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是什么卡了国产海洋仪器设备批量应用的脖子?

leejiafu 发布于 2022-11-6 10:23 100 0

分类专栏:海洋杂谈

近几年的“中兴事件”,“华为事件”,似乎给人们敲响了警钟;科技日报策划的“亟待攻克的核心技术”系列报道,又给人们揭露了一个事实,就是“厉害了我的国”其实还存在许多不厉害的“软肋”。也就是说,在我国众多 ...

近几年的“中兴事件”,“华为事件”,似乎给人们敲响了警钟;科技日报策划的“亟待攻克的核心技术”系列报道,又给人们揭露了一个事实,就是“厉害了我的国”其实还存在许多不厉害的“软肋”。也就是说,在我国众多行业和领域还有许多关键技术,尤其是核心技术(命脉)掌握在别人手中。

相比航空航天和国防军工领域,在海洋领域,特别是物理海洋调查研究领域应该还是幸运的。从表面上看,我国测量物理海洋环境要素(如海水温度、盐度和压力,简称CTD)的各种电子传感器及其运(搭)载平台(如海面浮标、潜标、自动剖面浮标和水下滑翔机等),早的在上世纪七、八十年代就开始研制了,尽管基本上均属于“跟跑”,但至少国外拥有的先进海洋仪器设备,国内也几乎都有了。

2006年,我国海洋主管部门曾就发文称“在国家863计划、973计划、国家自然科学基金、科技攻关计划的支持下,海洋科学技术取得了突破性进展,缩短了与海洋技术先进国家的差距。在海洋监测技术方面,攻克了声学海流剖面测量、高精度CTD剖面测量等海洋监测关键技术,研制了海面漂流浮标等一批先进的海洋观测仪器设备,显著提升了我国海洋技术水平和国产海洋仪器设备参与市场竞争的能力”。的确,还在上世纪八十年代初,我国首次南极和南大洋科学考察中,考察队员们就用上了国产的船载STD仪(国外称CTD仪),且在更早的七十年代末,国产ADCP仪也开始了在我国东海水域的海试。进入本世纪以来,我国海洋调查又吹响了从浅海走向深海、从近海走向大洋的号角,国产海洋仪器设备迎来了“大展宏图”的大好时机。

海洋传感器是移动观测平台、锚碇观测平台,以及海洋观测网(阵)和海底观测网等的共同“核心技术”,在海洋监测、观测领域的应用十分广泛,可以测量并提供各种海洋环境要素(目前已经从温度、电导率/盐度和压力/深度等基本物理海洋学要素,扩展到包括生物地球化学等的10多个要素)的原始数据,不仅用于海洋科学研究,还是海洋交通运输和海洋渔业等资源开发领域应用研究中不可或缺的重要数据源,而且在大气等科学领域的基础研究及其业务化预测预报中也都有广泛的应用。所以,开发、研制海洋传感器,对发展海洋科学和实施国家海洋战略等都具有重大的现实意义和深远的历史意义。  


(1)电导率/盐度(2)温度 (3)深度/压力

国产温、盐、深度传感器

我国研制的海洋传感器(如CTD),其实验室测量精度已经与国外同类产品不相上下,与世界先进水平也已相差无几,但由于缺乏海上工作的稳定、可靠性,现场观测精度难以保证,所以实际应用较少。这也是在当前轰轰烈烈的深海大洋调查活动中,为何鲜见STD仪(或CTD仪)和ADCP仪等国产海洋仪器设备身影的主要原因;反之,进口CTD仪、ADCP仪等海洋仪器设备几乎占据了我国海洋调查的“整壁江山”。甚至在研制中的移动观测平台(如自动剖面浮标、水下滑翔机等)、成批量应用的锚碇观测平台(如海面浮标、潜标、海床基等)上,使用的温度、电导率和压力传感器等,也几乎都是从国外进口的。剖析我国海洋仪器设备开发研制总是热火朝天、而转化应用却是冷冷清清的原因,除了新型海洋仪器设备的研制与应用存在严重脱节的问题,更有政策层面上对应用国产仪器设备的漠视。


(1)船载CTD仪(2)自动剖面浮标 (3)水下滑翔机

国产海洋仪器设备

国产CTD传感器经过长达40年的开发研制,依然没有得到广泛应用。那么,近些年开发成功的运/搭载平台,如自动剖面浮标和水下滑翔机等,是否会重蹈CTD传感器的覆辙?似乎一时还难以意料。对此,希望能及早引起政府主管部门和科技界的高度关注,在认真总结和吸取国产CTD传感器所遭遇的“厄运”基础上,尽快找到促进国产剖面浮标和水下滑翔机成批量应用的良策,使之早日成为我国海洋调查领域的“观测利器”。


(1)船载CTD仪 (2)自动剖面浮标 (3)水下滑翔机

国外海洋仪器设备

近20年来,国际上自动剖面浮标(如同地面气象观测站上使用的探空气球一样,是一种高值损耗品,即抛弃式海洋仪器设备)应用市场风生水起,每年的用量至少在1000个以上,累计已经使用了14000多个。在海洋调查领域(或在品种众多的海洋仪器设备)中,自动剖面浮标的使用量应该是最多的。国内也有多家单位在跟踪开发研制,到目前为止,至少有2种型号的自动剖面浮标已经通过国内验收,进入小批量生产和应用。其中一个型号(HM2000)还得到了国际组织的认可,用于全球Argo实时海洋观测网的建设、维护中。然而,几年过去了,该型剖面浮标的销售总量仍不足百台,真正用于全球海洋观测网中的数量还不到1/3(约30个)。

了解到的主要原因是:1)国内部分浮标应用单位或应用人员,总觉得国产浮标的稳定、可靠性差,使用起来不放心,所以依然在从国外进口;2)参与全球海洋观测网建设的单位又缺少科研项目或业务经费的长期支持,每年可用资金平均只能采购10-15个浮标,而实际需求每年至少在100个以上。为此,浮标研制单位只能将主要精力放在组织科技人员申请新的技术研发项目上,无法保证对已经研制成功的仪器设备在工艺改进和性能提高上投入足够的资金和人力,仅靠每年几十个浮标的销量,估计也难以坚持太久。

众所周知,海洋仪器设备的一个最大特点是,生产批量小、应用范围窄、使用寿命短(受到海水腐蚀、海洋生物附着和电子原器件容易老化等因素的影响),而稳定、可靠性和一致性,以及测量分辨率和精度等要求又特别高,需要在不断应用中改进制造工艺和提高技术性能等,这就需要有长期支持的体制机制。再者,我国海洋仪器设备的用户,特别是在环境监测和观测领域,主要还是以公益性和基础研究应用为主。也就是说,新型仪器设备的研制和使用单位的经费都主要来自中央财政拨款。

按理说,这种“大包大揽”的科技体制机制不会带来研制与应用的脱节问题。但在改革开放的40年中,国产海洋仪器设备几乎没有享受到“推广应用”政策红利的事实还是存在的。也就是说,在政策层面上,国产海洋仪器设备的应用一直遭到了无情的忽视,甚至是抛弃。再者,长期以来我国对于技术开发项目的立项与研制,好大喜功、急功近利的政策导向始终存在,不仅要求项目“高大上”,而且还要“短平快”;况且在海洋领域,还经常会以打破“国外封锁”、“技术垄断”为立项的突破口。众所周知,对于一个真正的创新技术项目,即使是“跟踪”的新颖技术项目,其核心技术的开发也需要较长的研发周期,且技术性能需要在不断试用中改进和提高,故而需要有一批能长期坚持不懈、甘于坐冷板凳的科研技术人员,还需要有长期的资金投入,以及配套的政策和措施支撑。

其实,在海洋仪器设备研发领域,不光要有重金投入,更要有技术积累。像美国著名的海鸟(SBE)公司,研制和生产海洋传感器及其各类CTD仪等已有45年的历史了,不仅成了世界上先进的海洋CTD产品制造商,而且还是最大的海洋监测设备和方案供应商,但它们也会不断遇到新的技术问题。如由该公司研制生产的NAVIS型剖面浮标,就曾发现其油压系统存在空洞症状和气阀粘滞等问题,采取了对油泵设计方案、油的粘稠度和内部空间真空度等的改进完善,以及对空气止回阀缺陷进行修复等措施,使问题很快得到了解决.

此外,还曾在SBE41型、SBE41CP型CTD中发现了DRUCK压力传感器的“微泄露”和Kistler压力传感器的压力偏差等问题,也都及时做了召回处理。这对我国海洋仪器设备研制单位而言,也就更不用说了,更需要在不断使用中积累经验、提高技术水平。为此,在一个把海洋开发和全民创新放在重要位置的新时代,不应仅把重心放在开发、研制上,还应高度重视研制成果的转化、生产和应用,否则投入再多的研发经费,研制出再先进的仪器设备,也只会是一种“摆设”。

国产海洋仪器设备真要走出研制与应用“冰火两重天”的尴尬局面,并向商业化生产和规模化应用迈进,需要建立一个倡导使用国产海洋仪器设备的生态,形成一个积极使用的氛围。任何一种新型仪器设备,只有在使用中才能发现问题,并不断改进和提高,才有可能成为高性能、高质量的产品,真正形成我国海洋仪器设备的品牌。

为此,希望我国科技和海洋主管部门,在积极支持国产仪器设备研制的同时,也能重视研制成果的转化与应用,并能出台相应的政策和措施,既能激励研制单位和科技人员只研制原理样机、实验样机和工程样机,转向通过不断试验、试用,最终能达到定型样机的方向努力,从而为新型仪器设备的推广应用铺平道路;又能鼓励科研单位和科研人员申报科研项目,积极采购和使用国产设备。只有这样做了,才能使得国产海洋仪器设备的性能和质量得到不断提升,也才有可能使得国产海洋仪器设备真正成为“国之利器”。

当今世界,科技竞争日趋激烈,大部分负责任、有担当的科研(技)人员,也都明白原始性科学发现和核心技术的重大突破,越来越依赖于一流的科学仪器设备,尤其是海洋科学,其本身就是一门基于观测的科学,深知肩上的责任重大。但也希望媒体不要总把近些年在科技领域存在的浮躁、急功近利、投机取巧等违背科学精神的行为,都归结为科研(技)人员自身的问题,这似乎有失公平!毫无疑问,在攻克“核心技术”崎岖不平的征途上,人是决定因素。这里的“人”,既有科研、科技人员,也有管理和应用人员,更有掌握“生死”权的顶层设计和决策人员。“设计”、“决策”决定了核心技术能否立项?可否攻克?技术成果能否转化?以及可否顺利推广应用?这一切又决定于科技管理体制机制是不是健全?能否发挥应起的作用?

如果一项公认的“核心技术”,几年、甚至几十年后,依然是该行业或领域绕不过的一道坎,那么,显然在科技管理制度的某个层面上一定存在着缺陷,甚至可能是整个“管理链”出了问题。需要科技管理层从顶层设计的高度,查漏补缺,从而理顺关系,逐步解决。相信在全国上下步调一致的共同努力下,各行各业的“卡脖子”技术终将会被各个突破,“我的国”也一定会变得更加厉害。


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