測量設備校準狀態(tài)偏離原因的研究

徐浩元　武增耀　高敏

摘? ?要：測量設備校準狀態(tài)偏離對產品質量影響的不確定性不容忽視。分析測量設備校準狀態(tài)偏離原因，合理制定有效的預防措施，測量結果準確可靠，是保證產品質量的關鍵所在。

關鍵詞：測量設備? 狀態(tài)偏離? 預防措施

中圖分類號：TB9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0041-02

1? 測量設備校準狀態(tài)偏離對產品的影響及現(xiàn)狀

測量設備校準狀態(tài)偏離原因多種多樣，對產品質量影響的不確定性很大。在實際工作中，如果質量問題未能及時發(fā)現(xiàn)，對已入庫或裝配交付的產品進行追溯實施難度大，嚴重增加投入成本并影響生產交付進度，對公司的質量和信譽帶來惡劣的影響。

目前很多公司對測量設備校準狀態(tài)偏離的原因認知不足，通常認為周期檢定/校準的數(shù)據符合技術指標，即測量設備使用狀態(tài)正常，期間核查不夠重視，出現(xiàn)嚴重問題時才考慮測量設備的偏離對產品質量的具體影響。

分析測量設備偏離校準狀態(tài)的原因，識別出改進機會或需要采取預防措施，消除潛在不符合的原因，防止不符合的發(fā)生，才能保證產品質量符合產品相關要求。

2? 測量設備校準狀態(tài)偏離原因分析

2.1 環(huán)境條件對測量設備的影響

環(huán)境條件對測量設備的計量性能影響很大。測量設備如果放置在惡劣的環(huán)境條件下保管使用，工作面、各部分間相互作用長期會出現(xiàn)影響計量特性的現(xiàn)象。

溫度敏感的測量設備一般會配置溫度補償功能，當使用環(huán)境溫度超出溫度補償?shù)姆秶驕囟忍荻茸兓髸r，使用溫度補償功能得出的測量結果并不準確。

例如坐標測量機的工作基準光柵尺與計量標準量塊對溫度都十分敏感，其定義值都需在標準溫度20℃下進行修正。帶有溫度補償功能的坐標測量機在20±2℃范圍內且梯度變化較小的工作條件下使用，可以通過溫度線性補償減小因環(huán)境溫度帶來的測量誤差（機器結構性變化引入的誤差小可忽略不計）。當測量環(huán)境偏離標準溫度或溫度梯度變化較大時，就要考慮測量機結構性變化等因素引入的測量誤差，僅靠溫度線性補償功能減小測量誤差是不全面的。

2.2 測量設備的日常使用及維護不當

測量設備使用頻繁，長期處于開機高負荷運轉狀態(tài)時，人員對測量設備的維護認知和重視程度不夠，維護操作方法不合理，也會導致測量設備校準狀態(tài)偏離。

例如檢驗人員只注重測量設備使用，日常維護測量設備時，選取不進行維護或維護不當?shù)姆绞?，長期也會導致測量設備狀態(tài)發(fā)生偏離，嚴重時將直接影響測量設備的計量性能和使用壽命。

2.3 人員對測量設備評價的測量結果認識不足

操作人員使用測量設備檢測評價的測量結果，往往認為越接近測量目標值的數(shù)據越準確可信。但測量設備本身的測量誤差、測量不確定度及其他因素引入的誤差，都將導致測量設備校準狀態(tài)的偏離，從而引起測量結果的失真。

例如操作者在25℃環(huán)境條件下使用無溫度補償功能的坐標測量機檢測已恒溫的鋁制材料零件，零件尺寸公差要求在標準環(huán)境下為500±0.030mm。檢測在未加任何修正的情況下測量結果為500.0392mm，操作者認為不滿足公差要求，檢測結論不合格。這種檢測數(shù)據并沒有考慮測量設備和其他因素引入的測量誤差修正。鋁制材料零件的膨脹系數(shù)與坐標測量機工作基準光柵尺的膨脹系數(shù)相差13×10-6℃-1，25℃環(huán)境條件下該零件測量結果因材料膨脹系數(shù)引入的測量誤差修正值為-0.065mm，操作人員往往會將修正測量結果這一環(huán)節(jié)忽略掉。在不考慮測量不確定度及其他因素影響的情況下，該測量結果修正后滿足公差要求。

2.4 測量設備驗收方法說明簡單籠統(tǒng)

測量設備驗收一般都依據國家相應的計量檢定規(guī)程和校準規(guī)范。對于尚未制定國家計量校準規(guī)范的測量設備，一般都參考使用技術指標和出廠技術指標與客戶簽訂技術協(xié)議進行驗收。技術協(xié)議中的驗收方法雖然經過確認，但相對簡單沒有固化，不能全方位地了解測量設備的總體狀態(tài)。

例如新購某測量設備，國家沒有相應的檢定規(guī)程或校準規(guī)范，參考技術協(xié)議中的方法進行驗收。在全量程內校驗均勻分布的受檢點，軟件評價結果與計量標準提供的量值進行比較，判斷測量設備是否滿足技術指標要求。所規(guī)定的受檢點全部都為整數(shù)受檢點，測量結果均滿足技術指標要求，確認驗收合格。在實際測量過程中，測量點均為非整數(shù)，導致測量結果偏差非常大。經判斷，由于制造商在軟件修正時，僅將整數(shù)部分進行參數(shù)修正，對小數(shù)部分未進行參數(shù)修正，導致小數(shù)部分測量均不可信。這就是驗收方法制定的不合理導致的測量設備狀態(tài)偏離。

又如新購某測量設備驗收指標中對重復性的驗收方法為在重復性條件下測量五次，重復性不大于規(guī)定的技術指標即為合格。其中測量結果的重復性評價方法并沒有加以說明，是選用五次測量結果中最大值減去最小值之差作為測量結果的重復性，還是使用極差法再除以極差系數(shù)來確定測量結果的重復性？校準人員對評價方法認識的不同，也會導致測量設備校準狀態(tài)“偏離”。

2.5 測量設備的穩(wěn)定性差

一些測量設備首次驗收能夠滿足技術指標要求，隨著時間推移和使用頻率的增加，測量設備各零部件磨損、老化，引起計量特性容易發(fā)生變化，測量狀態(tài)不穩(wěn)定。

例如生產現(xiàn)場運行工作時間較長的坐標測量機與周期性合理使用的坐標測量機相比，在使用一段時間后，因故障報修較多，穩(wěn)定性差;每次周期校準都超出技術指標，需廠家進行誤差補償。

3? 預防措施

預防措施是為消除潛在不符合或其他潛在不期望情況的原因所采取的措施。預防措施是實現(xiàn)積極主動識別改進機會的過程，而不是對已發(fā)現(xiàn)問題或投訴的反應。這需要涉及大量的數(shù)據分析，包括對趨勢和風險分析以及能力驗證結果。

針對測量設備狀態(tài)偏離的原因，建議采取如下預防措施：

（1）改善測量設備保管使用的環(huán)境條件，做好溫度監(jiān)控記錄，使測量設備在“舒適”的測量狀態(tài)下進行檢測。超出“舒適”測量狀態(tài)時，結合實際情況，正確有效地評價測量結果。

（2）測量設備日常維護落實到位，加大監(jiān)督檢查力度。對使用人員進行有效的操作知識培訓之外，還應加強對工藝、質量或其他技術要求的學習，達到全方位了解測量設備測量過程的內容。

（3）新采購的測量設備如果需要進行的校準項目尚未制定國家計量校準規(guī)范，應盡可能使用公開發(fā)布的，如國際的、地區(qū)的或國家的標準或技術規(guī)范;也可采用經確認的如下校準方法：由知名的技術組織、有關科學書籍或期刊公布的，設備制造商制定的，或實驗室自編的校準方法，以及計量檢定規(guī)程中的相關部分。校準方法的選取制定能夠真實體現(xiàn)出測量設備的狀態(tài)。

（4）通過對測量設備使用穩(wěn)定性統(tǒng)計分析，制定合理使用周期，逐步淘汰測量狀態(tài)不穩(wěn)定的測量設備，采購滿足技術使用要求且相對穩(wěn)定的測量設備。

4? 結語

通過對測量設備校準狀態(tài)偏離原因的統(tǒng)計分析，識別出所需改進和潛在不符合的原因，采取預防措施，制定實施計劃;消除潛在不符合的原因，避免不符合的發(fā)生，保證測量設備測量數(shù)據準確可靠，檢測產品符合相關規(guī)定要求。

參考文獻

[1] GJB2712? 測量設備的質量保證要求——計量確認體系[S].

[2] GJB9001A? 質量管理體系要求[S].