計量支撐新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展

車薇娜 中國計量科學研究院

計量是測量的科學及其應(yīng)用，幾個世紀以來，計量與其實體機構(gòu)始終作為各國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的堅實基礎(chǔ)和無聲伙伴，默默支持國家經(jīng)濟的繁榮和國民生活質(zhì)量的提升。

技術(shù)的進步必須建立在可靠的測量基礎(chǔ)上。因此，在全世界范圍內(nèi)，通常越是發(fā)達國家，計量及計量機構(gòu)的地位就越重要，尤其是工業(yè)發(fā)達國家，比如德國、英國和美國，因為計量對產(chǎn)業(yè)起著重大支撐作用，且兩者在發(fā)展過程中能夠不斷相互促進。先進的計量科學與計量機構(gòu)能夠在多個領(lǐng)域為企業(yè)提供適用的測量標準、技術(shù)、方法及應(yīng)用等服務(wù)，提供整體解決方案，幫助企業(yè)提高創(chuàng)新性和生產(chǎn)力，培養(yǎng)經(jīng)驗豐富、技術(shù)高超的測量從業(yè)者，并為企業(yè)員工提供相關(guān)培訓課程。

在全球范圍內(nèi)，人們?nèi)諠u意識到產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新性與競爭力的重要性。歐盟已經(jīng)把納米技術(shù)、微型與納米電子產(chǎn)品、新材料、生物技術(shù)、光子學和先進制造等新興領(lǐng)域定義為制造創(chuàng)新性產(chǎn)品的“關(guān)鍵技術(shù)”，而這些領(lǐng)域都與計量直接相關(guān)。同時，信息與通信技術(shù)，尤其是創(chuàng)新性生產(chǎn)和信息技術(shù)相結(jié)合的快速發(fā)展，即第四次工業(yè)革命（“工業(yè)4.0”），開啟了計量領(lǐng)域重大挑戰(zhàn)的全新可能性。

在此背景下，為滿足新興產(chǎn)業(yè)對測量精確度的需求，德國國家計量機構(gòu)-德國物理技術(shù)研究院（PTB）新成立了光伏技術(shù)中心、量子技術(shù)中心和風能技術(shù)中心。光伏是德國乃至全球未來能源供應(yīng)的支柱之一，光伏技術(shù)中心能夠為遍布全球的德國光伏企業(yè)提供校準服務(wù)和光伏測量技術(shù)支持。量子技術(shù)中心將把量子計量和傳感器技術(shù)領(lǐng)域的國際公認專業(yè)知識與法律授權(quán)相結(jié)合，為德國量子技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。風能技術(shù)中心則從能源過渡層面支持德國工業(yè)界建立一個可持續(xù)的能源供應(yīng)，PTB也是首個為風能行業(yè)提供可靠和全面質(zhì)量保證的國家計量機構(gòu)。另外，在PTB咨詢委員會（Kuratoriums）的三十位委員中，來自西門子、大眾汽車、巴斯夫、海德漢、艾倫等行業(yè)巨頭的代表占據(jù)了超過三分之一的席位，充分顯示了德國計量機構(gòu)與產(chǎn)業(yè)界密切的合作關(guān)系。

計量與產(chǎn)業(yè)深度合作的另一個典范是英國的計量機構(gòu)-英國國家物理研究院（NPL）。NPL與英國多個領(lǐng)域的企業(yè)開展合作，幫助企業(yè)迅速、及時地開發(fā)市場所需的新產(chǎn)品和新服務(wù)，并提供決策所需信心。NPL為英國企業(yè)提供常規(guī)標準建議、商業(yè)測量以及培訓課程作為企業(yè)難題的定制解決方案。比如在航空航天領(lǐng)域，NPL幫助英國航空航天行業(yè)節(jié)省了百萬英鎊的制造成本并滿足了規(guī)范要求。由于日漸嚴格的規(guī)范，導致提高生產(chǎn)線效率的壓力很大。在這個相對保守的市場中，飛機制造商必須在新技術(shù)的應(yīng)用和安全與高性能之間尋找平衡。因此，英國政府與NPL和貫穿整個供應(yīng)鏈的主要制造商以及中小企業(yè)合作，提供測量服務(wù)，培訓并研究技術(shù)能力。

一個代表性案例是NPL通過技術(shù)支持幫助英國海德公司的航空產(chǎn)品獲得英國國家航空與國防承包商認可項目（Nadcap）的認證。Nadcap測量與檢驗過程認證被波音、空客、賽峰、通用電氣航空、勞斯萊斯等主要航空領(lǐng)域制造商視為產(chǎn)品質(zhì)量的保證。由于測量和檢驗認可新標準的實施，強制航空行業(yè)中的供應(yīng)商必須得到滿足新標準的認證，海德公司的業(yè)務(wù)中有四項被列入強制清單。NPL幫助海德評估了其航空產(chǎn)品的能力以滿足Nadcap認證標準，并通過培訓評估其它幾項需要認證的業(yè)務(wù)。最終海德公司的四項業(yè)務(wù)都通過了Nadcap的審計并得到認證，能夠繼續(xù)為包括空客在內(nèi)的航空巨頭們供貨。

在北美大陸，計量機構(gòu)領(lǐng)軍者之一的美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）正致力于提高美國在通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全到先進制造等多個重要戰(zhàn)略領(lǐng)域的競爭力。通過開發(fā)新的工具測量重要特性、提供權(quán)威數(shù)據(jù)等方式，NIST幫助美國提升了產(chǎn)業(yè)競爭力，改善了國民生活質(zhì)量。在眾多與產(chǎn)業(yè)相關(guān)的項目中，NIST霍林斯制造業(yè)拓展合作項目（MEP）尤為突出。MEP項目的使命是提高美國制造業(yè)，尤其是先進制造業(yè)的生產(chǎn)力和技術(shù)績效。項目在美國建立了擁有400多個服務(wù)站、超過1300位專家的MEP國家網(wǎng)絡(luò)，為制造業(yè)提供其急需的資源和服務(wù)。MEP一半經(jīng)費來自聯(lián)邦撥款，每個中心還得到來自州或當?shù)卣约八饺伺c客戶的經(jīng)費支持。這一模式大大促進了MEP的發(fā)展和壯大。MEP中心與制造商合作開發(fā)新產(chǎn)品、發(fā)掘新客戶、擴展多樣性市場、采納新技術(shù)并增強供應(yīng)鏈中的價值。這一項目作為橋梁連接了其它致力于制造業(yè)繁榮發(fā)展的相關(guān)機構(gòu)和研究院。

在我國，計量與產(chǎn)業(yè)的合作起步相對較晚，政府、計量機構(gòu)及企業(yè)的重視程度一直不夠。近年來，這一現(xiàn)狀得到了明顯的改善，在政府的支持下，計量機構(gòu)通過簽署合作協(xié)議、建立聯(lián)合機構(gòu)、開展合作研究等多種形式，開始大力加強與企業(yè)的溝通合作，并在此基礎(chǔ)上，為企業(yè)提供更加精準、有效、定制的計量解決方案。

未來與新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的計量特性將體現(xiàn)在智能與互聯(lián)、嵌入式與普遍性測量：大尺度、多傳感器、多被測物和多節(jié)點系統(tǒng)的部署將開拓網(wǎng)絡(luò)信息的可用性，借助計算機、軟件和通信技術(shù)的新能力，和整合進網(wǎng)絡(luò)中的基于量子、生物和納米技術(shù)的大量傳感器，通過數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)校準，達到貫穿系統(tǒng)溯源性的智能化演繹；計量能力將被嵌入產(chǎn)品和系統(tǒng)的中心，實現(xiàn)關(guān)鍵測量系統(tǒng)“不停在線”地“實時校準”。

未來的工廠將演變?yōu)樵O(shè)計和制造融入單個流程中的智能設(shè)施，能夠在生產(chǎn)定制產(chǎn)品時實現(xiàn)“一次性做對”。計量將被用于評估和確保每個部件的適用性和功能性，并支持零浪費目標和碳中和成果。計量將支持這些新工廠之間的互聯(lián)，形成一個獨立于產(chǎn)品范疇之外的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，并在達到最低能源消耗和環(huán)境影響的同時將生產(chǎn)與研發(fā)有效結(jié)合起來。