仪器科学与技术的创新发展对相关技术领域具有引领与推动作用。“工欲善其事，必先利其器。”以高端精密装备制造领域为例，高端精密装备的精度水平取决于工作母机的精度，按照精度分配原则，工作母机的精度要比高端精密装备的精度高三分之一至一个数量级；而工作母机的精度水平取决于测量仪器的精度，按照精度分配原则，测量仪器的精度要比工作母机的精度高三分之一至一个数量级。从精度角度看，测量仪器处于精度的顶级，是高端中的高端；从技术角度看，测量仪器使用的共性核心技术更先进、更前沿、更具有先导性，因而更具有技术引领作用。在高端精密装备领域，测量仪器技术处于优先发展的地位。聂荣臻元帅在经历了“两弹一星”发展后，形成的重要认识之一就是“科技要发展，计量须先行”。从另一方面看，仪器产业对相关科技产业的发展有重要拉动作用。美国国家标准与技术研究院的分析报告指出：“美国国内仪器产值仅占工业总产值的4% ，但对国民生产总值（GNP）的拉动作用则达到了66%。”仪器技术“四两拨千斤”的作用反映出仪器的内在价值在产业链中具有放大效应。
02. 我国仪器科学与技术发展现状
我国错过了第一次工业革命和第二次工业革命，几乎没有现代意义上的相关科技积累作为基础。发展现代意义上的仪器科学与技术，起步很晚，经历了初创期，即 1949年至1969年的20年间，建立起初步的仪器科学与技术学科。第三次工业革命阶段，即1970年至2010年的40年间，前20年我国因基础薄弱而导致仪器科学与技术发展缓慢，后20年我国科学技术的整体发展较快，仪器科学与技术进入快速发展期，这期间取得了一大批前沿仪器技术成果，支撑和引领了一批重大科技创新和重大高新技术工程的发展，如以自主研制的铯原子喷泉钟、光钟、量子化霍尔电阻基准和约瑟夫森电压基准等为代表的一批尖端计量仪器，支撑了我国北斗系统工程、电力电子工程和电气工程的发展；以自主研制的超精密工程测量仪器为代表的一批大型高端专用测量仪器，支撑了我国战略导弹、核潜艇、航空发动机和航天高分工程等国家重大工程的发展。
从总体上看，我国仪器科学与技术落后于美国、德国和日本等科技强国，而且落后的幅度较大，但在一些专用仪器领域已经接近国际先进水平，在个别方向上已经处于国际前列地位。从发展趋势上看，我国仪器科学与技术的自主创新能力在不断增强，追赶速度在加快，差距在逐渐减小。
03. 建设世界仪器强国面临的三大挑战
回顾我国现代工业和仪器工业的发展历程，有利于认清我国仪器科学与技术发展的特殊性与不平衡性，有利于明确我国建设世界仪器强国将面临什么样的挑战。
1949－1969年，在苏联的援助下，我国建起了哈尔滨量具刃具厂等几个仪器生产厂，可生产量具和中低端测量仪器；在几所大学里设置了精密仪器专业，在一些专业领域，逐渐进入精密级测量阶段。改革开放以后，我国中低端制造业发展规模快速扩大，但精密测量手段并没有跟上，在精密级测量能力上发展不平衡，不成体系，没有形成整体能力，因而没能保证产品质量同步提升。而在航天和国防领域，虽然部分形成超精密测量能力，但也不成体系。总体状况是：精密级测量能力需要整体补齐，超精密级测量能力需要大范围追赶。要想整体上追齐德国工业4.0，将面临如下三大挑战。
（1）计量测试体系不完整
尽管我国已建立起以国家计量院为核心的国家法定计量体系，形成了科学计量、法制计量和工程计量能力。但从国家级、中间级，一直到工厂车间级对产品实现全部参数测量能力的角度考察，会发现我国的计量测试体系不完整。以几何量测量为例，我国国家计量院现有工程参量计量标准80个，而德国有123个。若考虑到德国是有选择地发展制造业，而我国是全面发展制造业，我国缺少的计量标准就更多了。从纵向看，因计量手段不足，使很多参量的量值传递链出现断裂，量值传不到工厂的计量仪器上；即便有些量值传递到了工厂的计量仪器上，但由于我国现行的年检和周期校准制度，量值不能实时传递到产品上，测量仪器对产品质量的监控处于失控状态。实际上，我国计量测试体系，从顶级的基准级和标准级仪器到产品级测量仪器的量值传递链上，存在“中间一公里”和“最后一公里”的盲区。在产品质量的层次上，我国的计量测试体系，在很多量值上，不能保证在全国范围内的准确一致。
从总体上看，我国现有的计量测试体系无法支撑起庞大制造业，特别是高端装备制造、智能制造和强基工程的发展。
（2）仪器体系呈现碎片化
