改革開(kāi)放后，尤其是加入WTO之后，我國(guó)制造業(yè)迅速發(fā)展。尤其是在2010年成為世界第一制造大國(guó)，2018年我國(guó)的制造總量已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)、日本、德國(guó)的總和。但是，我們的制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)還處于中低端。盡管如此，我們還是一只腳跨進(jìn)了超精密工程，例如在航天工業(yè)領(lǐng)域和國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域，局部形成了超精密制造和測(cè)量能力。
從整體上考察我國(guó)目前的整體測(cè)量能力，會(huì)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的精密級(jí)測(cè)量能力還沒(méi)有建完，沒(méi)有形成整體測(cè)量能力，對(duì)中低端裝備制造質(zhì)量的整體支撐能力尚未形成；而超精密級(jí)測(cè)量能力還處于初級(jí)階段，要形成整體測(cè)量能力必須付出極大的努力，無(wú)法形成對(duì)高端裝備制造質(zhì)量的基本支撐能力。
隨著智能制造的快速發(fā)展，“完整精度”的需求開(kāi)始凸顯。這個(gè)階段是在完成整體超精密測(cè)量能力的基礎(chǔ)上，達(dá)到高端裝備制造的“完整精度”階段?！巴暾取钡膬?nèi)涵是使制造精度與測(cè)量精度設(shè)計(jì)全面合理，指標(biāo)體系更完備、更匹配和協(xié)同，對(duì)質(zhì)量性能的反映更完整充分，對(duì)質(zhì)量性能的支撐手段更系統(tǒng)、更高效，成本更低廉。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞，更加快了這個(gè)進(jìn)程的發(fā)展。
圖1 測(cè)量能力發(fā)展的三個(gè)階段
測(cè)量如何制約中國(guó)高端裝備發(fā)展
測(cè)量體系對(duì)整個(gè)制造業(yè)能有多大的拉動(dòng)作用呢？美國(guó)商務(wù)部評(píng)估報(bào)告指出，其儀器產(chǎn)值僅占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但是對(duì)于國(guó)民生產(chǎn)總值的拉動(dòng)作用卻達(dá)到66%。也就是說(shuō)，精密測(cè)量?jī)x器技術(shù)作為基礎(chǔ)性高端技術(shù)，其自身具有價(jià)值放大、有效賦能和創(chuàng)新引領(lǐng)的作用，它可以使制造質(zhì)量提升，效率提升，成本降低，可撬動(dòng)和拉動(dòng)十幾倍以上的高質(zhì)量工業(yè)生產(chǎn)，足見(jiàn)其基礎(chǔ)支撐作用是巨大的。
國(guó)內(nèi)對(duì)于測(cè)量的認(rèn)識(shí)，還是沒(méi)有受到廣泛的重視。我國(guó)支撐產(chǎn)品制造質(zhì)量的測(cè)量能力，目前可分為三部分。
一部分是有測(cè)量能力，但是以局部代替整體。比如在圖紙上標(biāo)注圓柱類零件形狀的時(shí)候，盡管開(kāi)始標(biāo)注圓柱度指標(biāo)了，但在測(cè)量時(shí)一般只測(cè)量一個(gè)截面的圓度，再測(cè)量一個(gè)素線的直線度。這主要受現(xiàn)有的測(cè)量手段限制。這種以局部代替整體的測(cè)量，絕大部分有用信息被漏掉了。但即便是這樣的測(cè)量，在很多中小企業(yè)也不具備測(cè)量手段。
第二部分是只具備部分測(cè)量能力，主要指抽檢。比如平板顯示器生產(chǎn)線，通常是從6塊或者8塊平板顯示器中抽出一塊來(lái)測(cè)量，而且是只在平板顯示器上選擇幾個(gè)點(diǎn)測(cè)量。這是在抽檢的基礎(chǔ)上，進(jìn)行局部代替整體的測(cè)量方式，測(cè)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)不能反映平板顯示器的制造質(zhì)量，所以良率很難控制。
第三部分是基本沒(méi)有測(cè)量能力，在圖紙上也不進(jìn)行標(biāo)注，靠機(jī)床保證精度。這實(shí)際上等于質(zhì)量失控。
這樣的測(cè)量能力無(wú)法支撐我國(guó)高端裝備制造，更談不上支撐質(zhì)量的提升。
鑒于上述情況，我國(guó)要提升高端裝備制造質(zhì)量將會(huì)面臨三個(gè)主要挑戰(zhàn)。第一個(gè)是整體性問(wèn)題，國(guó)家測(cè)量體系不完整；第二個(gè)是測(cè)量手段呈現(xiàn)碎片化特征，有些儀器發(fā)明或者有些儀器的研發(fā)、生產(chǎn)，都是在一些點(diǎn)上進(jìn)行的，不成體系，不能形成整體能力；第三個(gè)是精益化問(wèn)題，測(cè)量對(duì)質(zhì)量提升具有不可替代的支撐作用，對(duì)這一至關(guān)重要的結(jié)論，我們的認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足。
傳統(tǒng)計(jì)量體系量值傳遞能力逐級(jí)衰減
我國(guó)現(xiàn)有國(guó)家測(cè)量體系源于前蘇聯(lián)。核心使命之一是保證龐大的工業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。以工業(yè)為例，國(guó)家測(cè)量體系可大致分為國(guó)家計(jì)量體系和工業(yè)測(cè)量體系兩部分。國(guó)家計(jì)量體系管控工業(yè)測(cè)量體系計(jì)量量值的準(zhǔn)確一致，工業(yè)測(cè)量體系管控整個(gè)制造過(guò)程的制造質(zhì)量。
在國(guó)家計(jì)量體系的層面上，我們存在兩大問(wèn)題，一是量值傳遞體系不完整。以幾何量計(jì)量為例，德國(guó)建有123種國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（裝置），而我國(guó)只有80種?？紤]到德國(guó)是有選擇地發(fā)展裝備制造業(yè)，而我國(guó)是成體系、全門(mén)類地發(fā)展裝備制造業(yè)，從這個(gè)角度看，中國(guó)缺少的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（裝置）就更多了；二是量值傳遞能力逐級(jí)衰減。國(guó)家的計(jì)量基準(zhǔn)/標(biāo)準(zhǔn)都由國(guó)家計(jì)量院建立與管理，其計(jì)量量值須逐級(jí)向下傳遞。首先傳遞到大區(qū)一級(jí)，再傳遞到省一級(jí)，再傳遞到市一級(jí)及縣一級(jí)，最后傳遞到工廠計(jì)量室。由于受能力限制，如技術(shù)能力、地方財(cái)力和人力資源限制等，地方不可能建立起與國(guó)家計(jì)量院計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（裝置）數(shù)量相對(duì)應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（裝置）。這就意味著量值傳遞能力逐級(jí)衰減。
圖2 量值傳遞能力逐級(jí)衰減
