計量，質量的保證、創新的基礎

◆邵 力/ 文

在質量這個大主題下，從不同的視角切入，能讓我們對質量的理解更加全面、更加深刻。今天，我想從基礎的也是專業的計量視角，談一談質量。

什么是計量

計量是測量及其應用的科學，是實現單位統一、保證量值準確可靠的活動。計量和測量是兩個詞，在含義上有所不同。計量不是一個單純的測量活動，也不是單一的技術行為或動作，而是圍繞測量的一系列活動。

計量離不開國家行為。它起源于原始社會，是伴隨著制造生產工具、分配生活物品、交換剩余物品等社會生產力的發展而產生的。度量衡制度，是計量最早的、比較完整的管理制度。整個封建社會，每逢改朝換代常常要重新頒布“度量衡”制度，因此計量是國家管理和國家制度當中的一個重要的基礎部分。

近代計量的標志是國際《米制公約》的簽訂，它意味著計量的統一從國家層面走向了國際，通過采用某些統一的國際單位制，保證測量結果的一致。它逐步引入了物理量的概念，計量參數多以實物為基準。米，就是依據國際米原器，用薄鋁合金制作成一種實物，再傳遞到各個國家，然后由這個國家作為國家的基準，再一級級傳下去。

現代計量的標志是1960年國際計量大會通過并建立的國際單位制（SI），這意味著單位制在國際上走向了統一。在此之前，各國單位制可謂五花八門。如中國，中藥店有中藥店的單位制，珠寶行有珠寶行的單位制。在推行國際單位制實施方面，中國是走在前面的，而且力度很大。就目前而言，除了局部領域，比如航空制造業、公共事業管理中的煤氣管、消費領域的電視機等產品，其部件和零部件因為長期歷史形成的原因還大量存在著英尺等單位外，其他領域都施行了國際單位制。

從具體的內容實施來說，計量是以科學計量為基礎，一方面廣泛地應用于工業和產業，與企業密切相關，另一方面作為技術支撐和保障，被應用于政府主導的各項社會事業中。從專業領域來說，計量工作分為幾何量、熱學、力學、電磁學、光學、化學、無線電、聲學、時間頻率、電離輻射十大類。目前，隨著科學技術的發展，十大計量的邊界越來越模糊，已經打破了專業的十大計量分類。計量因為是有基準的，所以到應用層面是有溯源的。除了七個基本量，其他的都是導出量。

計量所發揮的作用，主要還在整個生產過程中，來自企業和生產一線的人應該有這方面的體會。因為計量不準（包括計量單位換算的問題），歷史上曾出現過一些重大的傷害實踐。比如，公制和英制沒有銜接好，美國的飛機報廢；計量出問題了，炮彈和炮筒型號對不上，導致戰爭失利；等等。

計量由上往下傳遞叫量傳，計劃經濟時代常用這種方式；由下往上叫溯源，未來市場主導的就是這種溯源方式，由使用者（比如企業）自己主導如何溯源，通過尋找正確的路徑，確保包括產品、設備、參數的準確、可靠。準確性、一致性、法制性和溯源性是計量的特性。從這些特性可以看出，它不是純技術性的，而是包含了管理的特性。

計量像空氣一樣，與人類生活緊密相連，無處不在、無時不有，涉及社會經濟活動的各個領域，是維護秩序重要的基礎。盡管重要，但經常扮演的是默默無聞的配角，發揮的作用也不是一目了然。但大多數歐美發達國家對計量工作都極為重視，投入也非常大，每年都要做出相應的評估報告。

計量是國家主權的象征。說到國家統一主權，大家就會想到領土、領空、領海、貨幣、軍事、外交等，其實計量也是國家主權統一的重要標志。在未來，這種主權意味將更加明顯。

計量事關國家核心利益，是國防的重要支撐。這個提法，在過去提的很少，現在則在突顯。比如說，導彈準不準主要是時間頻率問題。時間準了，導彈就準。時間是計量最基本的參數，時間準不準決定了武器裝備在什么能級、什么水平上。現在，時間計量最準的是美國，我國還在“追趕”階段，追趕上去之后才能“并跑”、“領跑”。

計量是保證國民經濟正常運行和公平貿易的基礎。如貿易結算采用誰的計量基準，關系到每個國家的GNP。根據國外分析數據，計量對國民生產總值（GNP）的貢獻率在4%～6%之間，計量的投入效益比在1:5～37之間。我們國家現在還沒有形成一套類似的評估體系，但美國隸屬于商務部的國家計量院，每隔一段時間就會做出一份類似的評估報告。

計量是科學技術基礎，工業生產中從原材料的篩選到定額投料，從工藝流程監控到產品的品質檢驗，都離不開計量。近年來，國外經濟發達國家，把優質原材料、先進工藝裝備和現代計量檢測手段，視為現代化生產的三大支柱。而對于我國“9+X”戰略中提到的新興產業，沒有相應的計量保證是無法想象的。

同樣，計量和我們的生活也密切關聯。圖1列舉了國家強制檢定計量器具的四大領域。

計量是建設質量強國的基礎

最近，質量相關領域比較關注的國家質量技術基礎NQI，不僅僅與我們的生活息息相關，更是一個國家走向質量強國、經濟持續發展的根基。NQI已經成為科技部的一個重大專項科研項目，就像原來“863計劃”一樣在進行專項實施。

談質量，離不開一些基本要素，比如計量、標準、認證認可等。三者相互關聯，密不可分。計量是質量提升的基礎，標準是引領質量提升的依據，認證認可、檢驗檢測是傳遞質量信任的手段。沒有計量測量就沒有標準，也沒有所謂的認證認可。所以這些基礎要素中，計量更為基礎。

從歷史層面來看，計量在前三次工業革命中發揮了重要作用。第一次工業革命，計量的統一和力學的發展是基礎；第二次工業革命，電的發明和應用成為主要驅動力；第三次工業革命，計量領域的拓展和精度的提高為其提供了強有力的技術支撐。

圖1 計量與日常生活

從科技層面來看，計量是科技創新的源泉。科學中的發明和發現都離不開計量測試。以往的諾貝爾獎獲得者中，有不少是從事計量基礎參量、方法等研究的學者。德國聯邦物理研究院介紹手冊，封面貼滿了照片，每一個都是諾貝爾獎獲得者。

從企業層面看，質量是企業的生命。沒有計量就沒有質量，沒有質量當然就沒有效益。計量，是保證質量的技術手段。這里有兩個案例，都是企業因計量失準而造成的產品質量問題。

案例一：江蘇某動力機生產廠在制造S195型柴油機時，曾因測量含磷量的分析儀器失準，導致測量的生鐵含磷量值不準，投料澆出兵球墨鑄鐵全部開裂，造成經濟上的巨大損失。

案例二：西安某電機廠使用了一批不合格的軸承和電機配套，未經檢驗就投入總裝出廠，在香港外銷時，不得不全部換成國外生產的軸承，造成國家和企業在經濟和信譽上的損失。

計量和企業效益密切關聯，效益是企業的發展動力。精打細算、精細化管理、經濟效益測算等，都離不開精準的計量。企業降成本，通常都有一些硬性指標。很多企業把降成本的首選目標放在了計量口，讓計量的人員和設備降到最低。其實，更應該利用計量的手段，通過管理計量在原材料和能耗等方面下功夫、降成本。如某石化公司結合企業計量實際，將原油卸船、原煤入廠、成品油出廠，以及與公司關聯交易的外供能源等列為效能監察重點工作，通過計量效能監察為企業挽回損失400多萬元。

計量是企業的安全基礎，很多生產企業出現事故，最后排摸安全原因時都能看到計量方面的問題，比如報警器受損失靈、壓力表沒按規定及時檢測等。高鐵動車的主要受力部分——車輪和輪軸，如果出現1毫米的裂紋，就是很嚴重的“內傷”，但肉眼難查，需要利用精密的測量工具——超聲波儀器來對動車車輪、輪轂、輪輻內部進行深度檢測。如果計量不準，就無法保障列車的安全。

現在是大數據的時代，而計量是大數據的基礎（見圖2）。數據有很多種類型，基礎來源是傳感器。而傳感器傳出來的數據是否準確、可靠，依靠的便是計量測試。對于計量領域來說，大數據是新的資源、新的礦藏。

此外，企業新產品的論證、研發、技術改造、市場分析等也離不開計量，計量是企業轉型發展的基礎。

圖2 計量是大數據的基礎

計量服務社會支持產業發展

計量作為國家的基礎戰略資源，關系到整個國家戰略的實施。計量未來的發展趨勢將越來越聚焦于國家的戰略，貼近產業的一線，走向國際。

順帶介紹一下上海市計量測試技術研究院的情況，從中可以了解計量在服務于社會發展和支撐產業發展中起到的作用。

我院是市財政差額撥款的公益性科研事業單位，掛“上海計量測試技術研究院”、“華東國家計量測試中心”、“中國上海測試中心”三塊牌子。通俗地講，這三塊牌子一個反映了我們的法律地位，一個反映了能級地位，一個反映了國家級的平臺地位。我們計量院不僅是上海的最高標準，也是華東六省一市的最高標準。

從某種意義上說，計量院從事的也是現代服務業的一種。從事服務、為社會出具數據和報告，前提條件是要獲得相應的資質。計量院的資質有很多，有政府的、第二方的、第三方的、國際的。其中比較突出的，是我們擁有兩項國家計量基準。國家基準在地方上（除了北京、四川）的很少，這也反映了計量院的地位和上海的能級水平。

我院年檢測臺件數約為148萬，服務涉及鋼鐵、石化、航空、汽車、船舶、醫藥、儀電、紡織、計算機、電氣、廣電、輕工、城建、機場、電力、交運等各個行業的企事業單位近2萬家，業務覆蓋全國絕大部分省、市、自治區。市場服務注重人性化，包括“最后一公里”溫馨服務，定時、定點、定人、定承諾、定費用的“五定”上門接送服務，以及開展顧客滿意指數（CSI）調查，展示了計量院良好的社會形象和服務品牌。我院的業務已經拓展到了境外，因此我院在我國的香港地區和臺灣地區，以及韓國、新加坡、澳大利亞等地都進行了商標注冊，作為機構形象和品牌建設的一個組成部分。

圍繞國家戰略實施，我院建立了國家衛星導航與定位服務產品質量監督檢驗中心（上海）等機構以服務于國家北斗導航建設，是國內服務衛星導航與位置服務產業綜合實力最強、檢測范圍最全的高端檢測實驗室。

我院也為我國自主研發新型核電技術提供計量測試技術支撐，為核電設施的安全運行提供保障，圍繞產業發展的全溯源鏈、全產業鏈、全壽命周期，使核電產業戰略定位和戰略目標更具有前瞻性，提供的全過程計量技術服務。

我院還為空氣凈化產品提供檢測服務。中國的空氣凈化產品無論品種、質量，還是水準都是世界一流的。

此外，我院還為國家節能減排、大飛機建設、公共安全和人體健康提供專業的服務。這里要專門提一下公共安全方面的服務。計量院這類機構在整個社會平穩安全的時候，作用并不顯現，但一旦出現突發狀況，機構的作用就顯現出來了，比如幾年前的奶粉事件、日本福島核危機、甲流等。

計量發展前沿和未來的趨勢

現代計量的特點是以量子理論為基礎，將計量基準由宏觀的實物基準向微觀的量子基準推進。當然，這個過程所花費的時間比較長，大概要用幾十年的時間完成。將來，所有的參量特別是基本參量，全部要過渡到量子基準。

計量是人類共同的技術語言，是人類共有的基礎工具。我們正處在國際單位制量子化的變革之中，量子基準逐漸取代實物基準，國際單位制開始了使用基本物理常數或自然常數定義的新紀元，復現基本單位具有了獨立性。這種獨立性意味著多中心化，只要掌握了一些參數，基準不再限定于國家、國際，實驗室就可以成為基準。就像現在所謂的自媒體，每個人都可以成為媒體一樣，計量也在向這個趨勢發展，逐漸扁平化。以后，隨著溯源和量產技術的發展和改進，將省掉很多中間環節，使計量的實施更為便捷。而先進國家計量院的發展具備了自身研制并保存基準的能力，從而成為計量學研究的主體。

七個國際單位均被重新定義，除質量單位（kg）之外，均實現了基于自然常數下的復現。比如，長度單位——米（m），被定義為“1/299792458秒的時間間隔內，光在真空中行程的長度”，從而替代了原來基于光譜線波長的米的定義。

計量的新領域，包括化學計量、生物計量、醫學計量等。化學計量的標準是消耗型的標準，不像物理量傳遞好參數之后，這個產品或裝備還繼續存在，因此不存在像物理計量溯源那樣清晰的鏈路，而是通過核心測量能力的建立來實現對各類物質分析測量能力的覆蓋。還有生物計量。大家知道，生物最重要和最基本的特征是進行新陳代謝及遺傳。所有生物都具備合成代謝以及分解代謝的能力——這是相反的兩個過程，并且繁殖下去——這是生命現象的基礎。在這個新興領域，我同樣非常期待新的表征生命基本量的誕生。

未來計量發展的新趨勢，我歸納為三方面的特征：計量的嵌入、實時校準和溯源鏈扁平化。

計量在設計階段就已經或將被嵌入到產品和系統中，作為其部分功能被使用，以發揮技術融合的優勢。

關鍵的測量系統實現“一直開啟”和“一直實時校準 ”，在測量當時就可實現直接溯源，使得用戶可以將“計量”植入到生產過程，產品和服務中。

具有自我校準和溯源功能的機器工具，可被用于現場測量設備，這些設計到產品中的計量方案多采用基準級計量方案，從而帶來量值溯源鏈扁平化的變革。

實際上，日常生活中這三個特征都已經表現出來了。我們的手機、電腦、部分可穿戴設備等，隨時隨地處于時間的校準狀態當中，這就是扁平化的一個狀態。只是我們校準的，都是GPS（全球定位系統）時間，GPS是成功地將計量校準嵌入到系統中從而實現高精度定位授時的一個實例。不過，GPS時間是美國人掌控的，對于我國而言存在很大的安全隱患。包括整個國家和很多的交易中心、交易所，它的基礎時間頻率用的都是GPS。

小結

1.計量測試關系到各個層面，深入人類發展的所有領域。

2.當前，我國進入新時代中國特色社會主義時期，建設質量強國需要計量測試提供更有效的支撐。

3.徐匡迪到上海市質技監局調研時講過，“上海的計量測試工作在全國是基礎最好的”，現在看來也是如此。但計量測試要適應產業發展，還有很多工作要做。

4.計量科技發展迅猛，量子化、扁平化、零鏈條正在逐步走來，大家需要相互配合，為實現“兩個100年”的目標共同努力。