近日，第3屆高端測量儀器國際論壇暨第13屆精密工程測量與儀器國際會(huì)議（IFMI & ISPEMI 2024）在山東青島成功舉辦。會(huì)議邀請各國精密工程測量與儀器領(lǐng)域的高層科學(xué)家、專家與業(yè)界領(lǐng)袖，就國際精密工程測量與儀器領(lǐng)域面臨的重大機(jī)遇、重大科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)問題展開深入研討，展望其未來發(fā)展方向和技術(shù)路線等。
會(huì)議期間，儀器信息網(wǎng)特別策劃了專訪環(huán)節(jié)，榮幸地邀請到了會(huì)議主席——哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬院士，就我國國家測量體系與儀器產(chǎn)業(yè)體系的構(gòu)建現(xiàn)狀與建議展開分享。
建立健全國家測量體系迫在眉睫
譚久彬院士指出，我國在中低端向中高端制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中，面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)與顯著短板，尤其是高端裝備發(fā)展的支撐體系尚未健全。具體而言，首要問題在于國家測量體系的缺失，它是確保高精尖裝備核心技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品質(zhì)量飛躍提升的基石。
“我國測量領(lǐng)域的先驅(qū)王大珩院士曾指出，國際先進(jìn)國家在精密裝備領(lǐng)域的投入中，測量裝備占比高達(dá)三分之一，這一比例凸顯了測量手段對(duì)于提升裝備制造水平的重要性。為夯實(shí)這一基礎(chǔ)，我們亟需建立健全國家測量體系及其配套的儀器產(chǎn)業(yè)體系。然而，從我國當(dāng)前的投入現(xiàn)狀來看，測量裝備的投入比例遠(yuǎn)低于國際先進(jìn)水平，甚至難以達(dá)到總投入的十分之一。這種投入不足導(dǎo)致我們雖有強(qiáng)烈的發(fā)展愿望，并在不懈努力，但缺乏堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的支撐，使得轉(zhuǎn)型升級(jí)之路顯得尤為艱難。
進(jìn)一步分析，國家質(zhì)量基礎(chǔ)（NQI）的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。NQI由標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量與合格評(píng)定三個(gè)要素組成，它們相互依存，共同支撐起制造業(yè)的質(zhì)量體系。然而，我國在這三個(gè)方面均存在明顯的短板，尤其是標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展滯后與工業(yè)測量能力的薄弱，嚴(yán)重制約了國家質(zhì)量基礎(chǔ)的建設(shè)。
為了彌補(bǔ)這些短板，我們必須加大對(duì)人才的培養(yǎng)力度。國家測量體系與國家儀器產(chǎn)業(yè)體系的建設(shè)，離不開高素質(zhì)、專業(yè)化的科研與技術(shù)人才。當(dāng)前，我國雖已有部分高校開設(shè)了儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科，但無論從數(shù)量還是質(zhì)量上，均難以滿足快速發(fā)展的需求。因此，擴(kuò)大該學(xué)科的覆蓋范圍，提升培養(yǎng)層次，鼓勵(lì)更多高校設(shè)立碩士、博士點(diǎn)，成為當(dāng)務(wù)之急。
我們也在不斷呼吁，加快國家測量體系的構(gòu)建步伐。這一體系應(yīng)包括國家計(jì)量體系與廣泛分布于制造領(lǐng)域的測量企業(yè)與單位。同時(shí)，我們還需要積極培育和發(fā)展服務(wù)型測量企業(yè)與專用儀器企業(yè)，以提供更加精準(zhǔn)、高效的測量解決方案與專用儀器，為制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力支持?！?/p>
場景化支持儀器產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建
談及我國儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展，譚久彬院士強(qiáng)調(diào)，構(gòu)建完整的儀器產(chǎn)業(yè)體系需要長期的積累，其核心在于國家的持續(xù)大力度投入，以催生出眾多微型及小型儀器創(chuàng)新企業(yè)，并精心培育一個(gè)有利于中小企業(yè)成長的健康生態(tài)。當(dāng)前，國家正逐步增強(qiáng)對(duì)儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重視，但相較于集成電路等產(chǎn)業(yè)，其復(fù)雜性與多樣性更為顯著。集成電路產(chǎn)業(yè)路徑清晰，通過大規(guī)模投資構(gòu)建從設(shè)計(jì)到制造、測試、封裝的完整生產(chǎn)線，雖細(xì)分繁多但總體框架清晰。而儀器產(chǎn)業(yè)則不然，其涵蓋的儀器種類數(shù)以萬計(jì)，每種儀器的市場需求量各異且相對(duì)有限，難以單獨(dú)形成龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。因此，儀器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴于成千上萬家專注于不同細(xì)分領(lǐng)域的小型企業(yè)，它們各自產(chǎn)量有限，產(chǎn)值不高，給政府的支持策略帶來了挑戰(zhàn)。
“針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們提議采用場景化支持策略。以航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)為例，為提升其整體產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量，我們應(yīng)系統(tǒng)梳理從原材料到零部件、部件、分系統(tǒng)直至最終產(chǎn)品的全鏈條中所需的各類測量參數(shù)。這一過程要求我們在每一個(gè)制造環(huán)節(jié)都配備專用的測量儀器，通過詳盡分析確定所需的儀器種類與數(shù)量。隨后，政府可聚焦于幾個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用場景，如設(shè)定兩個(gè)五年規(guī)劃期，集中資源投入到這些場景中，推動(dòng)其核心測量技術(shù)的突破與儀器設(shè)備的升級(jí)。隨著這些關(guān)鍵場景的質(zhì)量提升，將直接帶動(dòng)高精尖裝備整體質(zhì)量的提升，進(jìn)而發(fā)揮示范效應(yīng)，逐步輻射并帶動(dòng)其他相關(guān)場景的發(fā)展?！?/p>
以德國為鑒：提升對(duì)測量技術(shù)與儀器重要性的認(rèn)知
進(jìn)一步剖析我國儀器產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家的差距，譚久彬院士談到：“當(dāng)前，我們面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是，企業(yè)家、技術(shù)專家及總工程師等關(guān)鍵群體對(duì)測量技術(shù)與儀器平臺(tái)構(gòu)建的重要性認(rèn)識(shí)不足。我多次在報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，我國在測量技術(shù)及其對(duì)高精尖裝備質(zhì)量提升的重視程度方面，尚未達(dá)到德國1887年的自我覺醒水平。德國曾因產(chǎn)品質(zhì)量問題遭英國市場抵制，并因此深刻反思，意識(shí)到?jīng)]有精密測量，就沒有精密產(chǎn)品。隨后，德國建立了具有現(xiàn)代意義的國家計(jì)量院（PTB），構(gòu)建起完善的國家測量體系，不僅推動(dòng)了制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，還極大地促進(jìn)了儀器產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，孕育了蔡司、海德漢等世界知名儀器品牌。
在全球儀器行業(yè)的頂尖企業(yè)中，美國、德國、日本等國占據(jù)顯著優(yōu)勢，這與其在高精尖裝備制造及創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位密不可分。通過多年的研究與分析，我們得出一個(gè)明確的結(jié)論：凡是科技強(qiáng)國，都是儀器強(qiáng)國；凡是制造強(qiáng)國，都是儀器強(qiáng)國；凡是質(zhì)量強(qiáng)國，都是儀器強(qiáng)國。因此，我國若要實(shí)現(xiàn)這些領(lǐng)域的飛躍，必須加大對(duì)儀器科技與產(chǎn)業(yè)的投入與發(fā)展力度。
德國的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，對(duì)測量技術(shù)的深刻認(rèn)識(shí)與及時(shí)行動(dòng)至關(guān)重要。反觀我國，長期以來的人才培養(yǎng)體系多聚焦于一般精度制造，對(duì)精密及超精密制造中測量的關(guān)鍵性認(rèn)識(shí)不足。隨著制造精度的提升，測量的投入占比顯著增加，特別是在超精密制造階段，幾乎占據(jù)總投入的一半。以光刻機(jī)為例，其制造難度之大，根源在于缺乏迭代數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)正是通過精密測量獲得的。荷蘭ASML公司光刻機(jī)制造的成功，便是對(duì)此最好的詮釋——其龐大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中，近半人員專注于測量調(diào)試與精度控制。
因此，我們必須正視當(dāng)前的認(rèn)識(shí)不足，深入學(xué)習(xí)德國等國的成功經(jīng)驗(yàn)，加大對(duì)測量技術(shù)與儀器產(chǎn)業(yè)的投入與支持，以測量為基石，推動(dòng)我國科技、制造與質(zhì)量的全面進(jìn)步。”
