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用好计量这把“科技尺”
——浙江省计量院服务经济高质量发展能力再深化


刚刚过去的4月,以浙江省计量科学研究院(以下简称浙江省计量院)为主要牵头单位的国家海洋工程装备产业计量测试技术联盟正式成立,一个以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的计量技术创新体系破壳而出。凭借着不断深化、拓展的专业计量服务,浙江省计量院的技术实力在海洋工程装备这个高风险、高要求的领域再度得到了认可。

近年来,浙江省计量院围绕着创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念,按照“三个高质量”目标要求全面深化“双一流”院所建设,切实增强计量对工业产业的技术保障能力,在海工、医疗、声学、能源等众多领域取得了一系列成果,其服务经济高质量发展的能力达到新的高度。

“庞大”产业中的精准计量

造船、海上搭井、大长度测量……处处与“大”脱不开干系的海洋工程装备产业,其各环节的计量任务却是分得细之又细。而测量的各个参数是否准确,直接关系到制造出的装备在使用过程中的可靠性。

“海工领域企业在从粗放到精益转型过程中的计量需求很大,如果仅依靠其自身力量,会遇到成本门槛及重复建设等问题。但如果有一个产业中心作为平台,相关技术成果或成功模式就可以更快地向整个行业推广和覆盖。”在与众多船舶制造企业、研究院所的接触中,浙江省计量院长度与光学计量研究所所长陈哲敏了解到,不少企业愿意依托技术能力可靠的第三方来加速转型的进程。

早在2014年,浙江省计量院“国家海洋油气资源开发装备产业计量测试中心”就开始了细致的筹建工作。在厚厚的筹建任务书中,一张“海洋油气资源开发装备产业链图”描绘出该院梳理出的产业框架,仅中游(平台及相关船舶)一项,就涉及不下50个关键参数。该院科技发展部主任林峰告诉记者:“把整个产业链梳理清楚是中心筹建的基础,这个过程中可能会梳理出数百个参数。我们最终希望通过运用我院的计量能力,确保这些参数测量的准确性。”

在具体的工作中,“测得准”自然是计量技术人员的核心目标之一。在为水下机器人与水下机械手生产测试典型高新技术企业——杭州宇控机电工程有限公司提供产品关节角度与整机定位精度评价的过程中,浙江省计量院技术人员利用激光跟踪仪可实时测量空间坐标测量的特点,对各个自由度的角度运动与整机定位进行精确校准,并对各个自由度的重复性进行测试,为其产品在作业任务中的可靠性提供了技术验证。

“水下机器人-机械手系统广泛应用于海洋科学研究、资源探测开发以及海洋设备维护等水下作业任务,是人类研究开发海洋的重要平台和手段。而水下机械手作为水下机器人的执行部件,在海底管道检测、船舶检测、深海资源勘探、抢险救援、海底巡视等工作中发挥着重要作用。”陈哲敏介绍,测试针对的水下定位精度、自由度重复性等核心性能,对水下机器人的水下勘探有着直接的影响。

国产医疗设备的品质优化

医学计量作为确保医疗设备量值准确、可靠、安全、有效的重要手段,是医疗设备质量控制活动中至关重要的一环,直接关系到设备临床使用安全及应用质量。浙江省计量院在日常工作中通过计量检定、校准活动及时发现医疗设备中存在的问题,从而保障医疗机构的医疗质量安全。同时,围绕医疗器械产业发展主动对接企业,通过解决厂家的计量检测需求,帮助国产医疗设备实现性能升级。

CT作为常见的医疗设备,广泛运用于多类医学检查,而探测器是CT的一个核心部件。其原材料、制造工艺上的要求很高,产品的精度与长期稳定性尤为重要,设备的性能参数变化在使用中会产生较大影响,例如放射值的增大意味着辐射量的增加或减少,分辨率降低可能导致无法发现早期病灶,达不到排查病情的目的。为加强CT机探测器的核心部件和关键技术攻关,浙江省计量院以联合申报科技部数字诊疗专项课题为契机,与明峰医疗系统股份有限公司展开了合作,研究CT设备核心部件可靠性设计、失效模型设计及检测技术,并对设备整体性能进行日常监测。

“我们在一年中会对仪器进行一个月一次的监测,确认放射量、分辨率等众多参数准确与可靠。同时,与企业广泛地沟通交流,专门成立了共同的技术讨论组。”林峰向记者介绍,从计量技术人员的角度出发,通过对仪器性能的评估,往往可以帮助企业发现现有产品提升和改善的点。“例如有一次我们发现所监测的仪器当月数据与上月数据有较大偏差。经过及时反馈、排查,最终锁定原因在于此前设备软件系统进行升级后未将计量性能调校至最优状态。而对于计量专家反馈的改进建议,企业相关工作负责人也积极确认、优化、落实。通过这样的密切合作,产品的品质得以不断改善。”他说。

林峰表示,过去此类大型医疗设备运用场景基本上是通用、飞利浦、西门子等国外企业的舞台,但近几年国内民营医疗设备生产企业迅速发展,在CT、磁共振等设备上有了很大的提高。拥有的自主知识产权的国产医疗设备将越来越多走进国际市场,而浙江省计量院也将继续为高端医疗设备的国产化提供计量技术能力支撑。

“抓拍”违法声音的技术保障

在繁忙的十字路口,借助一套形似摄像头的设备,就可辨识出是哪辆特定的车辆发出鸣笛声,其实际使用中的系统定位准确性已精确到十几厘米——浙江省计量院交通与声学计量研究所副所长姚磊及他所在实验室,借助率先开展的声源识别定位技术课题研究,打破了丹麦B&K等顶级声学公司对于声源定位系统的技术垄断,并在道路违法鸣笛抓拍设备等智能交通领域得到了运用。

“由于此类设备属于新型产品,生产企业此前在产品研发完成后对于具体的使用性能缺乏科学的测试和分析手段。而我们基于声源识别定位系统校准相关研究的课题成果,能够对产品主要声学特性进行测试、研究,完成产品定型。例如,对定位分辨率、定位准确性及抗干扰能力等参数进行计量检测分析,从而帮助提高产品性能,保证产品符合现实环境中的使用条件。”姚磊博士介绍,目前国内已有数百套此类设备运用于北京、上海、杭州等城市交通中。

“性能参数决定了产品能否正常发挥作用。比如可能会有两辆车同时鸣笛的情况,如果分辨率达不到要求的话,可能就无法正确识别声源。”姚磊说。

除了智能交通,声学计量在医疗领域也发挥着作用。记者了解到,作为肿瘤非侵入性治疗领域较为前沿的一种治疗方法,“高强度聚焦超声肿瘤治疗系统海扶刀(HIFU)”可通过超声准确聚焦于靶组织,产生高温、空化、机械和超声生化等效应,使肿瘤组织凝固性坏死。为了精准“抓住”目标,对于设备的准确性、功率大小及其分布要求有精确的把控,超出或低于适当范围都无法起到目标的治疗作用。在国内、国际,海扶刀设备领域尚处于逐渐成熟的阶段,姚磊博士所在的实验室承担了国家重点研发计划重点专项子课题《超声医疗设备性能计量检测方法研究和标准装置研制》,医疗诊断类和治疗类超声仪器相关的声学计量研究正在有序进行。

绿色低碳发展中的能源计量

浙江全省印染企业有200多家,产量约占全国的2/3,而纺织印染业正是当前全省全面改造提升的10个重点产业之一。

为使企业能源精细化管理水平进一步提升,2018年,浙江省计量院以国家城市能源计量中心(浙江)为主要力量,在原浙江省质监局牵头下组建了浙江省能源计量技术联盟,率先在浙江省传统产业——纺织印染行业开展能源计量示范工程建设,以计量技术促进节能减排和绿色制造,探索了一条运用“计量+标准化+互联网”手段,严格实施“计量审查、标准引领、能效诊断、技术改造、在线监控”闭环管理,是企业成功提升竞争力的转型发展路径。

“通过市场监管部门的走访调研和积极争取,‘基于物联网技术的印染企业智能数控化装备改造项目’获得省级试点立项,以位于嘉兴纺织重镇王江泾的嘉兴市新大众印染有限公司为示范点,探索解决印染企业高能耗、高污染‘通病’的方案。”浙江省计量院热工计量研究所所长、国家城市能源计量中心(浙江)主任余时帆介绍,该院组织联盟单位协同推进能源计量示范工程建设,6次组织专家团队上门服务,开展现场蹲点服务以及专家长期派驻指导,结合物联网技术为企业量身订制“三改三建”整体解决方案,对水、电、气、化学试剂、废水治理与排放等环节实施计量自动化系统改造。

通过4个月的运行,项目为企业节约生产成本200多万元,减少用电量20万千瓦时,减少污水排放量5.4万吨、清洁水用水5.4万吨,减少化学试剂使用量180吨。余时帆表示,科学运用计量技术手段,使对能耗、污染的监控从人工估算向自动检测转变,显著提升了效率与准确性。“目前,‘能耗与污染物排放管理平台’正在不断建设完善中。届时,相关数据将通过各个端口直接上传至该平台中,实现实时监控及历史数据的迅速查询。监管工作人员只需通过手机APP即可及时掌握信息,接收异常情况的自动化预警。”他说。

接下来,这一成功经验也将在嘉兴乃至浙江全省复制推广,为传统产业中小民营企业绿色制造、绿色发展开拓一条计量路径。

(文章来源 中国质量报)

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