大數(shù)據(jù)時代計量數(shù)據(jù)的應(yīng)用

舒艷榮，萬雪梅，裴圣旺

（北京航天自動控制研究所，北京，100854）

1 引言

2 現(xiàn)階段計量數(shù)據(jù)的應(yīng)用

計量工作是企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，是保證產(chǎn)品質(zhì)量，推進技術(shù)進步的重要組成部分，是提升產(chǎn)品質(zhì)量和獲取效益的來源。

計量具有準(zhǔn)確性、一致性、溯源性、法制性等特點，即在統(tǒng)一計量單位的基礎(chǔ)上，無論何時、何地或采用何種方法，使用何種測量儀器，以及由何人測量，只要符合有關(guān)的要求，其測量結(jié)果就應(yīng)在給定的區(qū)間內(nèi)一致，也就是說量值在一定不確定度內(nèi)的一致。充分利用計量結(jié)果可重復(fù)、可復(fù)現(xiàn)（再現(xiàn)）和可比較的這一特點，發(fā)揮計量測試數(shù)據(jù)的在測試設(shè)備管理及保證產(chǎn)品質(zhì)量各方面的作用，讓計量數(shù)據(jù)更好的為企業(yè)服務(wù)。

現(xiàn)行工作流中，從自制產(chǎn)品的設(shè)計階段、生產(chǎn)制造階段，生產(chǎn)工藝控制、特種工序要求，到最終的產(chǎn)品交付檢驗階段都需要大量的測量和檢驗；外購測試設(shè)備的采購和驗收階段，除一般檢查外，離不開測量范圍的確認，誤差確認等具體參數(shù)確認，作為科研生產(chǎn)單位，更是要求采購的測試設(shè)備必須經(jīng)上一級計量單位計量合格后方可投入使用。此外，通用測試設(shè)備的借用，測試設(shè)備的使用，維修、封存、報廢階段都離不開計量數(shù)據(jù)的支持。

除通用測試設(shè)備外，在航天系統(tǒng)中，更有不少航天專用測試設(shè)備，在航天產(chǎn)品質(zhì)量中，專用測試設(shè)備的計量保證更是扮演著非常重要的角色。

在專用測試設(shè)備的計量保證工作中，計量工作由很多部門共同參與完成。從計量器具的選型，到非標(biāo)計量器具的設(shè)計、評審、驗收，以及專用測試設(shè)備校準(zhǔn)依據(jù)文件的編制、審核、執(zhí)行各階段，都離不開專業(yè)的計量數(shù)據(jù)的支持。

2.1 概述

計量數(shù)據(jù)之所以不同于其他數(shù)據(jù)，是因為計量數(shù)據(jù)具有實測性、準(zhǔn)確性、公正性和實用性這幾個特點。計量數(shù)據(jù)來源于計量器具對被測對象進行測量而獲得的定量數(shù)據(jù)，計量數(shù)據(jù)可以溯源到國家基準(zhǔn)，可以作為技術(shù)甄別、經(jīng)濟仲裁和經(jīng)濟技術(shù)考核的依據(jù)。計量數(shù)據(jù)經(jīng)過進一步的分析處理，即可用于測試設(shè)備的全生命周期管理，從測試設(shè)備的采購、驗收、借用、使用、維修、封存、報廢等各環(huán)節(jié)，針對計量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，提出更多有利用價值的參考，更應(yīng)該應(yīng)用到科研生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)中，與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合，促進企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定提升，實現(xiàn)產(chǎn)品的精量化設(shè)計、精量化管理、精量化生產(chǎn)、精量化成型，最終達到產(chǎn)品質(zhì)量與效益的優(yōu)化以及企業(yè)精準(zhǔn)化管理能力的提升。

2.2 企業(yè)精準(zhǔn)化管理中計量數(shù)據(jù)應(yīng)用的架構(gòu)

計量數(shù)據(jù)應(yīng)用的架構(gòu)見圖1。

圖1

計量數(shù)據(jù)貢獻于企業(yè)精準(zhǔn)化管理的應(yīng)用可以考慮以下3個圍度的內(nèi)容。

（1）測試設(shè)備在采購至最終報廢的各個階段被稱為測試設(shè)備生命周期。在測試設(shè)備服役的整個生命過程中，計量數(shù)據(jù)作為測試設(shè)備的語言，時時刻刻闡述著儀器設(shè)備的運行狀態(tài)、誤差變化，測試設(shè)備的采購人員、保管人員、借用人員、維修人員通過測試設(shè)備計量數(shù)據(jù)的分析，來判定測試設(shè)備是否適用于生產(chǎn)，是否可以為科研生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)服務(wù)。

（2）測試設(shè)備計量過程中所獲得的數(shù)據(jù)稱為計量數(shù)據(jù)，計量數(shù)據(jù)的采集必須堅持“客觀真實”的原則。在企業(yè)測試設(shè)備的精準(zhǔn)管理中，重點關(guān)注計量工作所依據(jù)的計量檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，計量測試所涵蓋的參數(shù)范圍，計量誤差以及不確定度等參數(shù)，對計量數(shù)據(jù)經(jīng)過分析及合理利用，可以讓計量數(shù)據(jù)服務(wù)至企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量精準(zhǔn)管理的各環(huán)節(jié)。

（3）測試設(shè)備除計量數(shù)據(jù)外，還有許多本身固有的信息，例如設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號、設(shè)備的使用年限、精度等級等，這些信息在計量數(shù)據(jù)的應(yīng)用過程中也不可忽視，雖然說對于同一被測對象，不同生產(chǎn)廠家、不同型號設(shè)備、不同的使用年限，只要是經(jīng)過計量機構(gòu)檢定合格或經(jīng)校準(zhǔn)確認后符合使用要求的測試設(shè)備，測量的結(jié)果應(yīng)在一定的不確定度內(nèi)相同，但是不同廠家、不同的型號設(shè)備，在相同的使用環(huán)境中自身的計量數(shù)據(jù)卻在發(fā)生著變化，有的設(shè)備使用了兩個計量周期，依據(jù)計量檢定規(guī)程已判定為“不合格”設(shè)備，而有些測試設(shè)備使用了多個計量周期，計量數(shù)據(jù)依舊穩(wěn)定。因此計量測試數(shù)據(jù)的合理利用，不僅為科研生產(chǎn)中產(chǎn)品的質(zhì)量提供了保障，也為企業(yè)的精細化管理提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 計量數(shù)據(jù)在測試設(shè)備生命周期中的應(yīng)用

測試設(shè)備的生命周期，由測試設(shè)備的采購、驗收、借用、使用、維修、封存、報廢7個部分組成。

設(shè)備采購階段：計量測試數(shù)據(jù)中的測量范圍、測量項、穩(wěn)定性可為設(shè)備采購提供參考。提前了解測試設(shè)備的計量測試數(shù)據(jù)，可以預(yù)防盲目采購引用過高或者過低精度的計量器具，造成不必要的損失，以及給企業(yè)帶來不必要的資源浪費。

設(shè)備的驗收階段：設(shè)備在采購?fù)瓿珊螅⒉荒苤苯油度肟蒲猩a(chǎn)中使用，必須經(jīng)過驗收合格后，才可以投入正常使用。在驗收環(huán)節(jié)，除需要提供設(shè)備附帶的說明書、出廠合格證、配件外，還必須有第三方檢驗機構(gòu)提供的計量檢定證書或校準(zhǔn)證書，測試設(shè)備的實際使用人依據(jù)計量檢定證書或校準(zhǔn)證書中提供的計量測試數(shù)據(jù)，對比實際實驗需求，確認測試設(shè)備“合格合用”后，方可正式投入使用。當(dāng)然，需有關(guān)部門將計量檢定/校準(zhǔn)證書及設(shè)備原始驗收資料歸檔保存，并建立計量檔案，保障測試設(shè)備計量受控，定期按時進行計量工作。

在現(xiàn)行工作中，有不少人認為：新購置的測試設(shè)備在出廠時已經(jīng)完成檢驗并且出具了出廠合格證明，那么該測試設(shè)備就是合格設(shè)備，可以直接使用，實則不然。我國《計量法》中對生產(chǎn)者必須對其生產(chǎn)的產(chǎn)品負責(zé)方面做了明確規(guī)定，這是生產(chǎn)者必須承擔(dān)的責(zé)任和義務(wù)，但產(chǎn)品出廠合格證只能證明該產(chǎn)品在出廠時經(jīng)檢驗為合格，在經(jīng)過包裝、運輸及不同保存環(huán)境等各因素后，在到達使用者手中時，其性能和量值是否還可以達到該產(chǎn)品出廠時的標(biāo)準(zhǔn)，就需要權(quán)威的第三方計量機構(gòu)來進行檢測了。對于經(jīng)第三方計量合格的測試設(shè)備，可以視為驗收質(zhì)量合格。對于在驗收時期，計量不合格的測試設(shè)備，可以和廠家溝通并作出相應(yīng)的處理，避免將損失擴大。可以說計量測試數(shù)據(jù)在測試產(chǎn)品驗收階段起到了非常關(guān)鍵性的作用。

設(shè)備借用階段：對于通用測試設(shè)備管理員來說，可通過計量測試數(shù)據(jù)了解通用測試設(shè)備情況、參數(shù)覆蓋范圍、精度等級、適用對象，便于合情合理的安排測試設(shè)備的借用。

例如，在借用測試設(shè)備過程中，遇到借用人員需要借用溫度計的情況，而在庫的溫度計中包含了普通指針溫濕度表、數(shù)顯溫濕度表、玻璃棒溫度計、紅外溫度計、數(shù)字溫度計等眾多類型，測試的溫度范圍從-40～200℃不等，適用對象包含環(huán)境測量、物體表面測試、液體測量等方面，測量方式也包含了接觸式測量、紅外測量以及置入式測量等，判斷是否符合借用人的需求，通過對計量數(shù)據(jù)的解讀，設(shè)備管理員可以了解測試設(shè)備的適用范圍、精度等級，判斷是否符合借用人員的預(yù)期需求，減少了反復(fù)借用情況的發(fā)生，提高了工作效率。

設(shè)備使用階段：對于測試設(shè)備的實際使用人員來說，測試數(shù)據(jù)無疑是不可或缺的一部分，需要通過計量數(shù)據(jù)來判定測試設(shè)備是否合格合用。然而，測試數(shù)據(jù)的有效利用不能僅限于此，先進的生產(chǎn)制造是生產(chǎn)工藝和量值額有效融合，先進的制造產(chǎn)業(yè)需由先進的計量技術(shù)構(gòu)成，以推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步。產(chǎn)品的各量值參數(shù)包含了從定義到測量、試驗、驗證、評定以及確認環(huán)節(jié)，而計量數(shù)據(jù)則貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)過程的始終，精準(zhǔn)的工藝技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，測試設(shè)備使用階段，測試數(shù)據(jù)與MES系統(tǒng)或ERP系統(tǒng)集成，在平時的科研生產(chǎn)中，更高效的使用計量數(shù)據(jù)，是獲得高質(zhì)量、高效益產(chǎn)品的關(guān)鍵。

設(shè)備維修階段：處于維修狀態(tài)的測試設(shè)備，往往缺乏手段判定設(shè)備是否維修合格，在測試設(shè)備的管理過程中，要求維修后的測試設(shè)備必須經(jīng)過再次計量，對于再次計量后依據(jù)檢定規(guī)程判定為“合格”的測試設(shè)備，可以由實際使用人根據(jù)計量數(shù)據(jù)確認設(shè)備是否合格合用，維修人員也可以依據(jù)計量結(jié)論作為判斷維修工作是否完成的依據(jù)。對于經(jīng)計量后依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范出具校準(zhǔn)證書的測試設(shè)備，也可以由實際使用人依據(jù)計量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與實際使用要求進行對比確認，確認測試設(shè)備數(shù)據(jù)合格合用后，即可確認維修工作已完成。另外，將維修前后的計量數(shù)據(jù)進行對比，可得出測試設(shè)備數(shù)據(jù)的變化趨勢，判斷設(shè)備狀態(tài)，有利于了解設(shè)備維修前后的變化趨勢，作為維修效果評價的判斷依據(jù)。

設(shè)備封存階段：對于暫時不用的測試設(shè)備按規(guī)定可辦理封存手續(xù)，測試設(shè)備啟封時，應(yīng)進行計量，計量合格后方可使用。通過封存及啟封前后測試設(shè)備的數(shù)據(jù)對比，可獲悉設(shè)備封存期間的數(shù)據(jù)變化趨勢，作為封存保管期的參考。測試設(shè)備較長時間封存，往往會發(fā)現(xiàn)啟封再用時，因存放環(huán)境等因素的影響，設(shè)備測量精度已經(jīng)損壞。因此定期運轉(zhuǎn)設(shè)備，對測試設(shè)備進行計量，也是實際科研生產(chǎn)過程中不可缺少的一部分工作。而計量測試數(shù)據(jù)的積累和比對，正是準(zhǔn)確描述測試設(shè)備精度變化的語言，需要科研生產(chǎn)單位加強測試設(shè)備計量數(shù)據(jù)的利用。

測試設(shè)備報廢階段：測試設(shè)備因損壞無法維修或不能正常使用時，往往需要填寫《測試設(shè)備報廢申請單》，單據(jù)中往往需要對測試設(shè)備的現(xiàn)狀進行描述，測試設(shè)備因計量結(jié)論為“不合格”或測試設(shè)備經(jīng)維修后計量仍為“不合格”時，測試設(shè)備的計量數(shù)據(jù)可以作為判斷設(shè)備現(xiàn)狀的依據(jù)，為儀器設(shè)備的報廢階段提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

2.4 計量數(shù)據(jù)對產(chǎn)品質(zhì)量的貢獻

計量是產(chǎn)品質(zhì)量的保證，沒有精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)支撐，很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量，因為從原材料的進廠檢測，到生產(chǎn)過程中的工藝控制、質(zhì)量監(jiān)控、半成品的檢驗以及最終的成品整機測試，都需要計量提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。在產(chǎn)品工藝控制過程中，計量測試設(shè)備所檢測和指示的計量檢測數(shù)據(jù)，用來判斷工藝過程是都處于有效的控制狀態(tài)中，對于計量數(shù)據(jù)超出工藝過程規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍，可以判定為工藝過程失控，產(chǎn)生不合格品的幾率也會增加，需要企業(yè)做出應(yīng)對辦法，減少損失。因此，精準(zhǔn)的計量數(shù)據(jù)為企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證效益提供了基礎(chǔ)保障，也正是這些精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)以定量可測量的方式聯(lián)系在了一起，使產(chǎn)品生產(chǎn)控制鏈處于可控可量的狀態(tài)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。在成品出廠前的最終檢驗階段，必須按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，根據(jù)測試設(shè)備的計量數(shù)據(jù)來進行判定，也只有經(jīng)過法定計量機構(gòu)或國家授權(quán)的檢測機構(gòu)計量檢定合格或校準(zhǔn)確認合格的測試設(shè)備，其測量結(jié)果的量值才可以溯源到國家計量基準(zhǔn)至國際基準(zhǔn)，才能確保不同的國家、地區(qū)、企業(yè)的量值統(tǒng)一和準(zhǔn)確，否則，無法保障對產(chǎn)品質(zhì)量公平公正的評價。

所以，計量工作是企業(yè)質(zhì)量管理重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，計量測試數(shù)據(jù)是企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的生命線，做好基礎(chǔ)計量工作，才能控制產(chǎn)品質(zhì)量，合理的利用計量數(shù)據(jù)，才能夠發(fā)揮計量工作的意義，使計量工作真正服務(wù)于企業(yè)的長遠發(fā)展。

3 著眼未來

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的競爭力，不少企事業(yè)單位都有各項資質(zhì)的實驗室，同行業(yè)、同區(qū)域中不乏資源重復(fù)，配置超標(biāo)，發(fā)生實驗室設(shè)備閑置、實驗任務(wù)不飽滿等現(xiàn)象，造成了資源的浪費和過渡配置。在大數(shù)據(jù)時代、共享經(jīng)濟和競爭日趨激烈的今天，開源節(jié)流，充分利用現(xiàn)有資源，精益化生產(chǎn)、專業(yè)化科研，將成為科研生產(chǎn)單位新的發(fā)展趨勢。

《中國制造2025》指出，要加強國家產(chǎn)業(yè)計量測試中心建設(shè)，構(gòu)建國家計量科技創(chuàng)新體系。完善檢驗檢測技術(shù)保障體系，建設(shè)一批高水平的工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制和技術(shù)評價實驗室、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，鼓勵建立專業(yè)檢測技術(shù)聯(lián)盟。在國務(wù)院《計量發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》中也提出“將計量測試嵌入到產(chǎn)品研發(fā)、制造、質(zhì)量提升、全過程工藝控制中，實現(xiàn)關(guān)鍵量準(zhǔn)確測量與實施校準(zhǔn)”。

未來，也許會有專業(yè)、區(qū)域化的科研實驗室平臺或國家產(chǎn)業(yè)級計量測試中心，實驗平臺或測試中心中所包含的測試設(shè)備共享、實驗承接能力共享，將具備更專業(yè)的計量測試能力，引導(dǎo)企業(yè)進一步打破“大而全”、“小而全”的格局，分離和外包非核心業(yè)務(wù)，向價值鏈更高端延伸，促進我國產(chǎn)業(yè)格局逐步由生產(chǎn)制造型產(chǎn)業(yè)向生產(chǎn)服務(wù)型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。測試設(shè)備的計量數(shù)據(jù)，也將作為權(quán)威性數(shù)據(jù)被更廣闊的應(yīng)用于科研生產(chǎn)。

4 結(jié)語

計量數(shù)據(jù)是計量工作的產(chǎn)品，做好測試設(shè)備計量數(shù)據(jù)的管理，首先是將測試設(shè)備的管理引進標(biāo)準(zhǔn)化管理、精細化管理的大門，計量數(shù)據(jù)的高效利用，是穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)綜合管理能力的重要依據(jù)，在科學(xué)的基礎(chǔ)上，對計量數(shù)據(jù)進行合理的應(yīng)用，使計量工作、計量產(chǎn)品更好的為科研生產(chǎn)服務(wù)，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。在大數(shù)據(jù)時代，計量數(shù)據(jù)作為權(quán)威性、基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用到測試設(shè)備的全生命周期管理的各環(huán)節(jié)，可以嵌入到產(chǎn)品研發(fā)、制造、質(zhì)量提升、全過程工藝控制中，既可作為評估測試設(shè)備穩(wěn)定性、一致性、有效性的依據(jù)，為測試設(shè)備精準(zhǔn)管理提供依據(jù)，更可為企業(yè)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、固化科研結(jié)果、提高產(chǎn)品競爭力服務(wù)，對測試數(shù)據(jù)應(yīng)用的進一步開發(fā)，將提質(zhì)增效，為測試設(shè)備的有效使用發(fā)揮更堅實的基礎(chǔ)保障作用。

[1]朱崇全等．提質(zhì)增效的科學(xué)捷徑[M]．計量技術(shù)發(fā)展論壇，2017．

[2]鄒巖梅等．加強計量管理的作用[M]．計量與測試技術(shù)，2011．