第四次工業(yè)革命給計(jì)量測(cè)試帶來(lái)的思考

工業(yè)革命又稱產(chǎn)業(yè)革命。每一次工業(yè)革命都對(duì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步、人類(lèi)的文明起著重要的促進(jìn)作用,并且每一次工業(yè)革命的時(shí)期都在縮短,速度在加快,能量也在不斷加大。2013年4月,德國(guó)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出工業(yè)4.0的概念,即第四次工業(yè)革命 (德國(guó)稱第一次工業(yè)革命為工業(yè)1.0,第二次工業(yè)革命為工業(yè)2.0,第三次工業(yè)革命為工業(yè)3.0)。李 克 強(qiáng) 總 理訪問(wèn)德國(guó)時(shí),也強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)中德“工業(yè) 4.0”合作。那么,什么是工業(yè)4.0,或者說(shuō)第四次工業(yè)革命到底是什么樣子?對(duì)計(jì)量測(cè)試發(fā)展帶來(lái)什么樣的機(jī)遇和挑戰(zhàn)?

前三次工業(yè)革命的簡(jiǎn)單回顧及計(jì)量測(cè)試在工業(yè)革命中的地位和作用

第一次工業(yè)革命誕生于18世紀(jì)晚期,以珍妮紡紗機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志,機(jī)械代替人工。之后,瓦特發(fā)明蒸汽機(jī),并應(yīng)用于火車(chē)等動(dòng)力系統(tǒng),大大推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)機(jī)械化進(jìn)程。第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應(yīng)用和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志,工業(yè)生產(chǎn)更為集中,出現(xiàn)了大企業(yè)的批量生產(chǎn)、流水線生產(chǎn)。1926年汽車(chē)、乘用車(chē)的流水線生產(chǎn),大大改變了人們的生活。第三次工業(yè)革命以原子能、電子計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)的廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志,科學(xué)技術(shù)在原子能、電子計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)、航天技術(shù)、分子生物學(xué)和遺傳工程等領(lǐng)域取得重大突破,開(kāi)辟了信息時(shí)代,也帶來(lái)了一種新型知識(shí)經(jīng)濟(jì),全面促進(jìn)了人類(lèi)文明的進(jìn)步與發(fā)展。

從以上三次工業(yè)革命不難看出,科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)工業(yè)革命的重要?jiǎng)恿?。?jì)量測(cè)試技術(shù)既是基礎(chǔ)科學(xué),在前三次工業(yè)革命中發(fā)揮了重要的作用。

(一)計(jì)量的統(tǒng)一和力學(xué)的發(fā)展為第一次工業(yè)革命打下了基礎(chǔ)。

16世紀(jì)末17世紀(jì)初,文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展促進(jìn)了人的思想解放,也對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響;哥白尼提出“太陽(yáng)中心說(shuō)”,不但動(dòng)搖了上帝創(chuàng)世說(shuō),也啟迪了伽利略對(duì)亞里士多德力學(xué)的質(zhì)疑和實(shí)驗(yàn)思想的萌生。伽利略基于觀察、實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合的科學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)了自由落體定律。牛頓在伽利略研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律和物體運(yùn)動(dòng)三定律,這三者共同形成了經(jīng)典力學(xué)體系。經(jīng)典力學(xué)的建立,也促進(jìn)了光學(xué)、電磁學(xué)等學(xué)科與力學(xué)的統(tǒng)一。而蒸汽機(jī)、科爾尼鍋爐的發(fā)明以及將蒸汽機(jī)應(yīng)用于火車(chē),都是基于對(duì)力學(xué)、溫度的研究和測(cè)試基礎(chǔ)之上的。到目前為止還保留著熱力學(xué)的說(shuō)法。珍妮紡紗機(jī)的發(fā)明推到了機(jī)械化進(jìn)程,而機(jī)械化程度的提高,需要分工協(xié)作,特別是不同企業(yè)之間的協(xié)作,而此時(shí)英國(guó)度量衡的高度統(tǒng)一,為工廠之間的分工協(xié)作打下了良好的基礎(chǔ)。

(二)電的發(fā)明和應(yīng)用成為第二次工業(yè)革命的主要驅(qū)動(dòng)力。

從公元前624年希臘哲學(xué)家達(dá)爾斯(Thales),發(fā)現(xiàn)摩擦琥珀會(huì)吸引細(xì)線,磁石吸引鐵塊這一電現(xiàn)象,到1732年美國(guó)富蘭克林主張電為一流體學(xué)說(shuō),再到19世紀(jì)初電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、電報(bào)的發(fā)明等,人類(lèi)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的對(duì)電的研究和應(yīng)用過(guò)程。對(duì)電的測(cè)量與研究,以及對(duì)電的特性的發(fā)現(xiàn),都集中在十八世紀(jì)初到到十九世紀(jì)未這100多年的時(shí)間內(nèi),這一段時(shí)間成為電氣應(yīng)用最快的年代,期間的重大成果包括:摩擦起電、電磁感應(yīng)、右手螺旋法則等等。為紀(jì)念這些科學(xué)家對(duì)電及其特性的發(fā)現(xiàn)以及對(duì)電測(cè)量所做出的卓越貢獻(xiàn),國(guó)際計(jì)量屆以部分科學(xué)家的名字來(lái)定義電學(xué)的有關(guān)計(jì)量單位。如:以法國(guó)科學(xué)家?guī)靵龅拿肿鰹殡娏康挠?jì)量單位;以意大利科學(xué)家伏特的名字做為電壓的計(jì)量單位;以法國(guó)科學(xué)家安培的名字做為電流的計(jì)量單位;以英國(guó)科學(xué)家焦耳的名字做為電能的計(jì)量單位。

能夠被測(cè)量的東西才能被感知。對(duì)電的計(jì)量測(cè)試不僅對(duì)電性能的發(fā)現(xiàn)起著重要作用,同時(shí)對(duì)推動(dòng)了對(duì)電的應(yīng)用。電的發(fā)明使得人類(lèi)工業(yè)社會(huì)進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的時(shí)代“電氣時(shí)代”,促進(jìn)了冶金技術(shù)、化工技術(shù)的發(fā)明,促進(jìn)了以重工業(yè)為基礎(chǔ)的工業(yè)的發(fā)展,如鋼鐵工業(yè)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等等?？梢哉f(shuō),電計(jì)量的發(fā)展為第二次工業(yè)革命提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力。

(三)計(jì)量領(lǐng)域的擴(kuò)展以及計(jì)量精度的不斷提高為第三次工業(yè)革命提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

第三次科技革命是涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)等諸多領(lǐng)域的一場(chǎng)信息控制技術(shù)革命。這是一場(chǎng)全方位、多領(lǐng)域的技術(shù)革命。在這次革命中,電的應(yīng)用和測(cè)量仍是主角,但長(zhǎng)度、激光、溫度、電磁等都在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,并且量值的測(cè)量向著極大、極小,極重、極輕,極高、極低等兩極發(fā)展。

如在長(zhǎng)度計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域,隨著對(duì)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的改造和研究,納米測(cè)量應(yīng)運(yùn)而生并快速發(fā)展。線紋計(jì)量從一維測(cè)試向二維測(cè)試轉(zhuǎn)變,促進(jìn)了集成電路中高精度電路板的校準(zhǔn)和溯源儀器的精度不斷提高。真空激光干涉技術(shù)的應(yīng)用將測(cè)長(zhǎng)精度提高到至20nm/m。膜厚計(jì)量快速發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、微電子、通訊、電鍍、核物理研究等行業(yè)。面角度、小角度、線角度計(jì)量應(yīng)運(yùn)而生,廣泛應(yīng)用于機(jī)制制造、建筑工種等領(lǐng)域。再如,對(duì)于時(shí)間的計(jì)量,精度已達(dá)1600萬(wàn)年不差一秒,并被廣泛應(yīng)用于航空航天、北斗導(dǎo)航、計(jì)量機(jī)時(shí)鐘等各行各業(yè)。電磁測(cè)試向弱磁方向發(fā)展,為航空航天等發(fā)揮了重要作用。在煤化工領(lǐng)域的氣化爐爐膛內(nèi)高溫高壓的準(zhǔn)確測(cè)量和生產(chǎn)過(guò)程的嚴(yán)格控制,成為確保煤氣化爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)和手段,也為進(jìn)一步助力國(guó)家先進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

第四次工業(yè)革命的主要內(nèi)容及展望

在《保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái):關(guān)于實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》這份報(bào)告中認(rèn)為:“工業(yè)4.0”即第四次工業(yè)革命的核心是信息物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合創(chuàng)新。美國(guó)于2005年末曾對(duì)信息物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合做出綜合性的概括,稱之為虛擬網(wǎng)絡(luò)——實(shí)體物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,CPS)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)透明化生產(chǎn),預(yù)測(cè)性制造?！肮I(yè)4.0”與美國(guó)的“CPS”異曲同工。

(一)智能是第四次工業(yè)革命的主要特征。

第四次工業(yè)革命中,資本和貿(mào)易在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的地位和作用將逐漸下降,信息、技術(shù)作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的生產(chǎn)要素,越來(lái)越發(fā)揮著基礎(chǔ)性和引領(lǐng)性作用。電子器件微型化、計(jì)量機(jī)及存儲(chǔ)介質(zhì)的性能飛躍,使得現(xiàn)在的小體積和無(wú)線功能成為可能。把智能手機(jī)的智能應(yīng)用于所有工業(yè)領(lǐng)域就是工業(yè)4.0的目標(biāo)?！爸悄堋背蔀榈谒拇喂I(yè)革命的關(guān)鍵詞。在未來(lái)的智能工廠中,產(chǎn)品信息都將被輸入到產(chǎn)品零部件本身,它們會(huì)根據(jù)自身生產(chǎn)需求,直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通,發(fā)出下一道生產(chǎn)工序指令,指揮設(shè)備進(jìn)行自組織生產(chǎn)。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的“定制”需求。如:作為全球最主要的飛機(jī)引擎制造商的美國(guó)通用公司(GE),正在用智能飛機(jī)引擎讓飛機(jī)更智能。飛機(jī)引擎上的各種傳感器會(huì)收集飛機(jī)在空中飛行時(shí)的各種數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?經(jīng)過(guò)智能軟件系統(tǒng)分析,可以精確檢測(cè)飛機(jī)運(yùn)行狀況,甚至預(yù)測(cè)飛機(jī)故障,提示做預(yù)防性保養(yǎng)等,以提升飛機(jī)安全性以及引擎使用壽命。這其實(shí)只是智能的一個(gè)表現(xiàn)例子。在其他工作中,“智能”已成為工業(yè)的“心臟”、“大腦”。

美國(guó)是國(guó)際智能制造思想的發(fā)源地之一,美國(guó)政府高度重視智能制造的發(fā)展,并且已經(jīng)把它作為21世紀(jì)占領(lǐng)世界制造技術(shù)領(lǐng)先地位的基石。從上世紀(jì)90年代開(kāi)始,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)就著重資助有關(guān)智能制造的諸項(xiàng)研究,項(xiàng)目覆蓋了智能制造的絕大部分,包括制造過(guò)程中的智能決策、基于多施主(multi-agent)的智能協(xié)作求解、智能并行設(shè)計(jì)、物流傳輸?shù)闹悄茏詣?dòng)化等。2005年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)提出了“聰明加工系統(tǒng)(smartmachiningsystem,SMS)”研究計(jì)劃。智能制造被視為制造業(yè)轉(zhuǎn)型的出路。在2014年的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上,德國(guó)企業(yè)還展示了自己的“工業(yè)4.0”構(gòu)想生產(chǎn)線:西門(mén)子展示在其生產(chǎn)線上,車(chē)體與機(jī)器人一邊“對(duì)話”一邊進(jìn)行組裝;博士力士樂(lè)和薩博分別展示了一條能在同一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)兩種產(chǎn)品和六種斷路器的概念靈活裝配線;薩博展示了一臺(tái)可以生產(chǎn)16種不同產(chǎn)品,并對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分的設(shè)備裝置。

(二)互聯(lián)互通是第四次工業(yè)革命的重要手段。

工業(yè)4.0時(shí)代,數(shù)字化的靈活性將更加強(qiáng)烈地影響現(xiàn)實(shí)世界。軟件將不再僅僅是為了控制儀器或者執(zhí)行某步具體的工種程序而編寫(xiě),也不再僅僅被嵌入到產(chǎn)品或生產(chǎn)系統(tǒng)里,要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化與現(xiàn)實(shí)的交互,通過(guò)軟件、電子及環(huán)境的結(jié)合,生產(chǎn)出全新的產(chǎn)品和服務(wù)。因此互聯(lián)互通是必不可少的。對(duì)于工業(yè)來(lái)說(shuō),通過(guò)數(shù)字化企業(yè)平臺(tái),將虛擬和現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行融合,實(shí)現(xiàn)從車(chē)間到公司管理層的雙向信息流和數(shù)據(jù)協(xié)同優(yōu)化,這是通往實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的必由之路。

幾年前,英格索蘭發(fā)現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,而一臺(tái)壽命15年的空調(diào)壓縮機(jī)如果沒(méi)有持續(xù)的服務(wù)難以銷(xiāo)售,于是把空調(diào)壓縮機(jī)變成了智能的可聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品?，F(xiàn)在每一臺(tái)空調(diào)壓縮機(jī)都具備聯(lián)網(wǎng)能力。“從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),人們并不需要為產(chǎn)品付費(fèi),而應(yīng)為舒適(產(chǎn)品創(chuàng)造的價(jià)值)付費(fèi)。”美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司(PTC)全球總裁賀普曼(JimHeppelmann)說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn),智能連接產(chǎn)品的爆炸式增長(zhǎng)將重新定義整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條,它會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,也會(huì)改變參與競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略?！?/p>

在2014年P(guān)TC全球用戶大會(huì)上,賀普曼闡釋了未來(lái)產(chǎn)品價(jià)值變化的三大趨勢(shì):原先硬件創(chuàng)造的價(jià)值正在被軟件創(chuàng)造的價(jià)值所共享;網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接讓我們?cè)谲浖?chuàng)新方面有了新的選擇,價(jià)值正在從產(chǎn)品向云轉(zhuǎn)變;商業(yè)模式從產(chǎn)品轉(zhuǎn)向了服務(wù)?！本拖袢藗?cè)陔娦胚\(yùn)營(yíng)商那里購(gòu)買(mǎi)兩年通信套餐服務(wù)就可以免費(fèi)或低價(jià)獲得移動(dòng)電話一樣,未來(lái)洗衣機(jī)、咖啡機(jī)、跑步機(jī)都可能通過(guò)服務(wù)合約而免費(fèi)贈(zèng)送。物聯(lián)網(wǎng)—未來(lái)工廠與世界“一線之隔”。GE公司2012年11月發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——打破智慧與機(jī)器的邊界》的報(bào)告中預(yù)測(cè):在美國(guó),如果工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠使生產(chǎn)率每年提高1%-1.5%,那么未來(lái)20年,它將使美國(guó)人的平均收入比當(dāng)前水平提高25%-40%;如果世界其他地區(qū)能確保實(shí)現(xiàn)美國(guó)生產(chǎn)率增長(zhǎng)的一半,那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在此期間會(huì)為全球GDP增加10萬(wàn)億-15萬(wàn)億美元。

(三)傳感器的研制和傳感技術(shù)的創(chuàng)新將成為影響第四次工作革命進(jìn)程的重要因素之一。

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)都需要大量的信息,而這些信息的產(chǎn)生都是來(lái)自儀器儀表或直接來(lái)自傳感器。智能制造、智能生產(chǎn),沒(méi)有計(jì)量測(cè)試便無(wú)從談起。根據(jù)我國(guó)工業(yè)和信息化部制定和發(fā)布的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖規(guī)劃,智能制造裝備的發(fā)展重點(diǎn)為:

(1)九大關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù),包括:新型傳感技術(shù)、模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)、故障診斷與健康維護(hù)技術(shù)、高可靠實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、功能安全技術(shù)、特種工藝與精密制造技術(shù)、識(shí)別技術(shù)等。

(2)八項(xiàng)核心智能測(cè)控裝置與部件,包括:新型傳感器及其系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線、智能儀表、精密儀器、工業(yè)機(jī)器人與專(zhuān)用機(jī)器人、精密傳動(dòng)裝置、伺服控制機(jī)構(gòu)、液氣密元件及系統(tǒng)。

從以上這兩個(gè)發(fā)展重點(diǎn)不難看出,傳感技術(shù)和傳感器的研究是其中的重點(diǎn)項(xiàng)目。傳感器和傳感技術(shù)是計(jì)量測(cè)試的一種表現(xiàn)形式,而其他重點(diǎn)項(xiàng)目的研究,如機(jī)器人、液氣密系統(tǒng)等都離不開(kāi)計(jì)量測(cè)試的使用和計(jì)量測(cè)試精度和能力的保障。傳感器及傳感技術(shù)的發(fā)展將成為第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵中的關(guān)鍵。計(jì)量測(cè)試的水平和能力,在一定程度上決定著第四次工業(yè)革命的進(jìn)程。

第四次工業(yè)革命給計(jì)量測(cè)試帶來(lái)的思考

第四次工業(yè)革命以“智能制造、智能生產(chǎn)”為核心,以互聯(lián)為手段,以計(jì)量測(cè)試為重要的核心技術(shù)。第四次工作革命也是大數(shù)據(jù)時(shí)代,是信息技術(shù)時(shí)代,是把一切測(cè)試信息進(jìn)行綜合采集、綜合分析并加以綜合運(yùn)用,在運(yùn)用的過(guò)程中再進(jìn)行新的采集、新的分析、新的應(yīng)用的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的測(cè)試無(wú)處不在,無(wú)時(shí)不在。這對(duì)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的挑戰(zhàn)是全面的、綜合的、全方位的。我認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面對(duì)計(jì)量測(cè)試進(jìn)行思考:

1、要從更高準(zhǔn)確性、可靠性上思考如何進(jìn)一步提高計(jì)量測(cè)試精度問(wèn)題。

計(jì)量測(cè)試技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性是計(jì)量數(shù)據(jù)有效、可用并能進(jìn)行正確分析的基礎(chǔ)。同時(shí)計(jì)量測(cè)試精度也是實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。如現(xiàn)代銀行系統(tǒng),要實(shí)現(xiàn)全球結(jié)算的準(zhǔn)確,即在全球范圍內(nèi)銀行統(tǒng)計(jì)的收支情況在某一節(jié)點(diǎn)時(shí)必須一致,而不致于出現(xiàn)偏差(即帳目不平衡),需要銀行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)間精度必須在10的負(fù)8次方以上,而如果全世界的工業(yè)要實(shí)現(xiàn)4.0,要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)接平衡,肯定要高于這個(gè)精度,因?yàn)閿?shù)據(jù)更多,涉及的行業(yè)、部門(mén)、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)更為繁雜。目前時(shí)間的計(jì)量精度已達(dá)到了10的負(fù)15次方以上,但這只是實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)據(jù),在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中能否等到實(shí)際應(yīng)用?能否滿足要求?這只是工業(yè)4.0對(duì)時(shí)間這一個(gè)參數(shù)的要求,那么對(duì)于長(zhǎng)度、溫度、電磁、無(wú)線傳輸?shù)榷继岢隽耸裁礃拥囊?我們能否滿足?這需要進(jìn)一步的調(diào)研。但可心肯定的是:第四次工業(yè)革命的到來(lái),一定需求更高精度的計(jì)量測(cè)試為其提供測(cè)試技術(shù)保證。

2、要從傳感技術(shù)的快速發(fā)展來(lái)思考儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題以及對(duì)傳感器的量值傳遞和溯源問(wèn)題。

無(wú)論智能生產(chǎn)、智能工廠,傳感器將是產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)的直接根源。東德玻璃制造商采用了一套集成自動(dòng)化解決方案,一個(gè)先進(jìn)的能源管理系統(tǒng)以及一個(gè)創(chuàng)新的熱回收系統(tǒng),一條生產(chǎn)線上就安裝了3000多個(gè)測(cè)量傳感器(而不是儀器儀表),保證著整個(gè)系統(tǒng)的完整與正常運(yùn)行。那么如何保證這些傳感器的準(zhǔn)確、可靠?即如何對(duì)他們實(shí)現(xiàn)量值的傳遞和溯源?如何實(shí)現(xiàn)傳感器的自校準(zhǔn)功能?測(cè)量傳感器加上軟件系統(tǒng),就實(shí)現(xiàn)了原來(lái)儀表的功能,是不是今后的儀表會(huì)被所有的傳感器加軟件所替代?儀器儀表行業(yè)將何去何從?傳感器的快速發(fā)展以及軟件的應(yīng)用對(duì)計(jì)量?jī)x器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn)和威脅是巨大的,也將是深遠(yuǎn)的。

3、要從嵌入式軟件全方位應(yīng)用及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展來(lái)思考計(jì)量相關(guān)軟件的檢定、校準(zhǔn)或檢測(cè)問(wèn)題。

無(wú)論是工業(yè)4.0,還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),“互聯(lián)互通”是推動(dòng)這一輪工業(yè)革命的核心要素。近幾年互聯(lián)互通技術(shù)快速發(fā)展,也帶動(dòng)了軟件業(yè)的快速發(fā)展。系統(tǒng)集成、遠(yuǎn)程傳輸、嵌入式軟件將成為測(cè)試儀器的重要組成部分,軟件與儀器將不可分隔。同時(shí),現(xiàn)代的計(jì)量測(cè)試儀表大都可以直接與互聯(lián)網(wǎng)相通?，F(xiàn)在較為成熟的像電能表的智能抄表系統(tǒng),已把互聯(lián)網(wǎng)做為其中的重要組成部分。而現(xiàn)在的計(jì)量檢定、計(jì)量校準(zhǔn)一般只對(duì)儀器設(shè)備,或者說(shuō)只對(duì)前面的計(jì)量檢測(cè)部分,而很少涉及對(duì)軟件采集性能、安全性能、可靠性能等進(jìn)行測(cè)試。這種管理方式方法或者說(shuō)管理內(nèi)容在未來(lái)必須發(fā)生改變。同時(shí),由于軟件的存在,傳感器的廣泛應(yīng)用,一個(gè)系統(tǒng)對(duì)多個(gè)參數(shù)、多類(lèi)參數(shù)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量的可能性大大增加。軟件的可靠性、互通互聯(lián)技術(shù)能力將成為影響第四次工業(yè)革命的重要因素。這些給我們的思考是:我們現(xiàn)在是否有軟件的測(cè)評(píng)能力?能否對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)?能否對(duì)所有的參數(shù)同時(shí)進(jìn)行在線檢定、在線校準(zhǔn)?

4、要從多學(xué)科融合的角度來(lái)思考計(jì)量人才的培養(yǎng)問(wèn)題。

在工業(yè)4.0時(shí)代,肯定需要更加專(zhuān)業(yè)的計(jì)量技術(shù)人才,因?yàn)橛?jì)量專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng),在某一單個(gè)領(lǐng)域還需要向著更高、更準(zhǔn)的方向努力。精益求精,不斷超越自我是計(jì)量的永遠(yuǎn)追求。但工業(yè)4.0時(shí)代更是一個(gè)大整合的時(shí)代,從表面上看是物物相聯(lián)、人機(jī)相聯(lián)、制造與服務(wù)相聯(lián),但深層看,是多學(xué)科的相聯(lián),多領(lǐng)域的相聯(lián),是多種技術(shù)的相互滲透。任何產(chǎn)品中都包含著軟件和無(wú)線網(wǎng)絡(luò),包含著電子、機(jī)械、化工、材料等多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)技術(shù),有的還包含農(nóng)業(yè)、林業(yè)以及管理知識(shí)。工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展也更加向著多通道、多參數(shù)、全方位、系統(tǒng)化發(fā)展。需要具有跨學(xué)科經(jīng)驗(yàn)的人才才能擔(dān)當(dāng)相關(guān)的工作,進(jìn)行準(zhǔn)確的操作、維護(hù)等各種技能。因此,多學(xué)科綜合性人才的需求越來(lái)越大,對(duì)人才綜合素質(zhì)的要求越來(lái)越高。加強(qiáng)研究與企業(yè)的科研合作,不僅對(duì)項(xiàng)目的考察、立項(xiàng)以及驗(yàn)收使用有益,也更能聯(lián)合培養(yǎng)一些跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科的人才。創(chuàng)新一般不發(fā)生一個(gè)專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域,更多出現(xiàn)在跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的邊緣學(xué)科。在總結(jié)為什么第三次科技革命首發(fā)于美國(guó)原因時(shí),社會(huì)普遍認(rèn)為:美國(guó)的“實(shí)用主義哲學(xué)”以及“實(shí)驗(yàn)技術(shù)以軍民結(jié)合、理工結(jié)合為特色”發(fā)揮了重要作用。

5、要從計(jì)量檢定、校準(zhǔn)的扁平化來(lái)思考計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置及發(fā)展方向問(wèn)題。

1978年,錢(qián)學(xué)森同志在全國(guó)計(jì)量工作會(huì)議上發(fā)表重要講話,當(dāng)時(shí)他就提出計(jì)量檢定、校準(zhǔn)的扁平化問(wèn)題。錢(qián)老講:“要保持計(jì)量器具的精度,就是建立全國(guó)計(jì)量網(wǎng),一種方法是三級(jí)傳遞,即更高級(jí)的精度向更低級(jí)的精度負(fù)責(zé)。......但是我們能不能更靈活地來(lái)想一想這個(gè)問(wèn)題,想得更寬一點(diǎn)......計(jì)量的精度,這是一個(gè)計(jì)量的信息。這個(gè)信息怎么傳遞,就會(huì)決定計(jì)量這個(gè)信息網(wǎng)。計(jì)量網(wǎng)這個(gè)組織,恐怕隨著我們計(jì)量信息傳遞技術(shù)的發(fā)展而會(huì)有變化的。......如果能做到用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加無(wú)線電信號(hào)解決計(jì)量信息的問(wèn)題,這是大好事情。那樣,你也就不需要幾級(jí)傳遞啦。”隨著第四工業(yè)革命的到來(lái),特別是隨著無(wú)線傳輸、空間加載、遠(yuǎn)程診斷以及互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,計(jì)量檢定、校準(zhǔn)的扁平化問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越突出。那么,具有中國(guó)特色的大區(qū)中心的職能是否會(huì)萎縮?省級(jí)技術(shù)機(jī)構(gòu)做為主要的傳遞環(huán)節(jié),可能會(huì)將量值直接傳遞到企業(yè)、到用戶,那么地市級(jí)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)和縣級(jí)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)還會(huì)有哪些檢定、校準(zhǔn)的職能?因此,這此都對(duì)現(xiàn)在計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置、資源配置帶來(lái)巨大的影響。

6、要從工程控制系統(tǒng)的角度來(lái)思考社會(huì)治理問(wèn)題。

錢(qián)學(xué)森先生在1954年著過(guò)一本書(shū),叫《工程控制論》。之后在其修訂版的序言中有這樣一段話:“維納在一九四八年曾經(jīng)說(shuō)過(guò),那種認(rèn)為控制論的新思想會(huì)發(fā)生某種社會(huì)效用的想法是‘虛偽的希望’,‘把自然科學(xué)中的方法推廣到人類(lèi)學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)方面去,希望能在社會(huì)領(lǐng)域里取得同樣程度的勝利’,這是一種‘過(guò)分的樂(lè)觀’?？刂普摰默F(xiàn)代發(fā)展證明維納的觀點(diǎn)是過(guò)分保守的。把一些工種技術(shù)方法推廣應(yīng)用到社會(huì)領(lǐng)域也不是‘過(guò)分的樂(lè)觀’,而是現(xiàn)實(shí)。運(yùn)籌學(xué)已用于經(jīng)濟(jì)科學(xué),并將應(yīng)用于更大的社會(huì)領(lǐng)域?！?/p>

目前,工種控制理論已在大部分企業(yè)得到應(yīng)用,工程控制的理念也在社會(huì)管理中出現(xiàn)萌芽,如國(guó)家城市能源計(jì)量中心的建設(shè)就是一個(gè)很好的例子,只是這個(gè)應(yīng)用在能源管理中的應(yīng)用還不十分完善。工業(yè)4.0也是一個(gè)巨大的工程系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)的觸角也開(kāi)始向行政管理、社會(huì)管理“進(jìn)攻”。那么,社會(huì)組織系統(tǒng)何時(shí)能像工業(yè)控制系統(tǒng)那樣嚴(yán)密、精準(zhǔn),我想隨著第四工業(yè)革命的到來(lái),恩格斯所預(yù)言的“在社會(huì)主義條件下,社會(huì)內(nèi)部的無(wú)政府狀態(tài)將為有計(jì)劃的自覺(jué)的組織所代替”,這在不久的將來(lái)一定會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

上海康匯研發(fā)生產(chǎn)的U-How?數(shù)采容積式旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)，經(jīng)過(guò)北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院檢測(cè)認(rèn)證，精度達(dá)到1.0級(jí)，作為高精度計(jì)量傳感器通過(guò)對(duì)接企業(yè)用戶數(shù)據(jù)信息傳輸設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，為聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)提供硬件支持。