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协同发力 精准施策——推动我国仪器仪表行业高质量发展

来源:环球体育官方首页

  上世纪末,王大珩院士、金国藩院士等仪器仪表行业专家早就提出振兴我国仪器事业的目标和若干建议,王大珩院士指出“仪器是认识世界的工具。这是相对机器是改造世界的工具而言的,而改造世界是以认识世界为基础的”。“仪器仪表是工业生产的‘倍增器’,是科学研究的‘先行官’,是军事上的‘战斗力’,是现代生活的‘物质法官’”,这四句话精辟地概括了仪器仪表对国民经济、科学研究和国家安全的重要作用。随着制造业数字化、网络化和智能化的迅猛发展,作为制造数据获取的基本感知、测量工具,仪器仪表已成为人工智能、大数据分析、工业互联网等技术与实体经济深度融合的核心纽带,仪器仪表行业在全球制造业格局重塑、制造业转型升级、科技强国和国家高质量发展中的地位日益突显。2018年7月13日,中央财经委员会第二次会议提出要“培育一批尖端科学仪器制造企业”。2020年3月,中共中央政治局常务委员会召开会议提出,加快5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等新型基础设施建设进度,而仪器仪表及其核心部件则是通信测试、装备运维、智能感知和大数据获取等的重要保障。

  我国高端仪器仪表长期依赖进口,近些年我国仪器仪表产品进出口逆差都在150亿美元以上,比机床等大宗机电产品更严重。以科学研究用大型科研(科学)仪器为例。截止2015年,中国高等学校、检测机构、科研院所以及转制院所等共有大型科研仪器总量为61251台/套,其中,进口的大型科研仪器总量为46127台/套,占中国现有大型科研仪器的75%,进口来源主要为美国、德国、日本、英国等发达国家;实际上从“八五”开始,我们国家中央和地方科研院所及高校所需大型科学仪器的进口比例就维持在90%以上,到“十一五”期间该比例达到了95.9%。

  行业门类多、产品品种多、产业链复杂、技术保障特殊(如量值溯源),是仪器仪表区别于其他大型机电装备的重要特征。在我国国民经济行业分类中,仪器仪表行业属于制造业大类,分6个中类、20个小类,分类情况如表1所示,另外在专用设备制造业中的“医疗诊断、监护及治疗设备制造”也有部分仪器仪表行业内容。仪器仪表行业协会统计产品情况时,参考了仪器仪表制造业的小类,主要统计了工业自动控制系统及装置、电工仪器仪表、绘图计算及测量仪器、实验分析仪器、试验机、供应用计量仪器仪表、光学仪器、衡器、大地测绘专用仪器、电子测量仪器、医疗仪器以及其他仪器仪表等,在名称上与行业分类描述稍有区别,统计的细分仪器仪表产品见附表1。针对科学仪器设备产品,我们国家还有大型科学仪器设备的分类与代码标准,标准将大型科学仪器分为18类通用大型科学仪器和13类专用大型科学仪器,每类科学仪器的代表性产品分别如附表2和附表3所示。仪器仪表产业链结构十分复杂,下游涉及工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、社会生活等众多领域,产业链上游涉及多种电子元器件、有机与无机材料、机电配件、通信、软件和其他各类部件等,还有区别于其他行业且必需的第三方保障技术体系(如计量、认证等)。

  我国仪器仪表行业有70多年的发展历史,先后经历了民营、国营、资本化运作等阶段。“十二五”以来,仪器仪表行业发展得到了更加系统的国家支持,国家自然科学基金委设置了“重大科研仪器研制”专项,科技部设立了“重大科学仪器设备开发”专项,工信部在多项发展政策中引导和支持仪器仪表企业实施企业升级和技术改造。目前我国已基本解决了仪器仪表的品种问题,但是我们应清醒地认识到,我们国家的仪器仪表开发长期处于跟踪的状态,基础研究薄弱,产品聚集在中低端,高端仪器仪表和前沿引领性的科学仪器大量依赖进口,而且我们自主开发的仪器仪表普遍反应不好用。面对当前新的经济和科技形势,以及万物互联的时代需求,仪器仪表行业必须充分认识自身发展的现状与问题,针对这些问题,结合我国国情,从顶层设计、行业管理、技术创新和产业发展四个方面进行深入思考,并从行业生态、服务平台、原始创新和质量基础等方面提出发展建议,以期这些建议能为该行业的政策规划、产业提升和企业发展等方面提供有价值的参考。

  仪器仪表产品从基础研发到推广应用的全生命周期,涉及科技创新政策、推广应用政策、行业管理政策、公共服务体系建设政策、税收优惠政策、基础设施建设政策以及宏观综合政策等制度体系,因此,仪器仪表行业的高质量发展需要不同政策制度之间的协同发力。尤其是宏观综合政策和推广应用政策的制定和实施,不仅需要科技、工业、质量监督检验等行业主管部门,还需要国防科工委、发改委、能源局、应急管理部、卫健委、农业部、自然资源部、海关等仪器仪表应用领域部门的通力配合。然而,当前我国缺少仪器仪表相关政策制度系统串联的顶层设计与工作机制,不同政策体制之间的协同发力效果不明显。

  绝大多数仪器仪表具备测量功能,因此计量器具、计量检定规程是仪器仪表产品发展的“基本准绳”。随着仪器仪表技术的发展和应用领域的拓宽,我国不同领域相关计量标准、技术规范也要不断完善。当前,我国计量标准、技术规范虽然已积极采用国际计量检定规程,也积极参与到国际计量检定规程的制定工作中,但在部分计量器具、量值标准与计量检定方面,仍与国际计量体系存在差异,这样势必会影响我国仪器仪表产品的国际化。如2018年1月起,新的国际法制计量组织证书互认制度(OIML-CS)提出了39种计量器具及计量检定规程,而我国目前仅具备非自动衡器、称重传感器、重力式自动装料衡器、非连续累计自动衡器、高精度线种计量器具认证资格,且OIML证书与国内现有计量认证转化、国内外计量检定规程互认的工作也在积极推进中。

  随着我国仪器仪表行业不断发展,产品技术指标正在不断追赶国外同类产品,但国产高端仪器仪表的系统性能、稳定性和可靠性与国外相比差距较大,尤其是精密的光学仪器、分析仪器、实验室仪器和医疗仪器等,用户大多因此不愿采购国产仪器仪表。该差距的产生不仅有技术原因,还有行业基础、技术认识和政策引导等问题,关联于整个仪器仪表行业生态。

  仪器仪表对制造工艺要求高,我国行业发展史上曾出现过专用仪器仪表机床企业,专门负责制造仪器仪表用工具、配件与零部件等。近些年,虽然我国的工业基础能力取得长足进步,但是国产通用件和基础件的质量一般只能满足中低端仪器仪表的技术需求,高端的仪器核心零部件大部分依赖进口。这是由于仪器仪表产品性能还带有明显的工匠技艺属性,制造工艺需要长期钻研和沉淀积累。目前国产仪器仪表技术攻关多以产品开发为主,缺少仪器仪表制造工艺研究、培育的系统攻关和积累。

  国内仪器仪表企业虽然已经认识到产品工艺、产品可用性的短板,但是中小企业短期内很难靠自身力量系统研究并提升产品的系统性能。以可靠性为例,可靠性工程贯穿仪器仪表产品全生命周期的各个环节,不仅关联产品研发,还与工艺设计、材料分析、企业管理、工装设备改进等各方因素都息息相关,产品可靠性提升需要整个产业链条各环节协同发力,从而实现系统性能全面提升。但是我国仪器仪表产品开发多以功能指标为导向,可靠性系统设计缺失,导致可靠性提升大多依赖后期处理,产品迭代次数和成本很高;仪器仪表开发的用户参与度很低,导致可靠性问题反馈不清晰、不及时,产品技术熟化环节缺失。长此以往,高端仪器仪表产品的可靠性指标与国外产品相比差距自然明显。此外,用户体验不佳、可操作性差等问题也是用户常诟病国产仪器仪表的方面。

  仪器仪表种类繁多且更新换代快,导致相关国家专项项目的部署容易碎片化。另一方面,仪器仪表的国民经济价值一般通过主机装备或系统才能体现,相较被服务的主机装备,仪器仪表的显示度较低,导致布局在仪器仪表本身的资助经费普遍偏低,但实际上仪器仪表开发的技术难度不一定比主机装备低,有时候甚至更高。

  当前,科技部、工信部、国家自然科学基金委等部门均安排了仪器仪表的专项任务。在“十三五”期间,国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项接续前期基础,系统安排了高端通用仪器、专业重大仪器和相关核心零部件的研制任务,但是在其他专项中也有仪器仪表的研制任务;此外,仪器仪表相关的传感器等核心部件被分散到多个专项中部署。不同专项中的仪器仪表研发缺乏协同布局与规划,一些重要的仪器项目得不到连续培育而出现中止的现象。

  此外,我国仪器仪表国家专项的投资强度偏低。据统计,我国国家级科学仪器项目五年科技经费投入不及国外一个大型仪器公司一年的科技投入,而且国外仪器仪表的政府资助强度也远大于国内,且更加倾向于仪器生产和应用企业。美国国家科学基金会(NSF)在2011年到2018年共资助仪器类基础研究设备与设施建设约55亿美元,专用型仪器的创新则通过相关联邦机构进行分类资助,美国国家卫生研究院(NIH)、能源部(DOE)、国防部(DOD)都有固定的科学仪器与仪器设备支持专项。此外,美国政府对仪器仪表的资助分为创新性方法、系统研发和产业化三个阶段,后两阶段都只资助企业,而且资助强度是创新性方法的10倍以上。

  我国供给侧的高质量发展需要仪器仪表行业有相对明晰的行业管理部门和高层的协调机制。不同于飞机、船舶、汽车等装备行业,仪器仪表是大数据、人工智能和物联网等技术的应用基础,是“新基建”七个方向高质量发展的重要支撑,是制造业“牵一发而动全身”的关键技术。在国民经济和国家安全等其他行业的高质量发展中,仪器仪表在提高效率、降低成本等方面起到了四两拨千斤的重要作用。正是认识到仪器仪表行业与其他各行业的广泛关联性,政府相关部门均对仪器仪表行业的发展给予了支持,主要职责包括研究拟定发展政策法规、研发投资、组织制订技术标准和计量认证、行业管理服务等。然而,对于促进仪器仪表行业的创新发展,并未设立比较明确的管理机构,使仪器仪表行业信息、需求等及时准确反映给政府部门的渠道模糊,管理服务体系分散,行业技术发展的系统性和完整性难以保证。

  尤其是仪器仪表从样机到产品所需的共性关键技术重视不够,整个行业层面的共性技术服务能力严重弱化。例如,国产仪器仪表的可靠性不足、共性工艺缺失等已成为行业公认的问题,但是这些共性技术涉及产品设计、生产制造和质量管理等多方面,中小企业普遍没有充裕的技术和资金能力解决上述问题;另一方面,专业做可靠性研究的机构难以获得宏量的仪器仪表企业管理和产品全生命周期的数据,相关研究的针对性、可信性和实用性大打折扣。

  我国仪器仪表行业缺少与赛默飞、岛津、罗氏、福禄克等类似的国际龙头企业,行业的经济运行情况由中小企业主导。近些年,美国《化学与工程新闻》杂志(C&EN)每年都会公布销售排名前20的全球仪器公司榜单,但是中国目前没有一家企业上榜。2019年仪器仪表行业规模以上企业有4451个,总计主营业务收入为7242.64亿元(作为对比,华为2019年的营业收入为8588.33亿元)。其中,年营业收入超过50亿元的企业凤毛麟角。

  行业内部存在较严重的结构性矛盾。根据海关统计,2019年我国进口仪器仪表总额为519.93亿美元,出口总额为338.38亿美元,进出口逆差达181.55亿美元。按照行业协会分类依据进行梳理,全行业仅供应用计量仪器仪表、衡器、绘图计算及测量仪器、大地测绘专用仪器四个子行业为顺差,行业存在低端(如电度表、水表、煤气表)产能过剩、高端能力(如大型科学仪器)不足的问题。结合行业营收规模,进一步可粗算出,2019年我国国内市场需求约为8495.06亿元(主营业务收入+进出口逆差),国产自给比例约为57.78%。上述数据也说明,国外企业虽然仅占领国内市场42.22%左右的份额,但是国外企业主要占领了高利润的精密光学仪器、分析仪器、实验室仪器和医疗仪器等中高端市场。

  仪器仪表行业的主要对口人才供给专业为精密仪器及机械、测试计量技术及仪器(本科生专业为测控技术与仪器)。某就业平台统计了测控技术与仪器专业的333份就业样本,数据显示仅有26%的就业去向是仪器仪表或工业自动化行业。再以清华大学精仪系为例,该系2018年签订三方协议就业人数共计55人,绝大部分去往科学研究和技术服务业,软件和信息技术服务业,大中型制造企业以及军工单位等,只有不到10%的毕业生去往仪器仪表企业。这与仪器仪表行业的薪酬水平以及现阶段毕业生面临的巨大生活压力有密切关系。

  不仅对口专业毕业生到本行业就业情况不乐观,企业缺少创新人才已是普遍问题。我们密切跟踪了国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”专项的若干项目,我们了解到牵头企业参与项目的高级职称人数占项目总人数的比例基本都不到10%,考虑到这些企业已代表了国内仪器研制的较高技术水平,行业企业整体从业人员的高级人才比例会远低于10%。中国科学仪器行业技术创新人力资源的结构特点是研发人员和软件开发人员在企业从业人员中的占比高于美、德等国家,但是高学历从业人员和技术支持人员的占比则相对不足,而且软件开发者较多,很可能意味着仪器硬件产品开发能力存在较大不足的问题。

  高端仪器仪表的开发属于典型的智力密集型科技活动,仪器仪表企业是我国仪器仪表产品创新研发的核心主体。但是正如上述分析,仪器仪表企业缺乏高端人才,导致企业作为科技创新主体的地位难以保障。针对这个问题,国家采取了产学研结合等措施,这些措施能够实现技术的联合攻关,但企业缺少创新人才的问题并未从根本上得到解决。需求量很少、研发代价大的仪器仪表并不适合企业开发,例如大型科学装置用仪器、基础理论研究用仪器、精密计量仪器、空天装备专用仪器等不仅需求少,研发周期长、门槛也高,企业不愿做、做的困难也大;可靠性、稳定性、安全性和人机关系等技术是仪器仪表的共性技术,是解决仪器能用但不好用问题的关键,国家应该更加关注和支持,但是企业攻关这些技术往往只针对自家产品,且不愿共享给整个行业,加之该类共性技术和相关装备平台的开发投资强度大、建设周期长。因此,基于我国仪器仪表行业中小企业居多的现状,企业是否适合作为上述技术或仪器开发的创新主体值得商榷。

  国际先进的仪器仪表企业一般都遵循“探索一代、储备一代、研发一代、生产一代”的战略布局,国内跟踪对标的产品往往是国外“生产一代”的产品,这样的创新生态已固化在我国仪器仪表基础科学研究、关键技术攻关和产品开发的各个环节。这种生态的形成有历史和社会原因,因为跟踪的优势是目标可预期、集成开发周期短,再辅以价格优势,因而能够在短期内取得一定的经济和社会效益。

  但随着国际科技竞争形势的发展,跟踪创新的问题逐渐显现:一是跟踪仪器仪表的实体和软件相对容易,但是工艺细节却大量缺失,例如装配精度、标校技术、工艺应力、管理与工作纪律等,这是导致国产仪器仪表可靠性和稳定性差的重要技术原因;二是集成创新的基础是能进口核心零部件,但是该类核心零部件一旦进口延迟或受限,仪器的研发周期就会推迟,这会严重影响企业发展以及某些重点行业的应用;三是跟踪创新往往只能发生在已探索过的领域,或是在已被发现或证明的原理方法的基础上开展,产生的成果也多为改进式创新成果。未来的高端通用仪器将更加智能,专用仪器向尖端专业方向不断发展,关键部件也将呈现多样化、集成化、小型化和标准化的发展趋势,但是跟踪创新的思维惯性制约了自主探索发现的可能性,自然也就难以实现技术超越。

  针对上述跟踪创新的问题,国家和行业越来越重视仪器仪表的基础研究和国际先进技术的借鉴,以期在时间和空间上减小与国外先进技术的差距。但查阅文献和技术资料、参加学术会议等形式都属于远观式技术借鉴活动,仅能够了解到国外先进仪器仪表技术是什么、做到了何种程度,但是无法了解先进技术产生和推进的过程。进一步地,不少学者和技术人员能够有长短不一的出国学习和实地调研的机会,旁观到国外先进的仪器仪表技术,但是深入了解到先进技术产生的源动力、理念和方法等更高层次的技术内涵有限。国家已认识到这样旁观和远观式借鉴国际先进技术存在局限性,因此近些年出台了一些海外人才引进措施,但是有些措施带来了政治风险,这给国际学术和科技交流造成较多障碍。

  仪器仪表设计方法、材料配方、工艺流程与工装、标校技术等都是影响最终产品质量的“技术诀窍(know-how)”,研发机构和制造企业需要花费大量资源进行技术攻关和实践检验,才能够逐步积累和掌握。这些“技术诀窍”是仪器仪表产品的核心能力,除去能够专利化的信息外,往往更多的是企业专有技术,是企业严格保密的内部资料与信息,甚至仅通过掌握技术诀窍的个人进行指导或传授。因此,仪器仪表高新技术企业十分关注非专利性质知识产权的保护与管理,宏观性技术标准的工作自然也应十分慎重,要区别于大宗类机电产品。

  调研分析国内外仪器仪表相关标准现状可知,在国际标准层面,国际电工技术委员会(IEC)与国际标准化组织(ISO)的仪器仪表标准大多为方法标准,针对仪器本身性能的标准很少,例如分析仪器的国际标准,仅有20余项涉及了产品性能;美国、欧洲各国和日本的国家标准也大量采用国际方法标准,本土研制标准较少。各国仪器仪表行业主要使用团体标准、企业标准,如美国材料试验协会(ASTM)、美国电气和电子工程师协会(IEEE)、德国机械工程师协会(VDI)等各类协会/学会标准,以及安捷伦、德图、德州、哈希等龙头仪器企业的企业标准。目前,我国仪器仪表相关的国家标准多为通用方法标准,核电仪器、教育仪器、光电子等不同标委从用户角度对仪器仪表提出了应用技术规范。因此,高端仪器仪表研发、制造、检测等涉及产品性能的专有技术是否适宜制定行业、国家等宏观性标准,需要慎重考虑。

  仪器仪表的研发、制造与应用需求应形成紧密联系的产业链闭环,仪器整机制造企业应聚集一批核心零部件制造企业,而且有必要、有责任优先培育一批本土核心零部件制造企业,华为在5G和手机芯片领域的产业布局值得国内仪器仪表大企业借鉴。

  可从研发、生产和应用三个角度具体解释产业链的问题。高校以自由探索为导向的研发居多,普遍缺乏从设计到产品应用的全链条研究和持续资助机制,科研人员对核心工艺、标校技术研究和理解的深度不足,仪器仪表科技成果转化率较低;国内仪器仪表中小企业没有能力长期开展自主创新研发,也没有资金主动建立良性的产学研合作,企业缺乏基础共性技术积累和复合型技术人才,产品多以跟随研发为主;国产仪器仪表集中在中低端产品应用和同质化市场竞争,产业竞争和技术发展不协调。此外,仪器仪表的计量与检测正在面对量子计量的新一代计量体系变革,产业链其他环节并未及时跟进发展。

  核心零部件过分依赖进口是国产仪器仪表产业链的重大瓶颈问题。仪器仪表行业需要遵循全球产业链协同发展的模式,但是在我国制造业高质量发展的现阶段和国际贸易竞争的新形势下,仪器仪表核心零部件过分依赖进口的现状已严重制约我国仪器仪表企业的发展,进而严重影响了我国仪器仪表行业对国民经济和国防安全的保障能力。目前我国高端仪器仪表产品需要的源部件、传感器与探测器等关键核心零部件市场基本被国外企业占领,仪器仪表整机厂家利润空间被严重压缩,产业链短板长期存在且愈发严重。

  仪器仪表是典型的高技术和高智力密集的行业和产品,仪器仪表的研发周期很长,需要十几年、甚至几十年的技术沉淀和智力投入,才能达到预期的技术效果和长期的收入效益。高端仪器,尤其高端科学仪器研制难度更大,需要长期资金投入,推广应用和品牌建设需要长期不懈努力。赛默飞、岛津、罗氏、福禄克等国外一线仪器仪表企业,都经过了数十年长期投入与积累,才能造就国际品牌,而且这些仪器企业研发投入仍保持高速增长,还吸收了大量政府和行业的项目资助。

  虽然我国仪器仪表行业并不缺乏上市公司,但是投资规模普遍偏低、产品开发各环节投资不均衡。截止2019年,我国现有仪器仪表行业规模以上企业达到4400余家,还有不少仪器仪表高新技术产业园区与大学孵化器,但我国仪器仪表行业在主板上市的公司仅有4家,而中小企业板块有9家、创业板有12家、新三板有150余家、科创板有6家,可见我国仪器仪表上市企业以中小企业为主,投资规模普遍偏低。此外,社会投资基本都集中于产业化成熟度较高的产品与企业,而且投资方式也很少对仪器仪表前期研发、基础工艺材料与系统性能设计等方面进行支持,但是这些恰恰是仪器仪表最需要资金投入与项目支持的环节。

  仪器仪表行业生态体系健全与制度完善应是首要任务。主管部门、行业组织、研发机构和企业等各层级、“政产学研用金智媒”各主体要全面协同参与,近些年国家在顶层设计和产业政策方面做了很多工作,出台了科技成果转化、产业链协同、采购和税收等行业利好政策,建议下一步重点要放在创新、监督、服务等体系短板方面,使仪器仪表的生态体系更加完善。

  在创新体系建设方面,要根据国家科技创新和经济建设需求,处理好长远发展和近期成效的关系。统一布局科研专项、基地和人才培养、技术创新引导基金等,合理协调、彼此互补,建立企业和专业研发机构并行的“双主体”创新体系,发挥各类重点实验室、创新中心和工程中心等在技术创新方面的作用,解决可靠性、稳定性、高精度、工艺、批量化校准等不适合中小企业主导的基础共性技术问题。对于高端仪器仪表技术,国家要发挥有形之手的作用,更大力气地支持企业与研究单位联合,突破中高端产品所需的基础工艺、工具工装、零部件、质控软硬件、标校技术等,以高端产品开发引领技术创新,缩短国际差距,赢得用户信任。

  在监督服务体系建设方面,鼓励国家级企业技术中心与高等院校、科研机构合作,共建国产高端仪器仪表检验检测试验基地和共性工艺(镀膜、焊接、热处理等)开发平台,积极开展企业标准体系建设服务、测试等行业支撑技术研究与检验检测、标准认证与符合性评估等监督工作。注重仪器仪表行业监督体系的运行与考核建设,从法律法规、标准行规等方面推动仪器仪表行业监督与服务的规范化。

  在服务体系建设方面,通过建立第三方公共服务平台,开展行业基础共性技术研究和行业服务,为政府规划管理提供精准支撑。服务平台需要研发积累可靠性等行业基础共性技术,具备标准化、知识产权、计量、检测和技术推广等公共服务能力,为国产仪器仪表制造商提供可靠性及稳定性等的优化改进建议和方案,为政府部门系统梳理全产业链的问题,推动行业技术理论、工艺、标准、检测和计量等共性基础技术服务体系不断完善,以及人才培养体系的不断完善。

  为解决当前国产仪器用户“不想用”、“不愿用”的现状,国家已出台了一些让用户“敢用”的支持政策。例如,2019年工业和信息化部发布的《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2019年版)》(工信部装函〔2019〕428号)中,首次将高端仪器纳入重大技术装备首台(套)保险补偿政策支持,加大对重点创新产品的支持力度,这些政策切实促进了国产仪器仪表产业的发展,但是对用户主观能动性的调动尚显不足。

  政府部门联合引导的“制造商+用户”发展模式是值得推广与探索的有效模式。这种模式的基本思路是行业主管部门与用户主管部门先要达成共识,再通过政策联合引导,以问题为导向,精准协同投入部门资源,鼓励和支持重点工程用户与仪器仪表企业深度绑定,联合攻关与共同开发,促进仪器仪表制造商的基础技术研发与用户需求互动发展,是一种产业链各环节互融共生、分工合作、利益共享的一体化组织模式。“十三五”期间,我国通过“工业强基工程”积极开展仪器仪表行业重点产品和工艺的研发,例如,2019年工业和信息化部公布的《2019年度工业强基工程重点产品、工艺“一条龙”应用计划示范企业和示范项目名单》(工信厅规函﹝2020﹞2号)中,在轨道交通、机械、汽车、船舶等领域积极展开仪器仪表产品与服务应用推广。联合开发过程中会产生科技攻关难题,这些难题又会通过多种渠道反馈,获得精准支持和解决。该模式已取得积极成效,是政策体系协同的良好探索,给国产仪器仪表产品的性能改进提供了机会,值得推广应用。

  由于仪器仪表行业与各行各业均息息相关,应在不同行业主管部门之间建立联席机制,强化政策制度体系之间的协调部署。用好政策制度,鼓励用户参与产品开发,长线规划攻关科学仪器关键核心零部件,优先支持研发依赖进口的、空白的仪器仪表产品,引导重视制造工艺和共性技术积累。在政府层面有效精准配置国家资源,开展全链条设计,从原理创新、基础研发、工程化、产业化等方面,建议科技部、工信部、国家自然科学基金委、国家发改委、教育部等全链条统筹部署技术研发和产业化投入,优先考虑满足我国国民经济安全和国防建设的重大战略需求,推动量大面广、共性急需的仪器仪表技术研发与产业化转化。建议央地资源多维度协同,地方政府应优化资源配套模式,避免重复支持研发和建设,一方面可以将地方资源纳入国家专项统筹部署地方定向任务,另一方面也可对中标国家项目的地方企业给予保障性配套。

  我国仪器仪表行业应加强专门的行业管理公益机构的建设,统一联系和支撑该行业的各政府管理部门。该机构应负责收集、汇总行业数据、监督行业发展态势,及时了解行业各层面的技术经济现状和问题,进而给国家相关政策规划的制定和调整提出针对性建议;该机构还要负责行业发展预测,要让该行业前瞻性配合整个国民经济的发展,而不是国家、社会突然有重大需要时才能获得脉冲式的支持和发展。例如高流量呼吸湿化治疗仪、高频呼吸机、体外膜肺氧合机(ECMO)等高端医疗仪器设备不仅大量缺乏而且过分依赖进口,在新冠疫情爆发期间才获得社会高度关注和国家相关支持,但是远水解不了近渴;另一方面,额温枪、红外测温仪等中低端医疗仪器市场也被疫情引爆,疯狂囤货,哄抬物价,乱象衍生。这次疫情暴露的上述问题充分说明,我国仪器仪表行业需要有专门的管理机构全面掌握行业数据,完善技术和产业体系建设,强力服务行业发展,才能使仪器仪表行业正常应对类似突发状况。

  同时,该机构要不断强化为行业企业,尤其是中小企业,提供共性技术服务的能力。仪器仪表企业是该服务平台的技术输入方,仪器仪表的原理和设计属于企业的“know-how”,但是在制造、测试、标准和计量等共性技术和平台方面,应由该机构承担建设或统筹行业资源发展,提高行业资源利用效率,同时不断积累行业共性技术。仪器仪表用户为该服务平台的技术需求方,平台要具备量化需求的能力,探索通过采取会员制度等措施,吸引和留住仪器仪表用户。平台肩挑供需两侧,逐渐形成良好的“用户+共性服务平台+中小企业群”的发展模式,加快仪器仪表由技术创新到产品化的推进速度,解决国产仪器仪表能用但不好用的共性问题。

  仪器仪表行业需要世界级的仪器仪表制造龙头企业。龙头企业掌握产品定价话语权,主导制定行业国际国内标准,引领行业发展方向,肩负开拓市场、科技创新和带动上游产业链的重任,有明显的行业人才和资金吸引力,以及带动区域经济发展的辐射带动作用。我国应该选取工业基础好、市场需求大、进口依赖强的仪器仪表制造门类,从政策、金融、财税、人才和技术等行业生态核心要素出发,持续培育和发展仪器仪表制造型龙头企业。图1为2019年我国仪器仪表行业产品进出口统计,分类参考行业协会统计分类依据,我国近五年的仪器仪表产品进出口趋势与此类似。结合统计数据,应该重点在电子测量仪器、医疗仪器、工业自动控制系统及装置、实验室分析仪器、光学仪器等仪器仪表细分行业里持续培育制造型龙头企业。

  另外,更重要的是,仪器仪表行业必需大力发展单项冠军企业。“单项冠军”是指在某些特定细分产品市场,生产技术或工艺国际领先,某类产品市场占有率位居全球/全国前列的企业。仪器仪表产业具有多品种、小批量、定制化、高科技、高水平的特点,非常符合“单项冠军”的理念。美国一半以上的仪器技术创新由中小仪器企业完成,德国有一批几十年甚至上百年的“专、精、特”仪器企业。我们应该充分发挥龙头企业的吸附效应,以及共性服务平台的支撑作用,持续培育一批源部件、探测器与传感器、分析分离控制部件等仪器仪表核心零部件的单项冠军企业,一方面解决我国仪器仪表“空心化”的问题,另一方面与仪器仪表整机制造龙头企业相互依托,形成优势互补的产业集群格局。

  在行业人才吸引力不足的情况下,政府应出面引导。强化政产学研协同机制,高校、科研院所和产业界应共同参与国家科技和产业规划的制定,兼顾基础前沿技术、共性关键技术和产业化技术,统筹中央、地方和企业资源,设立一定比例的地方和企业定向委托任务,在绩效评价中增加企业和用户评价的权重,引导和持续支持高校、科研院所的高层次人才团队,长期固定为企业开展服务。科技部最近印发了《关于科技创新支撑复工复产和经济平稳运行的若干措施》(国科发区〔2020〕67号),《关于开展科技人员服务企业专项行动的通知》(国科办函智〔2020〕59号)等鼓励科技人员服务企业的规范性文件,仪器仪表企业可以参考调整人才策略。仪器仪表企业要创新发展问题的解决模式,积极参与国家和地方政府、高校和科研院所的研究规划和人才培养,用企业问题引导研究方向和人才教育,为能够解决企业问题的科研人员提供必要的研发经费,面向在读博士和在站博士后设立短期就业岗位和薪酬福利待遇,将高校和科研院所的研究团队固化为企业长期外聘的“技术部门”。高校和科研院所要鼓励企业参与测控与仪器专业的人才培养,建立共同研究和联合培养制度,要将科技人员服务仪器仪表企业情况作为职称评审、岗位竞聘、学位评定、人才遴选等的重要依据。

  我国仪器仪表行业正处在从多品种发展往高品质发展的转型期。经过国家多个五年科技计划的持续支持,我国仪器仪表自主创新能力得到了加强,仪器仪表品种的问题已基本解决。但是国产仪器仪表的推广应用仍受限于可靠性、稳定性等品质问题,因此“十三五”期间的国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项特别强调“全链条部署,一体化实施”,要开发“皮实耐用”的仪器,对每个项目的可靠性均提出了量化考核要求。但是针对现阶段我国仪器仪表行业的实际情况,仪器仪表可靠性、计量校准等共性技术研究并不适合企业牵头,不少企业对可靠性认识不足、研究可靠性的经费、硬件、人才准备也不够,出现了疲于应付考核指标验证的问题。建议在后续的仪器仪表科技专项部署中,将仪器的可靠性、计量校准、标准化等共性技术研发任务单独招标,由专业测试、计量、校准和标准化公益机构为企业仪器开发项目精准服务,这样安排的优势在于企业节省人力和物力,公益机构能够不断积累行业共性技术,同时国家和行业资源利用效率得到提高,能有效避免重复建设。

  除了继续跟踪式开发高品质的仪器仪表,还要从源头创新实现跨越发展。在科学技术发展史上,我国错过了19世纪的科学技术大爆发时机,西方发达国家几乎垄断了热力学、光学、电磁学、化学、地质学、生物学、人类学等学科的重大突破,我们国家仪器仪表行业的测试技术自然也长期处在跟踪式发展阶段。但是历史也告诉我们,去罗马的路不止一条,对于同一物质量的测量可以基于不同的原理,可以采用不同的方法,例如表2所示的压力测量方法的统计,一些新的压力测量原理不断被开发和应用。技术可以跟踪,但是创新不能跟踪,我们在解决当前仪器仪表需求的同时,还要着眼未来测试技术。在未来5-10年,专用仪器仪表的基础前沿属性更加明显,因此要注重测试计量技术的基础性创新研究,仪器仪表核心基础部件的开发,以及TRIZ理论(发明问题解决理论)等创新方法在仪器仪表领域的应用教育。当然,我们也要慎重对待原始创新的不确定性和风险。

  为了跳出跟踪国外成熟产品的创新模式,建议加强原始创新的国际合作以及国际力量引入国内的合作,以囯际重大合作项目为抓手,或者联合国际力量参与国内专项研发工作,侧重联合开发国际空白的创新型仪器仪表,使我国与发达国家从新型仪器仪表的基础原理和方法研究阶段就深度绑定,共同推动新型仪器仪表在国内外的技术发展和产业化,最后同步共享技术成果,当然同时也必须配套完善相关知识产权的法律、法规和规章制度。另一方面,应探索智力和知识产权引进新模式,积极推动和参与仪器仪表的囯际标准化活动,加强仪器仪表的输入型囯际学术交流和展览活动,优化科技人才到岸政策,将国际上有发展潜力的仪器仪表科技力量引入国内,在本土行业环境下开展仪器仪表技术协同攻关和产业化推广,尽量减少消化吸收的磨合阶段,缩短新型仪器仪表的研发周期。

  仪器仪表产业的标准体系建设要处理好标准类型和技术类别的关系。应在国家、行业标准规范中引导重视仪器仪表的基础共性技术,如测试应用要求、可靠性方法、环境、包装和运输储运、质量控制抽样方法、性能表示、通信传输要求、安全要求等。鼓励利用企业标准规范仪器仪表的“技术诀窍”,避免关键技术因人而存,避免制造水平因人而异,同时把关键核心技术留在企业,做好自我技术保护。积极鼓励协会、学会、标委会走进企业服务,帮助不同产品领域的“尖子”企业建立完善的高水平企业标准化体系,而不是被动地靠某些特定企业向协会学会输出团体标准。在国际标准化方面,建议以囯内仪器仪表行业需求为输出,积极推动和参与囯际标准制订,推动国际力量贡献囯际智慧。

  集群发展有整合产业链各环节的时空优势,是适合仪器仪表行业的发展模式。产业集群内部的单个企业绝大部分属于中小企业,但是整个集群却具有显著的规模优势和很高的市场占有率。政府应从政策和财政上鼓励仪器仪表竞争性企业以及与这些企业互动关联的合作企业、专业化供应商、服务供应商、相关产业厂商和相关机构(如大学、科研机构、制定标准的机构、产业协会等)聚集在特定地域,例如北京、重庆、杭州、西安、丹东、无锡、郑州、承德、苏州等,支持传感器及仪器仪表优势地域开展技术和产业集群发展;或者配合国家推动的大科学装置或高技术产业布局,在北京怀柔、上海张江、粤港澳大湾区等建立科学仪器产业集聚高地,培养一批有国际影响力的龙头仪器企业和有特色的“单项冠军”企业。

  另一方面,必须下大力气培育国产零部件供应商等产业核心企业,尤其是涉及产业安全的、单一来源的仪器仪表核心零部件。仪器仪表行业要有统一的底线思维,即产业链上不能存在“一卡就死”的环节,而核心零部件是仪器仪表产业链上最可能发生该问题的方面。因此,应聚焦重大专项、重大工程需要的仪器仪表,自主攻关其核心零部件。而且核心零部件研发周期很长,一旦确定支持就要持续支持,不能追求短平快。此外,建议从政策、税收等方面,加大对核心零部件与功能部件企业的支持力度,用好“揭榜挂帅”(《关于印发制造业设计能力提升专项行动计划(2019-2022年)的通知》(工信部联产业〔2019〕218号))、“一揽子”和“一条龙”(《工业强基工程实施指南(2016-2020年)》)等支持模式,培育一批能“传承百年”的核心零部件企业。

  鉴于目前仪器仪表行业在国民经济中的地位和现状,决定了行业现阶段得到财政支持的力度相对较小。因此要把有限的财政资金用好、用准,支持共性技术,搭建公共平台,营造健康生态,精准扶持中小企业。

  财政资金要向研究共性技术和具备技术熟化能力的产业公共平台倾斜。仪器仪表的原理和种类繁多,有限的国家财政资金不仅要重点支持国家重大需求的产品研制开发,更要注重培育技术熟化的产业公共服务平台,例如共性的工艺和测试平台,这样的平台能够服务于众多的行业中小企业,平台选定的熟化技术也具有相对高的产业化可行性,社会资本持有者可以通过该平台遴选有潜力的高新技术企业,而且平台本身也比一般仪器仪表企业具有更高的成长空间和投资潜力。

  通过扶持仪器仪表中小企业发展的专项基金、贷款等金融方式,缓解仪器仪表行业的广大中小企业融资困境。虽然社会资本对单个仪器仪表中小企业的兴趣有待提高,但是在信息化社会发展的今天,仪器仪表行业整体具有良好的政治环境和上升趋势,因此国家可以设立更加专业的行业专项引导基金,以宏观的总体正收益前景,吸引社会资本融入该行业专项引导基金。基金会跟踪国家仪器仪表相关科技和产业专项,支持绩效评估为优秀的中小企业项目,针对不同类型的项目采取无偿资助、贷款贴息、过程补助和后补助等不同方式,接续支持其产业化发展,促进国产仪器仪表的产业化推广应用,保证专项金融资金取得投资效益,社会资本自然也会受益。这样的操作模式可撬动地方政府、金融、创投、保险、民营资本等多方资源投入,精准支持仪器仪表行业的公共服务平台和有发展潜力的中小企业,达到多方共赢的目的。

  机械工业仪器仪表综合技术经济研究所一直立足仪器仪表共性基础技术和产业政策研究,服务各级政府和企业用户,承担传感器及仪器仪表、测量控制与自动化等领域综合性科研任务,致力为仪器仪表产业发展贡献智慧和力量,取得了一批被政府和企业认可的研究成果。我国经济社会发展“质量”的可量化、可考核、可计量必须有强大的仪器仪表产业作为支撑,通过我所长期的产业服务经历和大量企业用户调研表明,目前我国该产业的发展远不能满足国家基础研究、经济发展和国防建设等的迫切需求。近期,国际形势的剧烈变化与仪器仪表产业密切相关,战“疫”所需高端传感器和仪器大量依赖进口,新基建又为仪器仪表产业提供了巨大需求市场。在这样的历史与现实双重背景下,我们撰写此文呼吁各方协同发力,精准施策,共同推动我国仪器仪表行业的高质量发展。

2021-12-09 05:45:21
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