◆王愛國 / 文

編者按

在9月18日舉行的第21屆工博會質(zhì)量創(chuàng)新論壇上，上海電器科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司副總裁王愛國作了題為《面向智能制造的檢驗檢測技術(shù)研究及案例》的演講，介紹了上海電科所對未來智能制造以及檢驗檢測技術(shù)的思考和實踐，強(qiáng)調(diào)了技術(shù)變革環(huán)境下創(chuàng)新質(zhì)量工具方法的重要性，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+檢測認(rèn)證”新模式。本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理。

上海電科所自1953年建所，至今已有六十多年歷史，長期致力于電工行業(yè)的技術(shù)研發(fā)、裝備制造、檢測認(rèn)證等領(lǐng)域的發(fā)展工作。質(zhì)量工作是上海電科所服務(wù)行業(yè)的一項基本功能。這里主要分享我們所近幾年開展的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及智能制造中的一些思考和應(yīng)用案例。

智能制造助力國家質(zhì)量發(fā)展

圖1呈現(xiàn)了傳統(tǒng)制造業(yè)中整個產(chǎn)品的生命周期在設(shè)計、生產(chǎn)、交易流通和集成應(yīng)用環(huán)節(jié)中所有質(zhì)量工作者努力付出的質(zhì)量工作。生產(chǎn)制造商作為質(zhì)量控制第一方在設(shè)計、生產(chǎn)環(huán)節(jié)做了大量的評審、驗證、檢驗工作，尤其是一些行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，在質(zhì)量方面的投入很大，或者說花了很多的精力。

即便做了很多的努力，如何讓最終用戶感受到質(zhì)量或者認(rèn)可產(chǎn)品質(zhì)量仍是一個頭疼的問題。因為現(xiàn)在的產(chǎn)品是離線的，它的數(shù)據(jù)只能由企業(yè)自己掌握，無法給客戶看，所以在市場上交易的時候，有能力的第二方用戶自己會做相關(guān)的交接實驗或驗收，但我們大量的產(chǎn)品是交付給消費者的，消費者并沒有能力進(jìn)行最終產(chǎn)品質(zhì)量的驗收，由此第三方開展質(zhì)量控制應(yīng)運而生，包括設(shè)計環(huán)節(jié)時的設(shè)計鑒定和型式試驗、生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的工廠審查和獲證后監(jiān)督、交易流通環(huán)節(jié)的驗貨，以及應(yīng)用過程中的工程監(jiān)理和運行評估。

圖1 基于傳統(tǒng)制造業(yè)的質(zhì)量管控模式

政府主管部門在產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)也嘗試著制定相關(guān)的法律法規(guī)，來指導(dǎo)和支持質(zhì)量工作，耳熟能詳?shù)挠性S可證、強(qiáng)制認(rèn)證、國家抽查、風(fēng)險監(jiān)測、事故鑒定等。

因此，無論第三方還是質(zhì)量主管部門，都動了很多腦筋、花了很大精力來傳遞質(zhì)量的信任。即便如此，我們?nèi)阅苈牭奖г梗J(rèn)為做質(zhì)量工作其實抬高了交易成本、政府對公平公正營商環(huán)境的維護(hù)加大了制度成本。這種認(rèn)識并不科學(xué)，因為工業(yè)產(chǎn)品在離散的生產(chǎn)模式下，無法提供數(shù)據(jù)，那么不通過第三方又能怎么辦呢。

根據(jù)官方統(tǒng)計，現(xiàn)在全國檢驗檢測機(jī)構(gòu)差不多有4萬家。4萬家機(jī)構(gòu)的年營業(yè)總收入不足3000億元，平均下來，每家機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)規(guī)模只有800萬元。其中，全國年營業(yè)收入在5億元以上的機(jī)構(gòu)只有37家，很多檢測機(jī)構(gòu)的確存在著小散落問題。如何解決第三方質(zhì)量成本、交易成本、制度成本等問題，僅依靠加強(qiáng)管理去推動是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還是要通過企業(yè)智能制造，創(chuàng)新質(zhì)量工作，努力協(xié)同推進(jìn)。

對于智能制造時代的質(zhì)量工作，很多人在思考：到底是第三方質(zhì)量提升在傳遞信任，還是相關(guān)的認(rèn)證工作在傳遞信任，還是數(shù)據(jù)在傳遞信任。在我們看來，真正傳遞信任的是數(shù)據(jù)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)提了很多年，我們國家重點推進(jìn)的，除了智能制造外，還有大家耳熟能詳?shù)姆涸陔娏W(wǎng)、智慧能源、智慧物流等，并推出了12個應(yīng)用場景的攻關(guān)。其中，智能制造被列入“國家2025”戰(zhàn)略，認(rèn)為是助力或推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型的重要抓手。

智能制造將為傳統(tǒng)制造業(yè)解決什么問題？圖2通過智能制造標(biāo)準(zhǔn)框架體系做了展開。這個框架體系是工信部牽頭制作的，上海電科所也參與了其中部分工作。不管怎么說，如果不解決好基礎(chǔ)底層的關(guān)于安全、數(shù)據(jù)的可靠、數(shù)據(jù)的檢測與評估問題，上面的“高樓大廈”都是危樓。智能制造可以討論的問題有很多，這里主要交流的，是檢測檢驗如何更好地和智能制造融合的部分。

圖2 智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖

圖3是整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的系統(tǒng)架構(gòu)圖，可以看到，從資源層到最上面的數(shù)據(jù)應(yīng)用層，要通過傳感、網(wǎng)絡(luò)、通信等一系列技術(shù)去實現(xiàn)，展示了把數(shù)據(jù)從底層挖掘出來后開發(fā)應(yīng)用、支持業(yè)務(wù)運行的過程。平臺層中間，勾畫了掌握數(shù)據(jù)之后進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用的過程。最上面的紅圈是對生產(chǎn)制造企業(yè)來說，需要主要解決的四大方面的應(yīng)用問題，包括智能化生產(chǎn)、個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸。右邊則是關(guān)于檢測和評價的內(nèi)容。

圖3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)展開圖

關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)才剛剛起步，很多文稿還比較粗獷。我們認(rèn)為除了企業(yè)自己通過挖掘數(shù)據(jù)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)外，還要通過檢測與評估展現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量，使數(shù)據(jù)被用戶接受、被市場認(rèn)可，這才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最終要實現(xiàn)的市場價值。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)如果沒有工業(yè)機(jī)理的研究和定義，如果沒有相關(guān)數(shù)據(jù)的梳理和分析，就是一團(tuán)亂麻。想要數(shù)據(jù)真正能夠傳遞信任，那么數(shù)據(jù)必須解決一系列的問題，包括完整性、準(zhǔn)確性、安全性、透明性、增值性、隱私性等問題（見圖4）。檢驗檢測機(jī)構(gòu)要為此展開研究和服務(wù)。

智能制造和檢驗檢測的融合不會一蹴而就，現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量模式將面臨變革，從而帶來一些新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

首先，強(qiáng)制認(rèn)證模式可能出現(xiàn)改變。目前，我國采用的是離線的產(chǎn)品認(rèn)證的模式。隨著智能制造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化的發(fā)展，它應(yīng)該是一個定義產(chǎn)品的數(shù)據(jù)認(rèn)證，而非產(chǎn)品本身的認(rèn)證。通過數(shù)據(jù)認(rèn)證來解決產(chǎn)品認(rèn)證，這是將來的變革和機(jī)遇。再進(jìn)一步說，產(chǎn)品認(rèn)證可能轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)的自我聲明。因為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)后，企業(yè)已經(jīng)可以通過網(wǎng)絡(luò)采集到大量的數(shù)據(jù)，完全有可能通過數(shù)據(jù)來實現(xiàn)自我聲明。

另一個變革在檢驗檢測機(jī)構(gòu)。檢驗檢測是一項重資產(chǎn)，很多檢驗檢測的儀器、設(shè)備等資產(chǎn)集中在第三方機(jī)構(gòu)里，而我國制造業(yè)企業(yè)，尤其是中小企業(yè)，甚至沒有質(zhì)量檢測相關(guān)的設(shè)備。因此，有些地方的檢驗檢測市場就出現(xiàn)了一種業(yè)務(wù)模式：如果哪家企業(yè)面臨審查，咨詢公司可以用車載方式把出廠檢驗的設(shè)備拉過去，租借給那家企業(yè)。這是中小企業(yè)面臨的質(zhì)量現(xiàn)狀。未來在智能制造的條件下，生產(chǎn)設(shè)備將自動化，是大量的測試與生產(chǎn)的直接融合，檢測儀器或設(shè)備不應(yīng)該在第三方機(jī)構(gòu)，而應(yīng)該在企業(yè)里，這將是一次挑戰(zhàn)和變革。目前，即便是第三方在做，也只是做一些守底線的安全測試，而大量產(chǎn)品本身的性能、指標(biāo)或者說功能性數(shù)據(jù)，將被融合在生產(chǎn)過程當(dāng)中，因此未來的認(rèn)證可能會變成數(shù)據(jù)發(fā)布和提升企業(yè)品牌形象的手段。

檢測，是認(rèn)證的一個重要環(huán)節(jié)。未來，檢測可能會從離線的“送樣模式”向“在線模式”轉(zhuǎn)變，因為智能化以后，大量設(shè)備已經(jīng)能夠自行完成測試。即使需要送樣，第三方機(jī)構(gòu)也不是做大而全的型式試驗，只需要做部分的補(bǔ)充試驗。

圖4 面向智能制造的新型質(zhì)量管模式

工廠檢查和獲證后的監(jiān)督，也可能面臨變革?，F(xiàn)在工廠審查必須要派專人到工廠，做相關(guān)符合性體系的審查、整個過程的工藝審查以及現(xiàn)場的一些關(guān)鍵測試的驗證，未來工廠可能是“黑燈生產(chǎn)”“自動化生產(chǎn)”，人的因素會越來越少，數(shù)據(jù)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳遞上來后，審查可能變成對工藝機(jī)理、設(shè)備組態(tài)、工藝參數(shù)設(shè)置的審查。

流通環(huán)節(jié)的監(jiān)督方面?，F(xiàn)在的市場監(jiān)督，每年要花大量精力做市抽、國抽以及各個行政級別的抽查。但工業(yè)產(chǎn)品企業(yè)眾多，受人力、物力的影響，有些工業(yè)產(chǎn)品只能做二三十個批次、有代表性的抽查，根本不能完全反映產(chǎn)品真正的質(zhì)量狀況，未來有了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，完全可以在線監(jiān)測運行狀態(tài)，獲取應(yīng)用狀態(tài)數(shù)據(jù)，對功能數(shù)據(jù)做統(tǒng)計分析和質(zhì)量分級，并公開發(fā)布。從監(jiān)管行為變成數(shù)據(jù)發(fā)布，排出黑名單或白名單，不是現(xiàn)在這樣的證書撤消、停產(chǎn)整頓或行政處罰的方式。數(shù)據(jù)發(fā)布，對消費者、對市場的影響力和公信力會更強(qiáng)。

總結(jié)上述觀點，以前檢測檢驗機(jī)構(gòu)是進(jìn)行產(chǎn)品認(rèn)證，智能制造以后，檢測的將不再是產(chǎn)品，而是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)收集到的數(shù)據(jù)。檢測檢驗機(jī)構(gòu)與其說在做產(chǎn)品認(rèn)證，不如說自己是一個數(shù)據(jù)認(rèn)證公司。另外，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或在線檢測技術(shù)的發(fā)展，我們拿到的數(shù)據(jù)不單純是安全數(shù)據(jù)，還有反映產(chǎn)品功能或性能指標(biāo)的綜合數(shù)據(jù)，所以第三方機(jī)構(gòu)更應(yīng)該變成“等級認(rèn)證”的公司。

等級認(rèn)證，吉尼斯世界紀(jì)錄是其中的典型，只需要查看各項數(shù)據(jù)，進(jìn)行評級就行。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造的發(fā)展，我們認(rèn)為從產(chǎn)品認(rèn)證變革到數(shù)據(jù)認(rèn)證，再到等級認(rèn)證，是整個認(rèn)證行業(yè)發(fā)展的趨勢和潮流。

面向智能制造的檢驗檢測新技術(shù)及案例

簡單分享一些上海電科所在智能制造領(lǐng)域的嘗試和探索。為什么是嘗試和探索呢，因為智能化之前，還有自動化、信息化、互聯(lián)化，智能制造還在路上，是一個逐步升級和迭代的過程。目前，我國的智能制造離真正的試點還很遠(yuǎn)。第三方檢驗評價機(jī)構(gòu)伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或智能制造，也要提前進(jìn)行相關(guān)的研究和技術(shù)儲備，不然等到智能制造出現(xiàn)或數(shù)據(jù)亂成一團(tuán)麻時才去做，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。上海電科所有這種決心和創(chuàng)新意識做相關(guān)的工作。

目前我們主要從四方面著手。一是一些和智能制造成長發(fā)展相適應(yīng)的基礎(chǔ)技術(shù)儲備工作。二是在線檢測技術(shù)的研究。我們認(rèn)為即便將來企業(yè)實施了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造，但他們能采集的數(shù)據(jù)畢竟不夠?qū)I(yè)，所以我們要把作為第三方多年積累下來的測試經(jīng)驗、方法、方案等轉(zhuǎn)移到在線模式上，以便將來植入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，補(bǔ)充客戶數(shù)據(jù)的豐富性和準(zhǔn)確性。三是“5G+檢測大數(shù)據(jù)”的挖掘。工業(yè)數(shù)據(jù)未來將像商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一樣，是一個海量的數(shù)據(jù)，所以5G技術(shù)方面我們也做了一些相關(guān)的合作和開創(chuàng)。四是“互聯(lián)網(wǎng)+檢測認(rèn)證”新模式的研究。

在基礎(chǔ)技術(shù)儲備方面：首先是機(jī)器人的評估。智能裝備少不了機(jī)器人，所以我們做了機(jī)器人相關(guān)的檢測和服務(wù)能力檢測的工作。2015年，國家發(fā)改委等四部委聯(lián)合推動成立了國家機(jī)器人檢測與評定中心。上海電科所因為有六七十年的積累，有幸成為該中心的總部，與5家單位共同開展機(jī)器人整機(jī)/部件認(rèn)證、檢測、標(biāo)準(zhǔn)化等工作。通過近三年的努力，目前已為國內(nèi)外50多家機(jī)器人企業(yè)完成120余張證書，包括工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、無人機(jī)、系統(tǒng)集成、自動導(dǎo)引車等，給我國機(jī)器人質(zhì)量提升和技術(shù)研究做了一些基礎(chǔ)支撐工作。其次是生產(chǎn)線的評估。我國的制造業(yè)差異較大，很多地方的生產(chǎn)線還是工人和設(shè)備協(xié)同工作的，所以生產(chǎn)線的安全問題尤其是機(jī)械、電器、工人的安全，認(rèn)證工作發(fā)揮保駕護(hù)航作用依然是重中之重，因此我們還開展了生產(chǎn)線的智能檢測評估以及智能生產(chǎn)線的檢測評估工作。第三，智能制造被列為國家戰(zhàn)略后，工信部、發(fā)改委等部門都在做相關(guān)的試點和示范，上海電科所承接了二三十個相關(guān)課題和項目，開展了生產(chǎn)制造企業(yè)的智能化發(fā)展水平研究，構(gòu)建了智能制造發(fā)展水平評價體系，對組織、設(shè)計、運營、生產(chǎn)、服務(wù)、決策等11個一級指標(biāo)、30多個二級指標(biāo)、近60個三級指標(biāo)進(jìn)行了梳理。企業(yè)通過問卷或評價軟件可以對自己的智能制造發(fā)展水平做綜合評估。根據(jù)評估，我們的專家也會針對不同行業(yè)、產(chǎn)品、現(xiàn)狀為企業(yè)提供智能制造升級、改造、優(yōu)化的方案。第四，智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)共融互通，上海電科所正在申請和籌建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的第六個中心，將進(jìn)行三個類型的實驗室建設(shè)，包括安全和通信的專業(yè)實驗室，構(gòu)成智能制造核心的軟件、控制器、傳感器、天線等產(chǎn)品實驗室，以及三種系統(tǒng)評價的實驗室。其中，三個系統(tǒng)的評價是針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型的應(yīng)用，也是上海電科所多年的優(yōu)勢所在。

在線檢測技術(shù)的研究方面：現(xiàn)在第三方檢測更多的是送樣檢測、離線檢測，和生產(chǎn)基本脫節(jié)，未來在線檢測技術(shù)的研究，主要是將第三方的檢測設(shè)備功能前移到生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。如果把測試技術(shù)和生產(chǎn)方法集成到在線過程中，就會牽扯到很多測試儀器、測試裝備相關(guān)的實驗方法以及互聯(lián)互通數(shù)據(jù)方面的工作。我們承接了工信部關(guān)于工業(yè)機(jī)器人在線故障診斷的課題研究。需要強(qiáng)調(diào)一點，我國工業(yè)機(jī)器人的智能化水平與國外工業(yè)機(jī)器人相比，還有一定差距。機(jī)器人就像人，如果不知道自己感冒或累了，就會影響它在線運營的可靠性。這個課題跟智能化、可靠性、故障診斷有關(guān)，都屬于把檢測驗證與生產(chǎn)過程融合的研究。只有融合了，才能從企業(yè)收集更多的數(shù)據(jù)。

“5G+檢測大數(shù)據(jù)”的挖掘方面：未來工業(yè)數(shù)據(jù)將是海量的，也更需要安全，所以我們也積極參與了5G研究，和華為、移動等一起成立了5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合實驗室，希望通過優(yōu)勢互補(bǔ)，開展聯(lián)合攻關(guān)。上海電科所的優(yōu)勢在于對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實踐和檢測評價方面的技術(shù)。畢竟，通信技術(shù)也需要和實體制造融合。

“互聯(lián)網(wǎng)+檢測認(rèn)證”新模式的研究方面：上海市電動汽車充電樁的整個運營監(jiān)測平臺在上海電科所里，是全國第一個。這個平臺也是應(yīng)用端的實時數(shù)據(jù)采集和分析平臺，目前平臺里有73家運營商、共7.8萬個樁。我們從標(biāo)準(zhǔn)著手，制定了四個關(guān)于信息交互、信息規(guī)范、信息安全和信息傳輸?shù)葮?biāo)準(zhǔn)，用標(biāo)準(zhǔn)來引領(lǐng)和規(guī)范工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或智能制造的整個發(fā)展過程。通過標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性、規(guī)范性以及質(zhì)量相關(guān)的定義，解決數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題。