五、测量过程的实施和控制

　　(一)在受控条件下进行测量
　　测量过程应在为满足计量要求的受控条件下实现。受控条件包括:

　　1.使用经计量确认合格的测量设备
　　具体要求:(1)测量设备应有经过计量确认合格的状态标志；(2)测量设备应在规定的确认间隔之内；(3)测量设备的封印或保护装置完好；(4)使用过程功能正常，没有发生误操作或损坏、过载情况。

　　2.应用经确认有效的测量程序
　　具体要求:(1)测量程序是经过审核批准的正式文件；(2)测量文件应有明显的标志；(3)使用的测量程序是现行有效的版本；(4)测量的方法和测量的范围按程序文件规定的要求执行。

　　3.获得所要求的信息资料
　　具体要求:(1)具有与测量设备计量确认状态有关的信息，包括任何限制使用和特定要求；(2)具有与测量环境要求有关的信息，包括任何因环境条件变化而需要进行的修正；(3)具有与操作有关的技术资料或使用说明书；(4)测量的软件等。

　　4.保持所要求的环境条件
　　具体要求:(1)测量过程的环境条件应符合测量程序规定的要求；(2)如果测量程序有要求，应按规定的要求监视和记录环境条件；(3)如果测量程序有要求，应根据环境条件对测量结果进行修正。

　　5.使用具备能力的人员
　　具体要求:(1)测量过程的操作人员应通过培训具备相应的知识和技能，并经过考核被批准后上岗从事测量工作；(2)操作人员应严格按照测量过程程序的规定实施测量。

　　6.合适的结果报告方式
　　具体要求:(1)结果报告的格式应符合测量程序规定的要求；(2)结果报告的内容应全面、准确、客观；(3)结果报告应在测量工作中完成；(4)只有经授权的人员才能允许生产、修改、出具报告。以上条件都分别在相关的章节中作了详细规定。[page_break]

　　(二)测量过程实施控制的意义
　　1.对测量过程实施控制的目的是为了充分保证测量过程是在要求的不确定度限值之内进行，以防止出现错误的测量结果，而且通过实施监视能确保迅速地检测出存在的问题，及时采取纠正措施。
　　2.为什么要进行过程控制
　　过程控制是将测量作为一个过程来考虑，通过由测量过程获得的数据采取控制措施，使测量结果的不确定度连续保持在规定的技术要求之内。测量过程控制是对测量设备校准或计量检定的补充，必要时可结合使用，以确保测量的质量。一般情况下，溯源可以满足测量设备(含计量标准)量值统一、准确的要求，但它也存在一些不足之处:

　　(1)在两次校准的间隔期内，不能完全保证测量设备或计量标准的不确定度不变。由于校准周期是凭经验确定的，虽然大多数仪器设备能保证其质量，但不可避免地会发生一些偶然保障或由于预想不到的因素使准确度下降。如果用这样的设备进行测量，实际上测量的质量是没有保障的。

　　(2)校准(或检定)通常是把测量设备或计量标准从使用单位运到计量实验室进行校准(或检定)，不可避免地会有个别情况发生，在仪器设备经过运输回到使用单位时，如果已经发生了变化，引起失准，则使用这样的设备进行测量必然会产生错误的结果。

　　(3)虽然对测量的各要素分别进行了考核，如测量标准经过考核，仪器设备都有校准证书，人员已持证上岗，有成文的作业指导书和相应的国家标准或检定规程等，但在实际测量中，还可能由于测量系统连接不当，操作人员思想不集中等原因，即使所用仪器的准确度等级很高，也可能会给出不正确的数据。

　　(4)作为抽查，也是质量控制的一种方式，它是以过程结果为对象的活动；现在要强调的质量控制， 是在这种抽查之外，再增加过程控制的另一种方式，它是以可以影响或左右测量过程结果的因素为处置对象的活动。它遵循“质量是在过程中制造出来的”这个预防为主的原则，过程的每个节点都可能会出现差错，关键是能迅速检索出来，并反馈上来加以纠正。在实施过程管理时利用控制图是一种行之有效的方法。利用控制图进行过程管理，寻求统计控制状态，要确定作业条件，进而获得可预测的一些质量过程，称为可预测过程，建立可预测过程就是要切实形成在过程中制造质量的体制。

　　(5)过程控制的重要性还表现在它能发现存在于测量和计量确认过程中的质量规律，提出能够说明质量的概念，提供能够保证测量报告/校准证书质量的管理方法。它也是一门系统科学，要求各部门的工作协调一致。它所进行的一切活动的目的，归根到底是要在规定的时间内，为客户提供准确、可靠的高质量报告/证书，提供优质服务。目前，国内保证报告/证书质量的方法，大多数还是对报告/证书的复核和批准，它的作用主要是“把关”。这种方法对于防止不合格的报告/证书交付给客户是完全必要的，这是实验室质量管理工作最起码、最基本的职责，必须继续坚持。但是应该看到，光靠“把关”毕竟是被动的，只能等报告/证书编制好再来判别其好坏，如果出现问题，也已造成，无可挽回。因此把保证报告/证书质量的重点放在检查上，质量问题还是不可能得到根本解决，所以，在加强检查的同时，应贯彻预防为主的方针，在测量和校准过程中就要防止不符合因素的产生。

　　日常影响报告/证书质量的原因，不外来自人员(对标准/规程的了解深度，操作的熟练水平，是否经过培训等)、设备(检测设备、计量标准的准确度等级，日常维护保养状态等)、溯源(设备是否定期校准，是否溯源到国家计量基准等)、方法(标准/规程的采用、作业指导书的制定、方法的确认等)、环境(测量场所、能源、照明、采暖、通风等)等5个方面。这些因素在测量和校准过程中同时对报告/证书的质量发生影响，它们对报告/证书质量所起的作用，也就是质量的制造过程。报告/证书有个质量问题，同样测量和校准过程也有个质量问题。报告/证书的质量取决于过程的质量。尽管有多种多样影响报告/证书质量的因素，然而在测量和校准过程中还是有规律可循的，发现和利用这些规律，从而把其管理工作从事后把关转移到事前过程的质量控制上来是预防为主的质量管理的核心。过程控制强调把过程的诸因素用控制图等方法控制起来，掌握问题的全貌，了解薄弱环节之所在，及时发现问题，采取有效措施，确保报告/证书质量的稳定可靠。

　　(三)测量过程控制的方法

　　1.概述
　　测量过程控制是指“使过程处于受控状态所采取的控制技术和活动”。而“受控状态”是指对影响过程质量的所有因素，包括人员、环境、设备、计量溯源、检测方法等，即对资源和活动加以控制，达到减少和消除质量问题的目的。对测量过程实施控制的主要方法有:
　　(1)简单控制方法:利用相同或不相同的方法进行重复测量；对保留的物品进行再测量；分析一个物品不同特性结果的相关性；对测量过程中使用的测量设备进行抽样检查；对测量过程的环境条件进行监测；对测量人员的工作实施监督检查等。
　　(2)复杂的控制方法:利用核查标准和控制图，采用统计技术对测量过程的全部要素按规定的程序和时间间隔实施测量过程控制。
　　(3)无论是简单的控制还是复杂的控制都应制定控制程序，并按照规定的程序和时间间隔进行，控制的结果和采取的纠正措施应形成文件，以证明测量过程持续满足文件的要求。
　　(4)测量过程控制方法的选择原则
　　控制方法和控制限的选择要与不符合规定的要求时引起的风险相称。例如，高级别的测量过程控制对那些包含有严格要求的或复杂环节的测量过程，对保证生产安全的测量过程及由于测量结果的不正确造成重大经济损失的测量来说是合适的。而对于一些非关键零部件的简单测量，最简单的过程控制就足够了。

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　　2.利用控制图进行过程控制
　　(1)过程控制起到“预防为主”的作用
　　过程控制就是把报告/证书或过程质量保持在要求的界限之内的质量控制。控制图技术是运用数理统计原理，以过程的某一质量特性绘出“控制图”，从而评估和监视过程是否处于“受控状态”，把质量管理工作做到测量的过程之中，起到“预防为主”的作用。质量控制中要控制的是影响质量特性值的均值、差错率、及时率，是对影响量的控制，希望它们能稳定地达到期望的状态。然而，影响过程的因素又是错综复杂的，其中尚存在一些不确定的因素，因此要确定控制程序，把质量特性值作为控制量直接纳入闭环控制中是不可能的。也就是说，根据已掌握的技术经验来规定操作条件，仅就几个参数进行自动控制或人工调节，那么作为过程结果的质量特性值，其条件往往处于不满足状态。为使质量特性值能接近应满足的状态，从而进行过程控制，往往要利用诸如概率分布、相关与回归、抽样方案、估计与检验，特别是应用控制图检出异常，进行追查，判明与消除异常原因等这样一些方法。

　　使用控制图控制与一般控制论讲的自动化控制在原理上是不同的，自动化控制是闭环控制的一种代表，往往把温度、湿度、电压这样一些被测参数按照所需的数值进行控制。如，环境监控就属于此类，它不是对作为过程输出的质量特性值进行直接控制。用控制图所进行的控制，是以偶然原因形成的波动作为依据，通过检出异常原因所导致的波动，进而判明并消除异常原因，即以影响量作为被控制量，根据控制量的变动来检出异常，并查明与消除异常原因。此时的控制，与控制量对应的操作量是未知的，这正是过程控制与闭环控制的不同之处，利用控制图进行过程控制的示意图如图4所示。从图中可以看出，过程控制是对一个分布进行控制的，一般分布都具有向某个数值集中且又在此数值两旁分散开来的趋势，故可用均值反映集中的特性，而用标准偏差表示相互分散的程度。
    

    图4  利用控制图进行过程控制示意图

　　(2)测量过程的统计规律
　　统计技术是通过有关收集、整理和分析数据，从而对研究的对象加深认识，并做出一定结论的方法和理论。它研究的是群体现象的数量特征与规律性。客观世界十分复杂，但根据其不同的性质加以分类就形成各种群体，在统计学中把所研究的某类客观现象的群体称作总体，所以统计学所研究的是总体的数量特征及其分布的规律性。总体是由许多个体组成的，每个个体在数量特征上又受必然和偶然两种因素支配，必然因素反映了该总体的特征，但由于受偶然因素的影响又是有差异的，如何通过这些个体的差异来描述和推断总体的特征就产生了统计学。统计学是一门实用性很强的学科。
　　我们是从事测量和校准工作的，可以说整天都在和数据打交道，社会上的方方面面也要利用这些测量数据为其服务，数据更是从事质量管理的基础，所以不论是ISO10012认证，还是其他认可，在相关标准和导则中都要求充分运用数理统计技术，进行内部质量控制。为此，我们就应该懂得怎样对数据进行整理、归纳，从中提取有用的信息，在一组观测数据中，我们期望得到的是测量结果——真值，它反映了测量过程必然因素的特征，而每一观测值与真值的差异则是偶然因素影响的结果，观测值与真值之差就是误差。误差是一个客观存在，但由于真值是未知的，所以误差也是未知的，我们只能给出它们的估计值。为了得到测量过程的必然和偶然因素的影响结果，先要给出两个概念:
　　①波动。我们日常都有这样的经验，即使按照同样的标准(或规程)，遵守同样的操作规范，由同一操作者用同一台测量设备(或计量标准)对同一样品进行检测，其测量结果也不是完全相同的。将代表质量变动的数据，按检测时间顺序绘制到图上，就可看出它们是上下波动的，这就是检测质量的第一条客观规律。它是由于测量不完善或人们对被测量及影响量的认识不足而造成的。
　　②分布。测量质量若不从测量时间的先后顺序去分析，而是从测量的全部数据，即总体上来看，就会发现数据是分布在不同数值之上的，但是它们多数向某一个数值集中，而又同时在这个数值的两旁分散开，这就是测量质量的第二条规律。
　　集中又分散的情况绘出图来就是频数分布图，有了频数分布就很容易画出直方图，它使得次数分配的数量规律性更直观、更形象。直方图就是在平面直角坐标系中，用横轴表示分组的标志，用纵轴或直方条形的高度表示各组的次数或频率(如图5所示)。
    

　　图5  直方图

　　波动和分布是描述质量特征统计现象的两个方面。波动与分布的关系可用图6所示。
    

图6  波动与分布的关系图

　　如果观测次数很多，组间间隔Δx很小，所绘直方图就形成一条平滑的曲线，不同客观事物有不同的数量规律性，因而也就形成一条平滑的曲线，即次数曲线，不同客观事物有不同的数量规律性，因而也就形成了形状不同的次数曲线，在测量领域中，最常见的是正态分布曲线(亦称钟形曲线)或将高次数分配曲线图画出来，我们对该组数据的变化规律就有了直观的了解。    

　　(四)测量过程的记录

　　测量过程应形成完整、准确和真实的测量记录，并按规定的要求保存记录以证明测量过程符合规定的要求。

　　1.测量过程记录的内容
　　测量过程记录应包括以下内容:
　　(1)执行测量过程的完整描述，包括所用的全部要素(例如操作者、测量设备、核查标准)和相关的操作条件。
　　(2)从测量过程控制系统获得的有关数据，包括有关测量不确定度信息。
　　(3)根据测量过程控制数据的结果而采取的措施。
　　(4)进行测量过程控制活动的日期。
　　(5)有关测量过程验证文件的标志。
　　(6)负责提供记录信息的人员标志。
　　(7)人员的能力包括测量过程要求的能力和实际具备的能力。

　　2.测量过程记录的管理
　　(1)只有被授权的人员才允许产生、修改、出具和删改记录。
　　(2)应按照记录管理程序的规定管理记录，以确保记录的标志、储存、保护、检索和处置。
　　(3)按规定的保存期限保存记录。
　　关于记录的详细要求已在本篇第四节“记录的编制与控制”中有详细论述。(续完)