專用測試設(shè)備檢定周期的確定淺析

李玉玲 李宗昆 張傳秋 高新方

(北京振興計量測試研究所,北京100074)

專用測試設(shè)備檢定周期的確定淺析

李玉玲 李宗昆 張傳秋 高新方

(北京振興計量測試研究所,北京100074)

專用測試設(shè)備計量檢定/校準(zhǔn)周期尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文采用綜合加權(quán)評分法和固定階梯調(diào)整法給出了專用測試設(shè)備檢定/校準(zhǔn)周期的確定方法,并進(jìn)行了舉例分析。

專用測試設(shè)備 檢定周期 周期調(diào)整

1 引 言

專用測試設(shè)備是指為保證武器裝備符合技術(shù)指標(biāo)和性能要求,在科研生產(chǎn)和服務(wù)過程中,用于質(zhì)量控制、性能評定、產(chǎn)品檢驗而專門研制和配置的非通用測試設(shè)備(含有量值準(zhǔn)確度要求的工裝)。專用測試設(shè)備的計量檢定是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、設(shè)備性能參數(shù)的量值準(zhǔn)確可靠,確保設(shè)備滿足預(yù)期使用要求,具備隨時準(zhǔn)確執(zhí)行預(yù)定任務(wù)的能力而進(jìn)行的全部活動。合理地確定專用測試設(shè)備的檢定/校準(zhǔn)周期是計量檢定管理體系有效運(yùn)行的一個重要條件,如果檢定周期過短,將會造成人力、物力、財力和時間上的極大浪費(fèi),還會影響裝備保障工作的正常開展;如果檢定周期過長,則有可能造成裝備檢測設(shè)備的測量誤差過大,影響性能參數(shù)的測量精度,無法精確掌握裝備的技術(shù)狀態(tài)。

根據(jù)《國防科技工業(yè)專用測試設(shè)備計量管理辦法》,軍工企事業(yè)單位的計量機(jī)構(gòu)依法對本單位的專用測試設(shè)備實(shí)施計量管理,負(fù)責(zé)計量技術(shù)文件的審查、參與專用測試設(shè)備校準(zhǔn)規(guī)范的編制等,但對專用測試設(shè)備的檢定周期尚無統(tǒng)一的規(guī)定,目前一般根據(jù)研制單位編寫的檢定細(xì)則或校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行專用測試設(shè)備的檢定/校準(zhǔn)。由于對計量法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和計量檢定工作的理解不同,在校準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定的專用測試設(shè)備檢定周期呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn),檢定時間間隔的長短不一,一至五年不等,以至于有些專用測試設(shè)備由于檢定時間間隔界定過長而不能確保設(shè)備在檢定周期內(nèi)量值的準(zhǔn)確可靠,不能滿足設(shè)備的預(yù)期使用要求。而專用測試設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)能否滿足預(yù)期的使用要求、測量數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠可能直接影響到裝備的質(zhì)量。因此做好專用測試設(shè)備檢定周期的確定和管理,對加強(qiáng)武器裝備試驗中的質(zhì)量控制,確保試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠有著非常重要的意義。

2 專用測試設(shè)備檢定周期確定原則和方法

2.1 檢定周期確定的基本原則

參照J(rèn)JF 1139—2005《計量器具檢定周期確定原則和基本方法》,檢定周期確定應(yīng)遵循如下原則。

1)根據(jù)計量器具的本身特征(如設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)形式與所用材質(zhì))、性能要求(如最大允許誤差、測量重復(fù)性、測量穩(wěn)定性)以及計量器具的使用情況(如環(huán)境條件、使用頻率與維護(hù)狀況)以及制造廠的建議、使用維修記錄、以往檢定數(shù)據(jù)趨勢等來確定測量設(shè)備的檢定周期;

2)確定計量器具的可靠性目標(biāo)R,一般器具的可靠性目標(biāo)R≥90%,所選定的檢定時間間隔應(yīng)使計量器具的整體性能在后續(xù)檢定時應(yīng)保持在所期望的合格范圍內(nèi);

3)計量器具檢定周期的確定應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x用反應(yīng)法或最大似然估計法中某種或幾種合適的方法進(jìn)行分析計算。

2.2 檢定周期確定方法

檢定周期確定的方法一般有固定階梯調(diào)整法、增量反應(yīng)調(diào)整法、間隔測試法、最大似然估計法,也可參照管理圖法或核查標(biāo)準(zhǔn)法、綜合加權(quán)評分法等。

2.3 專用測試設(shè)備檢定周期的確定方法

國防科技工業(yè)涉及的測量技術(shù)的理論和實(shí)踐活動,由于其國防特色、高新技術(shù)特色和應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的特色,內(nèi)容豐富,僅從技術(shù)專業(yè)角度看,目前劃分為幾何量、熱學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、無線電電子學(xué)、時間頻率、光學(xué)等十大專業(yè)領(lǐng)域。

專用測試設(shè)備種類繁多,涉及的參數(shù)廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,由于其特殊性,同種設(shè)備的數(shù)量較少,并且根據(jù)型號的更新而換代,使用時間較短。在周期確定時可以參照類似設(shè)備國家檢定規(guī)程所規(guī)定的檢定周期,并對類似設(shè)備的測量可靠性目標(biāo)、性能要求、使用情況、環(huán)境條件與檢定方法進(jìn)行對比分析確定,也可以通過對設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)、性能要求、使用情況分析,并聽取制造廠的建議后進(jìn)行工程分析確認(rèn)。然后根據(jù)日本著名質(zhì)量管理專家田口玄一博士倡導(dǎo)的田口式計量管理的基本原理,采用綜合加權(quán)評分法,根據(jù)綜合加權(quán)評分的總分來確定專用測試設(shè)備的檢定周期。

2.3.1 綜合加權(quán)評分法的基本評定方法

根據(jù)現(xiàn)代計量管理的基本原理,采用綜合加權(quán)評分的方法評定測量設(shè)備的檢定周期,確定步驟如下:

第一步,確定專用測試設(shè)備的檢定周期時,首先應(yīng)找出影響測量設(shè)備檢定周期的因素,根據(jù)專用測試設(shè)備的實(shí)際使用情況,考慮影響測量設(shè)備檢定周期的主要因素有:(1)測量設(shè)備測量的重要性,測量失敗后對設(shè)備、人員的影響程度;(2)測量設(shè)備發(fā)生故障的頻繁程度;(3)測量設(shè)備的長期穩(wěn)定性; (4)測試不確定度比;(5)測量設(shè)備的使用頻繁程度;(6)測量設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)情況;(7)測量設(shè)備連接、磨損情況;(8)使用環(huán)境條件對測量設(shè)備的影響程度等。

第二步,在全面考慮影響周期長短的八種因素的條件下,根據(jù)科學(xué)分析和統(tǒng)計資料,按照影響檢定周期的八種因素逐項進(jìn)行分級評分,評分等級可分為ABC三級,A級為5-4分、B級為3-2分、C級為1-0分,再根據(jù)這些因素的重要程度確定加權(quán)系數(shù),各影響量的加權(quán)系數(shù)見表1。八種因素的具體評定內(nèi)容如下。

表1 各影響因素的加權(quán)系數(shù)

1)測量的重要性

專用測試設(shè)備在武器裝備科研、生產(chǎn)、服務(wù)過程中的重要程度,測量失敗后對產(chǎn)品質(zhì)量、人員安全、設(shè)備安全以及環(huán)境的影響程度。評定級別分為:A級(影響很大)、B級(影響較大)、C級(影響不大或基本無影響)。也可根據(jù)測量設(shè)備的管理分類進(jìn)行評定,A類設(shè)備評定為A級,B類設(shè)備評定為B級, C類設(shè)備評定為C級。

2)計量器具發(fā)生故障的頻繁程度

評定級別分為:A級(2次以上/年)、B級(1次/年～2次/年)、C級(平均少于1次/年)。

3)長期穩(wěn)定性

4)測試不確定度比

被測單元與其檢測設(shè)備,檢測設(shè)備與其檢定設(shè)備之間的最大允許誤差或測量不確定度的比值。評定級別分為:A級(比值小于3)、B級(比值在3～5范圍內(nèi))、C級(比值大于5)。

5)設(shè)備使用頻繁程度

結(jié)合武器裝備計量保障的特點(diǎn),根據(jù)設(shè)備累計每月使用的平均次數(shù)來評定測試設(shè)備的使用頻繁程度,評定級別分為:A級(連續(xù)使用或頻繁使用如C1≥10)、B級(間歇使用如1≤C1＜10)、C級(偶爾使用,如C1＜1)。

6)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)情況

可根據(jù)保養(yǎng)的水平和能力進(jìn)行評定.如:操作人員是否熟悉其結(jié)構(gòu)原理和操作規(guī)程,能正確操作;是否定期進(jìn)行保養(yǎng)且發(fā)現(xiàn)問題及時解決;是否按時檢定等,評定級別分為:A級(維護(hù)保養(yǎng)情況差)、B級(維護(hù)保養(yǎng)情況一般)、C級(維護(hù)保養(yǎng)情況良好)。

7)設(shè)備部件連接、磨損情況

評定級別分為:A級(連接差、磨損嚴(yán)重)、B級(連接較好、磨損不嚴(yán)重)、C級(連接好、幾乎沒有磨損)。

8)使用環(huán)境條件對設(shè)備的影響程度

評定級別分為:A級(計量性能受環(huán)境條件影響大)、B級(計量性能受環(huán)境條件影響不大)、C級(計量性能基本不受環(huán)境條件影響)。

第三步,根據(jù)總分來評定周期總分計算公式如下:

式中:Y——總分;Ti——第i項因素評定級別得分;Pi——第i項因素的加權(quán)系數(shù)。

然后根據(jù)綜合加權(quán)評分的總分來確定測量設(shè)備的檢定周期,總分與評定檢定周期的關(guān)系見表2。

表2 總分與評定檢定周期的關(guān)系表

2.3.2 固定階梯調(diào)整法

采用該方法時,首先應(yīng)確定所期望的測量可靠性目標(biāo)R(某種計量器具的整體性能在后續(xù)檢定時保持所期望的合格范圍內(nèi)的概率)。在確定測量可靠性目標(biāo)時可以參照計量器具ABC管理的分類,A類計量器具的可靠性目標(biāo)R≥99%,B類計量器具的可靠性目標(biāo)95≤R＜99%,C類計量器具的可靠性目標(biāo)91≤R＜95%。

第一步,統(tǒng)計數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,描繪測量可靠性隨時間變化的函數(shù)圖像,如圖1所示。設(shè)定測量設(shè)備的測量可靠性應(yīng)至少大于等于90%,即R≥90%。

第二步,確定初始時間間隔。在確定初始時間間隔時可以參照類似設(shè)備的檢定周期或通過綜合加權(quán)評分法初步擬定一個檢定/校準(zhǔn)周期,并對類似設(shè)備的測量可靠性目標(biāo)、性能要求、使用情況、環(huán)境條件與檢定方法進(jìn)行對比分析確定,也可以通過對設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)、性能要求、使用情況分析,并聽取制造廠的建議后進(jìn)行工程分析確認(rèn)。

第三步,檢定周期的調(diào)整。當(dāng)測量設(shè)備投入經(jīng)過使用一定的初始時間或經(jīng)過一定時間間隔的后續(xù)檢定之后,其整體性能經(jīng)重新確認(rèn)超出規(guī)定的可靠性目標(biāo)R,應(yīng)考慮適當(dāng)縮短該類計量器具的檢定周期;其整體性能經(jīng)重新確認(rèn)未超出規(guī)定的可靠性目標(biāo)R,可以考慮適當(dāng)延長該類計量器具的檢定周期,也可保持原檢定周期不變。在周期調(diào)整時,調(diào)整的時間間隔增量或減量一般取一個固定的整月數(shù)按階梯狀逐漸遞增或逐漸遞減,且一般情況下,時間間隔增量系數(shù)a小于時間間隔減量系數(shù)b;擬調(diào)整的時間間隔增量(或時間間隔減量)

式中:I0——初始時間間隔。

在確定某種設(shè)備的初始時間間隔及測量可靠性目標(biāo)R≥90%,通過對樣本檢定周期的評估,其時間間隔的調(diào)整可參照表3。

表3 檢定時間間隔調(diào)整表

用此種方法進(jìn)行檢定周期的確定時,時間間隔調(diào)整起來較為容易,但是用這種方法需要經(jīng)過多次調(diào)整后才能穩(wěn)定到所期望的測量可靠性目標(biāo)R。

3 專用測試設(shè)備計量周期的實(shí)例分析

導(dǎo)彈武器配套的專用測試設(shè)備種類繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,每種設(shè)備的性能要求、工作原理以及結(jié)構(gòu)形式等都不相同,現(xiàn)以某型號自動化測試設(shè)備為例進(jìn)行分析。

3.1 綜合加權(quán)評分法

第一步,根據(jù)實(shí)際情況,對各影響因素進(jìn)行評級

自動測試設(shè)備為綜合參數(shù)的專用測試設(shè)備,用于對導(dǎo)彈技術(shù)性能、彈上設(shè)備間工作正常性和協(xié)調(diào)性等的測試,在裝備科研、生產(chǎn)、服務(wù)中非常重要,重要性評定為A級4分;根據(jù)計量檢定人員多年的經(jīng)驗總結(jié),對多套同類自動化測試設(shè)備的多年檢定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析,平均故障的頻率每年約1次～2次,故障率為B級3分;穩(wěn)定性評定為B級3分;被測武器裝備與自動化測試設(shè)備之間最大允許誤差的比值大于5,測試不確定度比可評定為C級1分;該測試設(shè)備平均每月使用小于10次,使用頻繁程度評定為B級2分;自動化測試設(shè)備在交付時有針對結(jié)構(gòu)原理、操作規(guī)程、維護(hù)保養(yǎng)等有專門的培訓(xùn),維護(hù)保養(yǎng)情況良好,評定為C級1分;該測試設(shè)備投入使用時間不長,連接磨損情況對測量結(jié)果幾乎無影響,評定為C級1分;該測試設(shè)備受環(huán)境溫度濕度影響較大,環(huán)境適應(yīng)能力評定為B級3分,該自動化測試設(shè)備的評分見表3。

表3 分級評分表

第二步,計算綜合加權(quán)評分,根據(jù)評分確定檢定周期

計算出綜合加權(quán)評分的總分為33分,根據(jù)總分與評定檢定周期的關(guān)系表得出,該自動化測試設(shè)備的檢定周期為12個月。

3.2 固定階梯調(diào)整法

某型號用數(shù)字式壓力表的檢定周期為12個月,該設(shè)備的初始時間間隔為12個月,該設(shè)備主要用于監(jiān)測工作,為B類設(shè)備,可靠性目標(biāo)設(shè)為95≤R＜99%。對100塊同型號壓力表的檢定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析,合格率達(dá)100%,可以適當(dāng)延長時間間隔。取a=0.50,則擬調(diào)整的時間間隔增量Δ=a×I0=6個月,多次調(diào)整后的檢定結(jié)果統(tǒng)計見表4。

表4 檢定結(jié)果統(tǒng)計表

根據(jù)檢定結(jié)果的統(tǒng)計,以24個月為檢定時間間隔時,測量可靠性目標(biāo)R仍不小于95%的預(yù)期期望值,壓力表的檢定周期可以調(diào)整為24個月。

采用此方法確定設(shè)備的檢定周期時,只是根據(jù)孤立的檢定結(jié)果來確定,依據(jù)不夠充分,需要經(jīng)過較長時間多次調(diào)整之后才能得到合理正確的檢定時間間隔。

4 結(jié)束語

檢定周期的確定應(yīng)堅持盡可能減少不符合技術(shù)規(guī)范而產(chǎn)生風(fēng)險的原則,并遵循維持檢定成本最低的原則。檢定周期的確定應(yīng)有科學(xué)的依據(jù),既要避免單純?yōu)楸ＷC量值準(zhǔn)確可靠而不合理地縮短檢定周期,增加不必要的物力、人力、財力浪費(fèi);也不應(yīng)只為了降低檢定成本而隨意延長檢定周期,不考慮使用設(shè)備超差可能造成的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。無論采用哪種方法對測量設(shè)備的檢定周期進(jìn)行確定,都需要對設(shè)備自身的特點(diǎn)、重要性、可靠性、穩(wěn)定性以及維護(hù)使用情況等有足夠的了解,并需要充足的歷史檢定統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為參考依據(jù)。每種評定方法都不能盡善盡美,在周期評定時應(yīng)綜合幾種方法進(jìn)行合理地評定,并在實(shí)踐中加以完善。

[1] JJF 1139—2005,計量器具檢定周期確定原則和方法計量技術(shù)規(guī)范[S].國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,2005.

[2] 李琪.企業(yè)計量器具檢定周期分析與探討[J].中國測試技術(shù),2008.

[3] 薛煥文.企業(yè)計量器具檢定周期分析與探討[J].標(biāo)準(zhǔn)化報道,2000.

Analysis on the Determination of Verification Period of Special Testing Equipment

LI Yu-ling LI Zong-kun ZHANG Chuan-qiu GAO Xin-fang
(Beijing Zhenxing Institute of Metrology and Measurement,Beijing 100074,China)

There is no uniform standard for the verification period of the special testing.In this article,the method of determining the verification period of special testing equipment is given by using the method of comprehensive weighted score and fixed step adjustment,and an example is given.

Special testing equipment Period of verification Period adjustment

1000-7202(2016)05-0076-05

TB9

A

2016-07-01,

2016-10-24

李玉玲(1979-),女,工程師,主要研究方向:電磁學(xué)計量技術(shù)。