無論是德國推崇的“工業4.0”、美國力主的“工業互聯網”，還是中國制造業的主攻方向“智能制造”，始終是在第三次工業革命的信息技術變革，始終有一個離不開的核心關鍵——“傳感器”。
    近年來，全球傳感器行業取得了一系列重大突破，已經應用到國防、社會、經濟的各個領域，引領了新一輪科技產業革命，其未來的產業增速有望達到30%。而我國傳感器行業由于缺乏頂層設計，資源比較分散，基礎研究蒼白乏力，新材料研究滯后，高端人才匱乏，產業化率偏低，大多屬于“克隆”產品，中高檔傳感器產品幾乎100％進口。傳感器是未來信息安全和國際制造業競爭的又一個主戰場，如果我國忽視該領域，將會使國防社會經濟安全再次面臨嚴峻挑戰。可以說，誰掌握了傳感器，誰就掌握了數據，誰就把握了一國的命脈。
    傳感器：下一個國際競爭的主戰場
    傳感器是中國制造2025的“內核”。美國信息物理空間（CPS）的建設離不開傳感器的支撐，德國工業4.0的核心在于通過“物聯網”和“物聯網”將產品、資源、機械、人都聯系在一起，實現端對端集成的智能制造技術和智能生產模式，這種聯合和互動也必須要通過傳感器實現信息采集和自動控制。中國制造2025的核心就是兩化融合，主攻方向就是“智能制造”，是新形勢下信息化在工業中的應用，也即是全面實現我國工業智能化數字化，數字化智能化制造和服務通過傳感器將產品的全生命周期數據進行收集、管理和交互，大幅提高工業生產質量、效率和產品精度。如，汽車生產線搭載傳感器作為定位和檢測手段，實時監控著全線運行狀態，自動化水平大幅提升，明顯提高了裝配精度和生產效率，并有效控制產品質量。
    傳感器是德國工業4.0的核心組件。制造業的未來在于數據，數據來源于傳感器。2013年德國弗勞恩霍夫協會、西門子集團、德國工程院推動德國工業4.0戰略，引入了工業軟件和生產控制系統的概念，其最底層的基礎應用層，具有感知識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運轉所需要的一切必要信息，收集了來自于生產環境的溫度、濕度，生產線的物料配比、工序，智能物流的配送等各類信息，為產品設計、迭代研發提供了必要反饋，是整個生產價值鏈的集成。進入工業4.0以后，西門子等企業將掌握制造業的重要基礎數據，合理判斷各類產品實際生產情況和生產需求，掌握其他企業未來產品戰略，引領未來制造業的發展。
    傳感器國內需求規模龐大。全世界已有約35億個傳感器,2013年全球消費電子用傳感器的市場價值為152.7億美元，我國傳感器市場規模近年來維持在15%的增速持續快速增長，傳感器門類基本齊全，國內傳感器企業約1700家左右，2013年我國傳感器市場規模突破1300億元。《物聯網“十二五”發展規劃》提出十二五期間要重點突破感知制造業發展瓶頸，提升感知技術和傳輸技術，推動傳感器高端化發展，《中國電子元件“十二五”規劃》也提出將投資5000億元，為傳感器的發展提供了廣闊的空間。未來五年，傳感器行業將繼續保持高速增長態勢，到2015年需求量將達到近200億只，銷售額有望突破1500億，將全面帶動相關產業發展。
    傳感器逐漸滲透到國防社會經濟各個領域。隨著新一輪科技和產業革命的深入，傳感器應用范圍越來越廣，從傳統的工業及汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品專用設備等領域逐步向軍事工程、航天技術、醫療、環保、氣象等電子設備領域迅速蔓延，其應用滲透到國民經濟各行各業，新領域所用傳感器已經占據市場15%左右的份額。同時，傳感器具有品種多、批量少的特點，據不完全統計有12大類，42小類，6000多品種，2萬多種規格，產品規格多，應用分散，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”。傳感器在促進工業智能化數字化的同時，也有可能成為打開潘多拉魔盒的鑰匙，通過傳感器收集數據信息十分便捷，且由于量大面廣，很難被我國有效控制，信息安全面臨新的挑戰，岌岌可危。如，國外一家工程機械裝備企業出口我國，設備內置大量傳感器用以記錄設備運行過程中的坡度、環境溫度和濕度、挖掘重量、次數等各種信息，通過上傳至服務器進行簡單運算就能夠掌握我國地理測繪數據，嚴重危害國防經濟安全。國外多家研究機構正在研究使用光學多種類型的傳感從你的身體和神經系統中提取的情感，能夠通過表情識別了解使用者的心情。未來可穿戴設備（如：谷歌眼睛），通過傳感器置入，能夠記錄使用者的位置信息和周圍聲波、圖像信息，國外機構通過該設備能夠快捷掌握我國社會經濟數據。
    傳感器國際寡頭壟斷，我國嚴重依賴進口。全球傳感器資源出現像寡頭壟斷聚集的趨勢，國外大型企業主導傳感器市場，近年來，以霍尼韋爾、西門子、ABB等為代表的國際傳感器巨頭通過兼并重組和國際協作，抱團搶占傳感器高低，并加速從高端市場擴展至中低端市場，壟斷態勢日益顯現。我國傳感器企業雖然眾多，但大部分屬于小微企業，核心技術少，創新能力弱，如國內一般將國外樣品（樣機）進行分析測繪，充其量有點集成創新，基本屬于“克隆”，新原理開發和新器件研發屬于鳳毛麟角。國內傳感器產品系列不全，高端、高精度產品大量進口，在測量精度、溫度特性、響應時間、穩定性、可靠性等指標與國外差距較大。目前傳感器進口占比80%，傳感器芯片進口占比達90%。如高精度、高穩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），國內尚不具備供貨能力，基本依靠國外進口。
    推進傳感器一條龍計劃，保障國防社會經濟信息安全
    力促智能制造工程和工業強基工程聯動。2015年以來，工業和信息化部啟動了智能制造專項行動，將智能制造工程作為“中國制造2025”的主攻方向進行突破，涉及到標準、工程、試點示范等多個方向。實施智能制造工程，普及數字化工廠，建立試點示范車間都不可能離開傳感器的應用，而我國傳感器自身技術水平和產業化應用能力明顯不足，導致智能制造的推廣不得不大量采購國外傳感器。建議將在工業強基工程中設立傳感器專項，重點解決我國智能制造實施過程中的核心問題；在智能制造工程實施過程中，要求企業必須應用50%以上的工業強基工程支持的傳感器產品，并納入到聯合體中；同時，支持已經開展傳感器工業強基突破的企業，牽頭制定相應的智能制造行業標準，以標準帶動各領域發展。通過這兩大主要工程的聯動，打通產品從突破到應用的壁壘，發揮財政專項資金的最大效用。
    加快實施工業強基工程，實施鏈式突破。2013年，我國啟動實施工業強基工程，四年來中央經費投入僅約41億元，占總投資的10%左右，涉及《中國制造2025》新一代信息技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備等十大重點領域，以及文化用品等民生關切的若干領域，能夠投入到傳感器行業的資金更是九牛一毛，對于突破傳感器安全瓶頸助力不大。傳感器技術密集，產業難度大，在研發、工程化以及實現規模化生產時，要求高強度、連續性投資。建議國家加強頂層設計，增加工業強基專項資金投入，實施滾動式投資，圍繞敏感材料、光學玻璃、MEMS工藝、檢驗檢測、人才培養等實施鏈式突破，以主機整機帶動傳感器發展，爭取5-10年內全面突破傳感器制約因素，保障我國國防和社會經濟安全。
    探索建立國家傳感器創新中心，彌補共性技術體系缺位。由工信部、財政部、科技部共同出資，采用產業基金模式引入社會資本，匯集制造企業、高校、科研院所、國家實驗室和非營利性組織資源，建立一個研究人員、企業、中介人員共同進行技術開發和產業化的國家傳感器創新中心，形成有效銜接鏈條，解決行業共性技術難題。按照微型化、系統化、無源化發展趨勢，關注材料與技術研發、工藝設計、職業技能培訓、產業化和規模生產，逐步培育具有國際競爭力的大型企業集團，提高國產化水平，擺脫我國信息安全可能再次受制于人的不利局面。作者單位：北京交通大學經濟管理學院 
    文/朱明皓
（來源：國家重大技術裝備網）