建立量值设计、生产（制造）产品的思维和方法

产品的质量和效益是靠对产品的设计和制造获取, 而科学的设计和制造必须由量值定义产生。产品的设计和制造过程, 实质上就是在期望的质量/效益状态下, 量值的测量、控制、验证的过程。精、准、稳量值特性的合理应用是产业 (品) 质量和效益提升, 赢得市场竞争优势的核心技术前提。

设计和制造是产业技术, 而由测量和控制与其有效融合的技术, 才是先进的现代产业技术。近年来提出的智能设计、生产 (制造) 技术, 客观上对量值的测量和控制提出了与之相适应的产线技术要求:在产品产线上对测量对象的量值实施动态、非破坏、不间断地精、准、稳持续测量和控制的应用要求。

实验室的检测需要抽样, 抽样具有风险性。而生产线上的实时检测和控制才能完成产品的在线质量保证。产业 (品) 的实验室技术向生产线上移动, 从产品形成过程控制产品的质量是检测技术发展大趋势。

质量意识、工匠精神、质量过程管理强调了在质量工作中, 对人的行为的主观要求。而量值在产品设计和生产 (制造) 过程中的应用, 则客观反映了质量的有效技术需求。

量值是由一个数字加一个计量单位构成的。由于原材料和工艺设备是产品形成的必要条件, 而原材料和工艺技术的应用, 需要由量值的测量、分析和控制进行。因此, 每一个产业, 每一个产品中均有大量的量值存在。产业 (品) 的工艺和量值的融合应用技术, 可体现在多领域的目标需求, 如:

质量可表述为主观质量和客观质量。其中, 满足消费者需求的质量称为主观质量, 满足技术参数要求的质量称为客观质量。而主观质量需要客观质量参数来分析和实现, 量值是客观质量的载体。

成本-效益是企业市场竞争的主题, 通常由管理和技术两种方式获取, 管理是靠人的主观约束行为, 而技术方式则是技术链控制的客观行为。自动化和智能化的生产 (制造) 方式, 将工艺与量值在产线深度融合, 主导了效益目标的客观技术行为。

智能生产 (制造) 的前提是数字和数据, 而大数据中的有用数据是有效数据, 量值数据是有效数据的本源。精准的量值数据, 形成精准的生产 (制造) 方式, 带来精准的质量和效益实现, 构成精准工业4.0产线技术。

满足使用者要求的产品质量 (主观质量) :视觉-听觉-味觉-触觉-意觉 (含安全) 。

满足产品技术参数的质量 (客观质量) :视觉量值参数 (分解) 、听觉量值参数 (分解) 、味觉量值参数 (分解) 、触觉量值参数 (分解) 、意觉量值 (含安全) 参数 (分解) 。

产品各量值参数:定义-测量-试验-验证-评定-确认。

产品量值参数 (各工艺流程) :测量-控制-验证-评定-改进。

精准工艺技术:模块化 (MES) 系统-设备-方法-标准制定-标准执行。

在线的量值技术包括计量设备校准、期间核查、测量和有效控制。实验室的离线技术仅能提供脱离工序和工艺的测量对象量值参数评定需求, 不能满足产品生产 (制造) 过程中实时性测量和控制的量值要求。

产品在生产过程中的量值呈动态特性, 而实验室对测量对象测量确认的量值是静态状态下的, 不能体现产线真实量值的运行状态。动态的量值测量和控制是量值流程的关键技术。

产品生产 (制造) 过程的自动化, 要求量值测量和控制方式与产线工艺融合的自动化。产线上量值的实时自动测控方式, 带来了产品各技术参数的高度一致性, 从技术上避免了实验室抽样检测的必要性。产线上与工艺融合的量值自动测控技术, 是量值流程的必要环节。

信息技术含通信和网络, 通信网络平台是企业智能生产 (制造) 的后端技术, 它把来自前端的自动化量值数据 (有效数据) , 进行传输、交换、分析、处理, 形成各种指令。由指令调节、控制、调度和指挥生产 (制造) 。这是量值生产 (制造) 产品流程环节的智能目标需求。

广义:泛指现代产业活动中所需求的各种实用 (适用) 计量活动。

学术与技术意义: (1) 产业计量学理论; (2) 产业计量工程; (3) 一般的产业计量测试活动。

以关注最终使用测控数据结果的正确性为目的, 应用计量要素链的形式服务于各产业经济组织活动中的实用 (适用) 科学 (注: (1) 要素链包括:含法规要求在内的计量技术和管理链; (2) 服务链包括:产品的研发、设计、生产、流通、使用、报废全过程及其涉及的产业链相关性) 。

(1) 从经济学的视野去审视计量。

(2) 从现代产业经济结构的需求去研究计量。

(3) 以质量效益目标的追求去设计、实施和评估计量。

(4) 从计量科学的本征特性 (内涵) 去认识和完善计量。

在产业经济活动中, 围绕最终使用计量数据正确性为中心, 应坚守的原则:

(1) 整体性与系统性原则; (2) 需求导向原则; (3) 针对性原则; (4) 全程性原则; (5) 实用 (适用) 性原则; (6) 时效性原则; (7) 互动性与协调性原则; (8) 计量法规、技术与管理要素相互支撑原则; (9) 质量与效益平衡性原则;10相关方协同参与原则。

(1) 产业计量工程定义

应用产业计量学理论知识, 在产业中升级产品 (含工程与服务) 质量和效益的计量技术工程。特指由量值的测量和控制主导产品设计、生产 (制造) 过程质量和效益提升的系统技术工程。比如:根据某一产品工艺需求, 进行计量要素活动系统设计与实施, 产生结果效用。要求采用精量化的测量与控制技术, 实现精量化设计、精量化管理、精量化生产、精量化成型与出品, 获取产品的质量与效益最优化目的。体现:量值的工艺应用、工艺的量值引领、量值设计产品、量值生产 (制造) 产品的先进技术本质。

(2) 产业计量工程工作坐标示意图 (见图1)

(3) 产业计量工程技术要素

(1) 输入———产品量值系统工程。

(2) 输出———产业 (品) 质量与效益。

(3) 要求———综合性量值应用。

(4) 技术——量值的测量和控制。

(5) 要点——计量要素选择和综合评定。

(6) 目标——与生产线协同的自动和信息化应用。

(7) 特征———以在线、动态为主。

图1 产业计量工程工作坐标示意图   下载原图

(8) 程度———融入工艺流程的过程测控技术。

(9) 特点———须产品相关方协同参与完成。

10方式———整体思维、工程系统设计。

11团队———综合性技术人才团队。

(4) 产业计量工程技术原则

(1) 量值应用; (2) 过程控制; (3) 在线方式; (4) 动态技术; (5) 自动测量; (6) 数字量; (7) 复杂量; (8) 系统设计; (9) 远程测控;10综合技术;11智能技术。

(5) 产业计量工程技术定位

(1) 在产业 (品) [含工程与服务]质量/效益升级中, 测控技术转移的载体。

(2) 产业计量工程-工业4.0的支撑和着力平台, 精准工业4.0技术。

(6) 产业计量工程技术路线

(1) 产品设计阶段的工艺量值导向与验证。

(2) 产品生产 (制造) 阶段的工艺量值测控与保证。

(3) 工艺指标的质量效益量值评定与控制。

(7) 产业计量工程的目标效果

(1) 显著的两化发展和深度融合状态。

(2) 预期的产业和产品质量/效益升级效果。

(1) 计量设备的校准; (2) 量值数据的测定; (3) 关注测量精度和测量难度; (4) 注重测量方法; (5) 点对点测量特点; (6) 计量技术专业性要求; (7) 强调测量能力建设 (含人员、设备和方法) 。

(1) 组织有相关决策者参加的领域知识培训活动。

(2) 组织企业产品设计、工艺、标准化、计量、质量、认证认可、产品成本核算等技术人员系统学习和培训。

(3) 选择设计、生产 (制造) 产品项目, 确定工艺和量值负责人 (委托专业技术机构或聘用专家) 。

(4) 建立项目实施团队, 分析流程技术细节, 开展项目设计工作。

(5) 形成工艺与量值融合的设计报告 (报告中明确产品质/效目标要求) 。

(6) 项目负责人按照设计报告内容, 具体组织分工实施, 完成产业计量工程的建设任务。

(7) 按照设计报告的项目内容逐项验收和总体验收。

(8) 形成技术体系成套技术 (含设备和方法及专利技术) 。

(9) 组织专家和相关人员评定工程效果, 符合设计相关要求。

(10) 编制标准化文件, 形成产品设计、生产 (制造) 系列技术标准。

(1) 新概念, 未形成产业界的量值意识。

(2) 新学科, 未形成系统的教材和师资。

(3) 新技术, 量值和工艺融合的技术团队有待形成。

(4) 新机制, 新的技术服务机制有待建立。

(5) 新模式, 新的商业模式有待创造。

(1) 培训:通过组织有效培训, 解决难点 (1) 和 (2) 的问题。

(2) 科研攻关:由企业和专业技术机构形成技术团队, 开展项目攻关, 锻炼人才解决难点3问题。

(3) 建立机制:在相关机构建立新的服务模式和工作机制, 解决难点 (4) 问题。

(4) 创新模式:研究实践新的商业模式, 实现企业和专业技术机构共建共享。

无论国家、社会和企业, 都把质量放在非常重要的位置, 产品的质量和效益是企业的生命, 也是全社会为之关切的大命题。多年来, 我们工作的质量方式, 往往停留在过程质量管理、终端产品的合格评定和产品生产 (制造) 中所用的计量器具的检定校准。质量方式和现状给我们提出了建立新的思维空间的迫切要求。产业 (品) 的质量和效益如何更有效提升?怎样修筑中国特色质量之路, 把质量强国落到实处?精准量值的过程技术建立了一种客观的技术路径, 同时, 它将和新时代智能生产 (制造) 方式切合, 实现产业技术的转型升级。