檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)室智能化發(fā)展探索

宋 寰，衛(wèi)尊義，白小亮，仝 珂

(中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院 陜西 西安 710077)

0 引 言

檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)是國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施(NQI)的重要組成部分，也是國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)不可或缺的領(lǐng)域之一。檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、推動(dòng)科技創(chuàng)新方面，發(fā)揮著十分重要的基礎(chǔ)性作用。2011年《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快發(fā)展高技術(shù)服務(wù)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》確立了檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)作為獨(dú)立的行業(yè)而存在，同時(shí)確定檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)為高技術(shù)服務(wù)業(yè)。同年，檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)業(yè)就正式納入國(guó)家統(tǒng)計(jì)，并相繼出臺(tái)了整合檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)等一系列的市場(chǎng)化改革措施，有效地提升了檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)供給水平，優(yōu)化了行業(yè)結(jié)構(gòu)布局。

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)與各領(lǐng)域的融合不斷深化，人工智能應(yīng)用日趨廣泛，為檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”、智能化和檢驗(yàn)檢測(cè)三者的有機(jī)融合、衍生出新的價(jià)值提供了良好契機(jī)。在貿(mào)易全球化，市場(chǎng)國(guó)際化的背景下，運(yùn)用好信息化手段，提升我國(guó)檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，打造具有國(guó)際影響力的檢驗(yàn)檢測(cè)品牌，對(duì)做好質(zhì)量提升工程、建設(shè)質(zhì)量強(qiáng)國(guó)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將從檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，對(duì)智能化檢測(cè)方法、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境管理等方面的應(yīng)用前景和發(fā)展方向進(jìn)行分析研究。

1 檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

國(guó)務(wù)院先后發(fā)文將檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證行業(yè)定位為“高技術(shù)服務(wù)業(yè)、科技服務(wù)業(yè)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)”，成為國(guó)家質(zhì)量提升、助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要技術(shù)支撐，檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證行業(yè)也成為了服務(wù)業(yè)中的明珠，受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1]。

而未來(lái)國(guó)家質(zhì)檢中心的定位(作用)應(yīng)當(dāng)是：國(guó)家的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新基地、標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證基地、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)的技術(shù)依托、產(chǎn)品質(zhì)量提升的助力機(jī)孵化器、產(chǎn)品質(zhì)量爭(zhēng)議最高裁決者，市場(chǎng)公平競(jìng)爭(zhēng)的守護(hù)者[2]。檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)不應(yīng)該只是出檢測(cè)報(bào)告，而是要讓客戶拿著具有品牌價(jià)值的檢測(cè)報(bào)告，提升它的影響力和競(jìng)爭(zhēng)力，所以檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)該重視品牌建設(shè)，向著先進(jìn)發(fā)展方向奮力前行。

1.1 檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)發(fā)展主要呈現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)性和增長(zhǎng)型態(tài)勢(shì)。隨著科學(xué)發(fā)展進(jìn)程加快、質(zhì)量安全理念日益彰顯，我國(guó)檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證工作得到全社會(huì)的普遍重視和積極推動(dòng)，市場(chǎng)容量持續(xù)擴(kuò)大。尤其是過(guò)去二十年，國(guó)家注重推進(jìn)智能制造、航空航天、軌道交通等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展加之各項(xiàng)利好政策的大力扶持，極大地刺激了對(duì)該行業(yè)的需求。但目前行業(yè)龍頭企業(yè)較少，競(jìng)爭(zhēng)較為激烈。同時(shí)，近年來(lái)隨著宏觀經(jīng)濟(jì)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)，制造業(yè)發(fā)展增速有所減緩以及其他國(guó)家對(duì)我國(guó)制造業(yè)需求的減少會(huì)對(duì)我國(guó)質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。當(dāng)然我國(guó)近6年來(lái)大力倡導(dǎo)和推行的“一帶一路”政策促進(jìn)了對(duì)外貿(mào)易的快速發(fā)展和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的消費(fèi)升級(jí)，這些方面也刺激了質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)的需求，對(duì)行業(yè)發(fā)展是有利的。我們需要做的就是克服和避開(kāi)不利因素，把重點(diǎn)放到利用有利的一面發(fā)展上，以我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)還有很大的發(fā)揮空間，未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)朝向?qū)I(yè)化。

1.2 檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)智能化發(fā)展趨勢(shì)

新興產(chǎn)業(yè)、新興技術(shù)的發(fā)展影響檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興的技術(shù)，將會(huì)影響現(xiàn)有檢測(cè)的思路和架構(gòu)，未來(lái)可能會(huì)引發(fā)行業(yè)顛覆性的變化[3]。例如，快速測(cè)試技術(shù)的重大突破，將大大簡(jiǎn)化檢驗(yàn)檢測(cè)大型設(shè)備的復(fù)雜操作；虛擬技術(shù)與量子技術(shù)的深入應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)樣品無(wú)需送達(dá)即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化“傻瓜化”的檢驗(yàn)檢測(cè)等，這些新技術(shù)、新趨勢(shì)將可能導(dǎo)致檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)生態(tài)的重大變化。在第十屆中國(guó)第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展論壇主題演講中[4]曾提出，“檢測(cè)+物聯(lián)網(wǎng)”，即將傳統(tǒng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法利用傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)即時(shí)數(shù)據(jù)采集，檢測(cè)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)抽樣來(lái)實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)測(cè)，應(yīng)用于保障儀器設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)?！皺z測(cè)+大數(shù)據(jù)”可以通過(guò)大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室、專家、消費(fèi)者、企業(yè)、國(guó)家之間的知識(shí)共享和數(shù)據(jù)共享?！皺z測(cè)+新媒體”可以創(chuàng)造出為企業(yè)生產(chǎn)、采購(gòu)，為消費(fèi)者消費(fèi)決策做指導(dǎo)的專業(yè)媒體?！皺z測(cè)+社交”可以實(shí)現(xiàn)行業(yè)的垂直社交平臺(tái)，整合實(shí)驗(yàn)室和專家資源，形成學(xué)術(shù)交流和知識(shí)輸出的知識(shí)平臺(tái)。這些都給了我們檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的方向，檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景下，與人工智能融合，將會(huì)衍生出新的價(jià)值，促進(jìn)檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

然而，檢驗(yàn)檢測(cè)涵蓋面廣、體系龐雜，對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”與“檢驗(yàn)檢測(cè)智能化”的理解還不統(tǒng)一，融合發(fā)展還需要一定的探索。盡管如此，檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)智能化發(fā)展是其做大做強(qiáng)檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)業(yè)的必然發(fā)展道路，也是國(guó)家和社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)行業(yè)的要求。

2 檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室智能化發(fā)展方向

如果檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)或者認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室只是通過(guò)檢測(cè)結(jié)果出具檢驗(yàn)報(bào)告，那和其他具有同樣資格可以出具報(bào)告的檢測(cè)機(jī)構(gòu)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，但檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室能夠?yàn)楫a(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)上，為產(chǎn)品使用企業(yè)在產(chǎn)品選擇上，輸入專業(yè)的檢測(cè)能力，就能夠形成差異化能力，是自己的機(jī)構(gòu)更具有高層次的競(jìng)爭(zhēng)力，也會(huì)擁有更好的利潤(rùn)率。

發(fā)達(dá)國(guó)家在本世紀(jì)初，就提出了實(shí)驗(yàn)室挑戰(zhàn)計(jì)劃，要求實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享，運(yùn)用更多智能化和機(jī)器人參與操作[5]。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，將是給人帶來(lái)高科技的感覺(jué)，可以成為展示中心，對(duì)外來(lái)人員以及合作單位進(jìn)行展示，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室可獲知未來(lái)企業(yè)研發(fā)能力如何；通過(guò)設(shè)備和平時(shí)的操作流程，就能知道檢測(cè)能力如何。智慧實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)少投入，多產(chǎn)出；可以在同樣面積同樣空間的情況下，滿足未來(lái)更多調(diào)整的可能性以及擴(kuò)增的可能性；可以節(jié)約更多的人力、物力，并提供更高效高質(zhì)量的技術(shù)服務(wù)。

2.1 以智能化引領(lǐng)檢測(cè)發(fā)展方向

“互聯(lián)網(wǎng)+”不僅僅是改進(jìn)管理與服務(wù)的工具和手段，不是在“檢驗(yàn)檢測(cè)+互聯(lián)網(wǎng)”的低層次物理性結(jié)合上；人工智能也不是提升效率的權(quán)宜之計(jì)和技術(shù)手段，而是應(yīng)該真正將“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能放到主導(dǎo)地位，納入檢驗(yàn)檢測(cè)未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展中去謀劃。在這個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)和萬(wàn)物智能的時(shí)代，人工智能和“互聯(lián)網(wǎng)+”正深刻地改變著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的運(yùn)行方式，它將進(jìn)一步把人類從繁重、危險(xiǎn)、重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來(lái)，帶動(dòng)多種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的變革，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)模式的調(diào)整，對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)檢驗(yàn)檢測(cè)向“互聯(lián)網(wǎng)+”與智能化新的跨越。

2.2 以智能化提升檢測(cè)能力水平

質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展在一定程度上取決于質(zhì)量檢測(cè)儀器的發(fā)達(dá)程度，已有不少相關(guān)領(lǐng)域借助機(jī)器人、無(wú)人機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，在提高檢測(cè)準(zhǔn)確度的同時(shí)，也加強(qiáng)了對(duì)試驗(yàn)人員的保護(hù)，有效避免危險(xiǎn)的發(fā)生。然而，“互聯(lián)網(wǎng)+”與智能化才剛起步，檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)無(wú)論從認(rèn)識(shí)上還是實(shí)踐上，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距還是比較明顯。我國(guó)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室要站穩(wěn)腳跟實(shí)現(xiàn)趕超，就要乘勢(shì)而上向智能化要生產(chǎn)力、要效率、要未來(lái)。

2.3 以智能化延展檢測(cè)價(jià)值鏈條

人工智能的核心關(guān)鍵是海量的可深度開(kāi)發(fā)利用的數(shù)據(jù)。檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)在多年的發(fā)展中，都會(huì)積累大量的專業(yè)檢測(cè)數(shù)據(jù)，在“大數(shù)據(jù)時(shí)代”的今天，這是一筆寶貴財(cái)富。然后，這筆“數(shù)字”財(cái)富遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。我們之前更多的是進(jìn)行數(shù)量上的統(tǒng)計(jì)，而針對(duì)專業(yè)性能參數(shù)的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)本身，利用方式原始智能通過(guò)人工花費(fèi)大量時(shí)間去整理和簡(jiǎn)單分析；分析方式簡(jiǎn)單，利用先進(jìn)分析手段有限，分析方向單一，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)功能；利用范圍有很大的局限性。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，在推行“互聯(lián)網(wǎng)+”與“智能化”中，檢驗(yàn)檢測(cè)具有其他領(lǐng)域無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。依托“互聯(lián)網(wǎng)+”與“智能化”，充分運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等成熟技術(shù)和模式，對(duì)管理存儲(chǔ)的檢驗(yàn)檢測(cè)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析、挖掘，是第三方檢測(cè)從要素驅(qū)動(dòng)發(fā)展向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展轉(zhuǎn)變面臨的一次百年難逢的機(jī)遇。跳出傳統(tǒng)檢驗(yàn)檢測(cè)的視野局限，將服務(wù)領(lǐng)域向前拓展至生產(chǎn)環(huán)節(jié)，向后延伸至售后環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品的全生命周期質(zhì)量，提供第一手的資料，等等。利用好可挖掘的海量檢測(cè)數(shù)據(jù)，將成為未來(lái)延展檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)更廣闊的價(jià)值鏈條、推動(dòng)檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)變革的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

2.4 以智能化提升機(jī)構(gòu)質(zhì)量管理水平

國(guó)際上目前在提倡實(shí)驗(yàn)室低熵化，實(shí)驗(yàn)室在降低能耗、降低污染和排放，提高效率，增強(qiáng)秩序上下功夫去思考和實(shí)踐。例如，一個(gè)智能庫(kù)存管理系統(tǒng)運(yùn)用在成千上萬(wàn)的設(shè)備備件和試驗(yàn)耗材管理中，可以實(shí)現(xiàn)效率幾百倍的提升。智能化的實(shí)驗(yàn)室可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境控制，根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)要求由試驗(yàn)人員選擇工作環(huán)境，既可以保證人員安全又能保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；可以設(shè)定危險(xiǎn)化學(xué)品和廢氣廢水的控制，即可實(shí)現(xiàn)環(huán)保要求，又能保證實(shí)驗(yàn)室安全。

智能化的實(shí)驗(yàn)室除了可以保障實(shí)驗(yàn)室安全環(huán)保、節(jié)約資源、降低能耗方面做很多事情，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的自我診斷，幫助實(shí)驗(yàn)室管理者作出正確決策，幫助試驗(yàn)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室日常管理。智能實(shí)驗(yàn)室自我診斷功能，可以將實(shí)驗(yàn)室涉及的試驗(yàn)裝備、儀器設(shè)備、耗材試劑、備品備件等實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施整合在一起，完整記錄基礎(chǔ)設(shè)置及試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測(cè)和排除故障，保證實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行。

3 國(guó)家石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心數(shù)字化發(fā)展探索

油氣輸送管和油氣田井下管柱是油氣輸送及勘探開(kāi)發(fā)的重要載體，其質(zhì)量控制及服役安全直接影響企業(yè)及地方公眾形象和經(jīng)濟(jì)效益。隨著石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，對(duì)石油管材質(zhì)量控制和檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)提出了更高要求。常規(guī)檢驗(yàn)覆蓋面有限，且并不能保證使用性能，檢驗(yàn)成本也隨著要求提高而成倍增長(zhǎng)。依托國(guó)家石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)室研究平臺(tái)，數(shù)字化智能檢測(cè)通過(guò)解決關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試技術(shù)，保證其使用性能實(shí)現(xiàn)過(guò)程全覆蓋，在石油管材智能檢測(cè)技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，如石油管材料組織及斷口微觀特性智能檢測(cè)技術(shù)、管線鋼材料斷口特性智能檢測(cè)技術(shù)、油套管螺紋參數(shù)智能檢測(cè)技術(shù)、油井管螺紋接頭性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)及專家分析系統(tǒng)、油井管全尺寸性能智能化檢測(cè)裝備開(kāi)發(fā)、管桿實(shí)物磨損試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用等方面取得顯著效果，數(shù)字化的應(yīng)用，起到了控制檢驗(yàn)成本和增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益，提升國(guó)家中心試驗(yàn)?zāi)芰?、打造檢驗(yàn)檢測(cè)品牌和確保實(shí)驗(yàn)室更加客觀、公正的目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)。在檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)，人工智能技術(shù)同樣是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的有效推動(dòng)力，檢驗(yàn)檢測(cè)與智能化結(jié)合是大勢(shì)所趨。在網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)大發(fā)展的時(shí)代背景下，運(yùn)用新興信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源和數(shù)據(jù)的集聚共享，是提升檢驗(yàn)檢測(cè)能力，打造檢驗(yàn)檢測(cè)品牌的有效模式，夯實(shí)質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁入高質(zhì)量發(fā)展時(shí)代的有效手段。

實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是走向智能化的第一步，也是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效利用的重要基礎(chǔ)。通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”與“智能化”等賦能檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室，提升檢驗(yàn)檢測(cè)效率和能力，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。