测量过程的控制

[摘 要]人们通过测量来获得量值，测量是通过过程来完成的，组织为了增值应控制测量过程。

[关键词]测量 过程 控制

中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）04-0105-02

引言

GJB9001B-2009《质量管理体系要求》7.6条款：“组织应确定需实施的监视测量以及所需的监视测量装置，为产品符合确定的要求提供证据，组织应建立过程，以确保监视和测量活动可行，并以与监视测量的要求相一致的方式实施” 进一步明确了监视测量的要求。

标准所要求控制的主要是测量设备，在这里首先要明确与测量有关的概念。

一 基本概念

1 过程：将输入转化为输出的相互关联或相互作用的一组活动。注1： 一个过程的输入通常是其他过程的输出。注2：组织为了增值通常对过程进行策划并使其在受控条件下进行。（GJB9001B-2009 D4.1质量管理体系要求）

2 测量：通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。注：测量意味着量的比较并包括实体的计数。（JJF1001-2011 4.1通用计量术语及定义）

3 测量过程：确定量值的一种操作。（GJB9001B-2009 D10.2质量管理体系要求）

4 测量设备：为实现测量过程所必需的测量仪器、测量标准、标准物质或辅助器械或它们的组合。（GJB9001B-2009 D10.4质量管理体系要求）

5 测量方法：对测量过程中使用的操作所给出的逻辑性安排的一般性描述。注：测量方法可用不同方式表述。如替代测量法、微差测量法、零位测量法、直接测量法、间接测量法。（JJF1001-2011 4.5通用计量术语及定义 ）

6测量结果：与其他有用的相关信息一起赋予被测量的一组量值。（JJF1001-2011 5.1 通用计量术语及定义）

7 影响量：在直接测量中不影响实际被测量的量、但会影响示值与测量结果之间关系的量。（JJF1001-2011 4.8 通用计量术语及定义）

8 测量误差：测得的量值减去参考量值。（JJF1001-2011 5.3 通用计量术语及定义）

二 测量过程的控制

在一个测量过程中通常由测量人员将被测件与测量设备或计量标准相比较进行测量、校准、检定、测试等操作，测量过程的输出为测量结果，通常出具证书或报告。我们用测量结果极其不确定度是否符合预先规定的要求来衡量测量过程的质量。

1 测量过程控制的目的

为了贯彻过程控制中预防为主的原则，在航空制造业常采取统计过程控制（SPC）图，用以监控和分析生产过程的变异和趋势。

在生产活动中，即使生产条件完全相同，其产品的特性值也会存在波动（变异），原因在于存在一些人们无法控制的偶然因素，例如：原材料的微小差异，机械加工刀具的微小磨损，电源电压的波动等等。 在生产过程中，需要随时了解产品特性值的波动，分析其原因。当过程仅受随机因素影响时，则认为生产稳定，过程处于统计控制状态（简称受控状态）。当过程中存在系统（异常）因素的影响，例如：原材料质量发生较大变化。计量仪器发生了系统性误差，刀具磨损严重等等，过程会处于统计失控状态（简称失控状态）。

所有的工作都是通过一个过程完成的。测量控制是将测量作为一个过程来考虑，监视和分析测量过程获得的数据，并采取纠正措施，使测量过程的不确定度连续保持在规定的技术要求之内。

2 测量过程控制的优点：

通过对影响测量过程的各个要素的核查，可及时发现测量过程的变化并采取纠正措施。从而实时地控制测量过程使之保持在规定的要求之内。使测量过程处于长期连续的质量控制之中。

测量过程控制的优越性，是以多项核查为代价的，这就意味着要增加工作量和提高测量成本。因此要根据实际情况来定是否需要采取测量过程的控制，对于最高计量标准采用的核查和控制图的方法证实其质量和可靠性是非常必要的。

3 测量过程的控制方法

1） 根据测量过程中需要控制的量的技术要求（量程，重复性等），来选择核查标准。特别重要的是核查标准必须有良好的稳定性。如果稳定性不好，则由观测到的测量过程变化，很难判定是测量过程引起的还是核查标准引起的，这样就达不到监视和测量的目的了。

2） 拟合理的核查方案。根据测量过程的特点建立数学模型，确定统计分析方法。建立核查数据库。核查方案的涉及应使影响测量过程的各种因素都有机会表现出来。如通过四个季节的核查反映温度和湿度的实际影响等。核查最好在测量过程运行中进行，可随机选择的时间对核查标准进行测量。

3） 确定控制图的控制极限。在被控的测量过程中对核查标准进行测量。将核查结果绘在控制图上。

4） 如果核查数据在预先规定的控制极限以内，表明测量过程处于统计控制状态，否则就是测量过程失控，应采取纠正措施直到受控。

5） 经过相当长时间后，对初始确定的控制极限进行必要的修订或更新。

4测量控制图（SPC图）的种类

SPC图是将从过程定期收集的样本所获得的数据按顺序点绘而成的图。SPC图是一种数据采集工具。任何反映所关心产品或过程特性的变量（计量数据）或属性（计数数据）都可以绘制成图。它有两个重要用途。可以体现过程随时间的变化与显示何时过程受异常因素的影响，出现失控状态。

SPC图既可以用来检测过程，也可以用来分析过程。它用于连续生产中可以检查所点绘的数据与控制限的关系来帮助评价过程的稳定性，判断生产过程是否异常，提供异常因素存在的信息，以便查明原因并采取措施，是生产达到受控状态。

SPC图是根据稳定状态下的条件（人、机、料、法、环）来制定的。

如果过程的条件发生变化，如设备更新，采用新型材料，改变工艺参数或采用新工艺等，这时SPC图也必须重新制定。

控制图的种类很多，在航空制造业测量过程的控制通常使用平均值控制图（图）及极差控制图（R图），

a）均值控制图：由图可见对某产品的某个质量特性，在测量过程中时间分别为t1、t2、t3、 t4、 t5、t6、 t7 时，进行了七组测量，每组取n次测量值的平均值i（i=1～7）为本次核查的结果，一般可取n=3～5次，在测量过程中将每次核查的结果画在控制图上，如图1所示。从图上可见，观测过程的平均值在t5时突变，说明引入了新的系统影响，应采取纠正措施。

b）极差控制图：一组观测值中的最大值和最小值之差为极差。用R表示。同样在测量过程中时间分别为t1、t2、t3、 t4、 t5、t6、 t7 时，进行了七组测量，每组取n次测量值的极差Ri（i=1～7）为本次核查的结果，一般可取n=3～5次，在测量过程中将每次核查的结果Ri画在控制图上如图2所示。从图上可见，观测过程的极差值在t5时突变，说明随机影响增大，

三 结束语

在进行测量过程控制时，必须同时使用平均值控制图与极差控制图。用于观察产品质量特性的平均状态和分散程度的变化。由图检验测量过程的系统影响是否增大，由R图检验测量过程的随机影响是否增大。只有在两个图均在控制极限之内时，才称测量过程受控。统计过程控制图正是利用过程波动规律性对过程进行分析控制的。然而它强调过程在受控状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。

参考文献

[1] GJB9001B-2009质量管理体系要求.

[2] JJF1001-2011.通用计量术语及定义.

作者简介

吴静媛，高级工程师，从事飞机产品检测技术的研究.