2、我国仪器科学与技术发展现状
我国错过了第一次工业革命和第二次工业革命，几乎没有现代意义上的相关科技的积累作为基础。发展现代意义上的仪器科学与技术，起步很晚，经历了初创期，即1949年至1969年的20年间，建立起初步的仪器科学与技术学科。第三次工业革命阶段，即1970年至2010年的40年间，前20年我国因基础薄弱而仪器科学与技术发展缓慢，后20年我国因科学技术的整体发展较快，仪器科学与技术进入快速发展期，这期间取得了一大批前沿仪器技术成果，支撑和引领了一批重大科技创新和重大高新技术工程的发展，如以自主研制的銫原子喷泉钟、光钟、量子化霍尔电阻基准和约瑟夫森电压基准等为代表的一批尖端计量仪器，支撑了我国北斗系统工程、电力电子工程和电气工程的发展；以自主研制的超精密工程测量仪器为代表的一批大型高端专用测量仪器，支撑了我国战略导弹、核潜艇、航空发动机和航天高分工程等国家重大工程的发展。
从总体上看，我国仪器科学与技术落后于美国、德国和日本等科技强国，而且落后的幅度较大，但在一些专用仪器领域已经接近国际先进水平，在个别方向上已经处于国际前列地位。从发展趋势上看，我国仪器科学与技术的自主创新能力在不断增强，追赶速度在加快，差距在逐渐减小。
3、建设仪器强国面临的三大挑战
回顾我国现代工业和仪器工业的发展历程，有利于认清我国仪器科学与技术发展的特殊性与不平衡性，有利于明确我国建设世界仪器强国将面临什么样的挑战。
1949—1969年，在苏联的援助下，我国建起了哈尔滨量具刃具厂等几个仪器生产厂，可生产量具和中低端测量仪器；在几所大学里设置了精密仪器专业，在一些专业领域，逐渐进入精密级测量阶段；改革开放以后，我国中低端制造业发展规模快速扩大，但精密测量手段并没有跟上，在精密级测量能力上发展不平衡，不成体系，没有形成整体能力，因而没能保证产品质量同步提升。而在航天和国防领域，虽然部分形成超精密测量能力，但也不成体系。总体状况是，精密级测量能力需要整体补齐，超精密级测量能力需要大范围追赶。要想整体上追齐德国工业4.0，将面临如下三大挑战。
（一）计量测试体系不完整
尽管我国建立起以国家计量院为核心的国家法定计量体系，形成科学计量、法制计量和工程计量能力。但从国家级、中间级、一直到工厂车间级对产品实现全部参数测量能力的角度考察，会发现我国的计量测试体系不完整。以几何量测量为例，我国国家计量院现有工程参量计量标准80个，而德国有123个。若考虑到德国是有选择的发展制造业，而我国是全面发展制造业，我国缺少的计量标准就更多了。从纵向看，因计量手段不足，使很多参量的量值传递链出现断裂，量值传不到工厂的计量仪器上；即便是有些量值传递到了工厂的计量仪器上，但由于我国现行的年检和周期校准制度，量值不能实时的传递到产品上，测量仪器对产品质量的监控处于失控状态。实际上，我国计量测试体系，从顶级的基准级和标准级仪器到产品级测量仪器的量值传递链上，存在“中间一公里”和“最后一公里”的盲区。在产品质量的层次上，我国的计量测试体系，在很多量值上，不能保证在全国范围内的准确一致。
从总体上看，我国现有的计量测试体系无法支撑起庞大制造业，特别是高端装备制造、智能制造和强基工程的发展。
（二）仪器体系呈现碎片化
高质量产品是如何完成的？从工业发达国家的成功经验中可以总结出一般规律，即必须对制造全过程进行严格精密测量，并依据测量数据不断改进和完善工艺、包括材料加工工艺、零件加工工艺和装配工艺。谁的测量数据更精准、更全面，谁在各个工艺环节上做得更扎实，做得更精益求精，谁的产品质量就更胜一筹。在高端制造和智能制造阶段，由于主要依赖更加精准、更加全面的长期积累的大数据，以实现更高的质量、更高的效率和更多变的个性化，因而具有完整性和充分性特征的超精密测量的基础支撑作用更加突出。
王大珩院士曾总结美、德、日等先进制造国的成功经验，在一次报告中指出：对测量仪器的投入占总装备投入的三分之一。而我国既缺乏这种经验，也缺乏对别人经验的认识。
考察高端装备制造，其精密制造过程可大致分为四个环节，即零件加工、部件装配、整机装配和整机性能测试实验。每一个环节都有大量的被测参数，需要一批测量仪器。以大型精密回转装备为例，共有约2.5万个零件，其中65%是超精密零件，有20多万个测量参数，加上部件装配中的测量、部件工作特性的测量、整机装配中的测量和整机性能测量与试验，共需要至少500多种专用测量仪器。而实际上，我国现有生产线上的仪器尚不足十分之一，而且测量仪器配置的内在关联性很差，不成体系，表现出严重的碎片化。如考虑到智能制造阶段，制造上升到超精密级，具有精度完整性和充分性特征的超精密测量所需要的参数被细化，被测参数成倍数，或成数量级增加，生产线上缺失的仪器数量就更多了，测量仪器更不成体系，即测量仪器体系碎片化将更严重。
导致测量仪器体系碎片化的原因主要有三个方面：一是我国真正懂得测量需求和测量技术的专家与工程师非常少；二是对测量仪器体系缺乏整体规划；三是国内对高端测量仪器的研发整体上能力较差，缺少长期系统地研发高精尖仪器的团队与基地，很多项目不是最有优势的人在做，几乎没有生产高端测量仪器的企业，只有少量的科研院所能研发一些专用测量仪器，高端测量仪器95%以上依赖进口。
可见，测量仪器体系碎片化导致无法构成整体测量能力。没有整体测量能力,就不能支撑产品质量提升，就不能支撑高端装备制造、智能制造和强基工程的发展。
（三）质量意识淡薄，缺乏专精精神
质量意识主要体现在两个方面：一是能否自觉坚持质量第一的原则；二是能否掌握提高质量的方法与手段。质量意识淡薄是我国各个行业发展的最大短板，一方面，人们追求快速成功，快速扩张，心浮气躁，不愿意埋头于需要大量基本功、成效慢的质量提升工作；另一方面，重视产品质量的人又说不清楚产品质量为什么做不上去。在这方面，我们应该向德国学习。
德国质量与德国品牌不是天生就有的，而是经历过浴火重生的蜕变过程。
第一次工业革命发生在英国，技术领先，产品质量最有竞争力。德国处于追赶和仿制阶段，此时“德国制造”是价低质劣的代名词。1887年8月，英国议会通过侮辱性的商标法条款，所有从德国进口的商品必须明确标注“德国制造"，以此将劣质的德国产品与优质的英国产品区分开来。英国这一侮辱性做法使德国举国震动，引起全民性反思,认识到：不提高产品质量，德国工业就没有出路。强烈的质量意识成为德国全民族的共同认识，成为每个人的自觉行动。那么如何提高产品质量呢?专家们认识到，没有精密的测量，就没有精密的产品。西门子公司创始人出资建立起世界上第一个具有现代意义的德国联邦物理技术研究院（PTB）。德国由此起步，逐渐建起严格完整的工业标准体系、计量测试体系和质量保证体系;支持发展起以蔡司、莱卡为代表的一批世界一流的精密仪器企业，建立起完整的测量仪器体系。一个必然的结果是，德国由“德国制造”成功转向“德国质量”和“德国品牌”。
相比之下，我们的质量意识和对测量作用的认识仍然停留在第二次工业革命初期德国人的水平上。
专精精神的本质是：专心致志做好一件事，把一件事做到极致。
我国有世界上规模最大的科学家群体，却没有研究出相应数量的世界级基础研究成果;我国有世界上规模最大的各类专家群体，却没有研制出相应数量的世界一流的高精尖装备；我国有世界上规模最大的工程师和技师群体，却没有制造出相应数量的世界品牌的产品。一个重要的原因是，绝大多数人缺乏专精精神，低水平重复，浅尝辄止，不断跟踪热点，终其生也没有做出一个像样的成果来。
要想实现由“中国制造”向“中国质量”和“中国品牌”转变，就必须从根本上转变全民族的质量意识“质量第一、测量数据第一 ”的意识要融入每一个中国人的血液里；“专心致志做好一件事，把一件事做到极致“要成为每一个中国人的不懈追求，这是我们建设世界科技强国和仪器强国面临的最大挑战之一。
