凌培才 吳艷凱

1. 上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西 柳州 545007

2. 湖南湖大艾盛汽車技術(shù)開發(fā)有限公司柳州分公司 廣西 柳州 545007

引言

對(duì)于以服務(wù)整車研發(fā)為目的整車研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理與常規(guī)生產(chǎn)類設(shè)備管理有很大區(qū)別，除了共同關(guān)注的運(yùn)行效率、安全、質(zhì)量之外，更要注重的是檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性控制。而準(zhǔn)確性的控制最直接的手段就是通過有資質(zhì)的第三方檢定/校準(zhǔn)從而完成整條計(jì)量溯源的不間斷比較鏈。對(duì)于強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行國家在檢定規(guī)程或相關(guān)的技術(shù)法規(guī)，這類設(shè)備我們這里不做擴(kuò)展討論。對(duì)于國家強(qiáng)制檢定目錄內(nèi)以外的設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室選擇校準(zhǔn)作為主要溯源手段更為合理，這一類設(shè)備占比整車研發(fā)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備種類的90%以上，這里我們針對(duì)如何確保這類設(shè)備的準(zhǔn)確性及有效溯源性進(jìn)行討論[1]。

1 檢定/校準(zhǔn)

凡是作為測(cè)量結(jié)果，或直接影響測(cè)量結(jié)果，或出具報(bào)告的參數(shù)，其計(jì)量設(shè)備必須進(jìn)行校準(zhǔn)。計(jì)量設(shè)備只有經(jīng)校準(zhǔn)或檢定，證實(shí)其能滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范要求后投入使用才能保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及有效，在下列情況下，儀器設(shè)備應(yīng)進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)：

1.1 當(dāng)測(cè)量準(zhǔn)確度或測(cè)量不確定度影響報(bào)告結(jié)果的有效性時(shí)

1.2 為建立報(bào)告結(jié)果的計(jì)量溯源性的儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)室根據(jù)儀器設(shè)備名稱、編號(hào)、測(cè)量范圍、最大允差、溯源方式、檢定周期、檢定有效期(需校準(zhǔn)的參數(shù)測(cè)量范圍準(zhǔn)確度或測(cè)量不確定度要求，校準(zhǔn)周期)等制定檢定/校準(zhǔn)方案。對(duì)于校準(zhǔn)周期的要求，實(shí)驗(yàn)室依據(jù)儀器設(shè)備的使用情況（重要性、使用頻率、環(huán)境條件惡劣程度）、使用者、儀器設(shè)備本身的質(zhì)量等諸因素制定這一類計(jì)量器具的校準(zhǔn)周期。

2 計(jì)量確認(rèn)

在使用過程中，檢定證書與校準(zhǔn)證書最大區(qū)別在于：檢定證書會(huì)判斷該設(shè)備是否滿足國家的檢定規(guī)程或相關(guān)的技術(shù)法規(guī)，而校準(zhǔn)證書一般不對(duì)設(shè)備合格與否進(jìn)行結(jié)論判定，只會(huì)給出校準(zhǔn)結(jié)果及不確定度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員結(jié)合儀器設(shè)備的特點(diǎn)、使用狀況、質(zhì)量控制情況、工作類型等實(shí)際情況進(jìn)行確認(rèn)記錄計(jì)量確認(rèn)結(jié)果[2]。

以電力測(cè)功機(jī)的計(jì)量確認(rèn)為例，解析如何完成計(jì)量確認(rèn)，設(shè)備出廠參數(shù)：量程為（0～500）N.m；最大允差±0.2%FS；

環(huán)境溫度22℃；相對(duì)濕度：55%RH，送往第三方校準(zhǔn)，最終的校準(zhǔn)證書結(jié)果為：

表1 電力測(cè)功機(jī)扭矩校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

計(jì)量確認(rèn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)： GB/T18297-2001《發(fā)動(dòng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)方法》中對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)扭力值的測(cè)量要求為：不超過所測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩值的±1%；設(shè)定所測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭力值為200N.m那該測(cè)試最大允許誤差為：

遵循測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確度應(yīng)該高于實(shí)驗(yàn)要求的3倍以上的要求，該測(cè)功機(jī)的最大允許誤差為：

可以計(jì)算出校準(zhǔn)證書上對(duì)于每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)試制誤差，本次校準(zhǔn)證書記錄了進(jìn)回程兩次示值，故需要對(duì)除零點(diǎn)外共20個(gè)點(diǎn)計(jì)算最終取最大示值誤差為0.2N.m。所以：

該設(shè)備本次的校準(zhǔn)結(jié)果滿足GB/T18297-2001《發(fā)動(dòng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)方法》中對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)扭力值的驗(yàn)證要求[3]。

3 計(jì)量溯源

國家計(jì)量部門通過正式公布的“計(jì)量器具檢定系統(tǒng)框圖”要求將測(cè)量結(jié)果鏈接到國際基準(zhǔn)或公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)以整車研發(fā)驗(yàn)證為目的內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室，雖然面對(duì)的都是內(nèi)部客戶，大部分不直接涉及法律及法規(guī)。但是最終的產(chǎn)品是要通過國家的技術(shù)法規(guī)驗(yàn)證部門驗(yàn)證合格后才能投產(chǎn)及銷售的，所以開發(fā)驗(yàn)證階段的檢測(cè)設(shè)備具備計(jì)量溯源性，是整車研發(fā)性實(shí)驗(yàn)室必須具備的能力。

實(shí)驗(yàn)方法可以是GB/T18297-2001《發(fā)動(dòng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)方法》的國家頒布的實(shí)驗(yàn)方法，也可以是地方性或者是行業(yè)規(guī)范，也可以是企業(yè)內(nèi)部的嚴(yán)正要求。根據(jù)“計(jì)量器具檢定系統(tǒng)框圖”的要求，計(jì)量溯源圖應(yīng)包含上一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量器具及被測(cè)對(duì)象要求三大部分。每一部分，無論是計(jì)量器具，還是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)測(cè)量要求，必須給出測(cè)量范圍以及準(zhǔn)確度信息（最大允許誤差/擴(kuò)展不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)）。上一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所在機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證其溯源性，并在證書上明確聲明。故上一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)本檢測(cè)中心可以省略不繪制[4]。同樣以上面計(jì)量確認(rèn)的說明的電力測(cè)功機(jī)作為例子：

第一步，實(shí)驗(yàn)室要明確，該實(shí)驗(yàn)設(shè)備的目的是用于發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)階段的性能測(cè)試的扭矩測(cè)試，滿足GB/T18297-2001《發(fā)動(dòng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)方法》上的實(shí)驗(yàn)需求。根據(jù)上面計(jì)量確認(rèn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)室所要檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值最大允許誤差為±0.63N.m，這個(gè)是我們的被測(cè)對(duì)象要求。

第二步，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值是通過電力測(cè)功機(jī)設(shè)備測(cè)量得到的，測(cè)功機(jī)的設(shè)計(jì)的基本參數(shù)為：

扭矩測(cè)量范圍：(-500～500) N·m，扭矩最大允差：±0.2%FS，但是這些參數(shù)是作為設(shè)備出廠時(shí)的基本參數(shù)，實(shí)驗(yàn)室在拿到設(shè)備后，需要將設(shè)備送往第三方計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行校準(zhǔn)后，才能最終得到最接近真值的設(shè)備參數(shù)，經(jīng)過上面的計(jì)算，這臺(tái)設(shè)備的最大扭矩試制誤差為0.2N.m。這個(gè)是我們的計(jì)量器具。

第三步，但是測(cè)功機(jī)的扭矩是否滿足使工作要求，實(shí)驗(yàn)室時(shí)通過送第三方檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行校準(zhǔn)確認(rèn)的，但是知道，測(cè)功機(jī)的扭矩是不能直接測(cè)量出來了，只能通過標(biāo)定桿及砝碼的靜態(tài)標(biāo)定并通過扭矩計(jì)算公式：

得出結(jié)論，其中m為砝碼重量，a為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋琇為標(biāo)定桿的長(zhǎng)度，也就是力臂。在這里這里又引入了標(biāo)定桿及砝碼兩個(gè)計(jì)量機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)器具，在證書上我們看到標(biāo)定桿的長(zhǎng)度為：1019.7mm不確定度U=0.05mm， k=2，標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量為5kg 10kg 20kg準(zhǔn)確度等級(jí)：M1級(jí)。將這些信息標(biāo)識(shí)在我們的計(jì)量溯源圖上面，這樣實(shí)驗(yàn)室完成了該設(shè)備這次的計(jì)量溯源工作，在有效的校準(zhǔn)日期內(nèi)，使用該測(cè)功機(jī)檢測(cè)的數(shù)據(jù)也具備了溯源性[5]。

通過以上的檢定校準(zhǔn)，計(jì)量確認(rèn)，計(jì)量溯源等技術(shù)管理手段，從根本上解決了整車研發(fā)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和溯源性的基本訴求。