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计量保证方案的简化应用

2014/11/13 23:14:44  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字

  摘 要:本文通过对计量保证方案与传统量值传递方式的比较,分析了实施计量保证方案的优点,并介绍了企业中计量保证方案的简化应用的方法。

  一、计量保证方案的简介

  原美国标准局(NBS)(现为国家标准技术研究院,NIST),在20世纪70年代初,在某些计量领域中采用了传递标准全面考核进行传递的新方法,称为计量保证方案(Measurement Assurance Programs)简称MAP。并给出定义:“计量保证方案是指计量过程的质量保证方案。该方案可定量地确定计量过程相对于国家基准或其它指定标准的总的测量不确定度(随机误差和系统误差分量),并验证总的不确定度是否小到满足用户的要求”。

  传统的量值传递方式是把计量器具送到具有高一等级计量标准的计量部门去检定;对于不便运输的计量器具,则由上一级计量技术机构派员携带计量标准到现场检定,这种传递方式比较费时、费钱,有时检定好了的计量器具,经过运输后,受到振动、撞击、潮湿或温度的影响,丧失了原有的准确度。MAP采用经计量基准(或高一级计量标准)校准后的传递标准(连同测量条件和方案)传递到下一级计量技术机构,下一级计量技术机构再把传递标准作为“未知标准”在本单位的计量标准上进行校准后将数据反馈回上一级,上一级对传递标准进行复核后,得出数据如能证明传递标准稳定性符合要求,则对全部数据处理后写出试验报告反馈到下一级机构,下一级机构根据报告决定是否需要修正。MAP不仅国家一级计量机构可以采用,部门的或地区的计量机构也可采用。

  与传统的量值传递方式相比,MAP不仅限于检定标准本身,而且全面考核了下级机构得测量全过程,包括检定环境、方法、仪器和操作者。MAP是“闭环”的,可以反馈信息,能了解实验室的测量情况,使标准的量值传递能真正传递到现场;而传统的量值传递方式是:“开环”的,无反馈作用。

  二、MAP的简化应用

  MAP的主要目的是确保量值传递中的高准确和保证检定过程的测量质量,做到量值真正的统一和充分满足用户要求。但是,为顺利达到这一主要目的需要有资金、人员、硬件设施等的支持,而且开发新的计量保证方案的花费大,尤其是最高准确度等级的MAP实施就更昂贵。因此,MAP方式仍未得到广泛的运用,传统的量值传递方式仍然占据主要地位。所幸的是,我们可以利用MAP的基本原则———过程统计控制,在质量控制中简化应用计量保证方案,实现即提高测量质量,又降低费用的目标。实践证明:MAP不只限于高准确度水平,在低准确度水平上简化应用过程控制技术也相当有效。我公司尝试简化应用MAP方式,主要源于以下三方面:

  1·由于市场竞争日益激烈,对产品的质量要求越来越高,来自市场的压力使我公司对质量控制更加严格。传统的检定方法所得的不确定度中,没有包含因不恰当使用量具所造成的误差分量,特别在实行工人岗位轮换制度下,使用者使用量具是否得当不容易控制。因此,测量的真实质量可能比预期的差。

  2·为了更好地对客户的需求作出迅速的反应,必须提高生产效率(对质量的要求却不能降低),因而量具的送检时间应尽量缩短,避免由于量具送检影响生产进度。

  3·传统的量值传递方式需要对量具的检定周期进行确定。一方面,为适应市场需求的不断变化,公司对产品的更新换代加快并对产品线进行扩宽,致使量具更换加快且品种也增多(特别对于专用量具)。另一方面,即使是对同类量具,不同时期不同厂家生产的质量、性能(如寿命、耐磨性、稳定性)差异较大。如进口的量具一般比国产的稳定性好、使用寿命长,而由于技术的进步,近几年生产的量具的性能比早些年生产的量具好。最后,由于产量是根据市场的销售情况而定的,各类产品的产量在不同时间往往波动较大,因此,针对各类产品所使用的量具的使用频次波动也较大。由于以上原因,要对不同的量具确定相对固定的检定周期很困难。鉴于以上三方面的原因,传统的量值传递方式已不能很好地适应公司生产上的需要,首先我们公司对各车间气动量仪试行MAP的简化应用方式,应用测量过程统计控制技术,就是使每一个测得值都要受到统计控制检验。其检验的结果是作为判断测量过程的数据是合格还是不合格的根据。只要所得新数据在控制限以内就是受控。具体操作如下:

  首先要采集大量测量数据,建立过程参数。即用检定室的标准气动量仪和车间的气动量仪来测量同一个校对规,设测得值为x1、x2,记c1=x1-x2,重复测量多次,即可得到一组值:c1,c2,c3……cn则可得:

式中:

  Ac为算术平均值;sc为标准偏差。

  采用t检验来判断新测得的数据是否受控。把新测得的数据c与上述已建立的过程参数的平均值Ac及标准偏差sc按下式

  计算tc值,取临界值为3,则tc<3,即为合格,此时控制限为:

  上限=Ac+3sc

  下限=Ac-3sc

  t检验统计量是根据“学生”分布概率推导出来的,t分布的临界值ta/2(ν)取决于显著水平a和自由度ν,一般将ta/2(ν)临界值选为3,此时相当于正态分布的a=0·003。如果需要严格控制,则可将选定的a、ν代入ta/2(ν),通过数理统计表可查出临界值。

  建立控制限后,采用标准校对规(为避免工人心理因素的影响,发挥计量保证方案的优越性,我们也可从产品中随机抽出一个),首先在检定室检定;然后发到各车间,用气动量仪去测量,记录测量的结果;最后返回检定室检定,将结果与工人所测的数据进行分析处理(即C=x1-x2),把所得新数据按时间的顺序画在控制图上(见下图),即可对测量过程的控制状态(受控或失控)进行直观的判断。对于控制图的判定规则可参照国家标准GB4091·1 ~4091·9-83。

  过程参数建立后,应按一定的时间间隔对其进行修正,或者在某些工艺参数、环境、或方法等方面发生较大变化时进行修正。具体方法为:当此方法实行一段时间后,可获得一定量的数据,计算新获得数据的算术平均值和标准偏差,与原先建立的过程参数中的Ac和sc比较:若两组数据一致,则可利用所有的数据重新计算过程参数,然后把它作为修正后的过程参数;若两组数据不一致,则废除旧的数据,利用新获得的数据来建立新的过程参数。通过简化应用MAP方式,我们收到了下列效果:

  1·促进了测量数据在公司内部的统一。这一点对各车间选配岗位尤为重要。在实施该方案前,公司各车间经常由于测量数据的不统一而造成零件选配难的问题,影响生产进度;实施该方案后,这类现象再也没出现。

  2·通过分析测量数据,可及时发现各类问题,并及时“对症下药”。例如,我们可发现工人是否采用了正确的测量方法、是否恰当地使用了量具,以便我们针对性地对他们的不足进行有效的培训。

  3·MAP方式的简化应用,可以促进计量检定人员和工人之间的沟通。而他们之间良好的沟通反过来又保证了MAP简化应用方式的有效实施。

  4·可以提高工人的责任心。MAP的实施过程,可使工人意识到自己所做的检测工作的重要性,从而提高他们的工作责任感。

  为了巩固这些效果,我们制定了有关的标准文件。现在我们正在把这一方式在公司内推广实施。

  参考文献

  [1]刘全宝等·计量保证与管理·中国计量出版社,1987

  [2]鲁绍曾·现代计量学概论·中国计量出版社,1987

  [3]肖明耀·误差理论与应用,计量出版社,1985

  本文作者:邹 琴(广州冷机股份有限公司质量保证部,广州510470)

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