在傳統(tǒng)概念里，檢測(cè)僅僅被認(rèn)為是一種判斷產(chǎn)品合格與否的手段，但隨著現(xiàn)今制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型、處于大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下的測(cè)量功能已發(fā)生了演化、拓展。本文以汽車(chē)制造企業(yè)為例，從測(cè)量功能的拓展對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控水平的提升，和利用多種手段采集數(shù)據(jù)中提取的信息，作為企業(yè)智能化制造的重要環(huán)節(jié)等多個(gè)方面，闡述了大數(shù)據(jù)時(shí)代測(cè)量功能的演變對(duì)現(xiàn)代企業(yè)的深刻影響。
       “十二五”期間，我國(guó)制造業(yè)的信息化工程得到了快速發(fā)展，而近年來(lái)大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)更有力地助推了國(guó)內(nèi)制造業(yè)水平的提高。隨著“中國(guó)制造2025”的推出，通過(guò)利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程，明確了同時(shí)實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)目標(biāo)：降低企業(yè)對(duì)勞動(dòng)力的依賴、滿足用戶個(gè)性化需求，并降低流通成本。而所采取的戰(zhàn)略主要為“智慧工廠”、“智能化生產(chǎn)”和“智能化物流”，其特點(diǎn)是智能化生產(chǎn)。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程的基礎(chǔ)就是信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的高度融合，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件等與自動(dòng)化技術(shù)的深度交織。
       傳統(tǒng)測(cè)量功能的拓展提升了產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控水平
       就以測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)講，為了能滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求、降低制造成本、適應(yīng)對(duì)汽車(chē)節(jié)能減排的強(qiáng)制性規(guī)定，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)發(fā)生了很大的變化。從早期的只設(shè)置最終檢驗(yàn)、以對(duì)產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量進(jìn)行評(píng)介，擴(kuò)展到：①上世紀(jì)50年代出現(xiàn)的隨機(jī)量?jī)x可在加工過(guò)程中控制零件質(zhì)量，稱(chēng)為in-process；②離線設(shè)置在工序間的檢測(cè)器具（稱(chēng)為post-process），保證產(chǎn)品的制造質(zhì)量提供了有效手段。這些在線檢測(cè)設(shè)備，多年來(lái)的單一控制線性尺寸參數(shù)的模式已突破，在融入了多種數(shù)字控制技術(shù)后，已經(jīng)具備了邊加工、邊對(duì)工件圓度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能。圖1所示即為國(guó)內(nèi)自行研制成功的配在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工的高性能磨床的一款隨機(jī)主動(dòng)量?jī)x，可同時(shí)完成對(duì)工件所有主軸頸、連桿頸的直徑、圓度的監(jiān)測(cè)。其加工后的曲軸圓度可控制在2-3μm以內(nèi)。工序間檢測(cè)設(shè)備也同樣有很大的進(jìn)展，從最早很簡(jiǎn)單的通用手動(dòng)量具，經(jīng)氣動(dòng)量?jī)x后又進(jìn)入電子量?jī)x普及的時(shí)代。圖2為自上世紀(jì)80年代起就風(fēng)行業(yè)界的電子柱量?jī)x，迄今還廣泛地應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠的生產(chǎn)線工序間。而作為鮮明對(duì)比的是圖3中的一個(gè)實(shí)例，來(lái)自一新建發(fā)動(dòng)機(jī)廠的車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)。這是位于加工中心旁的一測(cè)量單元，包括一臺(tái)通用機(jī)器人和一臺(tái)高效車(chē)間型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。圖3中只顯示一臺(tái)加工中心，若需要也可同時(shí)為多臺(tái)設(shè)備服務(wù)。
       以上所述還只涉及檢測(cè)的“作業(yè)”層面的變化和發(fā)展，事實(shí)上，自上世紀(jì)80年代起，基于休哈特理論的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）在以汽車(chē)制造業(yè)為代表的批量生產(chǎn)工廠已獲得了成功的、越來(lái)越普遍的應(yīng)用。尤其是在融入了q-DAS公司性能優(yōu)異、豐富的統(tǒng)計(jì)分析軟件后，利用所采集的大量數(shù)據(jù)，挖掘其背后隱藏的信息。如加工趨勢(shì)、切削刀具的磨損規(guī)律等。圖4就是刀具磨損的一個(gè)案例，從圖中可清楚地看出，即使批量方式生產(chǎn)的工件均還處于合格的范圍，但是其變化的趨勢(shì)表明，為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，極需提前發(fā)出更換刀具的預(yù)警。此類(lèi)性能的實(shí)施將明顯提高對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控水平?？梢?jiàn)“測(cè)量”早已跨越了多年前的“產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量檢驗(yàn)”時(shí)期，在經(jīng)歷了“生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控”等階段后，已真正成為現(xiàn)代企業(yè)中質(zhì)量體系的重要環(huán)節(jié)，更是成為進(jìn)入智能化制造時(shí)代的不可或缺的手段。
       數(shù)據(jù)內(nèi)涵的演變推進(jìn)企業(yè)信息化水平
       一般來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)型企業(yè)中涉及到的數(shù)據(jù)包括二大塊，其一是那些被稱(chēng)為傳統(tǒng)性的數(shù)據(jù)，如與企業(yè)基本狀況相關(guān)的信息和類(lèi)似于生產(chǎn)計(jì)劃，及銷(xiāo)售、原料（半成品）、產(chǎn)品庫(kù)存等企業(yè)管理方面的數(shù)據(jù)；其二則是由傳感器件采集的信息，包含各種測(cè)量數(shù)據(jù)，以及用于實(shí)時(shí)反映制造過(guò)程狀態(tài)的信息，其中既有與工序相關(guān)的、又有即時(shí)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。近年來(lái)，制造的方式已逐漸從產(chǎn)品零部件規(guī)?；a(chǎn)，經(jīng)歷了按市場(chǎng)的實(shí)際需求轉(zhuǎn)為中、小批量的生產(chǎn)方式，并最后會(huì)發(fā)展成基于社會(huì)上個(gè)人需求的定制化生產(chǎn)模式。據(jù)此在生產(chǎn)之前就務(wù)必要預(yù)先確定( ERP系統(tǒng) )，并將包括部件生產(chǎn)所需的全部信息事先存于虛擬現(xiàn)實(shí)中（PLM或PDM系統(tǒng)），至于所有其他相關(guān)的部件也要在虛擬環(huán)境中進(jìn)行規(guī)劃，這些部件均有自己的“名稱(chēng)”和“地址”，具備各自的身份信息。因此，這些部件“知道”什么時(shí)候，那條生產(chǎn)線或那個(gè)工藝工程需要它們，通過(guò)這種方式，它們才得以協(xié)商確定各自在數(shù)字化工廠中的運(yùn)動(dòng)路徑。然后再認(rèn)真地解決在制造過(guò)程中和作業(yè)完成后，工件的識(shí)別問(wèn)題，期間，控制系統(tǒng)還會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)用生產(chǎn)設(shè)備自身和相應(yīng)的加工信息（MES系統(tǒng)）。此外，在生產(chǎn)過(guò)程中以及在該零部件完成后，還設(shè)置了用于拮取、采集與產(chǎn)品制造質(zhì)量相關(guān)信息的數(shù)量、種類(lèi)眾多的檢測(cè)、傳感器件。
       事實(shí)上，現(xiàn)今所采集到數(shù)據(jù)的職能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了評(píng)判產(chǎn)品的“窄義”用途，無(wú)論從信息采集的角度還是在當(dāng)今企業(yè)中所能發(fā)揮到的作用，“廣義”數(shù)據(jù)已成為智能化工廠現(xiàn)代管理體系的基礎(chǔ)。譬如，為了提升生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)信息的存儲(chǔ)、記錄和傳輸水平，自上世紀(jì)90年代以來(lái)，自動(dòng)識(shí)別在經(jīng)歷了條形碼、二維碼技術(shù)后，又進(jìn)入了基于FRID射頻技術(shù)的電子數(shù)據(jù)芯片系統(tǒng)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，可適用于各種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。系統(tǒng)由電子數(shù)據(jù)芯片、讀寫(xiě)裝置及控制管理軟件組成，芯片是附著在零件上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象的一種數(shù)據(jù)載體，通常以螺紋緊固方式安裝在被加工的工件上，圖5即為一實(shí)例。讀寫(xiě)裝置是可以將信息讀取、寫(xiě)入電子數(shù)據(jù)芯片中的一種裝置，當(dāng)后者進(jìn)入到工作磁場(chǎng)后，便能接受到讀寫(xiě)裝置發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的信息。同樣，由讀寫(xiě)裝置發(fā)出的射頻信號(hào)中帶有載波，能夠?qū)⑿畔?xiě)入電子數(shù)據(jù)芯片中。控制管理軟件的功能是將電子數(shù)據(jù)芯片、讀寫(xiě)裝置、機(jī)床設(shè)備及服務(wù)器等連接成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)并具備了包括對(duì)產(chǎn)品的精確追溯在內(nèi)的，與生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、傳輸、控制和統(tǒng)計(jì)分析等相關(guān)的各項(xiàng)功能。顯然，這些都將大大提升生產(chǎn)企業(yè)的整體信息化水平。
       數(shù)字化測(cè)量管理體系平臺(tái)的建立及其意義
       首先，汽車(chē)制造企業(yè)都需遵循汽車(chē)行業(yè)質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)，即“ISO16496”或“TS16949”質(zhì)量體系，在TS16949中，APQP、FMEA、MSA、PPAP、SPC并稱(chēng)為五大核心工具（見(jiàn)圖6），貫穿整個(gè)產(chǎn)品自研發(fā)起、至批量生產(chǎn)直到最終產(chǎn)品交付的全過(guò)程。而之前，5大核心工具的使用流程和表格太多，以至于企業(yè)在貫穿整個(gè)質(zhì)量體系流程時(shí)，花費(fèi)了巨大的人力、物力，可是在FMEA分析環(huán)節(jié)所獲得的反饋信息卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
       為此，知名的測(cè)量技術(shù)公司?？怂箍导捌浜献骰锇镮QS公司將質(zhì)量體系轉(zhuǎn)化為數(shù)字化體系平臺(tái)MMS，見(jiàn)圖6。在該數(shù)字化平臺(tái)上，可完成質(zhì)量體系中各種流程的跟蹤執(zhí)行，并將上百種質(zhì)量系統(tǒng)的管理圖表，變成數(shù)字化格式來(lái)管理、執(zhí)行。質(zhì)量體系中的FMEA、MSA、SPC都離不開(kāi)數(shù)據(jù)作為支撐，未來(lái)的質(zhì)量系統(tǒng)應(yīng)該包含以下關(guān)鍵技術(shù)：①體系流程自動(dòng)化與系統(tǒng)管理；②測(cè)量與傳感器網(wǎng)絡(luò)；③網(wǎng)絡(luò)化通訊基礎(chǔ)構(gòu)架；④自動(dòng)化或在線測(cè)量系統(tǒng)；⑤嵌入式邏輯軟件；⑥統(tǒng)計(jì)大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控?；谝陨线@些特點(diǎn)，海克斯康將該系統(tǒng)定義為MMS系統(tǒng)，即測(cè)量管理系統(tǒng)。這是從企業(yè)未來(lái)發(fā)展的構(gòu)架出發(fā)，通過(guò)MMS系統(tǒng)將用戶的ERP、PLM、MES系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，形成完成的PLM鏈條，以及符合產(chǎn)品質(zhì)量體系流程的PACD數(shù)字化軟件管理平臺(tái)。目前MMS系統(tǒng)大致可分為8個(gè)模塊單元（見(jiàn)圖7）。
       通過(guò)配置以上模塊，用戶就可以實(shí)現(xiàn)：①進(jìn)行定時(shí)、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，即可獲取豐富的質(zhì)量信息對(duì)周期數(shù)據(jù)的匯總；②通過(guò)全面的數(shù)據(jù)分析，可完成對(duì)SPC的過(guò)程能力分析，以及完成動(dòng)態(tài)問(wèn)題點(diǎn)的導(dǎo)入，以及質(zhì)量成本的監(jiān)控記錄，F(xiàn)MEA動(dòng)態(tài)改善等；③建立完整的尺寸制造鏈監(jiān)控管理。打破了供應(yīng)的黑匣子生產(chǎn)，使供應(yīng)商的管理透明、可控、高效；④實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備狀態(tài)/資源狀態(tài)（包括測(cè)量設(shè)備）運(yùn)行狀態(tài)、周期維護(hù)管理提醒、檢驗(yàn)周期及系統(tǒng)配置和應(yīng)用功能配置等要素的遠(yuǎn)程監(jiān)控。        通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的連接，能在網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用、查看、監(jiān)控、執(zhí)行檢測(cè)設(shè)備、以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了使質(zhì)量控制系統(tǒng)進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代。所以，能適應(yīng)未來(lái)制造型企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)的需求，為此而打造數(shù)據(jù)鏈質(zhì)量監(jiān)管與智慧數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，是極其重要的。鑒于該系統(tǒng)乃是以檢測(cè)設(shè)備及其傳感器所采集的產(chǎn)品質(zhì)量的大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，故必須打通不同設(shè)備和不同軟件之間的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析等眾多專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)處理方式、快速反饋加工、以實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的高效決策，同時(shí)，也為未來(lái)的創(chuàng)新提供了真實(shí)而強(qiáng)有力的依據(jù)。