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发布人:网站管理员 发布时间:2017-10-25 点击:226次

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  管理科学严谨;
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  在此我公司想引用出自中国计量科学研究院院长方向老师的文章一言——求精准,度万物,量天地,衡公平,是计量人的不懈追求,也是我们的庄严承诺。
  在此我们作为求精人,作为计量人,期待与您的每一次完美合作。

求精准 度万物 量天地 衡公平
——浅析计量的基础作用
中国计量科学研究院院长   方  向

    什么是计量

    从词源上看,计量一词虽未见在我国古代典籍中出现,但可以推断它是由“度量衡”的概念逐步衍生而来。度是长度,量是容量,衡是重量。在古代,所谓“权衡”其实是指用权(砝码、秤砣)来称量,而“衡器”其本意是天平,后引申为所有确定重量的量器。计量一词对应英语metrology,根据维基百科,metrology由希腊语measure加上后缀logos构成。希腊文中的logos有“宇宙万物之规律,绝对之准绳,以及人类一切的依归”的意思。那么这两个词联系到一起,我们是不是可以说“计量是测量的绝对准绳和一切的依归”?

    作为一门现代科学,计量(metrology)在国际计量术语中已经有了明晰的概念——计量是关于测量的科学,包括涉及测量理论和实用的各个方面,不论其不确定度如何,也不论其用于什么测量技术领域。这个关于计量的定义是由有关测量的数个国际组织(包括BIPM、IEC、IFCC、ISO、IUPAC、IUPAP、OIML和ILAC)联合组成的计量学联合导则委员会(JCGM,Joint Committee for Guides in Metrology)给出的。该定义的核心指向是:计量是关于测量的科学。

    需要强调的是,虽然计量是关于测量的科学,但它不同于测量。测量是为确定量而进行的全部操作,是对非量化实物的量化过程,其目的是用数据描述事物。而计量是实现单位统一、保障量值准确可靠的活动,计量的目的是确保测量结果准确。准确性、一致性、溯源性和法制性是计量最重要的4个特征,而测量并不必须具备以上这些特征。因此计量属于测量的一种,它源于测量而又严于测量。狭义地讲,计量是与测量结果的置信度相关、与不确定度相联系的一种规范化测量,具备计量特性的测量活动才能获得有效的测量结果。

    计量和标准的关系

    计量和标准的目的都是为了追求统一。计量是为了实现测量活动、测量结果的全球统一。从本质上讲,计量就是现代社会中最基础的标准化活动。大数据时代的今天,计量更是一切数据有效性的源泉。计量科学的本身就是为了建立和优化不断进步、永无止境的计量标准。计量标准是物化的标准、是客观的标准,是建立在科学真理基础上的准绳。我们在谈到质量时,经常说“没有规矩不成方圆”,所谓规、矩,分别是指校正圆和方的两件计量器具。当规和矩合二为一时,便为规矩,指的是法度,标准。规、矩和规矩之间,就形成了内在联系。可以说,没有规、矩,何来规矩?没有规矩,规、矩何用?如果我们认为标准确定了需要方、圆及其规格大小,则计量确保方是方、圆亦为圆,以及方圆之规格符合标准之规定,也就是确保了质量的预期。因此,可以说,标准规定了质量的要求,计量确保了质量的实现,计量是标准的基础,更是质量的基础。

    计量的作用和战略地位

    从政治、经济、文化、社会、国防等多个领域来看,计量是国家主权的象征,是统一国家的工具。计量是社会进步的重要基石,不仅是维护公平正义的法度和准绳,更是改善生态环境、提高生活质量、促进社会和谐的基础和关键。计量是科学技术的基础,历史上3次技术革命都和计量测试技术突破息息相关。计量还是保证国民经济正常运行和公平贸易的基础。没有计量就没有现代制造。计量也支撑国防建设,事关国家核心利益。在航空母舰、核潜艇、隐形飞机、洲际导弹、卫星导航定位系统、核武器等武器装备与设施中,需要大量计量技术的支撑。

    计量的基础作用,一般认为主要体现在两个方面:一是建立信心。计量通过建立测量的溯源性,获得可靠的测量结果,使标准的结果可以检验,过程可以复现,进而实现人们对质量信赖。二是实现创新。计量通过测量科学和技术进步之间的相互依存和相互促进推动创新;新的测量技术也必然刺激新的产品、流程和服务的创新,同时也会推动劳动力新技能的产生和掌握。

    回顾科技发展历程,计量一直和创新密切相关。一方面计量正是建立在最新科学理论和最先进的技术基础上的,很多最新发现的物理现象和理论第一次就是被用于新的计量基准。原子喷泉理论孕育了原子喷泉钟的诞生,奠定了原子时的基础,将时间基准提升到3000万年不差1秒的水平;飞秒激光光梳技术架起了光频与微波频率的桥梁,将光钟变为现实,从而有可能将时间频率标准的不确定度再提高10-18量级。最近的几十年里,共有14位计量科学家获得诺贝尔物理学奖。计量学往往是最新科学特别是物理学理论的最先应用和最佳载体,是科学发现和科技创新走向应用最重要的桥梁。

    另一方面,计量技术的发展,支撑着社会发展的各个方面,计量技术的创新,引领了科技和产业的创新。没有相应的测量技术不可能有新的科学知识,“凡是可以测量的,就要实现对它的测量;凡是还不能测量的,也要实现对它的测量”。准确有效的测量是认识世界的基础,更是改造世界的前提。秦始皇统一的度量衡制度促进了社会、军事、制造标准化的快速发展,巩固了其统治地位。美国首任总统华盛顿确定的联邦中央政府六项主要政权就包含度量衡管理权。

    在现代社会中,计量更是举足轻重。80%以上的贸易必须通过测量才能够完成,工业化的国家测量活动对国民生产总值贡献率达到4%-6%。贸易结算与公平交易,火箭发射与卫星导航,精密制造与健康安全,网络互联与智能电网等,无一不与计量密切相关,无一能离开精密测量技术。计量影响工业生产的实例很多,比如光伏产业,这是我国重要新兴产业,以275W的标准太阳电池组件为例,在企业设备测量能力不变的情况下,标准组件的测量准确性提升0.5%,则可让企业产品平均功率波动减小1W,若按我国每年光伏企业产能5GW来计算,每提升0.5%计量不确定度,至少可以节约6700万元人民币的成本支出。

    由此可见,计量是一个国家的重要技术基础,具有不可取代的战略地位。

    国家计量院的使命和责任

    进入21世纪以来,随着科技的不断进步和全球化的演进,计量在世界范围内呈现出两大趋势。第一,全球计量体系基本形成,保障世界主要国家量值等效,为全球化市场提供支撑。1999年,全球38个国家签订了《国家计量基准和国家计量院出具的证书互认协议》。目前,世界上主要经济体都在努力使本国校准测量能力能够覆盖自身国际贸易和参与国际竞争的需求。美国的校准测量能力数量达到2169项,列世界第一;我国为1224项,列世界第四、亚洲第一。第二,计量技术正在发生重大变革,以量子物理为基础的自然基准取代实物基准,测量准确度等技术指标得以大幅度提高,带动大部分量的测量准确度得到提高,进而对科技的进步和经济社会的发展产生重大促进作用。

    正是基于计量的战略地位,发达国家普遍高度重视计量。美国、德国、英国等20多个国家把计量(度量衡)写入宪法,作为中央事权和统一管理国家的基本要求。美国和德国的国家计量院院长都是由总统任命。美、德、英等主要发达国家政府对计量有统一、稳定的专项经费支持,并逐年增长。各国也都建立了本国的国家计量院,为保证在激烈的国际竞争中占有优势地位,美、英、德、法、俄罗斯及日、韩等发达国家都十分重视国家计量院的建设和计量科技的发展,纷纷加大对计量科学研究在人力、物力和财力等多方面的投入,以切实保证并有效提高本国计量科技在科技革命和产业变革中的支撑能力。

    以美国为例,2009年,美国政府投入国家计量院(NIST)的计量科研经费达16亿美元,其中6.1亿美元是美国在新颁布《复苏与再投资法案》之后专项拨款,用于研究建立智能电网、太阳能发电和储能等先进能源技术,绿色节能建筑、碳排放限制和交易体系等方面的计量标准。

    随着我国经济社会发展,国家对计量科技的投入持续增加,“十一五”以来累计投入超过20亿元。建成了国际一流的实验基地,开展了应对SI基本单位重新定义的相关基本物理常数测量等前沿研究,启动了能源、生物、环境、微纳技术、医学、信息技术等服务国家战略性新兴产业发展和社会可持续发展的计量新领域研究工作,获得国际互认的国家校准测量能力数量跃居世界第四。通过不懈努力,我国计量科技水平已得到全面提升,基本实现了从望其项背到并驾齐驱,具备了赶超发达国家的基础条件。

    今年,国务院发布《中国制造2025》,该规划无疑对于制造的关键组成要素——测量,将是利好的消息,计量产业应抓住新一轮科技浪潮所形成的机遇期。如《中国制造2025》提出了互联网+的概念,将量子基准和信息技术结合,并将校准模块植入测量终端上,可以大大缩短溯源链,将最精准的量值传递给用户,支撑工业产业的发展,为中国制造2025提供最直接有效的支撑。与《中国制造2025》主攻方向智能制造所密不可分的智能测量已成为大势所趋,包括智能数据管理及报告、智能扫描、智能软件及智能能源管理等智能测量技术将成为智能制造的重要环节。

    今后,中国计量科学研究院作为我国唯一的国家计量院将以保持国家最高测量能力、满足经济转型升级需要、支撑人民生活质量提升、迎接新领域新技术挑战为使命,充分发挥和平里、昌平两个院区不同的特色和作用,聚焦于复现并不断提升SI基本量量值水平,建立并不断完善国家计量基准和标准体系;研究并完善测量理论和技术方法,确保测量结果的准确性、一致性和可溯源性;开展复杂系统、多参量综合测量技术和应用研究,提升现场、多参量校准能力;攻关极端条件和极端量的准确测量技术,不断提高认识自然和改造自然的能力。

    求精准,度万物,量天地,衡公平,是计量人的不懈追求,也是我们的庄严承诺。

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