儀器科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展對相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域具有引領(lǐng)與推動作用?！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數(shù)量級；而工作母機(jī)的精度水平取決于測量儀器的精度，按照精度分配原則，測量儀器的精度要比工作母機(jī)的精度高三分之一至一個數(shù)量級。從精度角度看，測量儀器處于精度的頂級，是高端中的高端；從技術(shù)角度看，測量儀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，測量儀器技術(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)對相關(guān)科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要拉動作用。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的分析報(bào)告指出：“美國國內(nèi)儀器產(chǎn)值僅占工業(yè)總產(chǎn)值的4% ，但對國民生產(chǎn)總值（GNP）的拉動作用則達(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. 我國儀器科學(xué)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國錯過了第一次工業(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)量儀器，支撐了我國北斗系統(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量儀器為代表的一批大型高端專用測量儀器，支撐了我國戰(zhàn)略導(dǎo)彈、核潛艇、航空發(fā)動機(jī)和航天高分工程等國家重大工程的發(fā)展。

從總體上看，我國儀器科學(xué)與技術(shù)落后于美國、德國和日本等科技強(qiáng)國，而且落后的幅度較大，但在一些專用儀器領(lǐng)域已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平，在個別方向上已經(jīng)處于國際前列地位。從發(fā)展趨勢上看，我國儀器科學(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)國面臨的三大挑戰(zhàn)

回顧我國現(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，有利于明確我國建設(shè)世界儀器強(qiáng)國將面臨什么樣的挑戰(zhàn)。

1949－1969年，在蘇聯(lián)的援助下，我國建起了哈爾濱量具刃具廠等幾個儀器生產(chǎn)廠，可生產(chǎn)量具和中低端測量儀器；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)入精密級測量階段。改革開放以后，我國中低端制造業(yè)發(fā)展規(guī)?？焖贁U(kuò)大，但精密測量手段并沒有跟上，在精密級測量能力上發(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。而在航天和國防領(lǐng)域，雖然部分形成超精密測量能力，但也不成體系?？傮w狀況是：精密級測量能力需要整體補(bǔ)齊，超精密級測量能力需要大范圍追趕。要想整體上追齊德國工業(yè)4.0，將面臨如下三大挑戰(zhàn)。

（1）計(jì)量測試體系不完整

盡管我國已建立起以國家計(jì)量院為核心的國家法定計(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。但從國家級、中間級，一直到工廠車間級對產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全部參數(shù)測量能力的角度考察，會發(fā)現(xiàn)我國的計(jì)量測試體系不完整。以幾何量測量為例，我國國家計(jì)量院現(xiàn)有工程參量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)80個，而德國有123個。若考慮到德國是有選擇地發(fā)展制造業(yè)，而我國是全面發(fā)展制造業(yè)，我國缺少的計(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)量儀器上；即便有些量值傳遞到了工廠的計(jì)量儀器上，但由于我國現(xiàn)行的年檢和周期校準(zhǔn)制度，量值不能實(shí)時傳遞到產(chǎn)品上，測量儀器對產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控處于失控狀態(tài)。實(shí)際上，我國計(jì)量測試體系，從頂級的基準(zhǔn)級和標(biāo)準(zhǔn)級儀器到產(chǎn)品級測量儀器的量值傳遞鏈上，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，我國的計(jì)量測試體系，在很多量值上，不能保證在全國范圍內(nèi)的準(zhǔn)確一致。

從總體上看，我國現(xiàn)有的計(jì)量測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