全壽命周期計(jì)量保證模式 支撐航空產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
發(fā)布時(shí)間: 2021-04-05
隨著我國科技實(shí)力高速發(fā)展,武器裝備進(jìn)入自主研制高質(zhì)量發(fā)展階段,準(zhǔn)確數(shù)據(jù)成為武器裝備提升最為核心的要素之一,只有保證裝備系統(tǒng)、子系統(tǒng)、分系統(tǒng)、部件、零件等全產(chǎn)業(yè)鏈,研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)、使用、維護(hù)等全壽命周期關(guān)鍵參數(shù)與控制參數(shù)的準(zhǔn)確測量,才能保證武器裝備實(shí)現(xiàn)性能可達(dá)、質(zhì)量可靠、成本可控。
一、航空裝備計(jì)量校準(zhǔn)測試面臨的形勢和需求
(一)航空裝備高質(zhì)量發(fā)展依靠全壽命周期計(jì)量保證
嚴(yán)格的過程控制能夠保證航空裝備產(chǎn)品研制全壽命周期中的關(guān)鍵參數(shù)測得到、測得準(zhǔn)、測得可靠,必須建立計(jì)量與設(shè)計(jì)結(jié)合、計(jì)量與測試結(jié)合、計(jì)量與試驗(yàn)結(jié)合的全壽命周期計(jì)量保證新模式。計(jì)量與設(shè)計(jì)相結(jié)合是提出對(duì)計(jì)量保證能力的要求,包括裝備需要計(jì)量的參數(shù)范圍、可計(jì)量性設(shè)計(jì)指標(biāo)體系、計(jì)量資源的配置、計(jì)量人員的技術(shù)水平等方面的要求,梳理當(dāng)前計(jì)量能力現(xiàn)狀,進(jìn)而確定需要與裝備同步發(fā)展的計(jì)量保證資源,將計(jì)量保證要求納入研制總要求等相關(guān)文件、為后續(xù)研制工作提供指南;計(jì)量與測試相結(jié)合是在航空裝備產(chǎn)品研制階段,啟動(dòng)計(jì)量資源的同步開發(fā)與利用,從測量需求的完整性、測量工具配備的合理性、測量方法選擇的正確性、測量結(jié)果評(píng)價(jià)的可靠性、測量過程操作的便利性等方面策劃、部署、實(shí)施全壽命周期的測量活動(dòng);計(jì)量與試驗(yàn)相結(jié)合是在產(chǎn)品試驗(yàn)階段,對(duì)設(shè)計(jì)階段的可計(jì)量性設(shè)計(jì)、研制階段的測量結(jié)果和產(chǎn)品性能進(jìn)行驗(yàn)證,在保證計(jì)量器具狀態(tài)完好的基礎(chǔ)上,對(duì)大型試驗(yàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)試驗(yàn)方案的測量不確定度進(jìn)行評(píng)定,確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。
(二)航空裝備數(shù)字化發(fā)展亟需計(jì)量數(shù)字化升級(jí)
隨著數(shù)字化工程的不斷推進(jìn),產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)、數(shù)字樣機(jī)技術(shù)、數(shù)字化工藝與虛擬裝配技術(shù)、數(shù)字化管理技術(shù)等已在多個(gè)航空型號(hào)產(chǎn)品研制中得到了深入應(yīng)用,各大主機(jī)廠所也相繼建成了若干條數(shù)字化生產(chǎn)線,如數(shù)字化切削加工生產(chǎn)線、數(shù)字化鈑金生產(chǎn)線、數(shù)字化焊接生產(chǎn)線、數(shù)字化裝配生產(chǎn)線等,基于數(shù)字模型的武器裝備設(shè)計(jì)制造協(xié)同一體化平臺(tái)建設(shè)已初具規(guī)模。但是傳統(tǒng)的計(jì)量保證模式已無法與數(shù)字化時(shí)代的計(jì)量校準(zhǔn)需求相融合,基于數(shù)字量代替模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞帶來的計(jì)量技術(shù)問題已經(jīng)成為影響產(chǎn)品研制生產(chǎn)效率的瓶頸,出現(xiàn)了所謂在線生產(chǎn)、離線計(jì)量的現(xiàn)象。測量數(shù)據(jù)管理、計(jì)量資源的載體形式、計(jì)量校準(zhǔn)工作與武器裝備研制生產(chǎn)過程融合需求不斷凸顯,航空計(jì)量亟需進(jìn)行全面的數(shù)字化升級(jí),構(gòu)建以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)、以需求為導(dǎo)向的新型的計(jì)量保證體系,探索研究計(jì)量資源數(shù)字化工具載體及航空研制生產(chǎn)數(shù)字化協(xié)同技術(shù),為產(chǎn)品全生命周期提供技術(shù)支撐。
(三)航空裝備跨越式發(fā)展需要先進(jìn)計(jì)量技術(shù)支撐
計(jì)量技術(shù)要在新型裝備發(fā)展及科學(xué)技術(shù)進(jìn)步中發(fā)揮引領(lǐng)作用,尤其是量子計(jì)量技術(shù)的發(fā)展,量值傳遞鏈條更短、速度更快、測量結(jié)果更準(zhǔn)更穩(wěn),將為尖端科技領(lǐng)域發(fā)展和先進(jìn)武器裝備研發(fā)過程中綜合、動(dòng)態(tài)、在線、原位計(jì)量校準(zhǔn)測試提供更有力的支撐。面對(duì)新型武器裝備計(jì)量需要和新興技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,不斷研究新方法,引入新理論,提高原始創(chuàng)新能力,通過計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)與各學(xué)科前沿技術(shù)理論相結(jié)合,不斷滿足高精度、復(fù)雜環(huán)境、新參數(shù)的計(jì)量校準(zhǔn)需求,適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及新軍事變革的不斷推進(jìn)。實(shí)現(xiàn)計(jì)量測試逐步向自動(dòng)化、多參數(shù)、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展,以精準(zhǔn)的量值有效支撐武器裝備研制生產(chǎn)。
二、總體發(fā)展思路
航空工業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)資源,整合行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢,以系統(tǒng)推進(jìn)航空裝備測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,保證航空產(chǎn)品質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn),梳理和完善現(xiàn)行航空裝備計(jì)量保證技術(shù)規(guī)范與管理制度,明確航空裝備論證、研制、試驗(yàn)、定型、使用和維護(hù)各階段計(jì)量保證工作程序與技術(shù)要求,提升相應(yīng)的計(jì)量保證能力,搭建公用計(jì)量保證平臺(tái),建立以型號(hào)計(jì)量師系統(tǒng)為實(shí)施主體、可計(jì)量性設(shè)計(jì)為前提、全溯源鏈計(jì)量為核心、計(jì)量數(shù)字化為抓手,計(jì)量與航空裝備全壽命周期相融合的計(jì)量保證新模式,滿足新時(shí)代航空裝備高質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)化、跨越式發(fā)展要求。
裝備的可計(jì)量性是將武器裝備研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)、使用和維護(hù)各個(gè)階段的計(jì)量保障融入裝備的設(shè)計(jì)體系中,確保裝備性能參數(shù)的量值準(zhǔn)確和單位制統(tǒng)一。可計(jì)量性設(shè)計(jì)工作的百分之九十以上是在設(shè)計(jì)階段完成的,是開展全壽命周期計(jì)量保障的基礎(chǔ)和前提。
全溯源鏈計(jì)量是通過對(duì)裝備全壽命周期的計(jì)量參數(shù)及溯源情況進(jìn)行全面梳理,結(jié)合目前已經(jīng)具備的計(jì)量校準(zhǔn)測試能力,針對(duì)不同參數(shù)的溯源情況進(jìn)行分類,優(yōu)化溯源方式,開展溯源方法研究,確保相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確、可靠,是實(shí)現(xiàn)全壽命周期計(jì)量保障的核心。
型號(hào)計(jì)量師系統(tǒng)全面統(tǒng)領(lǐng)型號(hào)的計(jì)量測試技術(shù)相關(guān)業(yè)務(wù)活動(dòng),對(duì)實(shí)現(xiàn)計(jì)量保障能力建設(shè)與裝備研制任務(wù)的同步立項(xiàng)、同步實(shí)施、同步交付具有重要的支撐保證作用,是實(shí)施全壽命周期計(jì)量保障工作的實(shí)施主體。
計(jì)量數(shù)字化是提升計(jì)量資源數(shù)據(jù)管理、計(jì)量業(yè)務(wù)管理、裝備全壽命周期計(jì)量保證管理能力的重要手段。有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)量與裝備設(shè)計(jì)生產(chǎn)試驗(yàn)活動(dòng)的深度融合,有利于計(jì)量數(shù)據(jù)共享和管理模式的創(chuàng)新,是實(shí)現(xiàn)全壽命周期計(jì)量保障的抓手。
三、重點(diǎn)發(fā)展方向
(一)航空裝備可計(jì)量性設(shè)計(jì)能力
將研制、生產(chǎn)、使用及維護(hù)各階段的計(jì)量保證納入航空裝備的設(shè)計(jì)體系之中,使涉及裝備研制全過程的管理者、設(shè)計(jì)者、使用者和維修者能夠?qū)⒖捎?jì)量性設(shè)計(jì)融入裝備的各個(gè)階段,用計(jì)量的手段實(shí)現(xiàn)裝備技術(shù)參數(shù)或故障的可追溯性和復(fù)現(xiàn)性,提高研制效率,保證航空產(chǎn)品質(zhì)量。
一是建立可計(jì)量性設(shè)計(jì)指標(biāo)體系。滿足設(shè)計(jì)過程中對(duì)系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備或器件的計(jì)量參數(shù)準(zhǔn)確分解需求。
二是建立航空裝備關(guān)鍵參數(shù)計(jì)量資源配置體系。在充分分析現(xiàn)有計(jì)量保證能力的基礎(chǔ)上,可提出計(jì)量資源配置新需求,并同步開發(fā),保證航空產(chǎn)品全壽命周期量值準(zhǔn)確且可溯源。
三是建立可計(jì)量性設(shè)計(jì)符合性分析與評(píng)價(jià)體系。從量值定義的完整性、量值準(zhǔn)確性和計(jì)量便利性三個(gè)方面,圍繞如何減低計(jì)量成本、提高計(jì)量效率、降低計(jì)量復(fù)雜性等,綜合分析可計(jì)量性設(shè)計(jì)方案,用于改進(jìn)可計(jì)量性設(shè)計(jì)方案。
(二)航空裝備測量技術(shù)規(guī)范能力
針對(duì)測量活動(dòng)的技術(shù)性與規(guī)范性要求,開展能力提升建設(shè),從測量需求的完整性、測量工具配備的合理性、測量方法選擇的正確性、測量結(jié)果評(píng)價(jià)的可靠性、測量過程操作的便利性等方面指導(dǎo)和規(guī)范測量活動(dòng),確保航空產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過程、試驗(yàn)過程、檢驗(yàn)檢測等全過程數(shù)據(jù)流的正確性,進(jìn)而保證航空產(chǎn)品質(zhì)量。
一是開展計(jì)量器具在實(shí)際工況下的測量性分析。在完成實(shí)驗(yàn)室條件測量性分析的基礎(chǔ)上,開展在實(shí)際工況或特殊環(huán)境下計(jì)量器具測量性分析,找出規(guī)律,建立相互關(guān)聯(lián)關(guān)系,保證計(jì)量器具在實(shí)際使用中測量數(shù)據(jù)的正確性。
二是開展航空專用測試設(shè)備和大型試驗(yàn)系統(tǒng)綜合性能評(píng)價(jià)。開展復(fù)雜環(huán)境下多參數(shù)綜合校準(zhǔn)技術(shù)研究,根據(jù)相互的影響與耦合關(guān)系,通過測量模型,實(shí)現(xiàn)專用測試設(shè)備和大型試驗(yàn)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià),并建立相應(yīng)技術(shù)規(guī)范體系,系統(tǒng)地解決大型試驗(yàn)系統(tǒng)和專測設(shè)備的綜合計(jì)量保證問題。
三是建立測量方法的統(tǒng)一規(guī)范體系。針對(duì)航空裝備研制過程中新技術(shù)應(yīng)用,開展相應(yīng)的新測量方法研究,同時(shí)建立統(tǒng)一的測量方法使用技術(shù)規(guī)范,確保航空裝備在實(shí)際測量活動(dòng)中測量方法選擇合理、操作方法使用規(guī)范,支撐獲取準(zhǔn)確、可靠的測量數(shù)據(jù),保證產(chǎn)品質(zhì)量。
(三)航空裝備先進(jìn)計(jì)量技術(shù)研究能力
面向航空裝備跨越式發(fā)展技術(shù)引領(lǐng)及研制過程中先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用需求,圍繞現(xiàn)有與未來新型航空裝備和配套產(chǎn)品研制使用與維護(hù)中面臨的計(jì)量測試難題,跟蹤先進(jìn)計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展,重點(diǎn)開展動(dòng)態(tài)測量與校準(zhǔn)校準(zhǔn)技術(shù)、量子測量應(yīng)用技術(shù)等前沿技術(shù)研究,為裝備關(guān)鍵參數(shù)高精度測量、復(fù)雜綜合與在線原位計(jì)量保證等提供技術(shù)支撐。
一是開展極值量、動(dòng)態(tài)量、復(fù)雜環(huán)境及復(fù)雜系統(tǒng)綜合計(jì)量技術(shù)研究。圍繞新一代航空重點(diǎn)裝備自主研制需求,研建一批航空專用計(jì)量最高標(biāo)準(zhǔn),形成較為完善的航空計(jì)量體系。
二是開展量子等前沿計(jì)量技術(shù)研究。順應(yīng)計(jì)量技術(shù)量子化變革新趨勢,瞄準(zhǔn)國際計(jì)量科技前沿,集中行業(yè)力量,形成一系列有廣闊應(yīng)用前景的前瞻性計(jì)量技術(shù)。開展量子計(jì)量基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)研究,加強(qiáng)量子計(jì)量儀器、芯片化量子計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳感器等關(guān)鍵技術(shù)研究,以及基于量子計(jì)量技術(shù)的在線、原位及遠(yuǎn)程計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)研究,滿足新軍事變革中新型航空裝備自主創(chuàng)新和使用維護(hù)中的計(jì)量新需求。
(四)航空裝備計(jì)量數(shù)字化
針對(duì)航空裝備全壽命周期測量數(shù)據(jù)分析利用、參數(shù)溯源鏈建立與計(jì)量資源配備分析、計(jì)量與航空裝備研制深度融合及在線原位計(jì)量校準(zhǔn)等方面的需求,緊跟新一輪航空數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐,開展航空裝備計(jì)量數(shù)字化提升。
一是建立航空計(jì)量數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)。推進(jìn)航空計(jì)量資源管理和量值傳遞的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,提升航空計(jì)量資源數(shù)據(jù)管理、計(jì)量業(yè)務(wù)管理、產(chǎn)品全生命周期計(jì)量保障管理能力。
二是打造基于數(shù)值仿真和大數(shù)據(jù)技術(shù)的計(jì)量數(shù)據(jù)綜合利用與計(jì)量服務(wù)保障智能化平臺(tái)。健全與產(chǎn)品數(shù)字化環(huán)境相適應(yīng)的機(jī)理仿真與半物理仿真、計(jì)量性設(shè)計(jì)、參數(shù)溯源數(shù)字圖譜、計(jì)量數(shù)據(jù)分析與預(yù)測等手段,解決型號(hào)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)驗(yàn)證及使用維護(hù)的全生命周期中在線計(jì)量校準(zhǔn)服務(wù)保障問題。
三是開展典型工程實(shí)踐環(huán)節(jié)、應(yīng)用場景的計(jì)量數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用,加快計(jì)量與航空產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)試驗(yàn)活動(dòng)的深度融合,提升航空產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的量和效益。
目前,航空產(chǎn)業(yè)建立了較為完善的計(jì)量體系,基本保證了測量器具在實(shí)驗(yàn)室條件下的量值準(zhǔn)確,但在實(shí)際使用過程中受被測對(duì)象、實(shí)際使用環(huán)境、測量方法與實(shí)施等方面的因素影響,無法保證其測量數(shù)據(jù)的正確性。同時(shí),實(shí)驗(yàn)室條件下檢定校準(zhǔn)均為特定環(huán)境下的單一參數(shù)評(píng)定,而實(shí)際使用過程多為復(fù)雜工況條件下多參數(shù)綜合測量,缺少航空產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程相應(yīng)的測量技術(shù)規(guī)范和有效的數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)手段,無法得到正確的測量結(jié)果。因此,必須打通航空測量體系的數(shù)據(jù)鏈路,加強(qiáng)計(jì)量對(duì)航空裝備全壽命周期數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測量的引領(lǐng)、保證、支撐作用,從計(jì)量校準(zhǔn)測試保證體系、技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、管理方法等多維度全方位轉(zhuǎn)型升級(jí)計(jì)量保證模式,從保證計(jì)量器具合格向保證數(shù)據(jù)正確轉(zhuǎn)變,建立與航空裝備全壽命周期深度融合的航空裝備先進(jìn)測量體系,助力航空產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效與創(chuàng)新發(fā)展。