儀器儀表作為對信息進行采集、測量、處理和控制的重要手段和設備，已成為推動科學技術和國民經濟高速發展的關鍵技術之一。王大珩院士指出：“在當今以信息技術帶動工業化發展的時代，儀器儀表與測試技術是信息科學技術重要的組成部分”。儀器儀表是工業生產的“倍增器”，科學研究的“先行官”，軍事上的“戰斗力”，國民活動中的“物化法官”。發達國家已把發展現代儀器儀表科技列為一項重要的戰略措施。 測量控制與儀器儀表正向著計算機化、網絡化、智能化、多功能化的方向發展，跨學科的綜合設計、高精尖的制造技術使它能更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制的全方位信息。利用物理學的新效應和高新技術開發新型高靈敏度、高穩定性、強抗干擾能力的測量控制技術和儀器儀表層出不窮。 目前大部分國產儀器儀表產品處于國際上九十年代初、中期的水平。在產品的可靠性、功能、智能化程度、產品技術更新周期、面向對象的專用解決方案等方面都存在較大差距。我國對儀器儀表的需求量的二分之一是由進口產品滿足的，大型高精度的儀器儀表幾乎全部依賴進口。因此，大力提升我國測量控制與儀器儀表的研制、開發、制造能力，對真正提高我國國民經濟的整體素質，以信息化帶動工業化，最終實現我國經濟、社會和科技跨越式發展，維護國家和社會安全是十分迫切和必要的。 在未來 15 年內，必須充分利用我國經濟高速發展和巨大的市場優勢，結合測控技術的深化研究，大力推進新技術、新工藝在儀器儀表中的應用研究，掌握各類儀器儀表的設計、生產工藝等關鍵技術，滿足國民經濟、人民健康和國防安全在生產、科研、應用各個方面對測量控制與儀器儀表的需求，減少進口，擴大出口，使我國的測量控制與儀器儀表產業總體水平與國際水平差距縮短到 3 至 5 年；測量控制與儀器儀表產業的工業自動化儀表和控制系統、科學儀器、醫療儀器、電測和計量儀器、各類專用儀器儀表、相關傳感器和元器件及材料等領域約 30% 的產品達到國際同期先進水平，國產儀器儀表在大工程中的配套能力達到 80% 以上。為此，建議重大科技項目如下： 新型傳感器及信息獲取技術； 與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備及其系統集成技術； 精確制造中的測量控制技術及儀器儀表； 科學儀器中的微分析儀器及其關鍵技術； 數字化醫療儀器及其關鍵技術； 基于現代量子物理的計量基標準系統。 中國測量控制與儀器儀表中長期科技發展規劃 （討論稿） 1.總體思路與研究框架 1.1 總體思想 ▲ 先進制造業的規模和水平是衡量一個國家綜合實力和現代化程度的主要標志。當代經濟最發達的國家，仍然是制造業最發達的國家。美國的強大主要是因為它有發達的先進成套裝備制造業。美國先進的航天器、人造衛星、飛機、艦船、電子信息設備和尖端科學儀器等，是建立在先進科學技術基礎上的裝備制造工業部門制造出來的。面對激烈的國際競爭，為使我國由一個“制造大國”轉變為一個“制造強國”，必須實施以信息化帶動工業化的戰略，沒有先進的測量控制與儀器儀表制造業的支持，不可能完成這個任務。 ▲ 所謂制造業，就是通過加工把原材料轉化為產品的工業，其增值主要在加工過程中得以體現；隨著制造業與信息化技術融合、集成，制造業價值鏈條中的增值顯著提高。今天的制造業已經成為同時對物質、信息和知識進行處理的產業。測量控制與儀器儀表作為對信息進行采集、測量、處理和控制的重要手段和設備，對制造業的發展具有先導作用，同時也是改造傳統工業的必備手段。在國民經濟運行中，儀器儀表是提高勞動生產率的倍增器，對國民經濟有著巨大的輻射作用和影響力。美國商業部國家技術和標準研究院（ NIST ）提出的報告稱：美國 90 年代儀器儀表工業產值只占工業總產值的 4% ，但它對國民經濟（ GNP ）的影響面卻達到 66% 。 ▲ 測量控制與儀器儀表已成為促進當代生產的主流環節，在現代工業中的投資占有相當比重。例如重大工程項目的投入，儀器儀表平均占 8% ～ 12% 的設備投資。 ▲ 測量控制與儀器儀表是國防現代化裝備的重要組成部分。儀器儀表的測量控制精度決定了武器系統的打擊精度，儀器儀表的測試速度、診斷能力則決定了武器的反應能力。因此先進的、智能化的測量控制與儀器儀表已成為精確打擊武器裝備的重要組成部分。 ▲ 測量控制與儀器儀表還是“新技術革命”的先導和基礎。著名科學家門捷列夫講過，“科學是從測量開始的”。高新技術的發展對測量控制與儀器儀表的依賴程度越來越大。測量控制與儀器儀表是高技術集成產物，是發展高技術必需的及重要的技術手段和基礎。現代測量控制與儀器儀表從一個重要方面體現了國家高技術和高技術產業發展的水平。 ▲ 要突出重點，有所為、有所不為。發展對先進的測量控制與儀器儀表制造業有突破性重大帶動作用的儀器儀表及其關鍵技術，有效解決測量控制與儀器儀表制造業的關鍵問題。目前，儀器儀表是裝備制造業中外貿逆差最大的行業， 2000 年 11.2 億美元， 2001 年為 30 億美元， 2002 年為 50 億美元， 2003 年為 62 億美元， 2004 年預計 90 億美元，國內對進口需求來勢之猛，非常規所料。因此，增強國內生產的儀器儀表在大工程中的配套能力，減少國內制造業和大工程對儀器儀表的進口需求，必須予以優先考慮。 ▲ 要統一領導，大力協同，要在中央領導下，充分發揮自然科學和社會科學專家的作用、部門的作用、企業特別是大型骨干企業和民營高科技企業的作用。 ▲ 要面向世界、面向未來，搞開放式研究。注意吸收借鑒世界各國的先進經驗，先進技術。 1.2 總體目標 測量控制與儀器儀表產業的總體目標是：在未來 15 年內，必須充分利用我國經濟高速發展和巨大的市場優勢，結合測控技術的深化研究，大力推進新技術、新工藝在儀器儀表中的應用研究，掌握各類儀器儀表的設計、生產工藝等關鍵技術，滿足國民經濟、人民健康和國防安全在生產、科研、應用各個方面對測量控制與儀器儀表的需求，減少進口，擴大出口，使我國的測量控制與儀器儀表產業總體水平與國際水平差距縮短到 3 至 5 年；測量控制與儀器儀表產業的工業自動化儀表和控制系統、科學儀器、醫療儀器、電測和計量儀器、各類專用儀器儀表、相關傳感器和元器件及材料等領域約 30% 的產品達到國際同期先進水平，國內生產的儀器儀表在大工程中的配套能力達到 80% 以上。 1.3 研究框架 在深入分析研究我國測量控制與儀器儀表產業現狀和國際發展趨勢及我國國民經濟、人民健康和國防安全對測量控制與儀器儀表需求基礎上，對測量控制與儀器儀表中的工業自動化儀表和控制系統、科學儀器、醫療儀器、電測和計量儀器、各類專用儀器儀表、相關傳感器和元器件及材料等領域提出未來發展的方向和重點產品，對一些重大科技項目提出建議。 2 測量控制與儀器儀表科學技術的范圍、國際發展趨勢及特點 2.1 測量控制與儀器儀表科學技術的范圍 根據國際發展的潮流和我國的現狀，目前認識到的測量控制與儀器儀表科學技術的范圍主要包括 ?工業自動化儀表、控制系統及相關測控技術 ?科學儀器及相關測控技術 ?醫療儀器及相關測控技術 ?信息技術電測、計量儀器及相關測控技術 ?各類專用儀器儀表及相關測控技術 ?相關傳感器、元器件、制造工藝和材料及其基礎科學技術 2.2 測量控制與儀器儀表的國際發展趨勢及特點 2.2.1 測量控制與儀器儀表的國際發展趨勢 數字技術的出現把模擬儀器儀表的測量控制精度、靈敏度、速度及可靠性提高了幾個量級，為實現測量控制自動化打下了良好的基礎。計算機的引入，使儀器的功能發生了質的變化，從個別參量的測量轉變成測量整個系統的特征參數，從單純的接收、顯示轉變為控制、分析、處理、計算與顯示輸出，從用單個儀器進行測量轉變成用測量系統進行測量。 90 年代，測量控制與儀器儀表科技的突破性進展是儀器儀表智能化程度的提高； DSP 芯片的大量問世，使儀器儀表數字信號處理功能大大加強；微型機的發展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力和圖像處理功能；現場總線技術是九十年代迅速發展起來的一種用于各種現場自動化設備與其控制系統的網絡通信技術， Internet 和 Intranet 技術也將進入控制領域。現代儀器儀表產品將向著計算機化、網絡化、智能化、多功能化的方向發展，跨學科的綜合設計、高精尖的制造技術使它能更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制對象的全方位信息。未來 10 年，更高程度的智能化應包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能，是數值、邏輯與知識的結合分析結果。利用物理學的新效應和高新技術及其成就開發新型高靈敏度、高穩定性、強抗干擾能力傳感器技術和測量控制儀器儀表。如：利用高溫超導量子干涉器（ SGUID ）開發計量測試儀器、物理學測試儀器、地學和地質學儀器、化學分析儀器、醫學儀器、無損材料檢驗儀器等。利用橢偏技術來檢測光纖、光學玻璃等，它與近場光學相結合，不僅可以測量表面精細結構，同時根據近場光學反射偏振信息可以分辨出被測物體的材料，這是目前實驗研究新探索。將可調諧穩頻激光光譜儀的技術用于高精密的幾何量與機械量和多種無形態量的測量，開發新一代微型光纖激光干涉儀，它的測量范圍可以從納米到幾米或更大的范圍，分辨率可達 10nm ；它還可用于稱重，研制新型電子天平、高分辨率的壓力計等。發展納米測量技術，建立納米計量測試標準，這是當今在計量與測量技術研究中十分活躍的課題。由于以信息技術為代表的高新科學技術的突飛猛進，科學分析儀器正在經歷一場革命性的變化，傳統的光學、熱學、電化學、色譜、波譜類分析技術都已從經典的化學精密機械電子結構、實驗室內人工操作應用模式，轉化為光、機、電、算（計算機）一體化、自動化的結構，并正向實時的現場、在線方向和更名副其實的智能系統發展（帶有自診斷、自控、自調 、自行判斷決策等高智能功能）。促進科學儀器的工作原理、設計思想、設計方法發生明顯變化的關鍵技術主要有：（ 1 ）微分析技術即分析儀器的微型化和微量化，其共性技術有微控技術、微加工技術、微檢測技術、微光源、微光學系統、微傳感器等，應用上述技術的分析儀器有微流控制芯片、芯片實驗室、微近紅外光譜儀等。（ 2 ）新型生物、化學傳感技術，將生物芯片技術，新型化學傳感技術，智能傳感器技術應用于分析儀器的研制。（ 3 ）成像技術包括廣義成像，納米級超高分辨成像，圖像信息處理等，具體的領域有核磁共振技術、圖像自動分析及綜合技術、光譜成像技術、近場光學成像技術等。（ 4 ）儀器的聯用技術，通過信息分離、專用軟件接口技術，實現多學科技術間的聯用，以實現復雜系統的痕量成份分析、結構分析、形態分析等綜合分析，如：色譜?質譜聯用、色譜?光譜聯用等。多臺儀器、多個實驗室結合的綜合分析管理系統（ LIMS, Laboratory Information Management System ）已經推廣應用；儀器可以上網、制造廠商可與全球用戶或用戶之間實現信息交流，廠商對用戶正在使用的儀器進行遠距診斷、指導正確使用或提出維修指導，各同類儀器用戶或相同分析工作用戶直接進行數據、情報共享、儀器的遠程校準和量值溯源等已指日可待。測量控制與儀器儀表在生物、環保、醫學等有關人的生存、發展領域的應用日新月異，現代高科技軍事方面的發展也促進了測量控制與儀器儀表的應用拓展，靈敏、準確的現場毒物檢測、生命保障任務也大大擴大了測量控制與儀器儀表的應用領域。 2.2.2 儀器儀表科技發展的特點 根據上述測量控制與儀器儀表的國際發展趨勢，可以總結測量控制與儀器儀表科技發展具有以下主要特點： ★技術指標不斷提高 就如奧林匹克運動的口號是更高、更快、更強一樣，測量控制與儀器儀表在提高測量控制的技術指標和功能上是永遠的追求，測量控制與儀器儀表的技術指標水平是一個國家測量控制與儀器儀表水平的量化標志。以擴大檢測范圍指標來說，如電壓從納伏～ 100 萬伏；電阻從超導至 10 14 Ω；諧波測量到 51 次；加速度從 10 -4 ～ 10 4 g ；頻率測量至 10 12 HZ ；壓力測量至 10 8 Pa 等；溫度測量從接近絕對零度至 10 8 ℃ 等。以提高測量精度指標來說，工業參數測量提高至 0.02% 以上，航空航天參數測量達到 0.05% 以上，計量精度和科學儀器達到的精度更是與時俱進。以提高測量的靈敏度來說更是向單個粒子、分子、原子級發展。提高測量速度（響應速度），靜態 0.1 ～ 0.02ms ，動態為 1us 。提高可靠性，一般要求為 2 ～ 5 萬小時，高可靠要求 25 萬小時。穩定性 ( 年變化 )< ± 0.05%( 高精度儀器 ) 或 < ± 0.1%( 一般儀器 ) 。提高產品環境適應性，根據不同用戶的要求，有高溫、高濕、高塵、腐蝕、振動、沖擊、電磁場、輻射、深水、雨淋、高電壓、低氣壓等條件下的適應性。 ★大量采用新的科研成果和高新技術 測量控制與儀器儀表作為人類認識世界、改造世界的第一手工具，是人類進行科學研究和工程技術開發的最基本工具。人類很早就懂得“工欲善其事，必先利其器”的道理，新的科學研究成果和發現如信息論、控制論、系統工程理論，微觀和宏觀世界研究成果及大量高新技術如微弱信號提取技術，計算機軟、硬件技術，網絡技術，激光技術，超導技術，納米技術等均成為測量控制與儀器儀表科學技術發展的重要動力。儀器儀表不僅本身已成為高技術的新產品，而且利用新原理、新概念、新技術、新材料和新工藝等最新科技成果集成的裝置和系統層出不窮。 ★測量單元微小型化、智能化 測量控制與儀器儀表大量采用新的傳感器、大規模和超大規模集成電路、計算機及專家系統等信息技術產品，不斷向微小型化、智能化發展，從目前出現的“芯片式儀器儀表”，“芯片實驗室”、“芯片系統”等看，測量單元的微小型化和智能化將是長期發展趨勢。從應用技術看，微小型化和智能化測量單元的嵌入式連接和聯網應用技術得到重視。 ★測控范圍向立體化、全球化擴展，測量控制向系統化、網絡化發展 隨著儀器儀表所測控的既定區域不斷向立體化、全球化甚至星球的發展，儀器儀表和測控裝置已不再呈單個裝置形式，它必然向測控裝置系統化、網絡化方向發展。例如一個大型水電站的測控系統，僅檢測大壩安全性的傳感器就達數千個，此外各個發電機組狀態及水位情況的檢測控制點（ I/O 測控點）將超過萬點，要達到大型水電站的正常發電和送電，必須將各個測控點的測控裝置形成一個有機的測控網絡系統。又例如衛星測控系統，運載火箭上配置的各種傳感器就達到數千，而衛星上各種測控裝置構成一個完整的自動測控系統，然后和多個地面站的測控系統構成一個廣域測控系統。 ★便攜式、手持式以至個性化儀器儀表大量發展 隨著生產的發展和人民生活水平的提高，人們對自己的生活質量和健康水平日益關注，檢測與人們生活密切相關的各類商品、食品質量的儀器儀表，預防和治療疾病的各種醫療儀器是今后發展的一個重要趨勢。科學儀器的現場化、實時在線化，特別是家庭和個人使用的健康狀況和疾病警示儀器儀表將有較大發展。 3 現狀、差距及原因 3.1 現狀 目前，絕大部分國產儀器儀表產品的技術水平處于國際上九十年代初、中期的水平。中低檔產品品種基本齊全，能夠批量生產，且質量穩定；例如，電工儀器儀表在國內市場占有率達 95% ，并有 13% 產品出口。深圳市每年生產數字萬用表達 700 萬臺，出口世界 90 多個國家，中低檔數字萬用表的產量占世界總產量的 80% 。少數中高檔產品，已接近國際水平。在工程應用技術方面，已經能夠承擔一部分國家重大工程儀器儀表系統成套工作。如 60 萬千瓦火電機組， 350 萬噸 / 年煉油裝置， 20000m 3 /h 空分裝置、核電站常規島控制系統等，開始擺脫國家重大工程全部被國外公司壟斷的局面。但在高技術含量的自動化儀表及系統、科學測試儀器、傳感器元器件等產品的競爭上，國內儀器儀表行業基本上都處于相當被動的境地。總體上說， 2003 年國內儀器儀表市場需求旺盛，增長迅速。受電站、汽車、公用設施工程、住宅建設和國際市場回暖等影響，工業自動化儀表與控制系統、車用儀表、電水氣用計量儀表和中低檔光學儀器等增長迅速。按國家統計局和有關行業部門統計， 2003 年國內生產儀器儀表銷售總額為 921 億元，與上年度同期相比增長 25.8% 。其中過程控制系統與檢測儀表為 174 億元，同期相比增長 29.9% ；科學儀器為 154 億元，同期相比增長 40.18% ；環保儀器約為 16 億元，同期相比增長 35.6% ；電能計量儀表為 180 億元，同期相比增長 36.3% ；醫療儀器超過 80 億元，同期相比增長 11.9% 。而據國家海關和有關行業部門統計， 2003 年，我國儀器儀表行業出口商品總值 29.4 億美元，與上年度同期相比增長了 52.6% ； 2003 年儀器儀表的進口金額為 91.5 億美元，與上年度同期相比增長了 67.8% 。其中過程控制系統與檢測儀表為 16.7 億美元，科學儀器（包括實驗分析儀器和光學儀器）為 28.8 億美元，醫療儀器為 10 億美元。根據上述數據，中國儀器儀表 2003 年的市場總需求量為：國內生產儀器儀表 2003 年銷售總額?國內生產儀器儀表 2003 年出口銷售總額 + 2003 年儀器儀表的進口金額 = 921 ? 29.4 × 8.3 + 91.5 × 8.3 = 921 ? 244.02 + 759.45 = 1436.43 （億元）。其中人民幣與美元的比價 = 1: 8.3 。因此，可以毫不夸張地說，我國對儀器儀表的需求量的二分之一是由進口產品滿足的（實際占 52.87% ），國外公司的中檔產品以及許多關鍵零部件占有了國內 60% 以上的市場份額，大型和高精度的儀器儀表幾乎全部依賴進口。 3.2 差距 3.2.1 技術方面的差距 技術方面的差距主要體現在： ● 產品的可靠性較差。對基礎技術和制造工藝的研究不夠，一些影響可靠性的關鍵技術，如精密加工技術、密封技術、焊接技術等至今還沒有得到很好解決，導致產品（特別是高檔產品）的性能不夠穩定和可靠。現有國內高檔產品的可靠性指標（平均無故障運行時間）與國外產品相比，大致要相差 1 ～ 2 個數量級。 ● 產品的性能、功能落后。現有國內產品在測量精度上要與外國產品相差 1 個數量級。在功能上，目前外國產品智能化程度相當高，通過對原始信息的數字處理，更好地排除了外部干擾對信息影響，提高了產品的耐環境性和測量真實性。而國內現有產品智能化程度還較低。另外，產品的網絡化在國外已經進入實用階段，而我國基本上處在起步階段。 ● 產品技術更新的周期慢。當今國外產品的更新周期大約在 2 ～ 3 年。新技術的儲備往往可以提前到十年。而我國企業往往通過引進外國技術來實現一代產品的更新，引進后又不能很好消化吸收，在新產品開發方面原創性成果很少。一些采用新原理的產品，在我國還處于空白狀態。科研院所在跟蹤新技術方面雖然有成果，但與企業結合產業化相當艱難。 ● 缺乏針對使用對象而開發的專用解決方案。國外近年測量控制與儀器儀表的發展趨勢是開發儀器儀表與應用對象緊密結合的軟件產品，最終向用戶提供個性化的解決方案。例如針對 60 萬千瓦火電機組的機組性能計算軟件，煉油工藝的優化軟件，專門用于醫療儀器的圖形處理軟件等。我國企業在這方面尚未形成產業。 3.2.2 企業綜合實力方面的差距 企業綜合實力方面的差距主要表現在： ● 行業規模小，測量控制與儀器儀表行業的總產值較低。不僅是絕對量小，在經濟總量中的比例也很小。 2003 年國內儀器儀表總產值僅占國內生產總值（ GDP ）的 0.82% ，國內工業總產值的 1.79% 。而據美國商業部國家技術和標準研究院（ NIST ）提出的報告稱：美國 90 年代儀器儀表工業產值占工業總產值的 4% 。儀器儀表行業的企業絕大多數是中小企業。全行業有規模以上企業 1887 個，年銷售額超過 10 億元的不足 15 個，行業職工總數為 51 萬，缺乏綜合實力強的“旗艦”企業。國內企業的單項產品市場運作能力較強，但缺乏綜合實力。在人力、財力上都不能在市場上與外國跨國集團抗衡。因此，在市場競爭方面處于弱勢。企業缺乏大型工程的工程能力。 ● 企業勞動生產率低。由于儀器儀表屬于高科技產業，低勞動力成本的作用不明顯。國內企業管理水平普遍低于外國企業，因此，制造高技術含量產品的企業，勞動生產率遠低于外國企業。 ● 企業技術開發投入普遍不足。由于國內企業幾乎全部是中、小型企業，在人力、財力方面都不能支持足夠的、長期的技術創新投入。以科學儀器為例 ，一般國外公司的開發投入占銷售額的 10% ，而我國僅占 3% 。 3.3 原因 造成以上差距的主要原因是 ● 運行機制不能適應市場經濟發展的要求。在發展的過程中，一批國家投資的骨干企業面臨產品老化、技術人員流失的嚴峻局面，生產與經營困難；一批機制創新、運行靈活的企業正在逐步成為新的亮點，但多半尚未能掌握先進核心技術，創新成果少，還不能與外國大公司抗衡。 ● 產、學、研、金（融）、政（府）、用（戶）有機結合的體制和政策沒有形成。測量控制與儀器儀表是典型知識密集、技術密集型產品，敏感于高科技發展，是多種高新技術融合的綜合體，因此，產、學、研、政、金、用的有機結合就顯得十分重要。條塊分割，各自為戰，低水平重復，難以形成合力，缺乏有效的引導。科研成果產業化率低的問題仍然十分突出。 ● 缺乏國家強有力的研究支援體制。測量控制與儀器儀表行業品種多、批量小，需要長期的、堅持不懈的投入。但目前投資總量不足且投資效益不佳。投資途徑分散，難以集中重點。課題的選定和研究成果的公正且透明的評價體制尚不完善。企業既不能像外國那樣完全按照市場經濟規則參與競爭，又缺乏包括研究資源的戰略投資、新技術市場化所需要的市場環境的整頓等國家戰略。 此外，缺乏高層次的復合型人才和熟悉、精通各學科交叉的綜合型人才，也是造成差距的一個重要原因。 國際上測量控制與儀器儀表行業技術發展十分迅速，我們如果不能在一些關鍵技術和產品上有所突破，對我國國民經濟發展的獨立性、完整性和安全性都會產生深遠的影響。 4 測量控制與儀器儀表科技未來需求 科技未來需求是確定測量控制與儀器儀表業發展戰略和發展重點的基礎。總的來說，在工業生產中，儀器儀表是“倍增器”。在科學研究中，儀器儀表是“先行官”。在軍事上，儀器儀表是“戰斗力”。此外，現代儀器儀表在當今社會還發揮出“物化法官”的重要作用。同時，儀器儀表在試驗教學、氣象預報、大地測繪、診治疾病、指揮交通、探測災情等社會生活許多領域都有廣泛應用，需求遍及“農輕重、海陸空、吃穿用”無所不在。下面主要從未來 17 年 , 國民經濟、社會發展和國防安全的戰略目標，分析測量控制與儀器儀表科技的未來需求： A 、國民經濟的發展要改變產品擋次低、技術含量低、主要靠數量增加的粗放式發展模式，走以質取勝的集約式發展之路，必須廣泛采用信息技術，用信息化帶動傳統產業的發展。測量控制與儀器儀表是信息技術的重要組成部分，在實現“精確工業”、“精細農業” … 的過程中有巨大的需求。 B 、科學技術是第一生產力，科教興國已成為既定國策。大力加強科研和建立以企業為主的技術創新體系，提高自主開發和自主創新能力，測量控制與儀器儀表科技必須先行。 C 、面對世界超級大國的超強“精確打擊”軍力，為了國家的國防安全，部隊的快速反應能力和武器的精確打擊能力急需提高，對作為軍事上戰斗力的測量控制與儀器儀表科技同樣有巨大的需求。 D 、面對資源短缺、水資源危機、生態環境惡化的嚴峻局面，要保障人民健康和社會的可持續發展，必須加強生命科學、食品安全、環境保護、公共安全（包括反恐、反毒）、商品質檢、臨床醫學、醫藥科學等領域的研究和發展，從而增加對測量控制與儀器儀表科技的未來需求。 5 測量控制與儀器儀表產業發展方向、重點項目建議 根據國民經濟、科學研究、國防建設、社會發展各方面對測量控制與儀器儀表的需求，綜合關鍵共性技術部分作為產業的發展方向，提出重點項目建議。 5.1 測量控制與儀器儀表產業發展方向建議 《 2006-2020 年》期間，我國測量控制與儀器儀表產業發展的方向是： 5.1.1 工業自動化儀表與控制系統 A. 以石油、化工、鋼鐵、電力、交通運輸、國防安全、環保、輕工、水利等重大工程項目為依托，致力于新一代主控系統及其綜合自動化開發和產業化，主要包括集散控制系統、現場總線控制系統和以工業計算機為基礎的開放式控制系統、工業生產中的質控體系等；國內生產的產品， 2010 年要滿足 50% 的大型系統， 2020 年要能滿足 85% 的大型系統。 B. 先進控制、優化軟件開發與產業化技術，主要包括先進控制技術、過程優化技術、實時監控軟件平臺、信息集成軟件平臺、系統集成技術等； 2010 年要具有“交鑰匙”自控系統 30% 的能力，到 2020 年， 50% 的工程項目做到“交鑰匙”。 C. 智能儀表、采用現場總線技術與實時工業以太網技術的檢測儀表、執行器與變送器、成套專用控制裝置和成套專用優化系統的開發與產業化； 2010 年國內生產的產品品種和價值均要達到 70% ， 2020 年達到 85% 。 5.1.2 科學儀器 2010 年老產品要更新換代，國內生產的產品品種和價值達到市場需求的 50% ， 2020 年達到 75% 。重點圍繞生命科學、農業和食品、材料科學、環境與能源等直接關系到人類生存和發展的各學科和領域的需求，加強引進消化、自主研究、開發和產業化。要加快科學儀器在線化和固態化的進程，進一步提高科學儀器的功能，擴大科學儀器的應用領域 ` 。 A. 量大面廣的通用儀器 重點解決色譜、光譜、質譜、電化學等各類通用儀器的穩定和可靠性，開發高靈敏檢測器和高精度傳感器，進一步提高儀器的技術水平和設計制造能力。 B. 特定領域的專用儀器 農產品品質和食品營養成分檢測、農藥及殘留量檢測、土壤速測等農業和食品專用儀器；海洋儀器；大氣、水和固體廢棄物安全監測和預警用成套環境專用儀器，各種災害監測儀器；生命科學用分離分析儀器及面向醫療單位包括中小醫院的各種生化分析儀器；計量儀器；航天儀器等。 C. 有自主知識產權和特色的新型儀器 重點發展各種微分析儀器、智能儀器、聯用儀器、虛擬儀器、成像儀器及相關技術和部件。 D. 科學儀器軟件和支撐系統 著重發展各種科學儀器應用軟件、標準化數據處理軟件，提供使用可靠、擴展性強的通用型科學儀器開發平臺和儀器測控數據系統以及支撐系統。 5.1.3 醫療儀器 2010 年國內生產的產品品種和價值達到市場需求的 50% ，到 2020 年達到 70% 。 A. 開發研制醫用光學儀器，包括內窺鏡、眼科光學儀器、手術顯微鏡等。 B. 以全數字化成像、高檔黑白超和彩超、新型換能器為研發關鍵技術的超聲醫用儀器。 C. 研究開發數字化核磁、 X 線影像系統，高溫超導型核磁共振系統，精細手術和微創手術系統等大型醫療儀器及臨床信息系統。 D. 研究開發高能智能化腫瘤治療大型儀器系統，包括數字化控制系統、高能管技術、放療模擬定位機改造，以及多光闌系統等關鍵技術。 E. 結合面向社區、家庭的小型化和便攜式醫療儀器遠程通信和網絡化的發展，加強預防醫療系統及疾病控制系統的研究開發。 5.1.4 電測儀器與自動測試系統 A ．精密數字電表、自動測試技術與系統集成技術，網絡化技術； 2010 年生產線關鍵工序配備自動化監測儀器，在線檢測和故障診斷系統，滿足 20% 的企業建立整機自動化檢測系統， 2020 年， 50% 的企業建立整機自動化測試系統，實現在線自動檢測，發展微機智能檢測。 B. 通信、計算機、網絡測量技術、集成電路測量儀器及自動測試系統； C. 微波，毫米波測量儀器及測試系統； D. 數字電視、廣播、多媒體測試技術、測量儀器及測試系統； E. 航天航空自動測試系統及設備； F. 可大量出口的電測儀器儀表；如電度表、數字萬用表等。 5.1.5 計量測試儀器 計量測試儀器是保證設備產品質量，提高產品創新能力的不可或缺的手段。我國計量測試儀器的落后，在一定程度上制約了我國制造業的發展。隨著科學技術發展，國際上新的基于高新技術的基準標準不斷出現。加入 WTO 后，我國的計量水平與國際水平的一致性變得越來越重要。必須使我國的計量能力保持與我國經濟發展相適應的水平。因此，開展重要的計量基準的研究也是振興裝備業的重要組成部分。 A. 基于量子物理的計量基標準的建立，包括交流約瑟夫森電壓基準、量子化霍爾電阻基準和單電子隧道效應電流基準構成的現代電學計量基標準等； B. 量子計量基標準所需的量子計量器件的研制，包括交、直流約瑟夫森電壓陣列器件，交、直流量子化霍爾電阻器件和超導量子干涉器等； C ．先進機械制造中、微電子制造業中的幾何量在線計量儀器，包括：視覺傳感器和其它在線測量傳感器；光電式數字化無導軌在線三坐標測量機；大尺寸三維空間坐標現場校準等； D. 遠程計量校準，包括：在線測量儀器動態校準和量值溯源等。 5.1.6 傳感器、元器件、制造工藝及儀表材料 A. 用于現場總線及智能化儀表的壓力、溫度、流量、液位等新型傳感器；用于環保等領域的多功能傳感器；生物傳感器；智能傳感器；航天航空領域需求的微型化傳感器等； B. 元器件：特殊彈性元件；計數器；儀表專用電路 (ASIC) 和厚膜電路；測控模塊、接插件；測量系統的插件機箱； C. 儀表材料重點研究開發薄膜化、小型化、纖維化、粉體化、復合化、多功能化、材料?元件一體化、智能化等各種新材料；納米材料；功能陶瓷材料。 5.1.7 測量控制與儀器儀表基礎技術 A. 新工藝，如微米 / 納米制造工藝等； B. 提高穩定性和可靠性的共性技術； C. 系統集成應用軟件技術； D. 測量控制網絡化應用技術； E. 大型、精密和超精密制造中的測量控制技術，包括特大型及關鍵零件制造中的測量控制技術，亞微米到納米級的細微制造中的測量控制技術，數字化、智能化制造中的測量控制技術等； F. 工業控制通信協議標準技術，共性基礎標準技術等。 5.2 測量控制與儀器儀表科技發展重點項目建議 從測量控制與儀器儀表各領域相互關系、共性問題以及我國國民經濟、科學研究、國防建設、社會發展全局進行戰略研究，測量控制與儀器儀表科技發展重點項目建議如下： （ 1 ）新型傳感器及信息獲取技術； （ 2 ）與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備及其系統集成技術； （ 3 ）精確制造中的測量控制技術及儀器儀表； （ 4 ）科學儀器中的微分析儀器及其關鍵技術； （ 5 ）數字化醫療儀器及其關鍵技術； （ 6 ）基于現代量子物理的計量基標準系統。 5.2.1 新型傳感器及信息獲取、傳感技術 傳感技術不僅是檢測的基礎，它也是控制的基礎。這不僅因為控制必須以檢測輸入的信息為基礎；并且是由于控制達到的精度和狀態，必需感知，否則不明確控制效果的控制仍然是盲目的控制。信息獲取、傳感技術是所有測量控制儀器儀表的基礎技術；新型傳感器是發展高水平測量控制儀器儀表的基礎。傳感技術已成為制約測量控制儀器儀表發展的瓶頸。 新型傳感器及信息獲取、傳感技術主要是客觀世界有用信息的檢測，它包括有用被測量敏感技術，涉及各學科工作原理、遙感遙測、新材料等技術；信息融合技術，傳感器制造技術等。信息融合技術涉及傳感器分布，微弱信號提取（增強），傳感信息融合，成像等技術；傳感器制造技術涉及微加工，生物芯片，新工藝等技術。 新型傳感器及信息獲取、傳感技術具體項目的立項宜同重大工程項目相結合。 5.2.2 與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備及其系統集成技術 工業發達國家高新技術儀器儀表產品品種約占總品種數的 75% ，而國內還不到 20% 。工業自動化儀表和控制系統的儀表品種國內滿足率，一般性工程項目達 80% ，大型工程項目還不到 50% ，與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備主要解決智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蝕、全密封、防爆等有特殊要求的自動化儀表品種。主要包括符合現場要求的各類傳感器及檢測儀表，實時流程分析儀器及在線分析技術，新型現場控制系統， e 網控制系統，以工業控制計算機、可編程控制為基礎的開放式控制系統及先進控制技術，特種測控裝備和測控技術，系統成套集成技術等。 系統集成技術直接影響測量控制儀器儀表的應用廣度和水平，特別是對大工程、大系統、大型裝置的自動化程度和效益有決定性影響，它是系統級層次上的信息融合控制技術，包括系統的需求分析和建模技術，物理層配置技術，系統各部份信息通信轉換技術，應用層控制策略實施技術等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還應包括各級操作人員需求分析技術。系統集成技術還涉及智能控制技術，它要求測控系統以接近最佳方式監控智能化工具、裝備、系統以達到既定目標的技術，是直接涉及測控系統的效益發揮的技術，是從信息技術向知識經濟技術發展的關鍵。智能控制技術可以說是測控系統中最重要和最關鍵的軟件資源。從目前發展趨勢看，在企業信息化 ERP/MES/PCS 三級結構的計算機測控系統中 , 軟件的價格已超過硬件的 3 倍。而有關石化、冶金、電力、制藥行業中自動化測控系統的先進控制軟件價格就超過系統硬件價格。智能控制技術包括仿人的特征提取技術，目標自動辨識技術，知識的自學習技術，環境的自適應技術，最佳決策技術等。 5.2.3 科學儀器中的微分析儀器及其關鍵技術 分析儀器是科學儀器中最重要和發展最快的組成部分 , 而微分析儀器包含的微量檢測、微型化、高靈敏度、高分辨率和高智能化內涵，則代表了分析儀器的一個重要發展趨勢和技術水平，在生命科學、食品安全、環境保護、公共安全（包括反恐、反毒）、臨床醫學、醫藥科學和化工等領域得到越來越多的應用。 微分析儀器及其關鍵技術主要內容：（ 1 ）開展高靈敏度、高分辨率、高性能水平的微結構型傳感器研究，將生物芯片技術、新型化學傳感器技術、多組分（多參數）集成傳感器技術應用于分析儀器的研制和開發。（ 2 ）開展分析儀器微型化和相關微分析技術的研究，重點進行微分析儀器使用的共性技術和新技術的研究，如微流控技術、微加工技術、微檢測技術、微光源、全點子分光系統、微分光儀、新型芯片等的研究。（ 3 ）過程分析、在線分析使用的微分析儀器及其關鍵技術研究。（ 4 ）不同類別分析器聯用技術的研究。當復雜基體的微量、痕量物質的含量及結構分析對分析對象的分辨能力提出極高的要求，單一的分離技術甚至質譜分離技術均已無法從復雜的信息中分離出所需的有用信息時，需要通過相關不同類別分析器的聯用技術對物質的成分、結構、形態甚至綜合形態進行分析，以便同時獲得原子和分子的信息。 5.2.4 精確制造中的測量控制技術及儀器儀表 先進制造業的規模和水平是衡量一個國家綜合實力和現代化程度的主要標志。為使我國由一個“制造大國”轉變為一個“制造強國”，必須實現從傳統制造向精確制造的轉變。精確制造中的測量控制技術是實現制造過程高附加值和產品高品質的保障。精確制造中的測量控制技術及儀器儀表，主要包括：網絡化、協同化、開放型的測控技術及系統組成，重大工程中的特大型及關鍵零部件成形及加工制造中的測控技術及儀器儀表，精密成形制造及超精密加工制造中的測控技術及儀器儀表，制造過程中的無損檢測技術及儀器儀表，激光加工中的測控技術及儀器儀表，亞微米到納米級微細制造中的測控技術及儀器儀表，智能仿生自適應技術及儀器儀表等。 5.2.5 數字化醫療儀器及其關鍵技術 以數字化技術帶動傳統醫療儀器的發展，滿足人民健康的需求。發展重點是數字化醫學影像診斷設備，數字化物理治療和手術設備，數字化顯微、內窺和激光診療設備，數字化醫療信息系統。關鍵技術：生物傳感及數字成像技術，高能射束監控及機器人或機械手操作技術，顯微內窺光學及激光監控技術等。 5.2.6 基于現代量子物理的計量基標準系統 計量基標準是計量科技的核心，是國家測量量值溯源的源頭。計量科學研究的主要目的是不斷提高計量基標準的精度和測量的準確度。目前，國際上的計量科技發展趨勢是由實物計量基標準向量子計量基標準轉變，通常同類量子計量基標準比實物計量基標準準確度高兩個以上數量級。 基于量子物理的計量基標準系統，其主要內容是以量子理論為基礎的若干計量基標準的建立及量子計量基標準所需的量子計量器件的研制。量子計量基標準包括現代國家時間頻率基準（離子存儲光頻標、空間守時鐘）和國家時間頻率量值溯源體系及守時與授時系統，交流約瑟夫森電壓基準、量子化霍爾電阻基準和單電子隧道效應電流基準構成的現代電學計量基標準，電功率質量自然基準，現代熱力學溫度計量標準及絕對測量方法，光幅射基準，長度量子基準，物質的量的量子基準。量子計量基標準所需的量子計量器件的研制包括交、直流約瑟夫森電壓陣列器件，交、直流量子化霍爾電阻器件、量子電流基準器件（ SET ）、溫度量子標準器件、超導量子干涉器等。 6 組織方式與政策措施建議 （ 1 ）長期規劃，將振興測量控制與儀器儀表業作為一個系統工程，從影響測量控制與儀器儀表業的各主要方面，包括政府、企業、社會環境、科研和教育機構等方面制定協調一致的戰略措施并認真貫徹執行。 （ 2 ）建立行業專家咨詢體系，包括中國儀器儀表學會專家委員會，行業專家庫等，由政府官員、行業專家等組成國家級別的“評議會”，探討諸如研究資源的分配、基于技術評價的課題選定、交叉學科之間的聯合研究、開發基地的設立等戰略性的問題。 （ 3 ）對帶有基礎性、前瞻性的產品開發以及社會公共工程 , 予以一定的財政支持，對于意義重大的科技項目，如本規劃提出的新型傳感器及信息獲取技術；與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備及其系統集成技術；精確制造中的測量控制技術及儀器儀表；微分析儀器及其關鍵技術；數字化醫療儀器及其關鍵技術；基于量子物理的計量基標準系統等項目，政府要立項，提供較大強度的專項資金支持，并通過政府的投入帶動多渠道融資。政府的投入也可選擇較有基礎的軍工單位，項目開發過程中通過軍轉民技術的開發，形成產業化能力。重大科技項目的主要實施單位應選擇較具規模的、有較強開發能力和良好運行機制的現有儀器儀表研究所或企業，以便通過項目的實施形成一批行業龍頭企業，帶動整個測量控制與儀器儀表業的長期發展。同時通過項目的實施，協調制造企業與應用部門的關系。建議通過與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備及其系統集成技術項目的實施，建立具有大型工程儀器儀表系統集成能力的國家級儀器儀表系統集成公司，并建立相應的機制、渠道，通過組織試點工程、樣板工程，促進國產主干產品進入國家重大技術裝備。 （ 4 ）對于未列入科技發展重點項目的大量科技問題，主要靠市場優化資源配置，政府適當給予政策支持，由企業投入研發經費。如量大面廣的色譜、光譜、質譜、電化學等各類通用科學儀器，可大量出口的電度表、數字萬用表等各類電測儀器儀表，可通過政策支持、引導有一定基礎的企業，特別是新興的民營企業加強中擋產品的研發力度，逐步向高檔產品發展。 對于目前已有一定基礎的儀器儀表元器件、專用電路、功能材料生產基地和地區，如廣東東莞、廣州黃埔一帶，已形成較強的儀器儀表印刷電路、元器件、塑膠部件、五金件、電子零配件的加工、外協、配套能力，江蘇無錫地區已形成較強的儀器儀表元器件、專用電路加工、配套能力，在行業上予以優選，以促進加速發展，加強儀器儀表生產的基礎。 （ 5 ）改善科研體制、積極探索更加有效的科研模式和管理模式，建設國家測量控制與儀器儀表創新體系。建議建立國家儀器儀表科學研究院；并以國家投資為主，創立交叉學科的聯合國家實驗室、工程中心或高技術孵化中心。主要承擔起基礎研究開發工作，力爭產生原創性成果。將國家的資金和資源充分向社會開放，充分發揮信息交流和基礎技術支援的中心的作用。 （ 6 ）創造靈活的有利于中小企業的支持政策，探討對于有技術力量的中小企業與具有產業化的大企業的合作的支持方法、探討中小企業可以使用大學或者研究院所中的實驗室（國家資源）的方法等。 （ 7 ）建立資金引導機制，充分利用現在政府提供的風險產業基金和民間基金，引導企業（特別是科技企業）、民營資本進入儀器儀表產業。制訂政策積極引導企業增加研發投入，加強技術創新的能力。把應用先進制造技術，重點解決生產中的工藝問題，作為企業技術工作的重點，保持與提高在市場中的競爭能力。在提高技術水平的同時，也要關注自身市場運作能力和工程能力的提高。在國內形成若干個綜合實力強的大型企業集團。 儀器儀表不僅是裝備制造業中進口較多和外貿逆差最大的行業，同時也是外資積極和活躍的工業部門。目前外資從合資轉獨資的態度強烈，有利于國際著名儀器儀表企業將生產基地和研發機構轉移至中國，建議有關部門制訂政策采取措施，引導將難以增資的國資轉讓給外資；或制訂有利于技術引入的政策措施，在引入外資的同時引入技術。