长三角科学仪器产业技术创新战略联盟

  一、制约我国科学仪器产业技术进步的主要问题

  近年来我国科学仪器产业取得了长足的进步,但是产业技术水平和产业规模仍与国外存在较大差距,中高端仪器设备长期依靠进口的局面未得到根本改变。随着外资企业推进本土化建设战略,我国的科学仪器产业群面临巨大挑战。目前,我国科学仪器产业技术创新活动面临的主要问题包括:

  (1)原创性仪器的研发能力严重不足

  我国科学仪器绝大多数是从仿制国外仪器起步的。而国外仪器从原理性研究、开发、生产和应用方法的建立,已有着一整套完整体系,保证了原创性科学仪器的不断出现。我国即使仿制成功,由于先天不足,导致始终处于跟踪模仿的阶段,难以出现原创性科学仪器成果。

  (2)复杂系统的设计与总成能力比较欠缺

  科学仪器技术原理复杂,组件多,工艺要求高。对于一些大型分析仪器(如质谱等),其设计与总成往往存在很大问题。即使对于原理和结构相对简单的仪器,由于需要面向应用领域形成集成应用系统,也造成集成系统的复杂性大大增加。需采用模块分割,集中多方力量在统一规划、标准指导下共同攻关。

  (3)先进制造技术对科学仪器技术进步起到支撑作用弱

  科学仪器是一门综合性很强的学科,制造技术是影响我国科学仪器性能、水平和成本的主要瓶颈之一。先进制造不仅包括整机组装,更包括各类关键零部件,如各类自动分析设备中的泵、阀、检测器件和传感器等。先进制造保障可靠性和精度的共性技术。目前,由于我国先进制造能力未能形成对科学仪器的支撑,,造成关键零部件主要依赖于进口,制约了科学仪器产业技术的整体水平。

  (4)高性能材料已成为科学仪器技术进步的瓶颈之一

  材料是影响大多数科学仪器的关键因素之一。这种影响体现在仪器制造过程对结构材料的需求,也包括仪器使用过程中对特种功能材料的需求。例如对于分析仪器而言,如色谱柱的填料,生物分析技术中的抗体、酶、微生物,化学分析中的试剂配方等都是影响仪器性能的重要材料。

  (5)系统应用方法和解决方案与科学仪器技术推广的之间的相互制约

  我国科学仪器系统的应用方法开发上存在明显不足。由于无法证明仪器的适用性,无法指导用户的使用,不能提供较多可供参考的应用方案,影响到科学仪器的应用推广。这一问题同时影响了科学仪器水平和质量的提高。为了使我国的科学仪器能可靠、有效地解决实际问题,推动我国科学仪器产业做强做大,需要根据不同行业的应用需求,开展应用方法和整体解决方案的开发。

  (6)科学仪器产业技术亟需加强标准化建设

  科学仪器设备技术门类繁多,应用行业广,因此科学仪器的标准化一直是制约科学仪器发展的难题之一。由于绝大多数企业以企标为依据,企标又以企业自身能力为基础,因此对设备配套集成与仪器应用都形成了巨大的障碍;另外由于在仪器制造、使用等环节缺乏相应的国家标准或者行业规范,造成科学仪器产品质量良莠不齐,仪器用户无所适从的局面。这既不利于国产仪器的推广,也使国外仪器更具市场优势。因此,加强标准化建设是科学仪器产业发展的当务之急。

  二、构建科学仪器产业技术创新链,规划产业技术发展方向,促进科学仪器产业技术进步

  长三角科学仪器产业技术创新战略联盟(以下简称联盟)自2009年11月成立以来,深入调研科学仪器产业状况,努力规划产业技术发展方向,构建产业技术创新链。

  科学仪器产业作为国家战略性、支撑性产业,其基本特点是:

  ——科学仪器的原理和核心技术具有互通性,科学仪器的应用面向各行业领域,应用行业对仪器仪表提出了不同的技术要求。

  ——科学仪器是精密设备,制造技术是提高科学仪器创新绩效的重要保障,同时科学仪器也能为制造技术提供支撑。

  ——科学仪器依托科学原理,面向应用行业,涉及多学科领域,不同原理和技术需求会催生出不同类型的科学仪器,其创新活动是复杂的系统工程。

  基于上述特点,科学仪器产业技术创新链相对较长。这一创新链是以应用需求为导向,以科学原理方法设计为基础,以先进制造为保障,采用系统工程原理开展仪器设计与开发活动,针对具体的应用领域,通过系统集成、应用实验等方式实现解决方案。针对不同的应用领域,其产业技术创新链均应遵循这一路径。这也意味着,科学仪器产业技术创新链是由平行排列的多条“产学研用”路径所组成。

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  针对产业技术创新链和我国科学仪器关键问题分析的基础上,结合我国各行业发展特点和社会需求,联盟以行业需求为引导,规划了4类技术创新方向。其中下述1、2类是以行业需求为导向,构建的2条完整技术创新链。下述3、4类是根据产业技术创新链上的关键节点,设计共性问题的研发方向。具体如下:

  (1)在线科学仪器设备和技术

  过程工业是我国重要的经济支柱产业。其中,传统钢铁、化工、煤炭等工业生产领域当前正处于转型中,迫切需要实现节能减排、安全生产。新兴的生物过程技术产业中生物能源、生物制药、发酵等在国民经济发展占据越来越重要的地位,涉及行业产值均以亿元计,是国家重点支持的发展领域。这些行业均需要在线科学仪器、技术和方法的支持,满足对生产过程的监测和控制。

  (2)应用于公共安全监测的科学仪器设备和技术

  随着全球一体化,地区、国家之间的交流日益增多。公共安全已经成为非常重要社会问题。公共安全主要涉及食品安全、环境监控、疾病预防控制、检验检疫等,以及如毒品、反恐、防爆等国土安全领域。开发相应的速测仪器、确证性仪器,并提出系统集成应用解决方案,不仅具有巨大的经济效益,同时具有重要的社会效益。

  (3)核心技术和关键部件

  为提高整机开发效率,应构建科学仪器良好的产业技术基础。这需要对核心技术和关键部件进行集中攻关。通过攻关,形成系列化的专有部件和产品,形成对多种类型的科学仪器和系统的广泛支持,有利于改变当前我国科学仪器产业无序、低效、重复建设状态。

  (4)科学仪器标准化和物联网集成技术

  当前科学仪器标准(包括数字化标准)极其缺乏,极大阻碍了仪器的高端化、增值服务和应用。因此,推动标准的制定、推广、认证是联盟的长期策略。此外,标准化的缺位,也是仪器互联(科学仪器物联网)的主要障碍之一。联盟将以物联网为重点应用背景,开展物联网集成技术攻关,引导科学仪器行业进入物联网时代。

  三、规范管理模式、加强专职化建设,建立利益共享、风险共担的联盟运行机制

  联盟自2009正式运行以来,已有48家成员单位。现成立了理事会、专家委员会、顾问组、政府工作指导小组和秘书处。其中,理事会由成员单位共同组建,是最高决策机构。联盟从仪器、分析测试、先进制造、应用行业等领域筛选专家,组建了一支由2名院士领衔共36人组成的专家委员会,对联盟技术发展方向、重大科研项目、重大设备的引进等进行咨询决策,审查并确定产业技术发展方向、目标、重点、实施路线,鉴评科学仪器技术与设备的技术水平和应用价值。为了进一步保障联盟技术发展方向的正确性,联盟还建设了由9名院士组成的顾问团队。联盟秘书处负责执行理事会决议,开展日常管理和科技服务工作。

  目前,联盟拥有260平方米的办公场地,建立了600多平方米的应用示范中心;秘书处已拥有专职人员6人,兼职8人;开办了《科学仪器信息简报》,建设了门户网站(http://www.c-satisi.org)。累计召开全体理事大会3次,理事长会议3次,专家委员会会议2次,秘书长会议8次,秘书处工作会议36次,开办科学仪器技术论坛及仪器会展2次。

  虽然联盟工作已有较好进展,但是联盟还面临很多问题。主要是:联盟组织结构还比较松散,联盟成员单位之间缺乏共同利益的纽带。

  为了有效发挥联盟优势,形成技术创新的合力,联盟今后加强管理、优化运行的主要打算是:

  整合联盟资源,围绕技术创新链,积极争取纵横向科技项目,组织拓展联盟成员仪器产品的国内外市场,开展联盟内部产学研对接活动,组织制定仪器标准,逐步建立联盟成员的利益共享机制,不断增强联盟的凝聚力。

  灵活用人制度,从联盟内外采用借调、柔性引进等多种方式引进人才,扩充专职化队伍。强化联盟秘书处职责,增强秘书处的执行力。

  强化联盟工作运行中的市场化机制,提高成员单位参与的积极性和参与度;建立联盟“知识产权仓库”,理顺联盟成员的责、权、利的关系。

  积极开展联盟科技服务业务,包括共性技术成果推广与服务,整体解决方案的提出、分工与协作,采用第三方实验室等形式实现系统集成与应用创新,性能评测体系与仪器标准建设等。