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工业传感器:夯实新基建工业创新基础

发布日期:2021-04-29 03:56

  工业的发展离不开众多感知技术的加持,其中最为关键的技术之一便是传感器。可以说,工业传感器让自动化智能设备有了感知能力。

  工业传感器是用于各种工业场景如能源、石油、化工、冶金、电力、机械制造、汽车等工业制造过程中的各类传感器,泛指在工业制造过程能将感受的力、热、光、磁、声、湿、电、环境等被测量转换成电信号输出的器件与装置。是一类涉及多学科基础技术融合的工业产品。具有技术密集、多品种、小批量、使用灵活及应用分布广泛的典型特征。

  德国传感和测量技术协会(AMA)在《传感器技术2022——让创新互联》报告直接指出,传感器技术是很多机器、设备和车辆竞争力的核心技术,是提升其价值增值的手段。与当前快速发展的互联网一样,传感器的发展为其带来机遇与挑战。未来传感器的先进程度决定了机械制造、汽车、过程控制和制造领域的国际竞争力。美国则在上世纪80年代就成立了国际技术小组(BGT),从国家层面协调政府资源、企业和相关部门在传感器技术、功能材料等全方面开展工作,服务于美国工业制造、智能制造和军工领域。日本在上世纪末就已经将传感器技术列为本世纪十大技术之首,日本工商界直接认为“支配了传感器技术就能支配新时代”,并将传感器技术的开发利用列为本世纪国家重点发展六大核心技术之一。

  我国工业传感器经过半个多世纪的发展,在体系、规模、产品种类、基础技术研究、产学研用一条龙建设等多方面取得了一定的进步,基本满足了改革开放以来快速发展的国民经济建设需要。但我国工业传感器产业自身所存在的共性基础研究不利,创新能力弱,核心技术少,核心元件成果走不出实验室,核心元器件国产化严重缺失的问题并没有得到根本解决。正如习总书记在两院院士大会上指出的那样,我国基础科学研究短板依然突出,企业对基础研究重视不够,重大原创成果缺乏,底层基础技术、基础工艺能力不足,基础元器件、基础材料等瓶颈仍然突出,关键技术受制于人的局面没有根本性改变。特别是当前中美贸易摩擦加剧,实现两个百年梦想处于关键节点,工业传感器作为现代工业的基础、工业革命(工业4.0)的基石,对我国整个工业产业发展具有四两拨千斤的重要价值。工业传感器不强的状态已经严重影响我国经济建设和国防建设,甚至可能会以一剑封喉的形式全面扼杀我国改革开放以来取得的全部成果。

  第一,产、学、研、用链条失灵,产业化问题仍然未受重视。我国传感器企业95%以上属小型企业,规模小、研发能力弱、自主研发动力不足,无法负担技术由实验室阶段过渡到产业化这一过程中所需的经费及风险。而原本承担基础技术研究以及实验室成果转化工作的国有科研转制院所,在新形势下自主研发投入能力有限,无法也无能力全力开展相关工作,从而造成目前我国传感器基础研究不利、创新能力弱、核心技术少、核心元件成果走不出实验室,产学研用链条失灵的问题。

  第二,核心元器件国产化严重缺失。传感器创新体制及相关政策不明确、不完善,资金使用、基础研究立项、核心技术开发、核心元件国产化配套等以撒胡椒面的形式开展工作,无法形成有力的科研创新体系来解决基础核心技术和成果推广。如重大装备核心装置用传感器、变送器,产品几乎100%从国外进口,相关核心敏感元器件(芯片)95%以上依赖国外。

  第三,对传感器技术的顶层设计、基础工艺和共性关键技术缺乏统筹规划。国家对传感器产业虽然极其重视,特别是近十年集中出台了大量鼓励行业发展的政策制度,但在国家战略高度层面仍然缺乏共识。不同行业或者部门对于传感器行业发展缺乏共识,各自为政。缺乏对基础工艺、共性关键技术研究缺乏系统的培育和引领,导致基础工艺发展滞缓,共性技术研究滞后,产业分散,低水平重复发展严重,没有形成龙头效应,更缺乏类似欧洲传感器行业各个分类明晰的产业(产品)和技术隐形冠军。

  第四,缺乏对于国内配套的一系列政策、制度和规划的支持。国内传感器企业在国货“安全”“准入”的制度壁垒面前不堪一击,不论流程工业还是制造业,国产工业传感器能够进入“三重”(重点领域、重点行业、重大工程)领域极其艰难。传感器在三重行业的设计、选型、建设初期就被定位在备份选项上,国内“三重”行业真正选用的传感器国产化配套不及总量的三成,离散工业传感器国产化率更是不及两成。

  第五,配套人才匮乏。我国传感器行业针对复合型人才的要求很高。由于国内专业学科设置局限性及国外公司企业对人才的掠夺性招聘,人才流失现象屡见不鲜。缺乏既懂管理,又懂技术,还会经营的复合型管理人才或者是工艺、技术、管理等全方位技术人才。

  第六,工业传感器产业数据存在“虚胖”的数据现象,误导产业发展。国内大量数据报告在对工业传感器分析时,所采用的数据大都是指向不明晰的“泛传感器”概念下的综合数据,严重混淆工业传感器实际状态,影响工业传感器领域政策方针制定的针对性、准确性,对顶层设计和真正认识工业传感器现状毫厘千里、弊端无限。

  第一,针对产、学、研、用链条失灵,核心关键共性技术薄弱,产业化问题未受重视的问题,建议参照国际精、专、特、标准化传感器产业建设模式,重建国家共性技术研发机构、国家传感器产业集群,从生态建设角度补齐传感器设计、封装、检测的一条龙,及传感器产业拉动一条龙,面向新基建及新一代信息技术产业提升,采用需求牵引,拉动传感器的应用,进而实现迭代和研发的良性循环,分阶段发展和补齐工业传感器短板,解决产业需要、进口替代、核心关键技术三大环节问题。

  第二,强化国家传感器基础产业链建设,采用MEMS技术+IC技术等新兴技术的深度融合,采用集群建设和一条龙模式建设产业生态环境,按照设计、封装、检测、服务生态需求,分类建设新基建基础建设的各类传感器专业化产业集群,由国家和企业培养集群内的各类传感器隐形技术冠军、传感器产业隐形冠军。

  第三,在政策引导下以国家层面推动传感器公共技术平台建设,以国家传感器工程研究中心、国家传感器重点实验室、智能传感器国家创投中心等国家级研发平台机构为依托,重建国家传感器共性技术平台,专心基础技术研究开发、推广与产业转化支持,赋予共性技术平台进行传感器基础共性技术和工艺的研发,以及在产业链条上的国家级第三方裁判和评测能力,保护传感器基础技术、共性技术的不间断发展,推动核心关键共性技术及新型传感器的研究工作,推动已有科研成果实现产业化。

  第四,建设跨学科的传感器综合人才培养基地,给予共性技术平台、各类隐形冠军技术人才管理人才以激励政策。

  第五,亟待出台政策引领、企业担责、市场需求放开的系列相关政策和制度,为传感器企业进入当前新基建建设的主战场创造环境,给与合规企业在产品准入、资金、税收等多方面优惠条件,推进合规企业开展国产传感器的准入工作,分阶段持续、快速地解决国产传感器的国内配套难题,在当前新基建及新一代信息技术产业提升中,彻底解决国内工业传感器需求难题,保障新基建建设的基础稳固。

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