揚子石油化工有限公司計量中心站  李理

　　在過(guò)程控制中，運用統計技術(shù)的控制圖方法是核心。在最新版的JJF1033-2008《計量標準考核規范》C.3.1中明確提出“對于準確度較高且重要的計量標準，如有可能，建議盡量采用控制圖對其測量過(guò)程進(jìn)行連續和長(cháng)期的統計控制。”使得采用控制圖(由于校準過(guò)程數據特性一般使用X-R控制圖，又稱(chēng)休哈特控制圖)對檢定/校準過(guò)程進(jìn)行控制成為趨勢。統計過(guò)程控制在生產(chǎn)制造過(guò)程中被廣泛接受并運用，但在檢定/校準實(shí)驗室統計過(guò)程控制中運用甚少，而且應用者往往忽視了該方法使用的關(guān)鍵環(huán)節——分析用控制圖繪制。

　　在運用控制圖的過(guò)程中，如果分析用控制圖的繪制環(huán)節被忽視或處理不當，將達不到控制校準過(guò)程的目的。    

　　一、控制圖使用的關(guān)鍵——繪制分析用控制圖

　　控制圖能否發(fā)揮作用，關(guān)鍵是分析用控制圖的繪制?？刂茍D是過(guò)程的窗口，從控制圖可以看出過(guò)程處于什么狀態(tài)。一個(gè)檢定/校準過(guò)程開(kāi)始應用控制圖時(shí)不一定處于穩態(tài)，即可能存在異因。如果以這種非穩態(tài)下的參數來(lái)建立控制圖，控制限的間隔將變寬；以這樣的控制圖來(lái)控制校準過(guò)程，將導致錯誤的結論。因此，一開(kāi)始總需要將非穩態(tài)的過(guò)程調整到穩態(tài)，或確定過(guò)程已處于穩態(tài)，這就是分析用控制圖的階段。等到過(guò)程調整或確定到穩態(tài)后，才能延長(cháng)控制圖的控制限作為控制用控制圖，這就是控制用控制圖階段。經(jīng)計算連續25個(gè)點(diǎn)未出界可將過(guò)程判為穩定，要求至少考察25組數據，才可作出過(guò)程穩定的判斷。許多論述中均未提及這一關(guān)鍵點(diǎn)，而是由一組監控數據的前幾組計算控制限，直接繪制控制用圖，用以判斷校準過(guò)程是否受控，這會(huì )造成控制限過(guò)寬，無(wú)法復現理想受控狀態(tài)，而達不到真正監控過(guò)程的目的。因此，在形成日常使用的控制用控制圖前，需要認真繪制分析用控制圖。    

　　二、分析用控制圖的繪制

　　步驟一:取預備數據。(1)至少取25組(根據判穩準則)；(2)樣本量據國標取4或5；(3)依據合理子組原則:即“組內差異只由偶因造成，組間差異主要由異因造成”。因此，在取樣本組時(shí)應在過(guò)程條件保持不變時(shí)來(lái)取或在短間隔內取，以避免異因進(jìn)入。
　　步驟二:計算和R_i，R_i=max{x_i}-min{x_i}。
　　步驟三:計算總平均值和平均樣本極差。
　　步驟四:計算R圖控制限并作圖。
　　步驟五:將預備數據在R圖中打點(diǎn)判穩。若穩，則進(jìn)行步驟六；若不穩，則分析原因，進(jìn)行調整后轉入步驟二重新開(kāi)始。
　　步驟六:計算圖控制限并作圖。將預備數據在圖中打點(diǎn)，判穩。若穩，則進(jìn)入步驟七；若不穩，則分析原因，進(jìn)行調整后轉入步驟二重新開(kāi)始。
　　步驟七:延長(cháng)控制圖的控制限，作控制用控制圖進(jìn)行日常管理。    

　　三、實(shí)際運用舉例

　　工業(yè)壓力表的檢定/校準裝置一般使用頻繁，標準容易發(fā)生失準，用控制圖監控檢定/校準過(guò)程，及時(shí)發(fā)現并糾正問(wèn)題，防止長(cháng)時(shí)間偏離而造成大量檢定/校準數據錯誤，以及所帶來(lái)的不合格追溯壓力。
　　首先，我們按下列步驟建立控制圖:
　　取預備數據，然后將數據合理分成25組。選擇(0～4)MPa精密壓力表的2MPa點(diǎn)作為核查對象，型號為Y-150B、準確度等級為1.5級的不銹鋼工業(yè)壓力表作為核查標準，選擇在精密壓力表被檢定合格后(確保標準的狀態(tài))，在短時(shí)間內，由熟練檢定員在實(shí)驗室受控環(huán)境條件多次校準2MPa點(diǎn)，結果如表1所示。
    

表1  校準數據

　　計算R圖參數:
　　當樣本量n=5，查表得:D₃=0、D₄=2.114，代入公式，得到
    
　　值得注意的是控制圖的繪制順序，如果先作圖，則由于這時(shí)R圖還未判穩，的數據不可用，故不可行。如果先作R圖，則由于R圖中只有一個(gè)數據可行。故作控制圖應倒過(guò)來(lái)作，先作R圖，R圖判穩后，再作圖。若R圖未判穩，則不能開(kāi)始作圖。

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　　由圖1發(fā)現第20組數據過(guò)程極差失控，分析原因是測量過(guò)程由于疏忽將壓力值加過(guò)至3.6MPa后減壓至2MPa處，引入回程誤差造成去除該組數據重新計算R圖參數:
      UCL′_R=0.0088
    CL′_R=0.0042  LCL′_R=0
    

 圖1

　　可見(jiàn)R圖判穩(見(jiàn)圖2)，故接著(zhù)利用剩余的24組數據建立圖，當樣本量n=5，查表得:A₂=0.577，代入公式，得到:
    

圖2

　　發(fā)現第8組數據過(guò)程均值失控(見(jiàn)圖3)，經(jīng)檢查分析，是由于校驗臺有輕微泄漏，該組數據讀數較慢而引起的。緊固校驗臺解決其泄漏問(wèn)題，去除8組數據再重新計算R圖和圖參數:
      UCL″_R=0.0087
    CL′_R=0.0041  LCL′_R=0
    

 圖3

　　可見(jiàn)R圖判穩(見(jiàn)圖4)，于是計算圖參數如下:
      UCL″_X=2.0024
    CL″_X=2.0000  LCL″_X=1.9976
    

 圖4

　　可見(jiàn)判穩(見(jiàn)圖5)，由判穩準則可知過(guò)程的波動(dòng)和均值均處于穩態(tài)。由于依據檢定規程的要求配備標準及環(huán)境條件，因此可以不作過(guò)程能力判斷，延長(cháng)控制線(xiàn)作為控制用控制圖界限使用。
    

 圖5    

　　四、結束語(yǔ)

　　在短時(shí)間內，作了25組(每組樣本量為5)數據，在作分析用控制圖的過(guò)程中，的確碰到了過(guò)程極差失控和過(guò)程均值失控的情況，經(jīng)過(guò)原因分析，將異因及失控數據排除，最后剩余數據判穩并延長(cháng)使用，作為以后控制用控制圖的判異控制限?？梢?jiàn)，分析用控制圖在調整過(guò)程穩定縮小控制范圍方面起著(zhù)關(guān)鍵性的作用，如被忽視或處理不當，將造成控制方法失效甚至無(wú)法正常使用。處理好分析用控制圖的繪制，結合核查標準及核查時(shí)間的科學(xué)選擇，再合理運用過(guò)程判異準則對控制用控制圖進(jìn)行分析，過(guò)程控制方法在檢定/校準過(guò)程的控制中一定能夠取得理想的效果。