计量支撑新兴产业发展

车薇娜 中国计量科学研究院

计量是测量的科学及其应用，几个世纪以来，计量与其实体机构始终作为各国产业发展的坚实基础和无声伙伴，默默支持国家经济的繁荣和国民生活质量的提升。

技术的进步必须建立在可靠的测量基础上。因此，在全世界范围内，通常越是发达国家，计量及计量机构的地位就越重要，尤其是工业发达国家，比如德国、英国和美国，因为计量对产业起着重大支撑作用，且两者在发展过程中能够不断相互促进。先进的计量科学与计量机构能够在多个领域为企业提供适用的测量标准、技术、方法及应用等服务，提供整体解决方案，帮助企业提高创新性和生产力，培养经验丰富、技术高超的测量从业者，并为企业员工提供相关培训课程。

在全球范围内，人们日渐意识到产业的创新性与竞争力的重要性。欧盟已经把纳米技术、微型与纳米电子产品、新材料、生物技术、光子学和先进制造等新兴领域定义为制造创新性产品的“关键技术”，而这些领域都与计量直接相关。同时，信息与通信技术，尤其是创新性生产和信息技术相结合的快速发展，即第四次工业革命（“工业4.0”），开启了计量领域重大挑战的全新可能性。

在此背景下，为满足新兴产业对测量精确度的需求，德国国家计量机构-德国物理技术研究院（PTB）新成立了光伏技术中心、量子技术中心和风能技术中心。光伏是德国乃至全球未来能源供应的支柱之一，光伏技术中心能够为遍布全球的德国光伏企业提供校准服务和光伏测量技术支持。量子技术中心将把量子计量和传感器技术领域的国际公认专业知识与法律授权相结合，为德国量子技术领域的产业发展奠定重要基础。风能技术中心则从能源过渡层面支持德国工业界建立一个可持续的能源供应，PTB也是首个为风能行业提供可靠和全面质量保证的国家计量机构。另外，在PTB咨询委员会（Kuratoriums）的三十位委员中，来自西门子、大众汽车、巴斯夫、海德汉、艾伦等行业巨头的代表占据了超过三分之一的席位，充分显示了德国计量机构与产业界密切的合作关系。

计量与产业深度合作的另一个典范是英国的计量机构-英国国家物理研究院（NPL）。NPL与英国多个领域的企业开展合作，帮助企业迅速、及时地开发市场所需的新产品和新服务，并提供决策所需信心。NPL为英国企业提供常规标准建议、商业测量以及培训课程作为企业难题的定制解决方案。比如在航空航天领域，NPL帮助英国航空航天行业节省了百万英镑的制造成本并满足了规范要求。由于日渐严格的规范，导致提高生产线效率的压力很大。在这个相对保守的市场中，飞机制造商必须在新技术的应用和安全与高性能之间寻找平衡。因此，英国政府与NPL和贯穿整个供应链的主要制造商以及中小企业合作，提供测量服务，培训并研究技术能力。

一个代表性案例是NPL通过技术支持帮助英国海德公司的航空产品获得英国国家航空与国防承包商认可项目（Nadcap）的认证。Nadcap测量与检验过程认证被波音、空客、赛峰、通用电气航空、劳斯莱斯等主要航空领域制造商视为产品质量的保证。由于测量和检验认可新标准的实施，强制航空行业中的供应商必须得到满足新标准的认证，海德公司的业务中有四项被列入强制清单。NPL帮助海德评估了其航空产品的能力以满足Nadcap认证标准，并通过培训评估其它几项需要认证的业务。最终海德公司的四项业务都通过了Nadcap的审计并得到认证，能够继续为包括空客在内的航空巨头们供货。

在北美大陆，计量机构领军者之一的美国国家标准与技术研究院（NIST）正致力于提高美国在通信技术、网络安全到先进制造等多个重要战略领域的竞争力。通过开发新的工具测量重要特性、提供权威数据等方式，NIST帮助美国提升了产业竞争力，改善了国民生活质量。在众多与产业相关的项目中，NIST霍林斯制造业拓展合作项目（MEP）尤为突出。MEP项目的使命是提高美国制造业，尤其是先进制造业的生产力和技术绩效。项目在美国建立了拥有400多个服务站、超过1300位专家的MEP国家网络，为制造业提供其急需的资源和服务。MEP一半经费来自联邦拨款，每个中心还得到来自州或当地政府以及私人与客户的经费支持。这一模式大大促进了MEP的发展和壮大。MEP中心与制造商合作开发新产品、发掘新客户、扩展多样性市场、采纳新技术并增强供应链中的价值。这一项目作为桥梁连接了其它致力于制造业繁荣发展的相关机构和研究院。

在我国，计量与产业的合作起步相对较晚，政府、计量机构及企业的重视程度一直不够。近年来，这一现状得到了明显的改善，在政府的支持下，计量机构通过签署合作协议、建立联合机构、开展合作研究等多种形式，开始大力加强与企业的沟通合作，并在此基础上，为企业提供更加精准、有效、定制的计量解决方案。

未来与新兴产业相关的计量特性将体现在智能与互联、嵌入式与普遍性测量：大尺度、多传感器、多被测物和多节点系统的部署将开拓网络信息的可用性，借助计算机、软件和通信技术的新能力，和整合进网络中的基于量子、生物和纳米技术的大量传感器，通过数据融合实现跨网络校准，达到贯穿系统溯源性的智能化演绎；计量能力将被嵌入产品和系统的中心，实现关键测量系统“不停在线”地“实时校准”。

未来的工厂将演变为设计和制造融入单个流程中的智能设施，能够在生产定制产品时实现“一次性做对”。计量将被用于评估和确保每个部件的适用性和功能性，并支持零浪费目标和碳中和成果。计量将支持这些新工厂之间的互联，形成一个独立于产品范畴之外的产业基础，并在达到最低能源消耗和环境影响的同时将生产与研发有效结合起来。