第六節(jié) 測量控制體系

一、概述

測量控制體系，是指為實現(xiàn)測量過程的連續(xù)控制和計量確認所需的一組相關的或相互作用的要素。
有效的測量控制體系，可以保證測量設備和測量過程始終滿足其預期的要求，從而保證測量結(jié)果的準確性。測量控制體系的目標，在于控制由測量設備和測量過程產(chǎn)生的不正確的測量結(jié)果及其影響。測量控制體系采用的方法不僅是測量設備的標準/檢定，還包括應用統(tǒng)計技術對測量過程的變異做出評價。
為保證測量控制體系滿足規(guī)定的計量要求，所有測量設備都須經(jīng)過計量確認，而且測量過程應受控。因此，測量控制體系由兩部分組成:(1)測量設備的計量確認:(2)測量過程實施的控制。

二、測量設備的計量確認

計量確認是指為確保測量設備滿足預期使用要求而進行的一組操作。所有的測量設備必須滿足規(guī)定的計量要求，即必須經(jīng)過確認，并在受控條件下使用，才能保證測量結(jié)果的有效性。由于不同測量過程的計量要求各不相同，因此，按某一特定測量過程的要求確認的測量設備也許不能用于其他的測量過程。
計量確認過程有兩個輸入，即顧客計量要求和測量設備特性；而確認過程的惟一輸出，則是測量設備的確認狀態(tài)，即測量設備是否滿足顧客的計量要求。
顧客計量要求是指顧客根據(jù)相應的生產(chǎn)過程所規(guī)定的測量要求，它取決于被測量的情況。顯然，確定計量要求屬于顧客的職責范疇。但由于這項工作通常要求對生產(chǎn)過程有深刻的認識，并涉及專業(yè)的計量學知識，因此，在有些情況下，顧客也可委托具有相應技術能力和資格的專業(yè)人員代為完成。確定顧客計量要求時還需考慮不正確測量發(fā)生的風險，及其對相關產(chǎn)品質(zhì)量的影響。顧客計量要求通常用最大允許誤差、測量不確定度等技術指標來表述。
顧客計量要求一旦確定之后，就可據(jù)此選擇合適的測量設備，或?qū)⒁延袦y量設備的特性與之相比較，以確認測量設備是否滿足這些要求。
測量設備的特性通常是通過一次或多次校準或檢定確定的。將所確定的測量設備的特性與顧客計量要求進行比較后，即可確認測量設備是否符合預期使用要求。例如:將測量設備的示值誤差與作為顧客計量要求之一的最大允許誤差進行比較。如果示值誤差小于最大允許誤差，則確認該設備符合要求，可以使用；否則，需采取措施加以改進，待重新確認滿足要求后，方可使用。
校準證書或校準報告中非常重要的信息之一，是關于校準結(jié)果測量不確定度的說明，它將用于使用該設備的測量過程不確定度的評價。
測量過程的一些重要特性，如測量不確定度等，不僅取決于測量設備本身，也取決于環(huán)境條件、測量程序等，有時還與觀測者的技能和經(jīng)驗有關。為此，在選擇測量設備時，關鍵的一點是將整個測量過程作為總體來考慮，以更好地滿足使用要求。
以下舉例說明測量設備計量確認的一般程序。
[例5.6-1]某生產(chǎn)過程對反應器壓力的要求是應控制在(200～250)kPa的范圍內(nèi)。據(jù)此，我們得出用于反應器的壓力測量設備的計量要求如下:測量范圍為(150～300)kPa；最大允許誤差為2kPa；測量不確定度為0.3kPa(不包括與時間有關的效應)；規(guī)定時間內(nèi)的漂移不大于0.1kPa。
比照此要求，顧客比較不同制造廠商提供的壓力設備的技術指標(直接的或隱含的)，從中挑選出最適配的測量設備和測量程序。例如:顧客可能最終選定了某廠家生產(chǎn)的一臺準確度等級為0.5%、測量范圍為(40～400)kPa的壓力計。
為確認所選壓力計的性能滿足反應器的壓力測量要求，應對壓力計進行校準。假設通過校準發(fā)現(xiàn)，在200kPa時壓力計的標值誤差為3kPa，而校準不確定度為0.3kPa。顯然，該壓力計不滿足規(guī)定的最大允許誤差要求，暫時不能使用，而須進行調(diào)整。若經(jīng)過調(diào)整之后重新進行校準，示值誤差為0.6kPa，而校準不確定度仍為0.3kPa，則該壓力計已滿足最大允許誤差要求。假如我們還可證明它符合漂移要求的話，就可確認該壓力計滿足計量要求，可用于反應器的壓力測量。

三、測量過程實施的控制

為控制測量過程的實施，不僅需確定該測量過程預期用途下所要求的特性，還需對這些特性進行分析/控制。測量過程的特性主要包括:最大允許誤差、測量不確定度、穩(wěn)定性、重復性、再現(xiàn)性等等。
應按規(guī)定的程序和時間間隔監(jiān)控測量過程的實施，以確保能夠及時發(fā)現(xiàn)測量過程中出現(xiàn)的問題，并迅速采取改進措施，避免偏離預期的要求。
測量過程的失控，例如由于核查標準退化或觀測者技能不同等引起的問題，可通過一系列后過程活動來揭示，其中包括:控制圖分析、趨勢圖分析、后續(xù)檢驗、實驗室間比對、內(nèi)部審核、顧客反饋等，特別是統(tǒng)計分析技術在測量控制體系中的應用起著非常重要的作用。