計(jì)量控制使產(chǎn)品更精確更可靠 (2004-12-22)
發(fā)布時(shí)間:2007-12-04
作者:
來(lái)源:潘必卿 盧敬叁
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控制論在計(jì)量技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中,是根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量性能的要求,對(duì)“量”的信息的控制,在計(jì)量管理系統(tǒng)中,控制產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中物質(zhì)的計(jì)量、能源的計(jì)量以及為質(zhì)量檢驗(yàn)提供準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)中的檢測(cè)信息比較等。
“量”的測(cè)定離不開(kāi)計(jì)量
在冶煉過(guò)程中,燃料的控制,溫度的調(diào)節(jié),物料輸送、燃燒系統(tǒng)、助風(fēng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng),除塵系統(tǒng)等,都需要測(cè)定和控制準(zhǔn)確的“量”。量的變化就必然涉及到質(zhì)量變化。只有準(zhǔn)確地測(cè)定和控制“量”的轉(zhuǎn)化,通過(guò)信息比較修正達(dá)到最佳數(shù)據(jù),才能保證企業(yè)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。這個(gè)“量”的測(cè)定和控制,憑人眼和經(jīng)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到精確,這就需要我們通過(guò)計(jì)量測(cè)試手段,采用自動(dòng)控制技術(shù),應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)完成。如果計(jì)量不準(zhǔn)確,量值不統(tǒng)一,必然會(huì)造成自動(dòng)控制系統(tǒng)的信息紊亂,使其不能準(zhǔn)確控制造成誤動(dòng)作,使系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。
在自動(dòng)化控制中,計(jì)量在動(dòng)態(tài)控制環(huán)路(即在加工過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行測(cè)量)中和在使用于生產(chǎn)作業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)測(cè)量中,作為控制系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)節(jié),通過(guò)反饋(與尺寸計(jì)量有關(guān)的機(jī)器控制)還可降低廢品率,同時(shí),也使生產(chǎn)節(jié)奏加快。計(jì)量控制在生產(chǎn)的檢驗(yàn)程序中降低成本,節(jié)約原材料;在成批量生產(chǎn)中進(jìn)行100%的檢驗(yàn)。在制造模具的工作中,計(jì)量控制能保證模具表面進(jìn)行精確的三度空間的檢驗(yàn)。除了提高質(zhì)量外,計(jì)量控制對(duì)產(chǎn)品實(shí)際狀況進(jìn)行更精確、更可靠地分析,準(zhǔn)確判斷出正品還是廢品。在自動(dòng)控制中,計(jì)量技術(shù)按規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì)量,計(jì)算機(jī)對(duì)計(jì)量控制結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)記錄,數(shù)據(jù)儲(chǔ)存,這不僅在統(tǒng)計(jì)學(xué)上很重要,而且在產(chǎn)品質(zhì)量控制中有著重要的作用。
比如我們使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制,那么我們首先必須給它輸入可靠準(zhǔn)確的信息。硬度合金的燒結(jié)是采用真空燒結(jié)法,這樣能使硬質(zhì)合金質(zhì)量合格率比原來(lái)氫氣燒結(jié)法提高9%,切削系統(tǒng)提高40%,每噸成本下降2000元左右,可真空燒結(jié)技術(shù)是在人看不見(jiàn),摸不著的金屬密封爐內(nèi)真空狀態(tài)下燒結(jié)的。爐內(nèi)最佳溫度必須控制在1450℃±10℃范圍內(nèi),要達(dá)到這樣的理想條件,除了工藝、材料、設(shè)備外,這就必須使用準(zhǔn)確的計(jì)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)試和自動(dòng)控制。聚氯乙烯工廠(chǎng)車(chē)間進(jìn)行合釜溫度控制,要求調(diào)節(jié)和控制必須精確,這就要進(jìn)行自動(dòng)控制,只有這樣才能使溫度準(zhǔn)確控制在50℃±0.2℃范圍。生產(chǎn)玻璃的熔爐里,爐膛液位僅允許波動(dòng)在±0.3mmHg~0.5mmHg范圍,壓力額定為2mmHg或3mmHg水柱時(shí),要求控制在±0.2mmHg水柱內(nèi),比人們呼吸的氣壓變化還少,成型作業(yè)區(qū)溫度只允許在1560℃±2℃范圍,這些都要求計(jì)量?jī)x器儀表來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量和控制,人工是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在集成電路生產(chǎn)中,在2至6個(gè)平方毫米一塊硅基片上,要集成幾百、幾千個(gè)門(mén)電路,包托上萬(wàn)、上百萬(wàn)個(gè)元件,這些集成元件參數(shù)、電路的性能指標(biāo),就必須通過(guò)計(jì)量測(cè)試來(lái)獲得,計(jì)量在集成電路控制中涉及到多學(xué)科、微區(qū)、微量、微電子計(jì)量測(cè)試,其目的是為了使集成電路在控制過(guò)程中對(duì)材料、工藝和儀器作出評(píng)價(jià),及時(shí)準(zhǔn)確地提供可靠的質(zhì)量信息,以便進(jìn)行判別與工藝上的改進(jìn)。
集成電路生產(chǎn)中必須采用先進(jìn)的工藝和嚴(yán)格的自動(dòng)控制,只有這樣,才能使成品率提高和參數(shù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。工藝監(jiān)控要靠在關(guān)鍵環(huán)節(jié)上用計(jì)量測(cè)試設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn),并在必要時(shí)根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行修正,以獲得理想的效果。我們說(shuō)計(jì)量檢測(cè)是工業(yè)生產(chǎn)的“眼睛”,采用激光技術(shù)后,這雙“眼睛”就更加明亮了。激光計(jì)量檢測(cè)是非接觸式的,不直接碰觸物體,不影響測(cè)量對(duì)象和現(xiàn)場(chǎng),還可遙測(cè),比較方便的對(duì)高溫或不宜接近的有害物場(chǎng)所做檢測(cè)。同時(shí)與電子技術(shù)相結(jié)合,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)和在線(xiàn)檢測(cè)。激光導(dǎo)向、準(zhǔn)直測(cè)量用途較廣,礦井掘進(jìn)就需要給挖掘機(jī)導(dǎo)向,讓它準(zhǔn)直線(xiàn)掘進(jìn)。高層建筑安裝電梯、大型發(fā)動(dòng)機(jī)組安裝轉(zhuǎn)子、造大輪船時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)主軸系統(tǒng)、定中心線(xiàn)等,都需準(zhǔn)直線(xiàn)測(cè)量。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院在上世紀(jì)80年代初采用激光準(zhǔn)直線(xiàn)測(cè)量法給火箭撬滑軌試驗(yàn)進(jìn)行激光準(zhǔn)直測(cè)量,使3132米的長(zhǎng)度測(cè)量精度達(dá)到1×10-6,在全長(zhǎng)范圍任意15米內(nèi),在軌道扣點(diǎn)處主軌相對(duì)基準(zhǔn)線(xiàn)的水平方向和垂直方向允許偏差達(dá)到0.2毫米。上海磁懸浮列車(chē)軌道建設(shè)中,使10080根水泥墩柱和30公里長(zhǎng)的軌道誤差只有1毫米。
在國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)中,武器的命中精度越來(lái)越高,要實(shí)現(xiàn)高精度的命中率,就要求發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng),流量、壓力、溫度的測(cè)量精度大大提高,同時(shí)還要求建立多功能自動(dòng)化控制的寬頻帶的測(cè)試系統(tǒng),計(jì)量測(cè)試自動(dòng)控制就必須提高到一個(gè)新水平。
有一種準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)新技術(shù),要求時(shí)間計(jì)量準(zhǔn)確,這種準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)是指在隨機(jī)得到定單的情況下,把產(chǎn)品所需的成千上萬(wàn)個(gè)零件都排成順序,所有的加工件、外加工件、外購(gòu)件都按規(guī)定的時(shí)刻出現(xiàn)在規(guī)定的加工或裝配工位上,按規(guī)定的時(shí)間生產(chǎn)出產(chǎn)品,并立即交貨。采用準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)方式,因?yàn)闆](méi)設(shè)倉(cāng)庫(kù),也沒(méi)有成品庫(kù)房,從而生產(chǎn)周期短、成本低,可實(shí)現(xiàn)資金回轉(zhuǎn)快,高速高效的生產(chǎn)。
計(jì)量科技在自動(dòng)化控制過(guò)程中,可以說(shuō)隨處可見(jiàn),沒(méi)有準(zhǔn)確的計(jì)量,信息控制、物料控制、產(chǎn)品隨機(jī)檢驗(yàn)、輸入輸出間的相互比較的誤差修正等都會(huì)遇到不可逾越的困難。準(zhǔn)確的控制以準(zhǔn)確的計(jì)量為基礎(chǔ),沒(méi)有計(jì)量就沒(méi)有科學(xué),就沒(méi)有自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)。
自動(dòng)控制推動(dòng)社會(huì)文明
在當(dāng)今社會(huì)里,家庭、辦公室、工廠(chǎng)、公共場(chǎng)所,不論是工作、學(xué)習(xí),還是休息,可以說(shuō)自動(dòng)化設(shè)備無(wú)處不在,人類(lèi)發(fā)展了自動(dòng)化技術(shù),它反過(guò)來(lái)又為人類(lèi)建立了新的、完美的、先進(jìn)的生產(chǎn)和生活方式。智能機(jī)器代替人的部分腦力勞動(dòng),使人的生產(chǎn)和生活模式變成了人機(jī)、智機(jī)相結(jié)合的方式。自動(dòng)化程度越高,機(jī)器就越復(fù)雜,這就需要人們提高文化水平和人類(lèi)自身的素質(zhì),不斷地去創(chuàng)造、去研究、去開(kāi)發(fā)、去發(fā)展新的技術(shù)和設(shè)備,這正是人為萬(wàn)物之靈的關(guān)鍵所在,也是人類(lèi)自身發(fā)展的關(guān)鍵所在,自動(dòng)化的進(jìn)展水平促進(jìn)了人類(lèi)文明的不斷提高,使人類(lèi)不斷地進(jìn)入了一個(gè)個(gè)新時(shí)代,同時(shí),也為計(jì)量科學(xué)技術(shù)提出了新的課題和新的任務(wù)。