計量支撐新興產業發展

車薇娜 中國計量科學研究院

計量是測量的科學及其應用，幾個世紀以來，計量與其實體機構始終作為各國產業發展的堅實基礎和無聲伙伴，默默支持國家經濟的繁榮和國民生活質量的提升。

技術的進步必須建立在可靠的測量基礎上。因此，在全世界范圍內，通常越是發達國家，計量及計量機構的地位就越重要，尤其是工業發達國家，比如德國、英國和美國，因為計量對產業起著重大支撐作用，且兩者在發展過程中能夠不斷相互促進。先進的計量科學與計量機構能夠在多個領域為企業提供適用的測量標準、技術、方法及應用等服務，提供整體解決方案，幫助企業提高創新性和生產力，培養經驗豐富、技術高超的測量從業者，并為企業員工提供相關培訓課程。

在全球范圍內，人們日漸意識到產業的創新性與競爭力的重要性。歐盟已經把納米技術、微型與納米電子產品、新材料、生物技術、光子學和先進制造等新興領域定義為制造創新性產品的“關鍵技術”，而這些領域都與計量直接相關。同時，信息與通信技術，尤其是創新性生產和信息技術相結合的快速發展，即第四次工業革命（“工業4.0”），開啟了計量領域重大挑戰的全新可能性。

在此背景下，為滿足新興產業對測量精確度的需求，德國國家計量機構-德國物理技術研究院（PTB）新成立了光伏技術中心、量子技術中心和風能技術中心。光伏是德國乃至全球未來能源供應的支柱之一，光伏技術中心能夠為遍布全球的德國光伏企業提供校準服務和光伏測量技術支持。量子技術中心將把量子計量和傳感器技術領域的國際公認專業知識與法律授權相結合，為德國量子技術領域的產業發展奠定重要基礎。風能技術中心則從能源過渡層面支持德國工業界建立一個可持續的能源供應，PTB也是首個為風能行業提供可靠和全面質量保證的國家計量機構。另外，在PTB咨詢委員會（Kuratoriums）的三十位委員中，來自西門子、大眾汽車、巴斯夫、海德漢、艾倫等行業巨頭的代表占據了超過三分之一的席位，充分顯示了德國計量機構與產業界密切的合作關系。

計量與產業深度合作的另一個典范是英國的計量機構-英國國家物理研究院（NPL）。NPL與英國多個領域的企業開展合作，幫助企業迅速、及時地開發市場所需的新產品和新服務，并提供決策所需信心。NPL為英國企業提供常規標準建議、商業測量以及培訓課程作為企業難題的定制解決方案。比如在航空航天領域，NPL幫助英國航空航天行業節省了百萬英鎊的制造成本并滿足了規范要求。由于日漸嚴格的規范，導致提高生產線效率的壓力很大。在這個相對保守的市場中，飛機制造商必須在新技術的應用和安全與高性能之間尋找平衡。因此，英國政府與NPL和貫穿整個供應鏈的主要制造商以及中小企業合作，提供測量服務，培訓并研究技術能力。

一個代表性案例是NPL通過技術支持幫助英國海德公司的航空產品獲得英國國家航空與國防承包商認可項目（Nadcap）的認證。Nadcap測量與檢驗過程認證被波音、空客、賽峰、通用電氣航空、勞斯萊斯等主要航空領域制造商視為產品質量的保證。由于測量和檢驗認可新標準的實施，強制航空行業中的供應商必須得到滿足新標準的認證，海德公司的業務中有四項被列入強制清單。NPL幫助海德評估了其航空產品的能力以滿足Nadcap認證標準，并通過培訓評估其它幾項需要認證的業務。最終海德公司的四項業務都通過了Nadcap的審計并得到認證，能夠繼續為包括空客在內的航空巨頭們供貨。

在北美大陸，計量機構領軍者之一的美國國家標準與技術研究院（NIST）正致力于提高美國在通信技術、網絡安全到先進制造等多個重要戰略領域的競爭力。通過開發新的工具測量重要特性、提供權威數據等方式，NIST幫助美國提升了產業競爭力，改善了國民生活質量。在眾多與產業相關的項目中，NIST霍林斯制造業拓展合作項目（MEP）尤為突出。MEP項目的使命是提高美國制造業，尤其是先進制造業的生產力和技術績效。項目在美國建立了擁有400多個服務站、超過1300位專家的MEP國家網絡，為制造業提供其急需的資源和服務。MEP一半經費來自聯邦撥款，每個中心還得到來自州或當地政府以及私人與客戶的經費支持。這一模式大大促進了MEP的發展和壯大。MEP中心與制造商合作開發新產品、發掘新客戶、擴展多樣性市場、采納新技術并增強供應鏈中的價值。這一項目作為橋梁連接了其它致力于制造業繁榮發展的相關機構和研究院。

在我國，計量與產業的合作起步相對較晚，政府、計量機構及企業的重視程度一直不夠。近年來，這一現狀得到了明顯的改善，在政府的支持下，計量機構通過簽署合作協議、建立聯合機構、開展合作研究等多種形式，開始大力加強與企業的溝通合作，并在此基礎上，為企業提供更加精準、有效、定制的計量解決方案。

未來與新興產業相關的計量特性將體現在智能與互聯、嵌入式與普遍性測量：大尺度、多傳感器、多被測物和多節點系統的部署將開拓網絡信息的可用性，借助計算機、軟件和通信技術的新能力，和整合進網絡中的基于量子、生物和納米技術的大量傳感器，通過數據融合實現跨網絡校準，達到貫穿系統溯源性的智能化演繹；計量能力將被嵌入產品和系統的中心，實現關鍵測量系統“不停在線”地“實時校準”。

未來的工廠將演變為設計和制造融入單個流程中的智能設施，能夠在生產定制產品時實現“一次性做對”。計量將被用于評估和確保每個部件的適用性和功能性，并支持零浪費目標和碳中和成果。計量將支持這些新工廠之間的互聯，形成一個獨立于產品范疇之外的產業基礎，并在達到最低能源消耗和環境影響的同時將生產與研發有效結合起來。