航天專用測試設備計量管理淺析

周 穎 呂曉麗 高 可

(北京宇航系統工程研究所，北京 100076)

1 引 言

航天專用測試設備(以下簡稱專用測試設備)是在航天產品科研、生產、服務過程中，用于質量控制、性能評定、產品驗證而專門研制或購置的非通用(或非標準)測量設備[1]。隨著航天型號科研生產任務的日益繁重，專用測試設備的使用范圍不斷擴大，技術要求和智能化水平不斷提高，專用測試設備的計量有效性在確保航天型號產品質量中起著至關重要的作用。在航天制造領域，重要產品往往以系統組件的形式存在，由種類繁雜，形式多樣的零部件構成。在重要產品的測試中要使用具備特殊測試能力的專用測試設備來滿足測試需求。現有管理模式下，航天企業對專用測試設備和通用測量設備以不同的管理方式來確保專用測試設備性能指標的準確性和可靠性，保證產品檢測數據的溯源性與有效性。目前，專用測試設備研制階段計量人員的參與情況、專用測試設備可校準計量端口的設計、專用測試設備校準規范的編制及專用測試設備管理的信息化建設等方面仍存在的不足，成為當前計量管理領域亟待解決的問題。

2 專用測試設備現狀及存在問題

專用測試設備是為保證航天型號產品符合技術指標和性能要求的一類特殊設備。綜合專用測試設備的設計、制造、使用及管理等方面情況，專用測試設備存在三個特點。

2.1 功能多技術復雜

專用測試設備主要服務對象是航天型號的重要產品，從而決定了專用測試設備的開發要以相應的產品為基礎，通常隨著重要產品種類、功能、參數的變化而變化。當前國防科研領域，越來越多的重要產品朝著集成化、總控化的方向發展，專用測試設備為滿足航天型號產品的基本測試需要，其種類、結構、技術性能也日益復雜[2]。

2.2 溯源渠道不完整

專用測試設備結構復雜、測試參數多，部分航天型號產品測試過程中會涉及到總系統與分系統的量值統一問題。由于專用測試設備大多是針對某固定航天型號研制生產，因而有些專用測試設備缺乏校準與測試的依據，沒有可參照執行的校準規范與檢測方法，難以確保測試數據的溯源性。

2.3 使用生命周期較短

專用測試設備的使用生命周期隨著航天型號產品的服役時間而確定，部分專用測試設備甚至只使用過一兩次，隨著該型號任務的結束就加入了報廢行列，造成了資源的浪費。如果專用測試設備能夠在現有技術特點的基礎上加以改進再利用，在提高利用率的同時又能節約成本。

3 計量管理現狀及存在問題

計量管理是科研生產和航天型號研制的重要技術基礎，近些年隨著航天制造行業的快速發展，專用測試設備的測試數據作為產品交付的重要依托，其準確性直接影響到型號產品質量。在GJB9001C質量管理體系要求中，專用測試設備管理制度的建立、臺帳的動態管理，專用測試設備準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[3]。航天企業認識到專用測試設備實施計量管控重要性的同時，制定了與專用測試設備相關的各項管理制度，但計量人員在研制階段沒有參與相關工作，導致與管理制度無法契合的現象普遍存在。專用測試設備從設計、研制、驗收到使用等環節存在的管理漏洞一定程度影響了專用測試設備使用效果。

3.1 計量人員對全過程計量管控參與不足

在專用測試設備引進、購置、研制過程中，方案論證、技術評審階段普遍缺乏計量人員參與。企業應在計量管理制度中明確計量人員職責，計量人員不僅在專用測試設備交付使用后參與管理，還應向型號研制的上游環節延伸，在專用測試設備引進、研制、購置、驗收階段提前介入，監督設計方案、可行性論證報告等技術文件中提出專用測試設備的可校準性，從源頭確保設計方案科學合理、量值溯源準確可靠，從而實現專用測試設備全過程的計量管控。

3.2 缺乏測試設備溯源依據

校準檢測是專用測試設備投入使用后的一項重要工作，但部分專用測試設備缺乏可校準計量端口，難以準確對其性能和參數進行必要的校準。主要原因是設計人員對專用測試設備的可校準性考慮不足和前期評審中缺乏計量人員的參與等客觀因素造成。

由于通用測量設備的校準方法無法契合專用測試設備，設計人員缺乏對計量要求及溯源性的了解，致使編寫的校準規范缺乏規范性甚至直接缺失。

3.3 專業計量技術能力有待提升

部分航天企業選擇設備生產企業實施專用測試設備的校準，但有些企業甚至沒有對校準人員進行專業的培訓、考核、取證，使得專用測試設備的功能和性能指標難以得到有效保障，為航天型號產品的研制生產帶來隱患。又由于計量人員缺乏對專用測試設備專業技術要求的理解與應用，進而對專用測試設備參數指標的復雜性和多樣性無法應對，導致航天型號產品質量不合格。因此，專用測試設備校準人員和計量管理人員隊伍的專業技術能力有待提升[4]。

3.4 計量管理方式落后

大數據、人工智能技術高速發展的當下，航天領域現有專用測試設備計量管理模式遠遠不能滿足其技術指標和智能化水平不斷提高的需求。在缺乏信息化對保證專用測試設備全壽命周期計量管控的情況下，如果計量管理只局限在紙質表單、電子表格等手工形式，勢必會增加計量部門的管理難度和設計人員的工作負擔，管理效率無法從根本上得到有效提升，各項測試數據的準確性、規范性更無法得到保障。

4 計量管理模式分析

在型號產品研制、生產、試驗中，專用測試設備的重要性得以體現，探索一套屬于航天專用測試設備的通用化管理模式勢在必行。

4.1 健全計量管理制度

健全計量管理制度體系，細化管理內容，強化管理要求，明確各責任部門、相關人員的計量職責，明確研制、配置、驗收、科研生產過程中的計量管控內容，涵蓋測量人員、專用測試設備校準、溯源、計量確認、校準規范、技術文件等方面的內容要求。

4.2 實現信息化計量管理

隨著航天產品型號任務的不斷增加，專用測試設備的種類和數量也隨之增加，部分專用測試設備流動性較大，致使管理不受控。計量管理人員和測試人員需要憑借傳統的紙質單據面對建賬、校準、使用等繁瑣的工作，容易造成數據丟失。

建立一套計量管理信息系統實現計量全數據、全流程、全壽命周期的信息化管理是解決專用測試設備管理失控的有效方法，通過大數據對全部專用測試設備整合，便捷地對各項數據流集中管理，實時進行數據監控，避免人為因素造成管理失誤的同時，更可以規避因信息不能共享而產生的一系列不可預估風險。以流程為驅動的運行方式強化計量過程管控，使專用測試設備全過程計量管理有追蹤、有記錄，從而提升計量管理人員和測試人員的工作效率。

4.2.1計量管理信息平臺功能

計量管理信息平臺功能如圖1所示，主要管理功能包括：臺賬管理、計劃管理、周檢、復檢、計量確認、計量追溯、封存(啟封)、專用測試設備管理、考核取證、報表統計等各項業務內容。

圖1 計量管理信息平臺功能圖Fig.1 Function chart of measurement management information platform

4.2.2計量管理信息系統功能實現

計量管理信息系統實現功能如圖2所示，系統配置和系統維護是平臺框架支撐，計量管理信息平臺與資產管理系統產生聯動。系統能夠根據計量流程和任務的狀態，自動對審批和工作的責任人進行郵件提醒。按統計需求調取所需信息和臺賬，生成周檢計劃。以計劃為主線，將計量追溯、計量確認、證書電子化等有機整合。實現數據集成平臺化、操作流程系統化。留存每一次的過程數據，實現計量數據的及時更新，全員共享。

圖2 計量管理信息系統功能實現結構圖Fig.2 Structure diagram of function realization of measurement management information system

4.3 提升計量專業技術能力

由于專用測試設備的特殊性，航天企業計量管理人員應具有一定的專業技術知識和管理能力。專用測試設備的校準工作也可由專用測試設備的研制人員或使用人員實施，通過專業技術知識培訓、考核后持證開展工作。所以，企業要根據實際需要培養一支專業的校準團隊，為型號測試工作提供可靠的計量保證。

4.4 加強現場計量管理

各體系審查對專用測試設備現場要求愈加嚴格，規范專用測試設備現場管理，建立計量巡檢機制，定期實施監督檢查，能夠有效控制專用測試設備的校準周期，防止超期和不校準使用。嚴格在用、封存、報廢專用測試設備的管理制度，防止誤用。對于技術文件中有維護保養要求的測試設備要定期實施維護保養并有完成記錄，對測量有影響的環境條件應進行監控和記錄[5]。

5 發展思路及建議

5.1 專用化逐步向通用化過渡

航天專用測試設備往往隨著型號任務的完成而結束使用生命周期，有些仍具有使用價值的測試設備因此報廢[6]。建議航天企業對該類專用測試設備集中梳理，對于與測試系統配套使用的工控機等可以企業內部調劑再利用，其它專用測試設備可以通過共享平臺實現航天企業資源共享。

企業可探索研究在下一個項目立項階段針對現有專用測試設備性能通過技術改進或轉化的形式滿足新產品研制試驗的需求，合理再利用，就會減少專用測試設備冗余，提高企業效能。

5.2 加強綜合校準技術研究

專用測試設備所涉及航天型號產品的技術狀態復雜、結構復雜、參數眾多，實施綜合校準困難較大。缺乏國內外有效統一的綜合校準標準，導致計量參數覆蓋性和結果準確度方面存在差異，難以滿足綜合系統測試數據高精度評價的要求，制約著型號試驗測試數據分析。所以研究專用測試設備或測試系統綜合校準技術，確定綜合校準參數、構建綜合校準裝置、編制校準規范、開展專用測試設備或測試系統綜合參數不確定度的評估，實現測試系統可校準、測試數據可溯源是計量領域未來的發展趨勢。

6 結束語

本文以專用測試設備在型號研制中存在的問題為導向，對現階段航天專用測試設備的計量管理模式進行了分析，只有實施精細化和信息化計量管理，才能降低過程風險，確保產品質量。未來航天企業應加強對專用測試設備綜合校準技術的系統梳理和深入研究，保證產品測量數據的準確性和可溯源性，為實現重大型號研制與關鍵基礎技術的突破提供有力的計量支撐與保障。