論裝備可計(jì)量性設(shè)計(jì)專業(yè)化的必然性

董鎖利

(中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安710089)

0 引言

可計(jì)量性是隨著裝備的計(jì)量需求而誕生的一個(gè)新概念，是有關(guān)裝備能否被計(jì)量的一種特性描述，可計(jì)量性的實(shí)質(zhì)是指需要計(jì)量的裝備具有實(shí)施計(jì)量過程的一種能力，即裝備能夠通過預(yù)定的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)量值的傳遞，確保裝備測(cè)量功能的正確、準(zhǔn)確。顯然，可計(jì)量性依附的對(duì)象是有計(jì)量需求的裝備，沒有計(jì)量需求的裝備就整體而言不涉及可計(jì)量性概念。

由于飛機(jī)等航空裝備系統(tǒng)非常龐大，系統(tǒng)的整體計(jì)量特性很難界定，但一般來說組成裝備的系統(tǒng)或子系統(tǒng)的計(jì)量特性比較明確，因此可把這種大型裝備整體的計(jì)量分解為裝備各系統(tǒng)或子系統(tǒng)的計(jì)量。裝備的可計(jì)量性設(shè)計(jì)是指在裝備研發(fā)階段，通過技術(shù)手段，使裝備在實(shí)現(xiàn)由設(shè)計(jì)向生產(chǎn)轉(zhuǎn)型時(shí)具備可計(jì)量功能，確保裝備在使用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)量的一項(xiàng)技術(shù)活動(dòng)?？捎?jì)量性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)可以抽象為一個(gè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)為核心的技術(shù)規(guī)范，這個(gè)規(guī)范是以實(shí)現(xiàn)裝備可計(jì)量所有約束的集合，即只要在這個(gè)規(guī)范指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出來的裝備就具有可計(jì)量性［1］。

由于現(xiàn)代裝備具有技術(shù)先進(jìn)、專業(yè)化程度高、系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)作用復(fù)雜等特點(diǎn)，決定了對(duì)裝備實(shí)現(xiàn)可計(jì)量性設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)化的技術(shù)工程，在沒有經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下，探索以裝備為主體的可計(jì)量性設(shè)計(jì)發(fā)展之路，有助于在新型裝備研制過程中，科學(xué)地開展可計(jì)量性設(shè)計(jì)，提高裝備的可計(jì)量功能，提高裝備的維護(hù)水平［2］。

1 技術(shù)的主導(dǎo)作用導(dǎo)致可計(jì)量性專業(yè)化發(fā)展成為必然

一般情況下，工程計(jì)量是由技術(shù)和管理兩個(gè)體系構(gòu)成，國(guó)內(nèi)外莫不如此，技術(shù)體系服務(wù)于管理職能，管理體系指導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的方向，二者協(xié)調(diào)發(fā)展完成計(jì)量保障任務(wù)，這是計(jì)量的實(shí)質(zhì)，計(jì)量的科學(xué)性正是體現(xiàn)在這兩個(gè)方面。

計(jì)量履行管理職能，管理的依據(jù)是法規(guī)制度，而計(jì)量法規(guī)制度的制定是在技術(shù)的指導(dǎo)下完成的，是一系列不折不扣的技術(shù)規(guī)范。比如測(cè)量設(shè)備的定期檢定校準(zhǔn)是計(jì)量監(jiān)督核查的重點(diǎn)，是一個(gè)既包括管理又涉及技術(shù)的關(guān)鍵要素，有關(guān)計(jì)量周期的確定就是一個(gè)技術(shù)過程，最早是以統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)，通過對(duì)樣本測(cè)量設(shè)備指標(biāo)隨時(shí)間的自然變化量，以及設(shè)備的技術(shù)等級(jí)，結(jié)合設(shè)備的使用頻度等因素綜合平衡以后確定的，目的是確保測(cè)量設(shè)備在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，能夠有效的維持測(cè)量性能，滿足使用要求。隨著元器件穩(wěn)定性的不斷提高，設(shè)計(jì)技術(shù)不斷完善，以及測(cè)量設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)的開展，使得設(shè)備整體性能有了大幅度的提高，如果仍然堅(jiān)持多年一貫制的固定期限，使得設(shè)備在自然合格期內(nèi)多次執(zhí)行計(jì)量程序，會(huì)造成計(jì)量保障工作量的增大，縮短設(shè)備的有效使用周期。以航空武器為例，檢測(cè)校準(zhǔn)基本是按照實(shí)際使用時(shí)限來確定的，自然的時(shí)間效應(yīng)只是一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)，但無論是定檢還是計(jì)量，檢測(cè)周期過密會(huì)影響裝備的戰(zhàn)備效能，過疏則不能確保測(cè)量有效性，構(gòu)成大型裝備的測(cè)量系統(tǒng)各不相同，必須有一個(gè)科學(xué)的方法來制定這個(gè)計(jì)量監(jiān)督依據(jù)。

與一般工程相比計(jì)量技術(shù)的專業(yè)化程度更加明顯，計(jì)量測(cè)試是一項(xiàng)測(cè)試、測(cè)量準(zhǔn)確度更高、要求更嚴(yán)格的工程活動(dòng)。裝備計(jì)量的關(guān)鍵是裝備本身有配套的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，具有可計(jì)量性。裝備的可計(jì)量性是在裝備本身戰(zhàn)備功能基礎(chǔ)上附加的用于保障的一部分，理論上必須在最低要求下，采取最簡(jiǎn)單可靠的方式完成，盡可能減小對(duì)裝備的各種影響。計(jì)量所用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備比計(jì)量對(duì)象準(zhǔn)確度高4 ～10 倍的一類測(cè)量設(shè)備［3］，裝備計(jì)量所用的標(biāo)準(zhǔn)基本上都是專用設(shè)備，必須根據(jù)裝備的計(jì)量特點(diǎn)配套研制。為了滿足標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性以及各種環(huán)境適應(yīng)性的要求，需要采用大量比通用測(cè)量技術(shù)先進(jìn)的前沿測(cè)量技術(shù)，比如采用更精密的的測(cè)量技術(shù)，采用更嚴(yán)格的環(huán)境條件設(shè)計(jì)，采用更復(fù)雜的穩(wěn)定性控制措施，這些都是典型的專業(yè)化設(shè)計(jì)技術(shù)。

無論是實(shí)現(xiàn)裝備可計(jì)量性設(shè)計(jì)，還是完成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計(jì)與配置，計(jì)量體現(xiàn)的是與一般測(cè)量所不同的測(cè)量技術(shù)。與其它學(xué)科類似，計(jì)量技術(shù)還存在著彈性的特點(diǎn)，為裝備設(shè)計(jì)一個(gè)最佳的計(jì)量保障方案，需要充分的研究論證，既要有科學(xué)的方法，還要有高效的設(shè)備條件和最低的人力資源條件，可以想象在飛機(jī)這樣一個(gè)大型的裝備中，通過開展可計(jì)量性設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)都要具備可計(jì)量的能力，在飛機(jī)內(nèi)部需建立基礎(chǔ)量傳通道，在飛行過程中則需通過總線方式完成對(duì)最高準(zhǔn)確度以下各計(jì)量對(duì)象的計(jì)量，而地面保障通過對(duì)飛機(jī)內(nèi)部的各種最高計(jì)量基準(zhǔn)進(jìn)行量值傳遞，將大大提高戰(zhàn)備的可靠性，提升保障功能，實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)計(jì)量保障遠(yuǎn)景，沒有專業(yè)化的技術(shù)支持是不可能的。一個(gè)國(guó)家的武器裝備都是最先進(jìn)技術(shù)的代表，因此裝備的計(jì)量自始自終都是站在通用計(jì)量前列，沒有借鑒的可能，只能走自行發(fā)展的專業(yè)化道路。

2 專業(yè)的關(guān)聯(lián)作用導(dǎo)致專業(yè)化發(fā)展成為必然

可靠性、測(cè)試性、維修性是任何一個(gè)武器裝備的關(guān)鍵特性，計(jì)量保障與這些特性密不可分，并且有自己特殊的貢獻(xiàn)。就裝備的可靠性而言，計(jì)量并不能提高裝備的可靠性指標(biāo)，計(jì)量對(duì)可靠性的作用在于通過持續(xù)不斷發(fā)揮的保障功能，為裝備技術(shù)狀態(tài)的可靠性提供保障。計(jì)量對(duì)測(cè)試性的貢獻(xiàn)是不言而喻，因?yàn)橛?jì)量過程本來就是測(cè)試，裝備具有測(cè)試性是因?yàn)檠b備有測(cè)試的需求，裝備能不能實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能是測(cè)試性的設(shè)計(jì)目標(biāo)，但測(cè)試的功能是否正常，測(cè)得準(zhǔn)確與否則是靠計(jì)量來保證的。維修是裝備使用過程不可少的環(huán)節(jié)，是裝備在偏離原來技術(shù)狀態(tài)后的一種恢復(fù)措施，裝備測(cè)量功能的維修不是互換性所能保證的，對(duì)高準(zhǔn)確度測(cè)量單元來說，再好的互換性也只能保證功能協(xié)調(diào)性，不可能排除性能的變化，沒有建立量傳關(guān)系的測(cè)試或者測(cè)量，是不可能代替計(jì)量對(duì)維修后的裝備給出準(zhǔn)確結(jié)論的，對(duì)于更換器件的維修，更需要通過計(jì)量來驗(yàn)證維修效果［4］。計(jì)量法明確規(guī)定測(cè)量設(shè)備維修后，必須進(jìn)行計(jì)量才能再次投入使用，就是為了保證裝備維修前后的一致性，確保裝備維修質(zhì)量。

裝備的計(jì)量功能對(duì)裝備的多個(gè)設(shè)計(jì)特性都有著重要的意義，裝備測(cè)量功能的廣泛性決定了裝備計(jì)量是一個(gè)系統(tǒng)化的工程，裝備的計(jì)量實(shí)際是對(duì)裝備這個(gè)大系統(tǒng)中多個(gè)測(cè)量對(duì)象的計(jì)量，因此，必須統(tǒng)籌計(jì)劃，以專業(yè)化的方式制定整體計(jì)量方案，配置標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，全面、合理、高效地完成裝備計(jì)量任務(wù)。

3 技術(shù)的超前性導(dǎo)致專業(yè)化發(fā)展成為必然

“科技要發(fā)展，計(jì)量要先行”這是計(jì)量專業(yè)多年發(fā)展形成的共識(shí)。計(jì)量要先行發(fā)展是由計(jì)量這個(gè)專業(yè)的特殊性所決定的，美國(guó)實(shí)行計(jì)量保障設(shè)備與裝備同時(shí)采供的策略［5］，我國(guó)在形式上也不例外。但是，美國(guó)的國(guó)防部門能夠采購到配套的計(jì)量設(shè)備，而我國(guó)則不能，究其原因是因?yàn)樵谘b備的長(zhǎng)期發(fā)展中，早期測(cè)量設(shè)備偏向于通用化，而且測(cè)量功能較簡(jiǎn)單，只具備可計(jì)量性，工業(yè)部門只需提供需要計(jì)量對(duì)象的目錄［3］，用戶自行配備計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，僅能夠滿足保障需求，所以裝備的需求部門并沒有把裝備的計(jì)量作為保障要素，列入裝備的研發(fā)計(jì)劃，使得工業(yè)部門失去了設(shè)置相應(yīng)機(jī)構(gòu)的需求，裝備的計(jì)量保障設(shè)備研究落后于裝備及其它保障設(shè)備，造成目前表面上看是裝備對(duì)計(jì)量需求的淡化，而實(shí)際是忽略了計(jì)量功能的新變化，比如嘗試用測(cè)試代替計(jì)量，在某些標(biāo)準(zhǔn)里甚至用BIT 來取代計(jì)量，事實(shí)證明這些措施都是行不通的，因?yàn)闇y(cè)量技術(shù)指標(biāo)在飛速的提高，某些先進(jìn)裝備的測(cè)量指標(biāo)甚至接近國(guó)家基準(zhǔn)，僅依靠通用保障形式是不能完成的，新型裝備的計(jì)量保障已經(jīng)迫使裝備的需求部門開始研究分析計(jì)量保障的發(fā)展方向［3］，可計(jì)量性設(shè)計(jì)就是一個(gè)的趨勢(shì)。裝備的計(jì)量主體是圍繞裝備的測(cè)量特性，測(cè)量的專業(yè)化使得以測(cè)量為基礎(chǔ)的計(jì)量無可選擇的走上了專業(yè)化的道路。未來測(cè)量技術(shù)發(fā)展是面向高端運(yùn)行，缺乏專業(yè)技術(shù)手段就不可能有專業(yè)化計(jì)量保障措施，也不可能有高端的計(jì)量保障設(shè)備，所以計(jì)量必須走專業(yè)化的道路。

4 計(jì)量專業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要專業(yè)化研究支持

同其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展軌跡類似，計(jì)量科學(xué)也經(jīng)歷了多個(gè)歷史階段，現(xiàn)代計(jì)量起源于對(duì)量具、通用儀器儀表等簡(jiǎn)單計(jì)量器具的校準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)期計(jì)量對(duì)象的測(cè)量特征十分突出，個(gè)體規(guī)模小，功能單一化，很容易在大范圍內(nèi)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的模式開展計(jì)量活動(dòng)，計(jì)量的環(huán)境也僅限于理想的實(shí)驗(yàn)室條件。隨著大型裝備研制試驗(yàn)的開展，專用測(cè)量設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用迫使計(jì)量校準(zhǔn)走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)。由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)不能完全計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具的使用條件，傳統(tǒng)的計(jì)量模式受到了挑戰(zhàn)。隨著測(cè)量技術(shù)向自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化發(fā)展，計(jì)量面臨著向多參數(shù)綜合校準(zhǔn)、異地校準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)化校準(zhǔn)方向發(fā)展的壓力，這些都是計(jì)量專有的新技術(shù)，需要有專業(yè)化機(jī)構(gòu)去探討多種新模式下的量值傳遞方式，計(jì)量活動(dòng)的支撐已經(jīng)由簡(jiǎn)單技術(shù)轉(zhuǎn)化為高速發(fā)展的專業(yè)化技術(shù)，因此計(jì)量的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展必須有專業(yè)化的技術(shù)研究與儲(chǔ)備。

5 結(jié)束語

航空武器裝備的計(jì)量性設(shè)計(jì)是一個(gè)帶有濃厚技術(shù)特色的工程活動(dòng)，把這個(gè)活動(dòng)過程變成一個(gè)可操作的技術(shù)理論，顯而易見是一個(gè)技術(shù)為核心的轉(zhuǎn)化過程，是一個(gè)科學(xué)性的綜合，是與設(shè)備各個(gè)測(cè)量性能息息相關(guān)的純粹意義上的技術(shù)活動(dòng)。計(jì)量性設(shè)計(jì)還是一個(gè)系統(tǒng)工程，體現(xiàn)在與裝備的保障性、可靠性等方面的緊密聯(lián)系。從航空裝備計(jì)量需求的專業(yè)化，從機(jī)載成品計(jì)量性設(shè)計(jì)的初步規(guī)劃可以看出計(jì)量性設(shè)計(jì)帶有濃厚的專業(yè)化特色，況且計(jì)量學(xué)本來就是一門科學(xué)，因此航空武器裝備的計(jì)量性設(shè)計(jì)毫無例外只能走專業(yè)化的發(fā)展道路。

［1］董鎖利，丁穎，張建蘭，等.機(jī)載設(shè)備計(jì)量性分析與設(shè)計(jì)討論［J］.計(jì)測(cè)技術(shù)，2011，31(3):46-48.

［2］董鎖利，唐武忠，高萬忠.航空裝備計(jì)量保障關(guān)鍵技術(shù)分析［J］，計(jì)測(cè)技術(shù)，2011，31(5):45-48.

［3］中國(guó)人民解放軍總裝備部.GJB 5109-2004 裝備計(jì)量保障通用要求檢測(cè)和校準(zhǔn)［S］.北京:總裝備部軍標(biāo)發(fā)行部，2004.

［4］中國(guó)人民解放軍總裝備部.GJB 5539-2006 航空測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)和測(cè)試通用要求［S］.北京:總裝備部軍標(biāo)發(fā)行部，2006.

［5］美國(guó)國(guó)防部.MIL-STD-45662A- 1988 Calibration System［S］.1988.