三、如何導出計量要求

　　組織如何從產品、生產安全、環保、貿易等要求導出計量要求?導出計量要求需要具有產品、生產技術方面的知識，同時也需要具有很高的計量學知識，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.分步進行
　　第一步:把顧客、組織和法律法規的要求找出來。
　　顧客、組織和法律法規在訂購產品或生產產品時，往往通過訂貨合同及其技術規范、標準、產品質量特性表或圖紙等提出技術要求，包括生產安全、環保、貿易等要求。顧客、組織和法律法規關心的是產品性能、生產和安全等的技術要求，但是對如何進行測量，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，首先應將產品性能和生產的技術要求以技術參數、產品性能指標的形式表示出來，把設計工藝文件或圖紙上的技術要求表示為技術指標，把產品的質量特性轉化為產品檢驗規范或其他檢驗指標；把規定的生產過程要求轉化為控制參數特性。在許多規范中已經做了這一步工作，并在規范中明確提出了各項技術指標和參數；有的還需懂產品、生產技術知識的人員進行分析，用定量的技術指標和參數表示出來。這種確定需要由產品技術人員進行識別和確定，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指標表示為可測量的技術參數。如，把產品的質量特性指標轉化為產品檢驗規范或其他檢驗指標；設計工藝部門規定的生產過程監督的技術參數和產品質量特性表示為可測量的量值。規定的生產過程的監測參數和產品質量的檢驗指標是測量要求。這些測量要求是由企業設計工藝部門和生產技術部門或產品檢驗部門提出的，并與計量人員共同確定的。這些部門也可認為是計量職能部門的內部顧客，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題，所以如果想要滿足顧客、組織和法律法規的要求，對這些要求進行測量時，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設計工藝部門、生產技術部門或產品檢驗部門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程的計量要求。

　　第三步:將測量過程的計量要求轉化為對測量設備的計量要求。
　　將測量過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知識的人員來承擔。也只有通過計量人員的參與，才能實現這種轉化。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程進行管理。轉化的計量要求應盡可能的詳細，以便使確認過程和測量過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；對一個具體的測量過程應該能夠根據這些詳細的要求對被測量對象進行測量、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.舉例說明
　　ISO10012附錄A中對壓力容器的壓力測量的例子:
　　“對于一個關鍵操作，要求反應堆中的壓力控制在200kPa～250kPa之間。這個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(不包括與時間有關的影響)和在每個規定的時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。顧客可規定一個準確度等級為0.5%級、量程為0kPa～400kPa的特定供方的氣壓計。”
　　第一步:在一個壓力容器中，技術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。這個要求是從技術規范中找到的。

　　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控制人員根據生產控制經驗和計量學知識，當測量200kPa～250kPa壓力時，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，而是滿足生產控制的要求即可。是根據生產控制經驗和計量學知識從200kPa～250kPa的壓力控制要求導出來的。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，給企業帶來風險就大一些，如果這些計量要求再高一些，也會給企業帶來資源不必要的浪費。所以，計量要求確定是否合適，是企業技術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。從而可能規定一個準確度等級為0.5%級，測量范圍內為0kPa～400kPa的氣壓計。這個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控制經驗和計量學知識從200kPa～250kPa的壓力控制要求導出來的，它不是計算出來的，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，當對其進行測量時，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，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，在生產控制中，有一個允許控制的微小變動范圍，假設稱為容差；在產品加工時，有一個允許加工變動的范圍，如公差；在貿易交接時，也有一個允許多給或少給的量，稱為允差。當對這些量進行測量時，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，也就是說當壓力在200kPa以上時，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，應有一個允許上下浮動的變化壓力，假設容差為±10kPa，也就是說，當壓力達到200kPa時，如果再降低10kPa時，反應堆也能正常工作，則稱10kPa為負容差(當然，210kPa時肯定更能正常工作)。本例中，壓力控制上端是250kPa，也就是說當壓力超過250kPa時，假設容差是10kPa，就是說壓力再變動10kPa，即250kPa+10kPa=260kPa時，反應堆還能處于安全狀態，則稱10kPa為正容差(當然250kPa-10kPa=240kPa更能處于安全狀態)。至于容差到底是多少，應該由該反應堆的技術人員、操作者根據經驗判斷或從技術文件中查出。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，如果比值取1/5，最大允許誤差為2kPa。以上只是一種考慮問題的思路，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。這個比值是多少為宜，應由有計量學知識的人來確定。
　　(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程中，因測量設備、測量人員、測量方法、環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應該很小，否則校準測量不確定度會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，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知識的人才提出。下邊我們試圖用“過程能力分析”的方法導出該0.3kPa的要求:
　　該方法是通過選定“過程能力指數Cp”來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程的計量要求導出。
　　①測量設備的量程
　　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始測量的，所以測量設備的標稱范圍可以選擇為(0～400)kPa，其量程為400kPa-0=400kPa。
　　②測量設備的準確度等級要求
　　根據測量過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)