三（sān）、如何導出計量要求

　　組織如何從產品、生產安全、環保、貿易等要求導出計量要求?導出計量要求（qiú）需要具（jù）有產（chǎn）品、生產技術方麵的知識，同時（shí）也需要具有很高的計量學知識，這樣的（de）人員是（shì）比（bǐ）較難（nán）得（dé）的。因（yīn）此，這種導出需要各方麵（miàn）的人員參與才能完成。

　　1.分步進行
　　第一步（bù）:把顧客、組織和法律法規的要求找出來。
　　顧客、組織和法律法規在訂（dìng）購（gòu）產品或生（shēng）產（chǎn）產品時，往往通過訂貨合同及其技術規範（fàn）、標（biāo）準、產品質量特（tè）性表（biǎo）或圖紙等提（tí）出技術要求，包括生產安（ān）全、環保、貿易等要求。顧客、組織和法律法規關心的是產品性能（néng）、生產和安全等的技術要求，但是對（duì）如何進行測量，應（yīng）有哪些測量要求，通常難以（yǐ）作出規定或很（hěn）少作出規定。因此，首（shǒu）先應將產品性能和生產的技術要求（qiú）以技（jì）術參數、產品性能指標的形式表示出來，把設計工藝（yì）文件或圖紙上的技（jì）術要（yào）求表示為技術指標，把產品的質量特性轉化為產品檢驗規範或其他檢驗指標；把規定的生產過程要（yào）求轉化（huà）為控製參數特性。在（zài）許多規範中已經（jīng）做（zuò）了這一步工作，並在規（guī）範中（zhōng）明確提出了各項技術指標和參數；有的還需懂產品、生產技術知識（shí）的人員進行分析，用定量的技術指標和參數（shù）表（biǎo）示出來（lái）。這種確定需要由產品技術人員進行識別和確定，而不是計（jì）量人員能夠勝任的。

　　第二步:把顧客、組織和法律法規的要求轉化為對測量的（de）要求。
　　把（bǎ）設計工藝文件（jiàn）或圖紙上的技術指標表示（shì）為（wéi）可測量的（de）技術參數。如（rú），把產品的質（zhì）量特性指標轉化為產品檢驗規範或其他檢驗（yàn）指標；設計工藝部門規定的（de）生產過程監督的技術參（cān）數和產品質量特性表示為可測量的量值。規定的生產過程的監測（cè）參數和產品（pǐn）質量的檢驗指標是測量（liàng）要求。這些測量要求是由企業設計工藝部門和生（shēng）產技（jì）術（shù）部門或產品檢驗（yàn）部門提出的，並與（yǔ）計量人（rén）員共同確定的。這些部門也可認為（wéi）是計量職能部門的內部顧客，提出的測量要求應該（gāi）是明確的，可定量（liàng）測量和評定的。由於測量存在誤差等問題，所以（yǐ）如果想（xiǎng）要滿足顧客、組織和法律法規的要求，對這些（xiē）要求進（jìn）行測量時，就應對測量能力和測量誤差等（děng）提出要求。這些對測量能力和測量誤差等的要求就是對測量的要求，可表示為最大允許誤差、允許不確定度、量程、穩定性、分辨率、環境條件或操作者的技能要求。測（cè）量要求的提（tí）出不（bú）是計量人員所能單獨承擔的，這些測量要求（qiú）應由企業設計工藝部門、生產技術部門或產品檢驗部門與計量人員共同確定（dìng）。確定的測量要求應該是明確的，盡可能用定量表示的。測量要求也可以認為是測量過程的（de）計量要求。

　　第三步:將測量過程的計量要求轉化為對測量設備的計量要求。
　　將測量過程的測量要求轉化為測量設備的計量要（yào）求需要有具備計量學知識的人員來承擔（dān）。也隻有通過計量人員的參與，才能實現這種轉化。所以ISO10012把這（zhè）項職責（zé）放到計量職能的（de）管理者是十分必要的。轉化為計（jì）量要求可用（yòng）於選購測量設備（bèi）和對（duì）測量過程進行（háng）管理。轉化的計量要求應（yīng）盡可能的詳細，以便使確認過程和測量過程的執行（háng）者能夠很容易地判斷是否超出了計量（liàng）要求的限製。對一台（tái）具體的（de）測（cè）量設備應該能夠根據這些詳細的要求購置合適的測量設備；對一個具體的測量過程應該能夠根據這些詳細的要求（qiú）對被測量對象（xiàng）進行測量、控製或監測（cè）。對測量設備的計量要求（qiú）也可以從被校準、驗證和確認（rèn）的測量設備要求中導出（chū）。

　　2.舉例（lì）說明
　　ISO10012附錄A中對壓力容器的壓力（lì）測量的例子:
　　“對於一（yī）個關鍵操作，要求反應堆中的壓力控製在200kPa～250kPa之間。這個要求必須轉換並表述成壓力測量設備的計量要求。這可能得出需要一台壓力測量範圍為150kPa～300kPa，最（zuì）大允許誤差為2kPa，測量不確（què）定度為0.3kPa(不包括與時間有（yǒu）關的影響)和在每個（gè）規定的時間周（zhōu）期（qī）的漂移（yí）不（bú）大於0.1kPa的測量（liàng）設備。顧客將計量要（yào）求與設備製造者規定（dìng）的（de）特性(明顯的或隱含的)比較並選擇與計量要求匹配最好的測（cè）量設備和程序。顧客可規定一個準確度等級為0.5%級、量程為0kPa～400kPa的特定供方的氣壓計。”
　　第（dì）一步:在（zài）一個壓（yā）力容器中，技術規範（fàn）要求壓（yā）力的控製必須在（zài）200kPa～250kPa之間，這是顧客、組織和法律法規的要求，而不是計量要求。這個要求是從技術規範中找到的。

　　第二步:將上述（shù）要求轉化（huà）為對測量的要求。
　　該組織的（de）計量人員和生產控製（zhì）人員根據生（shēng）產（chǎn）控製經驗（yàn）和計（jì）量學知識，當測（cè）量200kPa～250kPa壓力時，應該對測量也提出相應的要求。如:最大允許誤差為2kPa，測（cè）量不確定度為（wéi）0.3kPa，漂移小於0.1kPa。這些計量要求是對（duì）測量能力（lì）和水（shuǐ）平提出的一種要求和希望。這種要求和（hé）希望不（bú）是憑空提出的，也不（bú）是越高越好，而是滿足生產控（kòng）製的要求即可。是根據生產控製經驗和計量學知識從200kPa～250kPa的壓力控製要求導（dǎo）出來的。導出的原則是:隻（zhī）有達到這些計量要求才（cái）能（néng）保（bǎo）證壓力控製要求。如果這些計量（liàng）要求再低一些，給企業帶來風險就大一些，如果這些計量要求再高一些，也會給企業帶來資源（yuán）不（bú）必要的浪費。所（suǒ）以，計量要求確定是否合適，是（shì）企業技術人員和計量人員共同的職責。

　　第三步:將上（shàng）述計量要求轉化為測量設備的計量要求（qiú）。
　　 根據上述計（jì）量要求，與設（shè）備製（zhì）造者提（tí）供並標明的壓力（lì）測量的性能指標(明顯的或隱含的)進行（háng）比較並選（xuǎn）擇（zé），購置與（yǔ）該計量要求匹配（pèi）最好的測量設備及其測量程序。從而可能規定一個（gè）準確度等（děng）級為0.5%級，測量範圍內為0kPa～400kPa的氣壓計。這個（gè）指標為（wéi）測量設（shè）備的計量要求。

　　3.推導計量要求的思路試探
　　計量要求是根據生產控製經（jīng）驗（yàn）和計量學知（zhī）識從200kPa～250kPa的壓（yā）力控製要求導出來的，它不是計算出來（lái）的，但也可以試探（tàn）一（yī）下推（tuī）導計（jì）量要求的思路:
　　(1)“測量範圍”的推導（dǎo）
　　一般情況下，壓力要求控製在（zài）200kPa～250kPa，當（dāng）對其進行測（cè）量時，其測量範（fàn）圍應該向兩邊延伸一段範圍，因為測量設備的最低（dī）端和最高端往往是測不準的（de），如果要想測量200kPa這一點，則測量範圍一般選一定的餘量（liàng），如選為150kPa～250kPa；要（yào）想測量250kPa，測量範圍選在200kPa～300kPa；要想測量200kPa～250kPa，測量範圍就可能選為150kPa～300kPa。
　　(2)“最大（dà）允許誤差”的選擇思路（lù）
　　眾所周知，一般情況（kuàng）下，在生產（chǎn）控製中，有一個允許控製的微小變動（dòng）範圍，假設稱為容差；在產品加工時，有一個允（yǔn）許加工變（biàn）動的範圍，如公差；在貿（mào）易交接時，也有一個允許多給或少給（gěi）的量，稱為允差。當對這些量進（jìn）行（háng）測量時，應把公差、容差（chà）或允差找到，方可提出（chū）測量的最大允許誤差。
　　在本例中，壓力控製要求是200kPa～250kPa，下端是200kPa，也就是說（shuō）當（dāng）壓力在200kPa以（yǐ）上時，反應堆可以正常工作。但（dàn）由於工藝上的難度，壓（yā）力不可能正好控製在200kPa，應有一個允許上下浮動的變化壓力，假設容差為（wéi）±10kPa，也就（jiù）是說，當壓力（lì）達到（dào）200kPa時，如果再降低（dī）10kPa時，反應堆也能正常工作，則稱10kPa為負容差(當然（rán），210kPa時肯定更能正常工作)。本例中，壓力控製（zhì）上端是250kPa，也就是說當壓力超過250kPa時，假設容（róng）差是10kPa，就是說（shuō）壓力再變動10kPa，即250kPa+10kPa=260kPa時，反應堆還（hái）能（néng）處於安全狀態，則稱10kPa為正（zhèng）容差(當然250kPa-10kPa=240kPa更能（néng）處於安全狀態)。至於容差到底是多少（shǎo），應該由該反應堆的技術人員、操作者根據經驗判斷或從技術文件中查出。假設該反應堆的容差（chà）為±10kPa。鑒於測量誤差應該比容差小得多（duō），否則就測不準（zhǔn）。測量的最大允許（xǔ）誤差一般是公差、容差或允差的1/3～1/10。本例中，當容差為10kPa時，如果比值取1/5，最大允許誤差為2kPa。以上隻是一種考慮問題的思路，容差與最大允許誤差的比值（zhí）也不一定是1/5，一般應是1/3～1/10之間。這個比值是多少為宜，應由有計量學知識的人來確定。
　　(3)校準“測量不確定度”的選（xuǎn）擇和推導
　　校（xiào）準測（cè）量（liàng）不確定度是校準過程中，因測量設備、測量人員、測量（liàng）方（fāng）法、環境（jìng）條件等（děng）影響造成的。當我們對校準測量不確定度提出（chū）要求時應該很小，否則校準測量不確定（dìng）度會給測量設備增加誤差。在本例中，提出（chū）了0.3kPa測（cè）量不確（què）定度的要求，該0.3kPa是提出的一種要求，要求對壓力計校準時，測（cè）量不確定度小於或等於0.3kPa。為什麽提出0.3kPa測量不確定度？其思路是什麽呢?這些對測量不確定度的要求也應該由具有計量學（xué）知識的人才提出。下邊我（wǒ）們（men）試圖用“過程能力分析（xī）”的方法導出（chū）該（gāi）0.3kPa的要（yào）求:
　　該方（fāng）法是通過選定“過程（chéng）能力指數Cp”來提出對測量不確定度（dù）的要求。該（gāi）方（fāng）法是一種推理性、分析性的公式，不是計（jì）算用的。
　　原公式為:
　　
　　其中:Cp——過（guò）程能力指數；T——允差；δ——標準偏差。
　　本例中（zhōng）假設:T為最大允許誤差，選為2kPa；δ為校準（zhǔn）的測（cè）量不（bú）確定度；C為測量過程能（néng）力指數，C選擇1.1(1.3以上為校準能力高水（shuǐ）平，0.6以下為校準能力很（hěn）差，1.1為校（xiào）準能力一般水（shuǐ）平)。
　　
　　(4)導出測量設備（bèi）的計量要（yào）求
　　測量設備的計量要（yào）求可以根據測量過程的計量（liàng）要求導出（chū）。
　　①測量設備的（de）量（liàng）程
　　如前，測量（liàng）範圍是(150～300)kPa。
　　測量設備的範圍應該比(150～300)kPa再大一些。鑒於（yú）測量設備一般（bān）都是從零（líng）開（kāi）始測量的，所以測量設備的標稱範圍可以選擇為(0～400)kPa，其量程為400kPa-0=400kPa。
　　②測量設備的準確度等級要求
　　根據測量過程的最大（dà）允許誤差是2kPa，把它換算（suàn）成引用誤差。
　　
　　所以（yǐ）可選擇0.5%級的壓力計。(本節續（xù）完)