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谭久彬:没有超精密测量 就没有高端装备制造


  来源: 中国仪器仪表行业协会 时间:2020-08-13 编辑:仪器仪表WXF
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改革开放后,尤其是加入WTO之后,我国制造业迅速发展。尤其是在2010年成为世界第一制造大国,2018年我国的制造总量已经超过了美国、日本、德国的总和。但是,我们的制造业,特别是装备制造业还处于中低端。尽管如此,我们还是一只脚跨进了超精密工程,例如在航天工业领域和国防工业领域,局部形成了超精密制造和测量能力。


从整体上考察我国目前的整体测量能力,会发现,中国的精密级测量能力还没有建完,没有形成整体测量能力,对中低端装备制造质量的整体支撑能力尚未形成;而超精密级测量能力还处于初级阶段,要形成整体测量能力必须付出极大的努力,无法形成对高端装备制造质量的基本支撑能力。


随着智能制造的快速发展,“完整精度”的需求开始凸显。这个阶段是在完成整体超精密测量能力的基础上,达到高端装备制造的“完整精度”阶段。“完整精度”的内涵是使制造精度与测量精度设计全面合理,指标体系更完备、更匹配和协同,对质量性能的反映更完整充分,对质量性能的支撑手段更系统、更高效,成本更低廉。工业互联网的实时数据传递,更加快了这个进程的发展。


图1  测量能力发展的三个阶段


测量如何制约中国高端装备发展


测量体系对整个制造业能有多大的拉动作用呢?美国商务部评估报告指出,其仪器产值仅占工业总产值的4%,但是对于国民生产总值的拉动作用却达到66%。也就是说,精密测量仪器技术作为基础性高端技术,其自身具有价值放大、有效赋能和创新引领的作用,它可以使制造质量提升,效率提升,成本降低,可撬动和拉动十几倍以上的高质量工业生产,足见其基础支撑作用是巨大的。


国内对于测量的认识,还是没有受到广泛的重视。我国支撑产品制造质量的测量能力,目前可分为三部分。


一部分是有测量能力,但是以局部代替整体。比如在图纸上标注圆柱类零件形状的时候,尽管开始标注圆柱度指标了,但在测量时一般只测量一个截面的圆度,再测量一个素线的直线度。这主要受现有的测量手段限制。这种以局部代替整体的测量,绝大部分有用信息被漏掉了。但即便是这样的测量,在很多中小企业也不具备测量手段。


第二部分是只具备部分测量能力,主要指抽检。比如平板显示器生产线,通常是从6块或者8块平板显示器中抽出一块来测量,而且是只在平板显示器上选择几个点测量。这是在抽检的基础上,进行局部代替整体的测量方式,测量数据远不能反映平板显示器的制造质量,所以良率很难控制。


第三部分是基本没有测量能力,在图纸上也不进行标注,靠机床保证精度。这实际上等于质量失控。


这样的测量能力无法支撑我国高端装备制造,更谈不上支撑质量的提升。


测量制约中国高端装备发展


鉴于上述情况,我国要提升高端装备制造质量将会面临三个主要挑战。第一个是整体性问题,国家测量体系不完整;第二个是测量手段呈现碎片化特征,有些仪器发明或者有些仪器的研发、生产,都是在一些点上进行的,不成体系,不能形成整体能力;第三个是精益化问题,测量对质量提升具有不可替代的支撑作用,对这一至关重要的结论,我们的认识严重不足。



传统计量体系量值传递能力逐级衰减


我国现有国家测量体系源于前苏联。核心使命之一是保证庞大的工业测量数据准确可靠。以工业为例,国家测量体系可大致分为国家计量体系和工业测量体系两部分。国家计量体系管控工业测量体系计量量值的准确一致,工业测量体系管控整个制造过程的制造质量。


在国家计量体系的层面上,我们存在两大问题,一是量值传递体系不完整。以几何量计量为例,德国建有123种国家计量标准(装置),而我国只有80种。考虑到德国是有选择地发展装备制造业,而我国是成体系、全门类地发展装备制造业,从这个角度看,中国缺少的计量标准(装置)就更多了;二是量值传递能力逐级衰减。国家的计量基准/标准都由国家计量院建立与管理,其计量量值须逐级向下传递。首先传递到大区一级,再传递到省一级,再传递到市一级及县一级,最后传递到工厂计量室。由于受能力限制,如技术能力、地方财力和人力资源限制等,地方不可能建立起与国家计量院计量标准(装置)数量相对应的计量标准(装置)。这就意味着量值传递能力逐级衰减。


图2  量值传递能力逐级衰减


关键词:谭久彬 超精密测量 高端装备制造    浏览量:6266

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