浅谈我国仪器仪表测控的现状及其发展趋势

在当今以信息技术带动工业化发展的时代，仪器仪表与测试技术是信息科学技术重要的组成部分。仪器仪表是工业生产的"倍增器"，科学研究的"先行官"，军事上的"战斗力"，国民活动中的"物化法官"。发达国家已把发展现代仪器仪表科技列为一项重要的战略措施。 因此，其测量控制也成为了一项不可或缺的技术。

仪器仪表测控技术现状

目前大部分国产仪器仪表产品处于国际上九十年代初、中期的水平。在产品的可靠性、功能、智能化程度、产品技术更新周期、面向对象的专用解决方案等方面都存在较大差距。中低档产品品种基本齐全，能够批量生产，且质量稳定；例如，电工仪器仪表在国内市场占有率达95%，并有13%产品出口。深圳市每年生产数字万用表达700万台，出口世界90多个国家，中低档数字万用表的产量占世界总产量的80%。少数中高档产品，已接近国际水平。在工程应用技术方面，已经能够承担一部分国家重大工程仪器仪表系统成套工作。如60万千瓦火电机组，350万吨/年炼油装置，20000m3/h空分装置、核电站常规岛控制系统等，开始摆脱国家重大工程全部被国外公司垄断的局面。但在高技术含量的自动化仪表及系统、科学测试仪器、传感器元器件等产品的竞争上，国内仪器仪表行业基本上都处于相当被动的境地。总体上说，2003年国内仪器仪表市场需求旺盛，增长迅速。受电站、汽车、公用设施工程、住宅建设和国际市场回暖等影响，工业自动化仪表与控制系统、车用仪表、电水气用计量仪表和中低档光学仪器等增长迅速。但是，我国对仪器仪表的需求量的二分之一是由进口产品满足的，国外公司的中档产品以及许多关键零部件占有了国内60%以上的市场份额，大型和高精度的仪器仪表几乎全部依赖进口。

因此，大力提升我国测量控制与仪器仪表的研制、开发、制造能力，对真正提高我国国民经济的整体素质，以信息化带动工业化，最终实现我国经济、社会和科技跨越式发展，维护国家和社会安全是十分迫切和必要的。

我国仪器仪表测控存在的问题及其原因

1.技术方面的差距

（1）产品的可靠性较差。对基础技术和制造工艺的研究不够，一些影响可靠性的关键技术，如精密加工技术、密封技术、焊接技术等至今还没有得到很好解决，导致产品（特别是高档产品）的性能不够稳定和可靠。

（2）产品的性能、功能落后。现有国内产品在测量精度上要与外国产品相差1个数量级。在功能上，国内现有产品智能化程度还较低。另外，产品的网络化在国外已经进入实用阶段，而我国基本上处在起步阶段。

（3）产品技术更新的周期慢。当今国外产品的更新周期大约在2～3年。新技术的储备往往可以提前到十年。一些采用新原理的产品，在我国还处于空白状态。科研院所在跟踪新技术方面虽然有成果，但与企业结合产业化相当艰难。

（4）缺乏针对使用对象而开发的专用解决方案。国外近年测量控制与仪器仪表的发展趋势是开发仪器仪表与应用对象紧密结合的软件产品，最终向用户提供个性化的解决方案。而我国企业在这方面尚未形成产业。

2.企业综合实力方面的差距

（1）行业规模小，测量控制与仪器仪表行业的总产值较低。不仅是绝对量小，在经济总量中的比例也很小。仪器仪表行业的企业绝大多数是中小企业。全行业有规模以上企业1887个，年销售额超过10亿元的不足15个，行业职工总数为51万，缺乏综合实力强的"旗舰"企业。国内企业的单项产品市场运作能力较强，但缺乏综合实力。在人力、财力上都不能在市场上与外国跨国集团抗衡。因此，在市场竞争方面处于弱势。企业缺乏大型工程的工程能力。

（2）企业劳动生产率低。由于仪器仪表属于高科技产业，低劳动力成本的作用不明显。国内企业管理水平普遍低于外国企业，因此，制造高技术含量产品的企业，劳动生产率远低于外国企业。

（3）企业技术开发投入普遍不足。由于国内企业几乎全部是中、小型企业，在人力、财力方面都不能支持足够的、长期的技术创新投入。以科学仪器为例，一般国外公司的开发投入占销售额的10%，而我国仅占3%。

造成以上这些问题和差距的关键原因有下面四个：

1.运行机制不能适应市场经济发展的要求。在发展的过程中，一批国家投资的骨干企业面临产品老化、技术人员流失的严峻局面，生产与经营困难；一批机制创新、运行灵活的企业正在逐步成为新的亮点，但多半尚未能掌握先进核心技术，创新成果少，还不能与外国大公司抗衡。

2.产、学、研、金融、政府、用户有机结合的体制和政策没有形成。测量控制与仪器仪表是典型知识密集、技术密集型产品，敏感于高科技发展，是多种高新技术融合的综合体，因此，产、学、研、政府、金融、用户的有机结合就显得十分重要。条块分割，各自为战，低水平重复，难以形成合力，缺乏有效的引导。科研成果产业化率低的问题仍然十分突出。

3.缺乏国家强有力的研究支援体制。测量控制与仪器仪表行业品种多、批量小，需要长期的、坚持不懈的投入。但目前投资总量不足且投资效益不佳。投资途径分散，难以集中重点。课题的选定和研究成果的公正且透明的评价体制尚不完善。企业既不能像外国那样完全按照市场经济规则参与竞争，又缺乏包括研究资源的战略投资、新技术市场化所需要的市场环境的整顿等国家战略。

4.缺乏高层次的复合型人才和熟悉、精通各学科交叉的综合型人才，也是造成差距的一个重要原因。

我国测量控制与仪器仪表的未来发展趋势

鉴于测量控制与仪器仪表的重要性及其显示了国家企业的综合能力，我国必须从根本上认识到这一点，努力从各方面来加强其发展。具体可从以下几点来看：

1.工业自动化仪表与控制系统

以石油、化工、钢铁、电力、交通运输、国防安全、环保、轻工、水利等重大工程项目为依托，致力于新一代主控系统及其综合自动化开发和产业化，主要包括集散控制系统、现场总线控制系统和以工业计算机为基础的开放式控制系统、工业生产中的质控体系等；国内生产的产品，2010年要满足50%的大型系统，2020年要能满足85%的大型系统。 先进控制、优化软件开发与产业化技术， 2010年要具有"交钥匙"自控系统30%的能力，到2020年，50%的工程项目做到"交钥匙"。智能仪表、采用现场总线技术与实时工业以太网技术的检测仪表、执行器与变送器、成套专用控制装置和成套专用优化系统的开发与产业化；2010年国内生产的产品品种和价值均要达到70%，2020年达到85%。

2.科学仪器

重点解决色谱、光谱、质谱、电化学等各类通用仪器的稳定和可靠性，开发高灵敏检测器和高精度传感器，进一步提高仪器的技术水平和设计制造能力。农产品品质和食品营养成分检测、农药及残留量检测、土壤速测等农业和食品专用仪器；海洋仪器；大气、水和固体废弃物安全监测和预警用成套环境专用仪器，各种灾害监测仪器；生命科学用分离分析仪器及面向医疗单位包括中小医院的各种生化分析仪器；计量仪器；航天仪器等。重点发展各种微分析仪器、智能仪器、联用仪器、虚拟仪器、成像仪器及相关技术和部件以及各种科学仪器应用软件、标准化数据处理软件，提供使用可靠、扩展性强的通用型科学仪器开发平台和仪器测控数据系统以及支撑系统。

3.医疗仪器

2010年国内生产的产品品种和价值达到市场需求的50%，到2020年达到70%。A.开发研制医用光学仪器，包括内窥镜、眼科光学仪器、手术显微镜等。

B.以全数字化成像、高档黑白超和彩超、新型换能器为研发技术的超声医用仪器。C.研究开发数字化核磁、X线影像系统，高温超导型核磁共振系统，精细手术和微创手术系统等大型医疗仪器及临床信息系统。D.研究开发高能智能化肿瘤治疗大型仪器系统，包括数字化控制系统、高能管技术、放疗模拟定位机改造，以及多光阑系统等关键技术。E.结合面向社区、家庭的小型化和便携式医疗仪器远程通信和网络化的发展，加强预防医疗系统及疾病控制系统的研究开发。

5.数字化医疗仪器及其关键技术

以数字化技术带动传统医疗仪器的发展，满足人民健康的需求。发展重点是数字化医学影像诊断设备，数字化物理治疗和手术设备，数字化显微、内窥和激光诊疗设备，数字化医疗信息系统。关键技术：生物传感及数字成像技术，高能射束监控及机器人或机械手操作技术，显微内窥光学及激光监控技术等。

6. 基于现代量子物理的计量基标准系统

基于量子物理的计量基标准系统，其主要内容是以量子理论为基础的若干计量基标准的建立及量子计量基标准所需的量子计量器件的研制。量子计量基标准包括现代国家时间频率基准（离子存储光频标、空间守时钟）和国家时间频率量值溯源体系及守时与授时系统，交流约瑟夫森电压基准、量子化霍尔电阻基准和单电子隧道效应电流基准构成的现代电学计量基标准，电功率质量自然基准，现代热力学温度计量标准及绝对测量方法，光幅射基准，长度量子基准，物质的量的量子基准。量子计量基标准所需的量子计量器件的研制包括交、直流约瑟夫森电压阵列器件，交、直流量子化霍尔电阻器件、量子电流基准器件（SET）、温度量子标准器件、超导量子干涉器等。

结语

仪器仪表不仅是装备制造业中进口较多和外贸逆差最大的行业，同时也是外资积极和活跃的工业部门。我国政府应制定一系列的政策与措施，以便通过项目的实施形成一批行业龙头企业，带动整个测量控制与仪器仪表业的长期发展。

参考文献：

1、中国测量控制与仪器仪表中长期科技发展规划，2006-06

2、我国仪器仪表测量控制的现状，胡仙芝，2005

3、中国仪器仪表的测量发展趋势，张贡，2005-07

（作者单位:浙江理工大学机控学院)

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