李明 韋慶玥

測量在工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和轉(zhuǎn)型中的作用，特別是其在國家質(zhì)量基礎(chǔ)的作用，是在標準化、數(shù)字化、信息化和智能化的進程中體現(xiàn)出來的。如何充分發(fā)揮測量的作用，對我們的工業(yè)轉(zhuǎn)型存在著深層次的影響。

質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施體系涉及消費者、企業(yè)、質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施服務、質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施公共機構(gòu)、政府治理五個方面;新定義還特別強調(diào)，質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施體系依賴于計量、標準、認可（從合格評定中單列出來）、合格評定和市場監(jiān)督。

高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略基礎(chǔ)

隨著信息化社會的到來，如何在全球貿(mào)易中對產(chǎn)品質(zhì)量進行控制，國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施（National Quality Infrastructure，NQI）的理念應運而生。這一理念最早由聯(lián)合國貿(mào)易發(fā)展組織（UNCTAD）和世界貿(mào)易組織（WTO）在2005年共同提出。2006年，聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）和國際標準化組織（ISO）正式提出國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的概念，將計量、標準化、合格評定（認證認可、檢驗檢測為主要內(nèi)容）并稱為國家質(zhì)量基礎(chǔ)的三大支柱，這三者構(gòu)成一個完整的技術(shù)鏈條，是政府和企業(yè)提高生產(chǎn)力、維護生命健康、保護消費者權(quán)利、保護環(huán)境、維護安全和提高質(zhì)量的重要技術(shù)手段，能夠有效支撐社會福利、國際貿(mào)易和可持續(xù)發(fā)展。至今，國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的概念已為國際社會廣泛接受。

2017年，經(jīng)過國際上負責質(zhì)量管理、工業(yè)發(fā)展、貿(mào)易發(fā)展、監(jiān)管合作的10個相關(guān)國際組織共同研究，在2018年聯(lián)合國工發(fā)組織（UNIDO）發(fā)布的《質(zhì)量政策——技術(shù)指南》一書中提出了新的質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施定義。新定義指出，質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施是由支持與提升產(chǎn)品、服務和過程的質(zhì)量、安全和環(huán)保性所需的組織（公、私）與政策、相關(guān)法律法規(guī)框架和實踐構(gòu)成的體系。質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施體系涉及消費者、企業(yè)、質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施服務、質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施公共機構(gòu)、政府治理五個方面;新定義還特別強調(diào)，質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施體系依賴于計量、標準、認可（從合格評定中單列出來）、合格評定和市場監(jiān)督。

但對NQI的理解絕對不能停留在設(shè)施層面，它的實質(zhì)是一個技術(shù)和管理的體系架構(gòu)，包含技術(shù)體系、運行管理和使能機制等。

這里，我們主要對其技術(shù)基礎(chǔ)及其對智能制造和數(shù)字轉(zhuǎn)型的支撐進行探討。

首先，以標準和標準化技術(shù)為基礎(chǔ)，是因為對于現(xiàn)代工業(yè)而言，一切操作和管理都是基于標準和規(guī)范的。? ? ? ISO9000中提到的PDCA環(huán)，其中的P的主要任務就是制訂后續(xù)操作和管理的規(guī)范，使達成目標的整個過程有序，從而實現(xiàn)過程的有效控制，獲取構(gòu)想中的高質(zhì)量、低成本、高效率和高滿意度。如果我們從標準規(guī)范的形成過程來看，它是現(xiàn)代工業(yè)實踐的結(jié)晶，是全球工程和管理人員工程智慧的結(jié)晶。從這個角度講，標準和標準化是現(xiàn)代文明中真正的成功學，而且是實際可操作、可復制的成功學，它不僅奠定了工業(yè)化的基礎(chǔ)，更將鋪設(shè)工業(yè)轉(zhuǎn)型之路。

其次，對于測量，我們一般認為它是對質(zhì)量符合性判定的一項必要操作，而計量則是確保量值溯源、數(shù)據(jù)精準和數(shù)據(jù)比對的必要操作。事實上，測量還是數(shù)字化、信息化，甚至智能化的基礎(chǔ)。

最后，通過認證認可工作的開展，我們不僅可以有效地提升質(zhì)量效率，更重要的是提供了質(zhì)量信任，這一點在ISO相關(guān)標準的認證和實驗室認可操作中可以明確看到，這對于全球化協(xié)同操作具有特殊的意義。

比如，ISO9000提出的PDCA在工程實踐中如何應用呢？這既是技術(shù)和管理人員考慮的，也是ISO考慮的，為此，ISO在后續(xù)制訂了一系列的可操作標準，比如在汽車領(lǐng)域，就有ISO/TS 16949標準，其中不僅將ISO9000系列標準給出的理念和思路進行了全面展開，而且給出了一系列的工具，其中：

質(zhì)量功能展開（QFD）：通過質(zhì)量屋的建立，將影響質(zhì)量的整個過程全部進行了羅列、分析和處理，以便形成針對性的措施;

前期質(zhì)量計劃/控制計劃（APQP/CP）：就是針對零部件的質(zhì)量要求，制訂詳細的展開和控制計劃，從而使整個質(zhì)量實現(xiàn)和保障活動得到有效的控制;

失效模式與影響分析（FMEA）：通過風險管理方法，應對小概率事件的發(fā)生，同時兼顧了成本控制;

測量系統(tǒng)分析（MSA），質(zhì)量形成過程中的所有測量系統(tǒng)進行能力檢測和評估，以確保測量數(shù)據(jù)的可信;

統(tǒng)計分析（SPC），通過對測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，評估制造系統(tǒng)的能力，并進行過程控制和質(zhì)量問題預判;

生產(chǎn)批準程序（PPAP）對過程的結(jié)果進行評估和決策。

由ISO/TS給出的這一系列工具，就把ISO9000的過程方法、循證決策和持續(xù)改進落到實處。而且，該標準以及這些工具的應用程度，被體現(xiàn)在對該標準應用的認證，為合作提供了質(zhì)量信息和效率。從這一標準中可以看到國家質(zhì)量基礎(chǔ)，或者說與國家質(zhì)量基礎(chǔ)相對應的制造業(yè)質(zhì)量基礎(chǔ)（MQI）的地位和作用。

類似汽車行業(yè)的ISO/TS 16949標準及認證，在高鐵、航空航天、醫(yī)療器械等行業(yè)同樣存在，同樣是行業(yè)的準入標準和認證。

從上面的討論中可以看到，國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施在操作層面的配置是十分清晰的。而這其中最重要的是標準和標準化技術(shù)，其形成的標準和規(guī)范是后續(xù)一切操作的基礎(chǔ)，標準化技術(shù)的水平也決定了產(chǎn)品的水平。從這個角度看，李克強總理提出的“用先進標準倒逼‘中國制造升級”點到了中國工業(yè)化高質(zhì)量發(fā)展和工業(yè)化轉(zhuǎn)型的核心。

而站在更高的角度看高質(zhì)量發(fā)展，顯然只有技術(shù)架構(gòu)還不夠，通過有效的市場監(jiān)管，能從更大的層面上為高質(zhì)量發(fā)展提供空間，因為高質(zhì)量發(fā)展實際上是一個全員工程。因此，如何構(gòu)建高質(zhì)量發(fā)展下的質(zhì)量文化，包括全民的質(zhì)量觀、消費觀等，是國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)最根本，也是最核心的工作內(nèi)容。

放在今天的數(shù)字化、信息化和智能化的場景中，我們還能看到測量對認知、知識提取和知識體系構(gòu)建的作用。也就是說，測量不僅是面向質(zhì)量層面、數(shù)據(jù)層面的，更是知識層面的。

測量的作用和價值

對于NQI中一個重要組成部分——測量而言，如果僅將其作為質(zhì)量符合性判定中的一個操作，那就完全低估了測量的真正作用和深遠價值。如果我們能站在工業(yè)發(fā)展的歷程，甚至人類發(fā)展史的角度來看，我們對測量的理解可能會顛覆性的改變。它主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一、測量操作的結(jié)果，反映了產(chǎn)品/指標的質(zhì)量狀況。事實上它不僅將產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)值化（量化），還將產(chǎn)品的質(zhì)量顯性化了，這是一種質(zhì)量狀態(tài)數(shù)字化的操作。從這一點講，測量操作絕對是數(shù)字化的一部分，而且是最基礎(chǔ)、最根本、不可或缺的一部分。

二、測量操作的任務和依據(jù)又是什么呢？這可以說是測量操作的一個終極問題。為什么要測量，那是因為設(shè)計和控制的需要，并通過圖紙和技術(shù)文件規(guī)范地給出。從這個角度看，測量的任務實際上很簡單，就是回答上游（圖紙和技術(shù)文件）給出的要求，測取產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標的真實狀態(tài)。在這種情況下，測量結(jié)果所反映的問題，也許就不僅僅是產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標的問題，更是設(shè)計對產(chǎn)品的理解，控制對過程的理解。

三、為了測量結(jié)果自身的合格性，計量操作建立了溯源體系，從而確保了測量操作的量值統(tǒng)一。而測量過程的規(guī)范性，通過對測量系統(tǒng)和測量過程的數(shù)字化控制，確保了測量結(jié)果的可信度，這一數(shù)字化工具就是測量不確定度估算。同時，對于測量而言，最核心的是回答問題。因此，測量與圖紙和技術(shù)文件的對偶性操作，是終極價值的體現(xiàn)。從整個測量過程來看，無論是溯源性、不確定度，還是對偶性，其背后的保障都是標準和規(guī)范。

討論至此，我們對測量的理解應該更為深入。如果再放眼看，特別是放在今天的數(shù)字化、信息化和智能化的場景中，我們還能看到測量對認知、知識提取和知識體系構(gòu)建的作用。也就是說，測量不僅是面向質(zhì)量層面、數(shù)據(jù)層面的，更是知識層面的。

例如，產(chǎn)品的質(zhì)量除了最后的驗收檢測外，更重要的是過程控制。于是，質(zhì)量工程師會根據(jù)制造的工藝過程和制造誤差的來源項，設(shè)計專門的監(jiān)測點（指標），并基于時序?qū)@些監(jiān)測點（指標）的方法進行統(tǒng)計分析（SPC），從而得到這些數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)，并預判其可能的變化趨勢，從而有效地控制制造過程。同時，這種統(tǒng)計還能得到這些監(jiān)測點（指標）的離散區(qū)間，從而對其控制能力得出評判。

目前，針對不同的對象，這類統(tǒng)計給出的主要能力指數(shù)包括過程能力Cpk、設(shè)備能力Cmk、區(qū)間和組間能力Ppk等。

今天的測量，不僅是科學的眼睛，工程的眼睛，更是知識的眼睛。認識到這一點，對于我們數(shù)字化描述世界，信息化推動世界，智能化優(yōu)化世界具有特殊的意義?？偨Y(jié)起來就是：沒有測量，就沒有質(zhì)量;沒有測量，就沒有設(shè)計，也沒有過程;沒有測量，就沒有數(shù)字化，更沒有信息化和智能化。沒有測量，更沒有人類對世界的認知和知識的提升。總之，測量是人類知識工程中不可或缺的一個重要組成部分，這一點過去是，現(xiàn)在是，今后更是。

測量在高質(zhì)量發(fā)展和工業(yè)轉(zhuǎn)型中的作用

以上我們看到了測量的深層次意義和價值，也應該能夠理解測量對于現(xiàn)代工業(yè)轉(zhuǎn)型、對制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的作用。在實際操作中，處于整個產(chǎn)品形成和操作過程后端的測量又如何發(fā)揮其重要作用呢？

討論這個問題，需要有工程的思維和系統(tǒng)的眼光，它需要從產(chǎn)品的全生命周期，從工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級角度去探究。下面我們從測量要求的形成和測量結(jié)果的應用角度來看：

一、測量結(jié)果的價值，取決于設(shè)計對產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)指標定義的價值。換句話說，測量結(jié)果從另一個角度反映了設(shè)計的水平。因此，完全可以通過對測量結(jié)果的價值評估，實現(xiàn)對設(shè)計水平和控制水平的推動。

二、測量結(jié)果的可信度，反映的測量系統(tǒng)和測量操作的能力，特別是當我們采用測量不確定度這類數(shù)字化評估手段去估算測量系統(tǒng)能力時，它同樣會改變我們對復雜工程的理解，對復雜產(chǎn)品的理解。

三、當我們的測量要求有價值，測量結(jié)果又可信時，測量結(jié)果的價值才能體現(xiàn)。這種價值首先體現(xiàn)在其對產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標的符合性判定中，這里的判定實質(zhì)上就是一種基于數(shù)字的決策（ISO9000的質(zhì)量原則，循證決策）。從這一點我們也可以看到，數(shù)字化絕對不是簡單地采用CAx進行建模和分析工作，而是整個決策過程的數(shù)字化，而這里的決策依據(jù)，就是由測量提供的數(shù)字化狀態(tài)和數(shù)據(jù)。

四、同時，測量結(jié)果自身也就成為了一種有價值的數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)是真實世界/物體/產(chǎn)品/過程的映射，是數(shù)字孿生（Digital? Twin）中實體的數(shù)字化表征，也是大數(shù)據(jù)中的一分子。

五、一系列關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)將成為工程認知和知識提煉的基礎(chǔ)，同時，在未來大數(shù)據(jù)中，還將扮演更為復雜的角色。

目前國內(nèi)有不少汽車廠已在開展這方面的實踐活動。例如，考慮到汽車車身的重要性及其結(jié)構(gòu)和制造過程的復雜性，汽車廠一般都會設(shè)有一個“尺寸工程”部門或?qū)Ｂ毠こ處?，從設(shè)計開始，全面規(guī)范車身加工中的質(zhì)量控制問題，包括覆蓋整個制造過程的同一測點體系，并通過在不同階段的測量，始終掌控著這一測點體系的精度狀態(tài)和變化狀態(tài)，從而將上下游的質(zhì)量有效地關(guān)聯(lián)起來。同時，由于汽車的批量制造和車身結(jié)構(gòu)的相似性，這些可比照的測量結(jié)果最終與結(jié)構(gòu)、工藝和控制關(guān)聯(lián)，并最終提升為知識，從而加快了后續(xù)車型的研發(fā)，也對質(zhì)量過程控制提供了支撐。

所以，測量對數(shù)字化、信息化，以及智能化的支撐和推進作用，是從基礎(chǔ)性的、最底層的工作做起的。

換一個角度看測量，我們還能看到標準化的作用，這是國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施（NQI）的一根支柱，也是工業(yè)化的基礎(chǔ)。這方面的作用將以下面方式體現(xiàn)：

測量的任務來源于設(shè)計規(guī)范（圖紙或技術(shù)文件），設(shè)計規(guī)范中包含了設(shè)計對產(chǎn)品質(zhì)量/技術(shù)指標認知、理解和規(guī)范的模糊度，這不僅是一個設(shè)計水平的問題，更是設(shè)計過程管理水平的體現(xiàn)。這里的模糊度將成為設(shè)計質(zhì)量控制的數(shù)字化判據(jù)，對這個度的度量和掌控，測量同樣能起到相應的作用。這里的測量，是測量的一種概念延伸，其比對的對象是知識和計算。

測量過程規(guī)范的制訂，將從根本上保障測量結(jié)果的合格性，其中測量不確定度是一個重要技術(shù)指標，它同樣體現(xiàn)了測量不確定管理和優(yōu)化的水平。同時，測量不確定度也成為測量操作質(zhì)量和控制的數(shù)字化判據(jù)，因此，如果能有效地管理好測量不確定，將使我們對工程的理解提高到一個較高的層次。

測量結(jié)果的分析和應用，不僅體現(xiàn)了分析過程的規(guī)范性，更體現(xiàn)了其在整個制造過程中的作用。美國ANSI的質(zhì)量信息架構(gòu)（QIF）標準中，就明確了測量過程中數(shù)字化的方法和信息驅(qū)動的工作模式，這個模式是基于模型的，即MBx。

上面的這些討論，又讓我們看到了測量操作背后的管理體系。綜合來看，一個小小的下游的測量操作，不僅體現(xiàn)出上游的技術(shù)水平，也同時體現(xiàn)了組織對過程的管理水平。而這些水平的背后是標準化和規(guī)范化的水平，是組織（企業(yè)）對現(xiàn)代工業(yè)的理解。

測量是制造業(yè)升級的良好抓手

小小的測量，引出了不小的問題，它是質(zhì)量符合性判定的工具，是質(zhì)量狀態(tài)數(shù)字化的工具，是基于模型的質(zhì)量信息化的核心操作，是大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)組成部分。它的水平體現(xiàn)了我們對工業(yè)化的理解，體現(xiàn)了我們對工業(yè)轉(zhuǎn)型的理解，更體現(xiàn)了我們對未來制造、智能制造的理解。

對于中國制造而言，有數(shù)據(jù)、有真實可信的數(shù)據(jù)，至少能讓我們正確理解自己。所以，中國制造的轉(zhuǎn)型升級，測量是一個良好的、實際可操作的抓手。