關(guān)于保證和提高海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量和可靠性的若干思考

趙江濤

（國家海洋技術(shù)中心，天津 300112）

海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備是認(rèn)知海洋的手段和基礎(chǔ)，是建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要支撐。如何保證和提高海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量和可靠性，延長海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備無故障工作時間、減少設(shè)備故障、降低設(shè)備維修次數(shù)，是目前海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備研發(fā)單位和相關(guān)從業(yè)人員面臨的重大挑戰(zhàn)。本文通過分析國內(nèi)海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)狀及存在不足，對如何保證和提高海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量水平提出了具體措施，對推動海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備高質(zhì)量發(fā)展有借鑒意義。

1 海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備分類

海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備是指借助機(jī)械、電子、材料、信息等多學(xué)科及其交叉技術(shù)，對海洋環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測、觀測、調(diào)查設(shè)備的總稱。典型海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備按照其工作環(huán)境和使用方式的不同，可以分為岸基/船基海洋站、海洋環(huán)境專用傳感器、投棄式海洋環(huán)境測量設(shè)備、海洋環(huán)境定點(diǎn)觀測平臺、海洋移動觀測平臺等類型（圖1）。

圖1 典型海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備分類

岸基/船基海洋站設(shè)備主要包括海洋觀測站自動監(jiān)測系統(tǒng)、海氣邊界層觀測系統(tǒng)、船舶水文氣象自動系統(tǒng)、船載大氣波導(dǎo)探測系統(tǒng)等；海洋環(huán)境專用傳感器主要包括溫、鹽、深、浪、流、潮、風(fēng)、氣溫、氣壓、濕度等氣象海洋動力參數(shù)測量和營養(yǎng)鹽、pH、葉綠素等生態(tài)要素在線監(jiān)測傳感器等；投棄式海洋環(huán)境測量設(shè)備主要包括投棄式溫深儀（XBT）、投棄式溫鹽深儀（XCTD）、投棄式海流計(jì)(XCP)和投棄式聲速儀(XSV)等；海洋環(huán)境定點(diǎn)觀測平臺主要包括錨系浮標(biāo)、潛標(biāo)與海床基等，錨系浮標(biāo)按照功能用途可劃分為水文氣象浮標(biāo)、水質(zhì)浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、海冰浮標(biāo)、海嘯浮標(biāo)、通信浮標(biāo)等，潛標(biāo)可分為自容式潛標(biāo)、定時通信潛標(biāo)和實(shí)時通信潛標(biāo)；海洋移動觀測平臺主要包括自治式水下潛器（AUV）、無人遙控潛器（ROV）、無人水面艇（USV）、載人潛水器（MUV）、剖面漂流浮標(biāo)（Argo）和漂流浮標(biāo)等（圖2）。

圖2 典型海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備

2 提高海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量和可靠性的迫切需求分析

我國是一個海洋大國，海洋是我們賴以生存的“第二疆土”和“藍(lán)色糧倉”，關(guān)系著我國的諸多重大安全和發(fā)展利益。進(jìn)入21世紀(jì)，海洋在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用愈加重要，在維護(hù)國家主權(quán)、安全、發(fā)展中的地位更加突出，在生態(tài)文明建設(shè)中的角色更加顯著。黨的十九大明確要求，“堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”，對海洋事業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備是認(rèn)知海洋的手段和基礎(chǔ)，是建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要支撐。海洋科學(xué)研究、海洋資源開發(fā)、海洋防災(zāi)減災(zāi)和海洋權(quán)益維護(hù)均對高質(zhì)量海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備提出了迫切需求，海洋技術(shù)裝備的發(fā)展受到了廣泛關(guān)注。

海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備在實(shí)際使用中，長期暴露在海洋大氣環(huán)境中，會經(jīng)受海上高低溫、日照、高濕、鹽霧、振動、搖擺、沖擊等惡劣環(huán)境條件的考驗(yàn)，尤其是極地、大洋、深海儀器設(shè)備，要經(jīng)受一種或多種極寒、狂風(fēng)、巨浪、大深度壓力、化學(xué)腐蝕等條件的多重考驗(yàn)。錯綜復(fù)雜惡劣的海洋環(huán)境可能會導(dǎo)致海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備材料的老化、結(jié)構(gòu)的損壞、性能的降低或功能的喪失。另一方面，大部分海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備受所處工作環(huán)境的影響使得其布放回收、維修維護(hù)難度大、耗時長、費(fèi)用高。綜上，海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備惡劣的工作環(huán)境和運(yùn)維方式，對海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備裝備的環(huán)境適應(yīng)性、穩(wěn)定性、可靠性等質(zhì)量特性提出了近乎苛刻的要求。

3 典型海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備國內(nèi)現(xiàn)狀及存在問題

經(jīng)過30年的發(fā)展，我國在海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備裝備研發(fā)方面，突破了一批核心關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了一批儀器設(shè)備，打破了國外壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白，部分海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用，并已逐步替代進(jìn)口設(shè)備。但是，部分高端海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口，設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性有待進(jìn)一步提升，總體水平與國際先進(jìn)水平相比仍存在一定的差距。現(xiàn)就國內(nèi)典型海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)狀及存在問題分析如下。

我國海洋站技術(shù)裝備相對成熟，得到了廣泛應(yīng)用，形成了業(yè)務(wù)化海洋環(huán)境觀測能力。目前，國產(chǎn)海洋站設(shè)備所搭載的部分測量傳感器（如氣壓、表皮溫等）仍依賴進(jìn)口，相關(guān)配套國產(chǎn)傳感器在耐用性和穩(wěn)定性上仍需進(jìn)一步提升。

我國在海洋環(huán)境專用傳感器領(lǐng)域形成了系列化的儀器設(shè)備，部分傳感器在性能上已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，尤其是代表該領(lǐng)域最高技術(shù)水平的高精度大深度CTD剖面測量儀，初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化開發(fā)，打破了國外壟斷。目前，國產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用數(shù)量較少，還沒形成口碑效應(yīng)，其長期穩(wěn)定性和可靠性還有待在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)一步驗(yàn)證。

自“九五”以來，我國在投棄式海洋環(huán)境測量裝備領(lǐng)域取得了良好進(jìn)展，研發(fā)了系列化的船載、機(jī)載投棄式測量設(shè)備，其中XBT、XCTD已經(jīng)完成了產(chǎn)品化研制并逐步替代了國外同類型產(chǎn)品。XSV、XCP等投棄式設(shè)備實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)突破，但仍需在海上應(yīng)用試驗(yàn)中不斷改進(jìn)，逐步提高可靠性和成功率。

我國在浮標(biāo)、潛標(biāo)、海床基等技術(shù)裝備領(lǐng)域取得了良好進(jìn)展，先后研制了多種型號和不同功能的錨系浮標(biāo)、自容式潛標(biāo)和淺海海床基設(shè)備，部分浮標(biāo)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化運(yùn)行，定時傳輸和實(shí)時傳輸潛標(biāo)也已突破關(guān)鍵技術(shù)。但是，目前部分深遠(yuǎn)海浮標(biāo)、潛標(biāo)和海床基系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性與國外先進(jìn)水平存在一定差距，所搭載的部分設(shè)備（如傳感器、聲學(xué)釋放器）還依賴進(jìn)口。

近年來，我國移動式觀測平臺取得了良好進(jìn)展并呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢，研制了多種型號的自治式水下潛器、無人水面艇、載人潛水器、剖面浮標(biāo)（Argo）和漂流浮標(biāo)等設(shè)備，部分設(shè)備與世界先進(jìn)水平接近，但總體上仍然落后于世界發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品。

4 保證和提高海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量和可靠性的若干思考

4.1 將質(zhì)量管理體系要求融入海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備研制生產(chǎn)全壽命周期

適宜且高效的質(zhì)量管理體系不僅能夠保證和提高一個單位產(chǎn)品的質(zhì)量，而且有助于提高單位的核心競爭力。為保證海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，各設(shè)備研制生產(chǎn)單位應(yīng)充分認(rèn)識質(zhì)量管理體系的重要作用，根據(jù)自身特色和實(shí)際情況建立適宜自身發(fā)展的質(zhì)量管理體系。在科研生產(chǎn)工作開展和質(zhì)量管理體系運(yùn)行過程中，加強(qiáng)質(zhì)量管理體系文件宣貫、培訓(xùn)，增強(qiáng)全員質(zhì)量意識，將質(zhì)量管理體系要求貫穿海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備立項(xiàng)論證、研制、生產(chǎn)以及售后服務(wù)的全壽命周期。此外，要充分發(fā)揮內(nèi)審、外審在質(zhì)量管理體系中的監(jiān)督促進(jìn)作用，加強(qiáng)質(zhì)量管理體系年度管理評審力度，對發(fā)現(xiàn)的問題采取糾正措施，形成自我完善和自我改進(jìn)的機(jī)制，確保質(zhì)量管理體系高效運(yùn)行和持續(xù)改進(jìn)。

4.2 重視立項(xiàng)論證、優(yōu)化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)試驗(yàn)驗(yàn)證，提升設(shè)備研制階段質(zhì)量

在設(shè)備研制或改進(jìn)研制前，設(shè)備研發(fā)單位應(yīng)充分調(diào)研設(shè)備現(xiàn)狀和用戶使用需求，系統(tǒng)論證設(shè)備的功能性能指標(biāo)，形成研制任務(wù)書。設(shè)計(jì)研發(fā)是海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量形成的源頭。合適的材料是海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量的首要保證，在材料選擇時，要綜合考慮設(shè)計(jì)要求、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)成本，首選耐老化、抗腐蝕、抗沖擊的材料。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝防護(hù)方面，要遵循環(huán)境適應(yīng)性和可靠性等質(zhì)量特性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)工藝防護(hù)，確保設(shè)備能夠很好地保護(hù)其內(nèi)部電子元器件。在海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備前期設(shè)計(jì)、材料選型、零部組件加工制造、系統(tǒng)集成等研發(fā)環(huán)節(jié)，要盡早、盡多地開展實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、湖試或海試來暴露相關(guān)問題、驗(yàn)證相關(guān)指標(biāo)，對試驗(yàn)中暴露的相關(guān)問題進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)過“試驗(yàn)-改進(jìn)-再試驗(yàn)-再改進(jìn)”的設(shè)備改進(jìn)過程，不斷完善設(shè)備性能、提高設(shè)備質(zhì)量。

4.3 加強(qiáng)海上試驗(yàn)考核和“研制轉(zhuǎn)生產(chǎn)”評審，固化技術(shù)和工藝狀態(tài)

海上試驗(yàn)是海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備考核驗(yàn)收的必要條件。海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備完成研制階段主體工作后，務(wù)必通過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、程序規(guī)范的海上試驗(yàn)來檢驗(yàn)和評價(jià)其是否達(dá)到了研制任務(wù)書中規(guī)定的指標(biāo)要求。海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備通過海上試驗(yàn)考核驗(yàn)收后，設(shè)備研發(fā)單位應(yīng)針對不同設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，編制可指導(dǎo)批量生產(chǎn)的生產(chǎn)、測試、試驗(yàn)等工藝文件以及相應(yīng)的檢驗(yàn)規(guī)范，逐步固化設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)狀態(tài)和工藝狀態(tài)，為批量生產(chǎn)能力的形成做好準(zhǔn)備。設(shè)備轉(zhuǎn)入生產(chǎn)階段前，設(shè)備研制單位應(yīng)組織專家開展“研制轉(zhuǎn)生產(chǎn)”評審，對設(shè)備后續(xù)批量生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)條件進(jìn)行審查，對設(shè)備是否可從研制階段轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)階段進(jìn)行綜合評價(jià)，確保所研制的設(shè)備技術(shù)狀態(tài)已凍結(jié)，確保形成的圖樣和工藝文件可以指導(dǎo)以后生產(chǎn)和驗(yàn)收。

4.4 加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制和試驗(yàn)檢驗(yàn)監(jiān)督，確保設(shè)備生產(chǎn)階段質(zhì)量

海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量是在研發(fā)過程中確定、在生產(chǎn)過程中形成的。為保證海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書、工藝手冊等工藝文件進(jìn)行零部組件的加工制造、軟件的注入和整機(jī)的裝配調(diào)試，切不可隨意更改設(shè)備技術(shù)狀態(tài)；加強(qiáng)關(guān)重件以及關(guān)鍵過程、特殊過程的質(zhì)量控制，保留相關(guān)生產(chǎn)過程記錄；加強(qiáng)對外購器材的質(zhì)量控制，在合格供方名錄內(nèi)選擇關(guān)鍵件、重要件等外購器材供貨廠家，確保外購器材質(zhì)量穩(wěn)定可靠。生產(chǎn)過程中的檢驗(yàn)試驗(yàn)是保證海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量形成的重要環(huán)節(jié)。要加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的檢驗(yàn)試驗(yàn)的監(jiān)督管理，按照配套采購產(chǎn)品檢驗(yàn)細(xì)則、關(guān)重件檢驗(yàn)細(xì)則、過程（工序）檢驗(yàn)細(xì)則和最終出廠檢驗(yàn)細(xì)則等檢驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)。各類試驗(yàn)檢驗(yàn)應(yīng)有專（兼）職質(zhì)檢員參與并進(jìn)行監(jiān)督，確保試驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目完整齊全、操作正確可行，在試驗(yàn)中要真實(shí)、完整地記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，及時分析和處理質(zhì)量問題，保障設(shè)備的最終質(zhì)量。

4.5 以用戶為關(guān)注焦點(diǎn)，重視設(shè)備交付后服務(wù)，不斷提升設(shè)備質(zhì)量

用戶是海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的最終使用者，是設(shè)備研發(fā)單位生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。做好海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備交付后的技術(shù)服務(wù)，是確保用戶滿意和提升設(shè)備質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。各設(shè)備研發(fā)單位要以顧客為關(guān)注焦點(diǎn)，建立健全售后服務(wù)保障機(jī)制，做好設(shè)備交付后服務(wù)保障工作。設(shè)備交付時，設(shè)備研發(fā)單位應(yīng)編制培訓(xùn)教材，為用戶單位提供設(shè)備使用和技術(shù)培訓(xùn)，減少以后因人為失誤造成的設(shè)備故障。設(shè)備交付后，設(shè)備研發(fā)單位除按要求到用戶單位進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)外，還應(yīng)定期或不定期地前往用戶單位進(jìn)行質(zhì)量外訪，了解設(shè)備使用情況，征求用戶單位意見，收集、歸類、分析、研究設(shè)備使用過程中出現(xiàn)的故障信息，提出明確的改進(jìn)意見并及時進(jìn)行解決，不斷提高設(shè)備質(zhì)量。

5 結(jié)語

近年來，我國在海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備研發(fā)方面取得了良好的進(jìn)展，但是，國產(chǎn)設(shè)備在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外先進(jìn)水平還存在一定差距。高質(zhì)量水平的海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備是建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要支撐手段，采取有效措施提升海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量和可靠性是十分必要且重要的。提高國產(chǎn)海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的質(zhì)量和可靠性是一個長期而艱巨的工作，需要設(shè)備研發(fā)機(jī)構(gòu)和設(shè)備用戶單位通力合作，在設(shè)備立項(xiàng)論證、研制、生產(chǎn)及使用過程中采取相應(yīng)措施保證和提高其質(zhì)量和可靠性水平，并以此推動我國海洋事業(yè)的發(fā)展。