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第四次工业革命给计量测试带来的思考《资讯》电动葫芦

2020-08-17 13:26:27 电动葫芦    

第四次工业革命以“智能制造、智能生产”为核心,以互联为手段,以计量测试为重要的核心技术。第四次工作革命也是大数据时代,是信息技术时代,是把一切测试信息进行综合采集、综合分析并加以综合运用,在运用的过程中再进行新的采集、新的分析、新的应用的过程。在这个过程中,及时、准确、可靠的测试无处不在,无时不在。这对计量测试技术的挑战是全面的、综合的、全方位的。我认为应从以下几个方面对计量测试进行思考:

1、要从更高准确性、可靠性上思考如何进一步提高计量测试精度问题

计量测试技术的准确性和可靠性是计量数据有效、可用并能进行正确分析的基础。同时计量测试精度也是实现测控系统、管理系统的基础。如现代银行系统,要实现全球结算的准确,即在全球范围内银行统计的收支情况在某一节点时必须一致,而不致于出现偏差(即帐目不平衡),需要银行计算机系统的时间精度必须在10的负8次方以上,而如果全世界的工业要实现4.0,要实现实时对接平衡,肯定要高于这个精度,因为数据更多,涉及的行业、部门、产业、企业更为繁杂。目前时间的计量精度已达到了10的负15次方以上,但这只是实验室中的数据,在计算机系统中能否等到实际应用?能否满足要求?这只是工业4.0对时间这一个参数的要求,那么对于长度、温度、电磁、无线传输等都提出了什么样的要求?我们能否满足?这需要进一步的调研。但可心肯定的是:第四次工业革命的到来,一定需求更高精度的计量测试为其提供测试技术保证。

  

2、要从传感技术的快速发展来思考仪器仪表产业发展问题以及对传感器的量值传递和溯源问题

无论智能生产、智能工厂,传感器将是产业数据的直接根源。东德玻璃制造商采用了一套集成自动化解决方案,一个先进的能源管理系统以及一个创新的热回收系统,一条生产线上就安装了3000多个测量传感器(而不是仪器仪表),保证着整个系统的完整与正常运行。那么如何保证这些传感器的准确、可靠?即如何对他们实现量值的传递和溯源?如何实现传感器的自校准功能?测量传感器加上软件系统,就实现了原来仪表的功能,是不是今后的仪表会被所有的传感器加软件所替代?仪器仪表行业将何去何从?传感器的快速发展以及软件的应用对计量仪器仪表产业发展带来的挑战和威胁是巨大的,也将是深远的。

3、要从嵌入式软件全方位应用及互联网的发展来思考计量相关软件的检定、校准或检测问题

无论是工业4.0,还是工业互联网,“互联互通”是推动这一轮工业革命的核心要素。近几年互联互通技术快速发展,也带动了软件业的快速发展。系统集成、远程传输、嵌入式软件将成为测试仪器的重要组成部分,软件与仪器将不可分隔。同时,现代的计量测试仪表大都可以直接与互联网相通。现在较为成熟的像电能表的智能抄表系统,已把互联网做为其中的重要组成部分。而现在的计量检定、计量校准一般只对仪器设备,或者说只对前面的计量检测部分,而很少涉及对软件采集性能、安全性能、可靠性能等进行测试。这种管理方式方法或者说管理内容在未来必须发生改变。同时,由于软件的存在,传感器的广泛应用,一个系统对多个参数、多类参数同时进行测量的可能性大大增加。软件的可靠性、互通互联技术能力将成为影响第四次工业革命的重要因素。这些给我们的思考是:我们现在是否有软件的测评能力?能否对整个系统进行检定或校准?能否对所有的参数同时进行在线检定、在线校准?

4、要从多学科融合的角度来思考计量人才的培养问题

在工业4.0时代,肯定需要更加专业的计量技术人才,因为计量专业性很强,在某一单个领域还需要向着更高、更准的方向努力。精益求精,不断超越自我是计量的永远追求。但工业4.0时代更是一个大整合的时代,从表面上看是物物相联、人机相联、制造与服务相联,但深层看,是多学科的相联,多领域的相联,是多种技术的相互渗透。任何产品中都包含着软件和无线网络,包含着电子、机械、化工、材料等多项专业技术,有的还包含农业、林业以及管理知识。工业系统的发展也更加向着多通道、多参数、全方位、系统化发展。需要具有跨学科经验的人才才能担当相关的工作,进行准确的操作、维护等各种技能。因此,多学科综合性人才的需求越来越大,对人才综合素质的要求越来越高。加强研究与企业的科研合作,不仅对项目的考察、立项以及验收使用有益,也更能联合培养一些跨专业、跨学科的人才。创新一般不发生一个专业的领域,更多出现在跨学科、跨领域的边缘学科。在总结为什么第三次科技革命首发于美国原因时,社会普遍认为:美国的“实用主义哲学”以及“实验技术以军民结合、理工结合为特色”发挥了重要作用。

  

5、要从计量检定、校准的扁平化来思考计量技术机构的设置及发展方向问题

1978年,钱学森同志在全国计量工作会议上发表重要讲话,当时他就提出计量检定、校准的扁平化问题。钱老讲:“要保持计量器具的精度,就是建立全国计量网,一种方法是三级传递,即更高级的精度向更低级的精度负责。......但是我们能不能更灵活地来想一想这个问题,想得更宽一点......计量的精度,这是一个计量的信息。这个信息怎么传递,就会决定计量这个信息网。计量网这个组织,恐怕随着我们计量信息传递技术的发展而会有变化的。......如果能做到用标准物质加无线电信号解决计量信息的问题,这是大好事情。那样,你也就不需要几级传递啦。”随着第四工业革命的到来,特别是随着无线传输、空间加载、远程诊断以及互联网的应用,计量检定、校准的扁平化问题将会越来越突出。那么,具有中国特色的大区中心的职能是否会萎缩?省级技术机构做为主要的传递环节,可能会将量值直接传递到企业、到用户,那么地市级的计量技术机构和县级计量技术机构还会有哪些检定、校准的职能?因此,这此都对现在计量技术机构的设置、资源配置带来巨大的影响。

  

6、要从工程控制系统的角度来思考社会治理问题

钱学森先生在1954年著过一本书,叫《工程控制论》。之后在其修订版的序言中有这样一段话:“维纳在一九四八年曾经说过,那种认为控制论的新思想会发生某种社会效用的想法是‘虚伪的希望’,‘把自然科学中的方法推广到人类学、社会学、经济学方面去,希望能在社会领域里取得同样程度的胜利’,这是一种‘过分的乐观’。控制论的现代发展证明维纳的观点是过分保守的。把一些工种技术方法推广应用到社会领域也不是‘过分的乐观’,而是现实。运筹学已用于经济科学,并将应用于更大的社会领域。”

目前,工种控制理论已在大部分企业得到应用,工程控制的理念也在社会管理中出现萌芽,如国家城市能源计量中心的建设就是一个很好的例子,只是这个应用在能源管理中的应用还不十分完善。工业4.0也是一个巨大的工程系统,这个系统的触角也开始向行政管理、社会管理“进攻”。那么,社会组织系统何时能像工业控制系统那样严密、精准,我想随着第四工业革命的到来,恩格斯所预言的“在社会主义条件下,社会内部的无政府状态将为有计划的自觉的组织所代替”,这在不久的将来一定会成为现实。

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