面向高档仪器制造业的新产品快速研发技术与实践

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　　在国民经济发展中，仪器制造业处于十分重要的地位，但是我国现代化仪器研发及其装备制造业存在一些制约发展的重要技术问题。北京信息科技大学徐小力教授及其项目组在对本专业多年的深入研究中日益清晰地认识到仪器制造业的重要影响，项目组联合北京光学仪器厂、中国运载火箭研究院北京京航公司携手开展了针对“现代仪器制造柔性研发平台的创建及系列产品开发与应用”这一项目的研究。
　　中国仪器仪表行业协会副理事长朱明凯指出，“现代仪器制造柔性研发平台的创建及系列产品开发与应用”，无论是参数设计，还是相关产品制造，均达到国际先进水平，项目荣获2007年度国家科技进步二等奖是实至名归。
　　
　　团结志业，金石为开
　　
　　项目牵头人徐小力教授长期从事机电系统测控技术领域的研究和教学工作，在机电系统状态监控、故障诊断及发展预测等技术研究方面颇有一番独到的见解，为推动我国光机电一体化的现代测控技术的发展做出了突出贡献。
　　近年来，徐小力教授完成或承担了一批国家级、省部级科研课题以及与企业合作的重要科技项目，取得了一批具有创新性、先进性和实用性的研究成果，多项新技术经鉴定达到国内外先进水平，一些新技术已经产品化和产业化，研究成果广泛应用于制造业、机械电子、仪器仪表以及能源开发和环境保护等许多领域，取得了显著的经济效益和社会效益。除进行科研外，他还组织了国际自动化测试与仪器仪表学术会议ISTAI，全国设备监测与诊断学术会议等国内外学术会议，并总结多年的实践经验，在国内外发表学术论文百余篇，为促进机电系统测控技术发展以及国内外学术交流发挥了积极作用。
　　在不断地努力下，他主持完成的研究成果先后荣获国家科学技术进步奖二等奖、中国机械工业科学技术奖一等奖等多项奖他所率领的机械电子工程学科团队被评为北京市高校学术创新团队；而他本人也先后被授予“中国机械工业科技专家”、“北京市高校拔尖创新人才”、“北京市人才强教计划资助高层次人才”等荣誉称号，并于1999年起享受政府特殊津贴。
　　而在“现代仪器制造柔性研发平台的创建及系列产品开发与应用”项目中，他与各单位的教授、研究人员，工程技术人员相结合，形成了一支精英队伍。“队伍”中，涉及部门，人员众多，仅北京信息科技大学就囊括了机电系统测控北京市重点实验室、传感器北京市重点实验室、自动化学院、光电信息与通信工程学院及机电工程学院等在内的多个科研组，此外，他们还联合北京光学仪器厂、北京京航公司，使这支队伍不仅形成了产学研结合的优势，还具有老中青结合的特点。
　　他们追求自主研发和创新，努力实现科技与经济的结合，注重科技成果的转化和应用推广，二十余年来，一丝不苟地执着于基础技术研究的沉淀和积累。不知有多少个节假日在实验室进行试验研究和关键技术攻关，不知有多少人带病上阵，又不知有多少人克服家庭困难坚守在自己的岗位上，才有了如今项目的成功。
　　
　　推陈出新，技术制胜
　　
　　“现代仪器制造柔性研发平台的创建及系列产品开发与应用”是徐小力教授携项目组多年合作的结晶。
　　针对现代仪器制造具有高技术、多品种和小批量的特点，项目组提出了面向现代仪器制造的柔性研发系统理念――IFDS(Instrumentation Flexible Developing System)，并创建了一种可兼容，可扩展、可升级和可重构的开放式柔性研发平台体系。这一研发平台以光机电一体化技术、现代传感及检测技术、智能化监测分析技术等为核心技术，构建了适合现代仪器系统研发的柔性集成体系，通过资源集成、信息交换机制、系统接口、总线控制和网络互联实现了系统资源的共享和有机融合，为传统仪器系列产品的技术改造和提升、新型现代化智能化仪器系统的自主创新设计和快速柔性研发提供了新的模式和基础技术装备。
　　该项目以本次研究中完成的研发平台作为主要的技术装备，创造了分层次改造和提升传统仪器产品的技术途径，实现了对仪器系统的快速集成创新和柔性开发，显著提升了仪器产品研发的技术水平，有效缩短了开发周期，降低了开发成本，提高了仪器制造适应市场的快速动态响应能力。
　　应用柔性研发平台项目组研制了一系列具有自主知识产权的现代仪器，包括光电分析仪器类、传感器及检测仪器类，设备安全监控系统类等3类10个系列50余种新产品。
　　其中，多项研究成果获得国家专利和国家发明专利，其多项创新技术经专家鉴定达到国内领先水平或国际先进水平。本项研究成果被授予2007年度国家科学技术进步奖二等奖，相关研究成果还荣获中国机械工业科学技术奖一等奖一项、二等奖三项，兵器工业集团科技进步奖一等奖一项，北京市科学技术奖二等奖三项，国防科学技术奖二等奖二项等奖项。
　　同时，在产学研一体化指导思想下，项目组着力进行了新技术的产品化和产业化，新产品已在机械电子、医药卫生、石化、资源、环保、航天、材料等有关国计民生的许多行业获得广泛应用，不仅提升了重要仪器制造企业的技术创新能力、核心竞争能力和可持续开发能力，而且这些新技术具有进一步推广应用的价值，有利于促进我国现代仪器和装备制造业的振兴和发展。
　　
　　让成果说话
　　
　　利用研发平台提供的虚拟仪器系统、新型微处理器开发系统、数据处理系统、智能分析软件包及配套仪器设备等有关研发的环境和资源，完成了该产品的研发工作。
　　首先，该项目在国内外首先开发了基于虚拟仪器的热分析仪，膨胀仪系列产品，利用虚拟仪器资源明显提高了数字化智能化和网络化水平；新系统分析准确、体积小，重量轻，成本低、操作方便及界面友好。
　　其次，在光电直读测色色差计研发中，项目组摒弃了以往人工操作繁琐、易产生人为误差以及低档单片机功能单一、精度低且不稳定的缺陷，重新构建了以高档嵌入式系统为核心的测控单元，提高了可靠性和测量精度，首先在同类产品上实现计算机配色、智能数据处理、大屏幕汉字显示及主机与便携机联结等。
　　而在光栅单色仪和分光光度计上，他们又首先在同类产品上构建实时多任务集成化操作环境并构成嵌入式处理器为核心的测控系统。
　　总之，柔性研发平台以光机电一体化技术、现代传感及检测技术、智能化监测分析技术等为核心技术，借助先进的仪器设备资源，构建了适合现代仪器系统研发的柔性集成体系，并通过信息交换机制、系统接口，总线控制和网络互联实现了软硬件资源的共享和有机融合，为传统仪器系列产品的技术改造和提升、新型现代化智能化仪器系统的自主创新设计和快速柔性研发提供了新的模式和技术装备。
　　该系列研究成果在数字化、智能化技术分析层次提升了行业主要骨干企业主导产品的技术水平和开发能力，成功地开发了具有自主知识产权的光电分析仪器新型系列产品。研究成果体现了产品化和产业化趋势，已广泛应用于环

境保护、生物制药、航天科技、微电子，材料，纺织、化工、印刷，建筑、冶金，陶瓷、食品、家电等行业，取得了显著的经济效益和社会效益。
　　
　　在实践中成长
　　
　　小行业、大智慧，面对国外产品占据我国高中档仪器大部分市场的被动局面，“现代仪器制造柔性研发平台的创建及系列产品开发与应用”的成功，从国家和产业需求出发，通过产学研合作，在国家、地方及企业等科研项目的支持下，实现了对仪器系统的快速集成创新和柔性开发，显著提升了仪器产品研发的技术水平，缩短了开发周期，降低了开发成本，提高了仪器制造企业适应市场的快速动态响应能力。
　　在“科技与经济结合”的战略思想指导下，从项目研发的最初，项目组就很注重成果的转化。而与北京光学仪器厂以及京航公司的合作，使得产业化有了得天独厚的平台。
　　作为项目合作单位，北京光学仪器厂首先进行了产品的生产应用。该系列产品在该厂投入应用三年来，销售收入连年递增，在这个以多品种、小批量为特点的中小型仪器产品生产企业中取得了突出业绩。
　　大庆油田有限责任公司也对该项目的相关产品津津乐道。该企业在生产中使用了新型热分析仪器，主要利用这种仪器来测定原油分离中使用的多组分催化剂的成分以及对渣油和沥青进行吸氧老化试验，建立试样热性能方面的特性曲线等工作。使用过程中他们发现该仪器精准性、重复性高，利用热重分析方法，对催化剂失活的原因分析准确可靠，根据失活点特性，为催化剂的研制和再生提供了理论依据。使用单位认为，该仪器的性价比高，价格不到国外同类产品的四分之一，实现的热分析试验功能却几乎达到了国外产品的标准。
　　我国某航天企业主要承担测试及分析技术的应用研究工作，该单位购置了一系列主要用于有关物质(材料、气体，液体等物质)成分检测与分析的新型光电分析产品并用于运载装置及航天器的成分检测与分析，满足较高的应用需求，达到国外先进产品的技术水平，通过使用该产品为企业的科学研究提供了有关研究条件和实验装备，为我国航天事业的发展做出了贡献。
　　目前，“现代仪器制造柔性研发平台的创建及系列产品开发与应用”这一科研成果已应用于国内多个行业骨干企业。此外，这一项目还有很大的提升空间，新的问题也会被不断地显示出来，而这不仅是科研发展的契机，也是徐小力不断成长的动力。站在实践的地平线上，还有更辽阔的远方。

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