美軍標MIL-STD-1839D國防部校準和計量要求校準實踐

董鎖利，呂文琪

(中航工業第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089)

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美軍標MIL-STD-1839D國防部校準和計量要求校準實踐

董鎖利，呂文琪

(中航工業第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089)

摘要：通過對MIL-STD-1839組成內容、結構和功能的分析，獲得了美軍以裝備計量保障為目標、兼顧計量管理與技術的標準規范的設計思想，及以軍事計量手段為基礎、以裝備研制為主導實現裝備計量保障的途徑和方式，為我國國防裝備開展計量性設計理論及規范研究提供參考。

關鍵詞：裝備；計量；計量保障；標準規范

0引言

美國國防部于上個世紀中期，出版了由三軍計量校準要求計劃組制定的第一部計量法規《DEPARTMENT OF DEFENSE STANDARD PRACTICE CALIBRATION AND MEASUREMENT REQUIREMENTS》，國內翻譯為《國防部校準和計量要求標準實踐》，編號MIL-STD-1839。這是一份以裝備計量為主體的標準規范，用于規范武器裝備從采購、研制、交付、使用維護全壽命周期的計量校準工作，確保裝備的系統和設備運轉時的一致性和準確性，確保所有的系統、子系統和設備參數的校準及測量必須具有溯源性[1]。基于這一積極意義，我國于2004年參照此標準，編寫并頒布了GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求檢測和校準》，用于為保障裝備性能參數的準確一致并具有測量溯源性而實施有效的計量保障[2]。

1MIL-STD-1839簡介

1.1　歷史沿革

MIL-STD-1839是美國國防部一項具有悠久歷史的關于裝備計量校準的標準規范，在1986年頒布MIL-STD-1839首版后，隨后的推行應用過程中進行了多次完善更新，分別出版了1988年的MIL-STD-1839A、1995年的MIL-STD-1839B、2000年的MIL-STD-1839C及其首版解釋手冊MIL-HDBK-1839A，現行最新版本是2010年頒布的MIL-STD-1839D版。

以下論述以最新版MIL-STD-1839D為基礎，并簡稱1839。

1.2　內容結構

1839全文共分為范圍、相關文獻、定義、總要求、要求細則和注釋6個部分，本文把這6個部分按照功能分為核心和輔助2個大類進行論述。

1.2.1核心構成

1839的核心部分由范圍、定義、總要求和要求細則4部分構成，在范圍一節里明確了目的和應用兩大焦點問題。1839目標直指裝備，把構成裝備的系統、子系統和設備參數作為對裝備開展計量校準的對象，并以確保裝備的測試、測量和診斷設備、測量所用傳感器以及計量標準設備能夠溯源到國家標準或國防標準為目標，建立裝備參數量值的溯源關系。在定義一節中，1839把對裝備計量活動所關聯的概念進行了規范化的描述，包括設備層面的計量標準、計量校準對象，技術層面的溯源性、誤差的描述，以及管理層面的計量狀態和計量校準周期等概念。在總要求中給出了對貫徹本標準起核心作用的設計單位的功能及需要遵循的設計原則，并在要求細則中給出了各個工作節點的操作規范。

1.2.2輔助內容

1839的輔助內容包括相關文獻和注釋兩部分，是對標準核心內容的補充。相關文獻列出了按照本標準開展裝備計量所涉及的相關文件，這些文件并不是制定1839的依據之一。注釋一節對本標準的應用作了輔助性說明，提示裝備管理機構在裝備采購時可以直接將本標準作為引用文件，本標準所產生的數據也必須體現在采購合同中。

1.2.3結構關系

作為1839核心內容，要求細則是標準的主體，細則和總要求構成了密不可分的連帶關系。范圍和定義是標準的基礎，也是標準應用的前提條件，相關文件涵蓋了軍事保障所必須的技術基礎、標準設備和測試設備信息，是完成本標準目標的支撐條件。注釋僅僅是對本標準在采用過程中的一些操作給出引導性說明，與其它章節沒有關聯作用。

2規范內容分析

按照1839的編排順序，對各部分內容進行分析。

2.1　范圍

范圍規定了標準的服務對象，體現了標準的可用性。在范圍內標準適用，是必須遵守的規章，超出范圍則標準就失去了本身的價值，一般范圍表現在目的和應用兩方面。

2.1.1目的

1839的目的是“為確保系統和設備運轉時的一致性和準確性，所有的系統、子系統和設備參數的校準及測量必須具有溯源性”。本標準把所有武器裝備抽象為系統或設備，把計量的主體定位為構成裝備的系統、子系統和設備的參數，而且標準的目的是校準和測量具有溯源性。很明顯美國把校準和測量、測試納入到同一個管理范疇，不但計量校準需要溯源，測量同樣不可避免。

2.1.2適用范圍

1839的適用范圍明確規定了其主體是“所有為確保運轉正常而需要進行各種測量的系統、子系統和設備”。就目前裝備的構成來看，這是一個非常完整的廣泛的界定，任何大型裝備都可以分解為系統、子系統和設備，而小型的裝備本身就是一個設備層面的實體，可以說1839已經把所有的裝備都納入了計量保障的框架范圍。

1839把范圍還擴充到了裝備采購流程，把標準的內容納入到后勤保障分析系統，并將本標準直接列為合同的附件與合同一起執行，體現了本標準在裝備采購、使用維護中的作用。

2.2　相關文獻

1839是一項針對裝備計量活動的標準規范，是為構建在軍事計量基礎之上的裝備計量能力而制定的，通過列舉相關文獻，把本標準在制定過程中的參考文件和執行過程中的支撐文件限定在“國防部規范和標準”范圍內，比如國防部手冊、各軍兵種計量要求、校準設備配置、裝備維修和校準說明等文件。這些文獻記錄的是全美軍裝備計量的技術體系和標準配置情況，通過對這些文件的引用，使本標準所規定的校準和測量要求及其實踐活動，建立在現有軍事計量的基礎上，采用成熟技術提供物質和設備條件，不但提高了標準的可操作性，而且還能夠達到降低更新保障策略的技術風險和裝備保障費用的目的。

2.3　定義

為了使1839能夠在一個廣泛而龐大的軍事系統中得到貫徹，在定義一節對標準所涉及的校準與設備等概念進行了說明，并折射出了以下信息：

1)設備。1839定義了保障設備、測試、測量和診斷設備及機內測試設備。其中保障設備被定義為對特定設備進行校準和維修保障的過程中使用的所有設備，明確了維修設備的計量需求。測試、測量和診斷設備是用于判斷裝備潛在的故障或裝備性能與技術文件的符合性[3]，提供量值溯源功能的設備也被列入了保障設備行列。

2)校準。在校準基本概念沒有產生變化的前提下，把每一個裝備的“校準和測量要求總結”作為確保計量溯源性而必備的報告，把校準對象、測量要求、校準設備列為報告主要內容，為裝備建立量值溯源與傳遞方案提供依據。

3)設計單位。裝備從設計、制造到交付使用涉及了多個行業、部門和單位，但1839全文僅對設計單位提出定義，把設計單位定義為“負責產品設計或改進的”，是為了確保裝備在研制過程中具備良好的可計量性。把對裝備實施計量活動的關鍵環節確定為裝備的設計單位，足見設計單位在裝備計量保障活動中的重要性。

2.4　總要求

在1839的總要求一節里，把實現裝備計量校準的責任主體限定在裝備的設計單位，要求設計單位應當確保裝備所涉及的系統、子系統和設備在整個壽命周期內。

1)記錄所有為確保系統和設備正常而精確地運行需要測量的參數；

2)維持系統良好運行所需要的校準和測量活動都要在系統和子系統級別上完成，且應恰當地把這些工作綜合到總的系統要求中去；

3)所有的參數都應具有可達性和可測量性，用盡可能少的測量次數和時間完成校準與測量工作；

4)所有系統和子系統的測量溯源性記錄應存檔。

1839的總要求是一個非常理性化的要求，從嚴格意義上確定所有維持系統良好運行的參數的計量覆蓋范圍；但又不失靈活繞開數量龐大的設備層，把裝備計量確立在系統和子系統級別上的完成形式；采用盡可能少的工作時間和次數，確保了校準過程的高效性。

2.5　要求細則

按照校準與測量的工作流程，把總要求分解到各個可操作的設計階段。

2.5.1系統測量參數

測量參數是開展校準與測試的基礎，1839明確了該階段的任務是由設計單位來完成的。設計單位應當評估為確保總要求提出的“系統設備正常、精確運行，且能夠完成預定任務為目標而需要測量或測試的系統、子系統及設備參數”，除此以外的參數則不在計量校準范圍。以此為依據，解決了大型裝備檢測參數數量龐大所造成的計量需求的評估問題，排除了量值溯源的阻礙因素。

2.5.2機內測試及機內測試設備

機內測試是智能化測量技術在大型檢測設備中的應用，機內測試并不體現在設備的性能之列，它僅僅是為了在設備工作的不同階段通過對特定參數監視、診斷，報告設備的工作狀態。1839要求必須明確機內測試、機內測試設備或者需測量測試的設備上安裝的內部測量儀器的參數，以及正在監視的參數范圍、準確度，包括內嵌式參照物。對于不需要確定測試、測量方法的，應通過評估并記錄，從章程上保證了對裝備計量的全面性。

2.5.3系統測試點

在參數確定以后，設計單位還需要確保這些參數的測量與校準是可以完成的，校準所需要的測試點或者測試接口應該在技術資料中得以體現，這就是現在探索推行的裝備可計量性的淵源。1839還要求為完成測量與校準所配置的接口應以能對系統或設備形成的干擾最小的方式可達，盡可能降低因為測量與校準可能給裝備造成的影響。

2.5.4測試、測量和診斷設備

對裝備計量校準所用的測試、測量和診斷設備，1839給出的原則是由設計單位推薦，并保證量值溯源關系的有效性。

1)測試、測量和診斷設備的配置

1839中的測試、測量和診斷設備是指通過對裝備進行測試、測量、評估、檢查或檢驗，驗證裝備當前工作狀態與技術文件符合性的過程中使用的任何系統或設備，由于這些設備是提供量值溯源的載體，裝備采購單位應當確保設計單位推薦的這些設備能夠滿足測量參數檢測的需要。

2)測試、測量和診斷設備的保障

對于測試、測量和診斷設備的量值溯源保障設備，應當由設計單位在各軍兵種計量和校準計劃范圍內選擇。如果各軍兵種校準設備或標準不能滿足要求，設計單位應當明確其推薦的校準設備及標準的計量保障性。

3)測試、測量和診斷設備的量值傳遞關系

推薦的保障設備應該具有被保障設備測量參數更高的準確度，并按照4∶1的原則確定傳遞關系。當達不到4∶1時，由設計單位給出一個可行的量傳值，當檢測參數僅僅用于激勵而不代表運行狀態的性能時，可降至最小值1∶1。

4)ATE

在1839中，專門對ATE提出了更高的要求。對ATE的校準除了ATE自身的工作性能外還包含了UUT測試、ATE自檢以及ATE可能使用的內嵌式校準等功能，這是ATE設備自身重要性所導致的。

2.6　注釋

注釋部分再一次闡明1839的作用，是“為了確保系統和設備運轉的一致性和準確度而提供的一種實現校準和測量溯源性的途徑”，以及標準在引用過程中的注意事項。

3裝備的計量保障作用分析

3.1　管理層的主導作用

1)源于頂層的管理模式

自上世紀80年代起，美國軍方就把計量校準與測試、測量緊密的結合在一起，成立了由國防部直接領導的計量法規研究機構，并由該機構負責編制了一系列計量法規，國防部完成最終的頒布。這個模式奠定了計量法規的權威性，對計量法規的執行起到了強大的促進作用。為了增強法規執行的操作性，配套發布了標準對應的解釋手冊，目的是使設計單位詳盡地理解本標準[4]，以此實現三軍各層對標準理解的高度一致性。從法規的制定頒布到執行監督都是由最高管理機構來運作，對裝備計量工作的開展起到了強大的推動作用，事實證明美軍的計量保障對裝備的使用起到了不可估量的支撐功能。

2)科學規范化的主導作用

1839從裝備的采購開始就導入了計量保障的概念，采購部門把關計量需求，通過列入合同等手段明確裝備的計量功能，把設計單位的職責細化到要求中，對于具有較高智能化技術的BIT及ATE設備，給出了更為詳細的滿足計量校準功能的設計要求。構建的以設計為裝備計量保障核心的實現裝備可計量的工作流程，和以軍事計量基礎條件為設計輸入的計量環境，使得設計單位能夠提交更符合使用要求的計量方案，體現了科學化的工程思想，達到了現代武器裝備在最低保障費用下高效率的綜合保障水平。

3.2　軍事計量的基礎支撐

美軍建立了國防部調控、各軍種具體組織實施的軍事計量管理體系和完整的、分層次的計量技術體系。以空軍計量體系為例，頂層是主標準器實驗室，具有空軍最高準確度的計量能力；次一級的精密測量設備實驗室建立在各主要基地內，負責對外場測試、測量與診斷設備的計量校準；最底層的是測試、測量與診斷設備分隊，負責對精密測量設備的測試、修理與鑒定工作。1839把現有軍事計量作為裝備計量能力設計的輸入條件，奠定了新研裝備的計量功能是建立在當前軍事計量條件下的物質基礎。即把一系列已經配置的計量標準設備作為新研裝備計量方案的首選，最大限度地保證了新裝備的計量保障與計量現狀的結合程度，在確保計量能力的前提下，降低計量保障的投入。

3.3　設計為核心的技術能力

1839把設計單位定義為裝備實現計量的關鍵部門，并推行設計了主導裝備計量手段建立的理念。圍繞設計單位，從把裝備的計量需求列入采購計劃，到把國防部規范及標準、各計量要求表、計量標準設備表一并列入到裝備計量的設計輸入，用服務于設計的工作思路為裝備計量創造條件，標準用一半以上的篇幅描述了對裝備計量的設計要求，顯示了設計單位在裝備計量能力建設過程中的重要性。另外，從1839近兩個版本的更新點可以看出，都是涉及技術進步方面的內容，突出了裝備技術提升而廣泛采用的BIT和ATE技術設備的校準要求。在最新版中還對測量參數與測量設備的量傳關系給出了量化要求，補足了技術指標向參數溯源的依據，同時把校準延伸到了UUT，確保UUT滿足互換性對技術性能的要求。

3.4　持續不斷的完善能力

1839自1986年首發以后，以服務裝備保障為宗旨，在近30年的歷程中完成了4次更新換版，在不斷成熟的基礎上緊隨了測試、測量技術的發展，確保了標準在長期使用過程中的有效性。通過吸收設計反饋建議，完善標準內容，提高標準的合理性、操作性；通過技術淘汰與吸納，使計量手段始終與測量技術同步發展，提高了標準的先進性；通過制度化的接受用戶意見，提高了標準的適用性，使本標準能夠在裝備保障過程中發揮應有的作用。

4結束語

美國是當今世界上裝備獨一無二的先進國家，這不僅僅體現在技術領域，在保障策略上也具有很高的借鑒性。隨著測試技術在裝備上的應用范圍越來越廣，測試指標不斷提高，催生了旺盛的計量需求，美國以近一個世紀的裝備保障歷史為底蘊，構建了一套完整的系統化的裝備保障體系，把計量作為一個不可或缺的技術保障手段，用規范化的形式，從采購到設計交付使用維護，形成了一個標準的流程，對于我們縮小裝備保障的差距，提高裝備保障水平，具有積極的意義。

參考文獻

[1] MIL-STD-1839D DEPARTMENT OF DEFENSE STANDARD PRACTICE CALIBRATION AND MEASUREMENT REQUIREMENTS[S] .2010.

[2] 中國人民解放軍總裝備部.GJB 5109-2004裝備計量保障通用要求檢測和校準[S] .北京：總裝備部軍標發行部：2004.

[3] 中國人民解放軍總裝備部.GJB 2547A-2002裝備測試性工作通用要求[S] .北京：總裝備部軍標發行部，2002.

[4] MIL-HDBK-1839A DEPARTMENT OF DEFENSE STANDARD PRACTICE CALIBRATION AND MEASUREMENT REQUIREMENTS HANDBOOK[S] .2000.

Analysis and Research for Measurement Function of Military Equipment Based on the MIL-STD-1839D

DONG Suoli，LYU Wenqi

(AVIC The First Aircraft Institute，Xi’an 710089，China)

Abstract：By analyzing the content，structure and function of the MIL-STD-1839，we get the design thought of the metrology standard considering both the management and technology as the goal of the measurement suport of the military equipment，and get the way and means of the measurement suport dominated by equipment design based on military metrology.It can provide reference for the theory and standard research of the measurement capacity design of our defense equipment.

Key words：equipment；measurement；measurement support；standard

作者簡介：董鎖利(1963-)，男，高級工程師，主要從事計量技術研究工作。

收稿日期：2015-06-08

中圖分類號：TB9

文獻標識碼：C

文章編號：1674-5795(2015)05-0067-04

doi：10.11823/j.issn.1674-5795.2015.05.16