浅析军工单位计量数字化建设的路径与挑战

北京中航瑞科科技有限公司 许锦臣 四川航天测试技术研究所 王建涛

摘要：随着国际单位制迎来重大变革，量子计量出现、数字车间（黑灯工厂）兴起，传统计量变革被推到风口浪尖。特别计量市场开放、除了传统计量外，产业计量、在线计量、 计量传递的扁平化等多种计量方式迅速崛起。作为军工传统计量行业，既是质量的保证，也面临第三方的成本压力、竞争压力、效率提升压力和适应数字化的压力，如何建设军工计量数字化、智慧化，成为如今热议的话题。

关键字：计量数字化、计量智慧化、计管业质财析一体化

(一) 军工单位计量数字化建设的挑战

军工计量作为军工产品质量的保障，是产品质量的守护人和护城河。随着军工产品系列化，军民融合等战略的实施，军工计量又面临和第三方机构的巨大竞争。如何提高计量竞争力、计量准确性、计量效率和计量决策分析能力是当前军工计量需要突破的重点，同时兼顾计量管理扁平化、安全性、实时性，要解决上述问题，计量数字化、管理智慧化建设就被提上了日程。因为安全、保密、防参数外泄等特殊要求，叠加计量数字化基础薄弱，给军工计量数字化建设带不小的压力和挑战，主要表现在以下方面。

1、 传统计量观念

首先，计量属于高精密行业，但现阶段还属于劳动密集型产业。从新中国计量机构成立到2022年国家院出第一张数字校准证书（DCC）之前，所有出具的证书都必须是纸质证书。所有量值传递必须通过逐级传递，对国际单位制重大变革、量值传递扁平化没有概念。校准记录填写清晰，通过校准数据计算结论后填写证书。在面对大工作量或紧急任务时通过加班加点，投入更多的人力、物力，总体都完成了计量任务，保障了各单位的质量检验工作，让很多单位管理机构认为现有能力也能满足现在计量需求的观念惯性。

其次随着网络信息化的发展，很多单位OA、CRM、CAPP、MIS等信息系统快速上马，计量人员对这些系统的了解和使用后形成一种认识：计量数字化就是一套软件系统，有了这套软件系统就实现了计量数字化。

另外国防计量长时间是满足本行业甚至是本厂服务，缺乏危机感和竞争意识。但随着第三方计量机构的介入，传统的只做好自己，满足本厂需求的观念已不适合当前的计量竞争环境。

2、 传统管理制度

国防计量监督管理条例和CNAS管理要求直到最近几年才有比较大的变化，以前几十年几乎没有修订过。国防计量管理制度、管理方式、证书管理模式等都循规蹈矩的运行着。比如台账必须打印成册、证书签名必须手签、原始记录必须手写并保存十年，理化类记录必须一直保存等。

3、 技术基础薄弱

军工计量数字化管理非常薄弱，管理效率低以及检定综合成本高，数字化建设也大大落后于社会平均水平。国防计量没有经过工业化阶段，直接从劳动密集型向数字化、智能化转变，严重缺乏数字化计量人才、设备技术基础薄弱。现在很多设备还无法通讯、无法显示、无法采集数据，计量机构也无相应网络。

4、 安全性挑战

国防军工的保密特性给计量数字化带来很大挑战，要计算机化又要防病毒；要网络化又要防数据泄密；要数据库化又要保证各数据安全性；要打破计量数据孤岛，又要防止数据信息太全。

5、 建设路径挑战

认知决定行动，对计量数字化不一样的认知和所处机构的不同岗位决定了将采用哪种建设方式。如计量管理人员希望是一套流程、设备、记录的管理系统；操作人员希望计量自动化、智能化，最好能实现自动计量又不额外增加工作量；信息化部觉得计量是一个小的OA系统，应和OA系统合并等。

6、 资金挑战

计量机构作为生产、服务的保障机构，不直接产生效益，资金保障比生产单位申请资金难度大。依靠人工也解决了所有问题，虽有不如意，但至少保证了计量机构的日常运行，投入巨额资金数字化的意义会成为很多计量机构争论的焦点。

(二) 智慧实验室发展侧重点比例

经过对超过100家以上规模企业计量数字化的现场调研，智慧实验室的侧重点出乎大部分计量管理人员的意料，侧重点比例如下图：

(三) 计量数字化的不同层级

计量数字化最大的特点就是“同类不同样”，每家单位最终追求的效果是一样，但自身配置不一样（部门配置、设备配置、人员配置）。此特点决定了计量数字化不是统一的标准，每家单位要立足自身实际，选择适合自己的模式。比如：一级站更注重比对、研发等系统功能；二级国防计量站要充分考虑收发业务系统，三级站更注重设备周期预警和台账管理功能。

根据计量数字化的特点，数字化大体可将分为以下五个层级

(四) LIMS系统和智能校准&智慧管理平台（ICIMP）的区别和不同发展前景

谈计量数字化不得不提及实验室信息管理系统(LIMS)，LIMS系统就是指通过计算机网络技术对实验的各种信息进行管理的计算机软、硬件系统。也就是将计算机网络技术与现代的管理思想有机结合，利用数据处理技术、海量数据存储技术、宽带传输网络技术、自动化仪器分析技术，来对实验室的信息管理和质量控制等进行全方位管理的计算机软、硬件系统，以满足实验室管理上的各种目标。LIMS系统属于数据驱动型，注重数据结构，发展潜力主要在数据处理、大数据分析等领域。

智能校准和智慧管理平台（ICIMP）主要是为符合CNAS实验室各项要求，数字赋能长、热、力、电、化学、金相、物理、探伤、环境测试等传统计量/检测专业。计量数字化不仅仅是套定制化软件系统，更结合了硬件、软件、通讯、语音、AI、大数据、不确定度合成等前沿技术；融合业务流程、质量管理、设备性能和效率提升、数据分析和展示与一体。

ICIMP系统除注重数据、流程、业务、计划、控制、执行的通用数据管理系统。计量数字化除了LIMS系统的功能外，还包含了计量（测试）自动化及计量、质量管理等计量专用业务，是集智能计量、数据、业务、管理、财务、分析和展示于一体，服务于计量的专用数字化系统。

校准/测试驱动型数字化系统推动的是设备物联、计量自动化、AI校准、大数据分析等较宽的领域，相较LIMS系统，ICIMP包含LIMS的基本功能，并有更广阔的发展前景。

(五) 计量数字化建设路径

全面数字化转型需要充分认识到，数字计量的本质不是把现有工作用软件来复制，而是工业互联网架构结合计量行业业务的一次体系化的变革，统一标准，统 一 架构 , 统 一 数据格式、打通各专业和各设备厂家限制是关键。如果设备的操作系统不统 一，连接协议不统 一，各专业一 个个孤立的存在，数据无法集成共享，不能提高计量人员的效率，降低工作量，那么智能化就无从谈起，甚至还会成为计量一线人员抵制的对象。 要实现计量理化的全面数字化转型，我们必须通过顶层的统 一 规划，分步实施，系统性地解决这些面临的异构问题。以 "流程流" 、“校准流”和 "数据流" 为经纬线， 深挖各专业数据融合，校准/测试/分析自动化，使数据真正成为关键核心生产要素。

计量数字化是大势所趋，数字化系统的高效性、实时性、自动化程度、大数据综合分析和管理能力等都是传统计量不可比拟的，但不是每个单位都要马上建设。建设计量数字化系统取决于单位决心、设备现状、业务繁忙程度和人员情况等多种因素，需要一个统筹规划和思考的过程。

1、 全面数字化转型取决于我们对数字化战略的认知 。数字化战略是有限资源下的取舍，是方向性的、全局的、是基于未来的，是达成中长期目标的手段， 是对企业未来有重大影响的下 一 步行动。通过使命、 愿景的制定，结合企业的价值定位和经营目标，输出核心发展战略， 实现计量管理质的飞跃 。

2、 全面数字化转型，数据是核心、相互交互是基础、流程是关键，操作便捷和持续升级能力是保障。 围绕数据流  我们借助新的工业互联网平台去收集与计量管理、校准数据、生产过程与工艺、生产管理、 设备运行的各种数据参数；通过智能模型的训练， 去优化或替代原有的业务工作流程，让数据成为新的核心生产要素。

3、 统一规划、分步实施

统一规划，分步实施。围绕单位数字化发展战略和计量管理业务需求，编制统一的数字化总体规划，坚持按照专业和业务间的逻辑关系和优先级次序，制订建设计划，并统一组织实施。对于支撑单位主营业务的重大数字化项目，要统一标准、统一设计、统一建设、统一管理，防止各自为政，避免重复建设，确保建成并推广应用整个计量、理化业务统一集成的数字化系统。

4、 需求主导，实用高效

把提高计量运营管理水平和实现智能校准作为数字化工作的出发点和落脚点，立足于计量实际需求，通过持续完善、改进和优化，建设实用高效的数字化系统，真正形成对单位管理决策和计量发展的全方位数字化支撑。

5、 设备物联

设备物联是工业数据采集的基础，包含多类工业设备接入、多种工业通信网络协议解析、多来源多模态数据融合、实时工业数据存储与预处理等多个环节，为实现多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息的实时高效采集，需要大量 IT、OT 与 CT 核心关键技术支撑。工业数据采集常用工业通信网络技术主要有工业现场总线、工业以太网、工业光纤网络、RS232，RS485、IEEE-488 等，因军工行业特殊性，大部分都使用有线通讯方式。

6、 计量/测试自动化

在可通讯基础上，把各种仪器设备通过组网连接在一起，完成自动测量和控制任务。使其传统的人工测量、记录、处理等整个测量过程完全由计算机实现，通过各种仪器设备对不同被测量对象进行自动测量、自动数据处理和自动显示、打印等，给出测量结论。通过软件系统控制计量设备或过程，采集、计算、分析、所得数据，实现自动化、批量化、智能化操作。

7、 业务流程确认

业务流程确认是业务管理的基础，不同军工单位计量业务具有“大同小异”性，根据承制武器生产的不同，管理略有不同，但计量测试的重点却有较大差异，如：核动力院侧重辐射计量、成飞侧重大长度测量、中电科侧重无线电计量等。通过对计量行业的总体认识和本单位的差异化分析，梳理最适合自己单位的业务范畴和业务流程，并确定流程规划和变动范畴，科学的流程规划不仅可以创造出单位的核心竞争力，提高效率，也提高了流程数字化的有效性和科学性。

8、 计量智慧化提升

计量数字化提升包括智能校准的提升、智慧管理的提升、流程再造、质量全程监控、业务管理的利他性、财务/工作量自动统计，大数据统计分析及大屏展示等，集计管业质财析一体。实现检定/校准智能化、管理智慧化、操作批量化、重复操作简单化、数据传递实时化、呈现可视化、预判前置化、报告自动化……

9、 协同办公

数字化系统解决军工单位内部跨部门、跨专业协作问题，提供了流程端到端整合及数据分析能力。打通了不同部门、单位和专业之间的数据堵点，提高了计量管理效能，将分散在多个业务系统中的流程进行串联，同时对业务数据进行多维度分析，有效支撑领导决策。

10、 安全性

数字化系统要符合分保要求的三员管理，涵盖保密审批和国家军标要求的公文管理。

11、 扩展性和持续服务能力

数字化转型也不是一次性工程，随着规程替换，设备更新、业务扩展和管理流程变更等原因，如何让数字化有扩展性、延续性及升级保障，系统能随需而动，满足业务扩展需求也是我们要重要考虑的问题。在扩展性和持续服务能力上非常考验军工单位选择合作伙伴，大软件公司资质强、人员多，但很少理解计量。中间商不能提供长期的技术支持，而且两者都不会为单个业务保留相关研发机构或人员，如何保证数字化系统扩展性和持续服务能力，如何选择专业的合作伙伴保证扩展性和持续服务能力也是技术路径的一部分。

12、 国产化率

在现今国际关系风云变化的复杂环境中，军工单位必须把关键技术掌握在自己手里首当其冲。实现信息系统的自主可控，不仅是提高计量效率和准确度的“底牌”，更是系统必要时候能够正常、可靠工作的前提。系统能否在国产操作系统下运行？脱离国外软件能否运行是国产化考虑的重点。

13、 加强数字化队伍建设，提高全员数字化应用水平。

要将人才培养与推进数字化结合起来，积极招聘和培养单位急需的数字化专业人才和计量管理一体化复合型人才。要制订单位全员数字化培训计划，开展针对单位领导、管理人员、技术人员和使用人员的数字化定期培训，不断提高单位对数字化的认识和应用水平。