我國儀器儀表行業(yè)60年發(fā)展綜述

眾所周知，當今世界已經(jīng)進入信息時代，信息技術(shù)成為推動科學技術(shù)高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。著名科學家錢學森明確指出，“信息技術(shù)包括測量技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)。測量技術(shù)是基礎(chǔ)?！毙畔⒓夹g(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)成為帶動世界經(jīng)濟發(fā)展的龍頭產(chǎn)業(yè)。這就是說，測量技術(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，儀器儀表與測量控制在當今信息時代推動科學技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展具有何等重要的地位。

　　一、地位作用

　　由于儀器儀表與測量控制的重要地位和作用受到了社會的高度重視，近些年來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內(nèi)人大會議上提出“經(jīng)濟與社會發(fā)展*十個五年計劃綱要”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，是建國以來的次。緊接著，計委、經(jīng)貿(mào)委、科技部等許多部委都列了若干專項，動用了大筆資金支持儀器儀表的發(fā)展。

　　2005年，發(fā)改委正式下達了“加快振興裝備制造業(yè)的若干意見”，提出了在各個行業(yè)中選出16項重點發(fā)展領(lǐng)域立專項支持發(fā)展，其中*11項就是重大工程自動化控制系統(tǒng)和精密測試儀器。

　　2006年制定“中長期科學與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要”，涉及到了多項儀器儀表與測量控制發(fā)展項目。

　　2008年4月，科技部、發(fā)改委、教育部和中國科協(xié)聯(lián)合發(fā)出了“關(guān)于加強**方法工作的若干意見”，正式啟動**方法工作在國內(nèi)開展。這份文件中，明確提出**方法包括**思維、**方法和**工具三個要素，**工具主要就是指推動科技**的科學儀器?？茖W儀器的重要作用被進一步提升，開發(fā)研究得到更有力的支持。

　　此外，在863計劃，特別是航天計劃等科技發(fā)展計劃中，支持儀器儀表與測量控制的發(fā)展也被放到了重要位置。就是在這樣一個十分有利的形勢下，近些年來我國儀器儀表與測量控制得到了迅速的發(fā)展。

　　二、產(chǎn)業(yè)概況

　　連續(xù)四年增長率20%以上

　　我國儀器儀表行業(yè)是一個高速、平穩(wěn)發(fā)展的行業(yè)，但在機械工業(yè)13個行業(yè)里，儀器儀表不屬于增長高的行業(yè)，四年來增長率在20%～27%之間。

　　儀器儀表行業(yè)的另一個特征就是進出口逆差比較大，是機械工業(yè)13個行業(yè)里逆差大的一個。2005年，我國儀器儀表行業(yè)進出口總額193.59億美元，其中進口140.14億美元，同比增長15.7%，出口52.45億美元，同比增長30.8%。

　　儀器儀表行業(yè)在整個機電行業(yè)內(nèi)屬于改制和轉(zhuǎn)制進展比較快的行業(yè)，相當數(shù)量的國有企業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)為民營，三資企業(yè)也非?；钴S，國外許多著名的儀器儀表跨國公司都在我國投資或者擴大生產(chǎn)。按經(jīng)濟結(jié)構(gòu)類型統(tǒng)計，行業(yè)銷售收入中我國企業(yè)(包括國有、國有控股和民營企業(yè))約占55.12%，利潤占54.59%，其余為三資企業(yè)。

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

　　其次，我國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率是3%～4%，我國已連續(xù)四年實現(xiàn)20%以上的年增長率，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)是直接與外商競爭的行業(yè)，外資在華已進入*三階段。階段是合資和技術(shù)輸出為主，20世紀90年代前后的合資轉(zhuǎn)成控股為*二階段，現(xiàn)在已進入到以獨資和兼并我國企業(yè)為主的*三階段。

　　*四，一些中低檔產(chǎn)品已具有規(guī)模優(yōu)勢和國際市場競爭力。比如普通數(shù)字萬用表等產(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，我國已成為電度表、顯微鏡、望遠鏡、溫度計、壓力表、水表、煤氣表、光學元件等產(chǎn)品的生產(chǎn)和出口大國，集裝箱檢測設(shè)備等**產(chǎn)品的出口也開始取得突破。

　　三、技術(shù)現(xiàn)狀

　　大部分**市場被跨國公司占領(lǐng)

　　儀器儀表產(chǎn)品品種門類繁多，覆蓋面很廣。按照新的國民經(jīng)濟分類標準，儀器儀表產(chǎn)品有20小類，可歸納為工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)、科學測試儀器、常用儀器儀表和專用儀器儀表4類。其中，對國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)和重大裝備影響大、代表行業(yè)水平的是自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表、關(guān)鍵精密測試儀器兩大部分。

　　自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表

　　按產(chǎn)品技術(shù)水平、來源和市場狀況，自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表大致可分成以下四類。

　　類，一般常用的測溫、測壓、流量、顯示和控制調(diào)節(jié)儀表產(chǎn)品。此類產(chǎn)品以中低檔居多，產(chǎn)品的改進提高和市場適應(yīng)性研發(fā)，我國企業(yè)已有能力承擔。

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

　　*三類，我國自行研發(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。這些產(chǎn)品的基本性能和功能已與國外產(chǎn)品接近，有較高的市場占有率，并在不斷上升。但應(yīng)用對象仍以中小工程項目為主，用于大型工程項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，以重點工程為主的大型工程項目采用的高中檔產(chǎn)品。目前，我國絕大部分項目采用三資企業(yè)生產(chǎn)和進口的產(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、超聲波流量計等產(chǎn)品，以及用量少、技術(shù)難度大、專用性強的品種。

　　精密測試儀器

　　我國現(xiàn)階段研制生產(chǎn)的精密測試儀器，整體達到國際上世紀90年代初中期技術(shù)水平，主要包括色譜儀器、光譜儀器、電化學儀器、研究型光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子天平、離心機、電子*試驗機、超聲波探傷機、X射線探傷機、電子經(jīng)緯儀、精密電測儀器等。一些產(chǎn)品的技術(shù)水平接近、達到當前國際同類產(chǎn)品的先進水平，例如微波等離子光譜儀、便攜式光離子化氣相色譜儀、全自動原子吸收分光光度計、原子熒光分光光度計、激光干涉計量儀器、全站儀、全自動智能超聲波探傷機、全自動遠程診斷光學顯微鏡等。

　　目前，我國企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足科研、生產(chǎn)和社會各個方面的一般性需求，但是**需要主要依賴進口。

　　四、發(fā)展趨勢

　　科學儀器未來發(fā)展應(yīng)當關(guān)注以下幾個方面：

　　1、分析儀器

　　光學捕獲(Opticaltrapping)是一種新型的光學微操作技術(shù)。它將一束光用高數(shù)值孔徑的物鏡聚焦成微米級的光斑，形成梯度來實現(xiàn)對微小粒子的捕獲和移動。這項技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種微觀領(lǐng)域的研究。

　　微型色譜儀將會得到很快的發(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的微型化近年來已經(jīng)取得重大進展，瑞士Neuchatel大學開發(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圈，所需樣品量僅為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)可以在極短的時間內(nèi)以很高的靈敏度檢測許多不同的氣體，將在臨床診斷領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　2、精密檢測儀器

　　當今時代已經(jīng)進入分子、原子分析檢測新階段，微納科技的發(fā)展直接推動了精密檢測儀器的快速發(fā)展。值得特別關(guān)注是MEMS/NEMS(微電機系統(tǒng)/納機電系統(tǒng))測試儀器,以掃描隧道顯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

　　一個以光子學與生命科學相互融合的新學科——生物醫(yī)學光子學隨著激光、電子、光譜、顯微及光纖等技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來，應(yīng)運而生出現(xiàn)了不少新型科學儀器。應(yīng)用這些儀器不但豐富了人們對于光與生物組織體相互作用機理的認識，而且促進了各種新的生物研究儀器和醫(yī)學診斷儀器的發(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技術(shù)，它是一種在一維光學低相干反射測量技術(shù)的基礎(chǔ)上擴展而來的二維或三維成像技術(shù)。

　　4、光譜分析儀器

　　過去，光譜分析儀器主要應(yīng)用在基礎(chǔ)學科研究和礦物分析、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域。值得關(guān)注一個新的發(fā)展動向是，由于人類生存和發(fā)展一些迫切的需求，同時計算機軟硬件、微電子、計算數(shù)學、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，無論理論研究、技術(shù)開發(fā)和儀器**都有了明顯的發(fā)展，今后還將更快發(fā)展。