計量是“質量強國” 之基礎。2012年國務院印發(fā)《質量發(fā)展綱要(2011-2020年)》，明確了計量在質量發(fā)展中的基礎地位和支撐作用。
    經過幾十年的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國計量事業(yè)已取得舉世矚目的成就，基礎和共性計量科研成果大量涌現，國家量傳溯源體系不斷完善，保證了全國單位制的統一和量值的準確可靠； 我國計量測量能力居世界前列。但是，打造質量強國，是一項宏偉工程，更是一項艱巨的任務，計量作為國家質量基礎設施要素之一，如何夯實質量基礎，充分發(fā)揮計量作用等問題一直是關注的焦點。本文分析了計量是建設質量強國的基礎理論及作用原理，期望能為今后更好地推進計量服務質量工作開拓思路，使計量更深入地服務國民經濟建設、社會發(fā)展。
   

一、計量是質量強國之基礎，具有基礎性、一致性、準確性、有效性、服務性的作用

    計量學是關于測量及其應用的科學，是保證創(chuàng)新型國家持續(xù)發(fā)展的基礎性學科。技術創(chuàng)新需要領先的測量與標準。在基于技術增長的經濟、社會活動中，測量幾乎滲透全部科學技術和經濟社會活動中。例如，企業(yè)尤其是制造業(yè)企業(yè)產品質量的控制離不開對產品特性指標的測量，遠程通信工業(yè)需要依靠標準提高光纖通信的速度與效率，汽車及零件制造商應用校準、標準與技術以保證產品的質量與可靠度，半導體晶片制造商需要大量的測量以生產更小且運行更快的電子產品；人類的健康與安全，取決于醫(yī)學診斷和治療中測量的可靠性； 環(huán)境保護和氣象預測也要求準確可靠的測量； 基礎科學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總值(GNP)的貢獻達4%～6%。測量在科學研究與技術創(chuàng)新中的應用如表1所示。
    計量支撐企業(yè)生產全周期，計量直接服務于產品的研發(fā)、設計、生產、流通、使用等全過程。除了確保產品技術性能和質量達到預期要求的符合性判定，還對產品性能、功能、環(huán)境影響、安全性進行評判。零部件的研究設計和采購，原材料的質量和選用等都涉及大量測量，它們都影響最終的產品質量和技術性能。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，在設計?制造?維修和廢棄的每個階段都需要數以千計的嚴格測量。

表1  科學研究與技術創(chuàng)新中的測量

    新的嵌入式、在線實時校準、溯源鏈扁平化為計量校準服務帶來了革命性變化，它使得計量校準直接應用于產業(yè)。單個量的計量基、標準，含有多個量的傳感器融合到復雜的生產模型中。精密加工機床利用GPS原理及超高分辨力干涉測量技術，使用多個激光跟蹤儀構建對機床進行標定的定位系統。激光跟蹤儀波長可直接溯源到波長基準。可以預見，機床幾何量的校準將發(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)成為經濟“脊梁”，確保了經濟增長始終具有活力，德國聯邦物理技術研究院(PTB)給予了強有力的支撐。
    產品和服務質量、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)標準(見圖1)，實現測量結果的準確、一致、可靠、有效，才能保證產品質量與產品標準的符合性和同類產品的一致性與互換性，保證企業(yè)之間專業(yè)分工生產的質量，保證不同企業(yè)間同類產品質量的公平競爭。可以肯定，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測和評價，這是產品、工程和服務業(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實現精確同步的前提下才能實現。在財務交易、股票和股權買賣以及石油和電力等競爭性市場上需要操縱通信系統的時標同步性的準確度要優(yōu)于10-13。
   

圖1  國際計量網中描述的國際SI單位測量體系結構

    建設質量強國就是要貫徹落實科學發(fā)展觀的要求。科學發(fā)展要求經濟又好又快地發(fā)展。“好”字當頭，工業(yè)生產、服務供應、國際貿易、運輸、通信行業(yè)等不斷增長的全球化，必然要求減少貿易技術壁壘，遵守國際協議、法規(guī)和標準。可靠的測量結果是證明是否遵守規(guī)則的基礎。如在食品安全、環(huán)境保護等領域，日益增加的法規(guī)都要求對測量結果進行溯源，并對其測量不確定度進行可靠的表述。節(jié)能、新能源生產、納米技術和導航等領域的產業(yè)發(fā)展，需要新的更加準確、耐用和穩(wěn)定的參考計量標準。不斷增長的安全測量，需要應用許多新的測量系統。這些系統，例如生物數據庫、電離和非電離輻射系統、化學物質和生物探測器等，需要新的計量標準以及新的校準和測量方法。在現代生產中，有大量的動態(tài)在線測量技術需要解決。計量標準不先進，量值傳遞/溯源體系就不可能先進，就沒有好的質量。質量不僅能給企業(yè)產品帶來更強的市場競爭力，也能給企業(yè)產品帶來更高的附加值，中國制造轉型升級，必須質量為先，實現中國“質”造。
    隨著全球經濟一體化、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《國家計量基標準互認和國家計量院簽發(fā)的校準與測量證書互認協議(MRA)》，其宗旨是為全球經濟一體化進程建立全球等效的測量體系。全球測量體系協調不同層面存在的矛盾:物理量單位、立法、產品標準、校準和檢驗規(guī)則、合格評定。另外，互認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:關鍵量比對、質量保證體系、認可/ 認證。MRA的目的是為世界各國的跨國生產、貿易、技術活動提供等效一致、準確可靠、高效便捷、經濟安全的溯源校準服務，消除國際技術貿易壁壘，消除跨國溯源風險和由于跨國溯源高額成本導致價格上漲所失去的市場競爭能力，促進技術和產品在國際間的自由流通，最終使得貿易額大幅增加。
   

二、計量是連接基礎研究與產業(yè)化的重要紐帶和橋梁

    在科技型產業(yè)發(fā)展中，基礎研究主要來自大學與科學研究實驗室，這些基礎性研究成果需要進行二次開發(fā)，使經過改造的技術能夠為企業(yè)所接受、為市場所認可。在這個過程中，要通過制定和發(fā)展計(測)量標準，開發(fā)基礎技術和共性技術，形成企業(yè)專有技術，盡可能減少新技術為企業(yè)生產帶來的不確定性和潛在的市場風險，最大限度節(jié)約企業(yè)生產成本，提高企業(yè)利益。這是推進科技成果產業(yè)化的重要前提和基礎。因此，計量標準與技術研發(fā)的有機結合，是實現科技創(chuàng)新的重要依托。
    從美國國家標準與技術研究院(NIST)的產生和發(fā)展歷程可看出，計量與美國經濟發(fā)展和技術進步密切相關。19世紀末，美國經濟迅速發(fā)展，但是由于沒有權威的國家標準，一些由地方和地區(qū)性機構制定的缺少科學依據的應用性標準，造成商業(yè)市場的混亂。如，工業(yè)產品和建筑材料的質量參差不齊，家用產品缺少安全性，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。在科學界和產業(yè)界的強烈要求下，1901年美國成立了國家標準局(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)境等領域的標準化、精細化方面作出了重要貢獻。20世紀40年代以后，出于戰(zhàn)爭的需要，美國政府高度重視基礎科學研究和國防技術發(fā)展，產生了一大批基礎研究成果和國防科學技術。隨著經濟安全逐步成為美國政府的工作重心，推動基礎研究的市場化應用、推動國防技術向民用技術轉化，成為政府的重要任務。1988年，美國政府為加強與產業(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進步、產品可靠、制造過程先進及公共安全等職能，將NBS更名為NIST。經過20多年的發(fā)展，NIST成功轉型，實現了計量標準與技術研發(fā)的有機結合。計量和標準服務使NIST更加了解技術市場的需求，使研發(fā)更有針對性；而其在計量與標準上的權威性，使NIST的技術研發(fā)成果，能夠迅速在市場上實現產業(yè)化，并進行全國推廣。
   

三、小結

    加強計量基礎是建設質量強國必經之路。要充分認識國家產業(yè)政策調整對計量工作的要求，實施科學合理的發(fā)展戰(zhàn)略，要以服務經濟社會發(fā)展大局為核心，充分發(fā)揮計量的基礎性、一致性、準確性、有效性、服務性的作用，使基礎研究與產業(yè)化有機結合，遵循計量發(fā)展規(guī)模水平與質量要求水平相適應，功能機制與市場經濟體制相適應，運作規(guī)范與國際慣例相適應的原則。