三、如何導(dǎo)出計(jì)量要求

　　組織如何從產(chǎn)品、生產(chǎn)安全、環(huán)保、貿(mào)易等要求導(dǎo)出計(jì)量要求?導(dǎo)出計(jì)量要求需要具有產(chǎn)品、生產(chǎn)技術(shù)方面的知識(shí)，同時(shí)也需要具有很高的計(jì)量學(xué)知識(shí)，這樣的人員是比較難得的。因此，這種導(dǎo)出需要各方面的人員參與才能完成。

　　1.分步進(jìn)行
　　第一步:把顧客、組織和法律法規(guī)的要求找出來。
　　顧客、組織和法律法規(guī)在訂購產(chǎn)品或生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，往往通過訂貨合同及其技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品質(zhì)量特性表或圖紙等提出技術(shù)要求，包括生產(chǎn)安全、環(huán)保、貿(mào)易等要求。顧客、組織和法律法規(guī)關(guān)心的是產(chǎn)品性能、生產(chǎn)和安全等的技術(shù)要求，但是對如何進(jìn)行測量，應(yīng)有哪些測量要求，通常難以作出規(guī)定或很少作出規(guī)定。因此，首先應(yīng)將產(chǎn)品性能和生產(chǎn)的技術(shù)要求以技術(shù)參數(shù)、產(chǎn)品性能指標(biāo)的形式表示出來，把設(shè)計(jì)工藝文件或圖紙上的技術(shù)要求表示為技術(shù)指標(biāo)，把產(chǎn)品的質(zhì)量特性轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)范或其他檢驗(yàn)指標(biāo)；把規(guī)定的生產(chǎn)過程要求轉(zhuǎn)化為控制參數(shù)特性。在許多規(guī)范中已經(jīng)做了這一步工作，并在規(guī)范中明確提出了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)；有的還需懂產(chǎn)品、生產(chǎn)技術(shù)知識(shí)的人員進(jìn)行分析，用定量的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)表示出來。這種確定需要由產(chǎn)品技術(shù)人員進(jìn)行識(shí)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(guī)的要求轉(zhuǎn)化為對測量的要求。
　　把設(shè)計(jì)工藝文件或圖紙上的技術(shù)指標(biāo)表示為可測量的技術(shù)參數(shù)。如，把產(chǎn)品的質(zhì)量特性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)范或其他檢驗(yàn)指標(biāo)；設(shè)計(jì)工藝部門規(guī)定的生產(chǎn)過程監(jiān)督的技術(shù)參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量特性表示為可測量的量值。規(guī)定的生產(chǎn)過程的監(jiān)測參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)指標(biāo)是測量要求。這些測量要求是由企業(yè)設(shè)計(jì)工藝部門和生產(chǎn)技術(shù)部門或產(chǎn)品檢驗(yàn)部門提出的，并與計(jì)量人員共同確定的。這些部門也可認(rèn)為是計(jì)量職能部門的內(nèi)部顧客，提出的測量要求應(yīng)該是明確的，可定量測量和評定的。由于測量存在誤差等問題，所以如果想要滿足顧客、組織和法律法規(guī)的要求，對這些要求進(jìn)行測量時(shí)，就應(yīng)對測量能力和測量誤差等提出要求。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(wěn)定性、分辨率、環(huán)境條件或操作者的技能要求。測量要求的提出不是計(jì)量人員所能單獨(dú)承擔(dān)的，這些測量要求應(yīng)由企業(yè)設(shè)計(jì)工藝部門、生產(chǎn)技術(shù)部門或產(chǎn)品檢驗(yàn)部門與計(jì)量人員共同確定。確定的測量要求應(yīng)該是明確的，盡可能用定量表示的。測量要求也可以認(rèn)為是測量過程的計(jì)量要求。

　　第三步:將測量過程的計(jì)量要求轉(zhuǎn)化為對測量設(shè)備的計(jì)量要求。
　　將測量過程的測量要求轉(zhuǎn)化為測量設(shè)備的計(jì)量要求需要有具備計(jì)量學(xué)知識(shí)的人員來承擔(dān)。也只有通過計(jì)量人員的參與，才能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。所以ISO10012把這項(xiàng)職責(zé)放到計(jì)量職能的管理者是十分必要的。轉(zhuǎn)化為計(jì)量要求可用于選購測量設(shè)備和對測量過程進(jìn)行管理。轉(zhuǎn)化的計(jì)量要求應(yīng)盡可能的詳細(xì)，以便使確認(rèn)過程和測量過程的執(zhí)行者能夠很容易地判斷是否超出了計(jì)量要求的限制。對一臺(tái)具體的測量設(shè)備應(yīng)該能夠根據(jù)這些詳細(xì)的要求購置合適的測量設(shè)備；對一個(gè)具體的測量過程應(yīng)該能夠根據(jù)這些詳細(xì)的要求對被測量對象進(jìn)行測量、控制或監(jiān)測。對測量設(shè)備的計(jì)量要求也可以從被校準(zhǔn)、驗(yàn)證和確認(rèn)的測量設(shè)備要求中導(dǎo)出。

　　2.舉例說明
　　ISO10012附錄A中對壓力容器的壓力測量的例子:
　　“對于一個(gè)關(guān)鍵操作，要求反應(yīng)堆中的壓力控制在200kPa～250kPa之間。這個(gè)要求必須轉(zhuǎn)換并表述成壓力測量設(shè)備的計(jì)量要求。這可能得出需要一臺(tái)壓力測量范圍為150kPa～300kPa，最大允許誤差為2kPa，測量不確定度為0.3kPa(不包括與時(shí)間有關(guān)的影響)和在每個(gè)規(guī)定的時(shí)間周期的漂移不大于0.1kPa的測量設(shè)備。顧客將計(jì)量要求與設(shè)備制造者規(guī)定的特性(明顯的或隱含的)比較并選擇與計(jì)量要求匹配最好的測量設(shè)備和程序。顧客可規(guī)定一個(gè)準(zhǔn)確度等級為0.5%級、量程為0kPa～400kPa的特定供方的氣壓計(jì)。”
　　第一步:在一個(gè)壓力容器中，技術(shù)規(guī)范要求壓力的控制必須在200kPa～250kPa之間，這是顧客、組織和法律法規(guī)的要求，而不是計(jì)量要求。這個(gè)要求是從技術(shù)規(guī)范中找到的。

　　第二步:將上述要求轉(zhuǎn)化為對測量的要求。
　　該組織的計(jì)量人員和生產(chǎn)控制人員根據(jù)生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)和計(jì)量學(xué)知識(shí)，當(dāng)測量200kPa～250kPa壓力時(shí)，應(yīng)該對測量也提出相應(yīng)的要求。如:最大允許誤差為2kPa，測量不確定度為0.3kPa，漂移小于0.1kPa。這些計(jì)量要求是對測量能力和水平提出的一種要求和希望。這種要求和希望不是憑空提出的，也不是越高越好，而是滿足生產(chǎn)控制的要求即可。是根據(jù)生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)和計(jì)量學(xué)知識(shí)從200kPa～250kPa的壓力控制要求導(dǎo)出來的。導(dǎo)出的原則是:只有達(dá)到這些計(jì)量要求才能保證壓力控制要求。如果這些計(jì)量要求再低一些，給企業(yè)帶來風(fēng)險(xiǎn)就大一些，如果這些計(jì)量要求再高一些，也會(huì)給企業(yè)帶來資源不必要的浪費(fèi)。所以，計(jì)量要求確定是否合適，是企業(yè)技術(shù)人員和計(jì)量人員共同的職責(zé)。

　　第三步:將上述計(jì)量要求轉(zhuǎn)化為測量設(shè)備的計(jì)量要求。
　　 根據(jù)上述計(jì)量要求，與設(shè)備制造者提供并標(biāo)明的壓力測量的性能指標(biāo)(明顯的或隱含的)進(jìn)行比較并選擇，購置與該計(jì)量要求匹配最好的測量設(shè)備及其測量程序。從而可能規(guī)定一個(gè)準(zhǔn)確度等級為0.5%級，測量范圍內(nèi)為0kPa～400kPa的氣壓計(jì)。這個(gè)指標(biāo)為測量設(shè)備的計(jì)量要求。

　　3.推導(dǎo)計(jì)量要求的思路試探
　　計(jì)量要求是根據(jù)生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)和計(jì)量學(xué)知識(shí)從200kPa～250kPa的壓力控制要求導(dǎo)出來的，它不是計(jì)算出來的，但也可以試探一下推導(dǎo)計(jì)量要求的思路:
　　(1)“測量范圍”的推導(dǎo)
　　一般情況下，壓力要求控制在200kPa～250kPa，當(dāng)對其進(jìn)行測量時(shí)，其測量范圍應(yīng)該向兩邊延伸一段范圍，因?yàn)闇y量設(shè)備的最低端和最高端往往是測不準(zhǔn)的，如果要想測量200kPa這一點(diǎn)，則測量范圍一般選一定的余量，如選為150kPa～250kPa；要想測量250kPa，測量范圍選在200kPa～300kPa；要想測量200kPa～250kPa，測量范圍就可能選為150kPa～300kPa。
　　(2)“最大允許誤差”的選擇思路
　　眾所周知，一般情況下，在生產(chǎn)控制中，有一個(gè)允許控制的微小變動(dòng)范圍，假設(shè)稱為容差；在產(chǎn)品加工時(shí)，有一個(gè)允許加工變動(dòng)的范圍，如公差；在貿(mào)易交接時(shí)，也有一個(gè)允許多給或少給的量，稱為允差。當(dāng)對這些量進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)把公差、容差或允差找到，方可提出測量的最大允許誤差。
　　在本例中，壓力控制要求是200kPa～250kPa，下端是200kPa，也就是說當(dāng)壓力在200kPa以上時(shí)，反應(yīng)堆可以正常工作。但由于工藝上的難度，壓力不可能正好控制在200kPa，應(yīng)有一個(gè)允許上下浮動(dòng)的變化壓力，假設(shè)容差為±10kPa，也就是說，當(dāng)壓力達(dá)到200kPa時(shí)，如果再降低10kPa時(shí)，反應(yīng)堆也能正常工作，則稱10kPa為負(fù)容差(當(dāng)然，210kPa時(shí)肯定更能正常工作)。本例中，壓力控制上端是250kPa，也就是說當(dāng)壓力超過250kPa時(shí)，假設(shè)容差是10kPa，就是說壓力再變動(dòng)10kPa，即250kPa+10kPa=260kPa時(shí)，反應(yīng)堆還能處于安全狀態(tài)，則稱10kPa為正容差(當(dāng)然250kPa-10kPa=240kPa更能處于安全狀態(tài))。至于容差到底是多少，應(yīng)該由該反應(yīng)堆的技術(shù)人員、操作者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷或從技術(shù)文件中查出。假設(shè)該反應(yīng)堆的容差為±10kPa。鑒于測量誤差應(yīng)該比容差小得多，否則就測不準(zhǔn)。測量的最大允許誤差一般是公差、容差或允差的1/3～1/10。本例中，當(dāng)容差為10kPa時(shí)，如果比值取1/5，最大允許誤差為2kPa。以上只是一種考慮問題的思路，容差與最大允許誤差的比值也不一定是1/5，一般應(yīng)是1/3～1/10之間。這個(gè)比值是多少為宜，應(yīng)由有計(jì)量學(xué)知識(shí)的人來確定。
　　(3)校準(zhǔn)“測量不確定度”的選擇和推導(dǎo)
　　校準(zhǔn)測量不確定度是校準(zhǔn)過程中，因測量設(shè)備、測量人員、測量方法、環(huán)境條件等影響造成的。當(dāng)我們對校準(zhǔn)測量不確定度提出要求時(shí)應(yīng)該很小，否則校準(zhǔn)測量不確定度會(huì)給測量設(shè)備增加誤差。在本例中，提出了0.3kPa測量不確定度的要求，該0.3kPa是提出的一種要求，要求對壓力計(jì)校準(zhǔn)時(shí)，測量不確定度小于或等于0.3kPa。為什么提出0.3kPa測量不確定度？其思路是什么呢?這些對測量不確定度的要求也應(yīng)該由具有計(jì)量學(xué)知識(shí)的人才提出。下邊我們試圖用“過程能力分析”的方法導(dǎo)出該0.3kPa的要求:
　　該方法是通過選定“過程能力指數(shù)Cp”來提出對測量不確定度的要求。該方法是一種推理性、分析性的公式，不是計(jì)算用的。
　　原公式為:
　　
　　其中:Cp——過程能力指數(shù)；T——允差；δ——標(biāo)準(zhǔn)偏差。
　　本例中假設(shè):T為最大允許誤差，選為2kPa；δ為校準(zhǔn)的測量不確定度；C為測量過程能力指數(shù)，C選擇1.1(1.3以上為校準(zhǔn)能力高水平，0.6以下為校準(zhǔn)能力很差，1.1為校準(zhǔn)能力一般水平)。
　　
　　(4)導(dǎo)出測量設(shè)備的計(jì)量要求
　　測量設(shè)備的計(jì)量要求可以根據(jù)測量過程的計(jì)量要求導(dǎo)出。
　?、贉y量設(shè)備的量程
　　如前，測量范圍是(150～300)kPa。
　　測量設(shè)備的范圍應(yīng)該比(150～300)kPa再大一些。鑒于測量設(shè)備一般都是從零開始測量的，所以測量設(shè)備的標(biāo)稱范圍可以選擇為(0～400)kPa，其量程為400kPa-0=400kPa。
　?、跍y量設(shè)備的準(zhǔn)確度等級要求
　　根據(jù)測量過程的最大允許誤差是2kPa，把它換算成引用誤差。
　　
　　所以可選擇0.5%級的壓力計(jì)。(本節(jié)續(xù)完)