航天科技计量体系建设思考与方法研究

２０１３年４月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔ宇航计测技术　第３３卷第２期　ｉｃ　Ｍｅｔｏｒｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ａｐｒ．，２０１３　Ｖｏ１．３３．Ｎｏ．２　文章编号：１０００－７２０２（２０１３）０２—０００１—０６　中图分类号：Ｎ３６　文献标识码：Ａ　航天科技计量体系建设思考与方法研究　黄　迅　刘　毅　刘忠柏　何绪龙　（１．中国航天科技集团公司北京１０００４８；２．北京东方计量测试研究所北京１０００８６；　３．北京航天计量测试技术研究所北京１０００７６）　摘　要　简述了航天科技集团公司计量体系建设的整体情况，分析思考体系建设的难点并提出了以航天型　号计量保证为重点的计量体系架构，对航天企业的计量管理体系建设、型号产品的计量保障工作及今后的发展方　向等进行了研究和探讨。　关键词　计量体系航天产品计量保证　Ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｉｄｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｏｆ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ａｂｏｕｔ　ＣＡＳＣ　Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＨＵＡＮＧ　Ｘｕｎ　ＬＩＵ　Ｙｉ　ＬＩＵ　Ｚｈｏｎｇ．ｂａｉ　ＨＥ　Ｘｕ．１ｏｎｇ　（１．Ｃｈｉｎａ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４８；　２．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｏｒｉｅｎｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｔｅｓｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８６；　３．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００７６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｌｌ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ＣＡＳＣ　ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｏｕｇｈｔ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ，ｌｏｏｋ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｏｆ　ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ａｓｓｕｒａｎｃｅ　ｏｆ　ａｉｒｓｐａｃｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ａｅｒｏｓｐａｃｅ　ｅｎｔｅｒｐｎｉｓｅｓ　ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ、ａｉｒｓｐａｃｅ　ｐｒｏｄ—　ｕｃｔ　ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ａｓｓｕｒａｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ｓｙｓｔｅｍ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｓｓｕｒａｎｃｅ　１　引　言　体系，保障型号产品研制、生产、试验、发射和服务全　寿命周期中各级产品和各个环节的量值准确、数据　计量是关于测量的科学，是实现单位统一、量值　可靠。　准确可靠的活动。中国航天科技集团公司（以下简　称集团公司）研制生产的型号产品都是复杂的系统　２计量体系概述　工程，涉及众多科技领域、科研生产单位甚至不同工　业部门。因此，需要建立适应集团公司型号产品计　计量体系是为实现单位统一、量值准确可靠，根　量保证需求的计量管理体系和先进适用的计量技术　据计量学特征建立起来的，由相互关联或相互作用　收稿日期：２０１１—０７—２６，修回日期：２０１３—０２—１６　作者简介：黄迅（１９７６－），男，高级工程师，主要研究方向：技术基础管理。　宇航计测技术　２０１３钷　的计量要素构成的整体　Ｊ。计量体系一般由计量　管理体系和计量技术体系组成。我国国家、国防科　技工业针对不同范围和目标分别建立了各自的计量　体系，企事业单位，特别是国防军工企事业单位，根　据产品质量保障、生产安全实现等要求，建立了计量　体系，能够基本有效的对测量设备、计量人员和环境　条件进行管理。而航天科技计量体系就是在国家、　国防科技工业计量体系的基础上，为满足航天型号　计量测试特殊管理和技术需求而发展起来的。　航天事业开创之初，计量工作就作为开门三件　大事之一立即启动。随着航天技术和航天型号的发　展，计量保证需求不断深化，计量技术取得了很大的　进步。５０多年来，航天计量工作遵循国家和国防计　量法规、标准规范、量值传递体系和溯源途径，接受　国家和国防计量行政管理部门对计量检定人员、计　量标准器具、校准装置和测试系统的考核、监督，接　受国家和国防计量行政管理部门对计量技术机构的　指导、行政许可以及对检测校准实验室的认可和监　督，针对航天型号的特殊需求开展计量测试技术研　究、工程参量量值传递和计量测试服务。　“十一五”以来，集团公司承担的型号任务和产　品种类越来越多，涉及的高新技术多、测试状态和过　程复杂、参数门类广、量程范围宽、准确度要求精，产　品质量和可靠性要求高，动态实时综合的计量测试　技术、特殊试验环境和专用测试设备的需求越来越　多。“十二五”期间，航天型号与产品进一步呈现出　高密度发射、高可靠性要求以及批次化等新的特点，　如何建设和完善新时期下适合发展需求的计量体　系，系统解决产品性能和指标要求带来的计量测试　问题，如何保证全过程的测量数据量值准确、可靠，　如何使已掌握的计量测试技术和初具规模的计量基　础条件在型号研制中发挥更大的支撑、保障作用，是　集团公司各级领导和计量人员必须认真思考、着力　推动的重要问题，也是建设国际一流大型航天企业　集团，加快推动我国成为世界航天强国的必然选择。　３航天科技计量体系现状　３．１计量组织机构和人员队伍　依据主要型号产品、核心科研能力的专业和地　域分布，集团公司已建有国防一级计量技术机构３　个，国防区域计量技术机构４个，企事业单位计量技　术机构３９个，分别负责所辖地区及单位的计量校准　服务。其中国防一级计量技术机构全都通过了国　家、国防和军队的检Ｎ／校准实验室认可，国防区域　计量技术机构也均通过国家、国防实验室认可和国　防计量行政许可。部分型号研制单位还根据ＧＢ／Ｔ　１９０２２—２００３的要求建立了测量管理体系，量值溯源　得到保证。培养了一批研究计量测试前沿技术、研　制先进计量测试标准装置的技术骨干和结构合理、　专业素质优良的计量测试服务队伍。　３．２计量标准和计量测试技术研究　近年来，集团公司围绕专业技术提升和型号研　制生产中存在的计量问题和需求，组织开展计量技　术规划和项目论证，各计量技术机构先后开展双目　立体视觉高速动姿态测量、红外准直测量、太阳电池　阵电性能测试、空间质谱计等计量标准和校准狈０试　技术研究。经过关键技术攻关和科学规范的项目管　理，突破了众多关键计量校准技术，研建了一批技术　先进的测量标准装置，研发了一批实用的航天专用　校准、测量装置，取得了丰硕的技术成果　Ｊ。截至　２０１２年，集团公司已建立了包括几何量、热学、力　学、电磁学、无线电、时间频率、真空等专业的测量标　准装置３００余项（含国家基准和国防最高计量标　准），专用校准、测量装置近２００项，其测量参数覆　盖性以及测量范围和测量不确定度等技术指标基本　满足了大部分在研和后续航天型号产品的需求。计　量标准和计量测试技术的不断突破，保证了型号研　制的顺利进行，也丰富了后续型号发展的技术储备。　３．３型号计量保证　在型号计量保障方面，集团公司及所属院、所／　厂分别建立计量管理机构，多数单位均根据自身特　点制定了型号产品计量保证相关规章制度；部分单　位建立了型号计量工作系统或测量管理体系；部分　型号制定了计量保证大纲或者将计量保障工作纳入　型号产品保证大纲，对全过程测试设备计量管理和　控制，对型号产品计量测试技术的需求进行了分析　和实施。计量测试队伍按照要求深入到型号研制、　生产、试验、发射现场，开展计量校准／检定工作　，　各类通用仪器设备周检率达１００％。例如，计量技　术机构在各型号产品研制过程中，完成了产品力学　试验、空间环境模拟试验、温湿度试验等所用仪器设　备的计量检定／校准工作，解决了运载火箭冗余惯组　初始方位一致性测量的技术难题，为型号产品复杂　曲面、几何形状提供精密测量，为嫦娥卫星进行太阳　电池阵电性能测试，承担了卫星频标的校准和卫星　第２期　航天科技计量体系建设思考与方法研究　星载频率标准长期性能测试考核等一系列测试任　务；进行了我国真空状态下的首次铷钟测试，为国产　铷钟正式生产提供了可靠的数据。　专用测试设备计量管理方面，多数所、厂计量部　门会同计量技术机构和设备管理部门，对专用测试　设备进行了有效、规范的全过程计量管理，参与了专　用测试设备的策划论证、设计评审、校准规范审查、　性能鉴定、验收等，进行周期校准和监督。　针对航天型号研制特点，开展了某些特殊环境　测试及相应的研究工作。例如，研建了“粒子计数　器检定装置”，满足了卫星总装、测试大厅所用尘埃　粒子计数器的检定及洁净度厂房的监测要求；为型　号研制生产中的技术安全和特殊环境要求提供了计　量测试服务，进行了大量的电源质量监测、零地电压　监测、防静电测试工作。　４航天科技计量体系建设存在的难点　目前，随着型号技术和专业技术的发展，航天科　技计量体系发挥了重要作用。同时，我们也清醒地　认识到，计量监督管理体系还需要进一步健全、计量　技术体系还需要进一步完善，计量测试技术还需要　不断完备，以宇航、导弹武器型号产品为对象的型号　计量保证工作还存在以下难点和问题。　４．１管理差异大。集团公司各院、所、厂的各级相　关计量管理规章制度的细化程度、有效程度和执行　力度不尽相同，型号计量保证工作要求和实施情况　差异较大，型号计量保证工作规范性和有效性不够，　监督和管理需要加强。　４．２能力有待提高。计量测试技术还不能完全满　足航天型号产品发展需要，随着集团公司承担的任　务范围扩大、产品型谱增多，需要进行测试的技术指　标参量增加、技术指标覆盖的专业面更广，计量标准　器具甚至计量专业范围需要扩展。随着型号产品研　制周期要求越来越短、小批量生产增多，以及产品质　量和可靠性等方面存在的问题，要求进行更多动态、　现场、在线、综合计量测试。　４．３型号产品研制全过程计量保证有待加强。当　前计量工作主要围绕工程参量的量值溯源展开，以　通用仪器设备的周期检定和进场复查为主，计量技　术队伍没有参与型号研制流程，不能有效跟踪并适　时解决型号计量测试技术需求；型号技术指标的可　测量性、测试数据的可溯源性和测量方法、结果的有　效性审查尚不彻底；部分专用测试设备计量管理不　规范。　５开展航天科技计量体系方法研究　航天科技计量体系是指在国家、国防计量体系　框架下，以计量测试技术为依托、法律法规为保证、　行政管理为手段，实现航天产品量值准确一致、测量　数据可靠的全部要素和工作的整体，由计量管理体　系和计量技术体系组成。近年来，集团公司计量管　理部门一直在进行计量保障模式研究。经过调研、　研讨和分析，提出了航天科技计量体系模型。如图　１所示。　计量管理体系包括法律法规和规章制度、组织　机构、人员队伍、计量科研管理、型号计量保证管理、　计量监督管理６个组成部分。计量技术体系由计量　测试共性技术、计量专业技术、型号测试校准技术和　标准规程规范组成。规章制度、组织机构和人员队　伍是开展计量工作的基础和保障，计量科研管理和　型号计量保证管理是体系的核心内容，计量测试技　术既是体系建设成果又是计量保证管理的技术支　撑，计量监督管理是体系建设的促进手段。体系中　各要素之间相互作用，相互关联，最终保证航天型号　产品量值准确、数据可靠。　图１中白色框图所示部分也是国家、国防计量　体系的组成部分，集团公司各级计量技术机构可以　根据产品计量要求，发展相关计量专业技术，研制、　建立计量标准，培养计量技术人员，通过考核后纳入　国防计量体系运作，并随之发展。作为产品本身以　及产品研制过程独具特色的集团公司，其体系建设　的工作重点宜以航天型号工程的计量保证需求为牵　引，大力推进型号保证测试校准技术研究和型号计　量保证管理工作，如图１中阴影框图所示的组成部　分。对于如何以强化航天型号计量保证工作，推进　计量体系建设，我们从以下几个方面开展了探索、研　究。　５．１计量管理体系　５．１．１计量管理规章制度　针对当前集团公司计量管理现状，需要建立健　全计量管理规章制度体系，用以指导计量管理和计　第２期　航天科技计量体系建设思考与方法研究　・５・　量技术机构建设，明确集团各类相关组织、人员的　计量保证职责，规范型号计量工作系统建设、测量　设备（含专用测试设备）计量管理、型号计量保证　需求跟踪与实施过程、计量科研管理、经费统筹等　工作，为开展计量监督、行政执法提供制度依据和　操作依据。　制定计量管理顶层制度的程序应通过全面调研　集团公司计量保证现状、总结各种管理的最佳实践　经验、分析企业实际情况和需要后，梳理现有制度并　编制、修订，经讨论后发布实施，必要时可以组织试　行。企业所属各院及厂所也应根据实际情况制定相　应的管理规章制度，对企业计量管理顶层制度予以　细化、落实并适应自身计量管理需求。　５．１．２型号计量保证管理　航天型号的系统工程特点决定了其计量保证也　需要系统地进行，这就需要完善相应的管理机制。　型号计量保证管理应探索建立相应机制，实现在型　号工程启动时，就明确计量保障组织并确定其职责，　以型号计量保证大纲的制定和实施为抓手，以型号　计量需求分析和研究突破为重点，实现型号研制全　过程中的计量保障与监督　Ｊ。这方面，部分单位也　有一些成功的实践，有必要通过总结交流，有重点地　系统开展型号计量工作系统建设运行的试点工作，　逐步加以推广。　型号计量保证机构根据型号总体、系统或分系　统的技术指标，确定开展工作所需的测量设备（包　括测量标准），保证其准确度、稳定性、测量范围和　分辨力等符合使用要求，确保对技术指标的量值进　行溯源，并根据溯源链确定需要研制的计量标准器　具、校准装置和专用测试设备，负责组织论证、落实　承担单位及保障条件；型号产品研制全过程中对相　关计量技术文件、产品技术指标量值的准确度进行　审查并签署意见，参与型号产品研制过程中关键节　点的评审；型号试验前将对试验大纲、试验计划进行　计量审查，提出试验工作阶段计量保证方案和要求，　组织计量技术机构实施；对测量设备（含专用测试　设备）、试验设备进行计量状态检查，对关键计量测　试数据进行审查；生产、服务过程中配备满足要求的　计量器具和检测手段；对引进技术和仪器设备进行　计量审查，并保证计量技术手段。　利用航天科技计量体系的完善和运行，引导　不同专业的计量技术机构之间的合作沟通，强化　各级计量技术机构的业务联系与合作，打造区域　内计量技术机构的战略合作，加强院属计量机构　对院内单位的对口服务和需求跟踪，完善不同专　业的计量技术机构的沟通合作机制，形成优势计　量机构对计量需求的业务支撑和服务保障，做强　做大航天计量服务品牌，提升航天计量技术整体　水平和保障能力。　５．１．３　计量专家队伍建设和计量专业人才培养　计量是一门科学，有必要建立相应计量专家组　织或计量专家库，有目标、有计划地发挥其在计量测　试技术发展战略咨询、计量测试技术发展规划制定、　计量测试技术攻关、计量测试技术支持、型号关键节　点计量把关、计量成果鉴定和计量规章制度审查、人　才培养等方面的作用，这对于加强型号和计量的技　术对话和技术交流、提升计量机构和人员队伍的能　力、促进型号计量保证和计量科研工作高效有序推　进，十分重要和必要。而且，计量专家组织或专家库　的建立和运行，对推进型号计量保证体系建设将会　起到重要的支撑作用。　计量测试专业涵盖面广，各专业独立性较强，在　计量测试专家组织中既可以按专业细分小组并设立　首席专家，也可以按大类分组并设立首席专家，如型　号测试组、电类专业组和非电类专业组，对部分特征　明显、型号产品保障急需的专业方向，如静电防护测　量，也可以成立专业小组并设立首席专家或学术带　头人。通过更周密的设置，有益于成员间的沟通和　交流，加强对专业技术的深度研究和分析，最终促进　计量测试技术水平和型号计量保障能力的同步提　升，并促进专业技术人才的培养。　５．１．４计量监督和行政执法　为了有力推动型号计量保证工作，需要开展计　量监督和行政执法。集团公司正在研讨这项工作，　力争计量监督和行政执法制度化、规范化，首先制定　计量监督检查管理制度和实施细则，明确计量监督　内容、每项监督的具体检查细则和评分标准；根据实　施细则定期对所属单位开展型号计量保证监督检　查，根据型号研制进展情况组织对型号工程进行不　定期的计量监督检查；监督检查结果纳人单位或型　号综合考核。　５．２计量技术体系　“十二五”期间，集团公司承担的国家重大科技　专项和重点型号工程任务十分繁重，大量新技术、新　材料、新工艺的应用，对计量测试工作提出了新的更　多的需求。需要系统梳理相关计量测试技术需求，　宇航计测技术　在对比现有的计量技术能力的基础上，大力研发具　６结束语　有航天特点、代表国防最高水平的先进计量技术，也　要大力研发适应周期短、数量多、批量需求的适用计　量测试技术，进一步完善计量技术体系。　例如，光学系统调校标定技术，极高温度测量和　溯源、烧蚀轮廓外形动态测量校准技术，微小力矩校　准技术，直流大电流测试溯源技术等先进计量技术，　需要集团公司在国家计量技术体系的基础上，自主　研究突破。　同时，由于一些专用测试设备目前还没有有效　的校准方法和手段，仍仅靠设计部门或型号两总系　统分析确认来把关；许多动态、在线、现场、综合测量　等计量关键技术和校准系统亟待研究和建立。需要　认真做好现有计量技术能力与型号需求的对比分　析，建立高效方便的计量测试校准手段。例如，大型　精密加工设备的现场校准技术，真空传递标准计量　特性和现场校准技术，地面供电系统动态测量校准　技术，卫星转发器、电缆网、指令接收机、数管等效器　等关键航天产品的高效测试校准技术等。　航天科技计量技术体系的完善应多渠道筹措经　费。首先是用好上级投人的技术基础经费；同时，积　极与型号系统合作，拓宽型号系统的经费支持；另　外，也建议加大企业自主的计量经费投入，对具有示　范作用和推广意义的计量研究项目、共性关键计量　技术研究项目、计量专业平台的建设项目等，给予引　导和支持。　集团公司是航天事业发展的中坚力量，而计量　是航天事业发展的一项重要技术基础保障。需要通　过研究和探索，建立并持续完善立足于型号计量保　证的具有自身鲜明特色的计量体系，促使计量工作　从建立量值溯源体系向注重主业计量保障转变，从　被动计量服务向同步协调的计量校准保障转变，从　传统实验室量值传递向现场、实时、综合校准转变，　从计量技术机构独立发展向航天计量技术平台整体　建设转变，为航天产品质量提供有力的计量保证，为　中国航天早日成为世界航天技术发展的引领者、全　球航天产业的排头兵和我国战略性新兴产业发展的　生力军提供坚强的技术基础支撑。　参考文献　［１］　中国计量测试学会，国家质量监督检验检疫总局计量　司．现代企业计量工作指导手册．北京：中国标准出版　社，２００５．　［２］李本正．军工计量为国防科技工业发展提供保障．国　防科技工业，２００９（１）：２３～２４．　［３］　张元照．搞好航天计量工作为发展航天计量服务．导　弹与航天运载技术，２０００（３）：２ｌ～２４．　［４］赵瑞贤，孟晓风，王国华．计量保障现状及发展趋势．　测控技术，２００６（４）：１～３．　［５］　靳书元，于光舒．型号计量保证工作的探索．航空科学　技术，１９９８（６）：３８～４０．