計量是“質(zhì)量強國” 之基礎(chǔ)。2012年國務(wù)院印發(fā)《質(zhì)量發(fā)展綱要(2011-2020年)》，明確了計量在質(zhì)量發(fā)展中的基礎(chǔ)地位和支撐作用。
    經(jīng)過幾十年的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國計量事業(yè)已取得舉世矚目的成就，基礎(chǔ)和共性計量科研成果大量涌現(xiàn)，國家量傳溯源體系不斷完善，保證了全國單位制的統(tǒng)一和量值的準(zhǔn)確可靠； 我國計量測量能力居世界前列。但是，打造質(zhì)量強國，是一項宏偉工程，更是一項艱巨的任務(wù)，計量作為國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施要素之一，如何夯實質(zhì)量基礎(chǔ)，充分發(fā)揮計量作用等問題一直是關(guān)注的焦點。本文分析了計量是建設(shè)質(zhì)量強國的基礎(chǔ)理論及作用原理，期望能為今后更好地推進計量服務(wù)質(zhì)量工作開拓思路，使計量更深入地服務(wù)國民經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展。
   

一、計量是質(zhì)量強國之基礎(chǔ)，具有基礎(chǔ)性、一致性、準(zhǔn)確性、有效性、服務(wù)性的作用

    計量學(xué)是關(guān)于測量及其應(yīng)用的科學(xué)，是保證創(chuàng)新型國家持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)性學(xué)科。技術(shù)創(chuàng)新需要領(lǐng)先的測量與標(biāo)準(zhǔn)。在基于技術(shù)增長的經(jīng)濟、社會活動中，測量幾乎滲透全部科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟社會活動中。例如，企業(yè)尤其是制造業(yè)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的控制離不開對產(chǎn)品特性指標(biāo)的測量，遠程通信工業(yè)需要依靠標(biāo)準(zhǔn)提高光纖通信的速度與效率，汽車及零件制造商應(yīng)用校準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)以保證產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠度，半導(dǎo)體晶片制造商需要大量的測量以生產(chǎn)更小且運行更快的電子產(chǎn)品；人類的健康與安全，取決于醫(yī)學(xué)診斷和治療中測量的可靠性； 環(huán)境保護和氣象預(yù)測也要求準(zhǔn)確可靠的測量； 基礎(chǔ)科學(xué)理論的實驗驗證需要最小不確定度的測量。測量活動對國民生產(chǎn)總值(GNP)的貢獻達4%～6%。測量在科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新中的應(yīng)用如表1所示。
    計量支撐企業(yè)生產(chǎn)全周期，計量直接服務(wù)于產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、流通、使用等全過程。除了確保產(chǎn)品技術(shù)性能和質(zhì)量達到預(yù)期要求的符合性判定，還對產(chǎn)品性能、功能、環(huán)境影響、安全性進行評判。零部件的研究設(shè)計和采購，原材料的質(zhì)量和選用等都涉及大量測量，它們都影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)性能。這是讓企業(yè)獲得競爭力的基本要素。英國勞斯萊斯公司需要進行20萬個測量項目，包括微米和發(fā)動機測試設(shè)施，其核心部件(如航空發(fā)動機渦輪葉片) 的生命周期顯示，在設(shè)計?制造?維修和廢棄的每個階段都需要數(shù)以千計的嚴(yán)格測量。

表1  科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新中的測量

    新的嵌入式、在線實時校準(zhǔn)、溯源鏈扁平化為計量校準(zhǔn)服務(wù)帶來了革命性變化，它使得計量校準(zhǔn)直接應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)。單個量的計量基、標(biāo)準(zhǔn)，含有多個量的傳感器融合到復(fù)雜的生產(chǎn)模型中。精密加工機床利用GPS原理及超高分辨力干涉測量技術(shù)，使用多個激光跟蹤儀構(gòu)建對機床進行標(biāo)定的定位系統(tǒng)。激光跟蹤儀波長可直接溯源到波長基準(zhǔn)。可以預(yù)見，機床幾何量的校準(zhǔn)將發(fā)生革命性變化。
    德國注重制造業(yè)發(fā)展，其工業(yè)制造業(yè)成為經(jīng)濟“脊梁”，確保了經(jīng)濟增長始終具有活力，德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)給予了強有力的支撐。
    產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量、安全性、互操作性、效率、環(huán)境可持續(xù)性都期望符合所要求的規(guī)范。各種測量必須能溯源到國際測量(計量)標(biāo)準(zhǔn)(見圖1)，實現(xiàn)測量結(jié)果的準(zhǔn)確、一致、可靠、有效，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的符合性和同類產(chǎn)品的一致性與互換性，保證企業(yè)之間專業(yè)分工生產(chǎn)的質(zhì)量，保證不同企業(yè)間同類產(chǎn)品質(zhì)量的公平競爭?？梢钥隙?，有效的測量一定是可溯源的，無效的測量將會失去司法公正和貿(mào)易公平，醫(yī)療、環(huán)保、安全、節(jié)能、污染控制等都需要有效的量化預(yù)測和評價，這是產(chǎn)品、工程和服務(wù)業(yè)對計量提出的要求。比如，高速度、大傳輸量的全球通信，只有在全球通信系統(tǒng)實現(xiàn)精確同步的前提下才能實現(xiàn)。在財務(wù)交易、股票和股權(quán)買賣以及石油和電力等競爭性市場上需要操縱通信系統(tǒng)的時標(biāo)同步性的準(zhǔn)確度要優(yōu)于10-13。
   

圖1  國際計量網(wǎng)中描述的國際SI單位測量體系結(jié)構(gòu)

    建設(shè)質(zhì)量強國就是要貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀的要求。科學(xué)發(fā)展要求經(jīng)濟又好又快地發(fā)展?！昂谩弊之?dāng)頭，工業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)供應(yīng)、國際貿(mào)易、運輸、通信行業(yè)等不斷增長的全球化，必然要求減少貿(mào)易技術(shù)壁壘，遵守國際協(xié)議、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。可靠的測量結(jié)果是證明是否遵守規(guī)則的基礎(chǔ)。如在食品安全、環(huán)境保護等領(lǐng)域，日益增加的法規(guī)都要求對測量結(jié)果進行溯源，并對其測量不確定度進行可靠的表述。節(jié)能、新能源生產(chǎn)、納米技術(shù)和導(dǎo)航等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要新的更加準(zhǔn)確、耐用和穩(wěn)定的參考計量標(biāo)準(zhǔn)。不斷增長的安全測量，需要應(yīng)用許多新的測量系統(tǒng)。這些系統(tǒng)，例如生物數(shù)據(jù)庫、電離和非電離輻射系統(tǒng)、化學(xué)物質(zhì)和生物探測器等，需要新的計量標(biāo)準(zhǔn)以及新的校準(zhǔn)和測量方法。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，有大量的動態(tài)在線測量技術(shù)需要解決。計量標(biāo)準(zhǔn)不先進，量值傳遞/溯源體系就不可能先進，就沒有好的質(zhì)量。質(zhì)量不僅能給企業(yè)產(chǎn)品帶來更強的市場競爭力，也能給企業(yè)產(chǎn)品帶來更高的附加值，中國制造轉(zhuǎn)型升級，必須質(zhì)量為先，實現(xiàn)中國“質(zhì)”造。
    隨著全球經(jīng)濟一體化、科技的發(fā)展，特別是交通、通信的進步，使各區(qū)域、各國家、各經(jīng)濟體之間的相互影響和依賴逐漸增大。1999年，國際計量委員會(CIPM)提出了《國家計量基標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)和國家計量院簽發(fā)的校準(zhǔn)與測量證書互認(rèn)協(xié)議(MRA)》，其宗旨是為全球經(jīng)濟一體化進程建立全球等效的測量體系。全球測量體系協(xié)調(diào)不同層面存在的矛盾:物理量單位、立法、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、校準(zhǔn)和檢驗規(guī)則、合格評定。另外，互認(rèn)的實施措施也屬于這一世界計量體制，具體的措施通過以下幾項予以實施:關(guān)鍵量比對、質(zhì)量保證體系、認(rèn)可/ 認(rèn)證。MRA的目的是為世界各國的跨國生產(chǎn)、貿(mào)易、技術(shù)活動提供等效一致、準(zhǔn)確可靠、高效便捷、經(jīng)濟安全的溯源校準(zhǔn)服務(wù)，消除國際技術(shù)貿(mào)易壁壘，消除跨國溯源風(fēng)險和由于跨國溯源高額成本導(dǎo)致價格上漲所失去的市場競爭能力，促進技術(shù)和產(chǎn)品在國際間的自由流通，最終使得貿(mào)易額大幅增加。
   

二、計量是連接基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化的重要紐帶和橋梁

    在科技型產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，基礎(chǔ)研究主要來自大學(xué)與科學(xué)研究實驗室，這些基礎(chǔ)性研究成果需要進行二次開發(fā)，使經(jīng)過改造的技術(shù)能夠為企業(yè)所接受、為市場所認(rèn)可。在這個過程中，要通過制定和發(fā)展計(測)量標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)基礎(chǔ)技術(shù)和共性技術(shù)，形成企業(yè)專有技術(shù)，盡可能減少新技術(shù)為企業(yè)生產(chǎn)帶來的不確定性和潛在的市場風(fēng)險，最大限度節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)利益。這是推進科技成果產(chǎn)業(yè)化的重要前提和基礎(chǔ)。因此，計量標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研發(fā)的有機結(jié)合，是實現(xiàn)科技創(chuàng)新的重要依托。
    從美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的產(chǎn)生和發(fā)展歷程可看出，計量與美國經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)進步密切相關(guān)。19世紀(jì)末，美國經(jīng)濟迅速發(fā)展，但是由于沒有權(quán)威的國家標(biāo)準(zhǔn)，一些由地方和地區(qū)性機構(gòu)制定的缺少科學(xué)依據(jù)的應(yīng)用性標(biāo)準(zhǔn)，造成商業(yè)市場的混亂。如，工業(yè)產(chǎn)品和建筑材料的質(zhì)量參差不齊，家用產(chǎn)品缺少安全性，甚至消防水龍帶接頭也不匹配等，這大大影響了美國工業(yè)的健康發(fā)展。在科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的強烈要求下，1901年美國成立了國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)，NBS 在建筑工程、電氣工程、電子器件、汽車工業(yè)、能源與環(huán)境等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化方面作出了重要貢獻。20世紀(jì)40年代以后，出于戰(zhàn)爭的需要，美國政府高度重視基礎(chǔ)科學(xué)研究和國防技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)生了一大批基礎(chǔ)研究成果和國防科學(xué)技術(shù)。隨著經(jīng)濟安全逐步成為美國政府的工作重心，推動基礎(chǔ)研究的市場化應(yīng)用、推動國防技術(shù)向民用技術(shù)轉(zhuǎn)化，成為政府的重要任務(wù)。1988年，美國政府為加強與產(chǎn)業(yè)界的科技合作，提升美國工業(yè)競爭力，從根本上支持美國技術(shù)進步、產(chǎn)品可靠、制造過程先進及公共安全等職能，將NBS更名為NIST。經(jīng)過20多年的發(fā)展，NIST成功轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)了計量標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研發(fā)的有機結(jié)合。計量和標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)使NIST更加了解技術(shù)市場的需求，使研發(fā)更有針對性；而其在計量與標(biāo)準(zhǔn)上的權(quán)威性，使NIST的技術(shù)研發(fā)成果，能夠迅速在市場上實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并進行全國推廣。
   

三、小結(jié)

    加強計量基礎(chǔ)是建設(shè)質(zhì)量強國必經(jīng)之路。要充分認(rèn)識國家產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整對計量工作的要求，實施科學(xué)合理的發(fā)展戰(zhàn)略，要以服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展大局為核心，充分發(fā)揮計量的基礎(chǔ)性、一致性、準(zhǔn)確性、有效性、服務(wù)性的作用，使基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化有機結(jié)合，遵循計量發(fā)展規(guī)模水平與質(zhì)量要求水平相適應(yīng)，功能機制與市場經(jīng)濟體制相適應(yīng)，運作規(guī)范與國際慣例相適應(yīng)的原則。