1 傳感器及儀器儀表行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1　相關(guān)定義及行業(yè)分類
傳感器（sensor）是指能感受被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件（sensing element）和轉(zhuǎn)換元件（transducing element）組成。其中，敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分。轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，傳感器也被稱為變送器（transmitter）。

儀器儀表（instrument或instrumentation）是指用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、分析儀表、實(shí)驗(yàn)室儀表、工控機(jī)、控制系統(tǒng)、可編程序控制器（PLC）、分散控制系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）、執(zhí)行系統(tǒng)、工業(yè)通信系統(tǒng)等均屬于儀器儀表。過(guò)程領(lǐng)域中，儀表系統(tǒng)典型地由傳感器（如壓力、流量、溫度變送器）、邏輯解算器或控制系統(tǒng)（如PLC、DCS、FCS）和最終元件（如控制閥）組成。

按國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類，儀器儀表大類包括9個(gè)中類、20個(gè)小類，具體如下：通用儀器儀表（工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置、電工儀器儀表、繪圖/計(jì)算及測(cè)量?jī)x器、實(shí)驗(yàn)分析儀器、試驗(yàn)機(jī)、供應(yīng)用儀器儀表、其他通用儀器）、專用儀器儀表（環(huán)境監(jiān)測(cè)專用儀器儀表、運(yùn)輸設(shè)備及生產(chǎn)用計(jì)數(shù)儀表、導(dǎo)航/測(cè)繪/氣象及海洋專用儀器、農(nóng)林牧漁專用儀器儀表、地質(zhì)勘探和地震專用儀器、教學(xué)專用儀器、核子及核輻射測(cè)量?jī)x器、電子測(cè)量?jī)x器、其他專用儀器）、鐘表與計(jì)時(shí)儀器、光學(xué)儀器、衡器、其他儀器儀表。

1.2　重要作用

隨著第四次工業(yè)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入數(shù)字化和智能化時(shí)代。在智能化的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)和信息，而傳感器及儀器儀表是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中數(shù)據(jù)和信息的主要途徑與手段。許多科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。因此，傳感器及儀器儀表技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)。著名科學(xué)家王大珩院士指出，“機(jī)器是改造世界的工具，儀器儀表是認(rèn)識(shí)世界的工具”。儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，是科學(xué)研究的“先行官”，是軍事上的“戰(zhàn)斗力”，是現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)的“物化法官”。不言而喻，儀器儀表在當(dāng)今時(shí)代推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的地位。

傳感器及儀器儀表技術(shù)是材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)，乃至系統(tǒng)科學(xué)、人工智能、自動(dòng)化技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)。其研究、制造和應(yīng)用技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力、科技水平、創(chuàng)新能力的重要指標(biāo)。

我國(guó)工業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效的關(guān)鍵階段。新一代信息技術(shù)與工業(yè)融合實(shí)現(xiàn)了一種全新的生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)了工廠和企業(yè)之間業(yè)務(wù)流程上的縱向網(wǎng)絡(luò)集成，企業(yè)上下游之間的橫向集成，以及產(chǎn)品全生命周期的價(jià)值鏈集成。其中智能傳感器及儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的源頭和組成部分，對(duì)促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展、推動(dòng)現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)、保障和提高人民生活水平發(fā)揮著重要作用。

1.3　國(guó)家政策支持
鑒于傳感器及儀器儀表行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用，國(guó)家近年來(lái)推出了一系列相關(guān)政策大力支持行業(yè)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2013年，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中著重提出“加強(qiáng)低成本、低功耗、高精度、高可靠、智能化傳感器的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，著力突破物聯(lián)網(wǎng)核心芯片、軟件、儀器儀表等基礎(chǔ)共性技術(shù)，加快傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能終端、大數(shù)據(jù)處理、智能分析、服務(wù)集成等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新”。同年，工信部、科技部、財(cái)政部、國(guó)標(biāo)委組織聯(lián)合印發(fā)了《加快推進(jìn)傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，并先后在工業(yè)領(lǐng)域、文物保護(hù)裝備領(lǐng)域開(kāi)展了產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用專項(xiàng)行動(dòng)，取得很好的帶動(dòng)效應(yīng)。此外，發(fā)改委、工信部等14個(gè)部門(mén)聯(lián)合印發(fā)10個(gè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃，其中對(duì)傳感器的發(fā)展提出了明確的目標(biāo)和要求。

2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《中國(guó)制造2025》，其中提出要“突破新型傳感器、智能測(cè)量?jī)x表、工業(yè)控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器和減速器等智能核心裝置”。
2016年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，其中把傳感器及儀器儀表產(chǎn)業(yè)作為“推動(dòng)智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備邁上新臺(tái)階”、“超前布局戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，培育未來(lái)發(fā)展新優(yōu)勢(shì)”等工作的重要內(nèi)容。同年，工信部、發(fā)改委、中國(guó)工程院聯(lián)合印發(fā)了《發(fā)展服務(wù)型制造專項(xiàng)行動(dòng)指南》，促進(jìn)制造業(yè)由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。其中提出，引導(dǎo)制造業(yè)企業(yè)實(shí)施產(chǎn)品全生命周期管理（PLM），重點(diǎn)支持企業(yè)通過(guò)設(shè)備跟蹤系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、故障診斷、遠(yuǎn)程維修、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等在線支持服務(wù)。而這些服務(wù)都需要在生產(chǎn)制造和產(chǎn)品運(yùn)維的全過(guò)程部署大量智能傳感器，實(shí)時(shí)提供數(shù)字化服務(wù)。

2017年，工信部印發(fā)了《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南 （2017-2019年）》，指出智能傳感器及儀器儀表市場(chǎng)應(yīng)用正呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，已成為決定未來(lái)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心與基礎(chǔ)之一，已成為發(fā)達(dá)國(guó)家和跨國(guó)企業(yè)布局的戰(zhàn)略高地。產(chǎn)業(yè)總體目標(biāo)要求：到2019年，我國(guó)智能傳感器產(chǎn)業(yè)取得明顯突破，產(chǎn)業(yè)生態(tài)較為完善，涌現(xiàn)出一批創(chuàng)新能力較強(qiáng)的國(guó)際先進(jìn)企業(yè)，技術(shù)水平穩(wěn)步提升，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，供給能力有效提高。
除了以上提到的政策文件以外，早在1998年，國(guó)家自然科學(xué)基金委就設(shè)立了科學(xué)儀器基礎(chǔ)研究專項(xiàng)。2011年，“國(guó)家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)”和“國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)”設(shè)立，分別由國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部管理，一個(gè)負(fù)責(zé)原創(chuàng)性的儀器研究，一個(gè)負(fù)責(zé)工程化和產(chǎn)業(yè)化。在這些科研計(jì)劃的支持下，我國(guó)儀器技術(shù)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已初見(jiàn)成效。以科技部“重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)重點(diǎn)專項(xiàng)”為例，“十二五”科學(xué)儀器專項(xiàng)共安排項(xiàng)目208個(gè)，目前已全面進(jìn)入驗(yàn)收階段，有些成果已具備批量生產(chǎn)能力，得到了推廣應(yīng)用。“十三五”期間，科學(xué)儀器專項(xiàng)共安排項(xiàng)目142個(gè)，目前正處于關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和工程化樣機(jī)研制階段。

1.4　行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
傳感器將是未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的核心基礎(chǔ)。當(dāng)前，全球信息技術(shù)發(fā)展正處于跨界融合、加速創(chuàng)新、深度調(diào)整的歷史時(shí)期，呈現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的新特征。智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)和新生態(tài)的興起，推動(dòng)全球生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式的重大改變，市場(chǎng)應(yīng)用呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從第三方數(shù)據(jù)顯示2018年中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模在2400億元，同比增長(zhǎng)11.6%，2019年將持續(xù)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行提升。

發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家都把傳感器及儀器儀表技術(shù)列為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。美國(guó)早在80年代就聲稱世界已進(jìn)入傳感器時(shí)代，日本工商界人士聲稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時(shí)代”。世界技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)開(kāi)發(fā)傳感器技術(shù)都十分重視。美、日、英、法、德和獨(dú)聯(lián)體等國(guó)都把傳感器技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一。正是由于世界各國(guó)普遍重視和投入開(kāi)發(fā)，世界傳感器技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展十分迅速。
傳感器及儀器儀表產(chǎn)品門(mén)類和品種規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)有12大類，42小類，6000多品種，20000多種規(guī)格。這也導(dǎo)致我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢(shì)：一是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度、高適應(yīng)性、高可靠性，并向嵌入式、微型化、模塊化、智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；二是企業(yè)形態(tài)呈集團(tuán)化壟斷和精細(xì)化分工的有機(jī)結(jié)合，一方面大公司通過(guò)兼并重組，逐步形成壟斷地位，另一方面小企業(yè)則向“小（中）而精、精而專、專而強(qiáng)”方向發(fā)展。

目前，我國(guó)傳感器及儀器儀表行業(yè)已形成門(mén)類品種比較齊全、布局比較合理、具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系，是發(fā)展中國(guó)家規(guī)模最大、產(chǎn)品品種最齊全、綜合實(shí)力最強(qiáng)的傳感器及儀器儀表生產(chǎn)國(guó)，在國(guó)際儀器儀表市場(chǎng)中具有一定的地位。經(jīng)過(guò)近幾年國(guó)家政策支持，我國(guó)一批企業(yè)具備了一定的規(guī)模和技術(shù)實(shí)力。自主研發(fā)能力提升，設(shè)計(jì)、制造、封裝等環(huán)節(jié)產(chǎn)生了一批創(chuàng)新成果，部分技術(shù)領(lǐng)域打破了國(guó)際壟斷，初步形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)體系和技術(shù)創(chuàng)新體系。

我國(guó)傳感器及儀器儀表產(chǎn)業(yè)雖然得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外的差距仍然較大，主要體現(xiàn)在：
（1）科技創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢；
（2）關(guān)鍵核心技術(shù)匱乏，低水平重復(fù)異常突出；
（3）行業(yè)發(fā)展不平衡不充分，低端產(chǎn)品面臨更加激烈競(jìng)爭(zhēng)，中高端產(chǎn)品整體發(fā)展不平衡，高端產(chǎn)品被國(guó)外長(zhǎng)期壟斷；
（4）產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性長(zhǎng)期得不到根本性解決；
（5）大量進(jìn)口對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成較大不利影響等。

2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化需求和進(jìn)展

2.1　新時(shí)期行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化需求

標(biāo)準(zhǔn)化工作一直在技術(shù)與開(kāi)發(fā)、科研與生產(chǎn)、市場(chǎng)與需求、供應(yīng)與采辦、政府與企業(yè)之間，發(fā)揮著“橋梁”和“紐帶”的作用，是促進(jìn)傳感器和儀器儀表技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，工信部和國(guó)標(biāo)委印發(fā)了《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》（“BA智能裝備”下的“識(shí)別與傳感”，如圖1所示）和《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)指南》（“平臺(tái)”下的“數(shù)據(jù)采集”，如圖2所示），正在制定《國(guó)家新一代人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》（“B平臺(tái)/支撐”下的“智能感知與互聯(lián)”，如圖3所示），其中都將制定傳感器及儀器儀表技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為其核心的基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖

圖2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)

圖3 人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

圖4 智能傳感器標(biāo)準(zhǔn)體系
表1 物聯(lián)網(wǎng)和智能傳感器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)