計量保證方案的簡化應用
發布時間：2017-09-01
一、計量保證方案的簡介
原美國標準局(NBS)(現為國家標準技術研究院,NIST),在20世紀70年代初,在某些計量領域中采用了傳遞標準全面考核進行傳遞的新方法,稱為計量保證方案(Measurement Assurance Programs)簡稱MAP。并給出定義:“計量保證方案是指計量過程的質量保證方案。該方案可定量地確定計量過程相對于國家基準或其它指定標準的總的測量不確定度(隨機誤差和系統誤差分量),并驗證總的不確定度是否小到滿足用戶的要求”。
傳統的量值傳遞方式是把計量器具送到具有高一等級計量標準的計量部門去檢定;對于不便運輸的計量器具,則由上一級計量技術機構派員攜帶計量標準到現場檢定,這種傳遞方式比較費時、費錢,有時檢定好了的計量器具,經過運輸后,受到振動、撞擊、潮濕或溫度的影響,喪失了原有的準確度。MAP采用經計量基準(或高一級計量標準)校準后的傳遞標準(連同測量條件和方案)傳遞到下一級計量技術機構,下一級計量技術機構再把傳遞標準作為“未知標準”在本單位的計量標準上進行校準后將數據反饋回上一級,上一級對傳遞標準進行復核后,得出數據如能證明傳遞標準穩定性符合要求,則對全部數據處理后寫出試驗報告反饋到下一級機構,下一級機構根據報告決定是否需要修正。MAP不僅國家一級計量機構可以采用,部門的或地區的計量機構也可采用。
與傳統的量值傳遞方式相比,MAP不僅限于檢定標準本身,而且全面考核了下級機構得測量全過程,包括檢定環境、方法、儀器和操作者。MAP是“閉環”的,可以反饋信息,能了解實驗室的測量情況,使標準的量值傳遞能真正傳遞到現場;而傳統的量值傳遞方式是:“開環”的,無反饋作用。
二、MAP的簡化應用
MAP的主要目的是確保量值傳遞中的高準確和保證檢定過程的測量質量,做到量值真正的統一和充分滿足用戶要求。但是,為順利達到這一主要目的需要有資金、人員、硬件設施等的支持,而且開發新的計量保證方案的花費大,尤其是最高準確度等級的MAP實施就更昂貴。因此,MAP方式仍未得到廣泛的運用,傳統的量值傳遞方式仍然占據主要地位。所幸的是,我們可以利用MAP的基本原則―――過程統計控制,在質量控制中簡化應用計量保證方案,實現即提高測量質量,又降低費用的目標。實踐證明:MAP不只限于高準確度水平,在低準確度水平上簡化應用過程控制技術也相當有效。我公司嘗試簡化應用MAP方式,主要源于以下三方面:
1?由于市場競爭日益激烈,對產品的質量要求越來越高,來自市場的壓力使我公司對質量控制更加嚴格。傳統的檢定方法所得的不確定度中,沒有包含因不恰當使用量具所造成的誤差分量,特別在實行工人崗位輪換制度下,使用者使用量具是否得當不容易控制。因此,測量的真實質量可能比預期的差。
2?為了更好地對客戶的需求作出迅速的反應,必須提高生產效率(對質量的要求卻不能降低),因而量具的送檢時間應盡量縮短,避免由于量具送檢影響生產進度。
3?傳統的量值傳遞方式需要對量具的檢定周期進行確定。一方面,為適應市場需求的不斷變化,公司對產品的更新換代加快并對產品線進行擴寬,致使量具更換加快且品種也增多(特別對于專用量具)。另一方面,即使是對同類量具,不同時期不同廠家生產的質量、性能(如壽命、耐磨性、穩定性)差異較大。如進口的量具一般比國產的穩定性好、使用壽命長,而由于技術的進步,近幾年生產的量具的性能比早些年生產的量具好。最后,由于產量是根據市場的銷售情況而定的,各類產品的產量在不同時間往往波動較大,因此,針對各類產品所使用的量具的使用頻次波動也較大。由于以上原因,要對不同的量具確定相對固定的檢定周期很困難。鑒于以上三方面的原因,傳統的量值傳遞方式已不能很好地適應公司生產上的需要,首先我們公司對各車間氣動量儀試行MAP的簡化應用方式,應用測量過程統計控制技術,就是使每一個測得值都要受到統計控制檢驗。其檢驗的結果是作為判斷測量過程的數據是合格還是不合格的根據。只要所得新數據在控制限以內就是受控。具體操作如下:
首先要采集大量測量數據,建立過程參數。即用檢定室的標準氣動量儀和車間的氣動量儀來測量同一個校對規,設測得值為x1、x2,記c1=x1-x2,重復測量多次,即可得到一組值:c1,c2,c3……cn。
Ac為算術平均值;sc為標準偏差。
計算tc值,取臨界值為3,則tc<3,即為合格,此時控制限為:
上限=Ac+3sc
下限=Ac-3sc
t檢驗統計量是根據“學生”分布概率推導出來的,t分布的臨界值ta/2(ν)取決于顯著水平a和自由度ν,一般將ta/2(ν)臨界值選為3,此時相當于正態分布的a=0?003。如果需要嚴格控制,則可將選定的a、ν代入ta/2(ν),通過數理統計表可查出臨界值。
建立控制限后,采用標準校對規(為避免工人心理因素的影響,發揮計量保證方案的優越性,我們也可從產品中隨機抽出一個),首先在檢定室檢定;然后發到各車間,用氣動量儀去測量,記錄測量的結果;最后返回檢定室檢定,將結果與工人所測的數據進行分析處理(即C=x1-x2),把所得新數據按時間的順序畫在控制圖上(見下圖),即可對測量過程的控制狀態(受控或失控)進行直觀的判斷。
過程參數建立后,應按一定的時間間隔對其進行修正,或者在某些工藝參數、環境、或方法等方面發生較大變化時進行修正。具體方法為:當此方法實行一段時間后,可獲得一定量的數據,計算新獲得數據的算術平均值和標準偏差,與原先建立的過程參數中的Ac和sc比較:若兩組數據一致,則可利用所有的數據重新計算過程參數,然后把它作為修正后的過程參數;若兩組數據不一致,則廢除舊的數據,利用新獲得的數據來建立新的過程參數。通過簡化應用MAP方式,我們收到了下列效果:
1?促進了測量數據在公司內部的統一。這一點對各車間選配崗位尤為重要。在實施該方案前,公司各車間經常由于測量數據的不統一而造成零件選配難的問題,影響生產進度;實施該方案后,這類現象再也沒出現。
2?通過分析測量數據,可及時發現各類問題,并及時“對癥下藥”。例如,我們可發現工人是否采用了正確的測量方法、是否恰當地使用了量具,以便我們針對性地對他們的不足進行有效的培訓。
3?MAP方式的簡化應用,可以促進計量檢定人員和工人之間的溝通。而他們之間良好的溝通反過來又保證了MAP簡化應用方式的有效實施。
4?可以提高工人的責任心。MAP的實施過程,可使工人意識到自己所做的檢測工作的重要性,從而提高他們的工作責任感。
摘自：中國計量測控網
