三、如何導出計量要求

　　組織如何從產(chǎn)品、生產(chǎn)安全、環(huán)保、貿易等要求導出計量要求?導出計量要求需要具有產(chǎn)品、生產(chǎn)技術(shù)方面的知識，同時(shí)也需要具有很高的計量學(xué)知識，這樣的人員是比較難得的。因此，這種導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、組織和法律法規的要求找出來(lái)。
　　顧客、組織和法律法規在訂購產(chǎn)品或生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，往往通過(guò)訂貨合同及其技術(shù)規范、標準、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、貿易等要求。顧客、組織和法律法規關(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，應有哪些測量要求，通常難以作出規定或很少作出規定。因此，首先應將產(chǎn)品性能和生產(chǎn)的技術(shù)要求以技術(shù)參數、產(chǎn)品性能指標的形式表示出來(lái)，把設計工藝文件或圖紙上的技術(shù)要求表示為技術(shù)指標，把產(chǎn)品的質(zhì)量特性轉化為產(chǎn)品檢驗規范或其他檢驗指標；把規定的生產(chǎn)過(guò)程要求轉化為控制參數特性。在許多規范中已經(jīng)做了這一步工作，并在規范中明確提出了各項技術(shù)指標和參數；有的還需懂產(chǎn)品、生產(chǎn)技術(shù)知識的人員進(jìn)行分析，用定量的技術(shù)指標和參數表示出來(lái)。這種確定需要由產(chǎn)品技術(shù)人員進(jìn)行識別和確定，而不是計量人員能夠勝任的。

　　第二步:把顧客、組織和法律法規的要求轉化為對測量的要求。
　　把設計工藝文件或圖紙上的技術(shù)指標表示為可測量的技術(shù)參數。如，把產(chǎn)品的質(zhì)量特性指標轉化為產(chǎn)品檢驗規范或其他檢驗指標；設計工藝部門(mén)規定的生產(chǎn)過(guò)程監督的技術(shù)參數和產(chǎn)品質(zhì)量特性表示為可測量的量值。規定的生產(chǎn)過(guò)程的監測參數和產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗指標是測量要求。這些測量要求是由企業(yè)設計工藝部門(mén)和生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)或產(chǎn)品檢驗部門(mén)提出的，并與計量人員共同確定的。這些部門(mén)也可認為是計量職能部門(mén)的內部顧客，提出的測量要求應該是明確的，可定量測量和評定的。由于測量存在誤差等問(wèn)題，所以如果想要滿(mǎn)足顧客、組織和法律法規的要求，對這些要求進(jìn)行測量時(shí)，就應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量人員所能單獨承擔的，這些測量要求應由企業(yè)設計工藝部門(mén)、生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)或產(chǎn)品檢驗部門(mén)與計量人員共同確定。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(guò)程的計量要求。

　　第三步:將測量過(guò)程的計量要求轉化為對測量設備的計量要求。
　　將測量過(guò)程的測量要求轉化為測量設備的計量要求需要有具備計量學(xué)知識的人員來(lái)承擔。也只有通過(guò)計量人員的參與，才能實(shí)現這種轉化。所以ISO10012把這項職責放到計量職能的管理者是十分必要的。轉化為計量要求可用于選購測量設備和對測量過(guò)程進(jìn)行管理。轉化的計量要求應盡可能的詳細，以便使確認過(guò)程和測量過(guò)程的執行者能夠很容易地判斷是否超出了計量要求的限制。對一臺具體的測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(gè)具體的測量過(guò)程應該能夠根據這些詳細的要求對被測量對象進(jìn)行測量、控制或監測。對測量設備的計量要求也可以從被校準、驗證和確認的測量設備要求中導出。

　　2.舉例說(shuō)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，要求反應堆中的壓力控制在200kPa～250kPa之間。這個(gè)要求必須轉換并表述成壓力測量設備的計量要求。這可能得出需要一臺壓力測量范圍為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)規定的時(shí)間周期的漂移不大于0.1kPa的測量設備。顧客將計量要求與設備制造者規定的特性(明顯的或隱含的)比較并選擇與計量要求匹配最好的測量設備和程序。顧客可規定一個(gè)準確度等級為0.5%級、量程為0kPa～400kPa的特定供方的氣壓計?！?br>　　第一步:在一個(gè)壓力容器中，技術(shù)規范要求壓力的控制必須在200kPa～250kPa之間，這是顧客、組織和法律法規的要求，而不是計量要求。這個(gè)要求是從技術(shù)規范中找到的。

　　第二步:將上述要求轉化為對測量的要求。
　　該組織的計量人員和生產(chǎn)控制人員根據生產(chǎn)控制經(jīng)驗和計量學(xué)知識，當測量200kPa～250kPa壓力時(shí)，應該對測量也提出相應的要求。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(mǎn)足生產(chǎn)控制的要求即可。是根據生產(chǎn)控制經(jīng)驗和計量學(xué)知識從200kPa～250kPa的壓力控制要求導出來(lái)的。導出的原則是:只有達到這些計量要求才能保證壓力控制要求。如果這些計量要求再低一些，給企業(yè)帶來(lái)風(fēng)險就大一些，如果這些計量要求再高一些，也會(huì )給企業(yè)帶來(lái)資源不必要的浪費。所以，計量要求確定是否合適，是企業(yè)技術(shù)人員和計量人員共同的職責。

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

　　3.推導計量要求的思路試探
　　計量要求是根據生產(chǎn)控制經(jīng)驗和計量學(xué)知識從200kPa～250kPa的壓力控制要求導出來(lái)的，它不是計算出來(lái)的，但也可以試探一下推導計量要求的思路:
　　(1)“測量范圍”的推導
　　一般情況下，壓力要求控制在200kPa～250kPa，當對其進(jìn)行測量時(shí)，其測量范圍應該向兩邊延伸一段范圍，因為測量設備的最低端和最高端往往是測不準的，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，假設稱(chēng)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；在貿易交接時(shí)，也有一個(gè)允許多給或少給的量，稱(chēng)為允差。當對這些量進(jìn)行測量時(shí)，應把公差、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(shuō)當壓力在200kPa以上時(shí)，反應堆可以正常工作。但由于工藝上的難度，壓力不可能正好控制在200kPa，應有一個(gè)允許上下浮動(dòng)的變化壓力，假設容差為±10kPa，也就是說(shuō)，當壓力達到200kPa時(shí)，如果再降低10kPa時(shí)，反應堆也能正常工作，則稱(chēng)10kPa為負容差(當然，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(shuō)當壓力超過(guò)250kPa時(shí)，假設容差是10kPa，就是說(shuō)壓力再變動(dòng)10kPa，即250kPa+10kPa=260kPa時(shí)，反應堆還能處于安全狀態(tài)，則稱(chēng)10kPa為正容差(當然250kPa-10kPa=240kPa更能處于安全狀態(tài))。至于容差到底是多少，應該由該反應堆的技術(shù)人員、操作者根據經(jīng)驗判斷或從技術(shù)文件中查出。假設該反應堆的容差為±10kPa。鑒于測量誤差應該比容差小得多，否則就測不準。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(wèn)題的思路，容差與最大允許誤差的比值也不一定是1/5，一般應是1/3～1/10之間。這個(gè)比值是多少為宜，應由有計量學(xué)知識的人來(lái)確定。
　　(3)校準“測量不確定度”的選擇和推導
　　校準測量不確定度是校準過(guò)程中，因測量設備、測量人員、測量方法、環(huán)境條件等影響造成的。當我們對校準測量不確定度提出要求時(shí)應該很小，否則校準測量不確定度會(huì )給測量設備增加誤差。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，要求對壓力計校準時(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該由具有計量學(xué)知識的人才提出。下邊我們試圖用“過(guò)程能力分析”的方法導出該0.3kPa的要求:
　　該方法是通過(guò)選定“過(guò)程能力指數Cp”來(lái)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。
　　本例中假設:T為最大允許誤差，選為2kPa；δ為校準的測量不確定度；C為測量過(guò)程能力指數，C選擇1.1(1.3以上為校準能力高水平，0.6以下為校準能力很差，1.1為校準能力一般水平)。
　　
　　(4)導出測量設備的計量要求
　　測量設備的計量要求可以根據測量過(guò)程的計量要求導出。
　?、贉y量設備的量程
　　如前，測量范圍是(150～300)kPa。
　　測量設備的范圍應該比(150～300)kPa再大一些。鑒于測量設備一般都是從零開(kāi)始測量的，所以測量設備的標稱(chēng)范圍可以選擇為(0～400)kPa，其量程為400kPa-0=400kPa。
　?、跍y量設備的準確度等級要求
　　根據測量過(guò)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。(本節續完)