自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

徐波

摘 要：文章主要論述了自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)前沿技術(shù)相關(guān)研究和對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)，分析了儀器儀表科技產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，對(duì)儀器儀表行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；儀器儀表；現(xiàn)狀

1 自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)的技術(shù)類型

當(dāng)前自動(dòng)化儀表的產(chǎn)品技術(shù)的水平大致有四種類型：

（1）多年來(lái)的科技產(chǎn)品，如常用測(cè)溫儀、壓力儀表、顯示儀表、傳統(tǒng)流量?jī)x表、儀器等簡(jiǎn)單的調(diào)整，這些技術(shù)變化不大，對(duì)于國(guó)內(nèi)的公司可以掌握到核心技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品和提高這些產(chǎn)品的技術(shù)，以滿足國(guó)內(nèi)需求，這些產(chǎn)品大部分技術(shù)含量較低。

（2）20世紀(jì)80年代和90年代初已引進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品以及90年代的自主研發(fā)產(chǎn)品中期，我國(guó)的技術(shù)水平大致在90年代初期的國(guó)際水平。例如當(dāng)時(shí)的美國(guó)的ROS0UNT電容式壓力/差壓變送器，來(lái)自法國(guó)伯納德電動(dòng)執(zhí)行器，以及我國(guó)自主研發(fā)的流量計(jì)、閥門定位器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。這些產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)企業(yè)都已經(jīng)掌握制造技術(shù)，以及改進(jìn)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和改善性的獨(dú)立研究。由于多年的生產(chǎn)，質(zhì)量和成本效益的技術(shù)水平具有一定的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前中小企業(yè)用戶和主流產(chǎn)品的選擇項(xiàng)目。

（3）目前，我國(guó)自主研發(fā)的高中檔產(chǎn)品。代表性的產(chǎn)品如分布式控制系統(tǒng)（DCS）、電磁流量計(jì)、無(wú)紙記錄儀、智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。其中，部分產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品的基本性能和水平已經(jīng)接近，市場(chǎng)份額繼續(xù)上升，核心技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平同步的基本組成部分。然而，由于工程設(shè)計(jì)質(zhì)量、信譽(yù)等方面的原因，這些產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)象仍然是中小工程項(xiàng)目或重大裝備的大型項(xiàng)目、非主系統(tǒng)和非主要工位。此類產(chǎn)品已經(jīng)有生產(chǎn)能源的一部分，該產(chǎn)品技術(shù)難度仍處于發(fā)展的研究階段。

（4）三資企業(yè)產(chǎn)品和進(jìn)口產(chǎn)品。所有這些都是高中檔產(chǎn)品，重點(diǎn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)使用了大量的中型項(xiàng)目，如大型DCS、PLC、核電系統(tǒng)、0.075級(jí)以上的智能高精度壓力/差壓變送器、智能電動(dòng)數(shù)字控制系統(tǒng)、高溫高壓、壓差、耐磨損性、耐沖擊性調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計(jì)、多通道的超聲波流量計(jì)、過(guò)程分析儀器等，用量較少、技術(shù)難度大、專用性強(qiáng)的品種，如軋制機(jī)械動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備，紙張厚度檢測(cè)儀器。這些產(chǎn)品大部分已經(jīng)在生產(chǎn)的外商獨(dú)資或合資企業(yè)，并擁有本地化比例高，但中國(guó)不具備關(guān)鍵核心技術(shù)，如傳感器技術(shù)的變送器。發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化儀表，不僅要看產(chǎn)品的工藝和技術(shù)，涉及工程應(yīng)用的水平。近年來(lái)，不少測(cè)控設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)以及火電、石化、冶金和科學(xué)技術(shù)的企業(yè)應(yīng)用和工程公司的其他部門已經(jīng)在應(yīng)用軟件和優(yōu)化軟件開發(fā)及系統(tǒng)集成技術(shù)長(zhǎng)足的進(jìn)步。通過(guò)利用外資系統(tǒng)工程，應(yīng)用技術(shù)掌握控制的一批大項(xiàng)目和設(shè)施。

2 自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀

科學(xué)儀器方面，經(jīng)過(guò)了很多付出，對(duì)于我國(guó)已經(jīng)漸漸形成了科學(xué)測(cè)試儀器和測(cè)試技術(shù)教育研究和制造系統(tǒng)。到2014年，中國(guó)有100多所高校建立了先進(jìn)的測(cè)試儀器和技術(shù)相關(guān)專業(yè)，并具有現(xiàn)代光學(xué)、光電子學(xué)、激光、分析化學(xué)、儀器分析，生物技術(shù)、新型傳感器和其他尖端高科技和專業(yè)學(xué)科。例如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院一起投資于一個(gè)精密的測(cè)試技術(shù)和設(shè)備，開辦了現(xiàn)代光學(xué)、超快激光光譜學(xué)、振動(dòng)沖擊噪聲等實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)真空儀器裝置、光學(xué)儀器、生物芯片等具有國(guó)家工程技術(shù)作出了重點(diǎn)研究，形成了以中科院長(zhǎng)為代表的十多家精密儀器及測(cè)試技術(shù)的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，而且在市場(chǎng)上取得了一定的競(jìng)爭(zhēng)地位，有北分瑞利、上海精科、清華同方、中科科儀等重點(diǎn)研究企業(yè)。

近年來(lái)自主創(chuàng)新取得了一些成績(jī)，研究出了高水平產(chǎn)品。目前，我國(guó)生產(chǎn)的科學(xué)測(cè)試儀器一般達(dá)到上個(gè)世紀(jì)中期階段的水平，包括色譜儀器、光譜儀、電化學(xué)儀器、研究光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子天平、離心機(jī)、電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、超聲波探傷儀探測(cè)器、X射線探傷機(jī)、電子經(jīng)緯儀、電測(cè)儀表。部分產(chǎn)品目前接近或達(dá)到國(guó)際上類似的水平，如微波等離子光譜儀，便攜式光離子化氣相色譜儀，原子熒光光譜儀、全自動(dòng)遠(yuǎn)程診斷光學(xué)顯微鏡等儀器。

3 器儀表行業(yè)將突飛猛進(jìn)

科學(xué)技術(shù)和自動(dòng)化的飛速發(fā)展，我國(guó)自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)也有了新的變化和新的發(fā)展。高新技術(shù)自動(dòng)化儀器儀表產(chǎn)品，將成引領(lǐng)自動(dòng)化儀器儀表科技產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展。

近20年來(lái)，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、高密封技術(shù)，特種加工技術(shù)、集成技術(shù)、薄膜技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、納米技術(shù)、激光技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)和生物技術(shù)等高新技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。在這樣的背景和情況，不斷地對(duì)自動(dòng)化儀器儀表更高、更新的附加要求，例如要求更快、更高的靈敏度，更好的穩(wěn)定性，較少的樣本量，檢測(cè)微損甚至無(wú)損，遙感遙測(cè)更多的距離，以帶來(lái)更方便、更便宜、無(wú)污染、更快捷等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也為自動(dòng)化儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力，并給自動(dòng)化儀器儀表的進(jìn)一步發(fā)展提供了物質(zhì)、知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)。

特別要注意的是：在過(guò)去的10年中，由于納米技術(shù)給機(jī)械研究帶來(lái)更精密的成果，現(xiàn)代分子水平、基因水平，以及特種功能材料研究超高精度性能生物科學(xué)的研究成果和具有全球性技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)推廣成果的應(yīng)用，其中包括大量的最新技術(shù)成果競(jìng)相當(dāng)代問(wèn)世，使得儀器領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變化。通過(guò)分析，我們可以看到一個(gè)具有現(xiàn)代化的高科技儀器，不僅這是主要特點(diǎn)，并且它是振興自動(dòng)化儀器儀表業(yè)的必由之路，是新世紀(jì)自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)的導(dǎo)航。

伴隨現(xiàn)場(chǎng)總線的問(wèn)世，對(duì)過(guò)程測(cè)控儀表的發(fā)展帶來(lái)了很大的轉(zhuǎn)折?，F(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)智能化儀表與控制室之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。滿足了廣大用戶的實(shí)際需求，也是各大制造廠商的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果，給計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的產(chǎn)物帶來(lái)了提升，實(shí)現(xiàn)了高精度、高性能、高穩(wěn)定、高可靠、高適應(yīng)性，多功能、低消耗的發(fā)展空間，也帶來(lái)了很大的提升動(dòng)力。可見(jiàn)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其對(duì)于非傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，給自動(dòng)化儀器儀表的持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了新的動(dòng)力。

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