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　　摘要：文章簡要介紹了精密儀器設(shè)備的作用，分析了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展概況，剖析了與國外發(fā)達(dá)國家的差距，結(jié)合十三五時(shí)期發(fā)展規(guī)劃，探討了精密儀器設(shè)備的發(fā)展路徑。

　　關(guān)鍵詞：精密儀器裝備;發(fā)展戰(zhàn)略

　　精密儀器裝備廣泛應(yīng)用于科研等領(lǐng)域，大量具有世界先進(jìn)水平的精密儀器，是實(shí)現(xiàn)制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的必要基礎(chǔ)。目前國內(nèi)精密儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國外存在巨大差距。重大科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目以國家戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向，建設(shè)創(chuàng)新型國家，迫切需要進(jìn)一步加強(qiáng)重大科學(xué)儀器設(shè)備的研發(fā)創(chuàng)新。我國科學(xué)儀器設(shè)備發(fā)展面臨由于基礎(chǔ)薄弱帶來的巨大挑戰(zhàn)。必須從國家戰(zhàn)略層面探索發(fā)展路徑，創(chuàng)造良好環(huán)境。

　　1精密儀器裝備的作用

　　中國科學(xué)院院士王大珩總結(jié)儀器的作用說，儀器儀表是科研的先行官，軍事的戰(zhàn)斗力。在科研最高榮譽(yù)諾貝爾獎(jiǎng)中，近1/3的物理化學(xué)家那個(gè)與儀器緊密相關(guān)，現(xiàn)代科研中，儀器是科研的重要內(nèi)容，沒有激光干涉引力波天文臺(tái)就不能成功探測引力波[1]。

　　精密儀器裝備對國民經(jīng)濟(jì)有巨大的拉動(dòng)作用，為自動(dòng)化及流程分析，需要大量種類繁多的分析檢測儀器完成。90年代初，儀器儀表工藝總產(chǎn)值對國民經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)66%，工藝生產(chǎn)中應(yīng)用大量的精密裝備，機(jī)床，工業(yè)機(jī)器人等實(shí)現(xiàn)各種以往人工無法完成的任務(wù)。

　　精密儀器裝備在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，極大的提高了偵查效率，偵查衛(wèi)星活躍在太空中，精確制導(dǎo)技術(shù)大幅提高了戰(zhàn)術(shù)打擊成功率。激光制導(dǎo)炸彈對目標(biāo)的有效性是傳統(tǒng)炸彈的200倍。使用激光制導(dǎo)炸彈的次數(shù)約為總攻擊次數(shù)的10%。越戰(zhàn)期間，美軍出動(dòng)采用常規(guī)炸彈的飛機(jī)873架次，未能炸毀大橋，采用激光制導(dǎo)智能炸彈，第一次攻擊就成功摧毀目標(biāo)。無論科技發(fā)展，或是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，都精密儀器都發(fā)揮不可替代的作用。

　　2各國精密儀器裝備的發(fā)展

　　各國將精密儀器裝備作為重要戰(zhàn)略行業(yè)支持發(fā)展。美國經(jīng)濟(jì)地位受到中日的激烈競爭，但始終保持高技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，美國政府仍為高新技術(shù)發(fā)展提供支持。美國科學(xué)基金會(huì)《NSF2020愿景》開發(fā)可用于生物技術(shù)等領(lǐng)域的新儀器。NSF設(shè)立了主要科學(xué)儀器設(shè)備計(jì)劃，地球科學(xué)儀器設(shè)備等計(jì)劃，美國衛(wèi)生部，國防部等部門均有多種儀器計(jì)劃。

　　日本文科部省自1995年開始制定科學(xué)基本計(jì)劃，基于因特網(wǎng)，大力推進(jìn)學(xué)術(shù)研究，先進(jìn)科學(xué)儀器計(jì)劃主要包括納米材料研究儀器平臺(tái)計(jì)劃，高端基礎(chǔ)研究科學(xué)儀器共享平臺(tái)建設(shè)計(jì)劃。

　　德國教育研究部資助高校使用大型儀器進(jìn)行高水準(zhǔn)的基礎(chǔ)研究。英國科技辦將研究，研究設(shè)施作為資助目標(biāo)，建立工程與自然科學(xué)研究理事會(huì)，針對重要的儀器設(shè)備形成系列儀器設(shè)備路線圖。

　　3中國精密儀器裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

　　新中國成立以來十分重視精密儀器研制工作，1950年在中科院設(shè)立儀器館，為現(xiàn)中科院光學(xué)儀器精密機(jī)械研究所，《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》明確將科學(xué)儀器創(chuàng)新作為優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略領(lǐng)域，2011年，財(cái)政部設(shè)立國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)資金[2]。

　　大型科研儀器方面，2013年，由科技部計(jì)劃司編制的《國家重點(diǎn)科技基礎(chǔ)條件資源調(diào)查報(bào)告》首次公布，統(tǒng)計(jì)表明，中國大型科研儀器未完全擺脫主要依靠國外進(jìn)口的尷尬局面，購置設(shè)備進(jìn)口比例達(dá)78%，在生物醫(yī)藥等新型領(lǐng)域進(jìn)口比率近90%。

　　2016年中國集成電路進(jìn)口超2000億美元，目前廣泛應(yīng)用的深紫光刻機(jī)被阿斯麥，尼康等公司壟斷，2017年一季度財(cái)務(wù)報(bào)告顯示，EUV系統(tǒng)進(jìn)口未交貨定單總價(jià)值超23億歐元。英特爾公司，臺(tái)灣積體電路制造等公司大規(guī)模應(yīng)用14nm工藝，中芯國際集成電路公司制造工藝僅能達(dá)到28nm。

　　2015年中國機(jī)床消費(fèi)總額達(dá)275億美元，德日意等國家生產(chǎn)機(jī)床60%以上用于出口，中國機(jī)床行業(yè)從只能生產(chǎn)簡易皮帶，到成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)國進(jìn)步巨大，但目前仍是世界最大的機(jī)床進(jìn)口國。高檔機(jī)床基本依靠進(jìn)口，一套復(fù)雜數(shù)控系統(tǒng)軟件包的費(fèi)用接近母雞費(fèi)用。

　　從不同的行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀可見，中國的精密儀器裝備規(guī)模得到極大提高，但相關(guān)產(chǎn)業(yè)實(shí)際存在極大的核心技術(shù)危機(jī)，低端產(chǎn)能過剩，制造業(yè)空心化風(fēng)險(xiǎn)加大，極大影響中國制造業(yè)的進(jìn)步發(fā)展。

　　4國內(nèi)核心關(guān)鍵技術(shù)與國外對比

　　在精密儀器裝備涉及的多個(gè)核心關(guān)鍵技術(shù)中，中國精密儀器裝備整機(jī)行業(yè)落后，原因在于中國科技基礎(chǔ)的薄弱，中國實(shí)驗(yàn)發(fā)展資金投入高于基礎(chǔ)應(yīng)用研究，但基礎(chǔ)投入的不足導(dǎo)致多種基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)的緩慢發(fā)展，產(chǎn)品競爭力不足。中國的科技水平向并跑轉(zhuǎn)變，必須不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)研發(fā)投入。才能支撐創(chuàng)新性社會(huì)的發(fā)展，為國家戰(zhàn)略安全提供可靠的原始創(chuàng)新動(dòng)力

　　4.1材料科學(xué)

　　精密儀器裝備系統(tǒng)整體差距源于核心技術(shù)落后。材料性能具有決定性的影響，包括光學(xué)傳輸材料等功能性材料，及構(gòu)建儀器本體的結(jié)構(gòu)材料。

　　反射鏡是大型天文望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵技術(shù)，目前大口徑望遠(yuǎn)鏡反射鏡材料主要有德國肖特極端的微晶玻璃，目前國內(nèi)用于天文觀測的望遠(yuǎn)鏡最大單體口徑僅為2.16m,采用sic材料的Her⁃schel望眼鏡在2009年聲控，長春光學(xué)精密機(jī)械研究所206年成功研制4msic材料，但難以彌補(bǔ)大口徑反射鏡材料方面的巨大差距。

　　相關(guān)期刊推薦：《化工管理》雜志(月刊)創(chuàng)刊于1986年，是國家新聞出版總署正式批準(zhǔn)的唯一化工企業(yè)綜合管理類期刊，面向國內(nèi)外公開發(fā)行。主要欄目設(shè)置：咨詢、熱點(diǎn)聚焦、專家訪談、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、管理創(chuàng)新、人物企業(yè)、領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)、管理學(xué)堂等。

　　碳纖維強(qiáng)度拉伸模量是鋼的2～3倍，抗拉強(qiáng)度是鋼的7.9倍，是尖端武器裝備必不可少的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料，但產(chǎn)品應(yīng)用主要集中于高色粉與釣魚桿等地段產(chǎn)品領(lǐng)域，難以滿足高端產(chǎn)品的碳纖維需求。國內(nèi)在高彈性碳纖維方面仍有較大差距。國產(chǎn)T8000材料中，直徑測量儀來自日本，表面成分與力學(xué)性能測試儀來自英國[3]。

　　4.2光學(xué)技術(shù)

　　光學(xué)技術(shù)在精密儀器裝備中應(yīng)用廣泛，在精密儀器裝備領(lǐng)域所需的高性能激光仍主要依賴進(jìn)口，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的大功率光線激光器，高端產(chǎn)品方面仍需后續(xù)市場檢驗(yàn)。

　　美國空間監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)新采用曲面焦平面電荷藕元件，在緊湊的體積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)6°大視場，一晚能對整個(gè)地球同步軌道待進(jìn)行多次觀測，中國科技長期處于跟跑狀態(tài)，在光學(xué)設(shè)計(jì)主要工具軟件基本被國外產(chǎn)品壟斷。

　　4.3精密機(jī)械

　　精密儀器裝備起源于精密機(jī)械，軸承是機(jī)械支撐最基礎(chǔ)的部件產(chǎn)品，目前中國軸承行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，主要是通用軸承。高精度高技術(shù)含量的軸承無法與國外企業(yè)相比。

　　美國勞倫斯利福摩爾國家實(shí)驗(yàn)室等在國際超精密加工技術(shù)領(lǐng)域久負(fù)盛名，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所等單位自主研制了系列精密精加工裝備，但整體與國外相比差距較大。

　　5中國精密儀器裝備的未來發(fā)展

　　對精密儀器裝備的未來發(fā)展，從發(fā)展戰(zhàn)略與應(yīng)用領(lǐng)域方面進(jìn)行探討。精密儀器裝備發(fā)展，要開展適應(yīng)國家科技發(fā)展需求的集成創(chuàng)新研究，為確保中國儀器裝備行業(yè)競爭力，必須提升裝備關(guān)鍵技術(shù)自主化水平，國家科技創(chuàng)新規(guī)劃將科研儀器設(shè)備放到科研條件保障專欄第一位，提出聚焦高端通用與專業(yè)重大科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)，提高高端通用科學(xué)儀器的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　精密儀器與裝備發(fā)展表現(xiàn)出極端化，集成化，網(wǎng)絡(luò)化等趨勢。儀器測量等方面加入更多智能化手段，具有更多的智能化功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，測量精度等方面要求不斷提高，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將越來愈多。

　　十三五時(shí)期，生物醫(yī)藥，戰(zhàn)略前沿等戰(zhàn)略新興領(lǐng)域是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，規(guī)劃預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值規(guī)模將超過40億萬元，涉及的軌道交通，醫(yī)學(xué)影像，生物檢測都對精密儀器裝備有巨大的潛在需求。目前國外進(jìn)口產(chǎn)品成本高昂，發(fā)展能夠替代進(jìn)口設(shè)備的國產(chǎn)化精密儀器裝備具有重大市場需求。

　　6結(jié)語

　　在幾代科技工作者的不懈努力下，中國已成為儀器裝備生產(chǎn)大國，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是儀器裝備強(qiáng)國，高端制造中廣泛應(yīng)用的精密儀器抓昂寶，與國外水平有很大的差距。中國正處于向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵歷史時(shí)期，必須在自主發(fā)展精密儀器產(chǎn)業(yè)上做好頂層設(shè)計(jì)，扎實(shí)推進(jìn)，在核心關(guān)鍵技術(shù)上充分發(fā)揮中國社會(huì)體制優(yōu)勢，需要科研機(jī)構(gòu)各方面共同努力。——論文作者：張海濤