淺析航天計量器具的管理

任 暉 李玉華 吳春嬋 麥 吉 李 威

(北京航天計量測試技術(shù)研究所，北京 100076)

1 引 言

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

航天計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，在確保型號量值傳遞準確統(tǒng)一，解決型號計量測試技術(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。在當前高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動航天強國和國防建設(shè)的發(fā)展要求下，航天計量工作也面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)，持續(xù)推進計量統(tǒng)一規(guī)范管理，進一步強化計量測試在型號質(zhì)量提升中的作用，推動計量產(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，加強在計量體系中占有重要地位的計量器具管理就顯得極為重要。

2 航天計量支撐型號質(zhì)量提升情況

多年來，航天計量工作面向型號產(chǎn)品科研生產(chǎn)、面向國民經(jīng)濟建設(shè)，堅持軍民融合、計量與測試結(jié)合、服務(wù)與監(jiān)督結(jié)合的原則，構(gòu)建了航天計量保證模式。一是為型號提供常規(guī)計量保障，保證了設(shè)備的準確可靠。二是支撐靶場型號試驗，直接或間接參加型號試驗，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)射瞄準校準，運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。三是開展型號專用計量測試設(shè)備研制。如在新一代運載火箭等重大型號研制過程中，開展了測試校準方法研究、專用測試設(shè)備研制等一系列型號計量保障工作，解決了型號大部段自動對接、大推力發(fā)動機推力校準等問題。四是解決型號研制過程中不可檢、不可測問題。如根據(jù)型號需求或總裝廠需求，解決了常規(guī)液體發(fā)動機環(huán)小孔測試、質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量自動化測試等計量測試難題。

由于航天產(chǎn)品的特殊性，決定了航天計量以及計量器具管理均有著不同于傳統(tǒng)計量管理的特殊性，特別是在專業(yè)計量機構(gòu)和科研生產(chǎn)單位配備了大量型號專用或通用測量設(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)境下計量；部分設(shè)備不易拆卸，需要開展現(xiàn)場、在線計量；部分測試設(shè)備參數(shù)多，功能復(fù)雜、綜合性強、集成化程度高，需要對整體性能指標進行校準。因此，計量標準器具管理之外，型號專用或通用測量設(shè)備的全生命周期管理需要重點關(guān)注。

3 航天計量器具管理現(xiàn)狀分析

3.1 計量器具管理要求

計量是工業(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，國家、國防科工局、集團公司對計量管理都提出了明確要求。全國人大常委會頒布的《中華人民共和國計量法》，對計量基準器具和計量標準器具的管理做了明確規(guī)定。國防科工局頒布的《國防計量監(jiān)督管理條例》(中央軍委第54號令)，明確對軍隊和國防科技工業(yè)系統(tǒng)計量標準器具及其計量保證與監(jiān)督管理工作提出要求。航天計量器具管理不僅應(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、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、分析、驗證等工具軟件以及計量檢測設(shè)備”的要求，出臺院級標準《(Q/Y 725-2017)計量管理與監(jiān)督》、《(Q/Y 102-2010)專用測試設(shè)備計量管理規(guī)定》等一系列計量相關(guān)規(guī)定，對計量標準器具、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 計量器具分類管理情況

航天計量器具涉及到型號產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)，種類多，專業(yè)多，參數(shù)多。一般航天計量器具分為計量標準器具和計量器具(測量設(shè)備)兩類。

(1)計量標準器具管理包括建標準備、建標考核、有效性確認、使用和維護、計量管理等。

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

4 計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，計量工作也面臨更高發(fā)展要求，對計量技術(shù)、計量能力、計量器具等管理工作都提出了新的要求。對于計量器具管理來說，原有的一些方式方法已不適應(yīng)當前發(fā)展需求，需要針對存在的不足進一步加以完善。

4.1 計量器具的統(tǒng)籌管理有待加強

據(jù)了解，美國波音公司計量中心承擔整個公司基本量的量值傳遞和溯源工作，并對計量與測試設(shè)備采用金字塔形分級管理模式，所有校準或校驗合格的計量和測試設(shè)備都被“金字塔”覆蓋。以美國為代表的發(fā)達國家，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計劃，由海軍校準團體完成校準工作。在國內(nèi)，奇瑞汽車的計量統(tǒng)籌管理很具有代表性，在其計量三步走發(fā)展規(guī)劃中，明確第一步就是要實現(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已經(jīng)實現(xiàn)。而航天計量器具管理多處于廠所“各自為政”的情況，對于摸清計量器具底數(shù)、實施有效監(jiān)督和管控帶來較大困擾。

4.2 需要提高計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，如何實時有效的測量和計量，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，在計量測試機構(gòu)不清楚航天產(chǎn)品及相關(guān)計量器具特殊需求的情況下，用常規(guī)方法開展檢測校準，容易帶來比較大的問題。如型號經(jīng)常使用渦輪流量計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，因而同一支流量計表現(xiàn)出不同的流量特性，常溫下得到的校準結(jié)果在高低溫工況下使用將產(chǎn)生巨大誤差。因此，要確保計量器具溯源需求能夠有效傳遞。

4.3 專用測試設(shè)備計量管理存在短板

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，造成了管理難度加大，不易受控。一是長期以來，計量工作的重點往往放在計量標準器具上，如計量標準器具和通用測量設(shè)備的周檢率、合格率等，而忽視了專用測試設(shè)備的校準和管理；二是專用測試設(shè)備種類繁多，規(guī)格不一，在短時間內(nèi)難以健全全溯源鏈；三是專用測試設(shè)備一般均為非標設(shè)備，造成沒有現(xiàn)成的國家或行業(yè)計量技術(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)沒有建立起最高計量標準，導(dǎo)致專用測試設(shè)備無從實現(xiàn)量值溯源。

5 加強計量器具管理的對策研究

5.1 實施計量器具溯源統(tǒng)一管理

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

5.2 強化下游配套單位計量管控

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

5.3 抓好專用測試設(shè)備計量管理

通過實施計量統(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，不斷彌補專用測試設(shè)備計量管理短板，確保專用測試設(shè)備從計量方法、管理等環(huán)節(jié)準確可靠受控。一是采取分步實施的方式。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，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)進行廣泛調(diào)研、統(tǒng)計，分門別類后首先針對量大面廣、關(guān)重作用等幾類設(shè)備完善計量管理。二是加強專用測試設(shè)備可計量性管理。在專用測試設(shè)備設(shè)計階段，要對專用測試設(shè)備所涉及的量值加以分析，確定校準這些量值的能力，并在設(shè)計方案中確定計量端口，并由專業(yè)計量機構(gòu)著手設(shè)備校準方法的研究工作；在專用測試設(shè)備研制生產(chǎn)及工作階段，專業(yè)計量機構(gòu)參與對設(shè)備的評審把關(guān)，對校準工作實施周期管理。

5.4 建立計量器具管理信息平臺

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

6 結(jié)束語

航天計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)展壯大而達到現(xiàn)今水平，因此航天計量測試的發(fā)展基礎(chǔ)在航天事業(yè)，立足點也在航天事業(yè)，解決航天事業(yè)的計量測量問題是航天計量的根本職能和發(fā)展的重要出路。計量器具管理作為航天計量管理的重要工作，其管理水平的高低，對于提高計量測試服務(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踐加以完善。