「」ハイエンド機器は、製造技術チェーンとバリューチェーンのトップを占めており、その最も重要な特徴は、高性能、高安定性、高信頼性などの高品質です。中国の設備製造における飛躍的進歩を達成するために最初にすべきことは、製造品質の問題を解決することです。重要なのは、強固な技術基盤のサポート能力を確立するかどうかであり、核となるのは、超精密を確立するかどうかです。最初に測定機能。
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ハイエンド機器は、製造技術チェーンとバリューチェーンのトップを占めており、その最も重要な特徴は、高性能、高安定性、高信頼性などの高品質です。中国の設備製造における飛躍的進歩を達成するために最初にすべきことは、製造品質の問題を解決することです。重要なのは、強固な技術基盤のサポート能力を確立するかどうかであり、核となるのは、超精密を確立するかどうかです。最初に測定機能。超精密な測定がなければ、高品質のハイエンド機器の製造はあり得ません。私の国は、「3つの測定機能」の構築を加速する必要があります。つまり、高精度測定機能を補完し、超高精度測定機能を同等化し、「完全な精度」に基づく測定機能を突破して習得する必要があります。この意味で、製造と測定の2つの機能を分離することはできず、効果的な精密制御機能を形成するには、製造と測定の統合を実現する必要があります。システムの精密な制御機能を構築することによってのみ、中国の機器はローエンドからハイエンドにスムーズに移動できます。
100年以上にわたって、ドイツの品質はどのように変わりましたか？
MadeinGermanyはすでに高品質の象徴です。しかし、ドイツは高品質の製造の遺伝子を持って生まれたわけではなく、低品質から高品質への移行の過程も経ています。最初の産業革命の間、ドイツはまた、追いつき、大量の模倣と品質の欠如のプロセスを経験しました。 1887年、英国市場は安価なドイツ製品との競争により混乱したため、英国議会は低品質のドイツ製品と高品質の英国製品を区別するための商標法を導入しました。 「MadeinGermany」は汚名になりました。英国でのこの法律の導入は、ドイツ政府と野党に衝撃を与え、反省した後、国全体が「正確な測定なしには正確な製品はあり得ない」という結論に達しました。統一を実現した後、ドイツ人はすぐに行動を起こし、ベルリンにドイツ計量研究所を設立しました。これは現代的な意味で国立計量研究所です。それをガイドとして、ドイツの国家測定システムが徐々に構築されてきました。つまり、国家測定基準/基準の確立、管理、および値の転送から、正確な測定値がワークショップに転送され、製造全体のすべてのプロセスが行われます。プロセス。エンジニアリング測定。この全国的な測定システムは、測定データの精度と信頼性を保証し、それによって部品製造と製品統合の精度と品質を保証します。 National Metrology Instituteのリーダーシップの下、健全で強力な最新の工業用測定システムに基づく国家測定システムのサポートのおかげで、ドイツ製品の品質は急速に向上しました。
第二次産業革命の間、ドイツはすでに全体的な精密工学能力を有し、品質戦略を包括的に実施し、それがドイツの製造業の急速な台頭につながりました。この間、ドイツは精密三次元測定機に代表される精密測定器と製造装置のバッチを製造し、完全な精密測定システムを確立し、ハイエンド装置の製造を強力にサポートしました。
第3次産業革命では、ドイツが主導権を握って超精密工学の段階に入り、全体的な超精密工学能力の形成を主導しました。品質戦略を絶えずアップグレードおよび改善し、品質意識を人々の心に深く根付かせ、国の測定システムが成熟して効率的になったことで、ドイツは真の品質大国になり、多数の独自のブランドを形成しました。この間、多くの超精密製造および計器会社を育成し、完全な超精密測定システムを確立しました。ドイツの産業規模はそれほど大きくはありませんが、2,300を超える世界のブランドがあります。
この間、超精密製造と超精密測定機能は、リソグラフィーマシンに代表されるハイエンドの超精密機器の急速な開発を支えました。オランダのASML社は、日本でニコンやキヤノンを抜いて急成長し、超精密リソグラフィー機の製造におけるリーダーになりました。ただし、オランダのASML社はコアコンポーネントを製造しておらず、主に設計、研究開発、組み立て、機械全体のデバッグ、アフターサービスを行っています。光学レンズなどのコアコンポーネントのほとんどはドイツで製造されており、他のハイエンドの製造業。国。言い換えれば、オランダのASMLのリソグラフィーマシンは、ドイツなどの国々の超精密な製造および測定機能に基づいています。
第4次産業革命の間、ドイツ人はインダストリー4.0の概念を提案する上で主導権を握りました。ドイツの発展の歴史から、ドイツは第二次産業革命以来着実に着実に進んでおり、製品の品質問題を徐々に解決し、着実にインテリジェント製造の段階に入っていることがわかります。
中国の測定能力の発展の歴史
改革開放の前に、Made in Chinaは当初、機器製造能力を形成し、ある時点で精密工学に移行し、9つの主要機器に10,000トンの油圧プレスなど、現地で精密測定能力を形成しました。精密グレード。、およびこれらの精密グレードの部品は、品質を確保するために正確な測定に合格する必要があります。中国は、個々の製品、個々のコンポーネントの精度レベルの製造および測定機能を調査してきました。
改革開放後、特にWTO加盟後、私の国の製造業は急速に発展しました。特に2010年には世界最大の製造国となり、2018年には米国、日本、ドイツの合計を上回りました。しかし、私たちの製造業、特に機器製造業はまだローエンドです。それにもかかわらず、航空宇宙産業や防衛産業など、超精密な製造および測定機能がローカルで形成されているように、私たちは片足で超精密エンジニアリングに足を踏み入れました。
私の国の現在の全体的な測定能力を全体的に見ると、中国の精度レベルの測定能力は完了しておらず、全体的な測定能力は形成されておらず、ローエンドの製造品質に対する全体的なサポート能力があります。機器はまだ形成されておらず、能力はまだ揺籃期にあり、全体的な測定能力を形成するために多大な努力が必要であり、ハイエンド機器製造の品質に対する基本的なサポート能力は形成できません。
インテリジェントな製造の急速な発展に伴い、「完全な精度」に対する要求が顕著になっています。この段階は、ハイエンド機器製造の「完全な精度」段階を達成するための全体的な超精密測定機能の完了に基づいています。 「完全な精度」の意味は、製造精度と測定精度の設計を包括的かつ合理的にすることであり、インデックスシステムはより完全で、より一致し、調整され、品質パフォーマンスの反映はより完全で十分であり、品質パフォーマンスは、より体系的で、効率的で、費用対効果が高く、低です。インダストリアルインターネットのリアルタイムデータ送信は、このプロセスの開発を加速させました。
図1測定機能開発の3つの段階
測定が中国のハイエンド機器の開発をどのように制約するか
測定システムは製造業全体にどの程度の引っ張り効果をもたらすことができますか？米国商務省の評価レポートによると、その機器の出力値は、産業の総出力値の4％しか占めていませんが、GDPに66％の影響を及ぼしています。言い換えれば、基本的なハイエンド技術として、精密測定器技術自体が価値の増幅、効果的なエンパワーメント、イノベーションのリーダーシップの役割を果たし、製造品質の向上、効率の向上、コストの削減を実現し、さらに活用して引き出すことができます上記の高品質な工業生産は、その基本的な支援の役割が非常に大きいことを示しています。
測定に関する国内の理解は、あまり注目されていません。製品の製造品質をサポートする私の国の測定機能は、現在3つの部分に分けることができます。
パーツには測定機能がありますが、パーツが全体を置き換えます。例えば、図面に円筒部の形状を刻印する場合、円筒度指数は刻印されていますが、通常、測定時に1つの断面の真円度のみを測定し、次にプライムラインの真直度を測定します。これは主に既存の測定方法によって制限されます。全体を部分に置き換えるこの種の測定では、有用な情報のほとんどが失われます。しかし、この種の測定でさえ、多くの中小企業は測定の手段を持っていません。
2番目の部分は、主にサンプリングに関連する、測定能力の一部のみを持つことです。たとえば、フラットパネルディスプレイの生産ラインでは、通常、6つまたは8つのフラットパネルディスプレイから1つを取り出して測定し、フラットパネルディスプレイで測定するポイントをいくつか選択します。ランダム検査で全体を一部に置き換える測定方法であり、フラットパネルディスプレイの製造品質を反映した測定データとは程遠いため、歩留まりの制御が困難です。
第三に、基本的に測定能力がなく、図面に刻印がなく、工作機械により精度が保証されていることです。これは事実上、暴走した品質に相当します。
そのような測定能力は、品質の向上をサポートするどころか、私の国のハイエンド機器製造をサポートすることはできません。
上記の状況を考慮して、私の国は、ハイエンド機器製造の品質を向上させるための3つの主要な課題に直面します。 1つは完全性の問題であり、国の測定システムは不完全です。2つ目は、測定方法が細分化されていることです。一部の機器の発明または一部の機器の開発と製造はすべて、一部の時点で実行されますが、そうではありません。体系的で形成することはできません。全体的な能力。3つ目は無駄のない問題であり、測定は品質向上のためのかけがえのないサポートの役割を果たし、この重要な結論の理解は深刻に不十分です。
従来の計測システムの伝送容量は徐々に減衰します
私の国の既存の国内測定システムは、旧ソビエト連邦に端を発しています。主要な使命の1つは、膨大な産業用測定データの精度と信頼性を確保することです。産業を例にとると、国家測定システムは、国家測定システムと産業測定システムの2つの部分に大別できます。国の測定システムは、工業用測定システムの測定値の精度と一貫性を制御し、工業用測定システムは、製造プロセス全体の製造品質を制御します。
国の測定システムのレベルでは、2つの大きな問題があります。1つは、価値伝達システムの不完全性です。幾何学的測定を例にとると、ドイツは123の国家測定基準（デバイス）を確立していますが、私の国には80しかありません。ドイツが設備製造業を選択的に発展させているのに対し、我が国は設備製造業を体系的かつあらゆるカテゴリーで発展させていることを考えると、この観点から、中国にはさらに多くの測定基準（デバイス）がありません。全国測定ベンチマーク/基準は、国立計量研究所によって確立および管理されており、それらの測定値はレベルごとに受け継がれる必要があります。最初に地域レベルに渡され、次に州レベルに渡され、次に市レベルと郡レベルに渡され、最後に工場測定室に渡されました。技術力、地方財政、人的資源などの能力の制約により、地方自治体は国立計量研究所の測定基準（装置）の数に対応する測定基準（装置）を確立することができない。これは、マグニチュードを転送する能力が徐々に低下することを意味します。
図2マグニチュード伝達能力の段階的な減衰
各レベルの測定組織は、対応するレベルの測定基準（デバイス）を確立すると減少します。私の国の既存の80の幾何学的測定基準（デバイス）に関する限り、それらが市や郡レベルに渡されるとき、確立および管理できる測定基準は多くありません。測定基準（デバイス）は実際に機能します。しかし、工場は機器製造の決定的な主要な戦場です。このような測定システムは、膨大な工業用測定データの精度や信頼性はもちろんのこと、我が国のハイエンド機器製造業が求める巨大な工業用計測システムの正常な運用をサポートすることは難しいと考えられます。
工業用測定法の細分化
国の測定システムの問題に加えて、産業測定システムの問題は、機器製造の主要な戦場における主要な問題です。既存の精密・超精密測定器の種類は非常に少なく、一部または一部の点でしか測定能力がなく、体系的ではなく、全体的な測定能力を形成することはできません。これは、さまざまなレベルの機器製造ではっきりと見ることができます。
1つは部品製造層です。私の国の機器製造の測定方法と測定システムは、基本的に旧ソビエト連邦の関連する方法とシステムから、主にコンポーネントレベルで幾何学的パラメータを測定するために学んでいます。部品の幾何学的パラメータの測定でさえ、実際には精度レベルでは不完全です。国内工場の図面をドイツ工場の同じ部分の図面と比較すると、国内図面に記されている多くのパラメータが欠落していることがわかります。不足の主な理由は、私の国にはこれらのパラメータを測定する能力がないため、一部の図面にマークが付けられていないことです。このような図面や測定では、製造プロセス中に部品の品質を管理することは不可能です。
2つ目は部品製造層です。コンポーネントレベルの製品は多種多様であるため、統合デバッグに必要な特定の測定方法や測定器の原理も異なります。専用の測定器や工具をカスタマイズする必要があり、汎用の測定器を直接使用することはできません。実際、理解が不十分で研究開発能力が低いため、現在の機器製造ワークショップには多くの特殊な測定器がありません。体系的な特別な測定器がないため、ワークショップでは、測定用の特別な測定器の代わりに一般的な測定器を使用する必要があります。多くの特殊な測定要件は汎用機器では達成できないため、これは非常に不合理であり、この問題は広範囲に及んでいます。超精密リソグラフィーマシンの作業台のレーザーミラーコンポーネントを例にとると、その主要部品の1つには、108の寸法公差、62の形状、位置、配向公差、および内部応力やその他の技術要件があります。公差適合を満たす特別な測定機器と工具。このような複雑な部品の超精密測定を完了するには、20種類以上の特殊な超精密測定器が必要ですが、事前に開発していないため、精度の高い製品を製造することができませんでした。そのような例は普遍的です。コンポーネント製造層での既存の特別な測定方法は基本的に断片化されており、全体的な測定機能を形成できないため、コンポーネントの統合品質を制御できないことがわかります。
3つ目は機械製造層全体です。部品組立層には特殊な測定器が必要なだけでなく、機械全体の測定層には多数の特殊な測定器が必要です。機械全体を設置して調整した後、テストには特殊な測定器のバッチも必要になります。マシン全体のパフォーマンスのレベル。マシンビルドレイヤーの状態はパーツビルドレイヤーの状態と似ていますが、より深刻です。中精密リソグラフィー機を例にとると、3万個以上の光学機械部品があり、その70％が精密および超精密グレードであり、600個以上の特殊精密および超精密測定器が必要であり、90％以上が必要です。そのうちの誰もレイアウト開発をしませんでした。また、機械全体に200を超える超精密測定ユニットとセンサーが組み込まれていますが、いずれも特別に開発したものではありません。現状から判断すると、特殊な超精密測定器の問題が解決できない場合、比較的短期間で高品質のハイエンド機器を製造することは非常に困難です。
正確な測定によってのみ、製品の品質が標準に達していない場所を正確に見つけることができます。測定データの大量の蓄積と分析によってのみ、無条件の超精密製造の根本原因を見つけることができます。
超精密測定がなければ、ハイエンドの機器製造はありません
超精密測定は、ハイエンド機器製造の品質を向上させる上でかけがえのない基本的なサポートの役割を果たし、製造プロセス全体の品質管理において決定的な役割を果たします。国際測定連盟と国際標準化機構はかつて、標準、測定、適合性評価の3つの要素を将来の世界経済の持続可能な開発の3つの柱として位置付ける国家品質基本フレームワークを共同で策定しました。このポジショニングは非常に高く、ポジショニングは非常に明確です。これは、先進国の開発経験を要約した後、理論レベルに引き上げられた重要な認知的成果です。企業で実施する場合は、基準の3つの主要要素である測定と適合性評価に基づいて、認証と認定を追加する必要があります。これにより、工場レベルでの運用品質保証システムが形成されます。本質的に、品質保証システムは一連の技術規制と測定です。技術的な観点から、それは標準化された測定システムです。
さまざまな国が、精度を向上させるためにさまざまな技術的アプローチを強調しています。米国は、モデリングとソフトウェアを非常に重要視しています。つまり、多数の測定データの蓄積、製品の品質に影響を与えるさまざまなエラーソースのマイニング、品質への影響の法則の発見、方法の排除、数学モデルの構築を重視しています。 、ソフトウェアを作成し、品質改善効果への影響を継続的に評価します。たとえば、ラボで使用されているアジレントの2周波レーザー干渉計が5528から5529にアップグレードされた場合、ハードウェアはほとんど変更されませんでしたが、新しいソフトウェアが組み込まれ、機器の測定分解能が桁違いに向上しました。もう1つの例は、重力波を検出する場合、巨大レーザー干渉計の検出解像度では不十分ですが、科学者は一連の数学モデルとソフトウェア計算を確立することでシステムの解像度を向上させ、重力波の検出に成功しました。アメリカ人はソフトウェア機能の構築を非常に重要視しており、ソフトウェア機能をコアコンピタンスの基盤に変えていることがわかります。
対照的に、ドイツ人はハードテクノロジーにもっと注意を払い、品質を向上させるために機械の性能を深く掘り下げることに依存していますが、日本人は職人技の精神を強調しています。各国の重点は異なりますが、それらはすべて、大量の正確な測定データの蓄積とデータ処理に基づいています。中国の多くの人々の理解では、「品質保証」についての一般的な誤解があります。たとえば、多くの起業家やエンジニア、技術者は通常、高度な製造設備によって品質が保証されていると考えています。先進国におけるハイエンド機器製造の発展の歴史から、特に超精密製造の段階では、高度な製造機器だけでは不十分であり、測定できなければ製造できないことがわかります。私の国はほとんど外国の産業用マザーマシンを購入していますが、全体として、私の国のハイエンド機器製造の品質は向上していません。正確な測定によってのみ、不適格な製品の品質が発生する場所を正確に見つけることができます。測定データの大量の蓄積と詳細な分析によってのみ、不適格の根本原因とエラーアクションの法則を見つけることができます。体系的な精度によってのみです。制御、包括的かつ正確なエラーの原因の排除は、最終的にハイエンド機器製造の品質を向上させることができます。
製造と測定は、コインの2つの不可分の側面です。
中国は独自の発動機後期の優位性の道を歩む必要があります
中国が製造品質の面で突破し、追いつくことを望むなら、中国は後発者の利点を備えた独自の特徴的な道を見つけなければなりません。中国の特徴の一つは、製造業における産業ビッグデータの豊富さです。中国には、先進国からの世界最大かつ最も完全な産業用マザーマシンと国産の産業用マザーマシンがあります。中国での長年の操業の後、製造品質に関連する大量の貴重なデータが継続的に蓄積されてきました。これらのデータの習得と詳細な分析に基づいて、アメリカのソフトウェア技術、ドイツの機械技術、日本の職人精神からより多くを学び、全体的な測定能力を完全に向上させ、その後の膨大な測定データを取得することができます。この巨大な製造品質データベースをうまく活用した高品質の継続と蓄積は、後発者の包括的な利点を生み出します。この後発の包括的な利点は、さまざまなエラーの根本原因とエラーアクションの法則を包括的かつ正確に発見するのに役立ちます。この後発の包括的な利点を形成するには、いくつかの重要な変更を同時に促進する必要があります。
まず、国民全体の品質意識と精度意識を継続的に向上させます。当時のドイツ産業の品質に対する大きな反省と行動から学び、製品品質の低さの根本原因を突き止め、「正確な測定なしには正確な製品はあり得ない」ことを深く認識する必要があります。有名な専門家ケルビンは、「測定するだけで作れる」という有名な言葉を持っています。ハイエンド機器は、産業用マザーマシンによって製造されています。精密分布の原理によれば、ハイエンド機器の製造精度を確保するために、産業用マスターマシンの精度は、ハイエンド機器の精度よりも1桁高く、少なくとも3倍高くなります。産業用マスターマシンの精度を保証できますか？超精密測定器を利用することで、超精密測定器の精度は、産業用親機の精度を確保するために、産業用親機の精度よりも1桁高く、少なくとも3倍高くなっています。精度の観点からは、超精密測定器はハイエンドのハイエンドであり、基本的なサポートの観点からは、超精密測定器は基盤の基盤です。超精密計測器の精密主導的役割と基本的支援的役割を十分に実感する必要があります。測定精度と全体的な測定能力の基盤がなければ、製造精度と製造品質のすべての話は空の話です。
第二に、新世代の測定システムと産業用測定システムをできるだけ早く確立します。 2018年の終わりに、世界の重量と測定の会議は、広範囲にわたる歴史的重要性を伴う決議を行いました。つまり、国際単位系の7つの基本単位はすべて、物理定数に基づいて再定義されます。これは、私たちが一生に一度の開発の機会に遭遇したことを意味します。現在の標準測定値転送プロセスは、長い中間伝送リンクを経て、一度に1レベルずつ受け継がれています。この標準測定値がワークショップに送信されると、貴重な測定値があまり残っていません。ワークショップでの測定方法の断片化により、このような測定システムは高品質の製品の生産をサポートできません。
現在、7つの基本単位が物理定数によって再定義された後、理論的には、この標準測定および値伝送システムの中間リンクは不要になる可能性があります。定義された条件が満たされている限り、どの部門でも、どこでも、いつでも基本量を再現でき、元のレベルごとの送信システムに従って送信する必要がなくなります。それがもたらす最も価値のあることは、価値移転システムの平坦化です。その意味で、私たちは先進国と同じ出発点であり、この貴重な歴史的機会を捉えることができれば、最も簡潔で効率的な国家測定システムと国家産業測定システムの確立を主導することができます。
第三に、工場での産業用インターネットの構築をスピードアップし、測定システムをデジタル化するプロセスをスピードアップします。デジタル化はインテリジェントな製造の基盤であり、「完全な精度」の重要なサポートです。インダストリアルインターネットの普及により、測定データをより包括的にカバーし、リアルタイムのフィードバックを形成して、「どこでも、いつでも、どこでも正確で、いつでも正確」を実現できます。エラーソースの分析とエラーアクションの法則は不可欠です。代替の役割。これにより、より広い範囲の寸法で「完全な精度」を実現できます。
結論は
ハイエンド機器製造の全体的な測定能力には3つの大きな課題があります。1つは、「正確な測定は製造品質をサポートするための基礎である」という基本的かつ決定的な役割についての理解が深刻に欠けていることです。第二に、国の測定システムは不完全であり、特に産業用測定システムは非常に弱い。第三に、産業用測定機器システムは断片化されており、全体的な測定能力構築のニーズを満たすことができない。
ハイエンド機器製造の品質向上という歴史的使命を果たすためには、「3つの測定能力」の構築を早急に推進する必要があります。完全な「3つの測定能力」の確立、完全な統合された製造および測定システム、およびシステムの精密制御能力の形成を加速することによってのみ、機器製造の高品質な開発の問題を根本的に解決することができます。
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