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計(jì)量測(cè)試技術(shù)必須走在中國(guó)制造的前列

發(fā)布時(shí)間:2016-04-05 作者: 來源:中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng) 馬愛文 瀏覽:1702

    2015年5月8日,國(guó)務(wù)院印發(fā)了《中國(guó)制造2025》,指出:制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體,是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基?!吨袊?guó)制造2025》,是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。聶榮臻元帥曾經(jīng)說過:科技要發(fā)展,計(jì)量須先行。那么對(duì)于中國(guó)制造呢?我個(gè)人認(rèn)為:計(jì)量測(cè)試技術(shù)必須走在中國(guó)制造的前列。

    一、中國(guó)制造的基本內(nèi)容和特征

    《中國(guó)制造2025》,在全面分析全球制造業(yè)格局面臨的重大調(diào)整、我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境發(fā)生重大變化、我國(guó)制造業(yè)存在的問題等基礎(chǔ)上,國(guó)務(wù)院提出了我國(guó)建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的九項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn):提高國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新能力、推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合、強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力、加強(qiáng)質(zhì)量品牌建設(shè)、全面推行綠色制造、大力推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展、深入推進(jìn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、積極發(fā)展服務(wù)型制造和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、提高制造業(yè)國(guó)際化發(fā)展水平。

    通過分析這九個(gè)方面的關(guān)系,中國(guó)制造的實(shí)質(zhì)可以概括為:通過創(chuàng)新、融合、強(qiáng)基,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升、企業(yè)轉(zhuǎn)型和快速發(fā)展。

    創(chuàng)新,《中國(guó)制造2025》中上百次用到“創(chuàng)新”一詞,并且提出了一些新的創(chuàng)新領(lǐng)域和創(chuàng)新概念,如設(shè)計(jì)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、創(chuàng)新聯(lián)盟、創(chuàng)新模式等,但最為主要、最為基礎(chǔ)的是科技創(chuàng)新。科技是第一生產(chǎn)力,是中國(guó)制造業(yè)發(fā)展的核心,是其他創(chuàng)新最為依賴的技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)雖然有200多種產(chǎn)品產(chǎn)量居世界第一位,但缺少核心技術(shù)和品牌優(yōu)勢(shì),95%的高檔數(shù)控機(jī)床、85%的集成電路、80%的高端芯片依賴進(jìn)口。究其原因,科技的落后是我國(guó)制造業(yè)落后的主要因素。必須通過科技發(fā)展與創(chuàng)新,全面提高中國(guó)制造創(chuàng)新能力,激發(fā)中國(guó)制造的創(chuàng)新活力,推動(dòng)中國(guó)制造實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展,并建立起“以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、政產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的制造業(yè)創(chuàng)新體系”。

    融合,就是指推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合。信息化與工業(yè)化的融合是現(xiàn)代制造業(yè)的重要特征。美國(guó)提出的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(CPS:cyber-physical system)以及德國(guó)的工業(yè)4.0,其實(shí)質(zhì)都是信息化與工業(yè)化的融合問題。中國(guó)的制造水平落后于德國(guó)、美國(guó),這是不爭(zhēng)的事實(shí),中國(guó)必須加快這種融合,加快“機(jī)器換人”進(jìn)度,這樣中國(guó)的制造才能在“再工業(yè)化”進(jìn)程中占有一席之地。也只有實(shí)現(xiàn)信息化與工業(yè)化深度融合,才能實(shí)現(xiàn)智能制造、綠色制造,才能不斷“推進(jìn)生產(chǎn)過程智能化,培育新型生產(chǎn)方式,全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平”,才能不斷增強(qiáng)中國(guó)制造的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

    強(qiáng)基,就是要夯實(shí)中國(guó)制造的各項(xiàng)基礎(chǔ)。我國(guó)已提出“四基戰(zhàn)略”,就是把“核心基礎(chǔ)零部件(元器件)、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)”做為我國(guó)的工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。零部件的精度直接決定著整機(jī)的精度;生產(chǎn)工藝、基礎(chǔ)材料直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量與效益,產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平直接決定著現(xiàn)代化制造業(yè)的整體水平和能力。要實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造,必須夯實(shí)這四個(gè)中國(guó)制造的基礎(chǔ),不斷提升精密加工、智能制造以及高質(zhì)量產(chǎn)品的制造能力,才能全面提升我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展水平和快速發(fā)展的能力。

    二、計(jì)量測(cè)試技術(shù)是中國(guó)制造的基礎(chǔ)

    (一)計(jì)量測(cè)試技術(shù)是科技的基礎(chǔ),也是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

    我國(guó)制造業(yè)整體水平排在德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家之后,而我國(guó)的計(jì)量測(cè)試能力和水平也在這些發(fā)達(dá)國(guó)家之后,這不僅僅是一個(gè)巧合,而是從另一個(gè)角度反映了計(jì)量對(duì)整個(gè)制造業(yè)的影響。俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫講:沒有測(cè)量就沒有科學(xué)。每一項(xiàng)科研成果的取得都是在成百上千次甚至上萬次的計(jì)量測(cè)試的基礎(chǔ)上,經(jīng)過分析、比較、歸納出來的。計(jì)量對(duì)科技具有很強(qiáng)的引領(lǐng)和促進(jìn)作用。國(guó)家質(zhì)檢總局局長(zhǎng)支樹平在2015年亞太計(jì)量規(guī)劃組織(APMP)大會(huì)上講:計(jì)量測(cè)試技術(shù)是創(chuàng)新的“種子”和“引擎”,是國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志之一。沒有計(jì)量測(cè)試技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,沒有計(jì)量測(cè)試提供準(zhǔn)確、可靠、一致、有效的計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù),就很難提出創(chuàng)新的思路,也很難驗(yàn)證創(chuàng)新的成果。從科技領(lǐng)域來看,每一次計(jì)量測(cè)試精度的提高或者新的測(cè)試方法的提出,都會(huì)帶來一些科技新發(fā)現(xiàn),帶來一些科技新發(fā)明,也會(huì)帶來一些新技術(shù)上革命與進(jìn)步。

    (二)計(jì)量測(cè)試技術(shù)是“融合”的基礎(chǔ)。

    實(shí)現(xiàn)信息化與工業(yè)化深度融合,“智能”“大數(shù)據(jù)”將成為深度融合的重要手段。智能產(chǎn)品、智能裝備,及至智能車間、智能工廠,這些都是智能制造的重要組成部分,也是信息化與工業(yè)化深度融合的前提和基礎(chǔ)。要實(shí)現(xiàn)“智能”,就必須以計(jì)量測(cè)試為前提,為手段。以智能制造為例:一個(gè)智能產(chǎn)品(原材料)的基本信息,如基本尺寸、基本成份含量,都必須經(jīng)過計(jì)量測(cè)試才能得到;這個(gè)智能產(chǎn)品(原材料)要與智能裝備進(jìn)行信息交互,實(shí)現(xiàn)智能制造加工,必須經(jīng)過計(jì)量測(cè)試才能相互感知,才能對(duì)智能產(chǎn)品(原材料)進(jìn)行定制(按提前計(jì)量測(cè)試好的要求)化加工;加工后的基本信息只有通過計(jì)量測(cè)試才能重新寫入新的智能產(chǎn)品中,為下一道工序加工提供新的更加完備的基本信息。德國(guó)一家玻璃智能制造生產(chǎn)線上有3000多個(gè)傳感器,正是這3000多個(gè)計(jì)量測(cè)試用的傳感器,不停地感知有關(guān)信息,并經(jīng)傳輸、分析、再感知、再分析,才能保證制造出帶有“智能”功能的玻璃產(chǎn)品。帶有“智能”功能的玻璃產(chǎn)品再進(jìn)入“智能”物流或其他“智能”制造過程中,成為社會(huì)需要的更加“智能”的產(chǎn)品。在整個(gè)“智能”制造過程中,計(jì)量測(cè)試發(fā)揮著重要的作用,并且計(jì)量測(cè)試的精度直接影響著“智能”產(chǎn)品最后的質(zhì)量和效益。

    (三)計(jì)量測(cè)試技術(shù)是“四基”的基礎(chǔ)。

    基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)原材料、基礎(chǔ)工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)(包括基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù))構(gòu)成我國(guó)制造業(yè)的基礎(chǔ)。直接把基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)列入國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的基礎(chǔ),這足以說明基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)的重要性。但更為重要的是:計(jì)量測(cè)試技術(shù)也是其他“三基”(基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)原材料、基礎(chǔ)工藝)的基礎(chǔ)。以基礎(chǔ)零部件為例:齒輪是機(jī)械加工、高精密儀器制造等各類機(jī)械制造中非常重要的一個(gè)基礎(chǔ)零部件,齒輪的精度直接影響著機(jī)械加工的精度。大連理工大學(xué)王立鼎院士是齒輪研究方面的專家,他制造的齒輪可以和德國(guó)的齒輪精度相一致。他多年來?yè)?dān)任中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)的常務(wù)理事。2013年,我拜訪他時(shí),曾經(jīng)問他:齒輪制造與計(jì)量測(cè)試有什么樣的關(guān)系?他對(duì)我講:要制造出高精度的齒輪,就必須要有更高精度的計(jì)量測(cè)試手段。同時(shí)他還講到:我國(guó)精密加工機(jī)床精度不高,機(jī)器噪音大,壽命短等,造成的原因表現(xiàn)上是齒輪之間或軸承之間的有效嚙合不好,深層次原因是我國(guó)在這方面的計(jì)量測(cè)試精度不夠。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝過程中,計(jì)量測(cè)試是實(shí)現(xiàn)工藝過程控制的技術(shù)基礎(chǔ),計(jì)量測(cè)試精度的高低直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量,影響著企業(yè)的效益。同樣,在原材料的制造過程中,如果計(jì)量測(cè)試不準(zhǔn)確,精度不夠高,同樣會(huì)直接影響到原材料的質(zhì)量和性能。

    (四)計(jì)量測(cè)試技術(shù)是企業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)的基礎(chǔ)。

    在工業(yè)企業(yè),人們常講的一句話是:計(jì)量是企業(yè)的“眼睛”。的確,從原材料進(jìn)廠,到企業(yè)生產(chǎn)工藝過程控制,到企業(yè)的產(chǎn)品檢測(cè),再到企業(yè)的節(jié)能減排增效,計(jì)量都發(fā)揮著重要的“眼睛”作用。但隨著現(xiàn)代化企業(yè)的發(fā)展,特別是工業(yè)化與信息化的深度融合,計(jì)量測(cè)試將成為現(xiàn)代化企業(yè)的“中樞”,甚至是大腦。在智能制造過程中,使用微型傳感器進(jìn)行計(jì)量檢測(cè),通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)中心經(jīng)過計(jì)算分析,再將指令傳達(dá)到智能設(shè)備,智能設(shè)備進(jìn)行智能操作。這時(shí),計(jì)量測(cè)試已不僅僅是簡(jiǎn)單的“眼睛”,而變成一個(gè)系統(tǒng),包括傳輸、分析甚至執(zhí)行。隨著芯片技術(shù)的發(fā)展,這一整套過程都會(huì)集成到一個(gè)小小的芯片上。計(jì)量測(cè)試已完全構(gòu)成了一套系統(tǒng),成為一個(gè)“智能人”。未來要實(shí)現(xiàn)定制化智能制造,一條生產(chǎn)線已不再只生產(chǎn)一種規(guī)格的產(chǎn)品,要隨時(shí)檢測(cè)、隨時(shí)調(diào)節(jié)、隨時(shí)制造不同規(guī)格、不同顏色、不同大小、不同形狀、不同性能的產(chǎn)品。這時(shí)更需要不斷進(jìn)行計(jì)量測(cè)試。計(jì)量測(cè)試水平以及計(jì)量測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用已成為影響中國(guó)“智造”的關(guān)鍵。早在上世紀(jì)初,世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就把合格的原材料、先進(jìn)的生產(chǎn)工藝以及計(jì)量測(cè)試技術(shù)做為現(xiàn)代化企業(yè)的三大支柱。計(jì)量測(cè)試已成為現(xiàn)代企業(yè)保障產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。歐盟2002年一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)表明,計(jì)量通過支持技術(shù)創(chuàng)新對(duì)歐盟GNP的貢獻(xiàn)達(dá)0.77%,數(shù)額達(dá)610億歐元。隨著社會(huì)進(jìn)步對(duì)科技的依賴,這個(gè)數(shù)字肯定還要高。

    三、加快推進(jìn)計(jì)量測(cè)試技術(shù)進(jìn)步,引領(lǐng)中國(guó)制造快速發(fā)展

    基礎(chǔ)不牢,地動(dòng)山搖。要實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造,計(jì)量測(cè)試技術(shù)必須先行。

    (一)加強(qiáng)計(jì)量測(cè)試前沿技術(shù)研究,不斷提高計(jì)量測(cè)試精度。

    計(jì)量研究是一個(gè)不斷超越自我的過程。精度的提高是永無止境的。精確計(jì)量還將不斷催生其他領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展。伴隨測(cè)量精度的大幅度提高,一大批革命性的新技術(shù)也會(huì)相繼涌現(xiàn),如納米技術(shù)的應(yīng)用將不斷提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的精度,也不斷推動(dòng)核潛艇技術(shù)的發(fā)展。目前我國(guó)整體的計(jì)量測(cè)試水平離發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距,特別是在與中國(guó)制造相關(guān)的極大、極小,極高、極低等領(lǐng)域差距更大。因此,要加強(qiáng)計(jì)量科技基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究,特別是基本物理常數(shù)等精密測(cè)量和量子計(jì)量基準(zhǔn)研究,在應(yīng)對(duì)國(guó)際單位制重大技術(shù)革命的同時(shí),建立一批新一代的高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性量子計(jì)量基準(zhǔn),為中國(guó)制造服務(wù)。要突破重點(diǎn)領(lǐng)域的關(guān)鍵計(jì)量測(cè)試技術(shù),建立一批適合中國(guó)制造快速發(fā)展的國(guó)家計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)、社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn);要加強(qiáng)高精度、具有快速反應(yīng)能力的計(jì)量測(cè)試技術(shù)的研究,為精準(zhǔn)制造、敏捷制造提供精準(zhǔn)計(jì)量測(cè)試技術(shù)服務(wù)。

    同時(shí),要加強(qiáng)計(jì)量測(cè)試科技成果的轉(zhuǎn)化,推動(dòng)計(jì)量測(cè)試產(chǎn)業(yè)發(fā)展。計(jì)量科研項(xiàng)目的立項(xiàng)、論證等要與中國(guó)制造中的重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、重大戰(zhàn)略的科研項(xiàng)目對(duì)接,把科研成果的轉(zhuǎn)化作為計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究課題立項(xiàng)、執(zhí)行、驗(yàn)收的全過程評(píng)審指標(biāo)。要建立計(jì)量科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)交流平臺(tái),加強(qiáng)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合立項(xiàng)、聯(lián)合攻關(guān)、聯(lián)合研發(fā)力度。

    (二)加強(qiáng)先進(jìn)實(shí)用計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究,推動(dòng)計(jì)量測(cè)試技術(shù)與中國(guó)制造的深度融合。

    要加快新型傳感器技術(shù)、微型傳感技術(shù)、功能安全技術(shù)等新型計(jì)量測(cè)試技術(shù)和測(cè)試方法研究,推動(dòng)我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展;要加強(qiáng)傳感器計(jì)量檢定、校準(zhǔn)特別是自校準(zhǔn)、自適應(yīng)過程中的量傳溯源技術(shù)的研究,保證傳感器量值的準(zhǔn)確可靠。要加強(qiáng)遠(yuǎn)程傳輸、遠(yuǎn)傳校準(zhǔn)、扁平校準(zhǔn)等新計(jì)量測(cè)試技術(shù)的研究,以適應(yīng)“系統(tǒng)計(jì)量”或“整體計(jì)量”的需要。要加快航空航天裝備、海洋工程裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)機(jī)裝備等現(xiàn)代制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)S糜?jì)量測(cè)試技術(shù)研究,提升專業(yè)計(jì)量測(cè)試水平。要加強(qiáng)核心基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)材料相關(guān)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的研究,著力解決影響核心基礎(chǔ)零部件(元器件)、基本原材料產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵共性技術(shù),為“四基”戰(zhàn)略打好計(jì)量測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)。要加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、軌道交通裝備等整體中計(jì)量測(cè)試技術(shù)的研究,特別要在柔性制造中,加強(qiáng)“柔性計(jì)量”技術(shù)的研究,提高整體(機(jī))加工(制造)精度。加強(qiáng)儀器儀表核心零(部)件、核心控制技術(shù)研究,培育具有核心技術(shù)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的儀器儀表品牌產(chǎn)品。

    (三)加強(qiáng)中國(guó)制造過程中智能計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究。

    2005年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)提出了“聰明加工系統(tǒng)(smart machining system,SMS)”研究計(jì)劃。我國(guó)也要加強(qiáng)這方面的研究工作。加強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)中計(jì)量測(cè)試技術(shù)的研究,為精益生產(chǎn)、在線檢測(cè)、質(zhì)量診斷、精細(xì)化管理、綠色制造提供計(jì)量測(cè)試技術(shù)保障。加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究,為全產(chǎn)業(yè)鏈、全產(chǎn)品壽命周期、全量傳溯源鏈提供前瞻性計(jì)量測(cè)試技術(shù)服務(wù)。加強(qiáng)智能產(chǎn)品、智能裝備以及智能制造中相關(guān)的計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究,為智能化生產(chǎn)提供計(jì)量測(cè)試技術(shù)服務(wù)。要加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究,確保計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)在傳輸過程中的保真、保準(zhǔn)、一致、可靠。要加強(qiáng)人機(jī)智能交互、工業(yè)機(jī)器人、智能物流管理、增材制造等過程中的計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究,促進(jìn)制造工藝的優(yōu)化、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和自適應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展。要將計(jì)量測(cè)試嵌入到產(chǎn)品研發(fā)、制造、質(zhì)量提升、全過程工藝控制中,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵量準(zhǔn)確測(cè)量與實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。

    計(jì)量測(cè)試是中國(guó)制造的基礎(chǔ),特別是隨著中國(guó)制造質(zhì)量的提升、制造精度的提高以及制造功能的擴(kuò)大,計(jì)量測(cè)試的基礎(chǔ)作用、先導(dǎo)作用將更加突顯。計(jì)量測(cè)試技術(shù)必須走在中國(guó)制造的最前沿。

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