揚子石油化工有限公司計量中心站  李理

　　在過程控制中，運用統(tǒng)計技術的控制圖方法是核心。在最新版的JJF1033-2008《計量標準考核規(guī)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程進行連續(xù)和長期的統(tǒng)計控制。”使得采用控制圖(由于校準過程數(shù)據(jù)特性一般使用X-R控制圖，又稱休哈特控制圖)對檢定/校準過程進行控制成為趨勢。統(tǒng)計過程控制在生產(chǎn)制造過程中被廣泛接受并運用，但在檢定/校準實驗室統(tǒng)計過程控制中運用甚少，而且應用者往往忽視了該方法使用的關鍵環(huán)節(jié)——分析用控制圖繪制。

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

　　一、控制圖使用的關鍵——繪制分析用控制圖

　　控制圖能否發(fā)揮作用，關鍵是分析用控制圖的繪制。控制圖是過程的窗口，從控制圖可以看出過程處于什么狀態(tài)。一個檢定/校準過程開始應用控制圖時不一定處于穩(wěn)態(tài)，即可能存在異因。如果以這種非穩(wěn)態(tài)下的參數(shù)來建立控制圖，控制限的間隔將變寬；以這樣的控制圖來控制校準過程，將導致錯誤的結論。因此，一開始總需要將非穩(wěn)態(tài)的過程調(diào)整到穩(wěn)態(tài)，或確定過程已處于穩(wěn)態(tài)，這就是分析用控制圖的階段。等到過程調(diào)整或確定到穩(wěn)態(tài)后，才能延長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(xù)25個點未出界可將過程判為穩(wěn)定，要求至少考察25組數(shù)據(jù)，才可作出過程穩(wěn)定的判斷。許多論述中均未提及這一關鍵點，而是由一組監(jiān)控數(shù)據(jù)的前幾組計算控制限，直接繪制控制用圖，用以判斷校準過程是否受控，這會造成控制限過寬，無法復現(xiàn)理想受控狀態(tài)，而達不到真正監(jiān)控過程的目的。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(shù)據(jù)。(1)至少取25組(根據(jù)判穩(wěn)準則)；(2)樣本量據(jù)國標取4或5；(3)依據(jù)合理子組原則:即“組內(nèi)差異只由偶因造成，組間差異主要由異因造成”。因此，在取樣本組時應在過程條件保持不變時來取或在短間隔內(nèi)取，以避免異因進入。
　　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(shù)據(jù)在R圖中打點判穩(wěn)。若穩(wěn)，則進行步驟六；若不穩(wěn)，則分析原因，進行調(diào)整后轉入步驟二重新開始。
　　步驟六:計算圖控制限并作圖。將預備數(shù)據(jù)在圖中打點，判穩(wěn)。若穩(wěn)，則進入步驟七；若不穩(wěn)，則分析原因，進行調(diào)整后轉入步驟二重新開始。
　　步驟七:延長控制圖的控制限，作控制用控制圖進行日常管理。    

　　三、實際運用舉例

　　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(jiān)控檢定/校準過程，及時發(fā)現(xiàn)并糾正問題，防止長時間偏離而造成大量檢定/校準數(shù)據(jù)錯誤，以及所帶來的不合格追溯壓力。
　　首先，我們按下列步驟建立控制圖:
　　取預備數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)合理分成25組。選擇(0～4)MPa精密壓力表的2MPa點作為核查對象，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))，在短時間內(nèi)，由熟練檢定員在實驗室受控環(huán)境條件多次校準2MPa點，結果如表1所示。
    

表1  校準數(shù)據(jù)

　　計算R圖參數(shù):
　　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R圖還未判穩(wěn)，的數(shù)據(jù)不可用，故不可行。如果先作R圖，則由于R圖中只有一個數(shù)據(jù)可行。故作控制圖應倒過來作，先作R圖，R圖判穩(wěn)后，再作圖。若R圖未判穩(wěn)，則不能開始作圖。

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

 圖1

　　可見R圖判穩(wěn)(見圖2)，故接著利用剩余的24組數(shù)據(jù)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(xiàn)第8組數(shù)據(jù)過程均值失控(見圖3)，經(jīng)檢查分析，是由于校驗臺有輕微泄漏，該組數(shù)據(jù)讀數(shù)較慢而引起的。緊固校驗臺解決其泄漏問題，去除8組數(shù)據(jù)再重新計算R圖和圖參數(shù):
      UCL″_R=0.0087
    CL′_R=0.0041  LCL′_R=0
    

 圖3

　　可見R圖判穩(wěn)(見圖4)，于是計算圖參數(shù)如下:
      UCL″_X=2.0024
    CL″_X=2.0000  LCL″_X=1.9976
    

 圖4

　　可見判穩(wěn)(見圖5)，由判穩(wěn)準則可知過程的波動和均值均處于穩(wěn)態(tài)。由于依據(jù)檢定規(guī)程的要求配備標準及環(huán)境條件，因此可以不作過程能力判斷，延長控制線作為控制用控制圖界限使用。
    

 圖5    

　　四、結束語

　　在短時間內(nèi)，作了25組(每組樣本量為5)數(shù)據(jù)，在作分析用控制圖的過程中，的確碰到了過程極差失控和過程均值失控的情況，經(jīng)過原因分析，將異因及失控數(shù)據(jù)排除，最后剩余數(shù)據(jù)判穩(wěn)并延長使用，作為以后控制用控制圖的判異控制限。可見，分析用控制圖在調(diào)整過程穩(wěn)定縮小控制范圍方面起著關鍵性的作用，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間的科學選擇，再合理運用過程判異準則對控制用控制圖進行分析，過程控制方法在檢定/校準過程的控制中一定能夠取得理想的效果。