控制圖是對測量過(guò)程是否處于統計控制狀態(tài)的一種圖形記錄。為了確保計量標準、測量設備等在兩次檢定/校準周期時(shí)間間隔期間保持良好的可信度,通常需對其穩定性進(jìn)行期間核查。對于精度較高且重要的計量標準,條件滿(mǎn)足的情況下,建議采用控制圖對其測量過(guò)程進(jìn)行持續及長(cháng)期地統計控制。本文通過(guò)以地磅砝碼為實(shí)例,來(lái)論述控制圖法在對計量標準進(jìn)行期間核查方法的應用。
引言
期間核查是為保持計量標準、標準物質(zhì)或其他測量?jì)x器檢定(校準)狀態(tài)的可信度而開(kāi)展的核查活動(dòng),目的是確認在兩次檢定(檢定)之間的時(shí)間間隔內保持其校準狀態(tài)的可信度。常規控制圖(又稱(chēng)休哈特控制圖)就是通過(guò)由測量結果得到圖形記錄,來(lái)判斷測量過(guò)程是否處于正常狀態(tài),以便于查明產(chǎn)生異常的原因,并采取措施使測量過(guò)程重新處于統計控制狀態(tài)。
本文以地磅砝碼為例。因其被廣泛應用于各行業(yè)檢測領(lǐng)域,作為實(shí)物量具,也易于選擇高等級、性能比較穩定的實(shí)物量具作為核查標準來(lái)實(shí)施期間核查,尤其在計量檢定機構、實(shí)驗室在日常開(kāi)展檢定/校準活動(dòng)中,需要現場(chǎng)檢定(或校準)各衡器時(shí),一方面臺件數較多,使用頻率很高,經(jīng)常脫離實(shí)驗室標準存放區域,環(huán)境改變、運輸環(huán)節較多,對砝碼開(kāi)展期間核查也就尤為必要。本文以 F2 等級砝碼為例,簡(jiǎn)述平均值-極差( x -R)控制圖法在用作期間核查方法的具體應用。
1.期間核查的目的、核查對象與核查方法
核查目的:為了考核 F2 等級砝碼在兩次周期檢定之間的工作可靠性,以 50g 作為核查點(diǎn)。
核查標準:狀態(tài)穩定的 E2 等級砝碼 50g(利用穩定的核查標準進(jìn)行的核查,僅觀(guān)察被核查對象檢定/校準狀態(tài)是否改變,核查標準一般不具備高一級計量標準的性能和資格,故此期間核查并不具有溯源性)。
核查及評定方法:采用核查標準在電子天平上直接比對的方法進(jìn)行重復性測量。
2.分析用控制圖的建立
繪制平均值-極差控制圖( x -R),其中平均值控制圖用來(lái)控制和判斷測量過(guò)程是否受到系統效應的影響,而極差控制圖是用來(lái)控制和判斷測量過(guò)程是否受到隨機效應的影響,需要成對使用。
2.1 收集預備數據
按一定的時(shí)間間隔重復測量過(guò)程,確保得到的測量數據相互獨立,獲取充足的預備數據信息。對核查對象進(jìn)行 10組、每組 5 次的測量,分別按公式計算核查平均值 x 、極差值 R 及控制極限值,計算出控制基線(xiàn)(中心線(xiàn) CL)、控制上限(UCL)和控制下限(RCL),繪制出 x -R 控制圖(表 1)。
x 控制圖和 R 控制圖中心線(xiàn)(CL)、控制上限(UCL)和控制下限(RCL)計算公式(表 2)中,控制限 A、D 值查詢(xún)國家標準 GB/T4091-2001《常用控制圖》可得(表 3)。
(1) x 控制圖極限值的計算
中心線(xiàn)(CL) x = -0.0127mg
控制上限(UCL) x + A2 R = -0.0053mg
控制下限(RCL) x - A2 R = -0.0202mg
(2)R 控制圖極限值的計算中心線(xiàn)(CL) R = 0.013mg
控制上限(UCL) D4 R = 0.027mg 控制下限(RCL) D3 R = 0.000mg
2.2 控制圖的建立
平均值 x 控制圖
轉化為控制用控制圖
延長(cháng) x -R 控制圖的控制線(xiàn),作控制用控制圖,進(jìn)行日常管理監控。把每次核查周期值測得的平均值 x 、極差值 R 以及對應的日期分別記錄(見(jiàn)表 3)并描述到 x -R 控制圖中。
目前,微軟辦公軟件 EXCEL 電子表格應用程序可利用繪制折線(xiàn)圖的方法,實(shí)現控制圖的繪制,能有效保證數據處理的快捷準確無(wú),建立起質(zhì)量控制的數據庫實(shí)現資源共享,易于維護和保存。
4.結果判定
由于測量結果的分布趨于正態(tài)分布,為方便直觀(guān)地對結果進(jìn)行判定,將控制圖控制范圍平均分成 6 個(gè)區間,每個(gè)區間的寬度為統計控制量的標準偏差d ,上區間分別為 A、B、C,下區間分別為 C、B、A,如圖 1 所示。當測量點(diǎn)位于 A 區
( 3d )之外的區域,表示測量過(guò)程異常,應立即采取糾正措施。落在 B 區( 2d 和 3d 之間)則為警示區,這時(shí)應予以關(guān)注,必要時(shí)采取預防措施。一旦發(fā)現后續測量點(diǎn)分布異常時(shí),也應立即采取糾正措施,將其影響減小或者消除,直至恢復到正常的隨機狀態(tài),確保實(shí)驗室檢測結果的正確性。
控制圖異常的判斷準則按照現行國家標準 GB/T4091-2001 idt ISO8258:1991《常規控制圖》總結了常見(jiàn)測量過(guò)程異常分布的 8 種模式,對應標準判據來(lái)判斷異常情況。
5.結束語(yǔ)
過(guò)程控制圖是對整個(gè)測量過(guò)程進(jìn)行持續長(cháng)期的統計控制,以預防為原則,是進(jìn)行統計控制管理行之有效的手段,能有效掌控測量標準和測量設備的穩定狀態(tài),是一種科學(xué)、準確的方法。