論裝備可計量性設計專業化的必然性

董鎖利

(中航工業第一飛機設計研究院，陜西西安710089)

0 引言

可計量性是隨著裝備的計量需求而誕生的一個新概念，是有關裝備能否被計量的一種特性描述，可計量性的實質是指需要計量的裝備具有實施計量過程的一種能力，即裝備能夠通過預定的技術手段，實現標準量值的傳遞，確保裝備測量功能的正確、準確。顯然，可計量性依附的對象是有計量需求的裝備，沒有計量需求的裝備就整體而言不涉及可計量性概念。

由于飛機等航空裝備系統非常龐大，系統的整體計量特性很難界定，但一般來說組成裝備的系統或子系統的計量特性比較明確，因此可把這種大型裝備整體的計量分解為裝備各系統或子系統的計量。裝備的可計量性設計是指在裝備研發階段，通過技術手段，使裝備在實現由設計向生產轉型時具備可計量功能，確保裝備在使用過程中能夠實現計量的一項技術活動。可計量性設計的基礎可以抽象為一個指導設計為核心的技術規范，這個規范是以實現裝備可計量所有約束的集合，即只要在這個規范指導下，設計出來的裝備就具有可計量性［1］。

由于現代裝備具有技術先進、專業化程度高、系統之間的關聯作用復雜等特點，決定了對裝備實現可計量性設計是一個系統化的技術工程，在沒有經驗借鑒的情況下，探索以裝備為主體的可計量性設計發展之路，有助于在新型裝備研制過程中，科學地開展可計量性設計，提高裝備的可計量功能，提高裝備的維護水平［2］。

1 技術的主導作用導致可計量性專業化發展成為必然

一般情況下，工程計量是由技術和管理兩個體系構成，國內外莫不如此，技術體系服務于管理職能，管理體系指導技術發展的方向，二者協調發展完成計量保障任務，這是計量的實質，計量的科學性正是體現在這兩個方面。

計量履行管理職能，管理的依據是法規制度，而計量法規制度的制定是在技術的指導下完成的，是一系列不折不扣的技術規范。比如測量設備的定期檢定校準是計量監督核查的重點，是一個既包括管理又涉及技術的關鍵要素，有關計量周期的確定就是一個技術過程，最早是以統計理論為基礎，通過對樣本測量設備指標隨時間的自然變化量，以及設備的技術等級，結合設備的使用頻度等因素綜合平衡以后確定的，目的是確保測量設備在這個時間段內，能夠有效的維持測量性能，滿足使用要求。隨著元器件穩定性的不斷提高，設計技術不斷完善，以及測量設備可靠性設計的開展，使得設備整體性能有了大幅度的提高，如果仍然堅持多年一貫制的固定期限，使得設備在自然合格期內多次執行計量程序，會造成計量保障工作量的增大，縮短設備的有效使用周期。以航空武器為例，檢測校準基本是按照實際使用時限來確定的，自然的時間效應只是一個參考標準，但無論是定檢還是計量，檢測周期過密會影響裝備的戰備效能，過疏則不能確保測量有效性，構成大型裝備的測量系統各不相同，必須有一個科學的方法來制定這個計量監督依據。

與一般工程相比計量技術的專業化程度更加明顯，計量測試是一項測試、測量準確度更高、要求更嚴格的工程活動。裝備計量的關鍵是裝備本身有配套的標準設備，具有可計量性。裝備的可計量性是在裝備本身戰備功能基礎上附加的用于保障的一部分，理論上必須在最低要求下，采取最簡單可靠的方式完成，盡可能減小對裝備的各種影響。計量所用標準設備比計量對象準確度高4 ～10 倍的一類測量設備［3］，裝備計量所用的標準基本上都是專用設備，必須根據裝備的計量特點配套研制。為了滿足標準設備的高準確度、高穩定性以及各種環境適應性的要求，需要采用大量比通用測量技術先進的前沿測量技術，比如采用更精密的的測量技術，采用更嚴格的環境條件設計，采用更復雜的穩定性控制措施，這些都是典型的專業化設計技術。

無論是實現裝備可計量性設計，還是完成標準設備的設計與配置，計量體現的是與一般測量所不同的測量技術。與其它學科類似，計量技術還存在著彈性的特點，為裝備設計一個最佳的計量保障方案，需要充分的研究論證，既要有科學的方法，還要有高效的設備條件和最低的人力資源條件，可以想象在飛機這樣一個大型的裝備中，通過開展可計量性設計，各系統都要具備可計量的能力，在飛機內部需建立基礎量傳通道，在飛行過程中則需通過總線方式完成對最高準確度以下各計量對象的計量，而地面保障通過對飛機內部的各種最高計量基準進行量值傳遞，將大大提高戰備的可靠性，提升保障功能，實現這樣一個計量保障遠景，沒有專業化的技術支持是不可能的。一個國家的武器裝備都是最先進技術的代表，因此裝備的計量自始自終都是站在通用計量前列，沒有借鑒的可能，只能走自行發展的專業化道路。

2 專業的關聯作用導致專業化發展成為必然

可靠性、測試性、維修性是任何一個武器裝備的關鍵特性，計量保障與這些特性密不可分，并且有自己特殊的貢獻。就裝備的可靠性而言，計量并不能提高裝備的可靠性指標，計量對可靠性的作用在于通過持續不斷發揮的保障功能，為裝備技術狀態的可靠性提供保障。計量對測試性的貢獻是不言而喻，因為計量過程本來就是測試，裝備具有測試性是因為裝備有測試的需求，裝備能不能實現測試功能是測試性的設計目標，但測試的功能是否正常，測得準確與否則是靠計量來保證的。維修是裝備使用過程不可少的環節，是裝備在偏離原來技術狀態后的一種恢復措施，裝備測量功能的維修不是互換性所能保證的，對高準確度測量單元來說，再好的互換性也只能保證功能協調性，不可能排除性能的變化，沒有建立量傳關系的測試或者測量，是不可能代替計量對維修后的裝備給出準確結論的，對于更換器件的維修，更需要通過計量來驗證維修效果［4］。計量法明確規定測量設備維修后，必須進行計量才能再次投入使用，就是為了保證裝備維修前后的一致性，確保裝備維修質量。

裝備的計量功能對裝備的多個設計特性都有著重要的意義，裝備測量功能的廣泛性決定了裝備計量是一個系統化的工程，裝備的計量實際是對裝備這個大系統中多個測量對象的計量，因此，必須統籌計劃，以專業化的方式制定整體計量方案，配置標準設備，全面、合理、高效地完成裝備計量任務。

3 技術的超前性導致專業化發展成為必然

“科技要發展，計量要先行”這是計量專業多年發展形成的共識。計量要先行發展是由計量這個專業的特殊性所決定的，美國實行計量保障設備與裝備同時采供的策略［5］，我國在形式上也不例外。但是，美國的國防部門能夠采購到配套的計量設備，而我國則不能，究其原因是因為在裝備的長期發展中，早期測量設備偏向于通用化，而且測量功能較簡單，只具備可計量性，工業部門只需提供需要計量對象的目錄［3］，用戶自行配備計量標準設備，僅能夠滿足保障需求，所以裝備的需求部門并沒有把裝備的計量作為保障要素，列入裝備的研發計劃，使得工業部門失去了設置相應機構的需求，裝備的計量保障設備研究落后于裝備及其它保障設備，造成目前表面上看是裝備對計量需求的淡化，而實際是忽略了計量功能的新變化，比如嘗試用測試代替計量，在某些標準里甚至用BIT 來取代計量，事實證明這些措施都是行不通的，因為測量技術指標在飛速的提高，某些先進裝備的測量指標甚至接近國家基準，僅依靠通用保障形式是不能完成的，新型裝備的計量保障已經迫使裝備的需求部門開始研究分析計量保障的發展方向［3］，可計量性設計就是一個的趨勢。裝備的計量主體是圍繞裝備的測量特性，測量的專業化使得以測量為基礎的計量無可選擇的走上了專業化的道路。未來測量技術發展是面向高端運行，缺乏專業技術手段就不可能有專業化計量保障措施，也不可能有高端的計量保障設備，所以計量必須走專業化的道路。

4 計量專業可持續發展需要專業化研究支持

同其他科學技術的發展軌跡類似，計量科學也經歷了多個歷史階段，現代計量起源于對量具、通用儀器儀表等簡單計量器具的校準，這個時期計量對象的測量特征十分突出，個體規模小，功能單一化，很容易在大范圍內按照統一標準的模式開展計量活動，計量的環境也僅限于理想的實驗室條件。隨著大型裝備研制試驗的開展，專用測量設備的大規模應用迫使計量校準走出實驗室，進入測量現場。由于測量現場不能完全計量標準器具的使用條件，傳統的計量模式受到了挑戰。隨著測量技術向自動化、網絡化、遠程化發展，計量面臨著向多參數綜合校準、異地校準、網絡化校準方向發展的壓力，這些都是計量專有的新技術，需要有專業化機構去探討多種新模式下的量值傳遞方式，計量活動的支撐已經由簡單技術轉化為高速發展的專業化技術，因此計量的長遠發展必須有專業化的技術研究與儲備。

5 結束語

航空武器裝備的計量性設計是一個帶有濃厚技術特色的工程活動，把這個活動過程變成一個可操作的技術理論，顯而易見是一個技術為核心的轉化過程，是一個科學性的綜合，是與設備各個測量性能息息相關的純粹意義上的技術活動。計量性設計還是一個系統工程，體現在與裝備的保障性、可靠性等方面的緊密聯系。從航空裝備計量需求的專業化，從機載成品計量性設計的初步規劃可以看出計量性設計帶有濃厚的專業化特色，況且計量學本來就是一門科學，因此航空武器裝備的計量性設計毫無例外只能走專業化的發展道路。

［1］董鎖利，丁穎，張建蘭，等.機載設備計量性分析與設計討論［J］.計測技術，2011，31(3):46-48.

［2］董鎖利，唐武忠，高萬忠.航空裝備計量保障關鍵技術分析［J］，計測技術，2011，31(5):45-48.

［3］中國人民解放軍總裝備部.GJB 5109-2004 裝備計量保障通用要求檢測和校準［S］.北京:總裝備部軍標發行部，2004.

［4］中國人民解放軍總裝備部.GJB 5539-2006 航空測試設備校準和測試通用要求［S］.北京:總裝備部軍標發行部，2006.

［5］美國國防部.MIL-STD-45662A- 1988 Calibration System［S］.1988.