我国仪器仪表的现状与发展前景

经过几十年来，特别是近十几年来的建设与发展，我国仪器仪表已经初步形成产品门类品种比较齐全，具有一定生产规模和开发能力的产业体系，成为亚洲除日本以外第二大仪器仪表生产国。 据不完全统计，年产值低于500万元的企业未列入统计，部分军工企业和产品未列入统计，2003年我国仪器仪表生产企业总数2232个，工业总产值970亿元，销售收入921亿元；包括医疗仪器，工业总产值和销售收入均突破1000亿元。其中，工业自动化仪表与控制系统企业企业总数620个，工业总产值285亿元，销售收入282亿元，分别占仪器仪表全行业28%，，28.5%和29%。科学仪器企业总数525个，工业总产值263亿元，销售收入251亿元，各项数据大约都占全行业25%左右。电子与电工测量仪器企业总数285个，工业总产值148亿元，销售收入147亿元，分别占全行业13%，，14%和14.6%。其他各类仪器仪表企业总数、工业总产值和销售收入占全行业不足34%。 “九五”以来，尤其是近3年来，我国仪器仪表发展很快，形式很好，主要体现在以下几个方面。 1、仪器仪表行业工业总产值和销售收入年平均增长率超12%，2003年同比2002年增长率达到26.2%和25.4%; 2、一批技术先进的具有国际竞争力的产品不断涌现。特别是国产工业控制系统DCS水平显著提高，已经承接30万千瓦发电机组60套，一半投入运行良好，并在60万千瓦发电机组新建工程国际招标中中标，充分具备了国际竞争能力。横河川仪公司生产的中高档压力/差压变送器年产量突破7万台，进入世界前10名。 3、仪器仪表产品进出口贸易迅速增长，2003年进出口总额大121亿美元，出口29.5一美元,同比2002年增长52.6%。出口产品中已经包含有技术含量较高的工业控制系统和精密科学仪器。中低端数字万用表出口占据世界市场60%份额。出口国家不只限是亚洲、非洲、许多产品已经进入欧美市场。 4、我国仪器仪表企业体制发生了巨大的变化，三资企业的迅速发展和民营企业的很快崛起，已经成为仪器仪表的主体。2003年，三资企业销售收入占全行业40%以上，利润占全行业53.6%。民营企业紧随其后，而且加大了投资力度，如正泰集团投资1亿元进入工业自动化仪表行业，时代集团兼并了全国最大的试验机企业济南试金集团。浙江中控技术（集团）公司、上海新华控制技术公司和北京和利时系统工程公司3家民营企业已经发展成为我国最有实力的工业控制系统公司，年销售收入均超过5亿元，而且发展势头很好。 应当清醒地看到，虽然我国仪器仪表产业有了较大的发展，但还远远不能满足国民经济、科学研究、国防建设以及社会发展等各个方面日益增长的迫切需求。我国仪器仪表产品大部分属于中低端产品，技术水平相当于20世纪90年代初中期国际水平，高端大型仪器几乎全部依赖进口。2003年我国仪器仪表进口总额91.5亿美元，相当于国内全行业总产值73%。除去出口部分，我国国产仪器仪表大约只占据国内市场51.4%的份额，缺口高达一半。当然这是就市场销售总额而言，但反映出的现状却是严峻的。 我国仪器仪表落后于国际先进水平，差距是全方位的，包括测量与控制的精度不高，品种短缺，外观不美等各个方面，但最致命的差距表现在产品的可靠性和稳定性上。使用国产仪器仪表，一次开机成功率普遍不高，使用中维修率却不低。可靠性和稳定性问题长期得不到根本性解决，成为我国仪器仪表发展中的“瓶颈”，严重地阻碍了国产仪器仪表的应用。我国仪器仪表进口90亿美元，年年大幅度增加，除了部分用户确实购置我国短缺的高端大型精密仪器外，不少业主购进的是我国已有的仪器仪表。究其原因，主要就在于可靠性和稳定性不高影响到了国产仪器仪表的可信度。制约国产仪器仪表的可靠性和稳定性的主要原因是：（1）长期忽视了基础技术的研究和开发；（2）国产通用件和基础件质量不过关；（3）企业对产品的质量管理和培训能力。值得欣慰的是，近年来可靠性和稳定性问题得到了极大的重视，状况有了改善，一批可靠性和稳定性较高的产品不断问世，国产DCS系统能够得到广泛应用就是最好的证明。 现代仪器仪表在当今社会具有重要的作用和地位。我国仪器仪表的总体发展水平落后发达国家10～15年。面对我国国民经济、科学技术、国防建设以及社会生活各方面发展的迫切需求，仪器仪表必须加快发展。发展的战略目标和主要方向是什么？要回答这个问题，必须了解国际仪器仪表的发展趋势。 数字技术的出现把模拟仪器的精度、分辨力与测量速度提高了几个量级，为实现测试自动化打下了良好的基础。计算机的引入，使仪器的功能发生了质的变化，以个别参数的测量转变成整个系统特征参数的测量；从单纯的接收显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出；从用单台仪器测量转变为用测量系统测量；使电子测量仪器在传统的时域与频域之外，又出现了数据域测试。上世纪90年代，一个突破性的进展是仪器仪表智能化程度的提高；DSP芯片的大量问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力和图象处理功能。现场总线技术是90年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术，Internet和Internee技术也将进入控制领域。现代仪器仪表已经向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向发展。跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使之能更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制时象的全方位信息。分析仪器正在经历一场革命性的变化，传统的光学、热学、电化学、色谱、波谱类分析技术都已从经典的化学精密机械电子结构、实验室内人工操作应用模式，转化为光、机、电、算（计算机）一体化、自动化的结构，并向更名副其实的智能系统发展（自诊断自控、自调、自行判断决策等高智能功能）。由于以信息技术为代表的高新科学技术的突飞猛进，使科学仪器的工作原理，设计思想，设计方法发生了明显的变化，几种关键的技术是： （1）微分析技术，即分析仪器的微型化和微量化，其共性技术有微控技术、微加工技术、微检测技术、微光源、微分光光学系统、微传感器等，应用上述技术分析仪器有微流控制芯片、芯片实验室、微近红外光谱仪等。 （2）生物、化学传感器、包括新型传感技术在分析仪器中的应用，将生物芯片技术、新型化学传感技术、智能传感器技术应用于分析仪器的研制。 （3）成像技术，包括广义成像，纳米级超高分辨成像、图象信息处理等，具体的领域有核磁共振技术、图象自动分析及综合技术、成像光谱技术、近场光学成像技术。 （4）仪器的联用技术通过信息分离、专用软件接口技术，实现多种学科技术间的联用以实现复杂系统的痕量成分分析、结构分析、形态分析等综合分析，如色谱—质谱联用、色谱—光谱联用等。此外，多台仪器、多个实验室的综合分析管理系统（LIMS，Laboratory Information Management System）已经推广应用；仪器可以上网，制造商可以同全球用户或用户之间实现信息交流，厂商对用户正在使用的仪器进行远程诊断、指导正确使用或提出维修指导，各同类仪器用户或相同分析工作用户直接进行数据、情报共享、仪器的远程校准和量值溯源等已指日可待。分析仪器在生物、环保、医学、农业、食品等有关人类生存和发展领域的应用日新月异。这些就是国际仪器仪表发展的主要潮流。 　　根据我国国民经济和社会发展提出的需求，充分认识到国际仪器仪表发展的趋势，国家制定仪器仪表发展的战略目标是：在未来10～15年内，充分利用我国经济高速发展和巨大的市场优势，大力推进新技术新工艺在仪器仪表中的应用研究，掌握各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技术，使我国仪器仪表产业总体水平同国际水平的差距缩短到3～5年，约30％的产品达到国际同期先进水平，国产仪器仪表在大工程中的配套能力达到85％以上，在国内市场需求中占领75％以上的份额。 为了实现这个战略目标，仪器仪表发展的主要方向是： 1、工业自动化仪表与控制系统以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等。2010年要配套50％大型工程，2020年满足配套85％大型工程。与此同时，要抓好先进控制、优化软件发发与产业化技术，包括先进控制技术、过程优化技术、实时临控软件平台、信息集成软件平台、系统集成技术等。2010年要达到“交钥匙”自控系统30％的能力，2020年做到50％工程项目“交钥匙”。加强智能仪表、采用现场总线技术的检测仪表、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，10年内能过取代现在进口产品70％。 2、科学仪器要加快老产品更新换代，2010年前替代进口产品50％，2020年达到替代进口产品75％。重点围绕生命科学、农业和食品、材料科学、环境与能源等直接关系到人类生存和发展的各学科和领域的需求，加强引进消化、自主研究、开发和产业化。 对于各类色谱、光谱、质谱、电化学等通用仪器，重点解决提高可靠性和稳定性的问题；加快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；着重发展各种科学仪器应用软件、标准化数据处理软件、提供使用可靠和扩展性强的通用性科学仪器开发平台及仪器测控数据系统与支撑系统；加强计量仪器的开发和产业化，重点是微电子制造业中的几何量在线讲师仪器，远程计量校准，以及计量基准的研究。 3、电子与电工测量仪器，要重点发展精密数字电表、自动测试技术与系统集成技术、网络化技术。到2010年生产线关键工序能配备自动化监测仪器、在线监测和故障诊断系统，满足20％企业建立整机自动化测试系统，2020年50％企业建立整机自动化测试系统，实现在线自动化检测。要加快发展通信、计算机、网络测量技术、集成电路测量仪器及系统；航天航空自动测试系统及设备。 4、医疗仪器，重点发展医用光学仪器；以数字成像、高档黑白超、彩超、彩超换能器为研发关键技术的超声医用仪器；Ｘ线图像处理系统，开放式超导型核磁共振系统等大型医疗仪器和临床信息系统；高能智能化肿瘤治疗大型仪器系统。 5、大力<