五、測量過程的實施和控制

　　(一)在受控條件下進行測量
　　測量過程應在為滿足計量要求的受控條件下實現。受控條件包括:

　　1.使用經計量確認合格的測量設備
　　具體要求:(1)測量設備應有經過計量確認合格的狀態標志；(2)測量設備應在規定的確認間隔之內；(3)測量設備的封印或保護裝置完好；(4)使用過程功能正常，沒有發生誤操作或損壞、過載情況。

　　2.應用經確認有效的測量程序
　　具體要求:(1)測量程序是經過審核批準的正式文件；(2)測量文件應有明顯的標志；(3)使用的測量程序是現行有效的版本；(4)測量的方法和測量的范圍按程序文件規定的要求執行。

　　3.獲得所要求的信息資料
　　具體要求:(1)具有與測量設備計量確認狀態有關的信息，包括任何限制使用和特定要求；(2)具有與測量環境要求有關的信息，包括任何因環境條件變化而需要進行的修正；(3)具有與操作有關的技術資料或使用說明書；(4)測量的軟件等。

　　4.保持所要求的環境條件
　　具體要求:(1)測量過程的環境條件應符合測量程序規定的要求；(2)如果測量程序有要求，應按規定的要求監視和記錄環境條件；(3)如果測量程序有要求，應根據環境條件對測量結果進行修正。

　　5.使用具備能力的人員
　　具體要求:(1)測量過程的操作人員應通過培訓具備相應的知識和技能，并經過考核被批準后上崗從事測量工作；(2)操作人員應嚴格按照測量過程程序的規定實施測量。

　　6.合適的結果報告方式
　　具體要求:(1)結果報告的格式應符合測量程序規定的要求；(2)結果報告的內容應全面、準確、客觀；(3)結果報告應在測量工作中完成；(4)只有經授權的人員才能允許生產、修改、出具報告。以上條件都分別在相關的章節中作了詳細規定。[page_break]

　　(二)測量過程實施控制的意義
　　1.對測量過程實施控制的目的是為了充分保證測量過程是在要求的不確定度限值之內進行，以防止出現錯誤的測量結果，而且通過實施監視能確保迅速地檢測出存在的問題，及時采取糾正措施。
　　2.為什么要進行過程控制
　　過程控制是將測量作為一個過程來考慮，通過由測量過程獲得的數據采取控制措施，使測量結果的不確定度連續保持在規定的技術要求之內。測量過程控制是對測量設備校準或計量檢定的補充，必要時可結合使用，以確保測量的質量。一般情況下，溯源可以滿足測量設備(含計量標準)量值統一、準確的要求，但它也存在一些不足之處:

　　(1)在兩次校準的間隔期內，不能完全保證測量設備或計量標準的不確定度不變。由于校準周期是憑經驗確定的，雖然大多數儀器設備能保證其質量，但不可避免地會發生一些偶然保障或由于預想不到的因素使準確度下降。如果用這樣的設備進行測量，實際上測量的質量是沒有保障的。

　　(2)校準(或檢定)通常是把測量設備或計量標準從使用單位運到計量實驗室進行校準(或檢定)，不可避免地會有個別情況發生，在儀器設備經過運輸回到使用單位時，如果已經發生了變化，引起失準，則使用這樣的設備進行測量必然會產生錯誤的結果。

　　(3)雖然對測量的各要素分別進行了考核，如測量標準經過考核，儀器設備都有校準證書，人員已持證上崗，有成文的作業指導書和相應的國家標準或檢定規程等，但在實際測量中，還可能由于測量系統連接不當，操作人員思想不集中等原因，即使所用儀器的準確度等級很高，也可能會給出不正確的數據。

　　(4)作為抽查，也是質量控制的一種方式，它是以過程結果為對象的活動；現在要強調的質量控制， 是在這種抽查之外，再增加過程控制的另一種方式，它是以可以影響或左右測量過程結果的因素為處置對象的活動。它遵循“質量是在過程中制造出來的”這個預防為主的原則，過程的每個節點都可能會出現差錯，關鍵是能迅速檢索出來，并反饋上來加以糾正。在實施過程管理時利用控制圖是一種行之有效的方法。利用控制圖進行過程管理，尋求統計控制狀態，要確定作業條件，進而獲得可預測的一些質量過程，稱為可預測過程，建立可預測過程就是要切實形成在過程中制造質量的體制。

　　(5)過程控制的重要性還表現在它能發現存在于測量和計量確認過程中的質量規律，提出能夠說明質量的概念，提供能夠保證測量報告/校準證書質量的管理方法。它也是一門系統科學，要求各部門的工作協調一致。它所進行的一切活動的目的，歸根到底是要在規定的時間內，為客戶提供準確、可靠的高質量報告/證書，提供優質服務。目前，國內保證報告/證書質量的方法，大多數還是對報告/證書的復核和批準，它的作用主要是“把關”。這種方法對于防止不合格的報告/證書交付給客戶是完全必要的，這是實驗室質量管理工作最起碼、最基本的職責，必須繼續堅持。但是應該看到，光靠“把關”畢竟是被動的，只能等報告/證書編制好再來判別其好壞，如果出現問題，也已造成，無可挽回。因此把保證報告/證書質量的重點放在檢查上，質量問題還是不可能得到根本解決，所以，在加強檢查的同時，應貫徹預防為主的方針，在測量和校準過程中就要防止不符合因素的產生。

　　日常影響報告/證書質量的原因，不外來自人員(對標準/規程的了解深度，操作的熟練水平，是否經過培訓等)、設備(檢測設備、計量標準的準確度等級，日常維護保養狀態等)、溯源(設備是否定期校準，是否溯源到國家計量基準等)、方法(標準/規程的采用、作業指導書的制定、方法的確認等)、環境(測量場所、能源、照明、采暖、通風等)等5個方面。這些因素在測量和校準過程中同時對報告/證書的質量發生影響，它們對報告/證書質量所起的作用，也就是質量的制造過程。報告/證書有個質量問題，同樣測量和校準過程也有個質量問題。報告/證書的質量取決于過程的質量。盡管有多種多樣影響報告/證書質量的因素，然而在測量和校準過程中還是有規律可循的，發現和利用這些規律，從而把其管理工作從事后把關轉移到事前過程的質量控制上來是預防為主的質量管理的核心。過程控制強調把過程的諸因素用控制圖等方法控制起來，掌握問題的全貌，了解薄弱環節之所在，及時發現問題，采取有效措施，確保報告/證書質量的穩定可靠。

　　(三)測量過程控制的方法

　　1.概述
　　測量過程控制是指“使過程處于受控狀態所采取的控制技術和活動”。而“受控狀態”是指對影響過程質量的所有因素，包括人員、環境、設備、計量溯源、檢測方法等，即對資源和活動加以控制，達到減少和消除質量問題的目的。對測量過程實施控制的主要方法有:
　　(1)簡單控制方法:利用相同或不相同的方法進行重復測量；對保留的物品進行再測量；分析一個物品不同特性結果的相關性；對測量過程中使用的測量設備進行抽樣檢查；對測量過程的環境條件進行監測；對測量人員的工作實施監督檢查等。
　　(2)復雜的控制方法:利用核查標準和控制圖，采用統計技術對測量過程的全部要素按規定的程序和時間間隔實施測量過程控制。
　　(3)無論是簡單的控制還是復雜的控制都應制定控制程序，并按照規定的程序和時間間隔進行，控制的結果和采取的糾正措施應形成文件，以證明測量過程持續滿足文件的要求。
　　(4)測量過程控制方法的選擇原則
　　控制方法和控制限的選擇要與不符合規定的要求時引起的風險相稱。例如，高級別的測量過程控制對那些包含有嚴格要求的或復雜環節的測量過程，對保證生產安全的測量過程及由于測量結果的不正確造成重大經濟損失的測量來說是合適的。而對于一些非關鍵零部件的簡單測量，最簡單的過程控制就足夠了。

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　　2.利用控制圖進行過程控制
　　(1)過程控制起到“預防為主”的作用
　　過程控制就是把報告/證書或過程質量保持在要求的界限之內的質量控制。控制圖技術是運用數理統計原理，以過程的某一質量特性繪出“控制圖”，從而評估和監視過程是否處于“受控狀態”，把質量管理工作做到測量的過程之中，起到“預防為主”的作用。質量控制中要控制的是影響質量特性值的均值、差錯率、及時率，是對影響量的控制，希望它們能穩定地達到期望的狀態。然而，影響過程的因素又是錯綜復雜的，其中尚存在一些不確定的因素，因此要確定控制程序，把質量特性值作為控制量直接納入閉環控制中是不可能的。也就是說，根據已掌握的技術經驗來規定操作條件，僅就幾個參數進行自動控制或人工調節，那么作為過程結果的質量特性值，其條件往往處于不滿足狀態。為使質量特性值能接近應滿足的狀態，從而進行過程控制，往往要利用諸如概率分布、相關與回歸、抽樣方案、估計與檢驗，特別是應用控制圖檢出異常，進行追查，判明與消除異常原因等這樣一些方法。

　　使用控制圖控制與一般控制論講的自動化控制在原理上是不同的，自動化控制是閉環控制的一種代表，往往把溫度、濕度、電壓這樣一些被測參數按照所需的數值進行控制。如，環境監控就屬于此類，它不是對作為過程輸出的質量特性值進行直接控制。用控制圖所進行的控制，是以偶然原因形成的波動作為依據，通過檢出異常原因所導致的波動，進而判明并消除異常原因，即以影響量作為被控制量，根據控制量的變動來檢出異常，并查明與消除異常原因。此時的控制，與控制量對應的操作量是未知的，這正是過程控制與閉環控制的不同之處，利用控制圖進行過程控制的示意圖如圖4所示。從圖中可以看出，過程控制是對一個分布進行控制的，一般分布都具有向某個數值集中且又在此數值兩旁分散開來的趨勢，故可用均值反映集中的特性，而用標準偏差表示相互分散的程度。
    

    圖4  利用控制圖進行過程控制示意圖

　　(2)測量過程的統計規律
　　統計技術是通過有關收集、整理和分析數據，從而對研究的對象加深認識，并做出一定結論的方法和理論。它研究的是群體現象的數量特征與規律性?？陀^世界十分復雜，但根據其不同的性質加以分類就形成各種群體，在統計學中把所研究的某類客觀現象的群體稱作總體，所以統計學所研究的是總體的數量特征及其分布的規律性?？傮w是由許多個體組成的，每個個體在數量特征上又受必然和偶然兩種因素支配，必然因素反映了該總體的特征，但由于受偶然因素的影響又是有差異的，如何通過這些個體的差異來描述和推斷總體的特征就產生了統計學。統計學是一門實用性很強的學科。
　　我們是從事測量和校準工作的，可以說整天都在和數據打交道，社會上的方方面面也要利用這些測量數據為其服務，數據更是從事質量管理的基礎，所以不論是ISO10012認證，還是其他認可，在相關標準和導則中都要求充分運用數理統計技術，進行內部質量控制。為此，我們就應該懂得怎樣對數據進行整理、歸納，從中提取有用的信息，在一組觀測數據中，我們期望得到的是測量結果——真值，它反映了測量過程必然因素的特征，而每一觀測值與真值的差異則是偶然因素影響的結果，觀測值與真值之差就是誤差。誤差是一個客觀存在，但由于真值是未知的，所以誤差也是未知的，我們只能給出它們的估計值。為了得到測量過程的必然和偶然因素的影響結果，先要給出兩個概念:
　　①波動。我們日常都有這樣的經驗，即使按照同樣的標準(或規程)，遵守同樣的操作規范，由同一操作者用同一臺測量設備(或計量標準)對同一樣品進行檢測，其測量結果也不是完全相同的。將代表質量變動的數據，按檢測時間順序繪制到圖上，就可看出它們是上下波動的，這就是檢測質量的第一條客觀規律。它是由于測量不完善或人們對被測量及影響量的認識不足而造成的。
　?、诜植肌y量質量若不從測量時間的先后順序去分析，而是從測量的全部數據，即總體上來看，就會發現數據是分布在不同數值之上的，但是它們多數向某一個數值集中，而又同時在這個數值的兩旁分散開，這就是測量質量的第二條規律。
　　集中又分散的情況繪出圖來就是頻數分布圖，有了頻數分布就很容易畫出直方圖，它使得次數分配的數量規律性更直觀、更形象。直方圖就是在平面直角坐標系中，用橫軸表示分組的標志，用縱軸或直方條形的高度表示各組的次數或頻率(如圖5所示)。
    

　　圖5  直方圖

　　波動和分布是描述質量特征統計現象的兩個方面。波動與分布的關系可用圖6所示。
    

圖6  波動與分布的關系圖

　　如果觀測次數很多，組間間隔Δx很小，所繪直方圖就形成一條平滑的曲線，不同客觀事物有不同的數量規律性，因而也就形成一條平滑的曲線，即次數曲線，不同客觀事物有不同的數量規律性，因而也就形成了形狀不同的次數曲線，在測量領域中，最常見的是正態分布曲線(亦稱鐘形曲線)或將高次數分配曲線圖畫出來，我們對該組數據的變化規律就有了直觀的了解。    

　　(四)測量過程的記錄

　　測量過程應形成完整、準確和真實的測量記錄，并按規定的要求保存記錄以證明測量過程符合規定的要求。

　　1.測量過程記錄的內容
　　測量過程記錄應包括以下內容:
　　(1)執行測量過程的完整描述，包括所用的全部要素(例如操作者、測量設備、核查標準)和相關的操作條件。
　　(2)從測量過程控制系統獲得的有關數據，包括有關測量不確定度信息。
　　(3)根據測量過程控制數據的結果而采取的措施。
　　(4)進行測量過程控制活動的日期。
　　(5)有關測量過程驗證文件的標志。
　　(6)負責提供記錄信息的人員標志。
　　(7)人員的能力包括測量過程要求的能力和實際具備的能力。

　　2.測量過程記錄的管理
　　(1)只有被授權的人員才允許產生、修改、出具和刪改記錄。
　　(2)應按照記錄管理程序的規定管理記錄，以確保記錄的標志、儲存、保護、檢索和處置。
　　(3)按規定的保存期限保存記錄。
　　關于記錄的詳細要求已在本篇第四節“記錄的編制與控制”中有詳細論述。(續完)