航天专用测试设备计量管理浅析

周 颖 吕晓丽 高 可

(北京宇航系统工程研究所，北京 100076)

1 引 言

航天专用测试设备(以下简称专用测试设备)是在航天产品科研、生产、服务过程中，用于质量控制、性能评定、产品验证而专门研制或购置的非通用(或非标准)测量设备[1]。随着航天型号科研生产任务的日益繁重，专用测试设备的使用范围不断扩大，技术要求和智能化水平不断提高，专用测试设备的计量有效性在确保航天型号产品质量中起着至关重要的作用。在航天制造领域，重要产品往往以系统组件的形式存在，由种类繁杂，形式多样的零部件构成。在重要产品的测试中要使用具备特殊测试能力的专用测试设备来满足测试需求。现有管理模式下，航天企业对专用测试设备和通用测量设备以不同的管理方式来确保专用测试设备性能指标的准确性和可靠性，保证产品检测数据的溯源性与有效性。目前，专用测试设备研制阶段计量人员的参与情况、专用测试设备可校准计量端口的设计、专用测试设备校准规范的编制及专用测试设备管理的信息化建设等方面仍存在的不足，成为当前计量管理领域亟待解决的问题。

2 专用测试设备现状及存在问题

专用测试设备是为保证航天型号产品符合技术指标和性能要求的一类特殊设备。综合专用测试设备的设计、制造、使用及管理等方面情况，专用测试设备存在三个特点。

2.1 功能多技术复杂

专用测试设备主要服务对象是航天型号的重要产品，从而决定了专用测试设备的开发要以相应的产品为基础，通常随着重要产品种类、功能、参数的变化而变化。当前国防科研领域，越来越多的重要产品朝着集成化、总控化的方向发展，专用测试设备为满足航天型号产品的基本测试需要，其种类、结构、技术性能也日益复杂[2]。

2.2 溯源渠道不完整

专用测试设备结构复杂、测试参数多，部分航天型号产品测试过程中会涉及到总系统与分系统的量值统一问题。由于专用测试设备大多是针对某固定航天型号研制生产，因而有些专用测试设备缺乏校准与测试的依据，没有可参照执行的校准规范与检测方法，难以确保测试数据的溯源性。

2.3 使用生命周期较短

专用测试设备的使用生命周期随着航天型号产品的服役时间而确定，部分专用测试设备甚至只使用过一两次，随着该型号任务的结束就加入了报废行列，造成了资源的浪费。如果专用测试设备能够在现有技术特点的基础上加以改进再利用，在提高利用率的同时又能节约成本。

3 计量管理现状及存在问题

计量管理是科研生产和航天型号研制的重要技术基础，近些年随着航天制造行业的快速发展，专用测试设备的测试数据作为产品交付的重要依托，其准确性直接影响到型号产品质量。在GJB9001C质量管理体系要求中，专用测试设备管理制度的建立、台帐的动态管理，专用测试设备准确度和量值范围是否满足申请承制装备需要以及人员管理等都成为审查的重点[3]。航天企业认识到专用测试设备实施计量管控重要性的同时，制定了与专用测试设备相关的各项管理制度，但计量人员在研制阶段没有参与相关工作，导致与管理制度无法契合的现象普遍存在。专用测试设备从设计、研制、验收到使用等环节存在的管理漏洞一定程度影响了专用测试设备使用效果。

3.1 计量人员对全过程计量管控参与不足

在专用测试设备引进、购置、研制过程中，方案论证、技术评审阶段普遍缺乏计量人员参与。企业应在计量管理制度中明确计量人员职责，计量人员不仅在专用测试设备交付使用后参与管理，还应向型号研制的上游环节延伸，在专用测试设备引进、研制、购置、验收阶段提前介入，监督设计方案、可行性论证报告等技术文件中提出专用测试设备的可校准性，从源头确保设计方案科学合理、量值溯源准确可靠，从而实现专用测试设备全过程的计量管控。

3.2 缺乏测试设备溯源依据

校准检测是专用测试设备投入使用后的一项重要工作，但部分专用测试设备缺乏可校准计量端口，难以准确对其性能和参数进行必要的校准。主要原因是设计人员对专用测试设备的可校准性考虑不足和前期评审中缺乏计量人员的参与等客观因素造成。

由于通用测量设备的校准方法无法契合专用测试设备，设计人员缺乏对计量要求及溯源性的了解，致使编写的校准规范缺乏规范性甚至直接缺失。

3.3 专业计量技术能力有待提升

部分航天企业选择设备生产企业实施专用测试设备的校准，但有些企业甚至没有对校准人员进行专业的培训、考核、取证，使得专用测试设备的功能和性能指标难以得到有效保障，为航天型号产品的研制生产带来隐患。又由于计量人员缺乏对专用测试设备专业技术要求的理解与应用，进而对专用测试设备参数指标的复杂性和多样性无法应对，导致航天型号产品质量不合格。因此，专用测试设备校准人员和计量管理人员队伍的专业技术能力有待提升[4]。

3.4 计量管理方式落后

大数据、人工智能技术高速发展的当下，航天领域现有专用测试设备计量管理模式远远不能满足其技术指标和智能化水平不断提高的需求。在缺乏信息化对保证专用测试设备全寿命周期计量管控的情况下，如果计量管理只局限在纸质表单、电子表格等手工形式，势必会增加计量部门的管理难度和设计人员的工作负担，管理效率无法从根本上得到有效提升，各项测试数据的准确性、规范性更无法得到保障。

4 计量管理模式分析

在型号产品研制、生产、试验中，专用测试设备的重要性得以体现，探索一套属于航天专用测试设备的通用化管理模式势在必行。

4.1 健全计量管理制度

健全计量管理制度体系，细化管理内容，强化管理要求，明确各责任部门、相关人员的计量职责，明确研制、配置、验收、科研生产过程中的计量管控内容，涵盖测量人员、专用测试设备校准、溯源、计量确认、校准规范、技术文件等方面的内容要求。

4.2 实现信息化计量管理

随着航天产品型号任务的不断增加，专用测试设备的种类和数量也随之增加，部分专用测试设备流动性较大，致使管理不受控。计量管理人员和测试人员需要凭借传统的纸质单据面对建账、校准、使用等繁琐的工作，容易造成数据丢失。

建立一套计量管理信息系统实现计量全数据、全流程、全寿命周期的信息化管理是解决专用测试设备管理失控的有效方法，通过大数据对全部专用测试设备整合，便捷地对各项数据流集中管理，实时进行数据监控，避免人为因素造成管理失误的同时，更可以规避因信息不能共享而产生的一系列不可预估风险。以流程为驱动的运行方式强化计量过程管控，使专用测试设备全过程计量管理有追踪、有记录，从而提升计量管理人员和测试人员的工作效率。

4.2.1计量管理信息平台功能

计量管理信息平台功能如图1所示，主要管理功能包括：台账管理、计划管理、周检、复检、计量确认、计量追溯、封存(启封)、专用测试设备管理、考核取证、报表统计等各项业务内容。

图1 计量管理信息平台功能图Fig.1 Function chart of measurement management information platform

4.2.2计量管理信息系统功能实现

计量管理信息系统实现功能如图2所示，系统配置和系统维护是平台框架支撑，计量管理信息平台与资产管理系统产生联动。系统能够根据计量流程和任务的状态，自动对审批和工作的责任人进行邮件提醒。按统计需求调取所需信息和台账，生成周检计划。以计划为主线，将计量追溯、计量确认、证书电子化等有机整合。实现数据集成平台化、操作流程系统化。留存每一次的过程数据，实现计量数据的及时更新，全员共享。

图2 计量管理信息系统功能实现结构图Fig.2 Structure diagram of function realization of measurement management information system

4.3 提升计量专业技术能力

由于专用测试设备的特殊性，航天企业计量管理人员应具有一定的专业技术知识和管理能力。专用测试设备的校准工作也可由专用测试设备的研制人员或使用人员实施，通过专业技术知识培训、考核后持证开展工作。所以，企业要根据实际需要培养一支专业的校准团队，为型号测试工作提供可靠的计量保证。

4.4 加强现场计量管理

各体系审查对专用测试设备现场要求愈加严格，规范专用测试设备现场管理，建立计量巡检机制，定期实施监督检查，能够有效控制专用测试设备的校准周期，防止超期和不校准使用。严格在用、封存、报废专用测试设备的管理制度，防止误用。对于技术文件中有维护保养要求的测试设备要定期实施维护保养并有完成记录，对测量有影响的环境条件应进行监控和记录[5]。

5 发展思路及建议

5.1 专用化逐步向通用化过渡

航天专用测试设备往往随着型号任务的完成而结束使用生命周期，有些仍具有使用价值的测试设备因此报废[6]。建议航天企业对该类专用测试设备集中梳理，对于与测试系统配套使用的工控机等可以企业内部调剂再利用，其它专用测试设备可以通过共享平台实现航天企业资源共享。

企业可探索研究在下一个项目立项阶段针对现有专用测试设备性能通过技术改进或转化的形式满足新产品研制试验的需求，合理再利用，就会减少专用测试设备冗余，提高企业效能。

5.2 加强综合校准技术研究

专用测试设备所涉及航天型号产品的技术状态复杂、结构复杂、参数众多，实施综合校准困难较大。缺乏国内外有效统一的综合校准标准，导致计量参数覆盖性和结果准确度方面存在差异，难以满足综合系统测试数据高精度评价的要求，制约着型号试验测试数据分析。所以研究专用测试设备或测试系统综合校准技术，确定综合校准参数、构建综合校准装置、编制校准规范、开展专用测试设备或测试系统综合参数不确定度的评估，实现测试系统可校准、测试数据可溯源是计量领域未来的发展趋势。

6 结束语

本文以专用测试设备在型号研制中存在的问题为导向，对现阶段航天专用测试设备的计量管理模式进行了分析，只有实施精细化和信息化计量管理，才能降低过程风险，确保产品质量。未来航天企业应加强对专用测试设备综合校准技术的系统梳理和深入研究，保证产品测量数据的准确性和可溯源性，为实现重大型号研制与关键基础技术的突破提供有力的计量支撑与保障。