段，現(xiàn)在已進(jìn)入到以獨(dú)資和兼并我國(guó)企業(yè)為主的*三階段。

　　*四，一些中低檔產(chǎn)品已具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。比如普通數(shù)字萬(wàn)用表等產(chǎn)品占了世界很大產(chǎn)量，家用電度表生產(chǎn)能力占世界的50%。目前，我國(guó)已成為電度表、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、溫度計(jì)、壓力表、水表、煤氣表、光學(xué)元件等產(chǎn)品的生產(chǎn)和出口大國(guó)，集裝箱檢測(cè)設(shè)備等**產(chǎn)品的出口也開(kāi)始取得突破。

　　三、技術(shù)現(xiàn)狀

　　大部分**市場(chǎng)被跨國(guó)公司占領(lǐng)

　　儀器儀表產(chǎn)品品種門(mén)類(lèi)繁多，覆蓋面很廣。按照新的國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，儀器儀表產(chǎn)品有20小類(lèi)，可歸納為工業(yè)自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)、科學(xué)測(cè)試儀器、常用儀器儀表和專(zhuān)用儀器儀表4類(lèi)。其中，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)和重大裝備影響大、代表行業(yè)水平的是自動(dòng)化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場(chǎng)儀表、關(guān)鍵精密測(cè)試儀器兩大部分。

　　自動(dòng)化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場(chǎng)儀表

　　按產(chǎn)品技術(shù)水平、來(lái)源和市場(chǎng)狀況，自動(dòng)化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場(chǎng)儀表大致可分成以下四類(lèi)。

　　類(lèi)，一般常用的測(cè)溫、測(cè)壓、流量、顯示和控制調(diào)節(jié)儀表產(chǎn)品。此類(lèi)產(chǎn)品以中低檔居多，產(chǎn)品的改進(jìn)提高和市場(chǎng)適應(yīng)性研發(fā)，我國(guó)企業(yè)已有能力承擔(dān)。

　　*二類(lèi)，上世紀(jì)80年代和90年代初期引進(jìn)技術(shù)并已國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)品。這類(lèi)產(chǎn)品我國(guó)企業(yè)已掌握核心制造技術(shù)，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品有一定的市場(chǎng)占有率。但由于國(guó)外產(chǎn)品已經(jīng)成熟并大量進(jìn)入市場(chǎng)，因此目前我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用于中小工程項(xiàng)目。

　　*三類(lèi)，我國(guó)自行研發(fā)的高中檔產(chǎn)品，代表性產(chǎn)品如分散型控制系統(tǒng)(DCS)和電磁流量計(jì)。這些產(chǎn)品的基本性能和功能已與國(guó)外產(chǎn)品接近，有較高的市場(chǎng)占有率，并在不斷上升。但應(yīng)用對(duì)象仍以中小工程項(xiàng)目為主，用于大型工程項(xiàng)目的主要是非主要裝置、非主要控制系統(tǒng)和非關(guān)鍵工位。

　　*四類(lèi)，以重點(diǎn)工程為主的大型工程項(xiàng)目采用的高中檔產(chǎn)品。目前，我國(guó)絕大部分項(xiàng)目采用三資企業(yè)生產(chǎn)和進(jìn)口的產(chǎn)品，例如大型DCS系統(tǒng)、PLC、核電數(shù)字控制系統(tǒng)及儀表、高精度壓力/差壓變送器、大壓差/耐磨/耐沖擊調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等產(chǎn)品，以及用量少、技術(shù)難度大、專(zhuān)用性強(qiáng)的品種。

　　精密測(cè)試儀器

　　我國(guó)現(xiàn)階段研制生產(chǎn)的精密測(cè)試儀器，整體達(dá)到國(guó)際上世紀(jì)90年代初中期技術(shù)水平，主要包括色譜儀器、光譜儀器、電化學(xué)儀器、研究型光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子天平、離心機(jī)、電子*試驗(yàn)機(jī)、超聲波探傷機(jī)、X射線(xiàn)探傷機(jī)、電子經(jīng)緯儀、精密電測(cè)儀器等。一些產(chǎn)品的技術(shù)水平接近、達(dá)到當(dāng)前國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平，例如微波等離子光譜儀、便攜式光離子化氣相色譜儀、全自動(dòng)原子吸收分光光度計(jì)、原子熒光分光光度計(jì)、激光干涉計(jì)量?jī)x器、全站儀、全自動(dòng)智能超聲波探傷機(jī)、全自動(dòng)遠(yuǎn)程診斷光學(xué)顯微鏡等。

　　目前，我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足科研、生產(chǎn)和社會(huì)各個(gè)方面的一般性需求，但是**需要主要依賴(lài)進(jìn)口。

　　四、發(fā)展趨勢(shì)

　　科學(xué)儀器未來(lái)發(fā)展應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

　　1、分析儀器

　　光學(xué)捕獲(Opticaltrapping)是一種新型的光學(xué)微操作技術(shù)。它將一束光用高數(shù)值孔徑的物鏡聚焦成微米級(jí)的光斑，形成梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微小粒子的捕獲和移動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種微觀(guān)領(lǐng)域的研究。

　　微型色譜儀將會(huì)得到很快的發(fā)展。C2V公司已經(jīng)推出了世界上小快的手持式氣相色譜儀，主機(jī)大小僅124×84×60mm，所含柱模塊大小為60×100×12.5mm，可在10-30秒內(nèi)完成天然氣主要成份的全分析。

　　NMR的微型化近年來(lái)已經(jīng)取得重大進(jìn)展，瑞士Neuchatel大學(xué)開(kāi)發(fā)成功一種高質(zhì)量因子可供微流控芯片NMR全分析系統(tǒng)使用的射頻平面微線(xiàn)圈，所需樣品量?jī)H為1-100納升，并可在幾秒內(nèi)獲得所需的信噪比。NMR微型化應(yīng)當(dāng)是值得關(guān)注的發(fā)展方向。

　　光頻光梳光譜法(Optical frequency combspectroscopy)是新發(fā)展起來(lái)的另一種重要的儀器技術(shù)，采用這種技術(shù)可以在極短的時(shí)間內(nèi)以很高的靈敏度檢測(cè)許多不同的氣體，將在臨床診斷領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　2、精密檢測(cè)儀器

　　當(dāng)今時(shí)代已經(jīng)進(jìn)入分子、原子分析檢測(cè)新階段，微納科技的發(fā)展直接推動(dòng)了精密檢測(cè)儀器的快速發(fā)展。值得特別關(guān)注是MEMS/NEMS(微電機(jī)系統(tǒng)/納機(jī)電系統(tǒng))測(cè)試儀器,以?huà)呙杷淼里@微鏡和原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡,以及基于STM/AFM的基本原理新發(fā)展起來(lái)一系列SPM,如磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡等這些儀器的新發(fā)展。

　　3、光子成像儀器

　　一個(gè)以光子學(xué)與生命科學(xué)相互融合的新學(xué)科——生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)隨著激光、電子、光譜、顯微及光纖等技術(shù)的發(fā)展而迅速成長(zhǎng)起來(lái)，應(yīng)運(yùn)而生出現(xiàn)了不少新型科學(xué)儀器。應(yīng)用這些儀器不但豐富了人們對(duì)于光與生物組織體相互作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)，而且促進(jìn)了各種新的生物研究?jī)x器和醫(yī)學(xué)診斷儀器的發(fā)明。光子成像技術(shù)主要包括漫射光層析成像、熒光成像、相干層析成像、光聲成像等。光學(xué)相干層像(OCT)結(jié)合了共焦顯微術(shù)和低相干光的外差探測(cè)技術(shù)，它是一種在一維光學(xué)低相干反射測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來(lái)的二維或三維成像技術(shù)。

　　4、光譜分析儀器

　　過(guò)去，光譜分析儀器主要應(yīng)用在基礎(chǔ)學(xué)科研究和礦物分析、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域。值得關(guān)注一個(gè)新的發(fā)展動(dòng)向是，由于人類(lèi)生存和發(fā)展一些迫切的需求，同時(shí)計(jì)算機(jī)軟硬件、微電子、計(jì)算數(shù)學(xué)、微型器件發(fā)展提供的新技術(shù)成果，使得光譜技術(shù)和儀器向生物、環(huán)境、醫(yī)療等領(lǐng)域快速拓展，無(wú)論理論研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和儀器**都有了明顯的發(fā)展，今后還將更快發(fā)展。