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计量测试——新工业革命的引擎

http://www.qctester.com/ 来源: 本站原创  浏览次数:870 发布时间:2018-10-19 QC检测仪器网

  当今世界,新工业革命呼之欲出。那么,新工业革命“新”在何处?过去常说:计量是工业企业的“眼睛”。在新工业革命中,计量又将扮演什么样的“新”角色?如何才能演好“新”角色?

  一、新工业革命的新特征

  1.科技将成为新工业革命的主导

  科技是推动工业发展的核心力量。在任何产品领域,科技都发挥着重要的支撑甚至是引领作用。科学技术是第一生产力。在未来的新工业革命中,科技的主导作用将更加突显。从产品的设计研发,到生产车间的装配,再到产品的智能制造,甚至在智能物流、现代营销中,科学技术将成为新工业革命的黏合剂、催化剂,更将成为新工业革命的引领者。任何与工业革命相关的领域都要朝着“科技化”方向发展。

  2.“大批量定制”将成为新工业革命的主流

  随着社会的进步与发展,个性化需求变得更加丰富。产品的个性化是由人的个性需求、制造业的柔性化性能以及社会物质的极大丰富所决定的。著名经济学家、美国得克萨斯大学管理学院教授J·K·加尔布雷斯指出:工业的进步不仅是经济问题,它还可以通过产品为满足人类各种需求而偏离标准设计的程度来衡量。产品的功能设计将不再由集合的市场或者说是全社会共同的需求来决定,而是由社会上大多数个人的个性需要来决定。在智能化程度越来越高、物质财富越来越丰富的将来,满足大批量产品定制将变得越来越容易。个性化定制是新工业革命发展的主攻方向,它将成为新工业革命的新业态。

  3.“绿色可持续”将成为所有制造者的自觉和共识

  前几次工业革命的一个重要特征是对资源的肆意挥霍:制造商使用天然材料,并且将有害的人造物质释放到环境中。在新工业革命时代,生产方式将会有很大的不同,所有制造业的目标都是在制造出符合要求产品的同时,最大限度地减轻生态失调。这就需要开发出新的生产工艺,制造出更加环保的产品,最小化地使用资源和破坏环境,以应对紧迫的环境挑战。产品生产将以“从摇篮到摇篮”取代“从摇篮到坟墓”的制造过程。坚持循环可持续性原则,做出优于市场上其他任何产品的东西,这不再是法律或制度的约束,而是新工业革命时期的企业自觉和共识。习近平总书记提出的“构建人类命运共同体”将在制造业得到全面落实和体现。

  4.工业将进入“民主化制造”新时代

  由于生产标准化、通信技术和物流网络的全面发展,传统的大而全,一个单位融合设计、研发、制造、销售、服务为一体的局面很快将会被打破。这些环节将分散在不同的国家、不同的地区、不同的单位来进行。制造分工将越来越细,企业间协作将越来越强,制造价值链将被世界拆分。“纯设计”、“无工厂”的制造商将越来越多,未来的产品制造业将遍布全球各个国家。互联制造将改变传统生产模式,“自由联合”“工业民主化”将成为新工业革命的最大特点。

二、计量测试将在新工业革命中发挥重要的引擎作用

  1.计量测试是科技创新的引擎

  牛顿三大定律的提出带来了蒸汽机的发明,引领了第一次工业革命;电的发明和应用,带来了新的动力源,引领了第二次工业革命;无线电、电磁、时间频率、长度、化学等更多计量测试技术的发展,带来了控制技术、信息技术、生命科学以及计算机技术的全面发展,引领了第三次工业革命。2018年,七个基本单位中将有四个量(质量、温度、电流、物质的量)重新定义,它将为其他领域的科技创新奠定量子化基础,使测量准确度大幅度提升,测量范围大幅度增宽。计量单位的重新定义也将使高精度的计量基准直接应用于工业成为可能,它必将进一步促进工业企业迅速发展,成为新工业革命的重要科技引擎。

  2.计量测试将成为产品全寿命周期管理以及个性定制的重要核心技术

  在新工业革命中,计量测试的作用将不仅仅是产品质量的检验、生产过程的质量控制、安全生产的技术保障,而将渗透到产品的全寿命周期管理。以发动机制造为例:设计阶段,发动机的各种性能指标都要以计量参数的形式固定下来;研发阶段,要通过计量测试检验其性能是否达到设计指标;制造过程,要通过各种计量测试手段保证产品质量的符合性和一致性;售后服务阶段,还要在发动机上安装上千个传感器,实时监测发动机运行情况,对发动机的寿命、运行情况等进行监测、预判和诊断;即使发动机报废,也要对发动机的材料等进行检测和分析,以便回收利用,减少对环境的危害。  

  在个性制造中,必须根据个性需求及时调整生产工艺,调整制造流程,调整组配车间,改变制造参数,而这些都必须以计量测试为基本技术,保障每个环节调整到位,保证每次加工都能与下一环节相匹配。计量测试将在产品全寿命周期的各个环节以及个性制造中,充分发挥工业引擎的作用。

  3.计量测试是实现绿色可持续制造的重要技术依据

  环境保护已不再仅仅是减少污染物的排放,循环利用才是最终的解决方案。在设计阶段把产品的回收利用一起设计是解决绿色发展的关键。要对废旧物品进行改造或回收再利用,就必须了解该物质的材料性质,了解物质的结构和性能,特别是在研发阶段就要尽量使用可以或容易循环利用的材料,这些都需要先进的计量测试手段。实现“从摇篮到摇篮”,需要通过各种技术对产品制造过程或产品结构进行改造。改造过程中,计量测试的重要性也非常突出,为何改造?如何改造?改造后的效果如何?这些都需要计量测试数据作为分析的依据。计量测试在可持续制造中将发挥绿色引擎作用。

  4.计量测试是实现“工业民主化”的重要技术支撑

  生产活动能够以理性的方式在世界的高成本地区和低成本地区、富裕地区和贫穷地区进行制造,关键是计量测试标准的统一和一致。随着制造精细化发展,最小的计量单位将成为最为直接、最为有效、最容易统一的“标准”。一个产品从设计到制造,计量测试标准必须统一,一纳米的长度在任何一个国家都必须是一纳米,这样才能把从世界各地制造出来的零配件组装成一个符合客户需求的产品。全球单位量值的统一为实现全球工业民主化发挥着标准引擎作用。

  三、加强计量测试技术的创新与发展

  要引领和推动新工业革命的发展,计量测试应重点加强以下几方面的研究:

  1.加强计量基标准等高端基础技术研究

  随着基本物理量的重新定义以及量传溯源体系的扁平化,七个基本量基准将可能分布在世界上的不同国家。谁的量值定义最准确,谁就可能成为该物理量的溯源基准。从产品价值链分析的角度,这是价值链的最高端。谁掌握了计量价值链的尖端技术,谁就掌握着这个领域的话语权。因此,必须加强计量基标准的研究,让我国的计量基标准处于世界领先地位,以此带动我国工业革命的发展。

  2.加快国家现代测量体系重构研究

  在党中央国务院近期印发的“关于开展质量提升行动的指导意见”中,提出要“构建国家现代先进测量管理体系”。这不仅是从质量提升的角度,更是从应对国际单位制变革、应对新工业革命的高度提出来的。国家现代测量体系的重构要从计量基标准的重新确立、量传溯源体系的扁平化发展、计量技术机构的重新定位、先进计量测试技术在工业企业的新应用等多个环节上综合思考。而这项任务必须抓紧进行,以引领国家在新工业革命中占得先机。

  3.加强计量测试技术应用研究

  技术发展的目的是为了应用。技术的研发与应用之间还有一定的距离。要发挥计量测试技术在新工业革命中的引擎作用,必须及时把计量测试新技术、新成果转化为新工业革命的新动力,这样才能更快地推进新工业革命的前进。理论创新需要一定的积累,而应用创新很快就能见到效果。创新的方式有多种。单项技术自身的不断改进和发展是一种创新;多项技术的结合也是一种创新,可能更直接、更容易产生影响和效益;将一个领域中的技术应用于其他领域,也是一种创新。雷尼绍公司研制的高科技探测器,能够确保工具精确地完成切割任务,既能应用于航天领域,也能应用于除草机。

  4.加强计量测试中不确定度影响的研究

  不确定度是指测量结果偏离真实值的程度。不确定度愈小,测量结果与被测量的真值愈接近。随着计量测试准确度的不断提高,不确定度的影响将会被放大。就相对精度而言,越小的测量结果其相对不确定度就可能越大。在生活方面,人们对产品精细程度的要求越来越高,小的误差就会引起客户的不满;在科研方面,精密测量中的小误差可能会影响到科学结论的正确与否;在工业制造方面,不确定度的评定将会成为影响产品质量、影响企业效益、影响节能减排和环境保护的重要技术指标。

  5.加强计量交叉学科的研究

  新工业革命中,越来越多的技术被放在一起研究。生物合成技术中要融合材料性能、信息处理、生物化学、计算机辅助设计以及机械工程等相关技术。纳米技术和生物技术结合促进了生物特性和生命机理的研究。在很多产品领域,技术的“并行开发”将越来越多。在未来制造中,十大计量的界限将越来越模糊,十大计量内部的交叉研究以及计量与其他技术的交叉研究将对新工业革命的发展起到非常重要的作用。

  6.加强计量测试数据的研究

  新工业革命中,计量测试数据将占到所有数据的80%以上。对这些数据的分析和应用将至关重要。通过对控制过程数据的分析,不仅能诊断制造过程出现的问题,还能预判可能要出现的问题。对企业质量相关数据的分析,不仅能分析质量是否合格,还能分析影响质量的因素,控制并提升产品质量。对企业能耗数据的分析,不仅可以找出节能减排的切入点,还能对碳排放、碳交易提供强有力的技术支撑。计量测试数据的分析要从准确性入手,从大数据间的关系着力。要研究现代先进的数据分析方法,通过数据建模等方式指导新工业革命的发展。

  7.加强产业计量测试相关性的研究

  产业是由相互联系的多个制造业通过一定的联系构成的。在一个产业中,会涉及多项计量测试技术;同样,一项测试技术也会贯穿整个产业。对产业中相关计量测试技术的研究,找出它们的相关性,并对其进行综合分析,将对整个产业的快速发展起到重要的推动作用。

  计量测试技术就像一个引擎,它不仅引领着新工业革命的发展,还给新工业革命注入了不竭动力。

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