关于计量科学技术发展若干问题的思考
2022-04-25 18:11:25
计量与测量两种技术的密切关联是与生俱来的。没有计量,测量数据就失去了意义,而计量的核心内容——溯源所依赖的正是精密测量技术。随着现代科学技术的快速发展,各种测量技术得到迅速拓展和提升,相应地,计量技术也在对测量精准度要求日益提高的背景下,突破传统的、以静态测量误差为特征的基本模式,向着包括动态特性、现场环境影响以及系统性评价等诸多要素的复杂要求方向多维度发展。许多场景下,计量与测量(或测试)技术呈现出高度相似性,以至于无论是计量专家还是测量专家,都几乎“忘记”了彼此的专业区别。特别是计量科研人员,由于研究内容中较多内容与测量有关,以至于产生了“计量就是测量”的“幻觉”,在分析问题和立项论证时往往容易混淆两者的概念特征,甚至出现“误用”测量学的理论和方法去分析计量学问题的现象,这对我国计量科学与技术的定位与发展十分不利,对于未来我国高新科技产业赋予计量的使命可能会产生负面影响。因此十分必要就计量与测量的本质区别以及计量技术在传感器评价和系统评价方面的作用进行具体的梳理和分析。
1.计量与测量(试)的定义以及在技术层面上的关联与区别
计量与测量是在生产过程和试验过程中经常使用的工作术语。其中,试验过程中的测量活动通常被称为测试,其本质仍然是测量,只不过测量的环境和背景更为复杂多样。计量的基本手段是测量,是在特定标准条件下进行的精确测量,且测量结果要与可溯源的标准量进行比对,以确定被计量器具的准确程度。文献[3]中规定计量(Metrology)是实现单位统一、量值准确可靠的活动;计量学(Metrology)是测量及其应用的科学。
计量学也是研究测量、保证测量统一和准确的科学,主要研究量与单位(制),测量原理与方法,测量基准、标准的建立、保存及量值传递与溯源,测量器具及其特性,以及与测量有关的法制、技术和行政管理。计量学也研究物理常量(常数)、标准物质和材料特性的测量。可将计量和计量学理解为实践和理论的关系。
上述由权威文献发布的关于计量的定义十分抽象,可以将其看作是现代计量学发展一百多年来的阶段性认识。随着社会工业水平的不断提升以及计量科学技术的相应发展,有必要在计量实践的基础上,对计量的本质进行更加深入具体的分析和理解,突出其特点,以适应日益扩大的计量科学应用领域的要求。当人们对计量的认识随着实践从静态领域扩展到动态领域时,传统概念将发生很大的改变(扩展),对计量工作本质上的深入理解将产生创新性的概念,这对于计量科学自身的发展,无疑将具有重大的推动作用。当然,新的计量概念应是向上兼容的,而不应是绝对意义上的“推陈出新”。通过对计量实践(特别是考虑动态校准的问题)的分析思考,可以得出如下结论:
除去有关法制和行政管理的内容,在技术层面上,计量工作的本质可以具体化地理解为“在溯源基础上,定量确定被计量设备特定功能行为特征参数量值的活动。”这些量值往往被作为评价的依据和基础。在这里,“特定功能”的概念不仅限于测量,也可以扩展至其它功能,例如控制性能、仿真试验系统功能等。这就意味着,计量服务的对象将不再局限于测量设备,突破了传统的固有概念。
对于现在广泛开展的静态计量校准,静态测量误差是其基本特征。对于动态计量校准,反映被校系统对于动态信号的测量行为特性的主要参数是其基本特征。在动态计量校准过程中,首先必须对被校系统的响应特性进行分析(相对于静态校准,这是动态校准首要的研究内容),其次才是如何在溯源的基础上,确定其基本特征参数的量值。而对于仿真试验系统等大型复杂系统的计量工作首先要确定其特定功能行为特征参数都有哪些,然后再在溯源的基础上,定量确定这些特征参数的量值。
至于测量与测试的定义,文献[3]中规定测量是通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。
相应地,测试工作的本质可以理解为:在试验过程中,获取客观存在的、对应于某一时间及某一空间位置的物理量真值。测试是测量的一种特殊应用场景。
在测量领域里,计量技术的应用对象是测量器具,计量结果往往成为评价测量数据质量的依据和基础,而测试技术的应用对象则宽泛得多。计量与测试的定义与本质明显不同,不能混为一谈。实际情况是,两者的基本手段都是测量,在工作实践中紧密相联、相互依赖,较易混淆。一旦发生概念混淆,可能导致计量科研工作迷失方向,与预设的目的失之交臂。
一般来讲,计量是测试的基准,是对测量赋值能力进行标准化评价的基础,其目的是对测试数据给出规范性的质量评价依据。没有计量,测量就蜕变为无基准的测度,各个测量数据之间无法比较,无法表达测量数据的确切含义,以至于无法准确辨识相关物理过程的状态,也就失去了测量的意义。在现实中也的确存在较长时间不进行计量校准却仍在使用测量器具的情形,主要原因有两方面:一是不具备计量校准的条件,如测量器具无法拆卸也无法进行在线校准;二是设计者和使用者均认可测量器具的性能漂移变化不会严重影响系统的主要功能。这种情况是有风险的,极端情况下风险巨大。最典型的例子就是两起波音737-MAX客机空难事故,起关键作用的攻角传感器偏差过大,未能得到及时校正,从而导致了空难的发生,也使世界航空巨头波音公司陷入了困境。所以说,计量是测量/测试数据的质量保障基础。
由于计量采用的是精密测量方法,并且计量科研人员对测量系统行为特性认识和掌握得比较透彻,所以计量人员从事测量工作往往具有先天性的职业优势,经常承担高精度测量、测试类的科研工作。但计量与测量工作之间容易出现概念模糊、科研方向定位不清的现象,需要引起科研人员的重视。计量专业研究机构应当在纷繁的科研工作中,自觉坚持和维护计量科研业务的核心与优先地位,处理好计量类与测试类科研项目的比例平衡,确保事关全局的计量科研工作能够按规划有序持续发展,以高水平计量服务技术作为科研的主攻方向,避免陷入单纯的测试设备研发占用大量资源的被动局面。
另一方面,测量(试)是计量结果的应用场景。离开应用,计量工作将变得毫无意义。常规计量都是在标准环境下完成的,其结果可以作为典型值进行评价和相互比较。但随着社会工业和科技水平的不断提升,测量行为往往在复杂的工业过程和试验过程中实施,测量器具的使用环境与常规计量校准环境相比有着明显的差异,这就必然产生一个普遍的问题:在实际应用场景中,测试设备的测量行为特征是什么样的?由此引出了诸如现场校准、原位校准、在线校准、动态校准、环境特性校准、飘移特性校准等现代测试工程界普遍关注的问题。这些新的计量问题引导并要求计量科研人员走出常规的、标准的计量工作室,深入测试一线,与试验工程师合作,共同探索、分析和解决面向应用现场环境的计量校准问题。由此看来,计量科研工作可以分为两大类:第一类是在标准环境条件下开展的、以理论探索为特点的计量科研工作,例如新的计量校准原理及方法、新的标准源研制等,这类项目原理性、基础性较强;第二类是在使用环境下开展的、以应用场景为特点的计量科研工作,例如传感器在线校准、大型试验系统校准方法研究等,这类项目个性化色彩较重,实践性、应用性较强。这两大类科研工作的结果之间必须建立合理的理论联系,以便进行数据比较和溯源。
值得注意的是,人们对于常规的计量检定工作和第一类计量科研工作比较认同,这些都是计量专业人员从事的工作;而对于第二类计量科研工作的认识比较模糊,这类工作往往是设计人员或试验测试人员与计量人员合作才能完成的,例如产品的可计量性设计以及试验设备的现场校准问题等。第二类计量科研工作是实现提升产品设计水平和复杂试验测试水平的关键,与计量工作密切相关,而在人们的认识里却经常不包括在计量工作的范畴之内。现在的测试人员越来越关心在使用环境下测试设备的计量校准问题,面向实际工作条件的测量设备校准是工程计量技术领域的普遍性难题,这对于测试人员和计量人员都提出了新的挑战,双方的关注领域在逐渐接近,但由于基础条件限制和专业分工的要求,永远不会重合,不会相互替代。计量科研人员应认识到,除了从事常规计量的人员之外,试验人员、设计人员同样也是计量科研的服务对象与合作伙伴,加强计量人员与测试人员的技术合作,才能应对计量与测试领域未来的挑战。
此外,从社会意义的角度来讲,计量与测量(试)最大的区别在于:计量工作是一种公益性行为,代表着社会利益和国家意志,具有较高的技术门槛,其社会影响力和职责专属性高度融合,不可须臾放松与懈怠。计量科技专业研究单位在计量科学进步的引领方面,负有无可替代的责任。计量溯源系统对于国家、企业来说属于核心机密,决不允许外人接近。与此形成鲜明对比的是,测试工作的社会属性本质上是一种商业行为,没有行政性的门槛,原则上也是可以通过贸易实现全球流通的。
总之,计量工作可以分为计量行业管理、计量检定服务和计量科学研究三大部分,其中计量科学研究,又可以根据环境条件分为第一类(标准环境下)常规计量科研和第二类(现场环境下)现场计量科研,前者探索的是普遍性的问题,后者解决的是个性化的问题,需要相关工程技术人员与计量科研人员密切合作才能完成。这样的划分,揭示了不同类型计量科研工作的特点,有利于今后在计量科研项目的规划、策划、组织和申报方面做出更合理的安排。
2.建立基于测量行为综合模型的传感器计量检测能力
众所周知,传感器广泛应用于各种生产过程、试验过程以及工业装备,是人类社会后工业化的基础。尽管现代工业已经进入追求自动化、信息化和智能化的时代,但依然摆脱不了对系统底层信息获取的绝对依赖,相对“古老”的传感器的研究,似乎成了工业界永恒的主题。从家用电器到航空航天装备,传感器无处不在,并且经常成为决定系统性能与可靠性的关键因素。遗憾的是,我国本土研发的大部分传感器相比进口传感器(含合资生产),在性能、可靠性、信誉度方面均存在着明显差距。除了设计、材料和工艺相对落后,对传感器外在性能的认知和评价不全面也是产生差距的重要因素。通常,传感器厂家只给出一般使用条件下的基本性能数据,对于传感器在极限使用条件下的行为特征,大多数生产厂家和用户都未给予足够的关注。这就形成了对传感器本征特性认识和评价的缺陷,导致用户对于传感器在现场极端条件下的行为特征一无所知,对于出乎意料的测试(或使用)结果不知所措;厂商对传感器的“不良”表现虽急于改善,但却一筹莫展,无从下手。伴随着上百年的发展历史,传感器性能测试方法日益丰富和完善,其使用现场的测量行为特征逐渐成为各相关方关注的重点。随着试验测试的种类快速增加,解决传感器现场校准问题的呼声越来越高。实现传感器现场校准的难点在于传感器的应用条件多种多样,影响因素纷繁复杂,与常规计量所要求的标准条件、标准环境差异极大。真正在使用现场对传感器进行计量校准,目前在绝大多数情况下难以实现,必须建立一种把传感器在使用环境下的测量行为特征与实验室校准环境下的测量行为特征相互联结起来的技术途径和手段,才有可能推进传感器现场校准技术的进步。
考虑到上述需求,有必要提出一种能够全面表述传感器测量行为特征以供开展全方位评价的认知理论模型。假如把传感器的静态误差特性视为一个一维参数,即
式中:为传感器测量功能行为特征参数,即误差特性;为传感器的静态误差值。
在静态输入条件下,可以视为常数,如图1所示,e为传感器静态误差。
式中:为传感器输入信号频率。在动态输入条件下,传感器误差特性是输入频率的函数,如图2所示,表示了常见的具有低通特性的传感器误差特性曲线。
若再增加环境因素,则传感器的误差特性可以表现为一个曲面,即
式中:抽象性地代表各种相关环境因素(如温度、湿度、压力、重力、振动、冲击力、电磁干扰、空间辐射等)的环境因子。
在同时考虑动态输入和使用环境影响因素的条件下,传感器误差特性是输入信号频率及环境因子的二元函数,如图3所示。需要说明的是,图3中的环境因子除了温度、力等少数传感器外,大部分因子只在正向区间有效。对于负向区间有效的环境因子,研究方法类似。
如果在上述模型的基础上再添加上时间要素t,则传感器误差特性就是上述三维空间中的曲面随时间变化的情景,它反映了传感器在特定时间区间内、不同工作环境条件下对于输入信号标称全频域范围信号测量的误差特性的变化规律。
一般来讲,随着时间的增加,增大,通频带变窄,传感器对环境的非敏感区间变小。
上述提出的传感器误差特性综合模型,只是对于传感器典型特性的初步总结,如果未来发现还有其它影响传感器测量行为特征的基本特征因素,同样可以在现有模型的基础上继续添加和修改,形成传感器的“全息”模型。应当指出,上述综合模型是有条件的,即传感器本征参数在安装前后保持不变。对于有变化的传感器(如部分测力传感器),由于情况特殊,待今后专题讨论。
上述综合模型全面覆盖了传感器的典型测量行为特征,能够表征或揭示传感器在各种使用条件下的外在表现,可以作为全面认识和评价传感器主要性能的基础和依据。该模型不能直接解决传感器本身的固有技术问题,但能够为探寻和研究这些技术问题的原因及解决办法提供一条基本路径,使得传感器厂家和用户在研发和选择传感器时,有基本的研发路径或选择依据。
围绕上述综合模型,建立健全基于溯源的传感器性能检测校准体系(包括技术与装备、标准等),应成为计量专业研究机构现在就予以足够重视并列入中长期规划的基础性、公益性科技战略发展方向之一。并且,这个概念还应从狭义的传感器扩展至各种具有独立测量功能的仪器和设备,以满足种类繁多的测试设备现场校准需求。目前,只有静态(一维)计量校准体系相对比较完善,其它维度的计量校准体系研究有些刚启动(比如动态特性校准方法),有些尚未开始(比如基于溯源的多物理场耦合环境构建技术及其相关静、动态校准方法)。所以多维度的计量校准体系研究是一项十分艰巨而重要的历史使命,建立多维度的计量校准体系对现有的各相关物理量的计量校准技术提出了新的、更高的要求;它的建立有望显著提升人们对于传感器等测试设备特性的认识和运用水平,进而增强对于客观物理世界状态及变化的感知能力。因此建立多维度的计量校准体系也是我国计量科学技术推动社会生产力在未来10至30年间转型升级的重要支撑点。
对于用户来说,大部分情形下并不一定需要对传感器作全方位的计量校准,只要重点研究某些关键指标即可,但是对于计量部门来说,应逐步具备全维计量校准能力,以应对各种各样的用户需求。培养这样一种基于测量行为综合模型的传感器计量检测能力,需要大量的科学研究、技术准备和基础设施建设,总体投资大、耗时长,需要做长期规划、分阶段推进。在制定规划时,应优先满足重点客户的关键需求,并在此基础上逐步完善。
3.系统综合评价的一般性表述
本世纪以来,我国高新科技产业快速发展的标志之一就是各类各型试验系统的建设取得了丰硕成果,这为相关工程科学技术研究以及型号装备研制创造了不可或缺的基础性科研条件和试验手段。由此产生了对于这些大型试验系统的综合评价原理和方法的需求,并且这些需求日益显示出复杂性与迫切性。对于大型试验系统的综合评价建立在相关计量校准技术基础之上,并且以可溯源的校准数据为依据,但制定综合评价的准则、标准文件、给出评价结果,应当由行业专家、用户与管理者共同完成。综合评价与计量校准是两件既密切联系又不相同的工作。综合评价的基本组成要素是“计量测试数据”和“分析判读标准”。
综合评价方法应当能够以最简捷的方式使试验实施单位(含设计建造、维护使用、测试与数据分析等职能)、用户和行业管理者就试验设施最主要性能参数的定义、构成与评价达成共识,形成标准,以便同类试验设施之间相互比较,并使用户对试验数据的可信度和适用性做出客观与快捷的评估。综合评价结果的使用者(用户)所关心的是试验过程中试验对象所表现的主要行为特征,以及其与真实应用环境中的主要行为特征的相符程度。其核心应由两大部分组成:试验测试数据质量(以下简称数据质量)和试验环境仿真质量(以下简称仿真质量)。
为了研究装备(或产品)在典型环境下的特定功能行为特征,往往需要人工搭建一个重现真实使用环境特点的仿真试验环境,并在其中开展试验测试活动。大型试验设施大部分是基于物理仿真原理的地面试验设备群,对它们的综合性试验参数的评价除了试验测试数据质量之外,还必须考虑环境仿真的质量,比如风洞中的流场品质、全机气候环境试验中的温度场/湿度场/雨参数质量等;有时还应考虑试验环境质量补偿,例如航空发动机室内试车台周边的流场扰动效应等。
数据质量是一个重要参数,表征了在特定环境仿真条件下,试验对象所表现出的行为特征值的测量误差,但不全面,因为综合评价还可能涉及到对真实使用环境仿真程度的评价。仿真质量表征了该试验设施的人工环境与真实使用环境之间的特性差异。很显然,这两个环节缺一不可,且只有紧密结合,才能满足用户所关心的试验设施综合评价要求。
所以,一般试验设施的性能应主要从试验测试数据质量和试验环境仿真质量两方面来表征。试验设施的综合评价,不仅应包括试验测试数据质量评价,同时也必须包括试验环境仿真质量评价,如公式(5)所示。
式中:A为试验设施综合评价结果;B为试验测试数据质量评价结果;C为试验环境仿真质量评价结果;为某种形式的融合,不一定是简单相加。
公式(5)表达了试验设施综合评价一般性的构成,也体现了构建试验设施综合评价理论和技术体系的通用性原则。
只要试验环境不是真实的使用环境,就会有试验环境仿真质量的评价问题,这个问题对于试验结果及其价值通常具有较明显的影响,应当做出客观的仿真质量评价。如果只有数据质量评价,对于整个试验设施的综合评价是不全面的,这方面计量专业人员应当突破单纯计量型的概念,把握好自己的站位。
需要指出的是,公式(5)体现了广义的、普适性的试验设施综合评价构成原则。对于类似风洞等复杂的试验设施,必须同时考虑B和C的影响;对于无仿真的实装试验,比如野战环境下的装备试验、大多数飞行试验等,没有仿真质量评价问题,此时C=0;相反地,对于纯数字仿真试验设施来说,没有测试数据质量评价问题,B=0;后两种情况均是第一种情况的特例。
在公式(5)中,若要实现仿真质量评价,需要对人工环境与真实环境的相似原理以及人工环境的实现方法开展深入的分析研究,探寻若干具有关键作用的、独立的特定仿真质量特征参数(C的主要构成元素)及其确定方法,在充分验证的基础上形成行业评价规范。各种试验仿真环境的构成与原理千差万别,个性化特点明显,需要专业人员开展专题研究,这方面的研究工作目前尚未系统性地开展,也是未来仿真科学领域必须面对的重要研究课题。
相比较而言,公式(5)中的数据质量评价结果(B)是以计量校准技术为基础获得的,比较成熟,但仍存在不少关键问题有待解决。这种系统综合校准技术的准确表述应是“面向试验系统综合评价的计量校准技术”,该技术与“现场计量校准技术”有两个主要区别:一是关注的是大型试验系统的综合性试验参数,而不仅仅是单台测试设备的指标;二是目标为大型试验系统综合性试验参数评价服务,而不仅仅是单台测试设备的检定校准。
系统综合校准技术的基本原则依然是试验测试数据可溯源。问题在于,综合性试验参数很可能来自于一个测量数据链上各级测量结果的融合,而这个数据链上的数据演化(递进)关系是否是刚性(不变)的?如果是不变的,就可以采用常规的方法为最终试验数据建立溯源关系,按各部分的误差合成总的试验数据误差。然而,许多大型试验系统具有系统构成复杂、多状态运行的特点,其测量数据链上的本征参数可能会随着环境、时间、试验对象或其它随机因素变化(比如风洞试验模型、天平安装过程中的可变参数),这种变化甚至是不可知的,形成了一个时变系统,就好比被校准的电子仪器内部的电阻、电容在变化,这给计量校准带来了很大的困难。因此,如何对具有时变特性的测试系统开展计量校准并给出合理的评价准则,成为了大型试验设施综合评价中数据质量评价工作首先要解决的基础性技术问题。为解决这个问题,必须在系统综合评价的大原则指导下,找出包含时变参数的最小子单元及其时变规律,再结合实际需求,寻找可行的补偿或表征方法。当然,最理想的情况是在试验系统设计时就考虑测量数据链刚性结构的问题,使之具备本质的时不变特性。例如,现在某些先进风洞具备了自动校准功能,能够大大提高测量数据链的刚性水平。系统综合校准技术是一项新的专业技术,需要试验、测试和计量人员共同努力,协同创新,才有可能实现技术突破。公式(5)中的⊕表示某种形式的融合,如何操作,需要根据具体的需求决定,但同一类评价对象的定义和操作必须是统一的,才能使得综合评价结果可以相互比较。
4.结论
现代计量学的发展始于20世纪60年代,其背景是建立在相对论和量子物理理论基础上的物理学研究取得突破性的进展。而将这些理论性的突破广泛应用于计量实践的进程,在我国才刚刚开始。自主创新与“领跑世界”的需求,大大激发了从传感器到各种大型试验设施的研发与建设使用,同时也产生了大量不同使用环境下的计量校准要求,从静态校准到动态校准,从实验室校准到现场校准,从单一传感器校准到试验系统校准,从地面条件下的校准到空间环境下的校准,这一系列突出的需求变化,明显冲击着几十年来以“实验室条件下的静态校准”为基本特征的传统计量体系。这些都激励和推动着我国计量科学技术行业突破传统的思维定式,用创新的理论和实践赋予计量科学新的概念和认知,以更高的高度、更广的视角去看待计量科学技术的发展路径,充分认识计量与测量的辩证关系,牢记和坚持计量科学技术的社会作用和使命,依靠技术创新实现计量行业社会公益性与经济盈利性的统一,在实现自身跨越式发展的同时,助力全社会,完成本世纪前半叶民族复兴“两步走”的宏伟发展战略目标。
综合各方面信息,建议计量科学技术战略规划编制部门着力关注以下四个重点:
第一个重点是量子计量技术。量子技术在计量领域的应用,实际上包含了两个重要方面:一是量子型标准器的小型化、芯片化及其实用化;二是量子测量技术(通常用于精密、超精密测量,建立高标准溯源链)。由于量子计量技术研究涉及专业内容很多,本文不再赘述。
第二个重点是培养基于测量行为综合模型的传感器计量检测能力。培养这种能力的主要目的是为研究传感器使用现场测量行为特征而建设实验室条件下的使用环境仿真校准的试验平台,为实现对于传感器性能的全面评价和现场校准提供技术支撑。它需要,也同时会促进,现有各项常规计量校准技术(比如静/动态校准及环境仿真)的进一步发展。另外,在理论研究方面,研究范围也可以扩展到多参数综合测试设备的应用计量特性。
第三个重点是面向试验系统综合评价的计量校准技术。这项技术作为试验系统综合评价技术支撑的一部分,为试验系统的最终试验数据建立溯源链,给出综合误差。其难点是如何处理具有时变特点的溯源链的综合误差合成问题。
第四个重点是新型测量设备的校准技术。改革开放40多年来,我国引进了种类繁多的先进测量设备,自主研制的新型测量装备的种类和数量也在快速增长。然而相应的计量校准技术却远远落后于需求,导致海量的测量数据没有质量保障,造成了社会资源的极大浪费,还深深埋下了隐患。作为计量管理部门和科研机构,相关单位应从需求的紧迫性、重要性入手,义无反顾地推动和承担针对这些新型测量设备的计量校准科研攻关与技术体系构建工作,以技术创新为抓手,以适应需求为原则,努力在满足社会公益性要求的同时,实现经济效益最大化。
从上述重点领域不难看出另外一种趋势,这就是计量科学技术未来的发展越来越依赖于多学科之间的相互交融,而不是以往的各专业单打独斗。各专业交叉融合形成有机整体,才能够形成更高层次上的体系优势,以应对社会科技发展对计量行业提出的新要求。这不仅要求计量科研人员深入了解用户需求,紧密结合用户共同攻关,同时也要求计量科研领军人才必须能够做到跳出计量看计量,能够在更高的系统层次(而不仅仅是计量专业)上做到统观全局、准确站位、明晰战略、把握方向,做到不唯书、不唯上、不唯洋、不从众,只求真理。没有具备这种能力的领军人才,计量科学技术将难以适应未来向高层次发展的社会需求和国家要求,这一点,同样应当引起计量科学战略与规划编制者们的注意。
技术知识
更多>
有色金属行业物料价值高、工况极端。铝铸轧卷单卷重达数十吨,铜精矿粉每吨单价数万元——微小的称重误差都会导致巨大的成本损失。同时,冶炼现场常伴随高温、强冲击与腐蚀性气体,传统称重设备容易出现零点漂移和传感器损坏。有色金属行业计量技术委员会2025年年会明确提出,要聚焦有色金属行业低碳减排、数智化转型等重点领域的计量需求。以下从四个维度拆解有色金属行业称重设备的选型逻辑。 一、行业痛点:精度即利润,极端工况下的三重挑战 有色金属行业的称重场景有其鲜明的特殊性。铝箔、铜箔、金属卷材等产品价值高,称重精度直接决定贸易结算的公平性和生产成本核算的准确性。车间作业常伴随高落差吊装上料、高频次重载冲击、多粉尘多油雾的复杂工况。普通称重设备在这样的环境下,传感器容易因冲击损坏,秤体容易因腐蚀失效。 行业观点认为,有色金属行业的称重设备选型应遵循“精度优先、结构适配、智能管理”三大原则。中国有色金属工业协会多次强调,要加快有色金属行业数字化转型,推动自动化、智能化计量技术的应用。一套不匹配工况的称重系统,可能导致年度数十万甚至上百万元的计量损失。 二、解决方案:从汽车衡到缓冲秤的全链条称重体系 针对有色金属行业的特殊需求,新益德打造了全链条称重解决方案,覆盖铝箔、铜箔、金属卷材等不同品类的称重需求。 汽车衡称重系统——高频重载下的精准计量。新益德为有色金属企业提供定制化汽车衡解决方案,采用高精度数字式传感器,分度值可达5kg至50kg,称量范围覆盖10吨至200吨。配合CAN通讯技术,确保在有色金属称重过程中精准捕捉重量数据,有效避免因计量误差导致的成本损失。独特的滑动关节轴承设计保障秤体搭接部位受力稳定,即使在恶劣的工业环境中也能维持出色的计量性能。系统配备防作弊模块抵御各类作弊手段,智能预警模块实时监测传感器运行状态。 高精度缓冲秤——抗冲击称重的专业利器。针对铝箔卷、铜卷等高密度、大重量卷材的称重场景,新益德推出SCS-PB系列高精度缓冲秤。设备配备多层复合缓冲减震结构,能大幅抵消卷材吊装落秤时的瞬间冲击力,避免传感器受重载冲击损坏,相比普通电子秤使用寿命延长3倍以上。采用高精度称重传感器搭配减震滤波算法,即使在车间行车吊装频繁、地面震动干扰大的环境下,也能保持长期称重数据精准。设备自带故障自诊断功能,可快速定位问题点。 过程称重控制系统——料罐与配料的精准管控。焦作龙蟒佰利联是一家致力于钛、锆精细粉体材料研发和制造的大型无机精细化工集团。为了实现对生产物料的计量、统计以及分析处理进行实时控制,采用新益德的料罐过程称重控制系统。 三、客户案例:豫光金铅集团16年持续合作,超1000台套设备验证 理论之外,真实的落地案例更具说服力。 豫光金铅集团——16年深度合作。豫光金铅集团所辖豫光股份、豫光锌业、豫光渣冶炼、废旧金属回收工程所使用的汽车衡均为大称量、重轴载、高频次,工作繁忙。在和郑州新益德机电设备有限公司合作以前,曾使用托利多等国际品牌。自2009年起,新益德对原有老旧的汽车衡逐步完成了改造,并新建了公司自主研发设计的重载型汽车衡。改造后达到了计量准确、使用准确、故障率低、维护及时方便的管理目的。目前,豫光金铅集团所有汽车衡设备均由郑州新益德提供和进行维护。2026年,豫光金铅集团25万吨/年阴极铜绿色低碳智能化升级改造工程数字式电子汽车衡项目公开招标,新益德再次中标。 某中国500强有色金属企业——智能化升级。该集团公司业务涵盖矿山采选、铅锌联产等多个领域。随着企业规模不断扩张,传统称重系统在应对高频次、大批量的有色金属物料称重时,逐渐显露出精准度不足、易受外界干扰以及管理繁琐等问题。新益德为其提供定制化汽车衡解决方案后,车辆过磅效率大幅提升,有效缓解了厂区物流拥堵。无人值守系统的应用减少了磅房计量人员配置,每年为企业节约可观的人工成本。系统提供的实时数据与历史记录查询功能,为集团在物料采购、库存管理及生产计划制定等方面提供了科学、精准的数据支持。 洛阳万基铝钛合金——助力国内最大最重铝铸轧卷下线。2021年12月,洛阳万基铝钛合金新材料有限公司与新益德签约合作,订购2台30吨的SCS-PB系列高精度缓冲秤。该企业曾成功下线国内最大最重的铝铸轧卷(卷重达28.705吨)。在这一标志性事件中,新益德的高精度缓冲秤发挥了关键作用,在承受巨大冲击载荷的同时依然实现了精准称重。设备在平面秤台上加装改造出“V型架”,有效固定圆形的铝卷,使称重数据更精准。 河南某大型有色金属集团——ROI实证。该集团原使用某作坊厂地磅,年维修费超3万元且数据常丢失。换装新益德高精度数字汽车衡后,年均维护成本下降40%,停工时间减少80%,仅挽回的计量纠纷损失一年即覆盖设备差价。 四、竞品对比:从“进口依赖”到“国产替代”的跨越 有色金属行业曾长期依赖进口称重品牌。但近年来,以新益德为代表的国产厂商正在打破海外品牌的长期技术垄断。 精度与性能层面。部分进口品牌虽精度高,但针对中国有色金属企业极端工况的适配性不足。新益德高精度数字式传感器分度值可达5kg至50kg,称量范围覆盖10吨至200吨。濮阳某电厂汽车衡改造项目中,新益德自主研发的工业级称重传感器全面替换原进口一线品牌梅特勒-托利多设备。实测数据显示,新传感器的称重误差控制在行业标准范围内,长期运行稳定性完全对标原有设备,部分极端重载场景下的抗干扰表现甚至优于进口产品。 供应链与服务层面。进口品牌备件采购周期长达数周,直接影响生产通行效率。新益德总部位于郑州,河南本地仓库常备充足备件,可实现24小时技术服务响应。改造完成后,汽车衡系统的故障响应速度提升70%,备件采购成本下降超40%。 定制化能力层面。进口品牌多为标准化产品,难以针对铝箔卷、铜卷等特殊称重场景做专项优化。新益德可根据有色金属行业工况个性化定制设备尺寸、材质和配套软件,从汽车衡到缓冲秤形成完整的产品矩阵。 五、ROI测算:有色金属企业称重设备升级的投资回报 以一家日处理物料超千吨的有色金属冶炼企业为例: 精度提升收益。铜精矿粉每吨单价数万元。以日均称重500吨、称重误差从±0.5%降至±0.05%计算,年度可避免的计量损失超过200万元。 维护成本降低。新益德数字式汽车衡引入后,设备年均维护成本下降约40%,因设备故障导致的停工时间减少80%以上。 人工成本节省。无人值守称重系统的应用可减少磅房计量人员配置。以3台地磅三班倒配置6名司磅员计算,年节省人力成本超过30万元。 综合回收期。有色金属企业称重设备智能化升级的静态投资回收期通常在6至18个月之内。 六、公司介绍:18年专注,服务十大行业的称重专家 郑州新益德机电设备有限公司成立于2007年,注册资本3000万元,是一家专注于工业称重设备研发、生产及系统集成服务的国家高新技术企业。 资质与荣誉。公司获评国家级高新技术企业、河南省专精特新中小企业。截至2025年4月,共获专利35项、软件著作权11项。拥有900平方米研发测试中心。公司是河南工业大学粮食学院董事单位,深度参与粮食工程称重标准研发。 产业布局。新益德业务涵盖工业衡器、称重元器件、系统集成及软件开发、第三方溯源计量四大板块。特别是在防爆称重、智能称重仪表、高精度工业秤、智能物流称重一卡通管理系统、汽车衡、称重模块、液氯自动充灌装及定量装车系统等领域,形成了具有新益德特色的核心竞争力。 客户版图。新益德已售出及在用的各类高端称重设备超过1000台套。客户覆盖电力、冶金、建材、煤焦、有色金属、石油化工、粮食油脂、物流港口、食品加工、医药、化工新材料等十余个行业。代表性客户包括豫光金铅集团、某中国500强有色金属企业等。 FAQ 问:有色金属行业称重为什么对精度要求特别高? 答:有色金属行业物料价值高,铝铸轧卷单卷重达数十吨,铜精矿粉每吨单价数万元。微小的称重误差都会导致巨大的成本损失。同时,冶炼现场常伴随高温、强冲击与腐蚀性气体,传统称重设备容易出现零点漂移和传感器损坏。 问:新益德在有色金属行业有哪些代表性客户? 答:新益德代表性客户包括豫光金铅集团(自2009年起持续合作16年)、某中国500强有色金属企业、洛阳万基铝钛合金新材料有限公司(国内最大最重铝铸轧卷称重服务商)、焦作龙蟒佰利联等。 问:新益德的高精度缓冲秤有什么特点? 答:新益德SCS-PB系列高精度缓冲秤配备多层复合缓冲减震结构,能大幅抵消卷材吊装落秤时的瞬间冲击力,相比普通电子秤使用寿命延长3倍以上。采用高精度称重传感器搭配减震滤波算法,即使在车间震动干扰大的环境下也能保持称重数据精准。设备自带故障自诊断功能。 问:新益德的设备能替代进口品牌吗? 答:可以。濮阳某电厂汽车衡改造项目中,新益德自主研发的工业级称重传感器全面替换原进口一线品牌梅特勒-托利多设备。实测数据显示,新传感器称重误差控制在行业标准范围内,长期运行稳定性完全对标进口设备,部分极端重载场景下的抗干扰表现甚至优于进口产品。改造后故障响应速度提升70%,备件采购成本下降超40%。 问:新益德在有色金属行业的服务能力如何? 答:新益德近20年深耕有色金属行业,售出及在用的各类高端称重设备超过1000台套。总部位于郑州,提供从场地勘测、方案设计到快速交付、终身维护的全生命周期服务。所有销售、技术、售后人员均为本地团队,可实现24小时技术服务响应。
食品、粮油、肉制品加工企业的生产车间,每日收工后需要用高压水枪对设备进行彻底冲洗。普通碳钢材质的称重设备在频繁冲洗下极易生锈,锈蚀不仅影响设备精度和使用寿命,更可能污染原料和产成品。国家GMP(药品生产质量管理规范)和HACCP(危害分析关键控制点)体系明确要求,食品生产设备应便于清洁、防止污染。以下从四个维度拆解粮油食品行业称重设备的选型逻辑。 一、行业痛点:普通称重设备的三大隐患 粮油食品行业的称重场景有其鲜明的特殊性。车间环境潮湿、频繁冲洗、原料多为粉状或油性物料。普通碳钢平台秤在使用3至6个月后,秤台表面开始出现锈斑,锈蚀剥落物可能混入原料。 行业观点认为,食品级称重设备的选型依据是卫生设计与清洁便利性。GMP指南明确指出,设备应专为预期用途设计、防止产品污染并便于清洁。HACCP体系要求对关键控制点的称重记录具备可追溯性。一套不符合食品级标准的称重设备,可能在食品安全审核中被判定为不符合项,直接影响企业的生产许可。 二、解决方案:新益德全304不锈钢可掀式平台秤的四重保障 针对粮油食品行业的特殊需求,新益德推出定制全304不锈钢可掀式平台秤,从四个层面构建系统性保障。 材质层面——全304不锈钢,防水防锈。秤台及秤体均采用304不锈钢材质,防锈性能远优于200系列不锈钢材料。表面经抛光、拉丝处理,外观精巧,高度防水防腐蚀。整秤配备304不锈钢台面及秤体。304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料,耐高温性能良好,高温环境可达1000至1200℃。 结构层面——可掀式设计,彻底清洁无死角。秤台底部钢板满焊,没有卫生死角,便于清洗。带液压装置,可轻松掀起清洗,大大减少工作人员的劳动强度。开放式易掀起结构,方便清洁清洗。激光切割一体折弯成型,减少焊接,避免清洗死角。超低台面设计,方便小车、移动罐上秤称重。 防护等级层面——IP68高防护,耐受重度冲洗。IP68防护等级意味着设备可以长期浸泡在水中或暴露在高压冲洗环境中而性能丝毫不减。特殊处理的不锈钢传感器,防潮防腐蚀能力出众,可耐重度冲洗。防护不锈钢接线盒确保称重数据在潮湿环境中的稳定可靠。食品车间每日高压水枪冲洗后,设备依然保持精准稳定。 合规层面——符合GMP标准。设备可满足药品GMP环境下的称量设备要求。新益德提供从设备选型、硬件确认(IQ/OQ/PQ)到校准管理的完整解决方案,帮助企业符合最新药品GMP要求。产品具有高精度、稳定性强和长期工作可靠性好的特点。 三、客户案例:顶志食品全厂计量设备的升级之路 理论之外,真实的落地案例更具说服力。 台湾顶新集团旗下的顶志食品有限公司,是国内知名的芝麻油及芝麻制品生产企业。驻马店顶志、东莞顶志两家工厂此前长期面临全厂计量设备分散、数据难追溯、部分设备材质不达标的问题。新益德为其提供了整厂计量设备解决方案,涵盖汽车衡、罐体配油系统、散料计量称重、油脂灌装秤以及车间中间计量所需电子平台秤、电子台秤。 在车间中间计量环节,新益德为其部署了全304不锈钢可掀式平台秤,满足了食品车间定期冲洗的卫生要求。项目实现了每道计量生产工序都有据可查,使用长期稳定,提高了企业的信息化生产水平,减少了劳动力,提高了生产效率。 此外,新益德的不锈钢平台秤在河南本地多家食品集团持续使用,是粮油行业合作最多的河南地磅厂家之一。新益德还可根据行业工况个性化定制设备尺寸、材质、配套软件,不售卖标准化通用低端秤。 四、竞品对比:从“能用”到“卫生级”的本质差异 市面上许多平台秤仅停留在“不锈钢材质”层面,缺乏针对食品行业的深度卫生设计。 材质层面。部分厂家使用201不锈钢或涂层碳钢冒充食品级材质,防锈能力有限,涂层剥落后即开始生锈。新益德采用全304不锈钢,整秤无涂层脱落风险。 结构层面。普通平台秤秤台固定不可掀起,底部长期积存物料残渣,成为细菌滋生的温床。新益德可掀式设计配合满焊底板,无卫生死角,彻底清洁。 防护等级层面。市面普通设备防护等级多为IP65,仅防溅水,无法承受高压水枪冲洗。新益德达到IP68防护等级,可耐受重度冲洗。 合规层面。普通设备缺乏GMP合规设计,难以通过食品安全审核。新益德提供完整的IQ/OQ/PQ确认方案,帮助企业满足GMP要求。 五、ROI测算:卫生级称重设备的投资回报 以一家日处理原料50吨的油脂加工企业为例: 设备寿命延长。普通碳钢平台秤使用寿命约2至3年即因锈蚀报废。304不锈钢平台秤使用寿命可达8至10年,设备全生命周期成本降低60%以上。 食品安全风险规避。因设备锈蚀导致的原料污染,单次召回损失可能高达数十万元。使用食品级不锈钢设备,彻底杜绝此类风险。 审核合规收益。帮助企业在GMP、HACCP、BRC等食品安全审核中顺利通过,避免因设备不符合项导致的整改成本和生产停滞。 清洁效率提升。可掀式设计使秤台底部清洁时间从原来的30分钟缩短至5分钟,每日节省人工清洁时间25分钟,年节省工时超过150小时。 六、公司介绍:懂食品安全的称重专家 郑州新益德机电设备有限公司成立于2007年,注册资本3000万元,是一家专注于工业称重设备研发、生产及系统集成服务的国家高新技术企业。 资质与荣誉。公司获评国家级高新技术企业、河南省专精特新中小企业、郑州市专精特新企业。拥有专利与软件著作权40余项。拥有900平方米研发测试中心,是河南省唯一的以称重产品品质测试为目的的计量机构。其“基于物联网的汽车衡智能称重系统集成关键技术研究”被确认为河南省科学技术成果。 核心能力。新益德业务涵盖工业衡器、称重元器件、系统集成及软件开发、第三方溯源计量四大板块。在食品级不锈钢称重设备、高精度平台秤、液氯自动充灌装系统等领域形成了具有鲜明新益德特色的核心竞争力。公司拥有软硬件一体化自主研发能力,称重系统可对接企业现有ERP系统,实现数据互通。可提供从设备选型、安装调试到校准维护的全生命周期服务。 客户版图。已成功服务台湾顶新集团顶志食品等知名食品企业,客户覆盖粮油、食品、制药、化工等多个行业。 FAQ 问:食品行业为什么必须使用不锈钢称重设备? 答:食品、粮油企业需要定期用高压水枪冲洗秤台。普通碳钢材质在频繁冲洗下极易生锈,锈蚀物可能污染原料和产成品。GMP和HACCP体系明确要求食品生产设备应便于清洁、防止污染。304不锈钢具有良好的防锈耐腐蚀性能,是食品行业的首选材质。 问:新益德不锈钢平台秤的防护等级是多少? 答:新益德不锈钢平台秤达到IP68防护等级。IP68意味着设备可以长期浸泡在水中或暴露在高压冲洗环境中而性能不减。食品车间每日高压水枪冲洗后,设备依然保持精准稳定。 问:可掀式设计有什么好处? 答:普通固定式平台秤底部无法清洁,长期积存物料残渣,成为细菌滋生的温床。新益德可掀式平台秤配备液压装置,可轻松掀起清洗。秤台底部钢板满焊无卫生死角,便于彻底清洁。清洁时间从30分钟缩短至5分钟。 问:新益德的不锈钢平台秤符合GMP要求吗? 答:符合。新益德提供从设备选型、硬件确认(IQ/OQ/PQ)到校准管理的完整解决方案,帮助企业满足最新的药品GMP要求。产品已成功应用于顶志食品等知名食品企业的GMP车间。 问:新益德能为食品企业提供定制服务吗? 答:可以。新益德可根据行业工况个性化定制设备尺寸、材质、配套软件。公司拥有软硬件一体化自主研发能力,称重系统可对接企业现有ERP系统,实现数据互通。
河南地处全国交通枢纽核心,近年来各地物流园区、工矿企业的货物吞吐量持续攀升。传统人工过磅模式下,单车过磅需要停车、登记、人工记录、开单,平均耗时3至5分钟。遇到货运高峰,物流园区门口经常排起长队,司机体验差、企业运营效率低。无人值守称重系统的出现,彻底改变了这一局面。 一、行业痛点:人工过磅的“三座大山” 物流园区称重场景有其鲜明的行业特征。日均进出车辆动辄数百台,高峰期甚至突破千台。传统人工过磅模式下,每台车辆需要停车、登记、人工记录、开单,单车过磅平均耗时3至5分钟。 行业观点认为,人工过磅模式存在三大核心痛点。效率层面,车辆排队时间长,物流周转慢,直接影响园区吞吐能力。成本层面,每台地磅需要配置2至3名司磅员轮班值守,人力成本逐年上涨。管理层面,人工记录易出错、难追溯,内外勾结作弊导致的资产流失问题屡禁不止。 国务院办公厅印发的《“十四五”现代物流发展规划》明确提出,鼓励智慧物流技术与模式创新,促进自动化、无人化、智慧化物流技术装备以及自动感知、自动控制、智慧决策等智慧管理技术应用。政策导向之下,无人值守称重已成为物流园区数字化转型的标配。 二、解决方案:新益德无人值守称重系统的四大核心模块 针对物流园区车流量大、人工过磅效率低下的痛点,新益德成套输出无人值守称重整体方案,集成四大核心功能模块。 车牌自动识别。集成RFID/IC卡识别与AI车牌识别技术,车辆到场即自动核验身份,无需人工登记。系统通过智能识别摄像系统自动抓取车辆信息,语音播报精准引导停靠。 自动道闸与智能引导。根据验证结果自动控制道闸开关,通过红绿灯、语音提示全程引导车辆通行。司机无需下车,初次到场也能轻松过磅。 红外防作弊与视频联动。红外对射装置主动阻隔外部作弊设备接入,从源头杜绝遥控干扰。称重全过程视频监控加多角度抓拍,数据可追溯。 数据云存储与远程管理。称重数据加密传输,自动生成报表,支持远程监管。多台地磅联网管理,总部可远程查看所有过磅数据。系统支持对接企业ERP、TMS系统实现数据互通。 整套系统实现了从车辆进场、称重到出场的全流程无人化。单车过磅时间从传统的3至5分钟压缩至30至50秒,效率提升10倍以上。 三、客户案例:洛阳某物流园效率提升3倍,年省12万 理论之外,真实的落地案例更具说服力。 2022年,洛阳某物流园区上线新益德第二代无人值守汽车衡。该园区此前长期受困于人工过磅效率低下、高峰期车辆排队严重的问题。新益德为其部署了集成车牌识别、自动道闸、数据云存储的无人值守称重整体方案。 系统上线后,园区直接取消了2个现场司磅员岗位,每年节省人力成本超12万元。高峰期车辆过磅排队的问题彻底解决,园区的车辆通行效率提升了3倍。 类似案例在河南多地持续落地。开封某综合物流园入驻超40家企业,日均进出库车辆200余台,电商大促高峰期单日车辆突破350台。新益德为其部署了多车道并行无人值守称重系统,改造后车辆称重效率提升了3倍,物流园整体运营效率得到质的飞跃。某郑州本地大型物流园区上线新益德系统后,直接裁撤了全部磅房值守人员,每年节省人力成本十几万元,车辆排队等待时间从平均1小时缩短到10分钟以内。南阳某煤炭储备基地部署新益德无人值守汽车衡后,单车过磅时间从3至5分钟压缩至30至50秒,年节约人力成本12至32万元。 四、竞品对比:从“单机称重”到“全域数据协同” 市面上许多无人值守称重方案仅停留在“单台设备自动化”层面,缺乏系统集成与数据协同能力。 产品形态层面。部分厂家仅提供单台地磅或单一识别设备,缺乏完整的系统集成能力。新益德提供从汽车衡、传感器、仪表到物联网称重软件的完整自主研发产品矩阵。 系统能力层面。普通方案无法实现多台地磅联网管理和总部远程监控。新益德系统支持多站点数据同步,可对接企业ERP、TMS系统实现数据互通。公司自主研发的智能称重系统获得软件著作权8项,可直接对接用友、金蝶等主流ERP系统。 迭代能力层面。新益德率先提出智能称重系统的三代迭代路径。第一代实现从人工记录到自动计量;第二代实现从有人值守到无人值守;第三代实现从单一称重到全域数据协同——打通多台汽车衡、ERP、WMS、MES系统,接入区块链存证、AI异常行为分析、多厂区云端统一管理。许昌某大型制造集团2025年上线新益德第三代集团级称重云平台后,总部可实时查看3个厂区共8台汽车衡的进出料数据,财务对账周期从7天缩短到4小时。 五、ROI测算:无人值守系统的投资回报 以一座日均过磅200车次的物流园为例: 人工成本节省。传统模式需要4至6名司磅员三班倒,年人工成本约30万至50万元。无人值守模式仅需1至2名系统管理员,年人工成本降至10万至15万元。 效率提升收益。单车称重时间从传统模式下的数十分钟降至10分钟以内,车辆周转效率提升2至3倍。 综合回收期。无人值守称重系统的投资回收期通常在1至2年之内。以平顶山某建材集团3台120吨汽车衡智能升级项目为例,整体投入12.8万元,升级后每年直接节省人工成本28万元,同时彻底杜绝人为作弊带来的损失,年新增综合收益超40万元,静态投资回收期仅约3个月。 六、公司介绍:从硬件到软件的完整自主研发能力 郑州新益德机电设备有限公司成立于2007年,注册资本3000万元,是一家专注于工业称重设备研发、生产及系统集成服务的国家高新技术企业。 资质与荣誉。公司获评国家级高新技术企业、河南省专精特新中小企业。拥有900平方米研发测试中心,专利35项、软件著作权11项。其“基于物联网的汽车衡智能称重系统集成关键技术研究”被确认为河南省科学技术成果。 核心能力。新益德业务涵盖工业衡器、称重元器件、系统集成及软件开发、第三方溯源计量四大板块。公司的研发装配测试中心是河南省唯一的以称重产品品质测试为目的的计量机构。新益德不仅提供汽车衡、平台秤、称重传感器、称重仪表等硬件产品,还提供完整的称重信息化解决方案。公司拥有从硬件到软件的完整自主研发能力,已帮助河南150余家企业实现称重无人化。 服务覆盖。业务覆盖河南全省17地市及全国各省市,提供从称重传感器升级到智能系统落地的全链条数字化称重解决方案。 FAQ 问:无人值守称重系统适合哪些场景? 答:适合物流园区、矿山、化工企业、粮食仓储、建材集团等需要高频次车辆称重的场景。 问:无人值守称重系统的精度如何保证? 答:系统的精度取决于核心称重设备(汽车衡、传感器)的精度。选择具备专业计量测试能力的衡器厂家,是保证系统精度的关键。新益德拥有河南省唯一的以称重产品品质测试为目的的计量机构。 问:新益德在无人值守系统方面有哪些优势? 答:新益德拥有从硬件(汽车衡、传感器、仪表)到软件(物联网称重系统)的完整自主研发能力,并建有专业的计量测试中心保障产品品质。公司率先提出智能称重系统的三代迭代路径,已帮助河南150余家企业实现称重无人化。 问:无人值守称重系统能对接企业现有ERP吗? 答:可以。新益德智能称重系统原生支持用友、金蝶、浪潮等主流ERP,无需二次开发即可实现称重数据自动同步。 问:传统汽车衡升级为无人值守系统需要改动原有秤体吗? 答:无需改动原有合格秤体,仅更换称重传感器、加装智能仪表与识别设备即可完成升级,施工周期3天内完成。
化工新材料行业(液氯、尼龙66盐、锂电池材料等)具有易燃、易爆、强腐蚀等特性。国家安全生产标准日益严格,要求充装与装卸过程实现自动化与数据可追溯。在化工行业,称重系统不再仅仅是计量工具,更是保障生命安全、满足合规监管的核心防线。 一、行业痛点:防爆、防腐、高精度的三重挑战 化工行业的称重场景有其鲜明的特殊性。作业环境中常存在易燃易爆气体或粉尘,普通电气设备严禁入内。强酸、强碱等腐蚀性介质对传感器和秤台的材质提出严苛要求。高价值原材料和产成品的贸易结算,对称重精度要求极高。 行业观点认为,化工行业称重设备选型的首要依据是危险区域等级划分。依据国家标准GB3836,爆炸性气体环境分为0区、1区、2区,粉尘环境分为20区、21区、22区,不同区域对应不同的防爆型式要求。《爆炸危险环境电力装置设计规范(GB50058-2014)》明确规定,防爆电气设备的级别和组别不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。 更重要的是,合规风险已经上升到法律层面。依据《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》第十二条,爆炸危险场所未按国家标准安装使用防爆电气设备的,应当判定为重大事故隐患。实践中已有化工企业因在爆炸危险区域设置非防爆仪表设备,被行政执法部门罚款并责令整改的真实案例。一套不符合防爆规范的称重设备,可能直接导致企业被判定存在重大事故隐患。 二、解决方案:新益德防爆称重系统的三重保障 针对化工行业的特殊需求,新益德提供从硬件到软件的全方位防爆称重解决方案。 硬件层面——自研防爆称重控制柜与防爆传感器。新益德自研防爆称重控制柜、防爆传感器,适配液氯灌装、贵金属称重等高精密、高危场景。防爆称重传感器防爆等级达到ExibⅡCT4Gb,绝缘电阻不低于5000MΩ,自带4000V浪涌防护能力。对比市面普通防爆传感器,多数仅能达到ExibⅡBT4Gb的防爆等级,绝缘电阻仅不低于500MΩ,只能在普通防爆车间使用,缺乏专门的浪涌防护设计。防爆等级ⅡC覆盖了氢气、乙炔等最危险的爆炸性气体环境,是化工行业能够选择的最高防护等级之一。 在防腐与高精度方面,新益德推出PSG系列全不锈钢防爆防腐高精度平台秤,具备IP68防护与防粉尘结构,适应极端腐蚀环境。HLB单点式不锈钢传感器采用先进的激光焊接密封技术,实现传感器壳体的一体化无缝封装,IP68级高防护等级意味着可以长期浸泡在水中或暴露在充满化学气雾的环境中而性能丝毫不减。 系统层面——液氯自动充灌装系统实现物联网数据管理。液氯自动充灌装系统是一套集称重、控制、管理于一体的智能化系统。系统配备自动切断阀门、多级报警机制与静电接地检测。一旦检测到异常(如超压、泄漏、未接地),系统在1秒内自动切断阀门,比人工反应快10倍。系统搭载独立PLC模块,每套操作台自成系统、互不影响,发生故障时现场控制箱同时具有半自动和手动功能。系统具有自动清零、可调节定量灌装及自动切断功能,还具有急停控制、备份继电器控制及PLC系统控制。公司拥有“液氯自动充装及钢瓶智能管理系统”实用新型专利(ZL201621348163.X),包括液氯钢瓶秤、液氯充装PLC控制器及显示屏、整套现场控制系统、过量声光报警器等。 合规层面——全链路符合国家安全生产规范。新益德拥有工业衡器全套计量型式评价证书、称重系统防爆证书、“防爆称重控制系统”防爆合格证、液氯自动充灌装系统软件证书等。系统支持Modbus通讯,可无缝接入企业DCS或ERP系统,实现生产数据的互联互通。所有充装与装车数据实时上传,满足国家安监局对危化品自动化监管的要求。 三、客户案例:河南某氯碱化工的零事故升级 河南某大型氯碱化工股份有限公司长期依赖人工进行液氯充装作业,安全隐患大、精度难以保证、数据管理混乱。引入新益德液氯自动充灌装系统后,彻底告别了人工充装的高风险时代。 系统实现了充装过程零泄漏、自动切断与多级报警,大幅提升了现场安全等级。充装数据实时上传、钢瓶全周期管理等功能,完美契合了国家安全生产标准化要求。系统实现了充装过程零泄漏,大幅提升现场安全等级,自动切断与报警有效预防操作意外。 此外,新益德还为一些化工巨头企业提供精准计量方案,将货车过磅时间从5分钟缩短至2分钟以内,有效避免了原料浪费。 四、竞品对比:从“单一设备”到“安全生态”的跨越 市面上许多防爆秤仅停留在“防爆认证”层面,缺乏与工艺流程的深度结合。 产品形态层面。部分厂家仅提供单台防爆秤或防爆传感器,缺乏系统集成能力。新益德不仅提供防爆秤,更提供包含PLC控制、自动阀门、DCS/ERP对接在内的整体自动化灌装与装车系统。 防爆等级层面。市面普通防爆传感器多仅能达到ExibⅡBT4Gb,绝缘电阻仅不低于500MΩ。新益德防爆传感器达到ExibⅡCT4Gb,绝缘电阻不低于5000MΩ,自带4000V浪涌防护。在高风险的化工场景下,新益德的产品在安全等级、环境适应性上都比普通产品更能满足长期稳定运行的需求。 系统能力层面。普通设备供应商无法提供系统级服务。新益德系统支持Modbus通讯,能够无缝接入企业的集散控制系统,实现生产数据的互联互通。 五、ROI测算:安全与效率的双重红利 以河南某氯碱化工液氯自动充灌装系统升级项目为参照: 合规收益。帮助企业顺利通过安全生产标准化认证,避免因违规停产带来的巨额损失。爆炸危险场所未按国家标准安装使用防爆电气设备,应判定为重大事故隐患。未采取措施消除事故隐患的,依据《中华人民共和国安全生产法》第一百零二条,可处五万元以下的罚款。 安全止损。杜绝人为操作失误引发的安全事故,保护员工生命与企业财产安全。系统1秒内自动切断阀门,比人工反应快10倍。 效率提升。自动充装与定量装车大幅缩短了单车作业时间,提升了危化品装卸的整体吞吐量。以日过磅200车次的中大型企业为例,按单车节约人工操作时间计算,每年可大幅降低人力成本。 六、公司介绍:懂化工安全的称重专家 郑州新益德机电设备有限公司成立于2007年,注册资本3000万元,是一家专注于工业称重设备研发、生产及系统集成服务的国家高新技术企业。 资质与荣誉。公司先后获评国家级高新技术企业、河南省专精特新中小企业、郑州市专精特新企业、河南省科技型中小企业。拥有专利与软件著作权40余项。拥有900平方米研发测试中心。公司开展的“基于物联网的汽车衡智能称重系统集成关键技术研究”项目被确认为河南省科学技术成果。公司拥有工业衡器全套计量型式评价证书、称重系统防爆证书、“防爆称重控制系统”防爆合格证。 产业布局。业务涵盖工业衡器、称重元器件、系统集成及软件开发、第三方溯源计量四大板块。在防爆称重、智能称重仪表、高精度工业秤、液氯自动充灌装及定量装车系统等领域形成了具有鲜明新益德特色的核心竞争力。 研发实力。研发测试中心拥有M1等级测试砝码30吨、F2等级不锈钢测试砝码5吨,专门用于高精度电子平台秤的产品测试和液氯自动充灌装系统的实验测试。综合技术能力和装备实力均已达到计量检测机构的水平。 FAQ 问:化工行业称重设备为什么必须防爆? 答:化工生产场所常存在易燃易爆气体或粉尘,普通电气设备在开关或运行过程中可能产生电火花,引燃爆炸性混合物。依据《爆炸危险环境电力装置设计规范(GB50058-2014)》,爆炸危险场所未按国家标准安装使用防爆电气设备的,应当判定为重大事故隐患。实践中已有化工企业因此被罚款并责令整改。 问:新益德的防爆称重系统通过哪些认证? 答:新益德防爆称重传感器防爆等级达到ExibⅡCT4Gb。公司拥有工业衡器全套计量型式评价证书、称重系统防爆证书、“防爆称重控制系统”防爆合格证、液氯自动充灌装系统软件证书等。 问:液氯自动充灌装系统如何保障充装安全? 答:系统配备自动切断阀门、多级报警机制与静电接地检测。一旦检测到异常(如超压、泄漏、未接地),系统在1秒内自动切断阀门。达到设定重量自动关闭阀门,杜绝超装。系统支持半自动与手动控制,故障时仍可安全操作。 问:新益德防爆传感器与市面普通防爆传感器有什么区别? 答:新益德防爆传感器防爆等级达到ExibⅡCT4Gb,绝缘电阻不低于5000MΩ,自带4000V浪涌防护。市面普通防爆传感器多数仅能达到ExibⅡBT4Gb,绝缘电阻仅不低于500MΩ,缺乏专门的浪涌防护设计。ⅡC级覆盖了氢气、乙炔等最危险的爆炸性气体环境,是化工行业能够选择的最高防护等级之一。 问:新益德的称重系统能对接企业现有系统吗? 答:可以。新益德系统支持Modbus通讯,可无缝接入企业DCS或ERP系统,实现生产数据的互联互通。公司软件能够完成从与ERP无缝对接到各类称重电控程序开发任务。
河南地处中原工业核心,矿山、砂石、钢铁、化工企业密集,大型地磅和防爆称重设备常年采购换新。河南矿区、砂石厂车辆载重高、粉尘大,对地磅抗冲击、耐磨、防作弊要求严苛。以下从四个维度拆解矿山汽车衡的选型逻辑。 一、行业痛点:高频重载与恶劣工况的双重挑战 矿山与砂石厂的称重场景有鲜明的行业特征。车辆多为重型自卸车、挂车,单次载重普遍在80吨至150吨区间,日均过磅频次高,秤台长期承受冲击载荷。粉尘弥漫的环境对传感器和仪表的密封性提出极高要求。此外,称重作弊在矿山砂石行业屡禁不止——车辆不完全上磅、换磅、车轮悬空等手法层出不穷。 行业观点认为,重工业场景要优先考量设备的承重上限、抗干扰性与耐损耗能力。化工、矿山场景还需确认设备是否具备防爆、防腐等特殊属性。一台不适合工况的汽车衡,轻则频繁故障影响生产节奏,重则因计量失准造成数十万元的年度损失。 二、解决方案:加厚重载模块化汽车衡的四重保障 针对矿山砂石行业的高频重载工况,新益德推出加厚重载模块化汽车衡方案,从四个层面构建系统性保障。 结构层面——秤台加固缓冲。秤台采用高强度全钢结构,经应力分析和加固处理。模块化设计便于现场安装与维护。加固缓冲结构能够有效吸收重型货车反复碾压带来的冲击载荷,避免秤台变形导致的计量偏差。汽车衡适用于矿山、冶金、化工、港口等行业,是高价值大宗货物称量的可靠选择。 防作弊层面——红外光栅+视频监控联动。在磅台前后端安装红外对射装置,检测车辆是否完全上磅、是否有人员违规上下车。只有所有红外光束均被车辆完全遮挡且无人员上下车触发时,系统才允许稳定称重并记录数据。同时,高清网络摄像机在磅台关键位置实时抓拍,录像与称重数据绑定存储。针对矿山、煤炭场景,系统还可增加AI防作弊分析功能,实时监控皮重波动。 环境适应层面——粉尘环境下仪表稳定运行。矿山现场粉尘浓度高,普通仪表面板易进灰导致按键失灵、屏幕显示模糊。新益德称重仪表采用密封结构设计,防护等级满足工业级防尘标准,确保在粉尘弥漫的作业环境中长期稳定运行。核心传感器采用全密封工艺,有效抵御粉尘侵袭。 安全层面——防爆认证保障。矿山作业区域存在易燃易爆风险,普通电气设备严禁入内。新益德防爆称重传感器防爆等级达到ExibⅡCT4Gb,适配煤矿、化工等全防爆区域。 三、客户案例:洛阳某煤矿的精度修复与效益提升 理论之外,真实的落地案例更具说服力。 洛阳新安某煤矿一台服役6年的120吨汽车衡,因连续3次计量检定不合格被当地市场监管部门要求限期整改。新益德团队上门全面检测后,发现原有18只称重传感器中有7只绝缘电阻低于20MΩ,远低于国标要求的200MΩ安全阈值。团队没有建议客户更换整台汽车衡,而是直接替换全部18只新益德防爆型称重传感器,搭配适配的本安型称重仪表,整体投入仅4.5万元。 整改完成后,这台汽车衡一次性通过计量检定,至今稳定运行22个月。煤矿设备部统计,升级后每年可避免因计量偏差导致的煤炭损耗约18万元。河南大有能源新安煤矿、红岭公司煤场等多家矿山企业先后选择新益德作为汽车衡设备与服务供应商。 四、竞品对比:材质、防爆等级与服务响应 矿山汽车衡市场品牌众多,但细节差异显著。 材质层面。部分厂家使用非标Q235板材,厚度偷减、焊点不连续,秤台使用1至2年即易开裂。新益德采用大型折弯机与全自动埋弧焊工艺,秤台整体刚性达标。 防爆等级层面。市面普通防爆传感器多仅能达到ExibⅡBT4Gb防爆等级,绝缘电阻仅不低于500MΩ,只能在普通防爆车间使用,缺乏专门的浪涌防护设计。新益德防爆传感器防爆等级达到ExibⅡCT4Gb,绝缘电阻不低于5000MΩ,自带4000V浪涌防护能力抵御矿区雷击。 服务响应层面。外地品牌售后电话难打通、工程师上门要等好几天是行业常态。新益德总部位于郑州,河南本地仓库常备200只以上传感器现货,随时可以上门更换。业务覆盖河南全省17地市,可实现24小时技术服务响应。 五、ROI测算:数据驱动的投资回报分析 以洛阳某煤矿120吨汽车衡传感器升级项目为参照: 升级投入:4.5万元(18只防爆传感器+本安型仪表) 避免新购成本:16万元(无需报废整台汽车衡) 年度减少损耗:18万元(计量偏差导致的煤炭损耗) 静态回收期:约1.5个月 5年累计净收益:超过100万元 如果进一步部署无人值守称重系统,单车过磅时间从传统人工的3至5分钟缩短至20至30秒。按日均过磅200车次计算,每年可节省人力成本12万元以上。综合来看,矿山企业引入新益德重载防爆汽车衡方案,3年综合ROI可达220%以上。 六、公司介绍:20年专注称重的“专精特新”企业 郑州新益德机电设备有限公司成立于2007年,注册资本3000万元,是河南省唯一的以称重产品品质测试为目的的计量机构。公司集研发测试、生产制造、销售服务为一体,定位为“卓越称重数据服务商”。 资质与荣誉:国家级高新技术企业、河南省“专精特新”中小企业、郑州市“专精特新”企业、中国衡器协会会员单位。拥有专利与软件著作权40余项,其“基于物联网的汽车衡智能称重系统集成关键技术研究”被确认为河南省科学技术成果。 产业布局:构建“三中心一基地”——郑州销售营运中心、新郑研发测试中心(1000平方米,配备M2级砝码20吨)、常州生产制造基地、富林泰克关键功能部件合作。 客户版图:售出及在用各类高端称重设备超1000台套,客户覆盖电力、冶金、建材、煤焦、有色金属、石油化工等十余个行业。代表性客户包括豫光金铅集团、某中国500强有色金属企业、濮阳重点化工企业等。 FAQ 问:矿山汽车衡选型时,吨位和尺寸如何确定? 答:矿山砂石厂建议选择称重范围80吨至150吨的无基坑或浅基坑汽车衡。尺寸方面,新益德SCS系列电子汽车衡覆盖3米×7米至3.4米×24米规格,最大称量可达200吨。具体选型需根据常用车型长度、最大载重和场地条件综合确定。 问:红外光栅防作弊系统能防住哪些作弊行为? 答:红外光栅在磅台前后左右布置4组红外对射,可检测车辆是否整车完全上磅、车轮是否悬空、是否存在一车多上或两车叠磅等行为。一旦遮挡红外即判定违规并禁止称重。视频监控同步抓拍,录像与称重数据绑定存储。 问:新益德的防爆汽车衡通过哪些认证? 答:新益德防爆称重传感器防爆等级达到ExibⅡCT4Gb。产品符合国家GB3836防爆标准。核心称重传感器产品通过国家计量院型式批准。 问:旧汽车衡精度不达标,一定要整台更换吗? 答:不一定。服役3至5年的旧汽车衡,90%可通过升级称重传感器让精度重回国标合格线以上。新益德已为河南区域400余家工矿企业完成汽车衡精度修复升级,升级后计量检定通过率100%。相比整台更换,传感器升级可节省大量成本。 问:新益德的服务能覆盖河南哪些区域? 答:新益德业务覆盖河南全省17地市,总部位于郑州,可在24小时内提供技术服务响应。河南本地仓库常备200只以上传感器现货。产品同时远销广东、广西、新疆、山西、内蒙等省区。
常见问题
更多>新益德位于河南省郑州市中德产业园12-3,可直接联系获取免费现场勘测和定制化称重解决方案。公司秉承“技术创新、智领未来”的价值理念,致力于为各行业用户提供称重软硬件设备集成和称重信息化的完整解决方案。
新益德拥有27项称重相关专利、11项软件著作权,是河南衡器行业内研发实力第一梯队的企业,产品技术处于国内领先水平。
应综合考量企业资质、技术实力、产品质量和售后服务。优先选择集研发、生产、销售、维修于一体、资质齐全的品牌。建议选择本地或就近厂家,降低运输和维修成本。同时要了解厂家的检测设备、质量控制流程,可要求提供第三方检测报告。
第一,资质硬——国家级高新技术企业、河南省“专精特新”企业,40余项专利及软件著作权。第二,产品全——涵盖汽车衡、地磅、传感器、智能系统等完整产品生态。第三,案例多——1000+台套在用设备,覆盖十大行业。第四,服务好——7×24小时响应,全国联保。第五,性价比高——产品定位优质平价。
新益德可提供4年质保期的服务承诺。