计量要求导出介绍

1、一、一、 什么是计量要求？什么是计量要求？l 计量要求在ISO10012:2003标准标准中没有作出定义。中没有作出定义。l GB/T19022 (idt ISO10012)的第的第4条条“总要求总要求”是这样描述的：是这样描述的：“测测量管理体系应确保满足规定的计量要求。量管理体系应确保满足规定的计量要求。”，l 这说明了计量要求在计量工作中的作用，满足规定的计量要求是我们这说明了计量要求在计量工作中的作用，满足规定的计量要求是我们计量工作者的宗旨，是计量工作的最终目标，可以说：计量工作者的宗旨，是计量工作的最终目标，可以说：“计量要求计量要求”是计量工作者的工作起点，也是计量工作的归宿，满

2、足计量要求是贯是计量工作者的工作起点，也是计量工作的归宿，满足计量要求是贯穿计量工作始终的目标。穿计量工作始终的目标。ISO10012标准自始至终没离开标准自始至终没离开“计量要计量要求求” 。为此我们首先必须识别和确认计量要求是什么，然后围绕着满足计量为此我们首先必须识别和确认计量要求是什么，然后围绕着满足计量要求完成我们的一切计量工作，最后还要证明我们的所有活动和工作要求完成我们的一切计量工作，最后还要证明我们的所有活动和工作的确使顾客的计量要求得到了满足。指南中进一步解释计量要求的来的确使顾客的计量要求得到了满足。指南中进一步解释计量要求的来源，源，“规定的计量要求从产品要求导出。规定的

3、计量要求从产品要求导出。”，指出了，指出了“测量设备和测测量设备和测量过程都需要这些要求。量过程都需要这些要求。”计量要求的表达计量要求的表达“可表示为最大允许误差、可表示为最大允许误差、允许不确定度、测量范围、稳定性、分辨力、环境条件或操作者技能允许不确定度、测量范围、稳定性、分辨力、环境条件或操作者技能要求要求”l 计量要求是从顾客要求中导出的，顾客的要求是计量要求是从顾客要求中导出的，顾客的要求是多方面的，绝大多数顾客要求（定单合同以外）多方面的，绝大多数顾客要求（定单合同以外）是通过国家标准、行业标准来体现的，也就是说是通过国家标准、行业标准来体现的，也就是说 l 从产品的要求中体现；

4、从产品的要求中体现；l 从组织的要求中体现；从组织的要求中体现；l 从法律法规（安全、环保、能源等）的要求中从法律法规（安全、环保、能源等）的要求中体现。当然还有顾客没有提出而需要企业技术人体现。当然还有顾客没有提出而需要企业技术人员识别的顾客的隐含的要求。顾客的计量要求最员识别的顾客的隐含的要求。顾客的计量要求最终反映在图纸工艺和产品标准上。终反映在图纸工艺和产品标准上。 标准多处提到计量要求： 第4条“总要求：应确保满足规定的计量要求”； 第5条“管理职责5.2 以顾客为关注焦点：“计量职能的管理者应确保：确定顾客的测量要求并转化为计量要求；测量管理体系满足顾客的计量要求；能证明符合顾客规

5、定的要求”。 第6条“资源管理6.3.1 测量设备 ：提供满足规定计量要求所需的测量设备”； 第7.1条“计量确认过程的实现：确保测量设备的计量特性满足测量过程的计量要求”； 第7.2条“测量过程的实现：应根据顾客、组织和法律法规的要求确定计量要求及其控制限”； 第8条“测量管理体系分析和改进：应就顾客的计量要求是否已满足来监视有关顾客满意的信息” l 标准中举的一个例：ISO10012附录A中对压力容器的压力测量的例子:“对于一个关键操作，要求反应堆中的压力控制在200kPa250kPa之间。这个要求必须转换并表述成压力测量设备的计量要求。这可能得出需要一台压力测量范围为150kPa300k

6、Pa，最大允许误差为2kPa，测量不确定度为0.3kPa(不包括与时间有关的影响)和在每个规定的时间周期的漂移不大于0.1kPa的测量设备。顾客将计量要求与设备制造者规定的特性(明显的或隐含的)比较并选择与计量要求匹配最好的测量设备和程序。顾客可规定一个准确度等级为0.5%级、量程为0kPa400kPa的特定供方的气压计。”第一步:在一个压力容器中，技术规范要求压力的控制必须在200kPa250kPa之间，这是顾客、组织和法律法规的要求，而不是计量要求。这个要求是从技术规范中找到的。l 第二步:将上述要求转化为对测量的要求。该组织的计量人员和生产控制人员根据生产控制经验和计量学知识，当测量20

7、0kPa250kPa压力时，应该对测量也提出相应的要求。如:最大允许误差为2kPa，测量不确定度为0.3kPa，漂移小于0.1kPa。这些计量要求是对测量能力和水平提出的一种要求和希望。这种要求和希望不是凭空提出的，也不是越高越好，而是满足生产控制的要求即可。是根据生产控制经验和计量学知识从200kPa250kPa的压力控制要求导出来的。导出的原则是:只有达到这些计量要求才能保证压力控制要求。如果这些计量要求再低一些，给企业带来风险就大一些，如果这些计量要求再高一些，也会给企业带来资源不必要的浪费。所以，计量要求确定是否合适，是企业技术人员和计量人员共同的职责。l 第三步:将上述计量要求转化为

8、测量设备的计量要求。 根据上述计量要求，与设备制造者提供并标明的压力测量的性能指标(明显的或隐含的)进行比较并选择，购置与该计量要求匹配最好的测量设备及其测量程序。从而可能规定一个准确度等级为0.5%级，测量范围内为0kPa400kPa的气压计。这个指标为测量设备的计量要求。 导出计量要求导出计量要求的的原则：原则： 1) 1) 计量要求并不是提的越高越好，而是计量要求并不是提的越高越好，而是满足使用的需要即可。满足使用的需要即可。2) 2) 计量要求计量要求应当考虑错误测量的风险及应当考虑错误测量的风险及其对组织和业务的影响。其对组织和业务的影响。3) 3) 对测量设备和测量过程都需要提出计

9、对测量设备和测量过程都需要提出计量要求。量要求。 二、如何导出计量要求1、测量产品质量特性值的计量要求的导出.产品质量特性有双向公差界限要求时：例如：某零件轴径尺寸规格要求为： 上公差界限Tu=20.60 下公差界限TL=20.30先计算产品质量特性的目标值M（产品质量达到最佳状态时的质量特性值）和产品允许的偏差(公差)() 。 M=（TuTL）/2 M= (20.60+20.30)/2=20.45 () =（Tu-TL）/2 () =(20.60-20.30）/2=0.15 上公差界限为： Tu = M() 下公差界限为： TL = M() ()总是正的。(应该注意区别目标值与标称值，20是

10、标称值，20.45是目标值。)如果： 则M=20.45 (目标值=标称值)，() = 0.15 则根据图纸要求检验轴径质量时，只要轴径尺寸落在允许上、下T界限 (20.45+0.15到20.45-0.15)范围内，认为是合格品，否则为不合格品。 0.1520.45F0.600.3020+F但由于测量总是存在误差，因此为了减小误判率，必须尽量减小测量误差。根据计量学特征，计量要求为： a.测量误差(最大允许误差)e：e()(1/31/10) e也总是正的。 . 如 果 此 产 品 质 量 非 常 重 要 ， e 越 小 越 好 ，e=0.151/10=0.015 .如果产品质量不很重要，e也不要

11、大于1/3， e=0.151/3=0.05 b.分辩力：一般为()最后一位值的1/31/10 c.测量范围：覆盖(TuTL)的区域，并且两瑞再延长一些。 如，(20.45+0.15到20.45-0.15)，测量范围可取：(1922)l 再看一个例再看一个例：加工直径为 的轴承。l 解：先计算产品质量特性的目标值M（产品质量达到最佳状态时的质量特性值）和产品允许的偏差(公差)() l M=（TuTL）/2 M= (10.02+9.99)/2=10.005l () =（Tu-TL）/2 () =(10.02-9.99 ）/2=0.015l 上公差界限为： Tu = M() l 下公差界限为： TL

12、 = M() ()总是正的。l (应该注意区别目标值与标称值，10.00是标称值，10.005是目标值。)l 如果： 则M= 10.005(目标值=标称值)，() = 0.015 l 则根据图纸要求检验轴径质量时，只要轴径尺寸落在允许上、下T界限 (10.005+0.015到10.005-0.15)范围内，认为是合格品，否则为不合格品。 0.01510.005F0.02-0.0110.00+Fl 计量要求为：l a.测量误差(最大允许误差)e：e()(1/31/10) e也总是正的。 l . 如 果 此 产 品 质 量 非 常 重 要 ， e 越 小 越 好 ，e=0.0151/10=0.00

13、15l . 如 果 产 品 质 量 不 很 重 要 ， e 也 不 要 大 于 1 / 3 ， e=0.0151/3=0.005l b.分辩力：一般为()最后一位值的1/31/10l c.测量范围：覆盖(TuTL)的区域，并且两瑞再延长一些。l 如， 测量范围可取：(911)0.01510.005F只有上公差值要求时(望小值质量特性)如果在图纸和技术文件中只允许单向值上公差Tu(下公差相当于为)。例如：某些成分中的有害物质含量，精密产品表面粗糙度以及形位公差（不圆度、不平行度）等均属于望小值质量特性。要求质量特性值的数值越小越好，即只有上公差Tu限要求。导出计量要求：a.测量误差(最大允许误差

14、)e： e=Tu(1/31/5) b.分辩力：一般为单向公差Tu最后一位值的1/31/5c.测量范围：覆盖Tu以下的区域并上延一段。l 例: RoHS豁免清单中豁免清单中:合金中的铅含量要求：合金中的铅含量要求：l 钢合金钢合金0.35（3500PPM），），l 铝合金铝合金0.4%（4000PPM） ，l 铜合金铜合金4%（40000PPM） ,l导出计量要求：la.测量误差(最大允许误差)e： e=Tu(1/31/5) l 钢合金0.35， e=Tu(1/31/5) =0.0117%0.07%l 铝合金0.4% ， e=Tu(1/31/5) =0.133%0.08%l 铜合金4%， e=T

15、u(1/31/5) =1.33%0.8%l 这样推导对吗？为什么？ 只有下公差值要求时（望大值质量特性）如果在图纸和技术文件中只允许单向值下公差TL(上公差相当于为)。 例如：如：材料的强度，产品的寿命、绝缘耐压等均属于望大值质量特性。要求质量特性值的数值越大越好。即只有下公差Tu限要求。转化为计量要求：测量误差(最大允许误差) e： e=TL(1/31/5) 分辩力一般为单向公差TL最后一位值的1/3 1/5测量范围：覆盖单向公差TL以上的区域并下延一段。 2、从工艺过程参数导出计量要求 工艺过程参数监测控制，无论是人工监控，还是自动调节监控，它是在生产工艺过程中判断被测量参数是否控制在规定

16、的允许波动范围TuTL界限)内。如果不在，则通过调节系统，将参数控制在范围之内。 例：对于一个关键操作，要求反应堆中的压力控制在200kPa至250kPa之间。这个要求如何转换并表述成测量压力的计量要求。 应先分别计算200kPa和250kPa的目标值M（工艺控制达到最佳状态时的质量特性值）和允许控制的偏差(容差)()。 测量误差(最大允许误差) e： e()(1/31/10)。 a)在200kPa这一测量点时：M= 200kPa，假设允许压力控制的偏差(容差)()=10kPa(懂生产的人可以提供此数据)。测量 误 差 ( 最 大 允 许 误 差 ) e 应 根 据 此 点 重 要 程 度 选

17、 择e=10kPa(1/31/10)。(比值是多少为宜，应由有计量学知识的人来确定)。如果取1/5： e=10kPa1/5=2Pa b)250kPa这一测量点时：M= 250kPa，同上，偏差(容差)()=10kPa。e=10kPa1/5=2Pa 测量范围：覆盖允许波动范围TuTL的区域，并且两瑞再延长一些。 200kPa10kPa，250kPa10kPa，两个测量点合并为(190260)kPa，两瑞再延长一些为：(150300)kPa。购仪器可为(0400)kPa。 校准不确定度U： U=e(1/31/10) 如果取1/7 ：U= 2Pa1/70.3Pa 仪器误差的要求e： e=最大允许误差

18、(不考虑其他环境、人员带来的误差时) e最大允许误差(考虑其他环境、人员带来的误差时)3、一般物料测量参数导出计量要求在生产经营过程中存在许多测量参数，要求掌握准确的测量数据，以便进行产品质量管理、能源管理、环境管理和成本管理。如企业进出厂物资称重，电能计量，消耗水的计量等。测量没有对被测参数规定一定的范围，但对测量结果提出准确度的要求。在测量中，一般计量要求：1测量参数允许的测量误差限 作为监控用的测量时： 被测量对象允差范围的1/3 1/10， 只作为测量时： 计量允许误差允，具体见第三节介绍。 2测量结果的扩展不确定度要求U 式中 U 一一测量结果的扩展不确定度； k 一一置信因子； 一

19、一合成不确定度 ; 一一测量参数允许的测量误差限要求（最大允许误差）。 13cUk ue=cu4、 法律法规有计量要求时：A.物料进、出厂计量 主要指大宗、贵重的物料计量、其范围包括： 一一大宗、贵重的原材料(包括辅料)进、出厂物资量的计量； 一一产品出厂物资量的计量。 衡器: 静态0.1%（或级秤）, 动态0.5%；气体流量计: 2.0%；油流量计: 用于国际贸易结算计量0.2%; 用于国内贸易结算计量0.35%；其他液体物料: 2%。B.用能单位能源计量器具准确度等级要求 计量器具类别计 量 目 的准确度等级要求衡 器进、出用能单位燃料的静态计量0.1进、出用能单位燃料的动态计量0.5电能

20、表进、出用能单位有功交流电能I类用户0.5SII类用户0.5III类用户1.0IV类用户2.0V类用户2.0进、出用能单位的直流电能2.0油流量表（装置）进、出用能单位的液体能源成品油0.5重油、渣油及其它1.0气（汽）体流量表（装置）进、出用能单位的气（汽）体能源煤气2.0天然气2.0蒸汽2.5水流量表（装置）进、出用能单位水量计量管径不大于250mm2.5管径大于250mm1.5温度仪表用于水温、气温、汽温及废气、乏汽、废水排放温度的计量2.0与气体、蒸汽质量计算相关的温度仪表1.0最大允许误差也可以用过程能力推导：下面分析它的推导方法： 对于工艺允差、容差，验证测量设备允许误差是否满足计

21、量要求的方法可以利用过程能力分析方法分析l判定公式为：l Cp = = 6T6TuTl 现代企业计量工作指导手册中关于“过程能力指数表”l Cp = = 1时，过程能力基本满足要求（此时理解为测量误差按三分之一公差或容差控制）。l Cp 表示过程能力l T 表示容差范围(产品尺寸检验为公差带)l 表示上容差限l 表示下容差限l 表示标准偏差，此处可以理解为测量误差(最大允许误差)6T6TuTlTuTll 在容差的中心值两边允差不相等或某个数值或某个数值的情况下，就要对通用公式进行必要的修正。l 第一种情况： 根据中心值两边允差相等时过程能力的判定公式l Cp=T6=(Tu-Tl) 6 1l 令

22、 Cp=T6=(Tu-Tl) 6= 1l =T6=(Tu-Tl) 6l 是标准偏差，此处可以理解为测量设备允许误差l 求出,就将被测参数转化为允许误差的计量要求了.l例:加工直径为 的轴承。l=T6 =(Tu-Tl) 6 =（10.02-9.98） 6 =0.0460.007mm+0.02-0.0210.00Fl 第二种情况：l 某个数值或某个数值或某个数值时过程能力的确定某个数值时过程能力的确定l 过程能力一般用下述公式来判定：l Cp=(Tu-) 31l Cp=(-Tl) 31l 式中 Tu ： 允差规定的上限值(的值)l Tl ： 允差规定的下限值(的值)l 数据分布的中心值(可用工艺参

23、数代替)l 某个数值或某个数值或某个数值时被测参数转化为计量要求某个数值时被测参数转化为计量要求l 根据过程能力的判定公式 l Cp=(Tu-) 31l Cp=(-Tl) 31l 令 Cp=(Tu-) 3=1 l 或 Cp=(-Tl) 3=1l 则=(Tu-) 3 或 =(-Tl) 3 l 是标准偏差l 求出标准偏差，就将被测参数转化为计量要求的测量误差了。l 例: 某化工厂除氧水温工艺文件规定为97度,工艺值（实际值）105度,l 利用公式 =(-Tl) 3l =(105-97) 3=2.7度l 例二: 某化工厂深冷上塔压力工艺文件规定为0.68MPa,工艺值（实际值）为0.60MPal 利

24、用公式 =(Tu-) 3l = (0.68-0.60) 3=0.027 MPal 工业企业中计量检测包括生产过程、生产终端、安全监视、环境检测、能源与经营管理、量值溯源等等。l 大体可分为三种：产品及零部件参数检验；l 过程参数监控；l 参数测量。l 进一步分析可知，工业计量检测分为两大类，即：l 1） 参数检验与监控；l 2）参数测量三、工业检测的分类 1） 参数检验与监控； 参数检验与监控都有一个公差或容差（即T）,为了保证检验判断的可靠性和监控结果的可靠性，要求测量误差相对公差（或测量和调节的极限误差相对参数允许的变化范围容差尽量小，即UT） 且监控比检验要求还高，前者为主动测量，检测结

25、果干预过程，后者属被动测量，测量结果只能剔除废品。 其关系如图3-2l 例1（产品参数检验）：加工一批轴，尺寸要求35（-0.112-0.050）l 这里公差T=0.062mm(如图3-3)经检验只要尺寸落在T内，则认为合格，否则不合格。理论上讲，若U=0，则测量结果为实际大小，不会出现误判（把合格品错判为不合格，或反之）。但测量总存在误差，为减少误判率，尽量减少U，使UT。 例2 （工艺过程参数监控）；加工有机玻璃板对厚度进行控制，要求尺寸为10.01mm,如图： 测量在这里的目的是准确判断厚度尺寸是否在要求的允许变化范围T内，一提供调节加工设备的依据。为了减少变化范围边界尺寸的误判率（将T

26、内的尺寸判为T外，或反之）必须尽量提高测量准确度，减少测量误差U 。使UT。2）参数测量参数测量目的是测定参数具体量值，并不规定参数的允许范围。只要U允即可，见图：例：某厂出厂50kg袋装产品出厂前标定测量，每袋误差不准超过：允= 0.2kg这里只要U允= 0.2kg即满足要求。l 综上：如果按照被测参数与测量误差关系来分，可分为二大类，即：1）检验与监控，测量误差针对的是被测参数的变化范围； 2）参数测量，测量的是测量过程的量值，测量误差针对测量准确度提出。见表3-2l 3)两类不同检测的区分l 例：某厂一台0.1%的计重秤在生产线上对纤维进行定量包装，100kg一包，允差0.4kg。该秤在

27、此处作为参数监控，按MCP=T/3U1=(2x0.4)/(3x0.1)=2.7,属于B级。l 若用该台秤对包装后纤维进行标定（定量包装称重），标定的允许误差同样为0.4kg，此例为测量，按MCP=2 允/3U1=(2x0.4)/(3x0.1)=2.7,属于A级。 此例十分典型，同一台秤，准确度等级一样，对100kg袋装物造成的误差量均为0.4kg，计算出来的MCP也一样，而结论却不一样呢？ 这是因为：前者的0.4%是指纤维重量允许的变化范围，后者是指所测重量的允许误差，内在含义和针对的对象完全不同所致。 实际上，前一种场合时定量包装的工艺控制过程，测量仅是控制过程的一个环节， T =2x0.4

28、kg是指包装重量的允许变化范围，此时使UT才能保证实现这一控制目标；后一种场合属于测量过程，且测量是这一过程的唯一环节， 2 允（注：即是 允）=2x0.4kg指的是允许的测量误差范围，只要测量误差极限U不超过0.4kg，就满足标重准确度的要求。l 实例分析：l 1、检验例l 1）检验曲轴轴径，材料：球墨铸铁，尺寸A、测量范围的选择：分析： 此处：工件的测量尺寸范围为64 mm，但绝不能将计量要求中的测量范围选在64 mm，加工过程中尺寸是在变化的，一般孔径是从小到大，外径是从大到小，所以要留有余量，这个余量是多少可以根据经验得到，另外，尺寸控制在64 mm，其测量范围应该延伸一段范围，测量设

29、备本身的误差要求延伸，加上测量范围的最低端和最高端往往是测不准的，这里可以选比64 mm两端延伸一个范围的尺寸，我们可以选50-75mm。-0.050-0.06964.F B、最大允许误差 的选择：可采用 =T6=0.0196=0.003得出，或直接按公差带的1/2计算，再按1/3-1/10原则选择，则应选最大允许误差为0.019/2 =0.0095， 0.0095 /3 = 0.003 mm。 C、测量设备外径千分尺：范围选常用的50-75 mm，千分尺示值误差 0.004 mm（ 4m） 0.003 mm（3.2 m ） 。不满足要求。 选择专业卡规，范围满足要求即可，专业卡规示值误差：

30、2m 0.0032 mm （3.2 m ） 。满足要求l 2）东方红型内燃机12V175柴油机凸轮轴径，其精车凸轮轴小法兰直径67+0.15的测量。l A、测量范围的选择：l 67的直径测量，范围大于67mm以上即可以。l B、最大允许误差 的选择：l 可采用 =T6=0.0156=0.025得出，或按公差半宽的1/3-1/10原则：0.15mm23=0.025mm。l 这里有个问题没搞清楚（工艺人员在这里的重要性凸显出来），如果没有下限，只有上限的话，可以采用“某个某个数值或数值或某个数值某个数值”时被测参数转化为计量要求，采用时被测参数转化为计量要求，采用=(Tu-) 3 ： =67.15-67=0.0153=0.05 mml C、该例选用的是分度值为0.02mm（查表得其示值误差为 0.02mm），0-200mm的游标卡尺。