计量量子化变革对我国工业计量的影响(3)

另外，在航空制造工厂，有很多智能化的数字化加工中心，即智能机床，它们可以与计算机等直接相连，将数字化的机械图纸直接转化加工成复杂形貌的工件。这些工件的合格检验，若使用人工手动进行，其工作量巨大，时间成本高昂，并且使检验很难做到全面和彻底。其最佳计量方式，依然是使用这类智能机床或数字化加工中心，它们本身对制造量值公差的控制和直接溯源，可保证其刀具等在装配时或有一定程度磨损的情况下，都能符合预定的公差要求，使制造出的工件不必另行检验而直接判定合格，从而节约大量时间和经济成本，并且使得制造过程的量值控制更加全面和彻底。

再有，针对面向未来制造而新出现的增材制造，如3D打印技术及装备等，其加工结果的合格性计量检验依然复杂繁琐、成本巨大，并且还存在内部结构形貌无法检验的情况。其最佳计量方式，依然是使用这类智能加工制造设备，它们本身对制造量值公差的控制和直接溯源，可保证在各种情况下，都能符合预定的公差要求［17］。

航空系统有很多试验台，例如，对飞机各个系统进行地面试验的试验台［18］有：①飞行品质模拟试验台；②飞行控制系统试验台；③电网模拟试验台；④燃油系统模拟试验台；⑤液压系统模拟试验台；⑥环控系统模拟试验台；⑦座舱盖模拟试验台；⑧航空电子综合模拟试验台；⑨进气道调节系统模拟试验台；座舱照明模拟试验台；发动机试车台；发动机高空试验台；飞机全静力及疲劳试验系统；全机地面共振试验台；机体结构落振与坠撞试验台；结构部件振动强度试验台；结构噪声测试试验台；起落架落震试验台；起落架摆振试验台；离散源冲击试验台（飞机前座舱鸟撞试验台，冰击试验）；飞行器水平冲击试验台；摆锤击胸假人试验系统；风洞（常温风洞、高温风洞、低温风洞、亚音速风洞、超音速风洞、高超音速风洞、激波风洞等）；等等。这些试验台一直游离于计量范畴之外，其根本原因在于建造时未能考虑其量值计量溯源问题，没有进行计量性设计，导致其内部许多量值无法在整体不拆装时进行计量校准。

为了解决上述问题，并满足航空产品全寿命周期的计量保障要求，航空工业内部正在尝试开展计量性研究。计量性设计目标是利用最小的计量资源实现产品性能指标的稳定输出［18-20］，以推进产品全寿命周期的计量保障活动，试图从产品设计开始同步考虑计量问题，构建产品性能参数的全溯源链，针对各个参数量值对产品性能指标的影响进行定量评估等活动。

良好的计量性设计与量子化计量的完备结合，将有可能彻底解决航空计量所面临的众多问题，使其性能、质量、可靠性、效益等均获得极大提升。

计量量子化为计量性设计带来的影响，可能包括：

1）溯源链重塑；

2）以内嵌式计量标准或芯片取代外部计量标准；

3）实现实时全自动计量校准；

4）最终理想的状况是取消外部溯源。

从而简化和取消计量性评估、实施、确认等其它环节。

3.2 量子计量融入工业产品的全寿命周期

在工程领域，产品的全寿命是指产品在时间维度上由生至死的过程。根据不同的关注重点以及不同类别的产品可以产生不同的寿命划分阶段，但是无论产品全寿命怎么划分阶段，对产品进行统筹管理和科学保障的目的是一致的。通常，产品全寿命周期可以划分为“研制立项、方案论证、设计、研制、使用以及维护、报废”几个阶段，或者划分为“预研、论证、研制、定型、生产、采购、使用和维修、报废”诸阶段，或者划分为“需求分析、概念设计、详细设计、制造、销售、售后服务”等阶段。随着产品全寿命概念的扩展，在某些领域将逐渐在“使用和维修”或“售后服务”阶段中单独提出“回收阶段”或“报废阶段”等。

全寿命计量的概念是依托产品全寿命概念演变而来的，是围绕产品在全寿命过程中统筹开展的计量保障工作使产品的性能动态稳定在目标状态的技术与管理的统称，它包括技术保障和管理体系保障。

该项工作在航空计量领域具有复杂、繁琐、参量众多、难度巨大的特征，多涉及性能控制、质量监测、健康状况监测、合格评估等。减少外部溯源的任务十分艰巨。量子化、芯片化、嵌入式计量校准与良好的产品计量性设计结合，将为该类工作提供契机和优良前景。其最大的优势可能在于量子化计量直接溯源到基本量，不再需要额外的向上级溯源操作，将极大简化计量环节，提高效率，降低成本，促进行业技术提升和技术进步。

文章来源：《航空学报》 网址: http://www.hkxbzz.cn/qikandaodu/2021/0522/1235.html