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第2章

仪器仪表

2.1 仪器仪表产业发展概况

2.1.1 产业发展历程

(1)国家把仪器仪表产业的发展放在了举足轻重的地位

现代社会的显著特征是信息技术已经成为推动科学技术高速发展的关键技术。而信息技术主要包括测量技术、计算机技术和通信技术。测量技术是信息技术的先导、基础和源头。不难得出这样的论断,仪器仪表行业的发展在当今信息时代对于推动科学技术和国民经济的发展具有决定性的地位。

正由于仪器仪表产业的重要作用和地位,近十几年来国家采取了一系列重大措施加快其发展。

2001年3月,在七届四次全国人大会议上,第十个五年计划纲要明确提出把发展仪器仪表行业放到重要位置,国家计委、经贸委、科技部等各部委都又将仪器仪表行业发展列入了许多专项,调用大量经费扶持仪器仪表行业的飞速发展。

2005年,国家发改委出台了加快振兴装备制造业的若干意见,在各行各业中选出16项重点发展领域,其中第11项即重大工程自动化控制系统和精密测试仪器。

2006年,国家中长期科学与技术发展规划纲要中,支持了多项测量控制系统和仪器仪表发展项目。

2008年4月,科技部、发改委、教育部和中国科协联合制订了关于加强创新方法工作的若干意见,在全国正式开展技术创新工作,首当其冲的就是仪器仪表的技术创新。

在国家航天科技发展计划中,也把仪器仪表与测量控制系统的发展放到了相当重要的位置。

(2)行业发展概况

在21世纪过去的若干年中,我国仪器仪表行业的发展比较迅速,但不是发展最理想的,可以叙述为发展相对比较平稳。

到2011年止,我国仪器仪表行业已连续四年增长率20%以上,即四年中年增长率均在20%~27%之间,体现了仪器仪表行业的高速、平稳发展。仪器仪表行业的一个突出问题就是进出口逆差较大,而且是机械工业13个行业里逆差最大的一个。2011年以后,我国仪器仪表行业虽然仍基本上维持大体增长的态势,但增长率明显放缓,均处于20%以下,年增长率下降到百分之十几甚至百分之几。其中2012年还处于负增长状况(增长率为-9.6%),而2013年增长率为17.6%,2014年增长率为6.6%,2015年增长率为6.2%。

经过近二十年来的建设与发展,我国仪器仪表产品在各行各业中已经应用相当广泛,初步形成了产品门类品种比较齐全,具有相当生产规模和一定开发能力的产业体系,成为亚洲除日本以外当之无愧的第二大仪器仪表生产国。庞大的国内市场,是支撑中国仪器仪表产业的坚强后盾。

“十二五”期间,我国仪器仪表行业已经连续八年保持了经济高速发展的态势。在全球受金融风暴影响,各行各业经济进程有所放缓的情况下,我国仪器仪表行业的增长态势并没有改变。这里可能主要有三个原因:一是国内市场庞大;二是国家的经济仍然处于高速发展状态;三是国家降低增速的宏观调控政策对仪表行业的影响会有一个滞后,这是因为仪表通常在工程后期才交付使用,因此,因宏观调控政策而减少的投资对目前仪表行业的影响不会太大。而庞大的国内市场是支撑中国仪器仪表产业发展最为关键的原因。

综合国家统计局及海关等方面数据统计,2014年我国国内仪器仪表产品产值规模为8904.48亿元。

2015年,仪器仪表大行业中20个小行业,规模以上企业共计4321家,实现主营业务收入9378亿元,换算为产值大约9500亿元。产值维持了增长势态,但未达到“十二五”规划“行业产值达到或接近万亿”的预期。营收同比增幅6.2%,增幅创本世纪以来新低,且营收增幅首次低于GDP增幅。全年利润总额为824亿元,增幅5.36%,低于主营收入增幅0.84个百分点,也创历年新低。使得在这方面的成效更远离《仪器仪表行业十二五发展规划》中明确要求的到2015年,年平均增长率为15%左右的宏伟规划。

从小行业具体情况分析大致如下。

第一,随着国家对民生问题关注度的极大提高,对食品安全、药品安全、突发事故的检测报警、对环境和气候监测等相关的仪器仪表的要求源源不断的出现。受水、土、气环境监测类产品以及制药、食品等产业卫生监控产品需求拉动,实验分析仪器达到增幅13.86%,增长比较突出。

第二,需求疲软集中在两个以往情况较好的领域:一是与传统流程工业有着密切关系的工业自动化仪表与控制系统;二是特别受房地产业影响的电工及供应类仪表,二者约占全行业产销的50%,其同比负增长拉低了整个行业境况。工业自动化仪表与控制系统、电工及供应类仪表、光学仪器同比增幅低于大行业。虽实验分析仪器两位数增幅,但由于其占比不大,不足以抵消整个行业下行的影响。

第三,国家出台的十大振兴规划中,纺织、轻工业、钢铁、船舶等都提到了设备对自动化和智能化的要求。此外,风电、核电、智能电网、高速列车和轨道交通等产业对仪器仪表来说都是巨大的市场增长点。仪器仪表作为知识密集、技术密集型产业,是多学科的综合体,是高端制造装备的不可或缺重要组成部分。可惜的是最近几年仪器仪表行业在这些方面并没有显著进展,关键原因在于行业自身开发能力始终不足。

从经济类型上看,民营企业依然是行业发展的中坚力量,三资企业2015年首次出现营收、利润同比的双双负增长。此外,全行业亏损企业数从年初的1307家下降到526家,亏损面逐步收窄。

仪器仪表行业发展中最严重问题是我们虽然在数量上有明显的发展,但在产品质量的稳定性和可靠性上则一直存在问题,长期地严重制约着我国仪器仪表行业的发展。

(3)仪器仪表产品在技术上依托高科技逐步成为发展的主流

高科技化已经是仪器仪表产品过去若干年来发展的主流,也必然成为今后仪器仪表科技与产业的发展主流。20多年来,计算机技术、微电子技术、互联网技术、纳米技术、激光技术、超导技术和生物技术等一大批高新技术得到了长足的发展。使得仪器仪表产品灵敏度更高、速度更快、稳定性更强、使用更方便、成本更低廉,使得仪器仪表产品在功能、性能上都发生了飞跃的变革。

现场总线的应用,新型智能模块和智能信息处理技术的加入,使得仪器仪表发展历程出现了重大转折。

仪器仪表应用领域的拓展,尤其非传统应用领域的进一步拓展,为仪器仪表行业的发展带来了全新的面貌。

仪器仪表产品的总体发展趋势是六高一长和二十化,即仪器仪表将朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的六高一长的方向发展。新型的仪器仪表与元器件将朝着小型化(微型化)、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化;在服务上专门化、简捷化(便携化)、家庭化、个人化、无维护化以及组装生产自动化、无尘(或超净)化、专业化、规模化的二十化的方向发展。其中占主导地位的是数字化、智能化和网络化。

仪器仪表产品向更高层次的进化,还体现在节能、环保方面。

节能降耗、减少排放和低碳经济是各国长期发展的大趋势,这一趋势也带动了一大批新产业飞速发展,例如,风电、核电、智能电网、高速列车和轨道交通等,同时对仪器仪表行业的发展也带来不可估量的推进作用。要在各个领域切实实现节能减排的目标,毋庸置疑,就必须对耗能、排放等过程进行精确数据采集、计量、分析,并进行实时监测、控制,这不仅给仪器仪表产品的拓展、给仪器仪表行业的发展带来前所未有的机遇,同时,反过来,这些节能降耗减排仪器仪表产品的应用又对节能降耗减排的大业起到了无比高效率的推进作用。

(4)政策扶持仪器仪表行业顺利发展

近几年,国家出台的一系列关于工业经济发展的调整战略政策中,对于仪器仪表行业的扶持政策一直在进行,这些政策中如不予免税进口商品目录中关于仪器仪表类别的大调整,又如《关于加快推进信息化与工业化深度融合的若干意见》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《中国制造2025》、《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》、《关于组织实施2013年智能制造装备发展专项的通知》、《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》、《“十三五”国家科技创新规划》和中国工程院“制造强国战略研究”咨询项目——仪器专业领域课题组工作的启动等。可以毫不夸张地说,自1986年863计划以来,仪器仪表行业一直是国家政策大力扶持的宠儿。

(5)仪器仪表行业发展的模式

仪器仪表制造工业的发达是任何一个工业强国的根基。对于向工业化强国奋进的中国,如何发展好仪器仪表产业至关重要。

从国际仪器仪表产业发展模式说,不外两种模式:一是以本国资金和技术为主,二是以外资及其技术为主。工业发达国家一般采取第一种模式,而发展中国家由于条件所限只能够采取第二种模式。

目前的现状是外资大举进入国内仪器仪表行业,新一轮的特点是以外方独资和绝对控股的形式为主,并逐步并购吞并我国优良企业。与此同时,仪器仪表进口还大幅度激增。这种严峻局面,挤兑国内仪器仪表企业局限于中低档产品为主,个别行业中领军企业已在某些高技术领域取得一些突破进展,但无力全面抗衡国外产品垄断的局面。

中国仪器仪表行业要想突破国门,在世界仪表行业占据一席之地,可以说任重而道远。

总而言之,我国仪器仪表行业是以“量”取胜,而国外企业则是以“质”取胜,今后还须努力。

2.1.2 国内外产业现状

(1)国内仪器仪表产业现状

随着科技的全新发展,市场对仪器仪表检测的精度、稳定性、可靠性等的要求也越来越高,仪器仪表行业面临着新的发展时期。

由于仪器仪表行业对于我国国民经济发展具有重要作用,在市场需求刺激和国家政策扶持双重作用下,近些年来国家对我国仪器仪表行业投资增速一直维持在一个较高的水平,增长率几乎都在20%上下。

随着我国“十三五”规划的深化发展,随着“中国制造2025”、产业互联网、大数据等规划的大力推进,仪器仪表行业的发展也紧随着进入了网络化、智能化特征的新的发展期。按照规划,我国仪器仪表行业将向着先进自动控制系统、大型精密测试设备、新型仪器仪表及传感器三大重点方向奋进。近年来,随着政府对人民身体健康和生活质量的高度关注,包括雾霾的加重、食药监的改革、阶梯式水价推广等,刺激了环保监测仪器行业、食品医药监测仪器等行业的快速发展。

但是由于近些年(2011年后)我国在仪器仪表行业在自身发展模式上始终不能够摆脱由“量”的发展模式到“质”的发展模式的变化,整个行业增长率不但不再继续增长反而逐渐下滑,这是一种值得严重关切的趋势。

(2)国外仪器仪表产业现状

由于各个国家发展的差异性,对于国外仪器仪表行业的分析并不一定需要关注别国的具体产值、增长率等经济指标的变化情况,而关键在于研究、学习他们发展变化的趋势与特点。

进入21世纪以来,国外仪器行业发展呈现以下特点。

①新技术普遍应用

目前国外在开发、生产仪器仪表产品过程中普遍采用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理(DSP)、电子设计自动化(EDA)、计算机辅助制造(CAM)、表面贴装技术(SMT)和计算机辅助测试(CAT)等许多最先进的技术。

②产品组成发生革命性变化

在产品的开发上更注重新技术的应用与系统集成,不仅着眼于模块、单机,更注重系统硬件、软件集成以及产品的软化。随着各类仪器运用上了CPU,实现了数字化后,更在软件上投入了巨大的人力、财力。新一代的仪器仪表归纳成一个简单公式,即:仪器=AD/DA+CPU+软件。

③产品开发准则发生巨大变化

从技术驱动逐步转为市场驱动,或者说从供方市场逐步转化为需方市场,即从原来一味追求产品的高精尖转为提供给定制用户产品的恰到好处。产品开发准则的另一变化是收缩方向,把原来为供方市场提供多型号、多规格产品的精力,集中在为客户提供优质产品最大限度满足用户需求的技术优势和优质服务上。

④注重专业化生产而不再是大而全

开发与生产过程都突出采用目前最前沿技术,如生产线上采用以GP-IB仪器组建的自动测试系统等。

与国外仪器仪表行业比,我国仪器仪表行业技术水平的发展,还存在相当大的差距。

(3)我国仪器仪表行业发展水平在国际上比较是比上不足比下有余,还须花大力气赶超国际先进水平

仪器仪表行业由于无论国内国际市场需求普遍地不断扩大,以及人类生活水平提高对于仪器仪表产品的必需性的依赖,已经非常明显地体现出其行业超前发展的战略意义,已经成为国际社会各个国家重要的国际性战略行业,并不断致力于争相展现其更高的技术水平及产品高科技特性。

2011年进入“十二五”发展阶段以来,我国仪器仪表市场虽然与国外仍然存在很大差距,但从未停止其发展的脚步。特别是近年来发展绿色产业、采用新能源以及强调重视生态环保等要求,出现许多新兴产业,为仪器仪表的创新型发展提供了充足的源泉。新兴产业的快速发展,带动了仪器仪表行业,智能化技术的进一步深化应用也让仪器仪表行业向技术高端制造业逐步转型。

我国仪器仪表行业发展有一些情况,值得我们认真关注。

①中国仪器仪表行业的发展水平与发达国家相比至少有10~15年的差距,但在发展中国家里,我国是仪器仪表行业市场最大、规模最大、门类品种最齐全、综合实力最强的一个国家。

②我国的仪器仪表需求量很大,按市场需求量考察是发展最快的国家之一。世界上仪器仪表的增长率是3%~4%,而我国已连续多年实现20%上下的年增长率,有的产品已经占据了全世界市场的十分之一。

③我国仪器仪表行业在目前是直接与外商竞争的行业,外资在华已进入第三阶段。第一阶段外资是以合资和技术输出为主;第二阶段是在20世纪90年代前后,外资从合资为主转成控股为主;目前已进入到第三阶段,外资则已经发展到以独资和兼并我国优秀企业为主的状态。外资进入国内行业有利有弊,如何趋利避害,是国内行业发展必须认真研究的问题。

④一些中低档产品已具有规模优势和国际市场竞争力。如普通数字万用表等产品占了世界很大销量,家用电度表生产销售能力占到世界的50%。我国目前已成为电度表、水表、煤气表、温度计、压力表、显微镜、望远镜、光学元件等产品的生产和出口大国,集装箱检测设备等高档产品的出口也开始取得一些突破。

⑤国内更多仪器仪表产品,尤其是中低端产品产能过剩以至于产品价格每况愈下的问题日益严重,必须靠技术创新走出这个困境。

对于国产产品的技术现状,我们可以做如下评述:

我国仪器仪表产业主要集中于中低端产品,国际上大部分高端、尖端产品市场几乎被跨国公司占领,对于高端仪器仪表产品来讲,我国还比较薄弱,处在发展水平。即使已经面市的一些高端仪器,其核心技术及产品售后服务等仍然停留在较低水平,落后于发达国家水平。在这种背景下,国家把仪器仪表行业列为“十二五”和“十三五”规划重要位置有着重要的战略意义。

(4)国产产品的标准化及底层硬件、软件基础开发将推动仪器仪表行业发展

我国企业在研发新产品过程中,往往陷入一个怪圈,就是盲目跟风,靠“拿来”技术迅速占领市场。这种开发模式一方面是难于结合中国实际国情,很难满足用户对功能、性能的真实需求,尤其是对产品稳定性、可靠性的需求;另一方面是又没有足够实力在国内市场中占据优势,更没有足够实力跻身国际市场,一时间功能、性能低下的中低端产品充斥市场,全体企业的销售策略就是拼命压价,互相倾轧。

从根本上说,这是由于我国企业在开发产品时缺乏争创自主知识产权和自己品牌推广的长远打算,没有进行足够的市场前期调研,在产品硬件、软件开发上尤其是底层硬件、软件的落地的、精准的开发上没有下够功夫。从开发工作的过程与程序上说,是缺乏制订相应的严格标准来指导产品开发的。

可以说,仪器仪表行业产品的标准化,是提高全行业的标准化水平,提升全行业产品品质、质量的关键,也是我国仪器仪表行业大打翻身仗的必由之路。

业内同行千万不要误解,以为标准制订是项务虚的事情,事实上是:标准制订的背后,是要求开发企业完全按照标准的规范与要求,完全落地地从底层硬件、底层软件做起,进而扩展到软件中间件直到系统应用层面软件进行全面的、彻底的技术开发甚至是创新型技术开发,即完整地基于由原理样机转化为生产样机的各种国际、国家、行业、企业相关产品标准,其中包括:电气安全性、环境适应性(又分为气候环境适应性和机械环境适应性等)、电磁兼容性、可靠性、可制造性、可测性和可维修性等标准的要求,完整地进行硬件详细设计和软件详细设计。其中,硬件详细设计又包括:逻辑设计、时序校核、负载校核、结构设计、PCB图设计、焊装搭试、参数计算、参数调试、功能调试、性能试验、时序试验等。软件详细设计则主要包括:数据流图绘制、信号流图绘制、程序结构设计、模块设计、程序流程框图设计、时序图设计(重点)、编程、功能调试、性能调试、时序调试、参数调试、时序试验等。而且通常应当采用汇编编程语言进行底层程序编制,借助实时在线仿真开发工具监视,深入到底层软件的每条指令的每个状态周期直至每个相位周期等的硬件、软件执行过程对底层开发进行详细入微的考察,直到产品符合标准要求为止。

(5)中国仪器仪表行业的发展还欠缺什么?

国家大力推进节能减排和绿色经济,新兴行业得以迅猛发展,而新兴行业的发展为仪器仪表行业提供了巨大的发展机会。但是在这场已经到来的变革面前,国内仪器仪表企业,尤其中小企业却存在着诸多问题。

国内仪器仪表企业发展与变革到底缺少了什么呢?下面我们从资金、技术、人才、管理四个层面来分析。

①资金

根据国内仪器仪表行业协会统计,2011年行业利润同比增幅在20%,这个增幅在整个机械电气行业中,也是非常突出的业绩。应当说,从全国宏观而论,我国仪器仪表行业的生态调整,资金不成其为一个重要问题,关键出在人的思路上。中国历来奉行“拿来”主义,不仅技术“拿来”,甚至连传感器、元件器件、IC芯片、功能模块全“拿来”,尤其底层硬件、软件,要企业自己开发,很多企业领导会觉得那是费力不讨好,“又费马达又费电”,不体现经济效益,不愿意下功夫去做,这才是问题的根源,其实与资金紧张不紧张基本无关。

②技术

从技术角度考察国内仪器仪表行业,事实上是我们行业在传感器、基础元件器件、IC芯片、智能化仪器仪表硬件底层模块、体现智能化信号处理技术的底层软件、中间件的开发等方面不落地,始终是在这些基础件、关键件上长期依赖国外进口,使得我国基础技术水平与国外先进水平的差距越来越大,而仪器仪表产品的成本和利润,都主要体现在这些基础件和关键件上面,使得国内仪器仪表企业长期以来受别国制约,“外国吃肉本土喝汤”的局面长期得不到改变。

2008年全球金融危机以来,各国充分意识到目前世界发展格局已经完全告别以投资驱动、以要素驱动(资源耗尽型驱动)的发展模式,而代之以创新驱动的发展模式。创新才是硬道理。提升仪器仪表行业主导型的竞争力,而不仅仅满足于在国际厂商的旗下分一杯羹,是国内业内企业必须认真思索的问题。

③人才

缺高端人才、缺技术蓝领几乎成了仪器仪表行业及整个装备制造行业难以解决的问题。人才问题的积重难返,问题出现在两头。一头是企业很少对人才进行再培养,而是绝大多数用来解决生产过程中繁杂的打杂事务。企业的技术人员长期处于这种应付日常事务的模式,要想人才具备底层技术开发的能力几乎是不可能的。另一头是出在以培养人才为宗旨的高校身上。多数高校对于如何培养具有企业技术开发能力的工程技术人才关心较少,在工程技术适用型人才培养方面,还不到位。

④管理

多数仪器仪表企业在管理上对技术重视不够,不规划企业赖以生存的诸如底层硬件、软件等技术的开发。还有不少企业选择的管理模式效用不高,如有的企业选择上市来反作用助推企业的管理进程,或采用购买国外企业产权来助推企业的管理进程,等等。我们之所以不太赞同上述一些管理举措,不是从根本上否定这些办法,而是觉得采用这类模式作为企业管理的出路,很难断定哪种模式真正符合企业需求起到应有效用,这些管理模式很难在短期内看到其推进效用。举例说明,比如购买国外企业产权,把握得好肯定会带动企业向更大效益和更高技术水平推进,但是购买国外企业产权绝大多数情况下并不可能全盘掌握其技术,尤其是核心技术,这是国内外有太多事例和经验教训的。所以我们认为最为稳妥、最为彻底的管理模式是企业自己规划并实施最落地的底层技术开发,而以最稳妥、最彻底的管理模式来保障其成功。当然,这种管理路子是非常艰难的。

此外,在仪器仪表行业发展的管理理念方面,把“好”置于“快”之先,注重产品质量和服务质量并举的理念,才是最有前途的。 IknYe0esDYKZh+rdziU5qBlj40b1n7xTOmrm+aHKO/mCFs/aYHZbzIbn/mglukan

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