馬愛(ài)文

(中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)，北京 100029)

工業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。新工業(yè)革命呼之欲出。那么，新工業(yè)革命“新”在何處？過(guò)去經(jīng)常講：計(jì)量是工業(yè)企業(yè)的“眼睛”。在新工業(yè)革命中，計(jì)量又將扮演什么樣的“新”角色？如何才能演好“新”角色？

一、新工業(yè)革命的新特征

(一)科技將成為新工業(yè)革命的主導(dǎo)

科技是推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的核心力量。在任何產(chǎn)品領(lǐng)域，科技都發(fā)揮著重要的支撐甚至是引領(lǐng)作用?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。在未來(lái)的新工業(yè)革命中，科技的主導(dǎo)作用將更加突顯。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)，到生產(chǎn)車間的裝配，再到產(chǎn)品的智能制造，甚至在智能物流、現(xiàn)代營(yíng)銷中，科學(xué)技術(shù)將成為新工業(yè)革命的黏合劑、催化劑，更將成為新工業(yè)革命的引領(lǐng)者。任何與工業(yè)革命相關(guān)的領(lǐng)域都要朝著“科技化”方向發(fā)展。

(二)“大批量定制”將成為新工業(yè)革命的主流

隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，個(gè)性化需求變得更加豐富。產(chǎn)品的個(gè)性化是由人的個(gè)性需求、制造業(yè)的柔性化性能以及社會(huì)物質(zhì)的極大豐富所決定的。著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家，美國(guó)得克薩斯大學(xué)管理學(xué)院教授J·K·加爾布雷斯指出：工業(yè)的進(jìn)步不僅是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，它還可以通過(guò)產(chǎn)品為滿足人類各種需求而偏離標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的程度來(lái)衡量。產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)將不再由集合的市場(chǎng)或者說(shuō)是全社會(huì)共同的需求來(lái)決定，而是由社會(huì)上大多數(shù)個(gè)人的個(gè)性需要來(lái)決定。在智能化程度越來(lái)越高、物質(zhì)財(cái)富越來(lái)越豐富的將來(lái)，滿足大批量產(chǎn)品定制將變得越來(lái)越容易。個(gè)性化定制是新工業(yè)革命發(fā)展的主攻方向，它將成為新工業(yè)革命的新業(yè)態(tài)。

(三)“綠色可持續(xù)”將成為所有制造者的自覺(jué)和共識(shí)

前幾次工業(yè)革命的一個(gè)重要特征是對(duì)資源的肆意揮霍：制造商使用天然材料，并且將有害的人造物質(zhì)釋放到環(huán)境中。在新工業(yè)革命時(shí)代，生產(chǎn)方式將會(huì)有很大的不同，所有制造業(yè)的目標(biāo)都是在制造出符合要求產(chǎn)品的同時(shí)，最大限度地減輕生態(tài)失調(diào)。這就需要開(kāi)發(fā)出新的生產(chǎn)工藝，制造出更加環(huán)保的產(chǎn)品，最小化地使用資源和破壞環(huán)境，以應(yīng)對(duì)緊迫的環(huán)境挑戰(zhàn)。產(chǎn)品生產(chǎn)將用“從搖籃到搖籃”取代“從搖籃到墳?zāi)埂钡闹圃爝^(guò)程。堅(jiān)持循環(huán)可持續(xù)性原則，做出優(yōu)于市場(chǎng)上其他任何產(chǎn)品的東西，這不再是法律或制度的約束，而是新工業(yè)革命時(shí)期的企業(yè)自覺(jué)和共識(shí)。習(xí)近平總書記提出的“構(gòu)建人類命運(yùn)共同體”將在制造業(yè)得到全面落實(shí)和體現(xiàn)。

(四)工業(yè)將進(jìn)入“民主化制造”新時(shí)代

由于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、通信技術(shù)和物流網(wǎng)絡(luò)的全面發(fā)展，傳統(tǒng)的大而全，一個(gè)單位融合設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)為一體的局面將很快被打破。這些環(huán)節(jié)將分散在不同的國(guó)家、不同的地區(qū)、不同的單位來(lái)進(jìn)行。制造分工將越來(lái)越細(xì)，企業(yè)間協(xié)作將越來(lái)越強(qiáng)，制造價(jià)值鏈將被世界拆分。“純?cè)O(shè)計(jì)”、“無(wú)工廠”的制造商將越來(lái)越多，未來(lái)的產(chǎn)品制造業(yè)將遍布全球各個(gè)國(guó)家?；ヂ?lián)制造將改變傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，“自由聯(lián)合”“工業(yè)民主化”將成為新工業(yè)革命的最大特點(diǎn)。

二、計(jì)量測(cè)試將在新工業(yè)革命中發(fā)揮重要的引擎作用

計(jì)量是關(guān)于測(cè)量及其應(yīng)用的科學(xué)。計(jì)量是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，計(jì)量在新工業(yè)革命中將發(fā)揮更加重要的引擎作用。

(一)計(jì)量測(cè)試是科技創(chuàng)新的引擎

牛頓三大定律的提出帶來(lái)了蒸汽機(jī)的發(fā)明，引領(lǐng)了第一次工業(yè)革命；電的發(fā)明和應(yīng)用，帶來(lái)了新的動(dòng)力源，引領(lǐng)了第二次工業(yè)革命；無(wú)線電、電磁、時(shí)間頻率、長(zhǎng)度、化學(xué)等更多計(jì)量測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，帶來(lái)了控制技術(shù)、信息技術(shù)、生命科學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的全面發(fā)展，引領(lǐng)了第三次工業(yè)革命。2018年，七個(gè)基本單位中將有四個(gè)量(質(zhì)量、溫度、電流、物質(zhì)的量)重新定義，它將為其他領(lǐng)域的科技創(chuàng)新奠定量子化基礎(chǔ)，使測(cè)量精度大幅度提升，測(cè)量范圍大幅度增寬。計(jì)量單位的重新定義也將使高精度的計(jì)量基準(zhǔn)直接應(yīng)用于工業(yè)成為可能，它必將進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)企業(yè)迅速發(fā)展，成為新工業(yè)革命的重要科技引擎。

(二)計(jì)量測(cè)試將成為產(chǎn)品全壽命周期管理以及個(gè)性定制的重要核心技術(shù)

在新工業(yè)革命中，計(jì)量測(cè)試的作用將不僅僅是產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制、安全生產(chǎn)的技術(shù)保障，而將滲透到產(chǎn)品的全壽命周期管理。以發(fā)動(dòng)機(jī)制造為例：設(shè)計(jì)階段，發(fā)動(dòng)機(jī)的各種性能指標(biāo)都要以計(jì)量參數(shù)的形式固定下來(lái)；研發(fā)階段，要通過(guò)計(jì)量測(cè)試檢驗(yàn)其性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)；制造過(guò)程，要通過(guò)各種計(jì)量測(cè)試手段保證產(chǎn)品質(zhì)量的符合性和一致性；售后服務(wù)階段，還要在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝上千個(gè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命、運(yùn)行情況等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)判和診斷；即使發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢時(shí)，還要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的材料等進(jìn)行檢測(cè)和分析，以便回收利用，減少對(duì)環(huán)境的危害。

在個(gè)性制造中，必須根據(jù)個(gè)性需求及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝，調(diào)整制造流程，調(diào)整組配車間，改變制造參數(shù)，而這些都必須以計(jì)量測(cè)試為基本技術(shù)，保障每個(gè)環(huán)節(jié)調(diào)整到位，保證每次加工都能與下一環(huán)節(jié)相匹配。計(jì)量測(cè)試將在產(chǎn)品全壽命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)中發(fā)揮著工業(yè)引擎的作用。

(三)計(jì)量測(cè)試是實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)制造的重要技術(shù)依據(jù)

環(huán)境保護(hù)已不再僅僅是減少污染物的排放，循環(huán)利用才是最終的解決方案。把產(chǎn)品的回收利用納入階段設(shè)計(jì)是解決綠色發(fā)展的關(guān)鍵。要對(duì)廢舊物品進(jìn)行改造或回收再利用，就必須了解該物質(zhì)的材料性質(zhì)，了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能，特別是在研發(fā)階段就要盡量使用可以或容易循環(huán)利用的材料，這些都需要先進(jìn)的計(jì)量測(cè)試手段。實(shí)現(xiàn)“從搖籃到搖籃”，需要通過(guò)各種技術(shù)對(duì)產(chǎn)品制造過(guò)程或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。改造過(guò)程中，計(jì)量測(cè)試的重要性也非常突出，為何改造？如何改造？改造后的效果如何？這些都需要計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)作為分析的依據(jù)。計(jì)量測(cè)試在可持續(xù)制造中發(fā)揮綠色引擎作用。

(四)計(jì)量測(cè)試是實(shí)現(xiàn)“工業(yè)民主化”的重要技術(shù)支撐

生產(chǎn)活動(dòng)能夠以理性的方式在世界的高成本地區(qū)和低成本地區(qū)、富裕地區(qū)和貧窮地區(qū)進(jìn)行制造，關(guān)鍵是計(jì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和一致。隨著制造精細(xì)化發(fā)展，最小的計(jì)量單位將成為最為直接、最為有效、最容易統(tǒng)一的“標(biāo)準(zhǔn)”。一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造，計(jì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)必須統(tǒng)一，一納米的長(zhǎng)度在任何一個(gè)國(guó)家都必須是一納米，這樣才能把從世界各地制造出來(lái)的零配件組裝成一個(gè)符合客戶需求的產(chǎn)品。全球單位量值的統(tǒng)一為實(shí)現(xiàn)全球工業(yè)民主化發(fā)揮著標(biāo)準(zhǔn)引擎作用。

三、加強(qiáng)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

要引領(lǐng)和推動(dòng)新工業(yè)革命的發(fā)展，計(jì)量測(cè)試應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)以下幾方面的研究：

(一)加強(qiáng)計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)等高端基礎(chǔ)技術(shù)研究

隨著基本物理量的重新定義以及量傳溯源體系的扁平化，七個(gè)基本量基準(zhǔn)將可能分布在世界上的不同國(guó)家。誰(shuí)的量值定義最準(zhǔn)確，誰(shuí)就可能成為該物理量的溯源基準(zhǔn)。從產(chǎn)品價(jià)值鏈分析的角度，這是價(jià)值鏈的最高端。誰(shuí)掌握了計(jì)量?jī)r(jià)值鏈的尖端技術(shù)，誰(shuí)就掌握著這個(gè)領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)。因此，必須加強(qiáng)計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)的研究，讓我國(guó)的計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)處于世界領(lǐng)先地位，以此帶動(dòng)我國(guó)工業(yè)革命的發(fā)展。

(二)加快國(guó)家現(xiàn)代測(cè)量體系重構(gòu)研究

在黨中央國(guó)務(wù)院近期印發(fā)的“關(guān)于開(kāi)展質(zhì)量提升行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)”中，提出要“構(gòu)建國(guó)家現(xiàn)代先進(jìn)測(cè)量管理體系”。這不僅是從質(zhì)量提升的角度，更是從應(yīng)對(duì)國(guó)際單位制變革、應(yīng)對(duì)新工業(yè)革命的高度提出來(lái)的。國(guó)家現(xiàn)代測(cè)量體系的重構(gòu)要從計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)的重新確立、量傳溯源體系的扁平化發(fā)展、計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的重新定位、先進(jìn)計(jì)量測(cè)試技術(shù)在工業(yè)企業(yè)的新應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)上綜合思考。而這項(xiàng)任務(wù)必須抓緊進(jìn)行，以引領(lǐng)國(guó)家在新工業(yè)革命中占得先機(jī)。

(三)加強(qiáng)計(jì)量測(cè)試技術(shù)應(yīng)用研究

技術(shù)發(fā)展的目的是為了應(yīng)用。技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用之間還有一定的距離。要發(fā)揮計(jì)量測(cè)試技術(shù)在新工業(yè)革命中的引擎作用，必須及時(shí)把計(jì)量測(cè)試新技術(shù)、新成果轉(zhuǎn)化為新工業(yè)革命的新動(dòng)力，這樣才能更快地推進(jìn)新工業(yè)革命的前進(jìn)。理論創(chuàng)新需要一定的積累，而應(yīng)用創(chuàng)新很快就能見(jiàn)到效果。創(chuàng)新的方式有多種。單項(xiàng)技術(shù)自身的不斷改進(jìn)和發(fā)展是一種創(chuàng)新；多項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合也是一種創(chuàng)新，可能更直接、更容易產(chǎn)生影響和效益；將一個(gè)領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域，也是一種創(chuàng)新。雷尼紹公司研制的高科技探測(cè)器，能夠確保工具精確地完成切割任務(wù)，既能應(yīng)用于航天領(lǐng)域，也能應(yīng)用于除草機(jī)。

(四)加強(qiáng)計(jì)量測(cè)試中不確定度影響的研究

不確定度是指測(cè)量結(jié)果偏離真實(shí)值的程度。不確定度愈小，測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值愈接近。隨著計(jì)量測(cè)試精度的不斷提高，不確定度的影響將會(huì)被放大。就相對(duì)精度而言，越小的測(cè)量結(jié)果其相對(duì)不確定度就可能越大。在生活方面，人們對(duì)產(chǎn)品精細(xì)程度的要求越來(lái)越高，小的誤差就會(huì)引起客戶的不滿；在科研方面，精密測(cè)量中的小誤差可能會(huì)影響到科學(xué)結(jié)論的正確與否；在工業(yè)制造方面，不確定度的評(píng)定將會(huì)成為影響產(chǎn)品質(zhì)量、影響企業(yè)效益、影響節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的重要技術(shù)指標(biāo)。

(五)加強(qiáng)計(jì)量交叉學(xué)科的研究

新工業(yè)革命中，越來(lái)越多的技術(shù)被放在一起研究。生物合成技術(shù)中要融合材料性能、信息處理、生物化學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及機(jī)械工程等相關(guān)技術(shù)。納米技術(shù)和生物技術(shù)結(jié)合促進(jìn)了生物特性和生命機(jī)理的研究。在很多產(chǎn)品領(lǐng)域，技術(shù)的“并行開(kāi)發(fā)”將越來(lái)越多。在未來(lái)制造中，十大計(jì)量的界限將越來(lái)越模糊，十大計(jì)量?jī)?nèi)部的交叉研究以及計(jì)量與其他技術(shù)的交叉研究將對(duì)新工業(yè)革命的發(fā)展起到非常重要的作用。

(六)加強(qiáng)計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)的研究

新工業(yè)革命中，計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)將占到所有數(shù)據(jù)的80%以上。對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用將至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)控制過(guò)程數(shù)據(jù)的分析，不僅能診斷制造過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，還能預(yù)判可能要出現(xiàn)的問(wèn)題。對(duì)企業(yè)質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，不僅能分析質(zhì)量是否合格，還能分析影響質(zhì)量的因素，控制并提升產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的分析，不僅可以找出節(jié)能減排的切入點(diǎn)，還能對(duì)碳排放、碳交易提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。計(jì)量測(cè)試數(shù)據(jù)的分析要從準(zhǔn)確性入手，從大數(shù)據(jù)間的關(guān)系著力。要研究現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析方法，通過(guò)數(shù)據(jù)建模等方式指導(dǎo)新工業(yè)革命的發(fā)展。

(七)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試相關(guān)性的研究

產(chǎn)業(yè)是由相互聯(lián)系的多個(gè)制造業(yè)通過(guò)一定的聯(lián)系構(gòu)成的。在一個(gè)產(chǎn)業(yè)中，會(huì)涉及多項(xiàng)計(jì)量測(cè)試技術(shù)；同樣，一項(xiàng)測(cè)試技術(shù)也會(huì)貫穿整個(gè)產(chǎn)業(yè)。對(duì)產(chǎn)業(yè)中相關(guān)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的研究，找出他們的相關(guān)性，并對(duì)他們進(jìn)行綜合分析，將對(duì)推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。

計(jì)量測(cè)試技術(shù)就像一個(gè)引擎，它不僅引領(lǐng)著新工業(yè)革命的發(fā)展，還給新工業(yè)革命注入不竭動(dòng)力。