我國(guó)裝備制造要由中低端向中高端邁進(jìn)，首先要解決制造質(zhì)量問(wèn)題，其核心關(guān)鍵是解決超精密測(cè)量能力問(wèn)題。沒(méi)有超精密測(cè)量，就不會(huì)有高質(zhì)量的高端裝備制造。我國(guó)現(xiàn)階段須迫切完成的任務(wù)是，補(bǔ)齊精密測(cè)量能力，追平超精密測(cè)量能力，在完整精度階段勝出。只有從根本上解決整體測(cè)量能力問(wèn)題，才能從根本上解決高端裝備制造質(zhì)量問(wèn)題。
高端裝備最本質(zhì)的特征是高質(zhì)量。高質(zhì)量的內(nèi)涵包括高性能、高可靠性和高穩(wěn)定性。它處于技術(shù)鏈的頂端和價(jià)值鏈的頂端。如果說(shuō)裝備制造業(yè)是制造業(yè)的脊梁，那么高端裝備制造業(yè)就是這個(gè)脊梁中的精髓。高質(zhì)量的高端裝備制造業(yè)可以牽動(dòng)整個(gè)裝備制造業(yè)和整個(gè)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，因此，高端裝備制造業(yè)是大國(guó)必爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，而不斷提升高端裝備制造的質(zhì)量水平則是實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略的重中之重。
沒(méi)有高質(zhì)量，就沒(méi)有真正意義上的高端裝備。那么如何提升高端裝備制造質(zhì)量呢？
對(duì)標(biāo)先進(jìn)國(guó)家測(cè)量體系
在討論提升我國(guó)高端裝備制造質(zhì)量時(shí)，我們可以對(duì)標(biāo)一下四次工業(yè)革命發(fā)展的歷程，特別是和在這一歷程中取得成功的德國(guó)進(jìn)行對(duì)標(biāo)。
德國(guó)在第一次工業(yè)革命的時(shí)候，也經(jīng)歷過(guò)和我們類似的追趕和大量仿造、質(zhì)量缺失這樣一個(gè)過(guò)程。1887年，由于德國(guó)低廉產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致英國(guó)市場(chǎng)混亂，所以英國(guó)議會(huì)出臺(tái)了一個(gè)《商標(biāo)法》，要把質(zhì)量低劣的德國(guó)產(chǎn)品和高質(zhì)量的英國(guó)產(chǎn)品區(qū)分開(kāi)。這個(gè)法律具有侮辱性，它的出臺(tái)使德國(guó)朝野非常震動(dòng)，舉國(guó)反思。反思的結(jié)果很有價(jià)值，德國(guó)人得出的結(jié)論很具體，即沒(méi)有精密的測(cè)量，就沒(méi)有精密的產(chǎn)品。認(rèn)識(shí)統(tǒng)一之后，德國(guó)人馬上行動(dòng)起來(lái)，由西門子出資在柏林建立德國(guó)計(jì)量院，這個(gè)計(jì)量院是現(xiàn)代意義上的國(guó)家計(jì)量院。它逐漸構(gòu)建起了這個(gè)國(guó)家的測(cè)量體系，即從標(biāo)準(zhǔn)建立一直到把準(zhǔn)確的量值傳遞到車間里面每一道工序的工程測(cè)量，確保測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確一致，進(jìn)而保證零部件制造精度和產(chǎn)品的制造精度。由于有了以國(guó)家計(jì)量院為核心的國(guó)家測(cè)量體系作為支撐，德國(guó)的產(chǎn)品質(zhì)量迅速提升。第二次工業(yè)革命期間，德國(guó)已經(jīng)具備了整體精密工程能力，全面實(shí)施質(zhì)量戰(zhàn)略，使得德國(guó)制造業(yè)迅速崛起。這期間德國(guó)生產(chǎn)出來(lái)以精密坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為代表的一批精密測(cè)量?jī)x器與制造裝備，建立起了完整的精密測(cè)量體系，對(duì)高端裝備制造形成強(qiáng)有力的支撐。第三次工業(yè)革命時(shí)期，德國(guó)率先進(jìn)入了超精密工程階段，并率先形成整體超精密工程能力。不斷升級(jí)和完善質(zhì)量戰(zhàn)略，使質(zhì)量意識(shí)深入人心，國(guó)家測(cè)量體系成熟高效，使德國(guó)成為名副其實(shí)的質(zhì)量強(qiáng)國(guó)，形成了一大批自己的品牌。這期間它培育起了一批頂尖超精密制造與儀器企業(yè)，建立了完整的超精密測(cè)量體系。盡管德國(guó)工業(yè)規(guī)模不算很大，但卻擁有世界品牌2300多個(gè)。測(cè)量體系對(duì)整個(gè)制造業(yè)能有多大的拉動(dòng)作用呢？美國(guó)商務(wù)部評(píng)估報(bào)告指出，儀器產(chǎn)值僅占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但是對(duì)于國(guó)民生產(chǎn)總值的拉動(dòng)作用卻達(dá)到66%。也就是說(shuō)，精密測(cè)量?jī)x器技術(shù)作為基礎(chǔ)性高端技術(shù)，其自身具有價(jià)值放大、有效賦能和創(chuàng)新引領(lǐng)的作用，它可以使制造質(zhì)量提升，效率提升，成本降低，可撬動(dòng)和拉動(dòng)十幾倍以上的工業(yè)生產(chǎn)，足見(jiàn)其基礎(chǔ)支撐作用是巨大的。這一時(shí)期，超精密制造和超精密測(cè)量能力支撐了以光刻機(jī)為代表的高端超精密裝備的快速發(fā)展。德國(guó)并不生產(chǎn)光刻機(jī)，光刻機(jī)的生產(chǎn)目前主要是荷蘭的ASML公司。但是，荷蘭ASML公司并不生產(chǎn)核心零部件，只是從事設(shè)計(jì)、組裝、整機(jī)調(diào)試和售后服務(wù)，絕大部分的核心零部件都生產(chǎn)于德國(guó)。也就是說(shuō)，德國(guó)想生產(chǎn)光刻機(jī)也是沒(méi)有問(wèn)題的。到了第四次工業(yè)革命期間，德國(guó)人率先提出了工業(yè)4.0的概念。從德國(guó)的發(fā)展歷程可以知道，德國(guó)是從第二次工業(yè)革命以后穩(wěn)扎穩(wěn)打，循序漸進(jìn)，扎扎實(shí)實(shí)地解決了產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，然后再穩(wěn)步進(jìn)入智能制造階段。
現(xiàn)在我們來(lái)和德國(guó)制造進(jìn)行對(duì)標(biāo)：第一次工業(yè)革命期間我們還基本上處在農(nóng)業(yè)社會(huì)。第二次工業(yè)革命期間，我們趕上了最后10年，即1949至1959年。這期間我們初步形成了裝備制造能力，而且在某些點(diǎn)上邁向了精密工程，在局部形成了精密測(cè)量能力。我們還制造出了萬(wàn)噸水壓機(jī)這樣的裝備，這里面有個(gè)別零件就是精密級(jí)的，而且這些精密級(jí)零件要通過(guò)精密測(cè)量才能保證質(zhì)量。第三次工業(yè)革命期間，我國(guó)制造業(yè)迅速發(fā)展，于2010年成為世界第一制造大國(guó)，2018年我國(guó)的制造總量已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)、日本、德國(guó)的總和。但是，我們的制造業(yè)，特別是裝備制造還處于中低端。盡管如此，我們還是一只腳跨進(jìn)了超精密工程，例如在航天工業(yè)領(lǐng)域和國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域，局部形成了超精密制造和測(cè)量能力。現(xiàn)在，工業(yè)4.0時(shí)代來(lái)臨，我們?cè)诠I(yè)2.0階段的精密級(jí)測(cè)量能力還沒(méi)有建完，沒(méi)有形成整體測(cè)量能力，對(duì)中低端裝備制造質(zhì)量的整體支撐能力尚未形成；我們?cè)诠I(yè)3.0階段的超精密級(jí)測(cè)量能力還處于初級(jí)階段，要形成整體測(cè)量能力必須付出極大的努力，無(wú)法形成對(duì)高端裝備制造質(zhì)量的基本支撐能力；但是工業(yè)4.0已經(jīng)開(kāi)始了，這個(gè)階段是在完成整體超精密測(cè)量能力的基礎(chǔ)上，達(dá)到高端裝備制造的“完整精度”階段?！巴暾取钡膬?nèi)涵是使制造精度與測(cè)量精度更完整、更優(yōu)化、效率更高、成本更低，更適于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化制造。可見(jiàn)我們面臨的工作極其復(fù)雜、極其艱巨、極其緊迫，工業(yè)2.0要補(bǔ)課，3.0要追齊，4.0要同步和勝出。
我國(guó)提升高端裝備制造質(zhì)量面臨的測(cè)量手段挑戰(zhàn)
目前支撐產(chǎn)品制造質(zhì)量的測(cè)量手段可分為三個(gè)部分：
◆ 一部分是我們有測(cè)量能力，但是這部分測(cè)量主要是一種由局部代替整體的測(cè)量。比如在圖紙上標(biāo)注圓柱類零件形狀的時(shí)候，一般只標(biāo)注一個(gè)截面的圓度，再標(biāo)注一個(gè)豎線的直線度。這主要考慮到我們現(xiàn)有的測(cè)量手段限制。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，絕大部分有用信息被漏掉了。即便是這樣的測(cè)量，我們?cè)诤芏喾矫嬉膊痪邆錅y(cè)量手段。◆ 第二部分是我們只具備部分測(cè)量能力。比如平板顯示器生產(chǎn)線，我們通常是從8塊平板顯示器中抽出一塊來(lái)測(cè)量，或者從6塊平板顯示器中抽出一塊來(lái)測(cè)量，而且是只在平板顯示器上選擇幾個(gè)點(diǎn)測(cè)量，這是在抽檢的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部代替整體的測(cè)量方式，測(cè)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)不能反映平板顯示器的制造質(zhì)量，所以良率很難控制。◆ 第三部分是根本沒(méi)有測(cè)量能力，在圖紙上也不標(biāo)注了。用這樣的測(cè)量能力無(wú)法支撐我國(guó)高端裝備制造，更無(wú)法支撐高端裝備制造質(zhì)量的提升。
鑒于上述情況，我國(guó)要提升高端裝備制造質(zhì)量將會(huì)面臨三個(gè)主要挑戰(zhàn)。第一個(gè)是整體性問(wèn)題，國(guó)家測(cè)量體系不完整；第二個(gè)是測(cè)量手段呈現(xiàn)碎片化特征，有些儀器發(fā)明或者有些儀器的研發(fā)、生產(chǎn)，都是在一些點(diǎn)上進(jìn)行的，不成體系，不能形成整體能力；第三個(gè)是精益化問(wèn)題，測(cè)量對(duì)質(zhì)量提升的不可替代的支撐作用，對(duì)此我們的認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足。
國(guó)家測(cè)量體系的核心任務(wù)之一是保證龐大的工業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。國(guó)家測(cè)量體系可大致分為國(guó)家計(jì)量體系和工業(yè)測(cè)量體系兩部分。國(guó)家計(jì)量體系的任務(wù)是保證全國(guó)計(jì)量量值的準(zhǔn)確一致，僅在這個(gè)層面上，我們就存在十分嚴(yán)重的量值傳遞體系不完整問(wèn)題。以幾何量為例，德國(guó)建有123種國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（裝置），我們只有80種。從總體看，德國(guó)是有選擇地發(fā)展裝備制造業(yè)，而我國(guó)是成體系的地發(fā)展裝備制造業(yè)，從這個(gè)意義上說(shuō)我們國(guó)家缺少的標(biāo)準(zhǔn)裝置就更多了。國(guó)家的計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)都由國(guó)家計(jì)量院建立與管理，標(biāo)準(zhǔn)量值須逐級(jí)向下傳遞。首先傳遞到大區(qū)一級(jí)，再傳遞到省一級(jí)，再傳遞到市一級(jí)及縣一級(jí)，最后傳遞到工廠計(jì)量室。由于受能力限制，如技術(shù)能力、地方財(cái)力和人力資源限制等，不可能健全與國(guó)家計(jì)量院計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量對(duì)應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，所以每一級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)在建立相應(yīng)級(jí)別的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，都會(huì)減少一些計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。就我國(guó)現(xiàn)有的80項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝置而言，傳遞到市縣一級(jí)時(shí)，能建立和管理的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)所剩無(wú)幾了。最后傳遞到工廠計(jì)量室時(shí)，只有很少的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置能真正起作用。這樣一個(gè)計(jì)量體系，無(wú)法支撐我國(guó)高端裝備制造業(yè)所需要的龐大工業(yè)測(cè)量體系的正常運(yùn)行，無(wú)法保證工業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。
工業(yè)測(cè)量手段碎片化，即現(xiàn)有的精密和超精密測(cè)量?jī)x器的種類極少，只在一些點(diǎn)上有測(cè)量能力，不成體系，無(wú)法形成整體測(cè)量能力。這可從三個(gè)層面分析。一是零件層，我國(guó)面向裝備制造業(yè)的測(cè)量方式與測(cè)量體系，基本上是學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)的相關(guān)方式與體系，測(cè)量主要是面向零件級(jí)的幾何參數(shù)測(cè)量。即使是面向零件級(jí)測(cè)量，實(shí)際上在精密級(jí)上我們也測(cè)不全。我曾經(jīng)把國(guó)內(nèi)某工廠的圖紙和德國(guó)某工廠相同零件的圖紙進(jìn)行對(duì)照，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)圖紙標(biāo)注的參數(shù)大量缺失，主要是我們對(duì)這些參數(shù)沒(méi)有能力測(cè)量，所以在一些圖紙上干脆就不標(biāo)了。按照這樣的圖紙和測(cè)量手段控制零件在制造過(guò)程中的質(zhì)量是不可能的。二是部件層，部件層面因產(chǎn)品千差萬(wàn)別，導(dǎo)致集成調(diào)試所需儀器原理和具體測(cè)量方法也各不相同，需要專門定制專用測(cè)量?jī)x器，而不能直接采用通用儀器。實(shí)際上，目前裝備制造車間里，專用測(cè)量?jī)x器大量缺失。由于沒(méi)有成體系的專用測(cè)量?jī)x器，有些車間只好用通用儀器來(lái)替代專用儀器進(jìn)行測(cè)量，這是非常不合理的，因?yàn)楹芏鄬Ｓ脺y(cè)量需求是通用儀器實(shí)現(xiàn)不了的。這個(gè)問(wèn)題普遍存在。由此可見(jiàn)，部件層現(xiàn)有的專用測(cè)量手段基本上都是碎片化的，不能形成整體測(cè)量能力，導(dǎo)致部件集成質(zhì)量無(wú)法控制。三是整機(jī)層，不僅部件裝配層需要專用測(cè)量?jī)x器，整機(jī)測(cè)量層也需要大批專用測(cè)量?jī)x器，整機(jī)裝調(diào)完成以后對(duì)整機(jī)性能的測(cè)試層面還需要一批專用測(cè)量?jī)x器。整機(jī)層的狀況與部件層狀況類似，但更嚴(yán)重。為了容易理解，我們分析一個(gè)實(shí)例。以超精密光刻機(jī)上的一個(gè)工作臺(tái)激光反射鏡為例，它有108項(xiàng)尺寸公差和62項(xiàng)形狀、位置、方向公差，還有內(nèi)部應(yīng)力等技術(shù)要求。要完成這樣一個(gè)零件的超精密測(cè)量需要20多種專用超精密測(cè)量?jī)x器，這些我們都沒(méi)有提前布局研制，導(dǎo)致我們至今制造不出來(lái)精度合格的產(chǎn)品。這樣的例子具有普遍性。中等精度的光刻機(jī)有3萬(wàn)多個(gè)光機(jī)零件，其中70%是精密和超精密級(jí)的，需要600多種專用精密和超精密測(cè)量?jī)x器，這些儀器我們90%是沒(méi)有的。還有200多種超精密測(cè)量單元和超精密傳感器，這些我們都沒(méi)有規(guī)劃，所以我們做了10年光刻機(jī)仍不能用，這一點(diǎn)都不奇怪。從目前情況看，因沒(méi)有解決專用超精密測(cè)量?jī)x器問(wèn)題，我們?cè)谳^短的時(shí)間內(nèi)做出質(zhì)量合格的光刻機(jī)產(chǎn)品是不可能的。要充分認(rèn)識(shí)到，只有通過(guò)精確測(cè)量，才能精確找到產(chǎn)品質(zhì)量不合格的地方。只有對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行大量積累和分析，才能發(fā)現(xiàn)高精密制造不合格的根源。
超精密測(cè)量對(duì)提升高端裝備制造質(zhì)量的基礎(chǔ)作用
超精密測(cè)量對(duì)提升高端裝備制造質(zhì)量具有基礎(chǔ)支撐作用，并在制造全過(guò)程中的質(zhì)量控制發(fā)揮決定性作用。我們可從標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、合格評(píng)定三個(gè)方面來(lái)探討。國(guó)際測(cè)量聯(lián)合會(huì)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織曾經(jīng)聯(lián)合制定了一個(gè)國(guó)家質(zhì)量保障體系，它把標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、合格評(píng)定三個(gè)方面定位為未來(lái)世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的三大支柱。這個(gè)定位非常之高，而且定位很明確，這是總結(jié)了發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)后提升到理論層面的一個(gè)重要認(rèn)識(shí)。落實(shí)到企業(yè)的時(shí)候，在標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、合格評(píng)定三大要素基礎(chǔ)上，還要加上認(rèn)證認(rèn)可，這樣就形成了工廠可操作的質(zhì)量保障體系。究其本質(zhì)，質(zhì)量保障體系就是一系列技術(shù)法規(guī)加測(cè)量。在技術(shù)層面看，它就是一個(gè)規(guī)范化的測(cè)量體系。要想趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的高端裝備制造質(zhì)量，我們應(yīng)該怎么做？我們首先看看發(fā)達(dá)國(guó)家的做法。例如美國(guó)，他們高度重視建模和軟件，即通過(guò)大量的測(cè)量數(shù)據(jù)積累，挖掘影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種誤差源，找出其影響規(guī)律與消除方法，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并形成軟件，并不斷評(píng)估對(duì)質(zhì)量的改善效果。比如實(shí)驗(yàn)室里的激光干涉儀，在從5528型升級(jí)到5529型時(shí)，幾乎沒(méi)有改動(dòng)任何硬件，而是把新的軟件嵌入進(jìn)去，使儀器測(cè)量分辨率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，價(jià)格提升了一倍。再如，引力波在剛被探測(cè)出來(lái)的時(shí)候，它的探測(cè)分辨率不夠，但是科學(xué)家通過(guò)建立模型和軟件計(jì)算提升了系統(tǒng)的分辨力，成功測(cè)量到引力波?？梢?jiàn)，美國(guó)人在軟件方面是有巨大優(yōu)勢(shì)的。相比之下，德國(guó)人更注重硬技術(shù)，靠深度挖掘機(jī)器性能來(lái)提升質(zhì)量，而日本人則更強(qiáng)調(diào)工匠精神。盡管他們強(qiáng)調(diào)的側(cè)重點(diǎn)不一樣，但都是以大量精準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的積累和數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ)的。我們國(guó)內(nèi)的很多企業(yè)家和工程技術(shù)人員通常有一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，就是質(zhì)量是靠先進(jìn)的制造裝備來(lái)保障的。從發(fā)達(dá)國(guó)家高端裝備制造發(fā)展歷程可以知道，只有先進(jìn)的制造裝備是不行的，特別是發(fā)展到超精密制造階段，測(cè)量不出來(lái)，就制造不出來(lái)。這會(huì)讓我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，只有通過(guò)精確測(cè)量，才能精確找到產(chǎn)品質(zhì)量不合格出現(xiàn)在哪里；只有對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行大量積累和深度分析，才能發(fā)現(xiàn)不合格的根源；只有全面精準(zhǔn)地消除了產(chǎn)生誤差的根源，才能最終提升高端裝備制造質(zhì)量。
我們的優(yōu)勢(shì)會(huì)出現(xiàn)在哪里呢？我們的優(yōu)勢(shì)可能是工業(yè)大數(shù)據(jù)。我們買遍了差不多世界上各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)母機(jī)，它們都在中國(guó)運(yùn)行著，不斷地積累著大量與制造質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)。在掌握和深度分析這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，如果我們虛心地學(xué)習(xí)美國(guó)的軟件技術(shù)、德國(guó)的機(jī)器硬技術(shù)和日本的工匠精神，加上充分的測(cè)量能力提升，使后續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)得到高質(zhì)量延續(xù)和積累，這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)后發(fā)的綜合優(yōu)勢(shì)。這個(gè)綜合優(yōu)勢(shì)有利于全面精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)各種誤差產(chǎn)生的根源、消除各種誤差源，扎扎實(shí)實(shí)地達(dá)到提升制造質(zhì)量的目的。
我們必須在如下幾個(gè)方面形成后發(fā)優(yōu)勢(shì)：第一，不斷提升全民族的質(zhì)量意識(shí)我們必須學(xué)習(xí)德國(guó)人，深刻反思我們產(chǎn)品質(zhì)量不高的根源，關(guān)鍵是要深刻認(rèn)識(shí)到“沒(méi)有精密的測(cè)量，就沒(méi)有精密的產(chǎn)品”。在此基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮我國(guó)具有龐大的測(cè)量和儀器技術(shù)隊(duì)伍這一人力資源優(yōu)勢(shì)，結(jié)合新技術(shù)革命與產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇，形成后發(fā)優(yōu)勢(shì)。著名超精密制造專家開(kāi)爾文有一句名言，“只有測(cè)量出來(lái)，才能制造出來(lái)”。高端裝備是工業(yè)母機(jī)制作出來(lái)的。為保證高端裝備制造精度，工業(yè)母機(jī)的精度要比高端裝備的精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，至少要高三倍；那么工業(yè)母機(jī)的精度靠什么來(lái)保證呢？靠超精密測(cè)量?jī)x器。超精密測(cè)量?jī)x器的精度要比工作母機(jī)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，又至少要高三倍，這樣才能保證工業(yè)母機(jī)的精度。從精度的角度看，超精密測(cè)量?jī)x器是高端中的高端；從基礎(chǔ)支撐的角度看，超精密測(cè)量?jī)x器是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。我們要充分認(rèn)識(shí)到超精密測(cè)量?jī)x器的精度引領(lǐng)作用和基礎(chǔ)支撐作用。沒(méi)有測(cè)量精度和整體測(cè)量能力這個(gè)基礎(chǔ)，所有制造精度和制造質(zhì)量之談都是空話。第二，盡快建立起新一代計(jì)量體系與工業(yè)測(cè)量體系2018年世界計(jì)量大會(huì)做出了一個(gè)具有深遠(yuǎn)歷史意義的決議，即國(guó)際單位制中的7個(gè)基本單位均采用基于物理常數(shù)的新定義。這意味這我們遇到了一個(gè)千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。我們現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量量值傳遞體系，中間經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的中間傳遞環(huán)節(jié)，一級(jí)一級(jí)向下傳遞，等這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量量值傳到車間時(shí)，有價(jià)值的計(jì)量量值已經(jīng)所剩無(wú)幾了，再加上車間的測(cè)量手段的碎片化，這樣的測(cè)量體系不可能支撐高質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)。7個(gè)基本物理量都采用物理常數(shù)重新定義以后，從理論上講，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量量值傳遞體系的中間環(huán)節(jié)都可以不需要了。只要滿足定義條件，任何部門，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，都可以把基本量復(fù)現(xiàn)出來(lái)，不用再按照原來(lái)逐級(jí)溯源的體系去溯源了。它帶來(lái)的最有價(jià)值的東西就是量值傳遞體系扁平化。從這個(gè)意義上看，我們和發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一個(gè)起點(diǎn)，如果我們能抓住這一難得的歷史機(jī)遇，就可以率先建立起最簡(jiǎn)潔高效的國(guó)家計(jì)量體系和國(guó)家工業(yè)測(cè)量體系。第三，加快測(cè)量體系數(shù)字化進(jìn)程數(shù)字化是工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，是網(wǎng)絡(luò)化制造和智能化制造的前提。一個(gè)成功案例是西門子。西門子通過(guò)大力發(fā)展軟件來(lái)加快數(shù)字化進(jìn)程，大量拋售硬件公司，比如汽車、家電、照明等領(lǐng)域的公司，然后收購(gòu)其他軟件公司。2014年，西門子建立了數(shù)字化工廠集團(tuán)，向數(shù)字化工業(yè)邁進(jìn)，然后又大力推廣數(shù)字孿生技術(shù)。這兩件事做完以后，它的產(chǎn)品制造周期由原來(lái)的18個(gè)月降低到8個(gè)月，制造成本降低到原來(lái)的三分之一，產(chǎn)品質(zhì)量全面提升。第四，加快工廠工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)根據(jù)我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，企業(yè)面向智能制造的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)可以有兩種方式，一種是把外網(wǎng)和工廠的內(nèi)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，該方式可以保證內(nèi)網(wǎng)安全，同時(shí)又可利用外網(wǎng)的一些資源，這是一種比較好的構(gòu)建方式。另一種構(gòu)建方式，是直接以5G為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，我國(guó)5G技術(shù)已經(jīng)解決了工廠環(huán)境下的抗干擾等問(wèn)題。特別是處于改造升級(jí)階段的企業(yè)，沒(méi)有必要重新布光纖網(wǎng)，可以直接用5G建工廠的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。第五，對(duì)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)有一定基礎(chǔ)的工廠應(yīng)及時(shí)發(fā)展智能化德國(guó)企業(yè)的發(fā)展方式是循序漸進(jìn)，即先發(fā)展數(shù)字化，再發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化，最后發(fā)展智能化。對(duì)我國(guó)發(fā)展?fàn)顩r而言，若按部就班、亦步亦趨地追趕，可能永遠(yuǎn)也追趕不上。應(yīng)該發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，三個(gè)階段的工作并行推進(jìn)，即全力發(fā)展數(shù)字化，對(duì)必要且成熟的工廠或車間，同步發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化，同時(shí)，依據(jù)人工智能技術(shù)發(fā)展的成熟度，逐步且及時(shí)地開(kāi)展制造過(guò)程的智能化。
要盡快提升我國(guó)高端裝備制造質(zhì)量，遇到的最大的瓶頸是基礎(chǔ)不扎實(shí)，即“四基問(wèn)題”沒(méi)有解決，沒(méi)有形成基礎(chǔ)支撐能力，而最大的、最根本的基礎(chǔ)短板是沒(méi)有形成整體測(cè)量能力。
面向高端裝備制造的整體測(cè)量能力存在三大挑戰(zhàn)，一是國(guó)家測(cè)量體系不完整，特別是工業(yè)測(cè)量體系極其薄弱；二是測(cè)量?jī)x器體系呈碎片化，無(wú)法滿足整體測(cè)量能力建設(shè)的需求；三是對(duì)“精密測(cè)量是支撐制造質(zhì)量的基石”這一基礎(chǔ)性和決定性作用的認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足。我國(guó)要完成高端裝備制造質(zhì)量提升這一偉大歷史使命，必須盡快補(bǔ)齊精密測(cè)量能力，追平超精密測(cè)量能力，同時(shí)，充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，確保在完整精度階段最后勝出。
作者：譚久彬 | 中國(guó)工程院院士 哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密儀器工程研究院院長(zhǎng)
