無(wú)論是德國(guó)推崇的“工業(yè)4.0”、美國(guó)力主的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，還是中國(guó)制造業(yè)的主攻方向“智能制造”，始終是第三次工業(yè)革命的信息技術(shù)變革，始終有一個(gè)離不開的核心關(guān)鍵——“傳感器”。
近年來(lái)，全球傳感器行業(yè)取得了一系列重大突破，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會(huì)生產(chǎn)生活、國(guó)防建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域，引領(lǐng)了新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命，其未來(lái)的產(chǎn)業(yè)增速有望達(dá)到30%。
我國(guó)傳感器行業(yè)由于缺乏頂層設(shè)計(jì)，資源分散，基礎(chǔ)研究蒼白乏力，新材料研究滯后，高端人才匱乏，產(chǎn)業(yè)化率偏低，大多屬于“克隆”產(chǎn)品，中高檔傳感器產(chǎn)品幾乎100％進(jìn)口。
傳感器是未來(lái)信息安全和國(guó)際制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的又一個(gè)主戰(zhàn)場(chǎng)，如果我國(guó)忽視該領(lǐng)域，將會(huì)使國(guó)防社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全再次面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?？梢哉f(shuō)，誰(shuí)掌握了傳感器，誰(shuí)就掌握了數(shù)據(jù)，誰(shuí)就把握了一國(guó)的命脈。
下一個(gè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)主戰(zhàn)場(chǎng)
傳感器是中國(guó)制造2025的“內(nèi)核”。美國(guó)信息物理空間(CPS)的建設(shè)離不開傳感器的支撐，德國(guó)工業(yè)4.0的核心在于通過(guò)“物聯(lián)網(wǎng)”將產(chǎn)品、資源、機(jī)械、人都聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)端對(duì)端集成的智能制造技術(shù)和智能生產(chǎn)模式，這種聯(lián)合和互動(dòng)也必須要通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)信息采集和自動(dòng)控制。
中國(guó)制造2025的核心就是兩化融合，主攻方向就是“智能制造”，是新形勢(shì)下信息技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用，也是通過(guò)傳感器將產(chǎn)品的全生命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理和交互，大幅提高工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量、效率和產(chǎn)品精度。如汽車生產(chǎn)線搭載傳感器作為定位和檢測(cè)手段，實(shí)時(shí)監(jiān)控著全線運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)化水平大幅提升，明顯提高了裝配精度和生產(chǎn)效率，并有效控制產(chǎn)品質(zhì)量。
傳感器是德國(guó)工業(yè)4.0的核心組件。制造業(yè)的未來(lái)在于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于傳感器。2013年德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、西門子集團(tuán)、德國(guó)工程院推動(dòng)德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略，引入了工業(yè)軟件和生產(chǎn)控制系統(tǒng)的概念，其最底層的基礎(chǔ)應(yīng)用層，具有感知識(shí)別的大量傳感器嵌入其中，這些感知元器件承載著智慧工廠和智能生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的一切必要信息，收集了來(lái)自于生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度，生產(chǎn)線的物料配比、工序，智能物流的配送等各類信息，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、迭代研發(fā)提供了必要反饋，是整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈的集成。進(jìn)入工業(yè)4.0以后，西門子等企業(yè)將掌握制造業(yè)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，合理判斷各類產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)情況和生產(chǎn)需求，掌握其他企業(yè)未來(lái)產(chǎn)品戰(zhàn)略，引領(lǐng)未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展。
傳感器國(guó)內(nèi)需求規(guī)模龐大。全世界已有約35億個(gè)傳感器，2013年全球消費(fèi)電子用傳感器的市場(chǎng)價(jià)值為152.7億美元，我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)維持在15%的增速持續(xù)快速增長(zhǎng)，傳感器門類基本齊全，國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)約1700家左右，2013年我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模突破1300億元。《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出“十二五”期間要重點(diǎn)突破感知制造業(yè)發(fā)展瓶頸，提升感知技術(shù)和傳輸技術(shù)，推動(dòng)傳感器高端化發(fā)展，
《中國(guó)電子元件“十二五”規(guī)劃》也提出將投資5000億元，為傳感器的發(fā)展提供了廣闊的空間。未來(lái)五年，傳感器行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，到2015年需求量將達(dá)到近200億只，銷售額有望突破1500億元，將全面帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
傳感器逐漸滲透到國(guó)防社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。隨著新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的深入，傳感器應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，從傳統(tǒng)的工業(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品專用設(shè)備等領(lǐng)域逐步向軍事工程、航天技術(shù)、醫(yī)療、環(huán)保、氣象等電子設(shè)備領(lǐng)域迅速蔓延，其應(yīng)用滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，新領(lǐng)域所用傳感器已經(jīng)占據(jù)市場(chǎng)15%左右的份額。同時(shí)，傳感器具有品種多、批量少的特點(diǎn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)有12大類、42小類、6000多品種，2萬(wàn)多種規(guī)格，產(chǎn)品規(guī)格多，應(yīng)用分散，如一輛普通家用轎車上大約需要安裝幾十到近百只傳感器。
傳感器為信息收集大開方便之“門”。傳感器在促進(jìn)工業(yè)智能化數(shù)字化的同時(shí)，也有可能成為打開潘多拉魔盒的鑰匙，通過(guò)傳感器收集數(shù)據(jù)信息十分便捷，且由于量大面廣，很難被我國(guó)有效控制，信息安全面臨新的挑戰(zhàn)，岌岌可危。如，國(guó)外一家工程機(jī)械裝備企業(yè)出口我國(guó)，設(shè)備內(nèi)置大量傳感器用以記錄設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的坡度、環(huán)境溫度和濕度、挖掘重量、次數(shù)等各種信息，通過(guò)上傳至服務(wù)器進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算就能夠掌握我國(guó)地理測(cè)繪數(shù)據(jù)，嚴(yán)重危害國(guó)防經(jīng)濟(jì)安全。國(guó)外多家研究機(jī)構(gòu)正在研究使用光學(xué)多種類型的傳感從你的身體和神經(jīng)系統(tǒng)中提取的情感，能夠通過(guò)表情識(shí)別了解使用者的心情。未來(lái)可穿戴設(shè)備(如：谷歌眼睛)，通過(guò)傳感器置入，能夠記錄使用者的位置信息和周圍聲波、圖像信息，國(guó)外機(jī)構(gòu)通過(guò)該設(shè)備能夠快捷掌握我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。
傳感器國(guó)際寡頭壟斷，我國(guó)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。全球傳感器資源出現(xiàn)像寡頭壟斷聚集的趨勢(shì)，國(guó)外大型企業(yè)主導(dǎo)傳感器市場(chǎng)，近年來(lái)，以霍尼韋爾、西門子、ABB等為代表的國(guó)際傳感器巨頭通過(guò)兼并重組和國(guó)際協(xié)作，抱團(tuán)搶占傳感器高低，并加速?gòu)母叨耸袌?chǎng)擴(kuò)展至中低端市場(chǎng)，壟斷態(tài)勢(shì)日益顯現(xiàn)。我國(guó)傳感器企業(yè)雖然眾多，但大部分屬于小微企業(yè)，核心技術(shù)少，創(chuàng)新能力弱，如國(guó)內(nèi)一般將國(guó)外樣品(樣機(jī))進(jìn)行分析測(cè)繪，充其量有點(diǎn)集成創(chuàng)新，基本屬于“克隆”，新原理開發(fā)和新器件研發(fā)屬于鳳毛麟角。國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)品系列不全，高端、高精度產(chǎn)品大量進(jìn)口，在測(cè)量精度、溫度特性、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性、可靠性等指標(biāo)與國(guó)外差距較大。目前傳感器進(jìn)口占比80%，傳感器芯片進(jìn)口占比達(dá)90%。如高精度、高穩(wěn)定的低微差壓傳感器(量程≦1KPa)，高差壓、高靜壓傳感器(量程≧3MPa、靜壓≧60MPa)，國(guó)內(nèi)尚不具備供貨能力，基本依靠國(guó)外進(jìn)口。
推進(jìn)傳感器一條龍計(jì)劃
我國(guó)應(yīng)力促智能制造工程和工業(yè)強(qiáng)基工程聯(lián)動(dòng)。2015年以來(lái)，工業(yè)和信息化部啟動(dòng)了智能制造專項(xiàng)行動(dòng)，將智能制造工程作為“中國(guó)制造2025”的主攻方向進(jìn)行突破，涉及到標(biāo)準(zhǔn)、工程、試點(diǎn)示范等多個(gè)方向。實(shí)施智能制造工程，普及數(shù)字化工廠，建立試點(diǎn)示范車間都不可能離開傳感器的應(yīng)用，而我國(guó)傳感器自身技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用能力明顯不足，導(dǎo)致智能制造的推廣不得不大量采購(gòu)國(guó)外傳感器。
我國(guó)應(yīng)在工業(yè)強(qiáng)基工程中設(shè)立傳感器專項(xiàng)，重點(diǎn)解決我國(guó)智能制造實(shí)施過(guò)程中的核心問(wèn)題；在智能制造工程實(shí)施過(guò)程中，要求企業(yè)必須應(yīng)用50%以上的工業(yè)強(qiáng)基工程支持的傳感器產(chǎn)品，并納入到聯(lián)合體中；同時(shí)，支持已經(jīng)開展傳感器工業(yè)強(qiáng)基突破的企業(yè)，牽頭制定相應(yīng)的智能制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以標(biāo)準(zhǔn)帶動(dòng)各領(lǐng)域發(fā)展。通過(guò)這兩大主要工程的聯(lián)動(dòng)，打通產(chǎn)品從突破到應(yīng)用的壁壘，發(fā)揮財(cái)政專項(xiàng)資金的最大效用。
此外，應(yīng)加快實(shí)施工業(yè)強(qiáng)基工程，實(shí)施鏈?zhǔn)酵黄啤?013年，我國(guó)啟動(dòng)實(shí)施工業(yè)強(qiáng)基工程，四年來(lái)中央經(jīng)費(fèi)投入僅約41億元，占總投資的10%左右，涉及《中國(guó)制造2025》新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備等十大重點(diǎn)領(lǐng)域，以及文化用品等民生關(guān)切的若干領(lǐng)域，能夠投入到傳感器行業(yè)的資金更是九牛一毛，對(duì)于突破傳感器安全瓶頸助力不大。
傳感器技術(shù)密集，產(chǎn)業(yè)難度大，在研發(fā)、工程化以及實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)時(shí)，要求高強(qiáng)度、連續(xù)性投資。建議國(guó)家加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，增加工業(yè)強(qiáng)基專項(xiàng)資金投入，實(shí)施滾動(dòng)式投資，圍繞敏感材料、光學(xué)玻璃、MEMS工藝、檢驗(yàn)檢測(cè)、人才培養(yǎng)等實(shí)施鏈?zhǔn)酵黄疲灾鳈C(jī)整機(jī)帶動(dòng)傳感器發(fā)展，爭(zhēng)取5~10年內(nèi)全面突破傳感器制約因素，保障我國(guó)國(guó)防和社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全。
與此同時(shí)，我國(guó)應(yīng)該探索建立國(guó)家傳感器創(chuàng)新中心，彌補(bǔ)共性技術(shù)體系缺位。由工信部、財(cái)政部、科技部共同出資，采用產(chǎn)業(yè)基金模式引入社會(huì)資本，匯集制造企業(yè)、高校、科研院所、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和非營(yíng)利性組織資源，建立一個(gè)研究人員、企業(yè)、中介人員共同進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家傳感器創(chuàng)新中心，形成有效銜接鏈條，解決行業(yè)共性技術(shù)難題。按照微型化、系統(tǒng)化、無(wú)源化發(fā)展趨勢(shì)，關(guān)注材料與技術(shù)研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、職業(yè)技能培訓(xùn)、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模生產(chǎn)，逐步培育具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型企業(yè)集團(tuán)，提高國(guó)產(chǎn)化水平，擺脫我國(guó)信息安全可能再次受制于人的不利局面。
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