淺談先進檢測技術支撐航天制造發展

裴雅鵬 高 雅 馮志軍

(北京航天計量測試技術研究所，北京 100076)

1 引 言

航天制造是我國先進制造領域的重要代表，是我國發展航天科技產業和建設航天強國的重中之重。檢測技術作為航天制造發展的重要技術支撐，是制造過程的眼睛，是提升制造質量和評價制造水平的重要手段。隨著航天制造技術的發展，不斷提升檢測技術和管理整體能力，構建面向航天裝備制造全過程、全要素的測量體系，對助推航天裝備制造業轉型升級，促進航天制造高質量、高效率、高效益發展，支撐航天強國、制造強國、質量強國建設具有重要意義。

2 先進檢測技術對航天制造的意義

檢測是指在各類生產、科研、試驗及服務等各個領域，為及時獲得被測、被控對象的有關信息而實時或非實時對一些參量進行定性檢查和定量測量。檢測是先進制造的眼睛，只有能檢測的東西，才能被制造[1]。世界工業發達國家都把檢測作為現代工業生產的支柱，從產品設計、原材料的質量檢測到生產工藝過程的控制，再到出廠產品的合格檢驗，每個環節都需要大量的檢測數據來保障。企業檢測水平的高低，檢測體系的完善程度，在一定程度上影響并決定著工業制造業發展水平和產品的質量[2]。

航天制造具備其特有的航天先進檢測技術。例如，具有航天特色的大推力檢測技術、等離子體電流密度測試技術、真空測試技術、質心轉動慣量測試技術、高低溫測試技術、空間位置姿態測試技術、大型結構件三維形貌測試、大部件智能對接技術、微小孔測量技術、太赫茲技術以及量子技術等，航天特色的先進檢測技術解決了大量“不可測、不可檢、測不準”問題，推動了航天制造的發展，為航天智能制造提供了準確的數據支撐。

隨著我國航天新技術的發展，對檢測技術也提出了大量新的需求和要求，主要表現在以下幾個方面：

(1)對檢測的復雜度、環境、內容要求不斷提高，從獨立的儀表、組合設備計量校準發展為系統綜合檢測，從單一檢測環境發展為復雜綜合環境檢測，對量程、準確度、專業的拓展、動態在線檢測技術需求不斷提高。

(2)隨著航天制造質量要求不斷提升，獲取航天產品、零部件的性能參數檢測需要大量增加，需要大量的專用檢測裝備，這些檢測裝備是保障產品質量的重要手段。然而由于目前航天制造過程中專用檢測裝備還不能覆蓋檢測需求，而且已有的檢測裝備量值溯源問題不能完全解決，檢測體系需進一步完善。

(3)航天裝備產品性能指標的跨越發展以及新領域、新技術的發展，多領域復合量檢測方法需求日益增多，對相關產品制造檢測技術提出了新的難題，對檢測方法和手段提出了更高的要求。

3 航天制造檢測現狀和問題

3.1 航天制造檢測現狀

航天制造是我國先進制造領域的重要代表，為支撐航天制造技術發展，現已建立一定的計量檢測管理體系(見圖1)，并形成了一些計量測試技術成果，專業的計量檢測機構基本覆蓋集團各大區域和廠所，計量檢測在支撐航天制造發展方面也具備了一定的能力，在一定程度上支撐了航天制造的發展[3]。

圖1 航天科技集團計量檢測管理及計量測試體系Fig.1 China areospace science and technology corporation measurement management and testing system

3.2 航天制造檢測存在的問題

伴隨航天科技產業的快速發展，航天強國建設加快推進，對航天制造水平和質量要求在逐步提高，檢測技術發展也逐步呈現出不適應航天制造快速發展的現狀，主要存在以下問題：

(1)航天制造檢測體系還不夠完善

我國航天制造盡管具備一定檢測基礎，但大部分產品在設計、研制、生產等階段仍然解決產品有無問題，現階段工藝已經發展為了生產管理一部分，對過程檢測覆蓋要求也逐步提高。而航天產品從產品設計源頭對保證質量的關鍵參數識別不全，甚至嚴重缺失，識別的關鍵參數又因為缺少檢測手段而沒有檢測，管理過程缺少對這些關鍵要素控制的環節等等，這些問題都反映了航天制造檢測體系還不夠完善，與我們建設航天強國、質量強國的要求還有差距[4]。

(2)檢測對航天裝備制造重要性的認識程度還有差距

檢測對航天裝備制造非常重要，但也很容易被人們忽視。在我國航天事業發展初期，聶榮臻元帥曾指出國防軍工開門七件事之一就包含檢測，也提出“科技要發展，計量須先行”要求，這些說法都說明了檢測對航天事業發展的重要性。在建設航天強國過程中，航天制造不僅要滿足有無，更要解決高質量發展的問題，而航天部分制造單位對檢測技術發展的重要性認識程度并不深刻，測量對質量支撐作用的認識還有待提升，并沒有把檢測技術落后導致產品質量可靠性不高聯系起來，而是一味追求高精尖的進口加工制造設備，忽視了檢測技術能力發展，在生產制造過程中存在著很多產品關鍵參數測量不覆蓋，測量不準確，測量手段落后，測量數據無法應用等問題，而這些檢測工作環節的缺失都會影響航天制造質量的提升。

(3)檢測技術發展滯后于航天技術發展需求

我國航天制造業很多仍然以勞動密集型傳統工業為主，不僅資源消耗高、自動化程度低，檢測水平不高，多停留在簡單的計量器具檢定和校準層面。隨著產業轉型和升級發展，原來單一式、固定式或分立式計量器具，已難適應系統化、集約化生產控制和管理需要[5]。原有測量系統多無法反映動態情況，生產關鍵控制點的測量信息滯后，各個環節都存在著一些測不到、測不全、測不準以及自動化程度低、定性檢測等問題，在線實時檢測能力缺乏，無法支撐航天產品質量量化控制要求，檢測技術發展與航天技術發展不相適應。

(4)檢測技術與制造工藝融合不夠

檢測技術要想在航天制造過程中發揮更大作用，必須要與設計、制造工藝和質量管理等要素相結合，而不能孤立談檢測[6]。目前，航天部分制造單位檢測技術與制造工藝融合還不夠，存在多方面問題。一是部分制造單位對設計參數中的關鍵檢測參數識別還不夠或不準確，很多重要的關鍵設計參數因為沒有檢測手段而被忽略檢測。二是由于檢測智能化、信息化程度不高，即使過程檢測的數據也沒有充分應用下一個工藝流程，逐步造成制造偏差的累積，導致產品最終不合格。三是在解決檢測手段問題中，選擇了大量的進口高端檢測裝備，這些設備沒有充分結合實際制造工藝流程，多數出現“水土不服”，無法解決現場實際工藝測量問題，設備使用、維護等工作困難，針對實際制造工藝需求的專用測量手段嚴重缺失。四是在開展的計量監督檢查過程中，并沒有把產品關鍵參數檢測情況作為管理要素，僅是檢查測量儀器設備的溯源性是否覆蓋，產品關鍵參數檢測環節缺失卻無法在質量監督過程中暴露出來，關鍵參數檢測手段問題需求也未能通過管理環節系統提出和解決，給產品質量控制帶來一定隱患。

(5)多數高端精密測量手段受制于國外

西方國家對我國高技術出口限制除裝備外，主要集中在測量技術和實驗數據方面。目前我國戰略性新興產業，從國外引進的關鍵測量儀器設備比例高達90%，設備的量值溯源、高端精密測量設備幾乎完全被國外壟斷。雖然我國航天從創建之初就走自主創新的道路，但在高端精密測量技術和設備方面依賴進口程度相對比較嚴重。加快推進我國自主知識產權的高端測量儀器設備開發和應用，對推動航天自主創新發展，支撐航天強國建設具有重要意義。

4 構建先進測量體系支撐航天制造的建議

先進測量體系是保證航天裝備制造高質量發展基礎保障，更是推動制造轉型升級的堅韌利器。為加快推進我國航天強國、質量強國、科技強國建設，提升我國先進制造水平，必須構建先進的測量體系來支撐航天制造發展。

4.1 頂層系統謀劃，實現檢測體系與產品制造過程同步實施

進一步提升檢測對航天裝備制造重要性認識，從航天產品質量管理角度切入，圍繞管理、需求、技術、實施、監督等方面進行全要素系統謀劃，構建先進航天制造檢測體系，將檢測體系貫穿到產品制造全過程，從設計源頭開始與檢測同步論證和實施。通過檢測體系和管理機制建立，實現設計對關鍵參數識別全、檢測需求分析透、檢測手段支撐足、檢測環節壓的實、檢測監督管得住等全過程閉環控制，提升檢測對航天制造的支撐作用。

4.2 建立供需對接機制，促進工藝檢測問題與檢測技術有效銜接

針對航天制造檢測需求與檢測技術供給不對接的問題，航天產品論證之初同步開展計量保證大綱編制，通過計量保證大綱明確設計、工藝、檢測等各類人員職能，從要求上保證能夠同步梳理各階段計量檢測需求和問題，計量檢測人員參與其中，能夠確保檢測需求與檢測技術及時對接，制定計劃推進實施。針對一些基礎通用檢測需求，分類分層次制定相應的對接方案，從頂層定期組織相關企業設計生產人員與檢測人員共同梳理一些檢測短板，梳理形成檢測支撐制造發展的重點研發計劃和項目，加大檢測技術成果轉化和應用。

4.3 加強技術創新，推動先進檢測技術發展

隨著航天技術的高速發展，新技術、新材料、新工藝不斷涌現，檢測技術發展必須適用航天技術發展，解決關鍵檢測技術問題，增強檢測儲備能力，提高檢測技術自主創新能力。尤其加強在現場、在線、動態、綜合檢測技術研究，形成高效、準確、智能檢測技術和裝備。針對一些特殊工藝檢測需求，加大專用檢測設備研制力度，確保檢測手段覆蓋產品制造過程。同時，也要加強前沿精密檢測技術研究，促進高端檢測裝備替代進口，確保航天制造自主創新發展。

4.4 建立開放融合共享機制，利用各方檢測資源支撐航天制造

落實國家軍民融合發展戰略要求，堅持開放融合的發展思路，構建產學研用的創新發展模式，加強國際合作和交流，建立有利于創新和成果轉化的機制，激發檢測科研和技術人員積極性和創造力，充分利用各方檢測技術和資源，形成合力，共同推動航天制造業轉型升級。

5 結束語

先進檢測技術是支撐我國質量強國、航天強國和科技強國的推動力。針對目前我國航天制造檢測的現狀以及存在的問題，提出構建先進測量體系的設想，為后期我國航天制造產業中有關先進測量體系建設提供借鑒。