測(cè)量在工業(yè)發(fā)展與轉(zhuǎn)型中的價(jià)值
高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略基礎(chǔ)
隨著信息化社會(huì)的到來(lái)，如何在貿(mào)易中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制，國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施（National Quality Infrastructure，NQI）的理念應(yīng)運(yùn)而生。這一理念由貿(mào)易發(fā)展組織（UNCTAD）和世界貿(mào)易組織（WTO）在2005年共同提出。2006年，工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）正式提出國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的概念，將計(jì)量、標(biāo)準(zhǔn)化、合格評(píng)定（認(rèn)證認(rèn)可、檢驗(yàn)檢測(cè)為主要內(nèi)容）并稱為國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)的三大支柱，這三者構(gòu)成一個(gè)完整的技術(shù)鏈條，是政府和企業(yè)提高生產(chǎn)力、維護(hù)生命健康、保護(hù)消費(fèi)者權(quán)利、保護(hù)環(huán)境、維護(hù)安全和提高質(zhì)量的重要技術(shù)手段，能夠有效支撐社會(huì)福利、國(guó)際貿(mào)易和可持續(xù)發(fā)展。至今，國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的概念已為國(guó)際社會(huì)廣泛接受。
2017年，經(jīng)過(guò)國(guó)際上負(fù)責(zé)質(zhì)量管理、工業(yè)發(fā)展、貿(mào)易發(fā)展、監(jiān)管合作的10個(gè)相關(guān)國(guó)際組織共同研究，在2018年工發(fā)組織（UNIDO）發(fā)布的《質(zhì)量政策——技術(shù)指南》一書(shū)中提出了新的質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施定義。新定義指出，質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施是由支持與提升產(chǎn)品、服務(wù)和過(guò)程的質(zhì)量、安全和環(huán)保性所需的組織（公、私）與政策、相關(guān)法律法規(guī)框架和實(shí)踐構(gòu)成的體系。質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施體系涉及消費(fèi)者、企業(yè)、質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施公共機(jī)構(gòu)、政府治理五個(gè)方面；新定義還特別強(qiáng)調(diào)，質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施體系依賴于計(jì)量、標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)可（從合格評(píng)定中單列出來(lái)）、合格評(píng)定和市場(chǎng)監(jiān)督。
但對(duì)NQI的理解不能停留在設(shè)施層面，它的實(shí)質(zhì)是一個(gè)技術(shù)和管理的體系架構(gòu)，包含技術(shù)體系、運(yùn)行管理和使能機(jī)制等。
這里，我們主要對(duì)其技術(shù)基礎(chǔ)及其對(duì)智能制造和數(shù)字轉(zhuǎn)型的支撐進(jìn)行探討。
首先，以標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)為基礎(chǔ)，是因?yàn)閷?duì)于現(xiàn)代工業(yè)而言，一切操作和管理都是基于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的。 ISO9000中提到的PDCA環(huán)，其中的P的主要任務(wù)就是制訂后續(xù)操作和管理的規(guī)范，使達(dá)成目標(biāo)的整個(gè)過(guò)程有序，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)程的有效控制，獲取構(gòu)想中的高質(zhì)量、低成本、高效率和高滿意度。如果我們從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的形成過(guò)程來(lái)看，它是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)踐的結(jié)晶，是工程和管理人員工程智慧的結(jié)晶。從這個(gè)角度講，標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代文明中真正的成功學(xué)，而且是實(shí)際可操作、可復(fù)制的成功學(xué)，它不僅奠定了工業(yè)化的基礎(chǔ)，更將鋪設(shè)工業(yè)轉(zhuǎn)型之路。
其次，對(duì)于測(cè)量，我們一般認(rèn)為它是對(duì)質(zhì)量符合性判定的一項(xiàng)必要操作，而計(jì)量則是確保量值溯源、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)和數(shù)據(jù)比對(duì)的必要操作。事實(shí)上，測(cè)量還是數(shù)字化、信息化，甚至智能化的基礎(chǔ)。
最后，通過(guò)認(rèn)證認(rèn)可工作的開(kāi)展，我們不僅可以有效地提升質(zhì)量效率，更重要的是提供了質(zhì)量信任，這一點(diǎn)在ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證和實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可操作中可以明確看到，這對(duì)于化協(xié)同操作具有特殊的意義。
比如，ISO9000提出的PDCA在工程實(shí)踐中如何應(yīng)用呢？這既是技術(shù)和管理人員考慮的，也是ISO考慮的，為此，ISO在后續(xù)制訂了一系列的可操作標(biāo)準(zhǔn)，比如在汽車領(lǐng)域，就有ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)，其中不僅將ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)給出的理念和思路進(jìn)行了全面展開(kāi)，而且給出了一系列的工具，其中：
質(zhì)量功能展開(kāi)（QFD）：通過(guò)質(zhì)量屋的建立，將影響質(zhì)量的整個(gè)過(guò)程全部進(jìn)行了羅列、分析和處理，以便形成針對(duì)性的措施；
前期質(zhì)量計(jì)劃/控制計(jì)劃（APQP/CP）：就是針對(duì)零部件的質(zhì)量要求，制訂詳細(xì)的展開(kāi)和控制計(jì)劃，從而使整個(gè)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)和保障活動(dòng)得到有效的控制；
失效模式與影響分析（FMEA）：通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管理方法，應(yīng)對(duì)小概率事件的發(fā)生，同時(shí)兼顧了成本控制；
測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA），質(zhì)量形成過(guò)程中的所有測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行能力檢測(cè)和評(píng)估，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的可信；
統(tǒng)計(jì)分析（SPC），通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)估制造系統(tǒng)的能力，并進(jìn)行過(guò)程控制和質(zhì)量問(wèn)題預(yù)判；
生產(chǎn)批準(zhǔn)程序（PPAP）對(duì)過(guò)程的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和決策。
由ISO/TS給出的這一系列工具，就把ISO9000的過(guò)程方法、循證決策和持續(xù)改進(jìn)落到實(shí)處。而且，該標(biāo)準(zhǔn)以及這些工具的應(yīng)用程度，被體現(xiàn)在對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的認(rèn)證，為合作提供了質(zhì)量信息和效率。從這一標(biāo)準(zhǔn)中可以看到國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)，或者說(shuō)與國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)相對(duì)應(yīng)的制造業(yè)質(zhì)量基礎(chǔ)（MQI）的地位和作用。
類似汽車行業(yè)的ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證，在高鐵、航空航天、醫(yī)療器械等行業(yè)同樣存在，同樣是行業(yè)的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證。
從上面的討論中可以看到，國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施在操作層面的配置是十分清晰的。而這其中最重要的是標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，其形成的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是后續(xù)一切操作的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的水平也決定了產(chǎn)品的水平。從這個(gè)角度看，總理提出的“用*標(biāo)準(zhǔn)倒逼‘中國(guó)制造’升級(jí)”點(diǎn)到了中國(guó)工業(yè)化高質(zhì)量發(fā)展和工業(yè)化轉(zhuǎn)型的核心。
而站在更高的角度看高質(zhì)量發(fā)展，顯然只有技術(shù)架構(gòu)還不夠，通過(guò)有效的市場(chǎng)監(jiān)管，能從更大的層面上為高質(zhì)量發(fā)展提供空間，因?yàn)楦哔|(zhì)量發(fā)展實(shí)際上是一個(gè)全員工程。因此，如何構(gòu)建高質(zhì)量發(fā)展下的質(zhì)量文化，包括全民的質(zhì)量觀、消費(fèi)觀等，是國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)最根本，也是最核心的工作內(nèi)容。
測(cè)量的作用和價(jià)值
對(duì)于NQI中一個(gè)重要組成部分——測(cè)量而言，如果僅將其作為質(zhì)量符合性判定中的一個(gè)操作，那就*低估了測(cè)量的真正作用和深遠(yuǎn)價(jià)值。如果我們能站在工業(yè)發(fā)展的歷程，甚至人類發(fā)展史的角度來(lái)看，我們對(duì)測(cè)量的理解可能會(huì)性的改變。它主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一、測(cè)量操作的結(jié)果，反映了產(chǎn)品/指標(biāo)的質(zhì)量狀況。事實(shí)上它不僅將產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)值化（量化），還將產(chǎn)品的質(zhì)量顯性化了，這是一種質(zhì)量狀態(tài)數(shù)字化的操作。從這一點(diǎn)講，測(cè)量操作是數(shù)字化的一部分，而且是最基礎(chǔ)、最根本、*的一部分。
二、測(cè)量操作的任務(wù)和依據(jù)又是什么呢?這可以說(shuō)是測(cè)量操作的一個(gè)問(wèn)題。為什么要測(cè)量，那是因?yàn)樵O(shè)計(jì)和控制的需要，并通過(guò)圖紙和技術(shù)文件規(guī)范地給出。從這個(gè)角度看，測(cè)量的任務(wù)實(shí)際上很簡(jiǎn)單，就是回答上游（圖紙和技術(shù)文件）給出的要求，測(cè)取產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標(biāo)的真實(shí)狀態(tài)。在這種情況下，測(cè)量結(jié)果所反映的問(wèn)題，也許就不僅僅是產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標(biāo)的問(wèn)題，更是設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的理解，控制對(duì)過(guò)程的理解。
三、為了測(cè)量結(jié)果自身的合格性，計(jì)量操作建立了溯源體系，從而確保了測(cè)量操作的量值統(tǒng)一。而測(cè)量過(guò)程的規(guī)范性，通過(guò)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量過(guò)程的數(shù)字化控制，確保了測(cè)量結(jié)果的可信度，這一數(shù)字化工具就是測(cè)量不確定度估算。同時(shí)，對(duì)于測(cè)量而言，最核心的是回答問(wèn)題。因此，測(cè)量與圖紙和技術(shù)文件的對(duì)偶性操作，是價(jià)值的體現(xiàn)。從整個(gè)測(cè)量過(guò)程來(lái)看，無(wú)論是溯源性、不確定度，還是對(duì)偶性，其背后的保障都是標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
討論至此，我們對(duì)測(cè)量的理解應(yīng)該更為深入。如果再放眼看，特別是放在今天的數(shù)字化、信息化和智能化的場(chǎng)景中，我們還能看到測(cè)量對(duì)認(rèn)知、知識(shí)提取和知識(shí)體系構(gòu)建的作用。也就是說(shuō)，測(cè)量不僅是面向質(zhì)量層面、數(shù)據(jù)層面的，更是知識(shí)層面的。
例如，產(chǎn)品的質(zhì)量除了最后的驗(yàn)收檢測(cè)外，更重要的是過(guò)程控制。于是，質(zhì)量工程師會(huì)根據(jù)制造的工藝過(guò)程和制造誤差的來(lái)源項(xiàng)，設(shè)計(jì)專門(mén)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)（指標(biāo)），并基于時(shí)序?qū)@些監(jiān)測(cè)點(diǎn)(指標(biāo))的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（SPC），從而得到這些數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)，并預(yù)判其可能的變化趨勢(shì)，從而有效地控制制造過(guò)程。同時(shí)，這種統(tǒng)計(jì)還能得到這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)（指標(biāo)）的離散區(qū)間，從而對(duì)其控制能力得出評(píng)判。
目前，針對(duì)不同的對(duì)象，這類統(tǒng)計(jì)給出的主要能力指數(shù)包括過(guò)程能力Cpk、設(shè)備能力Cmk、區(qū)間和組間能力Ppk等。
今天的測(cè)量，不僅是科學(xué)的眼睛，工程的眼睛，更是知識(shí)的眼睛。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，對(duì)于我們數(shù)字化描述世界，信息化推動(dòng)世界，智能化優(yōu)化世界具有特殊的意義?？偨Y(jié)起來(lái)就是：沒(méi)有測(cè)量，就沒(méi)有質(zhì)量；沒(méi)有測(cè)量，就沒(méi)有設(shè)計(jì)，也沒(méi)有過(guò)程；沒(méi)有測(cè)量，就沒(méi)有數(shù)字化，更沒(méi)有信息化和智能化。沒(méi)有測(cè)量，更沒(méi)有人類對(duì)世界的認(rèn)知和知識(shí)的提升?？傊瑴y(cè)量是人類知識(shí)工程中*的一個(gè)重要組成部分，這一點(diǎn)過(guò)去是，現(xiàn)在是，今后更是。
測(cè)量在高質(zhì)量發(fā)展和工業(yè)轉(zhuǎn)型中的作用
以上我們看到了測(cè)量的深層次意義和價(jià)值，也應(yīng)該能夠理解測(cè)量對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)轉(zhuǎn)型、對(duì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的作用。在實(shí)際操作中，處于整個(gè)產(chǎn)品形成和操作過(guò)程后端的測(cè)量又如何發(fā)揮其重要作用呢？
討論這個(gè)問(wèn)題，需要有工程的思維和系統(tǒng)的眼光，它需要從產(chǎn)品的全生命周期，從工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)角度去探究。下面我們從測(cè)量要求的形成和測(cè)量結(jié)果的應(yīng)用角度來(lái)看：
一、測(cè)量結(jié)果的價(jià)值，取決于設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)定義的價(jià)值。換句話說(shuō)，測(cè)量結(jié)果從另一個(gè)角度反映了設(shè)計(jì)的水平。因此，*可以通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的價(jià)值評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)水平和控制水平的推動(dòng)。
二、測(cè)量結(jié)果的可信度，反映的測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量操作的能力，特別是當(dāng)我們采用測(cè)量不確定度這類數(shù)字化評(píng)估手段去估算測(cè)量系統(tǒng)能力時(shí)，它同樣會(huì)改變我們對(duì)復(fù)雜工程的理解，對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的理解。
三、當(dāng)我們的測(cè)量要求有價(jià)值，測(cè)量結(jié)果又可信時(shí)，測(cè)量結(jié)果的價(jià)值才能體現(xiàn)。這種價(jià)值首先體現(xiàn)在其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標(biāo)的符合性判定中，這里的判定實(shí)質(zhì)上就是一種基于數(shù)字的決策（ISO9000的質(zhì)量原則，循證決策）。從這一點(diǎn)我們也可以看到，數(shù)字化不是簡(jiǎn)單地采用CAx進(jìn)行建模和分析工作，而是整個(gè)決策過(guò)程的數(shù)字化，而這里的決策依據(jù)，就是由測(cè)量提供的數(shù)字化狀態(tài)和數(shù)據(jù)。
四、同時(shí)，測(cè)量結(jié)果自身也就成為了一種有價(jià)值的數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)是真實(shí)世界/物體/產(chǎn)品/過(guò)程的映射，是數(shù)字孿生（Digital Twin）中實(shí)體的數(shù)字化表征，也是大數(shù)據(jù)中的一分子。
五、一系列關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)將成為工程認(rèn)知和知識(shí)提煉的基礎(chǔ)，同時(shí)，在未來(lái)大數(shù)據(jù)中，還將扮演更為復(fù)雜的角色。
目前國(guó)內(nèi)有不少汽車廠已在開(kāi)展這方面的實(shí)踐活動(dòng)。例如，考慮到汽車車身的重要性及其結(jié)構(gòu)和制造過(guò)程的復(fù)雜性，汽車廠一般都會(huì)設(shè)有一個(gè)“尺寸工程”部門(mén)或?qū)Ｂ毠こ處?，從設(shè)計(jì)開(kāi)始，全面規(guī)范車身加工中的質(zhì)量控制問(wèn)題，包括覆蓋整個(gè)制造過(guò)程的同一測(cè)點(diǎn)體系，并通過(guò)在不同階段的測(cè)量，始終掌控著這一測(cè)點(diǎn)體系的精度狀態(tài)和變化狀態(tài)，從而將上下游的質(zhì)量有效地關(guān)聯(lián)起來(lái)。同時(shí)，由于汽車的批量制造和車身結(jié)構(gòu)的相似性，這些可比照的測(cè)量結(jié)果最終與結(jié)構(gòu)、工藝和控制關(guān)聯(lián)，并最終提升為知識(shí)，從而加快了后續(xù)車型的研發(fā)，也對(duì)質(zhì)量過(guò)程控制提供了支撐。
所以，測(cè)量對(duì)數(shù)字化、信息化，以及智能化的支撐和推進(jìn)作用，是從基礎(chǔ)性的、層的工作做起的。
換一個(gè)角度看測(cè)量，我們還能看到標(biāo)準(zhǔn)化的作用，這是國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施（NQI）的一根支柱，也是工業(yè)化的基礎(chǔ)。這方面的作用將以下面方式體現(xiàn)：
測(cè)量的任務(wù)來(lái)源于設(shè)計(jì)規(guī)范（圖紙或技術(shù)文件），設(shè)計(jì)規(guī)范中包含了設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標(biāo)認(rèn)知、理解和規(guī)范的模糊度，這不僅是一個(gè)設(shè)計(jì)水平的問(wèn)題，更是設(shè)計(jì)過(guò)程管理水平的體現(xiàn)。這里的模糊度將成為設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的數(shù)字化判據(jù)，對(duì)這個(gè)度的度量和掌控，測(cè)量同樣能起到相應(yīng)的作用。這里的測(cè)量，是測(cè)量的一種概念延伸，其比對(duì)的對(duì)象是知識(shí)和計(jì)算。
測(cè)量過(guò)程規(guī)范的制訂，將從根本上保障測(cè)量結(jié)果的合格性，其中測(cè)量不確定度是一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，它同樣體現(xiàn)了測(cè)量不確定管理和優(yōu)化的水平。同時(shí)，測(cè)量不確定度也成為測(cè)量操作質(zhì)量和控制的數(shù)字化判據(jù)，因此，如果能有效地管理好測(cè)量不確定，將使我們對(duì)工程的理解提高到一個(gè)較高的層次。
測(cè)量結(jié)果的分析和應(yīng)用，不僅體現(xiàn)了分析過(guò)程的規(guī)范性，更體現(xiàn)了其在整個(gè)制造過(guò)程中的作用。美國(guó)ANSI的質(zhì)量信息架構(gòu)（QIF）標(biāo)準(zhǔn)中，就明確了測(cè)量過(guò)程中數(shù)字化的方法和信息驅(qū)動(dòng)的工作模式，這個(gè)模式是基于模型的，即MBx。
上面的這些討論，又讓我們看到了測(cè)量操作背后的管理體系。綜合來(lái)看，一個(gè)小小的下游的測(cè)量操作，不僅體現(xiàn)出上游的技術(shù)水平，也同時(shí)體現(xiàn)了組織對(duì)過(guò)程的管理水平。而這些水平的背后是標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的水平，是組織（企業(yè)）對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的理解。
測(cè)量是制造業(yè)升級(jí)的良好抓手
小小的測(cè)量，引出了不小的問(wèn)題，它是質(zhì)量符合性判定的工具，是質(zhì)量狀態(tài)數(shù)字化的工具，是基于模型的質(zhì)量信息化的核心操作，是大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)組成部分。它的水平體現(xiàn)了我們對(duì)工業(yè)化的理解，體現(xiàn)了我們對(duì)工業(yè)轉(zhuǎn)型的理解，更體現(xiàn)了我們對(duì)未來(lái)制造、智能制造的理解。
對(duì)于中國(guó)制造而言，有數(shù)據(jù)、有真實(shí)可信的數(shù)據(jù)，至少能讓我們正確理解自己。所以，中國(guó)制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)，測(cè)量是一個(gè)良好的、實(shí)際可操作的抓手。
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