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现代产业技术体系与量值数据工程

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2018-02-24 08:57????浏览量:
一、概念的提出与说明
  根据定义,产业是具有某种同类属性的经济活动的集合或系统。在现代社会中根据划分,产业具有众多的集群,共同构成产业经济的完整体系。不同的产业输出不同的产品(含工程与服务),产品的质量和效益构成产业(企业)的核心竞争力。


技术体系是指系统内各种技术之间相互作用、相互联系、按一定目的、一定结构方式组成的技术整体。技术体系是科技生产力的一种具体形式
 
  量值的概念对于非专业人士而言也许较为生疏,其实很简单,它就是由一个数字和一个相应单位组成的。换言之,一个数字和一个计量单位一起就构成了量值。如,某个玻璃球产品,外壳壁厚是1.5mm,其中1.5是数字,mm是计量单位(毫米)的表示符号,1.5mm就是这个玻璃球外壳壁厚的量值;又如,该玻璃球内所充填的液体温度是37℃(摄氏度),37是数字,℃是计量单位(摄氏度)的表示符号,37℃(摄氏度)就是其所充填液体温度的量值;再有,该玻璃球内所充填液体的容积是0.5L(升),0.5是数字,L是常用计量单位(升)的表示符号,0.5L就是该球内所盛液体容积的量值……。物理常识告诉大家,任何产品(含工程与服务)都是由物质组成的,而物质的属性是需要由量值描述的。换言之,当大家把目光聚焦于质量和效益时,产品就是由量值组成的。对于设计制造来说,产品内在量值的控制和变化,不仅体现在产品表观量的变化,更体现在产品内在质的变化。对产品形成过程(尤指设计和制造)的量值数据的掌控,是产品质量和效益形成的根本。
 
  由概念可知,工程是科学和数学的某种应用,通过这一应用,使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程,得以最短的时间和最少的人力、物力做出高效、可靠且对人类有用的东西。它是将自然科学的理论应用到具体工农业生产部门中形成的各学科的总称。产业量值数据工程就是大家之前描述的产业计量工程,为了避免读者对计量概念理解的差异性,采用产业量值数据工程的概念也许更为直观和易于理解。产业量值数据工程的科学设计和构建是产业(企业)产品质量和效益升华,树立品牌的直接路径。
 
二、现代产业经济结构调整转型与产业技术体系建立
  1.产业经济结构调整转型
 
  有学者认为,我国现有主体实体经济分为传统制造业和房地产业两大类。新的转型升级将形成三大类别产业:即,1.战略性新兴产业(含新能源、新材料、生命生物工程、节能环保、信息技术和新一代信息技术、人工智能、新能源汽车、高端制造装备等8类),预估GDP36万亿元;2.现代服务业(含消费类服务业、商业服务业、生产性服务业、精神服务业等4类),预估GDP36万亿元;3.高端制造业(含航空航天器、高铁装备、核电装备、特高压输变电装备、现代军工制造装备等5类),预估GDP超36万亿元。它们将远超现有经济结构的GDP总和(2017年80万亿元)的水平。
 
  显然除此之外,在新一轮产业转型升级的部署中,还应包含满足消费者个性质量需求的庞大传统产业的传统产品,而这些众多的传统产品,需要提升功能、性能、质量和效益才能满足消费者日益增长的消费需求,这就是供给侧结构性改革的任务所在。俗话说,只有传统的技术,没有传统的产业。例如,石墨烯技术注入传统纺织服装业,就会使其服装功/性能改善,极大扩展其原有使用用途;又如,传统汽车植入智能系统,就会使有人驾驶汽车变成无人驾驶汽车等。传统产业产品的技术升级,同样会带来巨大的产业升值空间。与新兴产业相比,其价值有时往往会事半功倍。
 
  2.现代产业技术体系的建立
  从宏观角度,我国已经有了完整的产业技术体系。从微观看,大家的经济实体产业技术现行状态,绝大多数仍然处于工业2.0时代,建立现代先进的产业技术体系,实现中国制造2025的蓝图目标还有很长的路要走。为了避免盲目性,大家需要认识什么是现代先进的产业技术体系?其答案在中国制造2025规划方案、德国提出的工业4.0愿景描述和美国的工业互联网技术框架等都有相应阐述。更为重要的是:大家应深刻认识,粗放的生产制造方式,要取得产品质量和效益的提升,获取市场核心竞争力,须要有量值技术的参与和控制。而任何现代先进的生产制造方式,若脱离了精准量值的参与、主导和控制,非但质量和效益得不到提升,其结果将会带来无法估量的损失。换言之,在现代产业中,产品工艺设备与量值数据工程共同构成现代先进产业技术体系的双核心。
计量校准

  产业技术体系与产品价值关系图如图1所示。
三、产成品质量和效益的获取源
  关于质量和效益,大家过去关注比较多的是采用管理手段来获取效果。ISO9000系列标准、卓越绩效管理、六西格玛等国外先进方法在我国企业推行,取得了一些成果,但离大家追求的效果相差甚远。在某种程度上,大家严重忽略了质量效益的技术本质路径思考,使质量管理失去基础,企业质量效益的提升徘徊不前。认清产品质量效益诞生的本质根源,是本文演绎的基本思想。
 
  根据产品形成过程的技术属性,大量的研究和经验显示,其质量和效益主要是从下面三个方面产生的:
 
  1.产品的设计阶段(含研发)。设计是产品质量和效益形成的源泉,也是孕育风险的根源。科学的设计会带来理想的质量和效益,反之会产生极大的风险。所谓科学的设计,必须是在此阶段由量值验证、分析、评定和确认的过程。此阶段对产品质量和效益的影响度评估为70%。
 
  2.生产制造阶段。生产制造过程是对设计成果的有效实现。在此阶段制造工艺、设备和量值工程,共同构成技术系统,承担准确实现设计成果的复杂任务,提供此阶段的质量效益保障功能。其中,量值的测量控制是此间的关键和核心技术。此阶段对产品质量和效益的影响度被评估为30%。
 
  3.原材料或元器件甄别选择阶段。原材料和元器件是实现产品设计成果的外围保障,对其甄别分析主要靠对其量值的种类和含量进行测定。为了保证稳定性和可靠性,对原材料和元器件的量值甄别测量和控制是一个长期和持续的过程。原材料和元器件的质量甄别属于产品质量和效益的外围保障,对其影响度作必备的基本质量保障界定。 
 
  作为技术手段,大家长期以来把目光焦点,仅放在了对终端产成品的质量检验和检测,忽略了产品形成过程的质量技术,违背了因果关系的规律定位,使得技术效果难以显现。在此,德国和日本的产品制造已给大家展示了可供学习的先进经验。
 
  另一方面,新时代智能制造的先进产业技术体系,已给大家揭示了量值数据工程强烈关联的必然需求,产品设计与制造过程的量值化技术定位变革,是现代先进生产方式获取产业(品)质量和效益的本源。
 
四、与产品设计制造过程工艺融入的量值数据工程技术描述
 
  1.产品形成过程量值技术概念流程
   (1)设计阶段
  满足使用者要求的产品质量(主观质量):视觉—听觉—味觉—触觉—意觉(含安全)。
 
  满足产品技术参数的质量(客观质量):视觉量值参数(分解)、听觉量值参数(分解)、味觉量值参数(分解)、触觉量值参数(分解)、意觉量值(含安全)参数(分解)。
 
  产品各量值参数:定义—测量—试验—验证—评定—确认。
 
  (2)生产(制造)阶段
  产品量值参数(各工艺流程):测量—控制—验证—评定—改进。
    (3)生产(制造)过程标准化阶段
  精准工艺技术:模块化(MES)系统—设备—方法—标准制定—标准实行。
 
    2.先进生产(制造)的量值工程技术
  (1)产线在线技术  
  在线的量值技术包括计量设备校准、期间核查、测量和有效控制。实验室的离线技术仅能提供脱离工序和工艺的测量对象量值参数评定需求,不能满足产品生产(制造)过程中,实时性测量和控制的量值要求。


  (2)动态技术 
  产品在生产过程中的量值呈动态特性,而实验室对测量对象测量确认的量值是静态状态下的,不能体现产线真实量值的运行状态。动态的量值测量和控制是量值流程的关键技术。
 
  (3)自动化技术 
  产品生产(制造)过程的自动化,要求量值测量和控制方式与产线工艺融合的自动化。产线上量值的实时自动测控方式,带来了产品各技术参数的高度一致性,从技术上避免了实验室抽样检测的必要性。产线上与工艺融合的量值自动测控技术,是量值流程的必要环节。


   (4)信息化技术
  信息技术含通信和网络,通信网络平台是企业智能生产(制造)的后端技术,它把来自前端的自动化量值数据(有效数据),进行传输、交换、分析、处理,形成各种指令。由指令调节、控制、调度和指挥生产(制造)。这是量值生产(制造)产品流程环节的智能目标需求。
五、产业量值数据工程的构建
  1.产业量值数据工程的概念和意涵
  产业量值数据工程(Values data engineering in economic sectors),也称为“产业计量工程”(metrology engineering in economic sectors)它是以量值的工艺应用、工艺的量值引领、量值设计产品、量值生产(制造)产品为目的,应用产业计量学理论常识,在产业中升级产品(含工程与服务)质量和效益的计量技术活动。特指由量值的测量和控制主导产品设计、生产(制造)过程质量和效益提升的系统技术工程。
  示例:根据某一产品工艺需求,进行计量要素活动系统设计与实施,产生结果效用。要求采用精量化的测量与控制技术,实现精量化设计、精量化管理、精量化生产、精量化成型与出品,获取产品的质量与效益最优化目的。



  2.产品量值数据的若干要素
  (1)满足产品质量和效益目标的量值数据工程蓝图设计;
  (2)融入并满足产品工艺要求的若干测量设备的构建;
  (3)与生产制造工艺并行的量值运行拓扑图建立;
  (4)测量设备的量值溯源或设备输出的量值正确性验证;
  (5)产线量值运行的在线核查及可靠性(稳定性)监督;
  (6)与生产制造工艺联动的量值控制装置的切入;
  (7)产成品质量的一致性检测验证;
  (8)生产制造过程标准(工艺、工序和量值工程)编制;
  (9)产业计量学数学模型的应用;
  ……
 
  3.产品量值数据工程的逻辑顺序排列
  产品质量效益目标的规划制定和贯彻,主要由产品量值参数来完成,在产品的设计和生产制造过程中,以量值参数的实现为目标的技术节点建立和工作顺序的安排,是产品量值数据工程的技术主线。逻辑关系如图2所示。
计量
4.量值数据工程的人员组成结构方块示意图
计量校准机构
  在生产制造企业,产品量值数据工程的构建涉及的技术工作环节较多,技术较为复杂。由相关方组成工作团队,是产品量值数据工程建设的首要工作。图3给出工作团队的人员结构组成。
5.资源利用和人才培养
  产业量值数据工程是新生产方式下的一个全新概念,产品设计师、产品量值工程设计师、产品工艺师、量值(溯源和测量)工程师等的相关技术培训,是开展此项工作的关键。作为生产性服务业,社会计量技术、检验检测机构的技术能力是开展此项工作的优质技术资源。企业的技术优势主要在于产品的设计和制造工艺,而社会计量检测技术机构的优势在于系统的量值技术。科学利用社会优质资源,建立跨界融合的技术团队、创新跨界融合的商业模式,是产品量值数据工程实施的最佳路径。



六、结论
  现代先进产业技术体系的建立,基于中国制造2025、工业4.0和工业互联网等的新生产方式概念;产业质量和效益的升级,主要源于对产品的科学设计和制造;先进的设计和制造技术,须要先进的产业技术体系建立;先进产业技术体系的构建,须要先进的产品量值数据工程引领,它们之间的技术融合是新时代新生产方式要求的必然结果;产品的工艺和量值数据构成先进产业体系的双核心技术,双核心技术的形成须要人才培养和有效利用社会优质资源;由先进的工艺设备和量值数据工程技术为双核心的先进产业技术体系,是实现产品量值化设计、量值化生产(制造),提质增效的可靠技术路径。
 

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