测精测度测玄微 量己量人量国力——访上海大学机电工程与自动化学院李明教授

本刊记者/Reporter 谭弘颖/TAN Hongying

李明：男，1963年生，硕士。上海大学机电工程与自动化学院研究员、博士生导师。现任全国产品几何技术规范标准化技术委员会委员（SAC/TC 240,ISO/TC 213）、上海市模具行业协会特种加工委员会副主任委员、上海市机械工程学会先进制造技术专业委员会理事、上海高校互换性与技术测量基础研究会副理事长，是国内几何技术标准和坐标测量技术领域的知名专家。

自1987年开始接触三坐标测量机，长期从事几何坐标检测与质量过程控制、机电一体化系统设计制造方面的教学与研究工作。承担过国家863、上海市重大和重点攻关项目，并且十分重视与企业的产学研合作，研究成果应用于汽车、风电、航空、航天、地铁、隧道、造船、建筑、机床及军工等领域，多次获得上海市科技进步奖。已公开发表学术论文60多篇，获发明专利授权10余项。

2003年以来，主持和参与了30多项产品几何技术规范（GPS）国家标准的制修订工作，多年来一直致力于ISO、GB和ASME标准的研究、宣贯、企业应用和人才培养。

走进上海大学延长校区，校园内高低参差的桂花已经到了盛花期，星星点点的花蕊散发着怡人的香气。十月的上海，刚刚降温，李明教授看起来刚从忙碌中脱身，和煦地笑着，向笔者招了招手，一边寒暄、一边领着笔者走到办公室。

有规矩，始成方圆

整个测量就是根据工程图样，为制造精度控制、产品精度验收和精度设计优化服务的；所以，要讲测量，就得站在整个机械工程体系来讲。用一句话来概括就是“精度是工程的基石，标准是技术的台阶，测量是科学的眼睛”。大千世界，没有规矩，不成方圆。测量，既是一门基础性科学，更是一门极具专业性的技术。由此，我们理应对这门科学怀有深深的敬意。

李明教授是恢复高考后第三批毕业的大学生，后来又攻读了硕士学位。在李明教授看来，他很幸运，因为有着不同于一般高校教师的经历——刚毕业工作，他跟了一个虽然名气不大但非常务实的副教授，还跟了一个八级钳工。上世纪80年代中期，借助世界银行贷款，学校购置了进口的加工中心、工业机器人和三坐标测量机等一批先进设备，更使他有机会接触前沿的技术，如工业机器人的编程，他能手动编制四轴数控加工程序，从那时开始操作三坐标测量机，并一直在该领域开展测量理论和应用研究至今。上世纪90年代，随着上海汽车工业的发展，特别是全尺寸测量和对质量过程控制的要求，为他的理论研究提供了一片广阔的天地，更使他的应用研究接上了地气。不断地思考，使他于2003年进入国家几何技术规范标准化技术委员会，直接参与了国家标准的制修订工作，经过多年的沉淀和感悟，形成了一套完整的精度设计、检验和保障的技术思路。

在他看来，国内测量技术的发展，一是缘于随着我国的工业化进程，对质量过程控制开始有了要求；另一个则是从上世纪80年代后期开始，传统的几何测量技术开始向数字化转化。随着数字化制造技术的发展，新一代几何技术规范（GPS）和标准体系无论在理论上还是在方法上都发生了根本性的改变，已绝对不是以前公差配合的几何精度概念，而是一种基于功能和计量数学的全新几何精度设计、控制和验收的理念和标准体系。有人从经济角度计算出我国落后国外多少年，从标准制订和应用角度看，我们同样能得到相应的结论——国内绝大多数企业在几何精度领域的设计、控制理念至少落后国际先进水平30年。

拨云雾，方见月明

那么，如何拨开云雾见月明呢？李明教授认为，首先要做到转变理念，彻底转变对标准的认识，尤其对基础性技术标准的认识。因为基础性技术标准是全球工程师多年工作的提炼和结晶，其中不仅包含有先进的理念，更有可行的方法可依。然而几何技术规范标准目前被国家列为推荐性（GB/T）标准，这本来也是国际通用的做法，但在国内却被众多企业认为是可用可不用，这个观点是肤浅的、短视的，甚至是错误的，因为它直接导致我们在理念和方法上的落后。从标准应用角度看，以前在计划经济时代，因为国家机械工业部的存在，新的国家标准一旦颁布就会得到有效的宣贯和使用，然而在市场经济的今天，这一重要工作已完全变成一种企业的自主行为，当企业领导人不能正确认识标准重要性时，其结果就是企业离最先进的精度设计保障理念越来越远，这就是我国机械产品精度和档次始终在低水准徘徊的主要根源。

我们时常听人说“一流企业做标准”，对于国内有企业而言，也许还谈不上真正的做标准，但及时使用最新标准，也是衡量一个企业领导的眼界、企业工程师设计理念先进程度的标尺。因此企业应该花大力气对工程技术人员和管理人员进行持续不断的知识更新，同时加强对最新国家标准和国际标准的应用，从而使我们的精度设计、保障理念能及时跟上先进国家的步伐。李明教授做了个比喻，这就好比体操比赛中的起评分，人家的出手就比你高，你再蹦达也就这点分了。所以，中国要从“制造大国”向“制造强国”转变，首先必须解决理念问题，不然就是南辕北辙，而对最新标准的贯彻和应用则是最为实际并具有可操作性的步骤，也是提高企业设计能力和精度保障能力的抓手和突破口。

其次，从目前国内几何测量技术所遇的问题来看，主要的问题是规范问题，因为在李明教授看来，所有的测量结果都是有条件的，而规范就是用来约束条件的。这一方面通过工程图样规范一部分，另一部分则是通过对测量系统（包括“人、机、物、环、法”五大因素）的规范来实现。没有规范约束的测量，其测量结果是没有可比性，也是不可信的，更是无法进行合格判定的。在我国，在传统的几何测量方面有严格的测量规范，同时对测量系统最重要的因素——人也有相应的持证上岗制度，这就有效地解决了测量工作的质量问题。然而对于几何数字测量——坐标测量而言，无论其测量理论、测量方法和实际应用较之传统的几何测量方法都有根本的不同，测量系统也更为复杂，其对测量人员的要求也更高，在人员配备方面更是涉及到操作人员、编程工程师、测量工艺师等多个层次。然而几何坐标测量方面的规范和标准还没有完全形成。但目前没有国家标准规范等，并不代表企业在测量过程中就可以没有规范，更何况就是有国家规范和标准，也不可能详细到具体的工件测量过程，因此企业应该根据相应的测量任务，对每个测量过程进行专门的规范，这也是ISO 9000中PDCA工作流程的基本要求。李明教授专门介绍了这方面的研究工作，特别是他们最近和上海通用汽车有限公司合作开展的白车身三坐标测量和非接触测量规范研究与制订，这些规范有效地解决了该公司各部门和各公司之间，由于对工程图样理解不一、测量方法与过程不一、测量环境条件不一等引起的测量数据无法比对和合格判定的问题。

按GPS标准体系和精度控制理念来看，规范和规范的过程是核心。从目前国内企业的设计理念和设计过程管理来看，其设计、制造、检验和质保部门基本是串行的工作模式和管理模式，许多设计部门并不能很好地解释设计结果（工程图样的功能要求），而制造部门往往基于自身的工艺能力去评判和处理后续问题，在国内企业我们时常会听到一句话是“工艺保证”，这并不是说我们的工艺能力有多强大，更多的时候是在说我们只有这点水平。而检验部门的测量结果往往也不能很好地解释测量结果，造成测量结果无法得到合格判定，并最终影响对产品的验收。而在全球化制造的今天，GPS标准体系则是通过精度形成流程中的不确定度管理技术，要求设计明确和细化功能要求，并规范地标注在图样上，同时要求由设计明确验收要求与规范约束，这种理念是通过在工程图样版本释放的同时，同时释放验收规范来实现的。在这种机制下，对设计工程师的要求提高了，也明确了，同时也是解决“质量问题70%是由设计造成的”这一难题的思路。

再次，国内测量领域对具有更高技术素养要求的数字测量人才要求同样还未有效规范，几何数字测量人才问题已成为阻碍我国在数字化制造技术应用和产品质量保障的瓶颈。因为基于功能和计量数学的新一代GPS体系和基于几何的上一代GPS体系具有完全不同的设计理念、测量评定方法和控制方法，对于测量人员而言，就是一个完全不同的知识体系，这不仅需要做相应的知识更新，更涉及到一些技能问题。我国对几何测量人员地位和作用的认识还停留在传统测量层面，以至于出现了严重断层。李明教授为此也没少思考，并一直致力于国内这方面专业技术人才的培养，并在相应层面多次呼吁。2010年起，上海大学与德国蔡司开展了“几何数字测量专业技术人员培养”的合作，就是贯彻专业人才培养这一想法的具体实践。这是一种接地气的工程教育实践。有许多学生从课程学习，一直做到了课程设计和毕业设计，直接参与了德国蔡司公司的项目研究和应用项目。

李明教授认为，相对于整个行业的从业人才需求，他能做的、能做到的也只是“杯水车薪”，上海大学与德国蔡司的合作也许是不可复制的，因为在目前的中国，绝少有像德国蔡司公司那样真正有社会责任，而且付诸实际行动的公司。为了能更广泛地宣传和传授几何数字测量技术、指导实际测量操作，李明教授集他25年几何数字测量研究和实践、10余年标准制订和宣贯工作的积累，编写出版了国内第1本涉及到几何数字测量理论、方法和实际应用的专著——《几何坐标测量技术及应用》。

李明教授企业应该、而且必须承担起培养人才的责任，但在目前国内的体制和环境下，企业并非不愿培养人才，更多的是担心留不住人才。李明教授认为，要解决这一问题，应该站在更高层面，即整个人才成材过程来看这个问题。高校无论如何不可能解决人才培养过程中的所有问题，那怕是真正实现了工程教育;因此需要建立一种新的社会机制来调节和管理。这种机制需要国家来推动，譬如可以采用国家出资牵头、行业协会组织、社会人才管理组织参与的模式，在这种模式下，企业如果直接招收有经验的工程师，则需向社会支付相应的费用;而行业协会则承担起社会专业技术人才继续教育和培养责任，从而建立起一种全新的技术人才全社会培养模式;对于几何数字测量专业人才来说，还需要对其进行资质的认证，这个需要由国家专门机构的介入。

起平地，终得高楼

在访谈最后，李明教授给笔者讲了一个他的学生的例子:这名学生是做国外采购的，在某型材料采购时涉及到一个要求(HB 235)——这种要求在国内的工程图样中是常见的，但令这位学生没想到的是，外方特意来电话询问这个技术要求的细节。因为要达到这种要求，有多种工艺方法可以选择，而不同的方法会造成不同的金相组织和性能特性。李明教授对此深有感触，因为从这些细微之处不仅看到了中外企业水平的差异，更看到了在设计理念方法的差距。

他相信，国内的技术水平会以一个较高的速度在提高，只是不能心急，因为没有沉淀的提升都是虚渺的。他在测量领域已坚持了近30年，之所以能一直坚持下来，一方面是自己兴趣使然，另一方面则一种责任。然而，我们不可能、也做不到要求所有的人都这样靠个人的兴趣、觉悟和自觉，因此国家、行业和企业等在这方面应该还有很多工作可以做、需要做。所谓万丈高楼平地起，环境是基础，而人更是关键，没有人做、坚持做，就谈不上积累，更不用说由大变强了。

我们也相信，既然我们梦想着从制造业大国变成制造业强国，那么不管是应用性学科，还是基础性学科，都需要去做、去积累，这也确实是需要靠国家这个“机器”来凝结力量、靠各行各业、靠一代一代去推动。