儀器科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展對(duì)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域具有引領(lǐng)與推動(dòng)作用?！肮び破涫?，必先利其器。”以高端精密裝備制造領(lǐng)域?yàn)槔?，高端精密裝備的精度水平取決于工作母機(jī)的精度，按照精度分配原則，工作母機(jī)的精度要比高端精密裝備的精度高三分之一至一個(gè)數(shù)量級(jí)；而工作母機(jī)的精度水平取決于測(cè)量?jī)x器的精度，按照精度分配原則，測(cè)量?jī)x器的精度要比工作母機(jī)的精度高三分之一至一個(gè)數(shù)量級(jí)。從精度角度看，測(cè)量?jī)x器處于精度的頂級(jí)，是高端中的高端；從技術(shù)角度看，測(cè)量?jī)x器使用的共性核心技術(shù)更先進(jìn)、更前沿、更具有先導(dǎo)性，因而更具有技術(shù)引領(lǐng)作用。在高端精密裝備領(lǐng)域，測(cè)量?jī)x器技術(shù)處于優(yōu)先發(fā)展的地位。聶榮臻元帥在經(jīng)歷了“兩彈一星”發(fā)展后，形成的重要認(rèn)識(shí)之一就是“科技要發(fā)展，計(jì)量須先行”。從另一方面看，儀器產(chǎn)業(yè)對(duì)相關(guān)科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要拉動(dòng)作用。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的分析報(bào)告指出：“美國(guó)國(guó)內(nèi)儀器產(chǎn)值僅占工業(yè)總產(chǎn)值的4% ，但對(duì)國(guó)民生產(chǎn)總值（GNP）的拉動(dòng)作用則達(dá)到了66%?！眱x器技術(shù)“四兩撥千斤”的作用反映出儀器的內(nèi)在價(jià)值在產(chǎn)業(yè)鏈中具有放大效應(yīng)。

02. 我國(guó)儀器科學(xué)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)錯(cuò)過了第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命，幾乎沒有現(xiàn)代意義上的相關(guān)科技積累作為基礎(chǔ)。發(fā)展現(xiàn)代意義上的儀器科學(xué)與技術(shù)，起步很晚，經(jīng)歷了初創(chuàng)期，即 1949年至1969年的20年間，建立起初步的儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科。第三次工業(yè)革命階段，即1970年至2010年的40年間，前20年我國(guó)因基礎(chǔ)薄弱而導(dǎo)致儀器科學(xué)與技術(shù)發(fā)展緩慢，后20年我國(guó)科學(xué)技術(shù)的整體發(fā)展較快，儀器科學(xué)與技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期，這期間取得了一大批前沿儀器技術(shù)成果，支撐和引領(lǐng)了一批重大科技創(chuàng)新和重大高新技術(shù)工程的發(fā)展，如以自主研制的銫原子噴泉鐘、光鐘、量子化霍爾電阻基準(zhǔn)和約瑟夫森電壓基準(zhǔn)等為代表的一批尖端計(jì)量?jī)x器，支撐了我國(guó)北斗系統(tǒng)工程、電力電子工程和電氣工程的發(fā)展；以自主研制的超精密工程測(cè)量?jī)x器為代表的一批大型高端專用測(cè)量?jī)x器，支撐了我國(guó)戰(zhàn)略導(dǎo)彈、核潛艇、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航天高分工程等國(guó)家重大工程的發(fā)展。

從總體上看，我國(guó)儀器科學(xué)與技術(shù)落后于美國(guó)、德國(guó)和日本等科技強(qiáng)國(guó)，而且落后的幅度較大，但在一些專用儀器領(lǐng)域已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平，在個(gè)別方向上已經(jīng)處于國(guó)際前列地位。從發(fā)展趨勢(shì)上看，我國(guó)儀器科學(xué)與技術(shù)的自主創(chuàng)新能力在不斷增強(qiáng)，追趕速度在加快，差距在逐漸減小。

03. 建設(shè)世界儀器強(qiáng)國(guó)面臨的三大挑戰(zhàn)

回顧我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)和儀器工業(yè)的發(fā)展歷程，有利于認(rèn)清我國(guó)儀器科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的特殊性與不平衡性，有利于明確我國(guó)建設(shè)世界儀器強(qiáng)國(guó)將面臨什么樣的挑戰(zhàn)。

1949－1969年，在蘇聯(lián)的援助下，我國(guó)建起了哈爾濱量具刃具廠等幾個(gè)儀器生產(chǎn)廠，可生產(chǎn)量具和中低端測(cè)量?jī)x器；在幾所大學(xué)里設(shè)置了精密儀器專業(yè)，在一些專業(yè)領(lǐng)域，逐漸進(jìn)入精密級(jí)測(cè)量階段。改革開放以后，我國(guó)中低端制造業(yè)發(fā)展規(guī)模快速擴(kuò)大，但精密測(cè)量手段并沒有跟上，在精密級(jí)測(cè)量能力上發(fā)展不平衡，不成體系，沒有形成整體能力，因而沒能保證產(chǎn)品質(zhì)量同步提升。而在航天和國(guó)防領(lǐng)域，雖然部分形成超精密測(cè)量能力，但也不成體系?？傮w狀況是：精密級(jí)測(cè)量能力需要整體補(bǔ)齊，超精密級(jí)測(cè)量能力需要大范圍追趕。要想整體上追齊德國(guó)工業(yè)4.0，將面臨如下三大挑戰(zhàn)。

（1）計(jì)量測(cè)試體系不完整

盡管我國(guó)已建立起以國(guó)家計(jì)量院為核心的國(guó)家法定計(jì)量體系，形成了科學(xué)計(jì)量、法制計(jì)量和工程計(jì)量能力。但從國(guó)家級(jí)、中間級(jí)，一直到工廠車間級(jí)對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全部參數(shù)測(cè)量能力的角度考察，會(huì)發(fā)現(xiàn)我國(guó)的計(jì)量測(cè)試體系不完整。以幾何量測(cè)量為例，我國(guó)國(guó)家計(jì)量院現(xiàn)有工程參量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)80個(gè)，而德國(guó)有123個(gè)。若考慮到德國(guó)是有選擇地發(fā)展制造業(yè)，而我國(guó)是全面發(fā)展制造業(yè)，我國(guó)缺少的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)就更多了。從縱向看，因計(jì)量手段不足，使很多參量的量值傳遞鏈出現(xiàn)斷裂，量值傳不到工廠的計(jì)量?jī)x器上；即便有些量值傳遞到了工廠的計(jì)量?jī)x器上，但由于我國(guó)現(xiàn)行的年檢和周期校準(zhǔn)制度，量值不能實(shí)時(shí)傳遞到產(chǎn)品上，測(cè)量?jī)x器對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控處于失控狀態(tài)。實(shí)際上，我國(guó)計(jì)量測(cè)試體系，從頂級(jí)的基準(zhǔn)級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)級(jí)儀器到產(chǎn)品級(jí)測(cè)量?jī)x器的量值傳遞鏈上，存在“中間一公里”和“最后一公里”的盲區(qū)。在產(chǎn)品質(zhì)量的層次上，我國(guó)的計(jì)量測(cè)試體系，在很多量值上，不能保證在全國(guó)范圍內(nèi)的準(zhǔn)確一致。

從總體上看，我國(guó)現(xiàn)有的計(jì)量測(cè)試體系無法支撐起龐大制造業(yè)，特別是高端裝備制造、智能制造和強(qiáng)基工程的發(fā)展。

（2）儀器體系呈現(xiàn)碎片化