淺析航天計(jì)量器具的管理

任 暉 李玉華 吳春嬋 麥 吉 李 威

(北京航天計(jì)量測試技術(shù)研究所，北京 100076)

1 引 言

2013年，國家發(fā)布了《計(jì)量發(fā)展規(guī)劃(2013-2020年)》，明確提出了強(qiáng)化計(jì)量管理的要求，國防科工局《國防計(jì)量監(jiān)督管理?xiàng)l例》、《國防科技工業(yè)計(jì)量監(jiān)督管理暫行規(guī)定》以及《(GJB5109)裝備計(jì)量保障通用要求-檢測與校準(zhǔn)》都對武器裝備計(jì)量管理和計(jì)量保證工作提出了明確的要求。

航天計(jì)量工作伴隨著中國航天事業(yè)的開拓孕育而生，并伴隨著航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，在確保型號(hào)量值傳遞準(zhǔn)確統(tǒng)一，解決型號(hào)計(jì)量測試技術(shù)難題，突破武器裝備發(fā)展技術(shù)瓶頸等方面發(fā)揮了重要基礎(chǔ)保障作用。在當(dāng)前高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國和國防建設(shè)的發(fā)展要求下，航天計(jì)量工作也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，持續(xù)推進(jìn)計(jì)量統(tǒng)一規(guī)范管理，進(jìn)一步強(qiáng)化計(jì)量測試在型號(hào)質(zhì)量提升中的作用，推動(dòng)計(jì)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不斷適應(yīng)“三高”發(fā)展要求具有重要意義。這其中，加強(qiáng)在計(jì)量體系中占有重要地位的計(jì)量器具管理就顯得極為重要。

2 航天計(jì)量支撐型號(hào)質(zhì)量提升情況

多年來，航天計(jì)量工作面向型號(hào)產(chǎn)品科研生產(chǎn)、面向國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，堅(jiān)持軍民融合、計(jì)量與測試結(jié)合、服務(wù)與監(jiān)督結(jié)合的原則，構(gòu)建了航天計(jì)量保證模式。一是為型號(hào)提供常規(guī)計(jì)量保障，保證了設(shè)備的準(zhǔn)確可靠。二是支撐靶場型號(hào)試驗(yàn)，直接或間接參加型號(hào)試驗(yàn)，解決參試設(shè)備溯源及現(xiàn)場測試等關(guān)鍵問題。如武器裝備發(fā)射瞄準(zhǔn)校準(zhǔn)，運(yùn)載火箭冗余慣組初始姿態(tài)測量、整流罩分離姿態(tài)測量、貯箱加注變形量測量、箭體尾段起飛漂移量測量等。三是開展型號(hào)專用計(jì)量測試設(shè)備研制。如在新一代運(yùn)載火箭等重大型號(hào)研制過程中，開展了測試校準(zhǔn)方法研究、專用測試設(shè)備研制等一系列型號(hào)計(jì)量保障工作，解決了型號(hào)大部段自動(dòng)對接、大推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力校準(zhǔn)等問題。四是解決型號(hào)研制過程中不可檢、不可測問題。如根據(jù)型號(hào)需求或總裝廠需求，解決了常規(guī)液體發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)小孔測試、質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量自動(dòng)化測試等計(jì)量測試難題。

由于航天產(chǎn)品的特殊性，決定了航天計(jì)量以及計(jì)量器具管理均有著不同于傳統(tǒng)計(jì)量管理的特殊性，特別是在專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)和科研生產(chǎn)單位配備了大量型號(hào)專用或通用測量設(shè)備。一些設(shè)備工作條件和使用環(huán)境特殊，需要在工作狀態(tài)和特殊環(huán)境下計(jì)量；部分設(shè)備不易拆卸，需要開展現(xiàn)場、在線計(jì)量；部分測試設(shè)備參數(shù)多，功能復(fù)雜、綜合性強(qiáng)、集成化程度高，需要對整體性能指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。因此，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具管理之外，型號(hào)專用或通用測量設(shè)備的全生命周期管理需要重點(diǎn)關(guān)注。

3 航天計(jì)量器具管理現(xiàn)狀分析

3.1 計(jì)量器具管理要求

計(jì)量是工業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)，體現(xiàn)了法制性、先行性、系統(tǒng)性等特點(diǎn)，國家、國防科工局、集團(tuán)公司對計(jì)量管理都提出了明確要求。全國人大常委會(huì)頒布的《中華人民共和國計(jì)量法》，對計(jì)量基準(zhǔn)器具和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具的管理做了明確規(guī)定。國防科工局頒布的《國防計(jì)量監(jiān)督管理?xiàng)l例》(中央軍委第54號(hào)令)，明確對軍隊(duì)和國防科技工業(yè)系統(tǒng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具及其計(jì)量保證與監(jiān)督管理工作提出要求。航天計(jì)量器具管理不僅應(yīng)符合相關(guān)法律、法規(guī)要求，還需針對航天產(chǎn)品研制、試驗(yàn)、生產(chǎn)、列裝或發(fā)射全過程使用的通用及專用測試設(shè)備實(shí)施管理,并提出更高的要求。做為中國航天事業(yè)的發(fā)祥地，中國航天科技集團(tuán)有限公司第一研究院在質(zhì)量管理工作中明確提出了“配置了滿足需要的可靠性設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證等工具軟件以及計(jì)量檢測設(shè)備”的要求，出臺(tái)院級(jí)標(biāo)準(zhǔn)《(Q/Y 725-2017)計(jì)量管理與監(jiān)督》、《(Q/Y 102-2010)專用測試設(shè)備計(jì)量管理規(guī)定》等一系列計(jì)量相關(guān)規(guī)定，對計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具、通用測量設(shè)備和專用測試設(shè)備等的管理都提出了明確要求。

3.2 計(jì)量器具分類管理情況

航天計(jì)量器具涉及到型號(hào)產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，種類多，專業(yè)多，參數(shù)多。一般航天計(jì)量器具分為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具和計(jì)量器具(測量設(shè)備)兩類。

(1)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具管理包括建標(biāo)準(zhǔn)備、建標(biāo)考核、有效性確認(rèn)、使用和維護(hù)、計(jì)量管理等。

(2)測量設(shè)備管理分為通用測量設(shè)備和專用測試設(shè)備。通用測量設(shè)備應(yīng)建立測量設(shè)備臺(tái)帳，制定周期溯源計(jì)劃，并實(shí)施動(dòng)態(tài)管理；新購置的測量設(shè)備，對其計(jì)量性能進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，合格后方可辦理接收手續(xù)；自行研制的測量設(shè)備，需要有計(jì)量管理機(jī)構(gòu)參與驗(yàn)收；測量設(shè)備應(yīng)向一二級(jí)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行溯源，并在有效期內(nèi)使用；沒有溯源渠道的測量設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行比對或能力測試，比對時(shí)間間隔不得超過2年。專用測試設(shè)備分關(guān)鍵專用計(jì)量測試設(shè)備、重要專用測試設(shè)備和一般專用測試設(shè)備三類，在建立臺(tái)帳并統(tǒng)一編號(hào)，分類管理的同時(shí)，使用前進(jìn)行校準(zhǔn)并對校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)量確認(rèn)；設(shè)計(jì)、使用單位計(jì)量人員參加專用測試設(shè)備驗(yàn)收；綜合參數(shù)專用測試設(shè)備進(jìn)行綜合校準(zhǔn)。

4 計(jì)量器具管理中存在的不足

隨著航天科研生產(chǎn)任務(wù)日趨繁重、質(zhì)量保證能力和效率要求不斷提高，計(jì)量工作也面臨更高發(fā)展要求，對計(jì)量技術(shù)、計(jì)量能力、計(jì)量器具等管理工作都提出了新的要求。對于計(jì)量器具管理來說，原有的一些方式方法已不適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展需求，需要針對存在的不足進(jìn)一步加以完善。

4.1 計(jì)量器具的統(tǒng)籌管理有待加強(qiáng)

據(jù)了解，美國波音公司計(jì)量中心承擔(dān)整個(gè)公司基本量的量值傳遞和溯源工作，并對計(jì)量與測試設(shè)備采用金字塔形分級(jí)管理模式，所有校準(zhǔn)或校驗(yàn)合格的計(jì)量和測試設(shè)備都被“金字塔”覆蓋。以美國為代表的發(fā)達(dá)國家，軍方為保障武器裝備性能處于良好的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)狀態(tài)都建立了相應(yīng)的計(jì)量測試技術(shù)及設(shè)備管理的保證體系。如美國海軍測量設(shè)備的校準(zhǔn)不搞“就地就近”，無論在何地，所有海軍設(shè)備都必須納入海軍校準(zhǔn)計(jì)劃，由海軍校準(zhǔn)團(tuán)體完成校準(zhǔn)工作。在國內(nèi)，奇瑞汽車的計(jì)量統(tǒng)籌管理很具有代表性，在其計(jì)量三步走發(fā)展規(guī)劃中，明確第一步就是要實(shí)現(xiàn)測量設(shè)備受控，測量設(shè)備全生命周期統(tǒng)籌管理，經(jīng)過多年努力目前該目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。而航天計(jì)量器具管理多處于廠所“各自為政”的情況，對于摸清計(jì)量器具底數(shù)、實(shí)施有效監(jiān)督和管控帶來較大困擾。

4.2 需要提高計(jì)量器具溯源需求傳遞的有效性

航天產(chǎn)品在技術(shù)上具有高、精、尖的特征，系統(tǒng)龐大復(fù)雜，涉及的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域廣泛，新技術(shù)多，技術(shù)難度大。因此，相應(yīng)要求計(jì)量測試的新參數(shù)多，精度高，量程寬，頻段廣。即使某些參數(shù)的測量精度要求不算高，但是工作環(huán)境或工作條件比較特殊，如何實(shí)時(shí)有效的測量和計(jì)量，技術(shù)上難度是比較大的。尤其是產(chǎn)品應(yīng)用背景的特殊性帶來應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，在計(jì)量測試機(jī)構(gòu)不清楚航天產(chǎn)品及相關(guān)計(jì)量器具特殊需求的情況下，用常規(guī)方法開展檢測校準(zhǔn)，容易帶來比較大的問題。如型號(hào)經(jīng)常使用渦輪流量計(jì)測量各種溫度條件下的紅油流量，在不同的溫度下，紅油粘度差異很大，因而同一支流量計(jì)表現(xiàn)出不同的流量特性，常溫下得到的校準(zhǔn)結(jié)果在高低溫工況下使用將產(chǎn)生巨大誤差。因此，要確保計(jì)量器具溯源需求能夠有效傳遞。

4.3 專用測試設(shè)備計(jì)量管理存在短板

專用測試設(shè)備具有種類繁多、使用有效期短、涉及參數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、沒有完善的量值溯源渠道等特點(diǎn)，造成了管理難度加大，不易受控。一是長期以來，計(jì)量工作的重點(diǎn)往往放在計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具上，如計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具和通用測量設(shè)備的周檢率、合格率等，而忽視了專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)和管理；二是專用測試設(shè)備種類繁多，規(guī)格不一，在短時(shí)間內(nèi)難以健全全溯源鏈；三是專用測試設(shè)備一般均為非標(biāo)設(shè)備，造成沒有現(xiàn)成的國家或行業(yè)計(jì)量技術(shù)規(guī)范可用；四是對于一些專用測試設(shè)備，國家或行業(yè)沒有建立起最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致專用測試設(shè)備無從實(shí)現(xiàn)量值溯源。

5 加強(qiáng)計(jì)量器具管理的對策研究

5.1 實(shí)施計(jì)量器具溯源統(tǒng)一管理

至少在研究院層面，對通用計(jì)量器具、專用測試設(shè)備量值溯源實(shí)施統(tǒng)一管理。由院屬專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)作為計(jì)量支撐單位和歸口管理單位，一是摸清現(xiàn)有計(jì)量器具底數(shù)，確保計(jì)量器具臺(tái)帳全覆蓋，及時(shí)更新維護(hù)信息，計(jì)量器具實(shí)際溯源情況與證書一致，帳物相符；二是由專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)計(jì)量器具溯源統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)進(jìn)統(tǒng)出”，對于內(nèi)部計(jì)量機(jī)構(gòu)能自行解決的即自行完成，需外協(xié)其他計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)的，由專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)統(tǒng)一安排，從而發(fā)揮專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)的專業(yè)和抓總作用，提升計(jì)量管理質(zhì)量和效率；三是專用測試設(shè)備設(shè)計(jì)、引進(jìn)、購置過程中，專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)充分參與并識(shí)別專用測試設(shè)備計(jì)量特性，明確計(jì)量技術(shù)要求，確定計(jì)量方案和溯源途徑。

5.2 強(qiáng)化下游配套單位計(jì)量管控

參照航天產(chǎn)品質(zhì)量保證要求傳遞方式，將航天計(jì)量測試要求傳遞到下游單位，實(shí)施有效管控。一是有效傳遞航天計(jì)量測試要求，嚴(yán)格特殊計(jì)量測試需求管理，定期實(shí)施監(jiān)督審核，確保下游配套單位計(jì)量測試設(shè)備溯源有效、生產(chǎn)設(shè)備精度滿足要求；確保計(jì)量測試外包單位質(zhì)量體系運(yùn)行過程受控、證書結(jié)果有效，了解承擔(dān)的特殊計(jì)量測試任務(wù)需求，且人員、設(shè)備、方法滿足要求并經(jīng)過充分確認(rèn)。二是要對計(jì)量外包單位進(jìn)行梳理，明確準(zhǔn)入要求并建立計(jì)量外包供應(yīng)商負(fù)面清單，對合格計(jì)量外包單位定期開展培訓(xùn)，及時(shí)傳遞最新要求。三是逐步將航天計(jì)量自身的計(jì)量測試服務(wù)，如檢測校準(zhǔn)服務(wù)、信息化管理等覆蓋下游配套單位，促進(jìn)上下游單位溯源渠道受控、一致。

5.3 抓好專用測試設(shè)備計(jì)量管理

通過實(shí)施計(jì)量統(tǒng)一、規(guī)范管理，逐步規(guī)范專用測試設(shè)備固定資產(chǎn)管理，并在此基礎(chǔ)上，不斷彌補(bǔ)專用測試設(shè)備計(jì)量管理短板，確保專用測試設(shè)備從計(jì)量方法、管理等環(huán)節(jié)準(zhǔn)確可靠受控。一是采取分步實(shí)施的方式。專用測試設(shè)備在航天科研生產(chǎn)單位大量存在，一蹴而就徹底解決專用測試設(shè)備溯源等管理問題不現(xiàn)實(shí)，可以先對各院、廠所專用測試設(shè)備的分布情況、目前狀態(tài)進(jìn)行廣泛調(diào)研、統(tǒng)計(jì)，分門別類后首先針對量大面廣、關(guān)重作用等幾類設(shè)備完善計(jì)量管理。二是加強(qiáng)專用測試設(shè)備可計(jì)量性管理。在專用測試設(shè)備設(shè)計(jì)階段，要對專用測試設(shè)備所涉及的量值加以分析，確定校準(zhǔn)這些量值的能力，并在設(shè)計(jì)方案中確定計(jì)量端口，并由專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)著手設(shè)備校準(zhǔn)方法的研究工作；在專用測試設(shè)備研制生產(chǎn)及工作階段，專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)參與對設(shè)備的評(píng)審把關(guān)，對校準(zhǔn)工作實(shí)施周期管理。

5.4 建立計(jì)量器具管理信息平臺(tái)

建立航天計(jì)量信息化管理系統(tǒng)，通過信息化管理手段實(shí)現(xiàn)計(jì)量器具的全生命周期全流程全覆蓋管理，實(shí)現(xiàn)計(jì)量監(jiān)督的全面覆蓋。通過搭建成熟的計(jì)量信息管理標(biāo)準(zhǔn)體系實(shí)現(xiàn)計(jì)量器具動(dòng)態(tài)精細(xì)化管理的訴求，并通過體系化、平臺(tái)化、智能化計(jì)量業(yè)務(wù)的平臺(tái)搭建，可支撐型號(hào)質(zhì)量量化的控制，建立100%全覆蓋的信息化計(jì)量監(jiān)督檢查機(jī)制，實(shí)現(xiàn)計(jì)量器具臺(tái)帳、計(jì)量周期、證書、原始記錄、狀態(tài)等的信息化管理，覆蓋“人(人員)、機(jī)(儀器)、料(檢品、材料)、法(標(biāo)準(zhǔn)、方法)、環(huán)(環(huán)境)、測(檢測)”全要素，提升計(jì)量業(yè)務(wù)綜合管理水平。

6 結(jié)束語

航天計(jì)量測試誕生于航天技術(shù)發(fā)展需求，并伴隨著航天技術(shù)的發(fā)展壯大而達(dá)到現(xiàn)今水平，因此航天計(jì)量測試的發(fā)展基礎(chǔ)在航天事業(yè)，立足點(diǎn)也在航天事業(yè)，解決航天事業(yè)的計(jì)量測量問題是航天計(jì)量的根本職能和發(fā)展的重要出路。計(jì)量器具管理作為航天計(jì)量管理的重要工作，其管理水平的高低，對于提高計(jì)量測試服務(wù)保障航天產(chǎn)品質(zhì)量具有重要影響，其管理方式方法還需要在后續(xù)工作中不斷地通過摸索和實(shí)踐加以完善。