周 穎 呂曉麗 高 可

(北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076)

1 引 言

航天專用測試設(shè)備(以下簡稱專用測試設(shè)備)是在航天產(chǎn)品科研、生產(chǎn)、服務(wù)過程中，用于質(zhì)量控制、性能評(píng)定、產(chǎn)品驗(yàn)證而專門研制或購置的非通用(或非標(biāo)準(zhǔn))測量設(shè)備[1]。隨著航天型號(hào)科研生產(chǎn)任務(wù)的日益繁重，專用測試設(shè)備的使用范圍不斷擴(kuò)大，技術(shù)要求和智能化水平不斷提高，專用測試設(shè)備的計(jì)量有效性在確保航天型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量中起著至關(guān)重要的作用。在航天制造領(lǐng)域，重要產(chǎn)品往往以系統(tǒng)組件的形式存在，由種類繁雜，形式多樣的零部件構(gòu)成。在重要產(chǎn)品的測試中要使用具備特殊測試能力的專用測試設(shè)備來滿足測試需求?，F(xiàn)有管理模式下，航天企業(yè)對(duì)專用測試設(shè)備和通用測量設(shè)備以不同的管理方式來確保專用測試設(shè)備性能指標(biāo)的準(zhǔn)確性和可靠性，保證產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)的溯源性與有效性。目前，專用測試設(shè)備研制階段計(jì)量人員的參與情況、專用測試設(shè)備可校準(zhǔn)計(jì)量端口的設(shè)計(jì)、專用測試設(shè)備校準(zhǔn)規(guī)范的編制及專用測試設(shè)備管理的信息化建設(shè)等方面仍存在的不足，成為當(dāng)前計(jì)量管理領(lǐng)域亟待解決的問題。

2 專用測試設(shè)備現(xiàn)狀及存在問題

專用測試設(shè)備是為保證航天型號(hào)產(chǎn)品符合技術(shù)指標(biāo)和性能要求的一類特殊設(shè)備。綜合專用測試設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、使用及管理等方面情況，專用測試設(shè)備存在三個(gè)特點(diǎn)。

2.1 功能多技術(shù)復(fù)雜

專用測試設(shè)備主要服務(wù)對(duì)象是航天型號(hào)的重要產(chǎn)品，從而決定了專用測試設(shè)備的開發(fā)要以相應(yīng)的產(chǎn)品為基礎(chǔ)，通常隨著重要產(chǎn)品種類、功能、參數(shù)的變化而變化。當(dāng)前國防科研領(lǐng)域，越來越多的重要產(chǎn)品朝著集成化、總控化的方向發(fā)展，專用測試設(shè)備為滿足航天型號(hào)產(chǎn)品的基本測試需要，其種類、結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能也日益復(fù)雜[2]。

2.2 溯源渠道不完整

專用測試設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測試參數(shù)多，部分航天型號(hào)產(chǎn)品測試過程中會(huì)涉及到總系統(tǒng)與分系統(tǒng)的量值統(tǒng)一問題。由于專用測試設(shè)備大多是針對(duì)某固定航天型號(hào)研制生產(chǎn)，因而有些專用測試設(shè)備缺乏校準(zhǔn)與測試的依據(jù)，沒有可參照執(zhí)行的校準(zhǔn)規(guī)范與檢測方法，難以確保測試數(shù)據(jù)的溯源性。

2.3 使用生命周期較短

專用測試設(shè)備的使用生命周期隨著航天型號(hào)產(chǎn)品的服役時(shí)間而確定，部分專用測試設(shè)備甚至只使用過一兩次，隨著該型號(hào)任務(wù)的結(jié)束就加入了報(bào)廢行列，造成了資源的浪費(fèi)。如果專用測試設(shè)備能夠在現(xiàn)有技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)再利用，在提高利用率的同時(shí)又能節(jié)約成本。

3 計(jì)量管理現(xiàn)狀及存在問題

計(jì)量管理是科研生產(chǎn)和航天型號(hào)研制的重要技術(shù)基礎(chǔ)，近些年隨著航天制造行業(yè)的快速發(fā)展，專用測試設(shè)備的測試數(shù)據(jù)作為產(chǎn)品交付的重要依托，其準(zhǔn)確性直接影響到型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量。在GJB9001C質(zhì)量管理體系要求中，專用測試設(shè)備管理制度的建立、臺(tái)帳的動(dòng)態(tài)管理，專用測試設(shè)備準(zhǔn)確度和量值范圍是否滿足申請承制裝備需要以及人員管理等都成為審查的重點(diǎn)[3]。航天企業(yè)認(rèn)識(shí)到專用測試設(shè)備實(shí)施計(jì)量管控重要性的同時(shí)，制定了與專用測試設(shè)備相關(guān)的各項(xiàng)管理制度，但計(jì)量人員在研制階段沒有參與相關(guān)工作，導(dǎo)致與管理制度無法契合的現(xiàn)象普遍存在。專用測試設(shè)備從設(shè)計(jì)、研制、驗(yàn)收到使用等環(huán)節(jié)存在的管理漏洞一定程度影響了專用測試設(shè)備使用效果。

3.1 計(jì)量人員對(duì)全過程計(jì)量管控參與不足

在專用測試設(shè)備引進(jìn)、購置、研制過程中，方案論證、技術(shù)評(píng)審階段普遍缺乏計(jì)量人員參與。企業(yè)應(yīng)在計(jì)量管理制度中明確計(jì)量人員職責(zé)，計(jì)量人員不僅在專用測試設(shè)備交付使用后參與管理，還應(yīng)向型號(hào)研制的上游環(huán)節(jié)延伸，在專用測試設(shè)備引進(jìn)、研制、購置、驗(yàn)收階段提前介入，監(jiān)督設(shè)計(jì)方案、可行性論證報(bào)告等技術(shù)文件中提出專用測試設(shè)備的可校準(zhǔn)性，從源頭確保設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理、量值溯源準(zhǔn)確可靠，從而實(shí)現(xiàn)專用測試設(shè)備全過程的計(jì)量管控。

3.2 缺乏測試設(shè)備溯源依據(jù)

校準(zhǔn)檢測是專用測試設(shè)備投入使用后的一項(xiàng)重要工作，但部分專用測試設(shè)備缺乏可校準(zhǔn)計(jì)量端口，難以準(zhǔn)確對(duì)其性能和參數(shù)進(jìn)行必要的校準(zhǔn)。主要原因是設(shè)計(jì)人員對(duì)專用測試設(shè)備的可校準(zhǔn)性考慮不足和前期評(píng)審中缺乏計(jì)量人員的參與等客觀因素造成。

由于通用測量設(shè)備的校準(zhǔn)方法無法契合專用測試設(shè)備，設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)計(jì)量要求及溯源性的了解，致使編寫的校準(zhǔn)規(guī)范缺乏規(guī)范性甚至直接缺失。

3.3 專業(yè)計(jì)量技術(shù)能力有待提升

部分航天企業(yè)選擇設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)實(shí)施專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)，但有些企業(yè)甚至沒有對(duì)校準(zhǔn)人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)、考核、取證，使得專用測試設(shè)備的功能和性能指標(biāo)難以得到有效保障，為航天型號(hào)產(chǎn)品的研制生產(chǎn)帶來隱患。又由于計(jì)量人員缺乏對(duì)專用測試設(shè)備專業(yè)技術(shù)要求的理解與應(yīng)用，進(jìn)而對(duì)專用測試設(shè)備參數(shù)指標(biāo)的復(fù)雜性和多樣性無法應(yīng)對(duì)，導(dǎo)致航天型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量不合格。因此，專用測試設(shè)備校準(zhǔn)人員和計(jì)量管理人員隊(duì)伍的專業(yè)技術(shù)能力有待提升[4]。

3.4 計(jì)量管理方式落后

大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)下，航天領(lǐng)域現(xiàn)有專用測試設(shè)備計(jì)量管理模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其技術(shù)指標(biāo)和智能化水平不斷提高的需求。在缺乏信息化對(duì)保證專用測試設(shè)備全壽命周期計(jì)量管控的情況下，如果計(jì)量管理只局限在紙質(zhì)表單、電子表格等手工形式，勢必會(huì)增加計(jì)量部門的管理難度和設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，管理效率無法從根本上得到有效提升，各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、規(guī)范性更無法得到保障。

4 計(jì)量管理模式分析

在型號(hào)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)中，專用測試設(shè)備的重要性得以體現(xiàn)，探索一套屬于航天專用測試設(shè)備的通用化管理模式勢在必行。

4.1 健全計(jì)量管理制度

健全計(jì)量管理制度體系，細(xì)化管理內(nèi)容，強(qiáng)化管理要求，明確各責(zé)任部門、相關(guān)人員的計(jì)量職責(zé)，明確研制、配置、驗(yàn)收、科研生產(chǎn)過程中的計(jì)量管控內(nèi)容，涵蓋測量人員、專用測試設(shè)備校準(zhǔn)、溯源、計(jì)量確認(rèn)、校準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)文件等方面的內(nèi)容要求。

4.2 實(shí)現(xiàn)信息化計(jì)量管理

隨著航天產(chǎn)品型號(hào)任務(wù)的不斷增加，專用測試設(shè)備的種類和數(shù)量也隨之增加，部分專用測試設(shè)備流動(dòng)性較大，致使管理不受控。計(jì)量管理人員和測試人員需要憑借傳統(tǒng)的紙質(zhì)單據(jù)面對(duì)建賬、校準(zhǔn)、使用等繁瑣的工作，容易造成數(shù)據(jù)丟失。

建立一套計(jì)量管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)量全數(shù)據(jù)、全流程、全壽命周期的信息化管理是解決專用測試設(shè)備管理失控的有效方法，通過大數(shù)據(jù)對(duì)全部專用測試設(shè)備整合，便捷地對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)流集中管理，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，避免人為因素造成管理失誤的同時(shí)，更可以規(guī)避因信息不能共享而產(chǎn)生的一系列不可預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)。以流程為驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行方式強(qiáng)化計(jì)量過程管控，使專用測試設(shè)備全過程計(jì)量管理有追蹤、有記錄，從而提升計(jì)量管理人員和測試人員的工作效率。

4.2.1計(jì)量管理信息平臺(tái)功能

計(jì)量管理信息平臺(tái)功能如圖1所示，主要管理功能包括：臺(tái)賬管理、計(jì)劃管理、周檢、復(fù)檢、計(jì)量確認(rèn)、計(jì)量追溯、封存(啟封)、專用測試設(shè)備管理、考核取證、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)內(nèi)容。

圖1 計(jì)量管理信息平臺(tái)功能圖Fig.1 Function chart of measurement management information platform

4.2.2計(jì)量管理信息系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

計(jì)量管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能如圖2所示，系統(tǒng)配置和系統(tǒng)維護(hù)是平臺(tái)框架支撐，計(jì)量管理信息平臺(tái)與資產(chǎn)管理系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)。系統(tǒng)能夠根據(jù)計(jì)量流程和任務(wù)的狀態(tài)，自動(dòng)對(duì)審批和工作的責(zé)任人進(jìn)行郵件提醒。按統(tǒng)計(jì)需求調(diào)取所需信息和臺(tái)賬，生成周檢計(jì)劃。以計(jì)劃為主線，將計(jì)量追溯、計(jì)量確認(rèn)、證書電子化等有機(jī)整合。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)化、操作流程系統(tǒng)化。留存每一次的過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，全員共享。

圖2 計(jì)量管理信息系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of function realization of measurement management information system

4.3 提升計(jì)量專業(yè)技術(shù)能力

由于專用測試設(shè)備的特殊性，航天企業(yè)計(jì)量管理人員應(yīng)具有一定的專業(yè)技術(shù)知識(shí)和管理能力。專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)工作也可由專用測試設(shè)備的研制人員或使用人員實(shí)施，通過專業(yè)技術(shù)知識(shí)培訓(xùn)、考核后持證開展工作。所以，企業(yè)要根據(jù)實(shí)際需要培養(yǎng)一支專業(yè)的校準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)，為型號(hào)測試工作提供可靠的計(jì)量保證。

4.4 加強(qiáng)現(xiàn)場計(jì)量管理

各體系審查對(duì)專用測試設(shè)備現(xiàn)場要求愈加嚴(yán)格，規(guī)范專用測試設(shè)備現(xiàn)場管理，建立計(jì)量巡檢機(jī)制，定期實(shí)施監(jiān)督檢查，能夠有效控制專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)周期，防止超期和不校準(zhǔn)使用。嚴(yán)格在用、封存、報(bào)廢專用測試設(shè)備的管理制度，防止誤用。對(duì)于技術(shù)文件中有維護(hù)保養(yǎng)要求的測試設(shè)備要定期實(shí)施維護(hù)保養(yǎng)并有完成記錄，對(duì)測量有影響的環(huán)境條件應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控和記錄[5]。

5 發(fā)展思路及建議

5.1 專用化逐步向通用化過渡

航天專用測試設(shè)備往往隨著型號(hào)任務(wù)的完成而結(jié)束使用生命周期，有些仍具有使用價(jià)值的測試設(shè)備因此報(bào)廢[6]。建議航天企業(yè)對(duì)該類專用測試設(shè)備集中梳理，對(duì)于與測試系統(tǒng)配套使用的工控機(jī)等可以企業(yè)內(nèi)部調(diào)劑再利用，其它專用測試設(shè)備可以通過共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)航天企業(yè)資源共享。

企業(yè)可探索研究在下一個(gè)項(xiàng)目立項(xiàng)階段針對(duì)現(xiàn)有專用測試設(shè)備性能通過技術(shù)改進(jìn)或轉(zhuǎn)化的形式滿足新產(chǎn)品研制試驗(yàn)的需求，合理再利用，就會(huì)減少專用測試設(shè)備冗余，提高企業(yè)效能。

5.2 加強(qiáng)綜合校準(zhǔn)技術(shù)研究

專用測試設(shè)備所涉及航天型號(hào)產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)眾多，實(shí)施綜合校準(zhǔn)困難較大。缺乏國內(nèi)外有效統(tǒng)一的綜合校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致計(jì)量參數(shù)覆蓋性和結(jié)果準(zhǔn)確度方面存在差異，難以滿足綜合系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)高精度評(píng)價(jià)的要求，制約著型號(hào)試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)分析。所以研究專用測試設(shè)備或測試系統(tǒng)綜合校準(zhǔn)技術(shù)，確定綜合校準(zhǔn)參數(shù)、構(gòu)建綜合校準(zhǔn)裝置、編制校準(zhǔn)規(guī)范、開展專用測試設(shè)備或測試系統(tǒng)綜合參數(shù)不確定度的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)可校準(zhǔn)、測試數(shù)據(jù)可溯源是計(jì)量領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢。

6 結(jié)束語

本文以專用測試設(shè)備在型號(hào)研制中存在的問題為導(dǎo)向，對(duì)現(xiàn)階段航天專用測試設(shè)備的計(jì)量管理模式進(jìn)行了分析，只有實(shí)施精細(xì)化和信息化計(jì)量管理，才能降低過程風(fēng)險(xiǎn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。未來航天企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)專用測試設(shè)備綜合校準(zhǔn)技術(shù)的系統(tǒng)梳理和深入研究，保證產(chǎn)品測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可溯源性，為實(shí)現(xiàn)重大型號(hào)研制與關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)的突破提供有力的計(jì)量支撐與保障。