科学機器は現代科学技術体系の核心知覚ツールとして、未知を探索し、社会発展を駆動する中で重要な役割を果たしている。1950年代から、我が国の科学機器はスタート、成長、自主革新の3段階を経て段、技術力は輸入に依存してから、導入消化まで、そして今まで自主革新で国産化の代替突破を実現してきた。ガス分析機器は重要な分岐点として、工業プロセスのモニタリング、環境モニタリング、自動車/エンジンの排出検出、科学研究ガス分析などの多くの分野で重要な役割を果たしており、化学工業、冶金、電力などの業界の生産プロセスのモニタリングから大気環境品質のモニタリング、さらに多くの分野の科学研究の分析主力まで、どこにもいないと言える。

過去、我が国のガス分析機器市場は長期にわたり輸入製品に主導され、国外ブランドは先進技術と成熟製品によって市場の中で重要な地位を占めていた。ここ数年来、国内企業の研究開発への投入の増加、技術レベルの向上及び国家政策の強力な支援に伴い、国産化の代替プロセスは著しく加速している。

この困難な過程の中で、国産科学機器企業も技術の蓄積不足から意識の覚醒まで、学習と消化吸収の努力から、徐々に重要な技術原理を把握し、自主革新を展開し、絶えず技術の難題を攻略し、徐々に核心部品と機械全体の研究開発、生産を完成し、多くの自主知的財産権を持つ科学機器製品を所有し、多くの分野で国産化代替を徐々に実現し、長期にわたる国外技術の独占構造を打破した。

国産科学機器の発展の大きな波の中で、コアセンシング技術プラットフォームに基づくガス分析機器とソリューションのサプライヤーとして、四方光電（武漢）機器有限公司（以下：四方機器）は2010年の創立以来、一貫してガス分析機器製品の技術研究開発と生産に専念し、技術面で絶えず探索し、突破を求めてきた。10年以上の発展を経て、非分光赤外分光法（NDIR）、紫外差分吸収分光法（UV-DOAS）、レーザーラマン（LRD）、可変同調半導体レーザー（TDLAS）、超音波（Ultrasonic）などの10種類以上のコア技術を支持する複数のシリーズのガス分析器生産ラインを持ち、ガス分析ソリューションサプライヤーとなっている。その製品は化学工業、冶金、自動車テスト、環境、エネルギー、科学研究などの分野に広く応用されている。

技術基盤を打ち固め、業界の難題攻略に力を入れる

「第11次5カ年計画」から、国は「科学機器設備の開発と開発」を国家科学技術支持計画がスタートした重要プロジェクトとして支持することを明確にし、後続の「第12次5カ年計画」、「第13次5カ年計画」及び「第14次5カ年計画」の期間、科学技術部、国家自然科学基金委員会などの部門はそれぞれ「重大科学機器設備開発」重点特別プロジェクトと重大科学研究機器の開発プロジェクトを配置し、我が国の科学機器設備の研究開発をさらに奨励し、支持した。国際競争の激化に伴い、重要技術が貿易障壁としての問題が次第に際立ち、「第14次5カ年計画」期間中、科学技術部は「基礎科学研究条件と重要科学機器設備の研究開発」の重点特定項目を通じて、国家基礎研究と科学技術革新の重要な戦略需要をめぐって、重要部品の国産化を突破口として、科学機器工学化の研究開発と応用開発を重点的に支持した。同時期、『計器計器業界「第14次5カ年計画提案」』は、計器計器の発展ペースを加速させ、一部の国が早急に解決しなければならない計器の「首締め」と自主制御可能な問題の解決に力を集中させることを提案した。

鉄を打つには自分で硬くなければならない。「首詰まり」問題を解決し、技術の壁を突破し、国産化の代替を実現するには、国産企業自身の技術力の向上が必ず歩む道であることは間違いない。ガス分析機器の頭部生産企業として、四方機器はガス分析機器の核心部品であるセンサーの技術開発と蓄積の面ですでに20年以上の経験を持っていると同時に、光学ガスモニタリング技術、ラマン技術、光散乱技術及び超音波検出技術の20年近くの深耕によって、製品開発経験の面でも深い実力を備えている。現在までに、四方機器は累計185件の特許を取得しており、その中には国内特許58件と国際特許10件が含まれている。技術駆動型企業として、技術先発の優位性により、四方機器は前後して国家企業技術センター、湖北省工程技術研究センターと認定され、2024年にポストドクター科学研究ステーションに授与され、技術人材をさらに育成し、「研究開発-特許-人材」の閉ループ育成モデルを形成し、技術力を強化した。

四方計器の開発実力

特許、技術センター、研究センター、ポストドクター科学研究ステーションのようなソフトパワーのほか、国家の革新システムに深く溶け込み、技術障壁を早期に突破し、業界の「首詰まり」技術難題を解決し、国産化製品に代わる開発を行うため、ハードウェアの実力においても、四方機器は投入に力を入れ、規範的な実験室を設立し、種類の多い試験設備を配備し、完全な試験プロセスを制定したことを含む。製品の品質を確保するために、製品が発売される前に全プロセスの厳格な管理を実施します。研究開発設計、性能テストから生産製造、品質検査までの各段階で、高基準信頼性検証を実行する。完全な品質管理システムを構築することにより、最も厳しいテスト基準を採用し、各機器が十分に検証されていることを確保する。ユーザーに最も信頼性の高い製品を提供することに力を入れ、すべてのユーザーが正確で信頼性の高い検査結果を得ることができるようにする。生産面では、四方計器はリーン化生産制度を実行し、すでに量産に投入された百万級センサー生産ラインと計器計器整機生産ラインを持ち、各分野のガスモニタリング任務に工事化の基礎条件を提供することができるという。全体的に言えば、四方機器はすでにコア部品の研究開発、生産から機械全体の組立、生産までの自主的な制御を実現している。

四方機器革新研究開発実験室

機会はいつも準備のある人に残されている。強硬なソフト、ハードパワーにより、2012年、四方機器は科学技術部の国家重大科学機器設備開発特別項目であるレーザーラマン分光ガス分析器の研究開発と応用を承認された。この特定項目は主にレーザーラマン分光法の特徴信号が弱いなどの業界技術難題に対して、チームの長年の努力を経て、光路及びスペクトル分析、ラマン信号増強などの技術を形成し、レーザーの電力、温度などの外部要素の変動が測定精度に与える影響問題を解決し、発明特許を10余り獲得し、最終的に自主知的財産権を持つ商業化製品であるレーザーラマン分光ガス分析器LRGA-6000の開発に成功した。

国家重大科学技術特別項目——レーザーラマン分光ガス分析器の研究開発と応用

レーザーラマン分光ガス分析器LRGA−6000は、H 2、N 2、O 2、CO、CO 2、CH 4、C 2 H 2、C 2 H 4、C 2 H 6、C 3 H 6、C 3 H 8などを含む20種類近くのガス成分を正確に定量分析することができ、工業過程ガス分析分野で、伝統技術が直面している分析プロセスが複雑で、消耗品の需要が高く、応答時間が遅く、分析範囲が限られており、メンテナンスコストが高いなどの問題を解決することができる。その後、同製品は「2021年度中国石油・化学工業自動化業界科学技術進歩一等賞」、「2021年度中国分析試験協会科学技術賞（CAIA賞）二等賞」など多くの栄誉を獲得した。現在、天然ガス、石炭化学工業、石油化学工業、鉄鋼、冶金、電力などの工業分野におけるガス成分、熱値などの指標測定に広く応用されている。

重大な科学技術成果——レーザーラマン分光ガス分析器LRGA-6000

四方機器が開発したレーザーラマン分光ガス分析器LRGA-6000系は、国内で比較的早く自主知的財産権を実現した商業化製品の一つであり、関連分野の技術発展に積極的な推進作用を果たしているという。このシリーズ製品は市場に投入された後、業界の顧客の認可を得た。同時に、四方機器は業界標準の編制と改正に積極的に参加し、業界技術の進歩と産業のグレードアップの推進に力を入れている。

技術が全面的に開花し、コアメリットの構築

現在の科学技術の急速な発展の時代において、各業界はいずれも深刻な変革と急速な発展の過程にある。世界の科学技術競争が日増しに激しくなり、我が国の経済構造調整、産業のモデルチェンジとグレードアップの需要が差し迫っており、環境保護の要求が高まっているなどの情勢に直面して、需要側は科学機器の精度、信頼性などの性能指標に対する要求も絶えず高まっており、国内の各業界の科学機器に対する需要は日増しに多様化しており、科学機器企業は製品の品質を高め、性能を最適化する面でより高い要求を提出している。

刻々と変化する業界情勢に直面して、四方機器は常に「核心センシング技術を掌握し、スマート工業、省エネ・排出削減産業にサービスするガス分析機器及びソリューションサプライヤー」を自分のブランド使命としている。堅実なソフトパワーと信頼性の高いハードパワーを通じて、国産科学機器の発展の波の中で、各種の挑戦とチャンスに対して自由自在に対応することができる。特に工業過程、自動車/エンジン排出検査、環境モニタリングなどの分野での技術の深耕は、四方機器の「専」と「精」をより確実に示した。

工業プロセス監視領域

経済の強力な発展に伴い、工業生産分野の関連要求も絶えず変化している。「中華人民共和国安全生産法」の公布により、工業過程における可燃ガス、有毒ガスなどのリアルタイムモニタリングをスケジュール化し、ガス分析機器を企業の安全生産、未然防止のための設備とし、ガス分析計の精度、信頼性、応答速度などの性能指標に対する要求も絶えず高まっている。同時に、産業のグレードアップと質の高い発展政策も鉄鋼、冶金、化学工業、電力などの工業企業が徐々に品質向上と効果向上を実現することを奨励している。この過程で、ガス分析器はこのような工業過程における水素、酸素、窒素などのガス成分と含有量を測定するために用いられ、正確なデータを提供し、企業の生産プロセスの最適化を支援し、品質向上と効果向上を実現することができる。また、「重点的エネルギー使用単位の省エネ管理方法」などの政策は工業企業の省エネ・排出削減のために新たな方向性を指摘し、関連企業にエネルギー管理を強化し、エネルギー利用効率を高めることを要求した。ガス分析器は燃焼過程中のガス成分を測定するために用いられ、企業が燃焼制御を最適化するのを助け、省エネ・消費削減を実現する利点が明らかになった。

現在、四方機器は鉄鋼、冶金、化学工業、電力などの工業生産過程に応用されている製品はLRDレーザーラマンシリーズ、TDLASレーザーシリーズ、NDIR赤外シリーズを含み、測定精度、測定速度及び測定成分から全カバーを実現した。

• レーザーラマン分光ガス分析製品シリーズ——高精度、全成分モニタリング

国家重大科学機器特定項目成果レーザーラマン分光ガス分析器LRGA-6000を基礎に、四方機器は次々と同シリーズのLRGA-3100、LRGA-3200、LRGA-3200 EX製品を発売し、鉄鋼、冶金、石炭化学工業、石油化学工業、天然ガス採掘集、新エネルギー電池など多くの業界のガス全成分濃度と熱値監視の全セットの応用製品を構成した。

レーザーラマン分光ガス分析計はその測定範囲が広いため、異業種の生産環境に適応でき、高い拡張性を示した。ガス成分と含有量の分析のほか、工業過程中の熱値を監視することができ、我が国の工業生産分野の高品質発展に有力な支持を提供した。

四方計器レーザーラマン分光ガス分析シリーズ製品

• レーザーガス分析製品シリーズ——迅速応答

同調可能な半導体レーザ（TDLAS）技術は、半導体レーザの波長同調特性と測定対象ガスによるレーザ光の選択的吸収特性を用いてガス濃度を測定する技術である。この技術は選択性が高く、応答速度が速く、水分の影響を受けず、ドリフトがないなどの技術的優位性がある。TDLAS技術を利用して、四方計器はその場レーザー過程ガス分析器（対射式/シングルエンド式）GasTDL-3100、抽出式レーザーガス分析システムGasTDL-3110などの多くの製品を開発し、リアルタイムで連続反応して被測定ガス濃度を測定することができ、しかもEx db IIC T 6 Gb/Ex tb IIIC T 80℃Db級爆発防止と粉塵二重爆発防止機能を備え、ガス利用効率を高め、省エネと消費削減を同時に、安全保障を提供する。

このシリーズの製品は監視中、被測定ガスは背景ガスの交差干渉を受けず、射出式とシングルエンド式の両方に対してその場実装方式を採用し、前処理システムのサンプリングを必要としない。それは秒級の応答速度を持ち、オンラインでリアルタイム反応ガス濃度を測定することができ、しかも高温、高湿、高粉塵、高腐食性、高流速などの劣悪な測定環境の下で良好な適応性を持ち、すでに冶金、石化、天然ガスなどの多種類の業界に広く用いられている。

四方計器レーザーガス分析シリーズ製品

• 赤外ガス分析製品シリーズ——多成分モニタリング、品数豊富

伝統的かつ極めて成熟したガス分析技術として、NDIRガス分析器は複雑な生産環境の中で、目標ガス濃度を正確に識別し、測定することができ、効果的に他のガス干渉を排除し、モニタリングの正確性を大幅に向上させる。システムは同時にオンラインでCO、CO 2、CH 4、H 2、O 2、C 2 H 2、C 2 H 4、CnHmの8種類のパラメータを測定することができ、10種類のパラメータ（熱値とN 2を含む）を表示し、コークス炉ガス、混合ガス、発生炉ガス、わらガスなどのガス熱値の正確な制御を保証することができ、含水、含塵、腐食しやすいなどの劣悪な状況の中で強い適応性を示すことができる。

全方案ガス分析器のサプライヤーとして、四方機器は赤外ガス分析器（防爆型）Gasboard-3500、オンラインガス分析システムGasboard-9021 EX/9031 EX、ガス分析器（携帯型）Gasboard-3100 Pなど、多くの種類の赤外ガス分析器を持っている。オンライン計器、監視システムから携帯型検査設備まで、各種の形式があり、工業現場の測定と実験室のエアバッグサンプリング分析の需要を同時に満たすことができ、工業生産過程における応用は極めて広範である。

四方計器赤外ガス分析シリーズ製品

クロマトグラフィー（GC）や質量分析（MS）などのガス分析技術に比べて、四角機器の多種類技術シリーズ製品は測定過程で、分解・設置、消耗品の配備などが不要で、構造が簡単で、操作が容易で、使用性能がより友好的である。

上述の製品のほか、工業分野では、四角機器はまた多くの高性能製品を持ち、冶金、石油化学工業、石炭化学工業、天然ガス採掘、コークス化、電力、自動車リチウム電気など多くの業界に広く応用され、しかも長年の業界蓄積を経て、四角機器もカスタム開発能力を備えている。良好な製品性能と優れたサービス能力は多くのユーザーの愛顧を得て、その製品はすでに中海油、武鋼圧延工場、ルワンダKivuWattなど多くの国内外の大型プロジェクトに応用されている。

自動車/エンジン排出検査分野

世界的な環境対策の精密化の発展に伴い、自動車排気ガスの超微粒子（PM 2.5以下）排出は近年の国際的な関心の焦点となっている。EUは排出制御技術の先進地域として、2011年にEuro 5 b軽自動車規格に粒子計数法（PN）を組み込み、品質ではなく数量に基づく排出監視システムを構築した。2023年3月、EUはさらに「圧燃式エンジン車両の定期検査粒子数測定提案」を発表し、PN検査を新車認証からディーゼル車の年間検査に拡大し、「生産-使用」の全周期管理閉ループを形成した。現在、EUの法規はすでに軽/重型車をカバーしており、検査シーンは架台の典型的な運転状況から実際の道路走行（RDE）まで伸びており、技術的にはエンジン燃焼の最適化、後処理装置の効率などの全チェーンをカバーすることが要求されている。

国際基準の傾向を背景に、中国が2023年7月に実施した国の6 b基準は世界との統合を加速させ、RDEの実際の道路試験、PN粒子状物質の数量検査を強制要求に組み入れた。この転換は国内自動車産業チェーンの技術アップグレードを直接推進する：エンジンメーカーは燃焼制御戦略を最適化して原始排出を低減する必要があり、排ガス処理装置企業はより効率的な粒子捕集器（DPF）及び再生システムを開発する必要があり、部品検査機構はPN粒子径分布、リアルタイム道路排出データ収集などの能力建設を新たに追加する。データによると、国の6実施半年以内に、主流ディーゼルエンジン企業のPN排出平均値は国の5より67%低下し、後処理システムサプライヤーの研究開発への投入は42%増加し、法規から技術革新に追いやられる順方向循環を形成した。

国内で最初に自動車排出測定設備を配置した企業として、四方機器は世界排出規制の高度化による市場チャンスから利益を得続けている。EUが2011年に粒子計数法を導入し、中国が2023年に国の6 bを実施する政策の窓口期に、企業は2世代のコア製品の技術的突破を通じて、追従から革新への飛躍を完成した。

2021年、国内のPEMS（車載排出試験システム）が長期的に輸入に依存している局面に対して、四方機器は10年以上蓄積されたガス分析技術に基づいて、Gasboard-9805携帯排出試験システムを発売した。この設備は国の6 RDEの実際の道路走行排出テストの要求を満たすだけでなく、全自主開発の非分光赤外（NDIR）、化学発光（CLD）などの核心モジュールを通じて、±2%精度のリアルタイム排出データ分析を実現し、欧米企業のこの分野での独占を打破し、現在、自動車と非道路移動機械製造企業の実際の状況排出テストに広く応用されている。

四方計器携帯排出試験システム

注目すべきは、四角形計器の企業技術経路が常に規制の進化を遂げていることだ。自主開発したNDIR、NDUV、CLD、FID、CPC、TDLASなどの一連のコアセンサモジュールが国際的に上位レベルに達したことに伴い、四方機器の自動車排気ガス検出分野の製品ラインは徐々に自動車排気ガス分析機器から新車排出基準に合致する大型排出テストシステムに拡大している。四方計器が自主開発したGasboard-9801エンジン排出試験システムとGasboard-9802エンジン排出全流希釈定容サンプリングシステム（CVS）は機能がそろっており、精度が高く、自動化程度が高いなどの特徴があり、エンジン、オートバイ及び軽自動車製造企業の研究開発と認証試験に広く応用されている。

2024年、あるオートバイ排出質検査センターが5つの大型オートバイ企業と共同で6つのオートバイ排出実験室間の比較試験を行ったことが分かった。結果によると、四方計器エンジンの排出全流希釈排出試験システム（CVS）はオートバイ欧州5及び国5の標準技術要求に符合するだけでなく、その実際の性能レベルもすでに国際的な主流ブランドと同等であり、自動車排ガスPN分析市場の技術独占を打破し、「ネック」問題を解決し、ユーザーの使用コストを下げ、国産化の代替を実現する日が来るだろう。また、2024年にGasboard-9802は海外市場に輸出され、四角機器のさらなる国際進出に向けて良好な局面を切り開いた。

四方計器の次世代全流希釈排出試験システム

上述のいくつかの専用システムソリューションはそれぞれ実際の道路走行の多種の状況、及びエンジン/自動車排出基準架台の状況を新たに生産する業界法規テスト需要に対応するために用いられ、動力研究実験室、新車性能実験室及び実際走行排出テストにおいて積極的な役割を果たし続け、ユーザーは大学、科学研究機構及び上述の各種類の製造企業などをカバーしている。

自動車の排出管理制御が「品質制御」から「数量＋粒子径」の正確な管理に転換する傾向の下で、四方機器の技術的包囲は国産設備の代替を推進するだけでなく、標準化製品で法規の着地を加速させる。その15年の発展の軌跡は、まさに中国の環境保護装備製造業の「政策追随」から「技術革新」への典型的な縮図である。

四角形計器エンジン排出ガス全ライフサイクル検査ソリューション

現在、深い技術沈殿によって、四方機器は核心部品の研究開発から機械全体のシステム最適化まで、絶えず技術の難題を攻略し、一連の自主知的財産権を持つ科学機器製品を開発し、多くの分野で国産化の代替をちくじ実現し、長期にわたる海外技術の独占構造を打破し、我が国の科学技術と産業の自主的な制御可能な発展を力強く推進した。

量産とサービスのHEV駆動、四方機器の国際化イメージづくり

製品の品質が確実であることを保証するために、四方機器は精進する精神を製品の全産業チェーンに貫き、核心部品、組立、標定及び検査などの多くの重要な一環から、製品の品質を厳密に制御し、遡及システムを通じて各製品及び部品の情報を精確に追跡する。人員、設備、環境、検査、包装などの段階を厳格に制御することによって製品の遡及を実現し、各機器と部品のために生産、倉庫、販売から流通とサービスまでの全ライフサイクル管理システムを構築する。四方機器が構築した完全な標準化企業管理システムは、国内外の関連技術分野の多くの資質と認証を獲得し、会社の市場開拓、競争力向上のために堅固な基礎を築いた。

四方計器のリーン生産能力

国産化の代替政策の推進の下で、国産計器はいくつかの分野で良い成績を収めたが、分析計器の分野では、市場の占有率は海外ブランドとはまだ一定の差があり、ユーザーの認可程度は時間をかけて推進する必要がある。どのようにしてユーザーの承認を得るかは、四角い計器が長年考えてきた問題だ。長年の探索と実践を経て、四方機器は強大で全面的なサービスチームを設立し、販売前から販売中と販売後まで、すべて専門的なチームを配備し、本土に立脚し、ユーザーのニーズに即時に応え、ユーザーに専門的なサービスを提供した。また、インテリジェント化の発展傾向に伴い、四方機器は製品の現場設置調整訓練のほか、遠隔ビデオサービスを構築し、ユーザーに設備メンテナンスとメンテナンス訓練、故障処理訓練及び顧客の遠隔ビデオ訓練などのサービスを提供している。ここ20年の業界経験、迅速なサービス応答、高品質の技術サポートにより、正方機器というブランドイメージは近年の飛躍的な発展を実現した。

国産科学機器の「首締め」突破の道のりの中で、四方機器の発展の軌跡は生き生きとした技術突破史と言える。2010年にコアセンシング技術でガス分析分野に参入してから、2024年に国内外の多くの重大プロジェクトに参加して着地して、この企業は15年の深耕を経て、追従者から規則制定者への脱皮を完成した--カバー工業、エンジン/自動車、環境保護などの全シーン製品マトリックスは、ガスレーザーラマン、PEMS、エンジン排出全流希釈定容サンプリングシステムなどの分野の国産空白、さらにCVS輸出の海外突破は、中国科学機器の「本土代替」から「世界競争」への飛躍を示している。

四角い計器の物語は技術が包囲を突破したサンプルだけでなく、中国の製造業の「製造」から「智造」への縮図でもある。ますます多くの「四角い人々」が台頭すると、私たちはついに「首を絞められた」分野が、ついに中国の科学技術の自立を支える天を突く大木に成長することを目撃するだろう。