周獻(xiàn)琦

深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院 廣東 深圳 518000

受傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測(cè)理念與技術(shù)應(yīng)用的影響,很多廠家管理人員并未對(duì)產(chǎn)品幾何量檢測(cè)形成足夠的重視,導(dǎo)致產(chǎn)品實(shí)際合格率較低,繼而直接影響到企業(yè)所獲社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。因此,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作實(shí)踐中,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS規(guī)范等新型檢測(cè)理念的合理利用,以提高產(chǎn)品幾何量檢測(cè)效率,促進(jìn)產(chǎn)品合格率的提升,值得廣大產(chǎn)品研究人員更為深入的探索。

1 產(chǎn)品幾何量檢測(cè)中對(duì)不確定度的應(yīng)用

GPS標(biāo)準(zhǔn)體系直接關(guān)系到不確定度相應(yīng)的傳遞關(guān)系,能夠使標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量?jī)煞N因素之間形成十分緊密的聯(lián)系,繼而使產(chǎn)品功能、規(guī)范以及認(rèn)證實(shí)現(xiàn)有效集成,通過(guò)不確定性所具備的量化特性和經(jīng)濟(jì)杠桿作用實(shí)現(xiàn)對(duì)資源配置的統(tǒng)籌優(yōu)化。在GPS標(biāo)準(zhǔn)體系當(dāng)中,以統(tǒng)計(jì)優(yōu)化為依托的不確定度理論屬于促進(jìn)GPS過(guò)程量化規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵紐帶。在經(jīng)過(guò)擴(kuò)展之后,促成GPS量化統(tǒng)一以及過(guò)程資源配置優(yōu)化,屬于GPS的核心。比如,依據(jù)GPS規(guī)定,為證明測(cè)量設(shè)備能夠滿足于相應(yīng)的公差要求,檢驗(yàn)工作人員所獲檢測(cè)結(jié)果可以是對(duì)工件公差與測(cè)量不確定度以及規(guī)范不確定度之間的相互融合。在此種情況之下,有可能會(huì)導(dǎo)致工件的實(shí)際公差被擴(kuò)大,這主要是由于在檢測(cè)過(guò)程中,需要將一部分測(cè)量不確定度融入工件公差當(dāng)中,如圖一所示。通過(guò)對(duì)工件公差進(jìn)行擴(kuò)大處理的方式,能夠在最大程度上保證產(chǎn)品各方面應(yīng)用功能的前提之下,有效縮減產(chǎn)品不合格問(wèn)題出現(xiàn)的概率,繼而提高生產(chǎn)效率,并縮減資源與成本浪費(fèi)。

圖一 不確定度的判別范圍

2 GPS產(chǎn)品合格性判定原則

經(jīng)過(guò)上文對(duì)產(chǎn)品幾何量檢測(cè)中對(duì)不確定度應(yīng)用原理的分析,可以確定不確定度屬于在產(chǎn)品檢測(cè)中的重要影響因素,因此需要對(duì)其判定原則進(jìn)行綜合性分析,能夠有效優(yōu)化產(chǎn)品檢測(cè)效果。①通則。如果供方與顧客之間并未簽訂相應(yīng)協(xié)議,需要依據(jù)ISO14253-1標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容設(shè)定具體的判定規(guī)則。測(cè)量不確定度需要由測(cè)量(且供給合格、不合格證明)一方進(jìn)行具體考慮。對(duì)測(cè)量不確定度的改善更加有利于提供證明一方,可以自行測(cè)量,亦可委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量;②供方檢驗(yàn)合格。供方檢驗(yàn)需要對(duì)其所測(cè)量的不確定度進(jìn)行評(píng)估,依據(jù)相關(guān)規(guī)定判定為合格。正常情況下,供方針對(duì)自身所交付的所有工件或者測(cè)量設(shè)備,需要配置按照相關(guān)規(guī)范檢驗(yàn)合格的具體證明材料;③顧客檢驗(yàn)不合格。顧客檢驗(yàn)需要依據(jù)具體的測(cè)量不確定度,依據(jù)相關(guān)固定判定為不合格。再賣方的先期身份是顧客,之后則屬于工件或者測(cè)量設(shè)備的供給一方。如果其所檢測(cè)的不確定度高于原供方,無(wú)法為顧客有效判定是否合格,再賣方可以要求原供方為顧客供給相應(yīng)的證明材料。

3 不確定度對(duì)判定結(jié)果所帶來(lái)的影響

所謂不確定度,從字面意思上可理解為測(cè)量結(jié)果的不確定,亦或是無(wú)法被直接判定合格與否的一個(gè)區(qū)域。比如,在檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)工件長(zhǎng)度合格與否的情況下,我們需要應(yīng)用到其公差以及公差限。而在為引入不確定度以前,可以先簡(jiǎn)單依據(jù)測(cè)量值是否處在公差上限以及下限之內(nèi)來(lái)判定這一工件的長(zhǎng)度是否合格。

在ISO14253-1當(dāng)中,對(duì)不確定度相關(guān)的判定原則形成了十分明確的論述,為其相關(guān)研究指明了方向。規(guī)范過(guò)程中,一致與不一致區(qū)域的決定因素同時(shí)包括規(guī)范上限以及下限。而在檢測(cè)過(guò)程,因?yàn)闀?huì)在測(cè)量方面出現(xiàn)一定的不確定度,導(dǎo)致規(guī)范上限與下限周邊會(huì)形成一定范圍的不確定區(qū),由于總區(qū)域范圍不變,造成原有一致與不一致區(qū)域呈現(xiàn)出相應(yīng)的縮減情況。因此,在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中,設(shè)計(jì)人員必須充分考量不確定度各判定結(jié)果所帶來(lái)的影響。

4 操作鏈、標(biāo)準(zhǔn)體系的規(guī)范

依據(jù)ISO17450-1,對(duì)于每一個(gè)GPS規(guī)范,都有且只有一個(gè)與之相互對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鏈,它會(huì)將貫穿在此規(guī)范的所有GPS過(guò)程,包括規(guī)范與認(rèn)證,并且每個(gè)操作鏈的組成要素包括分離操作、提取操作、擬合操作以及濾波操作等。因此,在針對(duì)GPS規(guī)范具體限定出的某一個(gè)要素特征相應(yīng)的合格性進(jìn)行判定的過(guò)程當(dāng)中,需要充分考量其整體范圍內(nèi)的不確定度,其主要內(nèi)容不但涉及到測(cè)量不確定度,也會(huì)包含與之相關(guān)的規(guī)范不確定度。規(guī)范不確定度經(jīng)過(guò)相關(guān)量化處理后所得到的內(nèi)容屬于規(guī)范操作鏈當(dāng)中的因素。規(guī)范操作鏈具有一定的不確定性,根據(jù)實(shí)際情況的不同,可能會(huì)呈現(xiàn)出完整性與不完整性。相比之下,完整化的操作鏈能夠呈現(xiàn)出十分清晰的特征,所以并不會(huì)出現(xiàn)與之相應(yīng)的規(guī)范不確定度;而不完整情況下則會(huì)呈現(xiàn)得不夠清晰,隨之而來(lái)的便是規(guī)范不確定度。對(duì)具體時(shí)間過(guò)程進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),如果規(guī)范操作鏈具有不完整性,則能夠呈現(xiàn)出三種情況：缺少部分規(guī)范操作;并不具備與規(guī)范操作相關(guān)的完整性說(shuō)明;各規(guī)范操作間的順序出現(xiàn)錯(cuò)誤。

5 GPS規(guī)范設(shè)計(jì)與工件實(shí)際宏觀差異的設(shè)計(jì)考慮

上文所述的兩種情況主要是針對(duì)單一GPS規(guī)范來(lái)說(shuō)的。而在針對(duì)工件整體進(jìn)行制作方案設(shè)計(jì)的實(shí)踐工作中,設(shè)計(jì)人員會(huì)將其想象為理想而完美的物體,其中并不具備任何的幾何誤差與尺寸誤差,且表面十分光滑。不過(guò),由于工藝技術(shù)應(yīng)用、外部環(huán)境等諸多因素的影響,在制作過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)加工誤差,最終我們所看到的工件不可能沒(méi)有任何瑕疵,與設(shè)計(jì)方案相比,其實(shí)際形狀失真,而且工件表面會(huì)顯得較為粗糙。即便是依據(jù)同一份圖紙,在同一個(gè)機(jī)床之上,采取統(tǒng)一供給技術(shù)針對(duì)工件進(jìn)行加工處理,最終所獲得的每個(gè)工件也不可能完全相同。制造過(guò)程雖然不可避免的會(huì)出現(xiàn)加工誤差,但若能對(duì)其形成適當(dāng)控制,使工件可以滿足于應(yīng)用需求,便可確定此工件合格。對(duì)一個(gè)工件來(lái)講,為確保其滿足應(yīng)用功能需求,要有多個(gè)相關(guān)規(guī)范對(duì)其相關(guān)要素特征做出全面控制,它們針對(duì)同一工件GPS規(guī)范進(jìn)行描述便構(gòu)成了GPS規(guī)范集。

工件GPS規(guī)范及與其功能要求間具有非常強(qiáng)的聯(lián)系,不過(guò)就工件的同一個(gè)功能要求,不同設(shè)計(jì)者有可能將其理解為不同GPS規(guī)范集。而GPS規(guī)范集的不同,其對(duì)工件功能所形成的控制與影響效果必然不同,因此GPS規(guī)范集與功能要求間出現(xiàn)了一個(gè)相關(guān)性問(wèn)題,在對(duì)工件合格性進(jìn)行判定的過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行考慮。通常情況之下,相關(guān)不確定度與單一GPS規(guī)范之間并不具備直接聯(lián)系,這便導(dǎo)致GPS規(guī)范集在其中發(fā)揮著核心作用。比如,對(duì)于一個(gè)軸的功能要求是處于密封條件之下,連續(xù)運(yùn)行兩萬(wàn)小時(shí)不出現(xiàn)泄露問(wèn)題,不符合GPS規(guī)范集的軸則無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩萬(wàn)小時(shí)不泄露運(yùn)轉(zhuǎn)。

6 GPS規(guī)范產(chǎn)品的合格性誤判的主要分類

由于不確定度的出現(xiàn),導(dǎo)致產(chǎn)品檢測(cè)過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)誤判情況,給廣大生產(chǎn)廠家和消費(fèi)者都帶來(lái)了一定風(fēng)險(xiǎn),不利于企業(yè)發(fā)展。因此,要加強(qiáng)對(duì)合格性誤判情況的分析,在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)優(yōu)化其判定效果。通常情況下,產(chǎn)品誤判主要包括兩種類型：①所測(cè)量的最佳估計(jì)值處于規(guī)范區(qū)之外,而測(cè)量結(jié)果則處于規(guī)范區(qū)之內(nèi)。此種情況將產(chǎn)品判定為不合格,便會(huì)出現(xiàn)誤判的風(fēng)險(xiǎn),并且此風(fēng)險(xiǎn)需要由產(chǎn)品生產(chǎn)者承擔(dān),也就是所說(shuō)的廠家風(fēng)險(xiǎn),如圖二所示。②所測(cè)量的最佳估計(jì)值處于規(guī)范區(qū)之內(nèi),而測(cè)量結(jié)果則處在規(guī)范區(qū)之外。此種情況下判定產(chǎn)品為合格,會(huì)出現(xiàn)誤判風(fēng)險(xiǎn),并且此種風(fēng)險(xiǎn)主要由消費(fèi)者承擔(dān),即消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn),如圖三所示。

圖二 誤判類型一

圖三 誤判類型二

結(jié)束語(yǔ)

總而言之,基于GPS規(guī)范的幾何量檢測(cè),對(duì)產(chǎn)品合格性判定效率的提升具有非常重要的促進(jìn)作用,值得廣大科研人員投入更多的時(shí)間與精力對(duì)其進(jìn)行深入研究。作為一名產(chǎn)品檢測(cè)科研人員,應(yīng)該在日常工作中積極探索,綜合分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料及技術(shù)應(yīng)用案例,從而有效融合實(shí)際檢測(cè)需求,創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展,以技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)我國(guó)各行業(yè)的進(jìn)步,為國(guó)家發(fā)展和民族富強(qiáng)注入新的活力。