发展新质生产力,为何更需要数智“度量衡”?

2024年05月20日10:14  来源:大众新闻客户端

从水表电表到国之重器,计量守护百姓生活支撑大国荣耀

数智“度量衡”,如何四两拨千斤

计量是一个既古老又新鲜的话题。它在历史上被称为“度量衡”,几千年前,古人通过“布手知尺”“掬手为升”“取权为重”进行计量。随着生产发展和科技进步,从水表电表到国之重器,从农工商贸到尖端科技,计量守护着百姓生活,支撑着大国荣耀。

今年5月20日是第25个“世界计量日”,全球主题为“可持续发展”,中国特别主题为“计量筑基新质生产力,促进可持续发展”。步入数智时代,计量如何发挥更大作用?它如何筑基新质生产力、促进高质量发展?近日,记者走进山东多家国家级产业计量测试中心及重点企业,探寻数智时代的计量奥秘。

计量测试护航高速列车安全

5月17日上午11时许,在青岛市城阳区,一列“复兴号”中国标准动车组列车缓缓驶出中车青岛四方机车车辆股份有限公司厂区。它刚刚通过了国家高速列车产业计量测试中心的各类检验检测和试验验证项目,不久后将驰骋于祖国大地上。

“计量是现代工业发展的‘眼睛’和‘神经’,只有测得出,才能造得出,只有测得准,才能造得精。”国家高速列车产业计量测试中心主任林永强介绍,以高速列车为例,从原材料技术创新等上游产业,到设计研发、列车制造、列车试验等核心产业,再到维护、检修等下游产业,每一道工序、每一个流程,都需要大量计量测试器具和数据为之提供保障。

今年4月底,由中车四方筹建的国家高速列车产业计量测试中心成立,作为我国轨道交通领域的首个国家级产业计量测试中心,为上中下游企业提供全溯源链、全产业链、全生命周期且具前瞻性的计量测试服务。目前,已建立计量标准63项,计量校准技术能力231项,计量检测技术能力56项,年服务企业300余家。

“在飞速行驶的高速列车上,一颗螺丝的松动都可能引发重大事故。以前,我们采用人工地毯式测量扭矩。现在,我们新研发的转向架自动化装配生产线,配备了多种安装角度的电动拧紧装置,保证量值准确可靠的同时,有效防止车间作业人员的误操作,帮助动车组生产调试效率提升20%、产品出厂故障率降低5%。”林永强说。

高铁列车的平均时速达到300公里,相当于每秒行进83.33米。在这样的速度中,人们透过玻璃望向窗外并不觉得头晕,在地势起伏中很少感到颠簸……每个细节背后,都有无数次模拟测试。走进国家高速列车产业计量测试中心,里面各式各样的试验台让人惊叹,它们支撑起整车振动模拟试验、整车滚动综合性能试验等80多种动静态试验,研究人员依据这些量值,持续优化设计方案,推动我国高速列车产业提质升级。

早在2022年底,山东便已出台企业计量促进办法,鼓励头部企业在战略性新兴产业、传统优势产业、现代服务业等经济社会重点领域,培育建设产业计量测试中心。截至目前,我省已建设计量器具国家型式评价实验室19个,国家级专业计量站6家,发布各类计量标准1.2万项,位居全国首位;获批筹建国家碳计量中心(山东),建设国家级、省级产业计量测试中心26个。

解决水资源测不了测不全测不准的难题

山东地处黄河下游,作为经济大省、农业大省、人口大省,水资源总量仅占全国的1%。在此背景下,精打细算用好每滴水,是山东推动高质量发展的一道必答题。

“精打细算”的第一步,首先需要足够精确的量值。纸面上两点之间的距离,可以用一把直尺测量;一朵翻腾的浪花,乃至一条暗流涌动的江河,用什么测量?该如何测量?水资源计量装备作为一种专门用于测量水资源的新型基础设施,解决了这个难题。

“水资源计量装备主要应用于农田灌溉、工厂管道、明渠河道等场景,以测量水资源的流量、流速等参数。它的发展是我国乃至全球制造业链条中非常关键的一环,对产业升级、经济发展以及环境保护具有重要战略意义。”力创科技股份有限公司副总经理郝金刚介绍,“近年来,我国水资源计量装备产业加速崛起,但由于尚属起步阶段,存在大口径、大流量、复杂工况下,水资源‘测不了、测不全、测不准’的问题,亟须对复杂水资源应用环境下的仿真流体数学模型进行研究。”

眼下,在泰山脚下、黄河之畔,矗立着我国水资源计量装备领域的唯一一个国家级产业计量测试中心(筹)。该中心以力创科技为主体,联合泰安市质量技术检验检测研究院共同筹建,去年9月获得国家市场监管总局批筹。目前,该中心实现产业参数量值溯源项目850余项,涵盖制约各产业发展的关键测量参数587项。

“为了降低误差、提高精度,中心自主研制了国内首套多维可变明渠流量试验装置,能够模拟和仿真复杂渠道形状、表面糙度、流体截面、水流形态等诸多因素的变化,将误差控制在5%以内,达到国际领先水平。”郝金刚指着身旁这个总重千吨、全长72米的“大家伙”介绍。

除了实验室内的大型试验装置,分散在各大河流的传感器具也是水资源计量装备的重要组成部分。记者发现,在泰安市东平县白吉河旁,有许多长得像机器人的摄像头,它们被附近村民称为黄河的“水表”。

“要想掌握江河湖泊的实时状态,需要安装大量的明渠计量传感器。而户外的水计量装置芯片以220V、电池供电为主,为了降低能耗、提高使用寿命,我们学校与力创科技搭建起产学研用合作平台,共同开发超声流量计量芯片,提升我国仪器仪表行业抗风险能力,也促使同类进口芯片价格大大降低。”山东科技大学电子信息工程学院院长陈达说。

新计量能力提升带动产业实现突破

工欲善其事,必先利其器。在制造业领域,仪器仪表就是极其重要的“器”。仪器仪表广泛应用于工业自动化、电力等诸多领域,以计量能力的提升,带动产业实现突破,发挥“四两拨千斤”的关键作用。

“为什么同样一件产品,价格可以相差数百上千倍?核心在于性能。”海克斯康商务运营事业群高级顾问孙智宏介绍,性能的好坏,很大程度取决于最终出来的产品是否符合最初的工程设计与工艺设计。而要判断产品能否达到设想状态,并对各项偏差进行算法分析,靶向优化技术和方案,离不开仪器仪表的数字化“进化”。

当下,仪器仪表逐渐成为人工智能、大数据、工业互联网等技术与实体经济深度融合的核心纽带之一。在青岛海克斯康智慧产业园区内,一个由10余个黑色球体组成的激光传感器,正与黄色机械臂灵活配合,对一辆新能源汽车车身进行快速扫描。几乎是同时,一旁的电脑屏幕里,三维智能复合式传感器系统已经显示具有细节特征的精准测量数据,建构出这辆车身的立体仿真模型。

“通过智能化检测,我们校准了车身零部件外观尺寸、装配尺寸、间隙和面差,并将仿真技术与实际测量数据进行虚拟匹配,进而提供从尺寸到性能的智能控制解决方案。”孙智宏说,结合光学检测、智能视觉识别、自动化物流等技术,结构极其复杂的航空发动机涡轮叶片也能进行高精度测量,并将误差控制在0.3微米以内。

海克斯康是世界500强企业、全球科技百强企业。近年来,青岛把精密仪器仪表列入重点突破的新兴产业之一,目前,青岛精密仪器仪表产业园已集聚海克斯康、鼎信通讯等上下游重点企业26家,正聚力打造北方仪器仪表产业总部基地。

省市场监管局计量处负责人表示,一直以来,我省将计量融入产业发展的“血液”,耕海一号、国信一号、蛟龙号等“山东造”大国重器,背后都有计量力量在保驾护航。今年,我省将探索搭建国家级海洋产业计量创新平台,发挥计量服务海洋高端装备制造、海洋生物医药、海洋化工、海洋船舶等重点产业支撑作用,着力推动山东海洋产业高质量发展。

(记者 王鹤颖 通讯员 刘栋)

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