我國儀器儀表行業(yè)設(shè)計理念應(yīng)當(dāng)直面六個重大問題
日期：2024-08-28 18:00
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摘要：
近年來，我們引進(jìn)了大批的國際上高水平的儀器儀表，不僅對國內(nèi)測量儀器的設(shè)計研制、元器
件、生產(chǎn)工藝帶來了強烈的沖擊，更是對我國儀器儀表的設(shè)計理論和制造方法的巨大震動。設(shè)計理
念上的差距，是產(chǎn)品缺乏競爭力的源頭，如果我們不從源頭改變目前現(xiàn)狀的話，這種差距將會越來
越大。
與國外先進(jìn)的設(shè)計理念和方法相比，我們在哪些方面需要狠狠地下功夫呢？
件、生產(chǎn)工藝帶來了強烈的沖擊，更是對我國儀器儀表的設(shè)計理論和制造方法的巨大震動。設(shè)計理
念上的差距，是產(chǎn)品缺乏競爭力的源頭，如果我們不從源頭改變目前現(xiàn)狀的話，這種差距將會越來
越大。
與國外先進(jìn)的設(shè)計理念和方法相比，我們在哪些方面需要狠狠地下功夫呢？
一、要重視可靠性設(shè)計
可靠性（Realizab ility）理論廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，其分支——可靠性分析和
設(shè)計更是在先進(jìn)的智能式儀器儀表設(shè)計中得到重視和應(yīng)用。我們必須深刻認(rèn)識到高水平的產(chǎn)品離開
高可靠性做保證就是廢品。國外先進(jìn)的智能式儀器儀表，在設(shè)計階段就十分注意可靠性的分析與設(shè)
計。運用可靠性分配理論，將可靠性指標(biāo)從系統(tǒng)整機(jī)到部件級、元器件級逐級分配，從而使整機(jī)的
可靠性得到保證。
當(dāng)某一部分的可靠性指標(biāo)無法滿足時，可采用冗余設(shè)計方案來實現(xiàn)。從一些可靠性設(shè)計的流程
圖可以看出，儀表設(shè)計中一般采用并聯(lián)冗余法。在高可靠性場合（可靠性R≥0．999）時，尤其是
計算機(jī)控制系統(tǒng)中，也采用冗余法。
國外智能式儀表不僅注重儀表本身的可靠性設(shè)計，并對使用可靠性也要加以設(shè)計考慮。一般電
子儀器儀表產(chǎn)品的可靠性屬于指數(shù)分布，而機(jī)械加工件多的儀表其可靠性屬于正態(tài)分布，實際計算
起來并不很復(fù)雜。我國的儀表設(shè)計應(yīng)對此加以重視，這是產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
可靠性（Realizab ility）理論廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，其分支——可靠性分析和
設(shè)計更是在先進(jìn)的智能式儀器儀表設(shè)計中得到重視和應(yīng)用。我們必須深刻認(rèn)識到高水平的產(chǎn)品離開
高可靠性做保證就是廢品。國外先進(jìn)的智能式儀器儀表，在設(shè)計階段就十分注意可靠性的分析與設(shè)
計。運用可靠性分配理論，將可靠性指標(biāo)從系統(tǒng)整機(jī)到部件級、元器件級逐級分配，從而使整機(jī)的
可靠性得到保證。
當(dāng)某一部分的可靠性指標(biāo)無法滿足時，可采用冗余設(shè)計方案來實現(xiàn)。從一些可靠性設(shè)計的流程
圖可以看出，儀表設(shè)計中一般采用并聯(lián)冗余法。在高可靠性場合（可靠性R≥0．999）時，尤其是
計算機(jī)控制系統(tǒng)中，也采用冗余法。
國外智能式儀表不僅注重儀表本身的可靠性設(shè)計，并對使用可靠性也要加以設(shè)計考慮。一般電
子儀器儀表產(chǎn)品的可靠性屬于指數(shù)分布，而機(jī)械加工件多的儀表其可靠性屬于正態(tài)分布，實際計算
起來并不很復(fù)雜。我國的儀表設(shè)計應(yīng)對此加以重視，這是產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
二、注重維修性設(shè)計
維修性（Maintain ability），不僅包括使用中產(chǎn)品的維修，還包括生產(chǎn)階段儀器的校準(zhǔn)
功能、調(diào)試功能和維修功能等技術(shù)指標(biāo)，維修性必須在設(shè)計階段加以保證。國外智能儀器儀表，具
有較高的維修度，使其便于生產(chǎn)調(diào)試和維修，包括在設(shè)計中實施于自動檢測系統(tǒng)。這樣設(shè)計的產(chǎn)品
給用戶在測量和使用過程中提供了極大的方便性。
維修性（Maintain ability），不僅包括使用中產(chǎn)品的維修，還包括生產(chǎn)階段儀器的校準(zhǔn)
功能、調(diào)試功能和維修功能等技術(shù)指標(biāo)，維修性必須在設(shè)計階段加以保證。國外智能儀器儀表，具
有較高的維修度，使其便于生產(chǎn)調(diào)試和維修，包括在設(shè)計中實施于自動檢測系統(tǒng)。這樣設(shè)計的產(chǎn)品
給用戶在測量和使用過程中提供了極大的方便性。
三、先進(jìn)的設(shè)計手段和方法
國外智能儀器儀表的設(shè)計，廣泛使用現(xiàn)代化的設(shè)計手段，如邏輯分析儀、計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)
等，這樣可使設(shè)計調(diào)試效率提高幾十倍甚至數(shù)百倍。因此，我國儀器儀表行業(yè)要重視和執(zhí)行C
AD／C AM的應(yīng)用工作。
國外智能儀器儀表的設(shè)計，廣泛使用現(xiàn)代化的設(shè)計手段，如邏輯分析儀、計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)
等，這樣可使設(shè)計調(diào)試效率提高幾十倍甚至數(shù)百倍。因此，我國儀器儀表行業(yè)要重視和執(zhí)行C
AD／C AM的應(yīng)用工作。
四、產(chǎn)品系列化和通用化
國外的儀器儀表制造廠家，其產(chǎn)品系列化工作做得很好。幾乎每一種類型產(chǎn)品，都先后推出系
列產(chǎn)品。有簡單到復(fù)雜的功能型系列；有低到高的量程范圍型系列；有儀表附件及接口等不同的附
件系列等。這樣會給用戶帶來巨大的吸引力，而帶來的效益也十分可觀。
先進(jìn)的智能式儀器儀表，其通用性都很強。這突出反映在絕大多數(shù)產(chǎn)品都有通用接口系統(tǒng)，可
以很方便地將系統(tǒng)互聯(lián)并與計算機(jī)組建成自動測試系統(tǒng)，這樣就使得儀器與儀表的用途和使用范圍
大大地擴(kuò)展了。
國外的儀器儀表制造廠家，其產(chǎn)品系列化工作做得很好。幾乎每一種類型產(chǎn)品，都先后推出系
列產(chǎn)品。有簡單到復(fù)雜的功能型系列；有低到高的量程范圍型系列；有儀表附件及接口等不同的附
件系列等。這樣會給用戶帶來巨大的吸引力，而帶來的效益也十分可觀。
先進(jìn)的智能式儀器儀表，其通用性都很強。這突出反映在絕大多數(shù)產(chǎn)品都有通用接口系統(tǒng)，可
以很方便地將系統(tǒng)互聯(lián)并與計算機(jī)組建成自動測試系統(tǒng)，這樣就使得儀器與儀表的用途和使用范圍
大大地擴(kuò)展了。
五、同步發(fā)展自動測試系統(tǒng)
新型儀器儀表大多是基于微處理機(jī)化的智能式設(shè)計。這樣人工調(diào)試非常困難，有時是不可能
的。因此，自動測試系統(tǒng)就要隨著儀器儀表的發(fā)展而同步研制。有了自動測試系統(tǒng)的強大技術(shù)支
持，才能使精心設(shè)計的智能式儀表大量生產(chǎn)得到可靠保證。國外知名的儀器和計算機(jī)制造廠家，無
一例外地都配備有高水平的自動檢測、自動校準(zhǔn)和在線維修技術(shù)的功能和系統(tǒng)。
新型儀器儀表大多是基于微處理機(jī)化的智能式設(shè)計。這樣人工調(diào)試非常困難，有時是不可能
的。因此，自動測試系統(tǒng)就要隨著儀器儀表的發(fā)展而同步研制。有了自動測試系統(tǒng)的強大技術(shù)支
持，才能使精心設(shè)計的智能式儀表大量生產(chǎn)得到可靠保證。國外知名的儀器和計算機(jī)制造廠家，無
一例外地都配備有高水平的自動檢測、自動校準(zhǔn)和在線維修技術(shù)的功能和系統(tǒng)。
六、完善的配套服務(wù)設(shè)施
智能儀表都配有詳細(xì)的使用說明，給出許多實用的操作使用程序，并附有各種可選擇的用于擴(kuò)
大應(yīng)用范圍的附件。這些附件的設(shè)計都要同主機(jī)設(shè)計進(jìn)行一體化考慮，對儀表的易損件和定期更換
件都配套供應(yīng)，使用戶感到十分方便。這種“軟科學(xué)”發(fā)展了，儀器儀表硬件電路的智能化水平就
能迅速提高。這方面英國廠家是一個很好的例證，英國的集成電路工業(yè)較薄弱，但儀表工業(yè)卻很先
進(jìn)。這主要在于用現(xiàn)代化的設(shè)計思想和方案來組織設(shè)計用進(jìn)口元器件所構(gòu)成的儀表。我國儀器儀表
工業(yè)的現(xiàn)代化，應(yīng)首先是儀器儀表設(shè)計的現(xiàn)代化和智能化，只有這樣才會進(jìn)入一個良性循環(huán)，使儀
器儀表的設(shè)計和生產(chǎn)立足國產(chǎn)化，推動我國儀器儀表工業(yè)的迅速發(fā)展。
智能儀表都配有詳細(xì)的使用說明，給出許多實用的操作使用程序，并附有各種可選擇的用于擴(kuò)
大應(yīng)用范圍的附件。這些附件的設(shè)計都要同主機(jī)設(shè)計進(jìn)行一體化考慮，對儀表的易損件和定期更換
件都配套供應(yīng)，使用戶感到十分方便。這種“軟科學(xué)”發(fā)展了，儀器儀表硬件電路的智能化水平就
能迅速提高。這方面英國廠家是一個很好的例證，英國的集成電路工業(yè)較薄弱，但儀表工業(yè)卻很先
進(jìn)。這主要在于用現(xiàn)代化的設(shè)計思想和方案來組織設(shè)計用進(jìn)口元器件所構(gòu)成的儀表。我國儀器儀表
工業(yè)的現(xiàn)代化，應(yīng)首先是儀器儀表設(shè)計的現(xiàn)代化和智能化，只有這樣才會進(jìn)入一個良性循環(huán)，使儀
器儀表的設(shè)計和生產(chǎn)立足國產(chǎn)化，推動我國儀器儀表工業(yè)的迅速發(fā)展。
