PAI悦读|吴朋:中国自动化仪表行业发展回顾与展望

    自动化仪表包括现场测量仪表、显示记录仪表、调节控制仪表(系统)、执行器(控制阀)这4个大类，在化工、冶金、石油天然气、火电核电、轻工建材、市政环保、生物制药、装备制造、航空航天、海洋工程等国民经济和国防建设领域发挥着重要作用。我国自动化仪表行业是在中华人民共和国成立后建立和发展起来的，在党和政府的战略规划下，经过几代行业工作者的艰苦奋斗，取得了巨大成绩。自动化仪表是仪器仪表行业中规模最大的分行业。自动化仪表的科技进步和产业发展，使得工业生产的自动化程度不断提升，保障了运行安全，实现了提质增效、节能降耗，为我国成为制造大国贡献了巨大力量。但也应该看到，我国在基础理论研究和半导体、精密测量、工业软件等领域与国外先进水平还存在明显差距，高端仪表在可靠性、稳定性和环境适应性上也需要进一步提升。当前，我国自动化仪表行业正在努力攻关，突破关键领域核心技术，建设智能工厂，实现产业数字化转型。同时，我国以更加精准、可靠的测量控制为基础，集成工业互联网、大数据、人工智能、工业软件等新一代信息技术，赋能广大制造业企业科技进步和高质量发展，并实现数字化转型。回顾我国自动化仪表发展历史、展望未来发展趋势，促进我国自动化仪表行业明确发展目标、挖掘潜在机会、攻克科技难题、实现更大发展，是广大自动化仪表从业者的历史使命。

   自动化仪表主要涉及自动化和仪器仪表两大专业，有着悠久的历史。中国古代发明的自动化仪表装置(如指南针、浑天仪等)的技术水平位居世界前列。现代自动化学科以控制论为理论基础，起源于1948年美国数学家诺伯特·维纳发表的《控制论》。现代仪器仪表学科起源于精密机械、电子技术、光电技术和计算机技术。自动化仪表既是多学科交叉的高技术学科，又是跨行业应用的综合型学科。

   中华人民共和国成立后，全面开展工业体系建设，基本建成高等教育主要工科专业体系。1952年，天津大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、南京工学院、北京航空航天学院设立了精密机械仪器、工业企业电气化、动力工程、光学仪器、化工机械、电气装备、电工仪表等相关专业，并在精密机械仪器专业下设立热工仪表方向。1954年，钱学森在美国发表《工程控制论》，将控制论运用于工程控制和自动调节技术。天津大学刘豹于1954年出版了中国第一部自动控制专著《自动控制原理》，并在化工机械专业开设“化工自动检测与自动控制”和“自动化”两门课程。1955年，清华大学开设工业企业电气化自动化、热力设备自动化专业。1956年：清华大学开设热工量测及自动控制专业；天津大学、浙江大学开设化工仪表与自动化专业；天津大学在精密仪器专业开设“自动控制原理”课程。1958年：上海交通大学开设精密仪器与机械专业；清华大学开设精密仪器制造专业。1959年，合肥工业大学开设精密机械仪器专业^[1]。

  二十世纪六十年代，更多高校自动控制、化工仪表及自动化、热力设备自动化、精密仪器、光学仪器等专业相继设置和招生，自动化仪表学科逐步发展起来，产业建设的学科和人才基础基本奠定。改革开放后，本科招生设立了“工业自动化仪表”专业。随着经济体制的转轨，工科教育逐渐呈现出多元化的发展趋势，专业结构不断丰富和调整，以适应经济发展的需求。恢复研究生招生制度后，研究生教育规模快速扩大，也促进了学科的发展。进入二十一世纪，高等教育不断扩大招生规模。我国深化教育改革，全面推进素质教育。自动化和仪器有了各自的大类学科代码，与机械、电气、电子信息、计算机成为并列的学科。在本科专业中，自动化仪表不仅属于自动化，还属于仪器类的测控技术与仪器。在研究生专业中，自动化仪表属于自动化一级学科(控制科学与工程)下的二级学科(检测技术与自动化装置)。

   我国以加入国际工程教育《华盛顿协议》组织为契机，开展国际实质等效的工程教育专业认证、建设发展新工科，多主体共建产业学院、未来技术学院、卓越工程师学院，实施卓越工程师教育培养计划，逐步形成中国特色、世界一流的工程教育体系。我国自动化仪表专业人才培养的数量与质量不断提升。截至2023年，我国共有466所高校开设了自动化专业、130多所高校有控制科学与工程学科硕士学位授权点、70多所高校有博士学位授权点；共有320多所高校开设了测控技术与仪器、精密仪器、智能感知工程等仪器仪表类专业、80多所高校有仪器科学与技术学科硕士学位授权点、30多所高校有博士学位授权点。我国自动化仪表产业建设已经奠定了坚实的理论和人才基础^[1]

   1949年10月，中华人民共和国中央人民政府成立重工业部，主管钢铁、有色金属、机器、船舶、兵器、航空工业等领域。1952年8月7日，第一机械工业部(简称“一机部”)从重工业部分拆成立，主管机械、电信和船舶工业。各省市相应成立机械局。这标志着我国仪器仪表的工业基础开始建立。1955年，国务院科学规划委员会增设仪器仪表规划小组，将仪器仪表纳入国家科学技术发展规划，并列为国家重点科技发展任务。1956年5月，一机部设立仪器仪表工业管理局，建立了仪器仪表行业的管理体制。仪器仪表科研机构相继成立，仪器仪表产业开始布局。1957年，一机部成立全国机械工业仪器仪表规划小组，领导开展全国仪器仪表工业的统一规划工作，制定了“第二个仪器仪表五年规划草案”。该草案规划了先大量仿制苏联产品再逐步过渡到自行设计，先发展热工、化工仪表和自动化装置再发展物理探测仪器和其他科学仪器的发展路径，以满足国民经济发展和科学研究需要。

   1958年，一机部、二机部、电机制造工业部合并，成立新的一机部。同时，原三机部更名为二机部。1960年，一机部成立四局，管理仪器仪表工业。国家计委、经委、建委、科委、一机部、二机部等单位组织成立“仪器仪表规划小组”。1963年，轻工业部主管的照相机械和器材、文化部主管的电影机械划归一机部四局管理。一机部主管的仪器仪表工业包括了自动化仪表与装置、光学仪器、分析仪器、试验机、气象海洋仪器、实验室仪器及装置、电影机械、照相机械及器材、仪表元器件和仪表材料这10个行业。

   1964年1月，一机部向中共中央和国务院提交《关于迅速发展和加强仪器仪表工业的报告》，综述了中国仪器仪表工业现状，提出了近期奋斗目标和具体措施。1964年5月，中共中央作出“三线”建设的决定。1964年9月，一机部向中共中央和国务院提交《调整一线，建设三线初步规划》，随后制定了仪器仪表工业“三线”建设规划。1976年，一机部在北京展览馆举行仪器仪表、自动化装置展览会，展出全国26个省、市、自治区530多家企业、研究院所和大专院校的近2 000项产品，并举办了67场重点展品的技术交流活动。

   1979年10月9日，国务院批准成立国家仪器仪表工业总局。该工业总局负责协调各部门仪器仪表和自动化装置的发展规划，管理全国工业自动化仪表和装置、测试仪器、电影照相机械等产品的规划、计划、科研及生产等工作，管理仪器仪表产品的技术标准和型谱系列的制定，归口审查各部门、各地方仪器仪表进口和技术引进计划等。1982年，一机部、农机部、国家仪器仪表工业总局和国家成套设备总局合并组建机械工业部，内设仪器仪表局。1985年，机械部发布《关于直属企业下放的几项规定》，由此仪器仪表行业9个部直属企业下放地方[2]。

   1987年2月，机械工业部、兵器工业部合并组建国家机械工业委员会，设立仪器仪表局。1988年4月，机械工业部与电子工业部合并，成立机械电子工业部(简称“机电部”)，设立仪器仪表司。1988年8月19日，中国仪器仪表行业协会在北京成立。机电部常务副部长兼党组副书记张学东任会长。1993年3月，我国撤销机电部，组建机械工业部。

    1998年3月国务院机构改革，撤销机械工业部，改组为机械工业局，由国家经贸委管理。2000年12月，国家机械工业局撤销。在这一时期，原机械部直属企业、科研院所一部分进入中国机械工业集团有限公司(简称“国机集团”)，一部分下放到地方管理。直到2008年，在国家“大部制”改革背景下，工业与信息化部(简称“工信部”)成立，仪器仪表行业归口装备工业一司通用机械处管理。由此，仪器仪表有了负责发展规划、政策建议并组织实施的行业管理机构。

   1951年，王大珩受中国科学院(简称“中科院”)邀聘筹建仪器研制机构。1952年，中科院仪器馆(“长春光机所”前身)在长春成立，王大珩任代理馆长、所长，开创了我国自主研制光学精密仪器的先河^[3]。

   1952年，中央人民政府轻工业部上海工业试验所成立仪器组。该仪器组在1954年成为上海科学研究所仪器仪表研究室，并在1956年成为上海仪器仪表科学研究所，主要研发机械式、电子式仪器仪表。1978年，该所转向自动化仪表领域，并在2001年转制为上海仪器仪表研究所有限公司，现隶属上海科学院。

   1956年，一机部成立上海仪器仪表医疗器械综合研究所。该所于1958年更名为上海热工仪表科学研究所、1971年更名为上海工业自动化仪表研究所(简称“上自所”)、2009年更名为上海工业自动化仪表研究院，建有国家工业自动化仪表产品质量监督检验中心等机构，现隶属上海仪电集团^[1]。

   1956年，中科院在北京成立自动化研究所。1958年，中科院又成立沈阳自动化研究所(简称“沈自所”)。

   1958年，一机部成立哈尔滨电工仪表研究所。该所专业从事电磁测量、精密非电量电测、电工仪器仪表产品开发，以及国家电工仪器仪表行业技术、质量、工艺、标准、检测、信息、咨询、交流等工作。

   1959年，一机部成立长春试验机研究所。该所是国家试验机行业技术管理归口单位，拥有国家试验机质量检验检测中心和国家试验机标准化技术委员会等平台。该所于1999年改制为企业进入国机集团，2010年更名为长春机械科学研究院有限公司。

   1961年，一机部成立株洲仪表专用材料研究所。1964年，该所成为一机部上海材料研究所第八研究室。1966年，上海热工仪表科学研究所材料组、上海材料研究所第八研究室以及上海铜仁合金厂部分技术人员与设备内迁，建立重庆仪表材料研究所(简称“重材所”)。该所建有全国仪表功能材料标准化技术委员会、国家仪表功能材料工程技术研究中心等平台，1999年改制为企业进入国机集团，2011年更名为重庆材料研究院有限公司。

   1961年，一机部成立沈阳仪器仪表工艺研究所(简称“沈工所”)。该所负责仪表元器件技术研究、仪表工艺装备开发、仪表工艺研究以及标准化工作。该所于1999年改制为企业进入国机集团，2002年更名为沈阳仪表科学研究院有限公司，建有国家仪器仪表元器件质量监督检验中心、传感器国家工程研究中心等平台。

   1961年，中国自动化学会成立，钱学森当选为理事长。学会目前拥有个人会员约5万名、团体会员200余家、专业委员会67个、工作委员会12个、科普教育基地61家、学会服务站23个，是开拓我国自动化科技事业的重要社团组织。

   1966年，上海热工仪表科学研究所气动单元组合仪表(简称“气单仪表”)、电动单元组合仪表(简称“电单仪表”)、巡回检测装置、检测仪表这4个专业内迁建成重庆工业自动化仪表研究所(简称“重自所”)。该所从事自动化仪表设计、检测及技术咨询、技术转让、可靠性测试评定等技术服务工作，建有机械工业过程控制系统产品可靠性工程技术研究中心、机械工业过程控制系统产品可靠性重点实验室等平台。该所于1999年划归重庆市，现隶属于重庆市科学技术研究院^[1]。

   1979年3月29日，由王大珩、杨嘉墀等科学家发起的中国仪器仪表学会成立。学会目前拥有个人会员6万余名，团体会员近2 000家，下属分会及专业委员会45个，特设工作委员会11个，主办8种仪器仪表及测量控制学术、技术类期刊，是我国开拓仪器仪表科技领域的专业化社团组织。

4.1 从无到有，建立我国自动化仪表产业体系(1950—1978)

   中华人民共和国成立前，我国自动化仪表基础非常薄弱，没有形成产业。丁佐成于1925年创办的中华科学仪器馆(“大华仪表厂”前身)是中国最早的现代仪器仪表企业，起初经销和维修进口仪器仪表，同时研发船舶和航空用无线电导航装置。该仪器馆在1929年成功研制中国第一只国产电表。

中华人民共和国成立后，随着工业的发展，仪器仪表企业迅速成长起来，产品涵盖电表、高温计、热电偶、压力表、流量计等。1952年底，上海有仪器仪表企业366家，从业人员4 728人，行业产值达1 122万元，利润为476万元。由此可见，仪器仪表已成为突起的新兴行业^[1]。

   1953年，上海雷磁电化学研究室(“雷磁仪器厂”前身)研制出我国第一台pH计和第一支玻璃电极。

   1958年，国家科委根据我国科学技术发展远景规划，组织工业仪表产品系列化设计。上海仪器仪表科学研究所牵头、有关仪表厂参加，开展了对全国自动化仪表产品及主要部件的统一命名、编号等规范工作，并开展了水表、玻璃转子流量计、浮子式差压计、电磁流量计、气动执行机构与调节阀、自动平衡式显示仪表、动圈指示调节仪表、数字式显示仪表、气单仪表和电单仪表这10类仪表的统一设计。

   1958年，上海市成立仪器仪表工业公司，完成了众多自动化仪表企业的合并调整。1960年，上海市成立仪表电讯工业局(“上海仪电集团”前身)，下设电讯电器、仪器仪表和医疗器械这3家工业公司，基本建成门类齐全的电子仪表工业。1968年，上海成立了自动化仪表有限公司(简称“上仪”)。上仪旗下企业除大华仪表厂、调节器厂、华东电子仪器厂、仪表电机厂、转速表厂等企业外，其他企业依次更名为自动化仪表一厂至九厂。二十世纪七十年代，上仪旗下企业又先后更名为自动化仪表十厂、十一厂，形成了综合性自动化仪表企业集团。上仪的主营产品有温度、压力、流量、物位、称重、转速仪表，显示、记录、巡检、调节仪表，执行器、调节阀、分析仪表、校验装置、仪表盘柜及成套装置(共17大类)，广泛应用于火电、冶金、石油、化工、轻工、医药、食品、机械制造以及国防领域。1993年上仪上市发行A、B股，2014年退市成为上海电气集团全资子公司。上海分析仪器总厂、雷磁仪器厂、上海物理光学仪器厂等企业合并改制为上海仪电科学仪器股份有限公司。该公司是上海仪电集团控股企业。

   1953年，为解决电站设备和汽车仪表配套问题，哈尔滨电表仪器厂的建立列入了我国“一五”计划从苏联与东欧国家援建的156项重点工程中。该厂于1956年5月建成投产。

   1956年1月，西安仪表厂(简称“西仪”)成立。西仪项目也列入156项重点工程中，由德意志民主共和国承担工厂设计工作，并提供全套生产技术和成套机器设备。1960年4月28日，西仪建成投产。西仪占地面积500多亩，拥有主要生产设备2 911台，年生产仪表能力40多万台，成为当时全国乃至东亚最大的综合性自动化仪表制造厂。西仪产品分为压力、差压、流量和温度测量，调节器、气体分析仪及各种配件等7个大类的自动化仪表，有130多个品种、2 000多个规格。西仪还负责全国测压仪表的行业归口工作，设有全国压力仪表测试中心站。2007年，西仪被陕西鼓风机集团重组兼并。

   1959年10月6日，北京分析仪器厂(简称“北分”)建厂。北分是156项重点工程的后续项目。由苏联援建，技术在当时较为领先。

1965年3月9日，一机部西南仪表公司现场指挥部在重庆北碚成立。这一天成为四川仪表总厂(简称“川仪”)建厂纪念日。一机部编制、国家计委批准的《四川仪表总厂设计任务书》规定川仪包括13个整机厂，7个元件、材料和工艺协作厂，2个研究所(即“重材所”“重自所”)，重点发展工业自动化仪表。上海铜仁合金厂、上海磁钢厂、上海转速表厂、上海大华仪表厂、上海仪表电镀厂、锦州红卫仪器厂、沈工所、上海仪表晶体元件厂、南京分析仪器厂(简称“南分”)、无锡仪表阀门厂、上海自动化仪表九厂、上海胶膜厂、上海新都仪表厂等企业先后内迁职工2 578人、设备1 227台，支援川仪建设。1966年7月1日，重庆花石仪表材料厂率先投产，生产仪表合金材料、磁性材料，主要产品为热电偶、热电阻等。1975年，川仪分厂按投产先后顺序依次更名为四川仪表一厂至十六厂，共生产12个大类的自动化仪表、近千种产品，形成了完整的气单仪表、电单仪表及仪表元件、材料生产体系，为冶金、电力、化工、石油、轻纺、国防、科研等领域提供各类自动化仪表及成套装置的系统设计、成套供货和技术服务。之后，川仪又新建或改编分厂为十七厂到二十三厂。川仪按照专、精、成套原则组建，具有完整的自动化仪表供应链、产业链，成为全国“三线”建设工程的典范^[4]。

上仪、西仪、川仪发展成为我国三大综合性自动化仪表集团。上海、西安、重庆也因此成为我国三大仪表基地。同时，天津、北京、大连也建成了综合型自动化仪表企业(简称“天仪”“京仪”“大仪”)，俗称三小仪表基地。

   南分成立于1956年5月16日，1957年试制成功国内第一台工业在线分析仪(热导分析仪)，用于电厂烟气CO2分析。1969年6月30日，南分300多名职工内迁重庆组建四川分析仪器厂(简称“川分”)。川分为川仪分析仪器公司前身。川分研制成功CJ系列磁力机械式氧分析仪，填补了国内空白。该研究成果于1978年获全国科学大会奖。我国分析仪器形成了上分、川分、南分、北分四方鼎立的产业布局^[5]。一批自动化仪表单机企业也迅速发展起来，如常州热工仪表厂、鞍山热工仪表厂、合肥仪表总厂、吴忠仪表厂、开封仪表厂、云南仪表厂、广东仪表厂(简称“广仪”)、佛山分析仪器厂(简称“佛仪”)等。至此，我国自动化仪表产业体系基本建成。

   二十世纪五十年代初，上海仪表企业仿制苏联量大面广的开关板电表、毫伏计、流量计、压力计、温包式温度计、辐射高温计、记录仪等产品。后来这些企业又仿制苏联和其他社会主义国家较精密的仪表产品，如气动基地式调节仪表、自动电子电位差计记录仪、椭圆齿轮流量计、电子式温度控制仪、电子式比例积分微分(proportional integral differential,PID)调节器等。

   基地式仪表将信号检测、变送、显示、记录、控制、执行等功能集成在单个表壳内，形成完整的闭环控制系统，具有成本低、操作维护方便的优点。二十世纪七十年代，重自所组织有关仪表厂进行了B系列基地式仪表的联合设计。直到二十世纪末，KF系列基地式仪表仍在火电厂高/低压加热器水位控制中有较好应用^[6]。 

   二十世纪五十年代末，我国开始仿制苏联AYC系列气单仪表。1963年，机械部仪表局下达联合设计要求，上自所和广仪、西仪、上仪等单位研制成功QDZⅠ型气单仪表。该仪表包括变送、调节、显示、计算、转换、辅助等单元。这些仪表产品配以1.4 kg/cm2标准气源,采用统一的0.2～1.0 kg/cm2标准信号联系，可满足集中控制的要求，产品精度、灵敏度相比基地式仪表有很大提高。1965年至1968年，上自所、上仪先后研制成功QDZⅡ型气单仪表。与Ⅰ型采用膜片相比，Ⅱ型波纹管结构机械位移更小、灵敏度更高。1974年，重自所组织川仪、广仪开展QDZⅢ型气单仪表的联合设计。该 仪表采用矢量机构等新型部件，技术性能大幅提高。

   电单仪表由变送、转换、计算、显示、给定、调节、辅助、执行等8类单元组成。二十世纪五十年代末，上自所参考苏联样机，采用电子管和磁放大器作为主要放大元件，在大华仪表厂制造了样机，命名为DDZⅠ型电单仪表。1964年，上自所参考日本横河公司产品，开始研发DDZⅡ型电单仪表。之后因骨干内迁，该仪表由重自所组织企业统一设计。DDZⅡ型电单仪表采用晶体管作为主要放大元件，以0～10 mA直流(direct current,DC)作为统一传输信号。1974年，重自所组织企业统一设计DDZⅢ型电单仪表。该仪表以线性集成电路构成功能模块，重量轻、机构简单、功能强大、性能稳定、维修方便；以24 V DC电源集中供电，采用国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)标准二线制4～20 mA DC作为统一传输信号；采用安全栅限制电压、电流能量，保证危险场所的防爆安全；可实现串级和多参数调节，便于构成大型复杂控制系统。

   二十世纪六七十年代，一机部委托上自所、重自所分别组织相关单位对热电阻/热电偶、玻璃转子流量计、电磁流量计、组件组装式仪表、气动活塞式执行机构、气动薄膜调节阀等系列产品进行了全国统一设计。

   1973年，上自所研制成功第一台工业控制机(XK1)。该控制机于1974年在上海调节器厂投入生产。1974年，重自所为中国原子能反应堆工程研制的第一台大容量实时数据采集处理计算机系统(CK701)投入现场使用。

   1978年，川仪成立成套技术部(简称“成套部”，后更名为系统工程成套部、经营成套总公司)，在自动化仪表行业率先开展系统解决方案服务。成套部下设轻工、电站、化工、冶金等工程科，以及项目管理、培训服务、分布式控制系统(distribted control system,DCS)等技术支持科室，针对流程工业主要行业开展自动化仪表系统设计、仪表选型、成套供货、用户培训、现场安装、调试投运等技术服务。成套部取得自动化工程设计、机电设备安装等资质，被国家化学工业部、国家电力工业部、国家成套设备总局以及各省市自治区成套设备局指定为仪表控制系统总成单位。

4.2 对外开放，国外先进技术和产品进入中国(1979—1995)

   1978年12月，党的十一届三中全会作出了改革开放的决定。1979年开始，横河、罗斯蒙特等国外企业相继在中国设立办事处，并发展代理机构，以销售自动化仪表并迅速占据了市场主导地位。为了追赶国外的先进技术，1979年11月，西仪与罗斯蒙特签订了我国仪器仪表行业第一个技术转让合同(1151系列电容式压力/差压变送器的技术转让)；同月，引进横河I系列电单仪表，此后又引进横河YS80单元式数控仪表、CENTUM DCS。1982年，美国福克斯波罗公司与上海仪电集团成立我国仪器仪表行业第一家中外合资企业——上海福克斯波罗有限公司，生产电单仪表、组装式仪表和工业计算机产品。川仪于1982年引进横河ER记录仪；于1983年引进德国哈特曼布朗紫外分析仪；于1984年引进日本冈崎铠装热电偶、日本山武KMM系列单回路可编程调节器；于1985年引进霍尼韦尔TDC2000(DCS)等制造技术和成套设备。大仪、天仪引进富士公司单回路调节器。开封仪表厂引进英国肯特公司电磁流量计、美国西屋公司超声波流量计。上仪引进横河漩涡流量计、日立公司单回路调节器。广仪引进山武气动基地式仪表。京仪引进横河EK系列电子控制装置。北分引进德国麦哈克公司红外分析仪、美国瓦里安公司气相色谱仪。南分引进美国贝克曼公司工业色谱仪、肯特氧化锆分析仪。雷磁仪表厂引进肯特水质分析仪等。“六五”期间,我国由中央部委立项的自动化仪表技术引进项目37项，批汇金额11 581万美元；分析仪器项目14项，批汇金额为1 247万美元。此外，还有地方立项的自动化仪表技术引进项目34项、分析仪器项目2项^[1]。

   “七五”“八五”期间，在国家重点技改项目的支持下，国内仪表行业继续引进国外先进产品的制造技术。其中：自动化仪表引进项目37项；分析仪引进项目12项。如，川仪引进横河HR/μR系列记录仪，霍尼韦尔TDC AMC(DCS)、ST3000智能压力/差压变送器，哈特曼布朗磁压力氧/红外气体分析仪、RHA/RS电动执行机构，山武CV3000气动调节阀、System Pack前级仪表，美国奥克莱电加热器，日本藤泽金属复合材料等制造技术。上仪引进罗斯蒙特1151系列压力/差压变送器、山武KMM系列单回路可编程调节器、美国L&N公司DCS。西仪引进罗斯蒙特温度变送器。吴忠仪表引进山武CV3000气动调节阀。大连仪表引进西门子电动执行器。天津仪表引进英国桑德斯公司气动隔膜阀、日本工装公司球阀。电子部六所引进日立DCS。京仪引进锅炉火焰检测系统。上自所引进电站协调控制系统等^[1]。通过连续15年的大规模技术引进，我国自动化仪表的技术水平大幅提高。

   上述引进项目大部分采取许可证贸易方式引进制造技术；还有些项目采取技贸结合、合作生产、合资经营等方式。1986年，横河与西仪成立西仪横河有限公司。1989年，美国贝利与京仪成立北京贝利工程有限公司，提供DCS及工程技术服务。1988年，天仪与德国VEGA成立合资企业，生产物位仪表。1991年，德国科隆与承德林达仪表成立承德热河克罗尼仪表有限公司，生产流量仪表。1992年，美国费希尔与天仪成立天津费希尔控制阀有限公司。1993年:霍尼韦尔与中石化集团成立中石化霍尼韦尔(天津)有限公司；日本工装在无锡成立独资企业；日立在北京成立控制系统有限公司。1994年：横河与上仪成立合资企业，生产、销售涡街流量计、电磁流量计等流量仪表；西门子与上仪成立上海西门子工业自动化有限公司。1995年：罗斯蒙特与京仪成立北京远东罗斯蒙特仪表有限公司；横河与川仪成立重庆横河川仪有限公司，生产智能压力变送器。由于核心技术由外方掌握，随着进一步扩大开放，合资企业由初期中方控股逐步转为外方控股甚至全资。

   1987年，国务院批准以川仪为主体，吸收合并重庆市仪表工业局及所属重庆光电仪器总公司、重庆仪表厂(“耐德工业股份有限公司”前身)、重庆检测仪表厂(“利龙科技产业集团”前身)、重庆银河试验仪器厂等企业，组建成立中国四联仪器仪表集团(简称“四联集团”)。1992年，国务院批准四联集团为国家计划单列企业集团。

1988年、1989年，川仪ER181/182、ER101/102系列记录仪相继荣获国家优质产品金奖。这是中国自动化仪表行业迄今为止唯一获得国家优质金奖的产品。

   二十世纪八十年代末，重自所研制DTZB2310A两回路可编程调节器，川仪研制DTZB4110四回路可编程调节器。该调节器为智能数字仪表控制系统，具有微型计算机的功能。该系统不仅能与电单仪表兼容，还能通过通信接口与上位计算机相连，实现生产过程控制和管理一体。1989年，西安东风机电仪表研究所攻克敏感管振动频率匹配难题，成功制造出中国第一台科里奥利质量流量计。

   1990年，上仪有28个分厂、16 600名职工，实现销售收入3.97亿元、利润4 571万元；四联集团有1.4万名职工，实现销售收入3.8亿元、利润3 200万元(其中川仪有23个分厂，实现销售收入2.7亿元、利润2 500万元)；西仪有16个分厂、5 600名职工，实现销售收入1.85亿元、利税总额4 373万元。

   1990年，机电部仪表司组织有关工厂和研究所成立了总体技术组，制订我国数字化成套仪表发展的体系结构和技术规范，并把这套数字化仪表定名为DDZS系列仪表。DDZS系列仪表包括变送、转换、显示、设定、辅助、调节控制、执行机构、数据链路、操作监控这9个大类的仪表,共约90个品种、1 000多个规格。它是1套包括新型现场仪表和控制室仪表的两级智能仪表型综合控制系统,并可与DCS监控级联网，以构成DCS的一部分。

   “七五”“八五”期间，国家重点科技攻关项目连续支持DCS研究和开发。重自所联合国内相关单位经过多年攻关，成功自主开发DJK7500系统。该系统包括过程级、监控级和通信系统的硬件、软件，可纳入数字仪表和可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)，总体技术达到国际上二十世纪八十年代初的先进水平，并填补了国内空白。浙大中控研制出SUPCON JX100系统。北京和利时开发出HS2000系统。上海新华控制推出XDPS系统。上自所推出DJK100/200中小型系统。国产DCS在钢铁、石化、建材、电站等多个领域得到成功应用。

4.3 民企崛起，多种所有制并行发展阶段(1996—2012)

   二十世纪九十年代中后期，国有企业机制不灵活，历史包袱沉重，加上亚洲金融危机冲击，陷入大面积亏损境地。一些自动化仪表国企破产倒闭或改制成为民营企业。一些国企技术、管理骨干加入了民营企业的创业大潮。一批高校、科研院所的技术骨干以研发成果创办科技企业。如:重庆的宇通、伟岸、海王、大正；北京的康吉森、雪迪龙；上海的威尔泰、辰竹、洛丁森；安徽的天康、皖仪、精大；浙江的中自、聚光、伦特、力诺；江苏的科远、优倍、安特威；福建的虹润、宇电；西安的航联测控、安森智能；深圳的达实智能、万讯自控，以及河南汉威、沈阳中科博微、河北先河环保等。这一大批民营自动化仪表企业发展壮大，企业数量和经营规模使他们逐渐成为中国自动化仪表产业的主要力量。

   “九五”期间，在国家“现场总线智能仪表研究开发”攻关任务支持下，川仪完成了包括可寻址远程传感器高速通道(highway addressable remote transducer,HART)协议和基金会现场总线(foundation fieldbus,FF)协议的现场总线智能仪表任务，并推出FCS1000现场总线控制系统。该系统在酒钢集团、中核集团等的工程中成功应用。中控推出WebField ECS100控制系统。和利时研制出核电站数字化仪控系统。浙江威盛推出FB2000现场总线控制系统。

   进入二十一世纪，我国自动化仪表产品基本实现了从模拟技术向数字技术的转换。第三代DCS形成了自主知识产权。1台控制站可完成上百个回路的控制。回路控制、顺序控制、批量控制及数据采集可采用同一控制站。国产DCS具有自主知识产权，改变了由国外公司垄断的局面。

   在国家“863”计划的支持下，浙江大学联合有关单位自主研发了用于工厂自动化的以太网(Ethernet for plant automation,EPA)，形成了完整的控制网络通信技术解决方案。该研究成果荣获国家技术发明二等奖。沈自所联合有关单位，借鉴国外通用工业通信网络标准体系，设计完成了我国工业自动化无线通信网络(wireless network for industrial automation,WIA)技术及标准体系框架，荣获国家科技进步二等奖。WIA与Wireless HART、ISA100.11a成为国际三大主流工业无线标准。

   国外公司也加大了中国市场的开发力度。传统的离散工业自动化巨头西门子、ABB、施耐德大肆收购自动化仪表企业和工业软件企业，从传统的电气自动化供应商向综合自动化以及数字化和智能化解决方案供应商转型，成为流程工业自动化仪表领域的主力军。ABB公司于1999年收购贝利(哈特曼布朗此前已被贝利收购)，2006年在上海建立了压力变送器生产线。西门子先后收购美国摩尔、加拿大妙声力等自动化仪表企业，于2005年成立上海分析仪器工程有限公司、2006年成立大连自动化仪表工厂，生产压力变送器、流量计、物位计、动态称重等产品。施耐德于2006年收购澳大利亚悉雅特公司，获得了人机界面(humanmechine interface,HMI)/数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition,SCADA)/制造执行系统(manufacturing execution system,MES)等新一代核心软件；于2014 年收购英维思(福克斯波罗此前已被英维思收购)集团。瑞士恩德斯豪斯公司在苏州先后建立了流量仪表、压力仪表、分析仪器、温度仪表这4个工厂。美国艾默生通过旗下并购的罗斯蒙特、费希尔、西屋等知名品牌的影响力，以及系统解决方案能力，在中国建立众多工厂和技术中心，占据中国自动化仪表高端市场主导地位。

   2010年以来，DCS采用开放系统管理、32位微处理器和实时多用户多任务操作系统，信息化和集成性更强，实现了管理控制一体化。中控、和利时、国电智深、川仪等国产DCS的可靠性、稳定性达到世界先进水平，在石化、电力、化工、冶金、轨道交通等领域已具备与国际知名品牌同台竞技的能力，实现了在一千万T/Y炼油、一百万T/Y乙烯、1 000MW火电/核电机组、高铁/地铁等典型工程的推广应用。国产DCS打破了国外垄断，实现了自主可控。

   截至2012年底，国家发改委已认定四联(川仪)、上仪、中控、和利时、天仪、聚光、耐德、吴忠等企业的技术中心为国家级企业技术中心，批准设立了工业自动化、工业过程自动化、传感器等国家工程研究中心。科技部批准设立了光学仪器、冶金自动化、工业控制技术、环境光学监测仪器等国家工程技术研究中心。行业民营企业数量占比已达到68.1%，外资企业占比21.1%，国有及国有控股企业占比6.8%。以仪器仪表为主业的上市公司达到68家[7]。

   2012年，我国规模以上仪器仪表制造企业为3 740家，营业收入为6961亿元、利润总额为604亿元。其中，工业自动控制系统装置制造业企业为972家，营业收入为2 450亿元、利润总额为215亿元。我国仪器仪表进出口总额为608亿美元。其中：进口为389亿美元；出口为219亿美元；贸易逆差为170亿美元。

4.4 深化改革，行业进入高质量发展新时代(2013—2025)

   中国共产党的十八大引领我国进入全面深化改革新时代，自动化仪表行业呈现出多种所有制共同发展、开放性经济新体制构建与高质量发展的新趋势。

   2013年：工信部等部委印发《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》；国家能源局依托煤炭深加工示范项目，开展技术装备自主化工作。2014年，工信部将自动化仪表行业列为两化深度融合助推传统产业改造升级试点行业。川仪、吴忠和辰竹分别作为大、中、小型试点企业承担了“仪器仪表行业企业生产过程信息化示范及推广应用”专项工作。中国仪器仪表行业协会组织行业企业开展了全面培训、参观学习和成果推广应用^[7]。

   国有企业深化改革也成为推动行业企业发展的亮点。2018年，上仪完成国有控股混合所有制企业员工持股并同步引入合作投资者。京仪集团于2011年并入北京控股集团，于2020年对核心自动化仪表业务设立国有控股混合所有制员工持股企业——京仪智能科技有限公司。2025年9月，京仪智科科技实现对南京优倍的控股收购。2025年1月，国机集团与重庆市人民政府签署深化战略合作框架协议。同年4月，国机仪表集团在重庆揭牌成立。国机仪表集团一方面整合国机集团内部的重庆材料研究院、沈阳仪表研究院、中国自控系统工程有限公司等自动化仪表资源，另一方面通过并购川仪股份控制权，推动创新链、产业链、资金链、人才链深度融合，打造我国自动化仪表领域世界一流企业。

   外资加码布局中国市场，开始由初始的生产本土化，逐步转型为生产、研发、供应链等多领域并行的本土化，以保持在“国产化替代”浪潮下的市场份额。2025年1月，恩德斯豪斯与西克达成全球战略合作。中国市场是关键市场区域。西克麦哈克中国公司3月整体并入恩德斯豪斯，继续专注气体分析与流量测量业务。同时，国内头部企业积极开展国际化布局，通过直接出口、海外建厂、收购海外企业、与海外企业深入合作等方式，开拓国际市场。

   川仪研制的高压加氢反应器多点柔性热电偶、列管式反应器多点热电偶、管夹式非侵入一体化温度变送器、高压热电偶、高精度压力/差压变送器、两相流电磁流量计、高粘度油类介质电磁流量计、科里奥利质量流量计、调频连续波雷达物位计、电液执行机构、微小流量调节阀、抗脏污多级降压阀、先导式多级降压低噪音调节阀、高温熔盐阀、大口径三通波纹管阀、高压全金属三偏心蝶阀、深冷球阀/蝶阀/闸阀等自主创新产品，突破多项关键核心技术，性能指标达到国际先进水平，在国内大型石化装置、煤化工气化炉、空分装置、液化天然气(liquefied natural gas,LNG)接收站、长输管线、光热电站成功实现示范应用。石化产品排料系统(product discharge system,PDS)球阀年开关频率高达上百万次，且应用在易燃易爆等恶劣环境，制造难度非常大，一直依赖国外进口。川仪通过技术攻关，研制的PDS高频球阀解决了超细粉料对阀的磨损和堵卡问题，具有开关速度快、动作频率高、密封等级高的优点，且使用寿命长、防火标准高，已在四川石化、大庆石化、独山子石化等单位成功应用。川仪HVP系列智能阀门定位器防雷、抗震能力强，适用于恶劣环境；控制精度、稳态耗气量、稳定性、抗震性能、防爆等级等技术质量指标均达到国际先进水平，在大型石化主要工艺装置中实现了国产化替代。川仪针对钢铁行业需求定制研发的高炉炉缸炉底侵蚀热电偶、热风炉高温热电偶、高炉水冷壁冷却水进出口水温差检测系统也获得成功应用^[8]。

   吴忠调节阀研发成果在宁煤400万吨/年间接液化项目实现国产首台套应用。水下控制阀实现了材料、性能和结构的创新，在海洋油气工程1 500 m深海环境作业。压缩机防喘阀、锅盖阀、一体式减温减压阀、精小型智能控制阀也获得成功应用。纽威阀门为“深海一号”能源站提供了水下1 500 m高压海底球阀等关键产品^[8]。

   中核集团、中广核集团依托“华龙一号”及在役机组关键核心技术装备攻关项目，国家电投集团依托“国和一号”大型先进压水堆国家科技重大专项，带动国内企业研制成功多项关键自动化仪表，已陆续供核电机组使用。

   川仪自主研制的稳压器电加热器、电加热元件、热电偶、热电阻，主给水超声波流量计、雷达液位计、高精度文丘里管流量计，永磁式钠流量计、钠中气泡噪声探测器，铅铋流量计、液位计，1E级磁浮子液位计、安全壳淹没液位计、1E级压力/差压变送器、热扩散式质量流量计、热扩散开关、一回路溶解氢表、电动执行机构，无纸记录仪、超微差压变送器，耐辐照微波、超声波、射频导纳物位计，给水最小流量调节阀、汽机旁路调节阀、凝结水主调节阀、核级阀门限位开关、数字阀门定位器，智能总线型浮子流量计、热式质量流量计、旋进漩涡流量计、涡轮流量计、导波雷达液位计、电容式液位计、静压式液位变送器、pH计、电导仪等产品实现了替代进口，在“华龙一号”“国和一号”、高温气冷堆、钠冷快堆、铅冷快堆等核电工程成功应用。我国自主研制的核级DCS也取得重大突破。广利核公司(和睦系统)通过了国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)签发的工程审评报告。中核集团龙鳞系统技术先进性和装备可靠性也在实际工程得到成功检验^[8]。

   川仪、聚光、雪迪龙等厂家研制的烟气排放连续监测系统(continnons emission mornitoring system,CEMS)提供了数据采集和管理软件，已在国内流程工业和环保领域大量成功应用。工业在线色谱仪市场长期被国外企业西门子(2023年该业务出售给芬兰维美德)、ABB、横河垄断，而样品处理系统、数据采集管理系统和辅助设施由国内有实力的分析仪厂家(主要有川仪、北京凯隆、兰州实华等)生产，并集成分析小屋，设有照明系统、空调供暖系统、可燃气体监测报警系统、电伴热系统、电路控制系统等，广泛适用于石油、化工等行业Ⅱ类１区或2区场所的爆炸性环境^[8]。

   截至2024年底，仪器仪表行业已有近400家企业入选工信部专精特新“小巨人”和制造业单项冠军企业。行业优秀企业获得资本市场青睐，相继上市并获得更快进步。以仪器仪表为主业的上市公司增加到180家。自动化仪表行业上市公司有:主板的川仪股份;中小板的雪迪龙、智能自控;创业板的聚光科技、汉威科技、浙江力诺;科创板的中控技术、皖仪科技、京仪装备;新三板的东风机电等。行业上市企业平均毛利率近40%，研发投入约10%，均高于行业平均值，成为推动行业高质量发展的新动力。

   2024年，我国规模以上仪器仪表制造企业达7 318家，营业收入为10 804亿元，同比增长4.3%；实现利润总额1 106亿元，同比增长3.5%；营业收入和利润总额的同比增幅均高于全国工业和制造业的整体水平。但受全球经济低迷、内需不足、流程工业整体持续下行，以及企业数量增加等因素影响，多数自动化仪表企业销售收入和利润有一定下降。2024年，我国仪器仪表进出口总额达870亿美元。其中，进口为554亿美元、出口为478亿美元，贸易逆差多年来首次低于100亿美元，降至76亿美元。自动化仪表进口为88亿美元，出口为79.4亿美元，贸易逆差多年来首次低于10亿美元，降至8.6亿美元。

5.1 行业面临形势和发展趋势

   我国自动化仪表行业企业呈现“小、散、多”特征，国产化替代趋势明显但进口品牌仍占据高端市场主导地位。企业受技术升级滞后、市场需求减弱等因素影响，竞争激烈、利润承压。行业迈入创新驱动转型阶段。

创新是发展新质生产力的核心。自动化仪表行业创新需突破和掌握一系列关键核心技术，以智能制造为主攻方向，推动企业向数字化、网络化、智能化方向发展，从而实现高质量发展、迈向全球价值链中高端^[9]。

   国家相关政策和专项项目支持仪器仪表行业发展。行业加大研发投入，产学研协同创新，积极开展行业共性、基础前瞻性研究，实施材料、传感器、元器件、关键部件、关键工艺技术等关键领域攻坚。自动化仪表基础产业配套体系逐步完善。

   绿色低碳转型与高质量发展成为广大流程工业产业升级的引擎，同时也成为自动化仪表行业发展的动力。自动化仪表高端产品加速国产化替代，形成国家重大工程项目、重点应用领域的基础支撑和保障。

   国内自动化仪表龙头企业和专精特新企业将聚焦中高端市场，而国外品牌也将加大中国市场布局。行业竞争愈发激烈。一些龙头企业凭借技术、市场、资本优势并购细分领域优势企业，进一步做大、做优、做强。行业从 “高度分散” 走向 “相对集中”。

   国内自动化仪表企业深耕 “一带一路”国家，通过产品和技术输出获得新兴市场；布局海外供应链和生产基地，通过本地化生产降低关税影响。

5.2 自动化仪表技术发展趋势

   未来，自动化仪表技术将朝高精度、高参数、高灵敏、高稳定、高可靠和极端环境适应性方向发展；核心器件和关键部件朝着微型化、集成化方向发展；功能向综合自动化、数字化、网络化、智能化方向发展。

 ①传感器作为自动化仪表的关键部件，技术发展方向包括：基于微机电系统(micro electromechanical system,MEMS)技术的高精度、高稳定性的芯片级集成传感器；集成多种敏感元件，能感知并转换多种非电量信息的复合传感器；实现供电、监测和无线传输于一体的无线传感器；具备信号处理等边缘计算功能的智能传感器。

 ②智能化技术使自动化仪表实现感知、存储、运算、传输、诊断于一体。技术发展方向包括：复杂运算和误差修正的数据处理能力；嵌入式系统、专用芯片集成电路(applicationspecific integrated circuit,ASIC)、建模仿真技术、微功耗的机电转换技术；软件定义可重构技术；硬件形态向虚拟化方向演进；基于领域知识的专家系统软件；自诊断、自适应、自调整、自恢复功能，可实现在线诊断和故障排除、远程校准和配置参数。

 ③智能控制系统向通用化、云端化、网络化方向发展。智能控制技术涉及工业大数据分析、工业大模型、数字孪生、参数寻优、运行优化、故障诊断与预测、控制回路性能监控和各类算法。技术发展方向包括：电子布线技术取代传统物理布线；DCS、PLC物理控制器云化到通用服务器；通过虚拟化、容器化等技术，软件模块可在不同硬件平台上灵活部署和迁移，实现硬件与软件解耦；软件定义数据链接、输入/输出(input/output,I/O)信号类型和控制模型；基于数据驱动的人工智能(artificial intelligence,AI)深度学习算法与PID经典控制、先进过程控制(advenced process control,APC)相结合，形成更加高效的控制策略；系统具备主动信息安全能力，通过加密技术、安全协议和入侵检测等手段，保障网络免受攻击，确保工业生产安全稳定；边缘计算与云计算协同，适应不同响应速度和实时性的任务；基于开放标准构建，支持多厂商设备和系统的无缝互操作，集成设备管理、AI视频分析、机器人巡检、人员定位管理等功能，形成企业智能化综合管理平台；通过互联网实现系统全生命周期远程监控和智能运维。相关开放标准包括开放平台通信统一架构(open platform communication unified architecture,OPC UA)、数据分发服务(data distribation service,DDS)、时间敏感网络(timesensitive network,TSN)。

 ④自动化仪表与移动通信、物联网、工业互联网深度融合，成为信息技术的数据采集源头和信息获取工具[10]。技术发展方向包括：光纤通信替代电缆连接；工业通信网络融合5G、TSN、AI等技术，支持泛在互联与确定性传输；工业通信标准完善与升级，新的通信协议补充与制定；通信技术的测试与认证；采用最新技术降低网络安全风险；以太网高级物理层（Ethernet advanced phycial layer,EthernetAPL）支持HART网际互连协议(Internet protocol,IP)、PROFINET、OPCUA、Ethernet/IP等多种应用协议，还支持文件传输协议（file transfer protocol，FTP）、超文本传输协议（hypertext transfer protocol，HTTP） 和简单邮件传输协议（simple mail transfer protocol，SMTP）等信息与通信技术（information and communication technology,ICT）协议，将得到更多应用。

 ⑤自动化仪表应用解决方案的发展方向包括：满足高参数、极限条件的环境适应性；安全完整性等级达到SIL3，满足安全仪表系统的功能安全要求；针对行业应用需求，通过建模、仿真等技术手段提炼自动化仪表解决方案；转变设备供应模式为系统解决方案服务模式，提升自动化仪表的应用附加值。

 6 结论

   自动化仪表贯穿于现代化大生产的全过程，在稳定生产过程、提高产品质量、保障运行安全、实现智能化生产和可持续发展等方面具有重要作用。

   我国仪器仪表行业经过70多年的发展和积淀，已具备良好的科技和产业基础，处于系统推进行业整体向更高水平发展的重要阶段。鉴于当前国际形势和竞争环境，发挥新型举国体制优势重点攻克卡脖子短板已迫在眉睫。

   面向未来，自动化仪表行业将牢牢把握政策机遇、面向国家重大需求和世界科技前沿，完善产学研协同创新模式，深化基础研究，突破和掌握一系列关键核心技术，培养高素质专业型、复合型人才，持续推进精益生产、生产过程信息化、智能工厂建设以及数字化转型工作，推动行业做强做优，为科技强国、制造强国、质量强国建设再添新功。