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世界的器材强国的使命与义务

发布时间:2019年05月08日人气:

 国家主席在两院院士大会讲话中强调,我们比历史上任何时期都更必要建设世界科技强国。为提拔各界对建设科技强国意义的熟悉,人民出版社邀请中国科学院和中国工程院的100多名院士编写了《百名院士谈建设科技强国》一书,将广大院士的紧张思想和建议汇集起来,作为推进我国建设科技强国的紧张抓手之一。

        谭久彬院士在其中撰写了“建设世界仪器强国的使命与义务”一文,开篇第一句话就是:“建设世界科技强国,首先必须建设世界仪器强国”,作为全文的重要论点。谭久彬院士最早提出并论述了该观点。该文重要内容包括:建设世界仪器强国的需要性与紧迫性,我国仪器科学与技术发显现状,建设世界仪器强国面临的三大挑衅,建设世界仪器强国必须完成的四大义务等。     注:《百名院士谈建设科技强国》一书出版于2019年2月,“建设世界仪器强国的使命与义务”一文刊登在该书的第447页-458页。     建设世界仪器强国的使命与义务     哈尔滨工业大学 谭久彬     建设世界科技强国,首先必须建设世界仪器强国,建设世界仪器强国是建设世界科技强国的必备基础和前提条件。在我国特定条件下,建设世界仪器强国将面临三大挑衅,即:计量测试系统不完备;仪器系统呈现碎片化;全民性子量意识差,对测量与仪器的基础性作用和引领性作用熟悉不清。建设世界仪器强国,必须完成四大重点义务,即:建立具有科学性、先辈性和完备性的国家计量测试系统,培育系统完备、结构合理的高精尖仪器企业;建立国家级高精尖仪器研发基地;建立国家级专家咨询中间,同一规划与引导计量测试系统与仪器系统建设发展;进步全民质量意识,培育专精精神。     no.1建设世界仪器强国的需要性与紧迫性     建设世界仪器强国在我国具有十分凸起的需要性和紧迫性。建设世界科技强国必须以壮大的团体仪器创新能力为支持,仪器创新必然引领科技创新,这重要体现在如下三个方面。     (一)庞大仪器发明会促进庞大科学发现和基础研究突破     世界科技强国肯定是基础研究强国,基础研究强国肯定是测量与仪器强国。门捷列夫说:“科学是从测量开始的”,“没有测量就没有科学,至少是没有正确的科学、真正的科学”,“测量是科学的基础”。仪器是测量的载体,是实现科学发现与基础研究突破的手段。截至2017年,诺贝尔物理学奖、化学奖、心理学或医学奖获奖项目总数为371项,获奖总人数为594人;直接因测量科学研究成果或直接发明新原理仪器而获奖的项目总数为42项(占11.3%),总人数为64人(占10.8%) ,如电子显微镜、质谱仪、CT断层扫描仪、扫描隧道显微镜、超分辨荧鲜明微镜、冷冻电镜、激光干涉仪等;同时,72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的心理学或医学奖都是借助于相干尖端仪器完成的。     因发明高分辨率核磁共振仪器而获诺贝尔奖的理查德·恩斯特(R.R.Ernst)说:“当代科学的提高越来越寄托尖端仪器的发展。”     (二)高端细密仪器是科技产业高质量发展的基础     仪器科学与技术对当代科技产业、国家安全、人类健康、环境珍爱和社会生活等各个方面有序进行与发展的支持作用越来越大。仪器技术与工程支持的是整个当代科技产业、国家经济和社会管理。王大珩院士对测量仪器的作用曾有过高度概括:“仪器仪表是科学研究的先行官,工业生产的倍增器,军事上的战斗力,社会生活中的归天法官。” 20世纪90年代初,美国商务部所属的美国国家标准与技术研究院(NIST)的统计数据注解:为保证产品制造质量和实施有用控制,天天要进行2.5亿次测量。在制造领域,只有通过测量,才能知道产品哪里不合格;只有通过大量测量数据的积累,才能找到产品不合格的根源;只有建立起基于在线传感与仪器的工业互联网,才能建立起智能装备和智能工厂,才能实现智能制造;只有建立起面向先辈制造的完备的计量测试系统和仪器系统,才能从根本上解决困扰我国几十年的“四基题目”(即基础材料、基础工艺、基础零部件和质量技术基础),才能从根本上形成高端装备制造能力。在国防领域,没有侦测仪器,就不能发现和正确定位敌方目标;没有精准的导航制导仪器,就无法实施正确袭击。在医疗领域,没有精准的诊疗仪器,就无法实施精准医疗。在环保领域,没有成千上万的分布式传感器,就无法及时正确地获取环保监测息。同样,没有遍布于城市水、电、气、交通等设施和千家万户的各类网络化传感器,就无法实时获取海量监测信息,平安城市、幸福城市和伶俐城市就无法实现。     (三)高端细密仪器的创新是驱动和引领科技创新发展的原动力     仪器科学与技术的创新发展对相干技术领域具有引领与推动作用。“工欲善其事,必先利其器”。以高端细密装备制造领域为例,高端细密装备的精度水平取决于工作母机的精度,按照精度分配原则,工作母机的精度要比高端细密装备的精度高三分之一至一个数量级;而工作母机的精度水平取决于测量仪器的精度,按照精度分配原则,测量仪器的精度要比工作母机的精度高三分之一至一个数量级。从精度角度看,测量仪器处于精度的最顶级,是高端中的高端;从技术角度看,测量仪器使用的共性核心技术更先辈、更前沿、更具有先导性,因而更具有技术引领作用。在高端细密装备领域,测量仪器技术处于优先发展的地位。聂荣臻元帅在经历了“两弹一星”发展后,形成的紧张熟悉之一是,“科技要发展,计量须先行”。从另一方面看,仪器产业对相干科技产业的发展有紧张拉动作用。美国国家标准与技术研究院的分析报告指出:“美国国内仪器产值仅占工业总产值的4%,但对国民生产总值(GNP)的拉动作用则达到了66% ”。仪器技术“四两拨千斤”的作用反映了仪器的内在价值在产业链中具有放大效应。     no.2我国仪器科学与技术发显现状     我国错过了第一次工业革命和第二次工业革命,几乎没有当代意义上的相干科技的积累作为基础。发显现代意义上的仪器科学与技术,起步很晚,经历了初创期,即1949年至1969年的20年间,建立起初步的仪器科学与技术学科。第三次工业革命阶段,即1970年至2010年的40年间,前20年我国因基础微弱而仪器科学与技术发展缓慢,后20年我国因科学技术的团体发展较快,仪器科学与技术进入快速发展期,这期间取得了一大批前沿仪器技术成果,支持和引领了一批庞大科技创新和庞大高新技术工程的发展,如以自立研制的銫原子喷泉钟、光钟、量子化霍尔电阻基准和约瑟夫森电压基准等为代表的一批尖端计量仪器,支持了我国北斗体系工程、电力电子工程和电气工程的发展;以自立研制的超细密工程测量仪器为代表的一批大型高端专用测量仪器,支持了我国战略导弹、核潜艇、航空发动机和航天高分工程等国家庞大工程的发展。     从总体上看,我国仪器科学与技术落后于美国、德国和日本等科技强国,而且落后的幅度较大,但在一些专用仪器领域已经接近国际先辈水平,在个别方向上已经处于国际前列地位。从发展趋势上看,我国仪器科学与技术的自立创新能力在赓续加强,追赶速度在加快,差距在渐渐减小。     no.3建设仪器强国面临的三大挑衅     回顾我国当代工业和仪器工业的发展历程,有利于认清我国仪器科学与技术发展的特别性与不平衡性,有利于明确我国建设世界仪器强国将面临什么样的挑衅。     1949—1969年,在苏联的救济下,我国建起了哈尔滨量具刃具厂等几个仪器生产厂,可生产量具和中低端测量仪器;在几所大学里设置了细密仪器专业,在一些专业领域,渐渐进入细密级测量阶段;改革开放以后,我国中低端制造业发展规模快速扩大,但细密测量手段并没有跟上,在细密级测量能力上发展不平衡,不成系统,没有形成团体能力,因而没能保证产品质量同步提拔。而在航天和国防领域,虽然部分形成超细密测量能力,但也不成系统。总体状态是,细密级测量能力必要团体补齐,超细密级测量能力必要大范围追赶。要想团体上追齐德国工业4.0,将面临如下三大挑衅。     (一)计量测试系统不完备     尽管我国建立起以国家计量院为核心的国家法定计量系统,形成科学计量、法制计量和工程计量能力。但从国家级、中心级、一向到工厂车间级对产品实现悉数参数测量能力的角度考察,会发现我国的计量测试系统不完备。以几何量测量为例,我国国家计量院现有工程参量计量标准80个,而德国有123个。若考虑到德国是有选择的发展制造业,而我国是周全发展制造业,我国缺少的计量标准就更多了。从纵向看,因计量手段不足,使许多参量的量值传递链出现断裂,量值传不到工厂的计量仪器上;即便是有些量值传递到了工厂的计量仪器上,但因为我国现行的年检和周期校准制度,量值不能实时的传递到产品上,测量仪器对产品质量的监控处于失控状况。现实上,我国计量测试系统,从顶级的基准级和标准级仪器到产品级测量仪器的量值传递链上,存在“中心一公里”和“最后一公里”的盲区。在产品质量的条理上,我国的计量测试系统,在许多量值上,不能保证在全国范围内的正确同等。     从总体上看,我国现有的计量测试系统无法支持起重大制造业,分外是高端装备制造、智能制造和强基工程的发展。     (二)仪器系统呈现碎片化     高质量产品是如何完成的?从工业发达国家的成功经验中可以总结出一样平常规律,即必须对制造全过程进行严酷细密测量,并依据测量数据赓续改动和完美工艺、包括材料加工工艺、零件加工工艺和装置工艺。谁的测量数据更精准、更周全,谁在各个工艺环节上做得更踏实,做得更精益求精,谁的产品质量就更胜一筹。在高端制造和智能制造阶段,因为重要依靠更加精准、更加周全的长期积累的大数据,以实现更高的质量、更高的服从和更多变的个性化,因而具有完备性和充分性特性的超细密测量的基础支持作用更加凸起。     王大珩院士曾总结美、德、日等先辈制造国的成功经验,在一次报告中指出:对测量仪器的投入占总装备投入的三分之一。而我国既缺乏这种经验,也缺乏对别人经验的熟悉。     考察高端装备制造,其细密制造过程可大致分为四个环节,即零件加工、部件装置、整机装置和整机性能测试实验。每一个环节都有大量的被测参数,必要一批测量仪器。以大型细密回转装备为例,共有约2.5万个零件,其中65%是超细密零件,有20多万个测量参数,加上部件装置中的测量、部件工作特征的测量、整机装置中的测量和整机性能测量与试验,共必要至少500多种专用测量仪器。而现实上,我国现有生产线上的仪器尚不足十分之一,而且测量仪器配置的内在关联性很差,不成系统,体现出紧张的碎片化。如考虑到智能制造阶段,制造上升到超细密级,具有精度完备性和充分性特性的超细密测量所必要的参数被细化,被测参数成倍数,或成数量级增长,生产线上缺失的仪器数量就更多了,测量仪器更不成系统,即测量仪器系统碎片化将更紧张。     导致测量仪器系统碎片化的缘故原由重要有三个方面:一是我国真正懂得测量需求和测量技术的专家与工程师特别很是少;二是对测量仪器系统缺乏团体规划;三是国内对高端测量仪器的研发团体上能力较差,缺少长期体系地研发高精尖仪器的团队与基地,许多项目不是最有上风的人在做,几乎没有生产高端测量仪器的企业,只有少量的科研院所能研发一些专用测量仪器,高端测量仪器95%以上依靠进口。     可见,测量仪器系统碎片化导致无法构成团体测量能力。没有团体测量能力,就不能支持产品质量提拔,就不能支持高端装备制造、智能制造和强基工程的发展。     (三)质量意识稀薄,缺乏专精精神     质量意识重要表现在两个方面:一是能否自发坚持质量第一的原则;二是能否掌握进步质量的方法与手段。质量意识稀薄是我国各个行业发展的最大短板,一方面,人们寻求快速成功,快速扩张,心浮气躁,不乐意用心于必要大量基本功、成效慢的质量提拔工作;另一方面,正视产品质量的人又说不清楚产品质量为什么做不上去。在这方面,我们应该向德国学习。     德国质量与德国品牌不是天生就有的,而是经历过浴火重生的蜕变过程。     第一次工业革命发生在英国,技术领先,产品质量最有竞争力。德国处于追赶和仿制阶段,此时“德国制造”是价低质劣的代名词。1887年8月,英国议会通过凌辱性的商标法条目,所有从德国进口的商品必须明确标注“德国制造",以此将劣质的德国产品与优质的英国产品区分开来。英国这一凌辱性做法使德国举国震荡,引起全民性反思,熟悉到:不进步产品质量,德国工业就没有出路。强烈的质量意识成为德国全民族的共同熟悉,成为每小我的自发举措。那么如何进步产品质量呢?专家们熟悉到,没有细密的测量,就没有细密的产品。西门子公司创始人出资建立起世界上第一个具有当代意义的德国联邦物理技术研究院(PTB)。德国由此起步,渐渐建起严酷完备的工业标准系统、计量测试系统和质量保证系统;支撑发展起以蔡司、莱卡为代表的一批世界一流的细密仪器企业,建立起完备的测量仪器系统。一个必然的效果是,德国由“德国制造”成功转向“德国质量”和“德国品牌”。     相比之下,我们的质量意识和对测量作用的熟悉仍然停顿在第二次工业革命初期德国人的水平上。     专精精神的本质是:埋头致志做好一件事,把一件事做到极致。     我国有世界上规模最大的科学家群体,却没有研究出响应数量的世界级基础研究成果;我国有世界上规模最大的各类专家群体,却没有研制出响应数量的世界一流的高精尖装备;我国有世界上规模最大的工程师和技师群体,却没有制造出响应数量的世界品牌的产品。一个紧张的缘故原由是,绝大多数人缺乏专精精神,低水平重复,浅尝辄止,赓续跟踪热点,终其生也没有做出一个像样的成果来。     要想实现由”中国制造“向"中国质量“和“中国品牌”变化,就必须从根本上变化全民族的质量意识“质量第一、测量数据第一 ”的意识要融入每一个中国人的血液里;“埋头致志做好一件事,把一件事做到极致“要成为每一个中国人的不懈寻求,这是我们建设世界科技强国和仪器强国面临的最大挑衅之一。     no.4建设仪器强国必须完成的五大义务     要建设世界仪器强国,就必须应对上述三大挑衅,完成如下五大重点义务。     (一)建立完备的国家计量测试系统     基于国际计量科技和仪器科技前沿的发展趋势,基于将来30年我国科技、工业、国防等各个行业的团体需求,应及时规划国家计量测试系统,该系统必须具有体系性、完备性和科学性。对七个基本量,要完美与提拔量子化和扁平化量值传递能力与水平,确保在全国范围内的正确同等;在国际比对中处于国际前列地位。对工程计量标准,在向下传递量值时,要与科学实验仪器和工程测量仪器无缝对接,确保量值正确传递到科研院所的科学实验仪器上和企业工程测量仪器上,并通过工程测量仪器正确传递到产品上。该系统可使国家计量系统与科研院所科学实验测量系统和企业工程测量及测试系统融为有机团体,统称为国家计量测试系统。该系统既知足“国家质量基础’框架(国际测量联合会和国际标准化组织联合倡导),又具有中国特色,有利于解决中国题目。该系统没有工程参量量的缺失,没有“中心一公里”和“最后一公里”的盲区。该系统可有用支持科学实验测量系统和企业工程测量系统高服从,高性能运行,可有用支持各个行业标准系统和质量保证系统高服从高性能运行。该系统是“中国创新”“中国质量”和“中国品牌”的基石。     (二)建立完备的仪器系统     完备的国家计量测试系统必须有完备的仪器系统支持。面向各个行业,体系规划,培育系统完备的各类科学仪器、各类工程测量仪器、各类专用高精尖仪器和医疗仪器等自立品牌生产企业。在实施过程中,要重点整治仪器市场竞争不规范等阻碍高质量自立品牌仪器发展的市场环境题目。     没有完备的仪器系统,就无法支持完备的国家计量测试系统建设,就没有手段和能力支持“中国创新”“中国质量”和“中国品牌”的实现。     (三)建设一批国家级庞大仪器技术创新研发基地     建立完备的仪器系统不能全靠从国外买,必须重要寄托自立研发和生产大批具有自立知识产权的高精尖仪器,而创新研发高精尖仪器是关键,必须建设一批国家级庞大仪器技术创新研发基地。每个基地面向一个领域,体系规划,组织系列攻关,成系统地研发高精尖仪器。以进步产品质量为核心,源源赓续地向国家和企业提供成系统的核心技术和成套解决方案,支持我国高端装备制造、智能制造和强基工程能力与水平可持续进步。     (四)建立同一规划与引导国家计量测试系统和仪器系统建设发展的国家级专家咨询中间     建立完备的国家计量测试系统和完备的仪器系统,首先必须要做出一个体系完备、科学合理、适合国情的发展规划,以引导完备的国家计量测试系统建设、引导完备的仪器系统建设和引导国家级庞大仪器技术创新研发基地建设。该规划应该由一个国家级专家咨询中间组织完成。该规划应该最大限度地集中我国战略科学家、仪器专家、计量科学家、测量科学家和相干领城的专家的集体伶俐,使其真正起到建设世界仪器强国高水平蓝图的作用。     (五)进步全民质量意识、专精精神     建设世界仪器强国,最紧张的是人,是千万万万以建设世界科技强国和世界仪器强国为已任的科学家、专家、工程师、工匠、企业家和向导者。中国有世界上最大的智力资源和人力资源,如何能让这个世界上最大的智力资源和人力资源产生世界上最大的创新能力和最强有力的质量提拔能力,创造出世界上最多的世界品牌.是新时代必须要解决的庞大题目。     因此,不仅要树立全民创新意识,还要树立全民质量意识。“ 质量第一、测量数据第一”的熟悉必须成为每一位科学家 、专家、工程师、工匠、企业家和向导者的共同理念和工作准则。     专精精神要求一小我、一个团队、一个企业一辈子只做一件事,把这一件事做到极致、做到世界一流,而且,这件事要代代相传。假如每小我都以专精精神做事,最大资源的累积效应就会产生“由量变到质变”的飞跃。“中国创新”“中国质量”和“中国品牌”就肯定会实现!世界仪器强国和世界科技强国就肯定会实现!     建设世界科技强国必须首先建设世界仪器强国。世界仪器强国是世界科技强国建设的基石,必须优先发展。     建设世界仪器强国是一项十分艰难、循规蹈矩、扎踏实实的基础性、体系性工作。建设世界仪器强国中最大的难题是改变人们的观念,自发坚持“质量第一测量数据第一”必须成为一种民族素质;“埋头致志做好一件事,把一件事做到极致”必须成为一种民族秉性。     世界仪器强国建设是一项体系工程,要理清思路。既要规划好近期,又要规划好远期。远期规划要重点放在仪器科学基础研究和高端创新性仪器人才培养上。没有仪器科学的庞大原始创新,就不会有将来的仪器技术领先;增强仪器科学与技术学科专业高端人才培养模式的改革,适度扩大仪器科学与技术学科的规模,以适应世界仪器强国建设的需求。     世界仪器强国建设进展缓慢,不是别人卡住了我们的脖子,重要是我们本身不争气,是本身卡住了本身。对测量与仪器的基础性、战略性地位熟悉不清;对我国计量测试系统和仪器系统的体系性、完备性差距熟悉不清;对我国测量与仪器领域伟大的智力和人力资源调动、使用不利,都是我们自身的题目。只要深刻认清制约仪器强国建设的关键题目,找到破解题目的方法和精确发展的途径,建设仪器强国的梦想就肯定能实现。

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