大数据时代计量数据的应用

舒艳荣，万雪梅，裴圣旺

（北京航天自动控制研究所，北京，100854）

1 引言

2 现阶段计量数据的应用

计量工作是企业生产和经营管理中重要的技术基础工作，是保证产品质量，推进技术进步的重要组成部分，是提升产品质量和获取效益的来源。

计量具有准确性、一致性、溯源性、法制性等特点，即在统一计量单位的基础上，无论何时、何地或采用何种方法，使用何种测量仪器，以及由何人测量，只要符合有关的要求，其测量结果就应在给定的区间内一致，也就是说量值在一定不确定度内的一致。充分利用计量结果可重复、可复现（再现）和可比较的这一特点，发挥计量测试数据的在测试设备管理及保证产品质量各方面的作用，让计量数据更好的为企业服务。

现行工作流中，从自制产品的设计阶段、生产制造阶段，生产工艺控制、特种工序要求，到最终的产品交付检验阶段都需要大量的测量和检验；外购测试设备的采购和验收阶段，除一般检查外，离不开测量范围的确认，误差确认等具体参数确认，作为科研生产单位，更是要求采购的测试设备必须经上一级计量单位计量合格后方可投入使用。此外，通用测试设备的借用，测试设备的使用，维修、封存、报废阶段都离不开计量数据的支持。

除通用测试设备外，在航天系统中，更有不少航天专用测试设备，在航天产品质量中，专用测试设备的计量保证更是扮演着非常重要的角色。

在专用测试设备的计量保证工作中，计量工作由很多部门共同参与完成。从计量器具的选型，到非标计量器具的设计、评审、验收，以及专用测试设备校准依据文件的编制、审核、执行各阶段，都离不开专业的计量数据的支持。

2.1 概述

计量数据之所以不同于其他数据，是因为计量数据具有实测性、准确性、公正性和实用性这几个特点。计量数据来源于计量器具对被测对象进行测量而获得的定量数据，计量数据可以溯源到国家基准，可以作为技术甄别、经济仲裁和经济技术考核的依据。计量数据经过进一步的分析处理，即可用于测试设备的全生命周期管理，从测试设备的采购、验收、借用、使用、维修、封存、报废等各环节，针对计量数据的应用，提出更多有利用价值的参考，更应该应用到科研生产的各环节中，与生产工艺紧密结合，促进企业产品质量的稳定提升，实现产品的精量化设计、精量化管理、精量化生产、精量化成型，最终达到产品质量与效益的优化以及企业精准化管理能力的提升。

2.2 企业精准化管理中计量数据应用的架构

计量数据应用的架构见图1。

图1

计量数据贡献于企业精准化管理的应用可以考虑以下3个围度的内容。

（1）测试设备在采购至最终报废的各个阶段被称为测试设备生命周期。在测试设备服役的整个生命过程中，计量数据作为测试设备的语言，时时刻刻阐述着仪器设备的运行状态、误差变化，测试设备的采购人员、保管人员、借用人员、维修人员通过测试设备计量数据的分析，来判定测试设备是否适用于生产，是否可以为科研生产提供优质的数据服务。

（2）测试设备计量过程中所获得的数据称为计量数据，计量数据的采集必须坚持“客观真实”的原则。在企业测试设备的精准管理中，重点关注计量工作所依据的计量检定规程或校准规范，计量测试所涵盖的参数范围，计量误差以及不确定度等参数，对计量数据经过分析及合理利用，可以让计量数据服务至企业产品质量精准管理的各环节。

（3）测试设备除计量数据外，还有许多本身固有的信息，例如设备的生产厂家、设备型号、设备的使用年限、精度等级等，这些信息在计量数据的应用过程中也不可忽视，虽然说对于同一被测对象，不同生产厂家、不同型号设备、不同的使用年限，只要是经过计量机构检定合格或经校准确认后符合使用要求的测试设备，测量的结果应在一定的不确定度内相同，但是不同厂家、不同的型号设备，在相同的使用环境中自身的计量数据却在发生着变化，有的设备使用了两个计量周期，依据计量检定规程已判定为“不合格”设备，而有些测试设备使用了多个计量周期，计量数据依旧稳定。因此计量测试数据的合理利用，不仅为科研生产中产品的质量提供了保障，也为企业的精细化管理提供了有力的数据支撑。

2.3 计量数据在测试设备生命周期中的应用

测试设备的生命周期，由测试设备的采购、验收、借用、使用、维修、封存、报废7个部分组成。

设备采购阶段：计量测试数据中的测量范围、测量项、稳定性可为设备采购提供参考。提前了解测试设备的计量测试数据，可以预防盲目采购引用过高或者过低精度的计量器具，造成不必要的损失，以及给企业带来不必要的资源浪费。

设备的验收阶段：设备在采购完成后，并不能直接投入科研生产中使用，必须经过验收合格后，才可以投入正常使用。在验收环节，除需要提供设备附带的说明书、出厂合格证、配件外，还必须有第三方检验机构提供的计量检定证书或校准证书，测试设备的实际使用人依据计量检定证书或校准证书中提供的计量测试数据，对比实际实验需求，确认测试设备“合格合用”后，方可正式投入使用。当然，需有关部门将计量检定/校准证书及设备原始验收资料归档保存，并建立计量档案，保障测试设备计量受控，定期按时进行计量工作。

在现行工作中，有不少人认为：新购置的测试设备在出厂时已经完成检验并且出具了出厂合格证明，那么该测试设备就是合格设备，可以直接使用，实则不然。我国《计量法》中对生产者必须对其生产的产品负责方面做了明确规定，这是生产者必须承担的责任和义务，但产品出厂合格证只能证明该产品在出厂时经检验为合格，在经过包装、运输及不同保存环境等各因素后，在到达使用者手中时，其性能和量值是否还可以达到该产品出厂时的标准，就需要权威的第三方计量机构来进行检测了。对于经第三方计量合格的测试设备，可以视为验收质量合格。对于在验收时期，计量不合格的测试设备，可以和厂家沟通并作出相应的处理，避免将损失扩大。可以说计量测试数据在测试产品验收阶段起到了非常关键性的作用。

设备借用阶段：对于通用测试设备管理员来说，可通过计量测试数据了解通用测试设备情况、参数覆盖范围、精度等级、适用对象，便于合情合理的安排测试设备的借用。

例如，在借用测试设备过程中，遇到借用人员需要借用温度计的情况，而在库的温度计中包含了普通指针温湿度表、数显温湿度表、玻璃棒温度计、红外温度计、数字温度计等众多类型，测试的温度范围从-40～200℃不等，适用对象包含环境测量、物体表面测试、液体测量等方面，测量方式也包含了接触式测量、红外测量以及置入式测量等，判断是否符合借用人的需求，通过对计量数据的解读，设备管理员可以了解测试设备的适用范围、精度等级，判断是否符合借用人员的预期需求，减少了反复借用情况的发生，提高了工作效率。

设备使用阶段：对于测试设备的实际使用人员来说，测试数据无疑是不可或缺的一部分，需要通过计量数据来判定测试设备是否合格合用。然而，测试数据的有效利用不能仅限于此，先进的生产制造是生产工艺和量值额有效融合，先进的制造产业需由先进的计量技术构成，以推动产业技术进步。产品的各量值参数包含了从定义到测量、试验、验证、评定以及确认环节，而计量数据则贯穿于产品生产过程的始终，精准的工艺技术是保证产品质量的关键，测试设备使用阶段，测试数据与MES系统或ERP系统集成，在平时的科研生产中，更高效的使用计量数据，是获得高质量、高效益产品的关键。

设备维修阶段：处于维修状态的测试设备，往往缺乏手段判定设备是否维修合格，在测试设备的管理过程中，要求维修后的测试设备必须经过再次计量，对于再次计量后依据检定规程判定为“合格”的测试设备，可以由实际使用人根据计量数据确认设备是否合格合用，维修人员也可以依据计量结论作为判断维修工作是否完成的依据。对于经计量后依据校准规范出具校准证书的测试设备，也可以由实际使用人依据计量校准数据与实际使用要求进行对比确认，确认测试设备数据合格合用后，即可确认维修工作已完成。另外，将维修前后的计量数据进行对比，可得出测试设备数据的变化趋势，判断设备状态，有利于了解设备维修前后的变化趋势，作为维修效果评价的判断依据。

设备封存阶段：对于暂时不用的测试设备按规定可办理封存手续，测试设备启封时，应进行计量，计量合格后方可使用。通过封存及启封前后测试设备的数据对比，可获悉设备封存期间的数据变化趋势，作为封存保管期的参考。测试设备较长时间封存，往往会发现启封再用时，因存放环境等因素的影响，设备测量精度已经损坏。因此定期运转设备，对测试设备进行计量，也是实际科研生产过程中不可缺少的一部分工作。而计量测试数据的积累和比对，正是准确描述测试设备精度变化的语言，需要科研生产单位加强测试设备计量数据的利用。

测试设备报废阶段：测试设备因损坏无法维修或不能正常使用时，往往需要填写《测试设备报废申请单》，单据中往往需要对测试设备的现状进行描述，测试设备因计量结论为“不合格”或测试设备经维修后计量仍为“不合格”时，测试设备的计量数据可以作为判断设备现状的依据，为仪器设备的报废阶段提供有力的数据支撑。

2.4 计量数据对产品质量的贡献

计量是产品质量的保证，没有精准的测量数据支撑，很难保证产品的质量，因为从原材料的进厂检测，到生产过程中的工艺控制、质量监控、半成品的检验以及最终的成品整机测试，都需要计量提供精准的数据支撑。在产品工艺控制过程中，计量测试设备所检测和指示的计量检测数据，用来判断工艺过程是都处于有效的控制状态中，对于计量数据超出工艺过程规定的数据范围，可以判定为工艺过程失控，产生不合格品的几率也会增加，需要企业做出应对办法，减少损失。因此，精准的计量数据为企业提高产品质量，保证效益提供了基础保障，也正是这些精准的数据，将生产的各环节以定量可测量的方式联系在了一起，使产品生产控制链处于可控可量的状态，保证了产品的质量稳定。在成品出厂前的最终检验阶段，必须按照产品标准或企业标准的要求，根据测试设备的计量数据来进行判定，也只有经过法定计量机构或国家授权的检测机构计量检定合格或校准确认合格的测试设备，其测量结果的量值才可以溯源到国家计量基准至国际基准，才能确保不同的国家、地区、企业的量值统一和准确，否则，无法保障对产品质量公平公正的评价。

所以，计量工作是企业质量管理重要的技术基础工作，计量测试数据是企业产品质量的生命线，做好基础计量工作，才能控制产品质量，合理的利用计量数据，才能够发挥计量工作的意义，使计量工作真正服务于企业的长远发展。

3 着眼未来

为了提高产品质量，提高产品的竞争力，不少企事业单位都有各项资质的实验室，同行业、同区域中不乏资源重复，配置超标，发生实验室设备闲置、实验任务不饱满等现象，造成了资源的浪费和过渡配置。在大数据时代、共享经济和竞争日趋激烈的今天，开源节流，充分利用现有资源，精益化生产、专业化科研，将成为科研生产单位新的发展趋势。

《中国制造2025》指出，要加强国家产业计量测试中心建设，构建国家计量科技创新体系。完善检验检测技术保障体系，建设一批高水平的工业产品质量控制和技术评价实验室、产品质量监督检验中心，鼓励建立专业检测技术联盟。在国务院《计量发展规划(2013—2020年)》中也提出“将计量测试嵌入到产品研发、制造、质量提升、全过程工艺控制中，实现关键量准确测量与实施校准”。

未来，也许会有专业、区域化的科研实验室平台或国家产业级计量测试中心，实验平台或测试中心中所包含的测试设备共享、实验承接能力共享，将具备更专业的计量测试能力，引导企业进一步打破“大而全”、“小而全”的格局，分离和外包非核心业务，向价值链更高端延伸，促进我国产业格局逐步由生产制造型产业向生产服务型产业转变。测试设备的计量数据，也将作为权威性数据被更广阔的应用于科研生产。

4 结语

计量数据是计量工作的产品，做好测试设备计量数据的管理，首先是将测试设备的管理引进标准化管理、精细化管理的大门，计量数据的高效利用，是稳定产品质量、提高企业综合管理能力的重要依据，在科学的基础上，对计量数据进行合理的应用，使计量工作、计量产品更好的为科研生产服务，创造更好的经济效益。在大数据时代，计量数据作为权威性、基础性数据，可以应用到测试设备的全生命周期管理的各环节，可以嵌入到产品研发、制造、质量提升、全过程工艺控制中，既可作为评估测试设备稳定性、一致性、有效性的依据，为测试设备精准管理提供依据，更可为企业稳定产品质量、固化科研结果、提高产品竞争力服务，对测试数据应用的进一步开发，将提质增效，为测试设备的有效使用发挥更坚实的基础保障作用。

[1]朱崇全等．提质增效的科学捷径[M]．计量技术发展论坛，2017．

[2]邹岩梅等．加强计量管理的作用[M]．计量与测试技术，2011．