測精測度測玄微 量己量人量國力——訪上海大學機電工程與自動化學院李明教授

本刊記者/Reporter 譚弘穎/TAN Hongying

李明：男，1963年生，碩士。上海大學機電工程與自動化學院研究員、博士生導師?，F任全國產品幾何技術規(guī)范標準化技術委員會委員（SAC/TC 240,ISO/TC 213）、上海市模具行業(yè)協(xié)會特種加工委員會副主任委員、上海市機械工程學會先進制造技術專業(yè)委員會理事、上海高?；Q性與技術測量基礎研究會副理事長，是國內幾何技術標準和坐標測量技術領域的知名專家。

自1987年開始接觸三坐標測量機，長期從事幾何坐標檢測與質量過程控制、機電一體化系統(tǒng)設計制造方面的教學與研究工作。承擔過國家863、上海市重大和重點攻關項目，并且十分重視與企業(yè)的產學研合作，研究成果應用于汽車、風電、航空、航天、地鐵、隧道、造船、建筑、機床及軍工等領域，多次獲得上海市科技進步獎。已公開發(fā)表學術論文60多篇，獲發(fā)明專利授權10余項。

2003年以來，主持和參與了30多項產品幾何技術規(guī)范（GPS）國家標準的制修訂工作，多年來一直致力于ISO、GB和ASME標準的研究、宣貫、企業(yè)應用和人才培養(yǎng)。

走進上海大學延長校區(qū)，校園內高低參差的桂花已經到了盛花期，星星點點的花蕊散發(fā)著怡人的香氣。十月的上海，剛剛降溫，李明教授看起來剛從忙碌中脫身，和煦地笑著，向筆者招了招手，一邊寒暄、一邊領著筆者走到辦公室。

有規(guī)矩，始成方圓

整個測量就是根據工程圖樣，為制造精度控制、產品精度驗收和精度設計優(yōu)化服務的；所以，要講測量，就得站在整個機械工程體系來講。用一句話來概括就是“精度是工程的基石，標準是技術的臺階，測量是科學的眼睛”。大千世界，沒有規(guī)矩，不成方圓。測量，既是一門基礎性科學，更是一門極具專業(yè)性的技術。由此，我們理應對這門科學懷有深深的敬意。

李明教授是恢復高考后第三批畢業(yè)的大學生，后來又攻讀了碩士學位。在李明教授看來，他很幸運，因為有著不同于一般高校教師的經歷——剛畢業(yè)工作，他跟了一個雖然名氣不大但非常務實的副教授，還跟了一個八級鉗工。上世紀80年代中期，借助世界銀行貸款，學校購置了進口的加工中心、工業(yè)機器人和三坐標測量機等一批先進設備，更使他有機會接觸前沿的技術，如工業(yè)機器人的編程，他能手動編制四軸數控加工程序，從那時開始操作三坐標測量機，并一直在該領域開展測量理論和應用研究至今。上世紀90年代，隨著上海汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是全尺寸測量和對質量過程控制的要求，為他的理論研究提供了一片廣闊的天地，更使他的應用研究接上了地氣。不斷地思考，使他于2003年進入國家?guī)缀渭夹g規(guī)范標準化技術委員會，直接參與了國家標準的制修訂工作，經過多年的沉淀和感悟，形成了一套完整的精度設計、檢驗和保障的技術思路。

在他看來，國內測量技術的發(fā)展，一是緣于隨著我國的工業(yè)化進程，對質量過程控制開始有了要求；另一個則是從上世紀80年代后期開始，傳統(tǒng)的幾何測量技術開始向數字化轉化。隨著數字化制造技術的發(fā)展，新一代幾何技術規(guī)范（GPS）和標準體系無論在理論上還是在方法上都發(fā)生了根本性的改變，已絕對不是以前公差配合的幾何精度概念，而是一種基于功能和計量數學的全新幾何精度設計、控制和驗收的理念和標準體系。有人從經濟角度計算出我國落后國外多少年，從標準制訂和應用角度看，我們同樣能得到相應的結論——國內絕大多數企業(yè)在幾何精度領域的設計、控制理念至少落后國際先進水平30年。

撥云霧，方見月明

那么，如何撥開云霧見月明呢？李明教授認為，首先要做到轉變理念，徹底轉變對標準的認識，尤其對基礎性技術標準的認識。因為基礎性技術標準是全球工程師多年工作的提煉和結晶，其中不僅包含有先進的理念，更有可行的方法可依。然而幾何技術規(guī)范標準目前被國家列為推薦性（GB/T）標準，這本來也是國際通用的做法，但在國內卻被眾多企業(yè)認為是可用可不用，這個觀點是膚淺的、短視的，甚至是錯誤的，因為它直接導致我們在理念和方法上的落后。從標準應用角度看，以前在計劃經濟時代，因為國家機械工業(yè)部的存在，新的國家標準一旦頒布就會得到有效的宣貫和使用，然而在市場經濟的今天，這一重要工作已完全變成一種企業(yè)的自主行為，當企業(yè)領導人不能正確認識標準重要性時，其結果就是企業(yè)離最先進的精度設計保障理念越來越遠，這就是我國機械產品精度和檔次始終在低水準徘徊的主要根源。

我們時常聽人說“一流企業(yè)做標準”，對于國內有企業(yè)而言，也許還談不上真正的做標準，但及時使用最新標準，也是衡量一個企業(yè)領導的眼界、企業(yè)工程師設計理念先進程度的標尺。因此企業(yè)應該花大力氣對工程技術人員和管理人員進行持續(xù)不斷的知識更新，同時加強對最新國家標準和國際標準的應用，從而使我們的精度設計、保障理念能及時跟上先進國家的步伐。李明教授做了個比喻，這就好比體操比賽中的起評分，人家的出手就比你高，你再蹦達也就這點分了。所以，中國要從“制造大國”向“制造強國”轉變，首先必須解決理念問題，不然就是南轅北轍，而對最新標準的貫徹和應用則是最為實際并具有可操作性的步驟，也是提高企業(yè)設計能力和精度保障能力的抓手和突破口。

其次，從目前國內幾何測量技術所遇的問題來看，主要的問題是規(guī)范問題，因為在李明教授看來，所有的測量結果都是有條件的，而規(guī)范就是用來約束條件的。這一方面通過工程圖樣規(guī)范一部分，另一部分則是通過對測量系統(tǒng)（包括“人、機、物、環(huán)、法”五大因素）的規(guī)范來實現。沒有規(guī)范約束的測量，其測量結果是沒有可比性，也是不可信的，更是無法進行合格判定的。在我國，在傳統(tǒng)的幾何測量方面有嚴格的測量規(guī)范，同時對測量系統(tǒng)最重要的因素——人也有相應的持證上崗制度，這就有效地解決了測量工作的質量問題。然而對于幾何數字測量——坐標測量而言，無論其測量理論、測量方法和實際應用較之傳統(tǒng)的幾何測量方法都有根本的不同，測量系統(tǒng)也更為復雜，其對測量人員的要求也更高，在人員配備方面更是涉及到操作人員、編程工程師、測量工藝師等多個層次。然而幾何坐標測量方面的規(guī)范和標準還沒有完全形成。但目前沒有國家標準規(guī)范等，并不代表企業(yè)在測量過程中就可以沒有規(guī)范，更何況就是有國家規(guī)范和標準，也不可能詳細到具體的工件測量過程，因此企業(yè)應該根據相應的測量任務，對每個測量過程進行專門的規(guī)范，這也是ISO 9000中PDCA工作流程的基本要求。李明教授專門介紹了這方面的研究工作，特別是他們最近和上海通用汽車有限公司合作開展的白車身三坐標測量和非接觸測量規(guī)范研究與制訂，這些規(guī)范有效地解決了該公司各部門和各公司之間，由于對工程圖樣理解不一、測量方法與過程不一、測量環(huán)境條件不一等引起的測量數據無法比對和合格判定的問題。

按GPS標準體系和精度控制理念來看，規(guī)范和規(guī)范的過程是核心。從目前國內企業(yè)的設計理念和設計過程管理來看，其設計、制造、檢驗和質保部門基本是串行的工作模式和管理模式，許多設計部門并不能很好地解釋設計結果（工程圖樣的功能要求），而制造部門往往基于自身的工藝能力去評判和處理后續(xù)問題，在國內企業(yè)我們時常會聽到一句話是“工藝保證”，這并不是說我們的工藝能力有多強大，更多的時候是在說我們只有這點水平。而檢驗部門的測量結果往往也不能很好地解釋測量結果，造成測量結果無法得到合格判定，并最終影響對產品的驗收。而在全球化制造的今天，GPS標準體系則是通過精度形成流程中的不確定度管理技術，要求設計明確和細化功能要求，并規(guī)范地標注在圖樣上，同時要求由設計明確驗收要求與規(guī)范約束，這種理念是通過在工程圖樣版本釋放的同時，同時釋放驗收規(guī)范來實現的。在這種機制下，對設計工程師的要求提高了，也明確了，同時也是解決“質量問題70%是由設計造成的”這一難題的思路。

再次，國內測量領域對具有更高技術素養(yǎng)要求的數字測量人才要求同樣還未有效規(guī)范，幾何數字測量人才問題已成為阻礙我國在數字化制造技術應用和產品質量保障的瓶頸。因為基于功能和計量數學的新一代GPS體系和基于幾何的上一代GPS體系具有完全不同的設計理念、測量評定方法和控制方法，對于測量人員而言，就是一個完全不同的知識體系，這不僅需要做相應的知識更新，更涉及到一些技能問題。我國對幾何測量人員地位和作用的認識還停留在傳統(tǒng)測量層面，以至于出現了嚴重斷層。李明教授為此也沒少思考，并一直致力于國內這方面專業(yè)技術人才的培養(yǎng)，并在相應層面多次呼吁。2010年起，上海大學與德國蔡司開展了“幾何數字測量專業(yè)技術人員培養(yǎng)”的合作，就是貫徹專業(yè)人才培養(yǎng)這一想法的具體實踐。這是一種接地氣的工程教育實踐。有許多學生從課程學習，一直做到了課程設計和畢業(yè)設計，直接參與了德國蔡司公司的項目研究和應用項目。

李明教授認為，相對于整個行業(yè)的從業(yè)人才需求，他能做的、能做到的也只是“杯水車薪”，上海大學與德國蔡司的合作也許是不可復制的，因為在目前的中國，絕少有像德國蔡司公司那樣真正有社會責任，而且付諸實際行動的公司。為了能更廣泛地宣傳和傳授幾何數字測量技術、指導實際測量操作，李明教授集他25年幾何數字測量研究和實踐、10余年標準制訂和宣貫工作的積累，編寫出版了國內第1本涉及到幾何數字測量理論、方法和實際應用的專著——《幾何坐標測量技術及應用》。

李明教授企業(yè)應該、而且必須承擔起培養(yǎng)人才的責任，但在目前國內的體制和環(huán)境下，企業(yè)并非不愿培養(yǎng)人才，更多的是擔心留不住人才。李明教授認為，要解決這一問題，應該站在更高層面，即整個人才成材過程來看這個問題。高校無論如何不可能解決人才培養(yǎng)過程中的所有問題，那怕是真正實現了工程教育;因此需要建立一種新的社會機制來調節(jié)和管理。這種機制需要國家來推動，譬如可以采用國家出資牽頭、行業(yè)協(xié)會組織、社會人才管理組織參與的模式，在這種模式下，企業(yè)如果直接招收有經驗的工程師，則需向社會支付相應的費用;而行業(yè)協(xié)會則承擔起社會專業(yè)技術人才繼續(xù)教育和培養(yǎng)責任，從而建立起一種全新的技術人才全社會培養(yǎng)模式;對于幾何數字測量專業(yè)人才來說，還需要對其進行資質的認證，這個需要由國家專門機構的介入。

起平地，終得高樓

在訪談最后，李明教授給筆者講了一個他的學生的例子:這名學生是做國外采購的，在某型材料采購時涉及到一個要求(HB 235)——這種要求在國內的工程圖樣中是常見的，但令這位學生沒想到的是，外方特意來電話詢問這個技術要求的細節(jié)。因為要達到這種要求，有多種工藝方法可以選擇，而不同的方法會造成不同的金相組織和性能特性。李明教授對此深有感觸，因為從這些細微之處不僅看到了中外企業(yè)水平的差異，更看到了在設計理念方法的差距。

他相信，國內的技術水平會以一個較高的速度在提高，只是不能心急，因為沒有沉淀的提升都是虛渺的。他在測量領域已堅持了近30年，之所以能一直堅持下來，一方面是自己興趣使然，另一方面則一種責任。然而，我們不可能、也做不到要求所有的人都這樣靠個人的興趣、覺悟和自覺，因此國家、行業(yè)和企業(yè)等在這方面應該還有很多工作可以做、需要做。所謂萬丈高樓平地起，環(huán)境是基礎，而人更是關鍵，沒有人做、堅持做，就談不上積累，更不用說由大變強了。

我們也相信，既然我們夢想著從制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國，那么不管是應用性學科，還是基礎性學科，都需要去做、去積累，這也確實是需要靠國家這個“機器”來凝結力量、靠各行各業(yè)、靠一代一代去推動。