衡器与砝码的期间核查问题

2011 年 第 卷 第 期 40 2 一、引言 ISO/IEC导则 25《校准和检测实验室技术能力 的 通 用 要 求》， 自 诞 生 到 演 化 成 ISO/IEC 17025- 2005《检测和校准实验室能力的通用要求》 历时约三十几年。此过程中，不仅标准的“级别” 随实践的丰富水涨船高，不断升格；其亦与 时俱进，不断完善和提高。其中，“设备和标准物 质”、“量值溯源”两项内容就提出了“期间核查” （intermediate cheeks） 的要求。 该国际标准相继等同转化为我国相应的国家 标准及规范———GB/T 15481、CNACL L201、实验 室资质认定评审准则和法定计量检定机构考核规 范。这些标准法规在国内付诸实施后，涉及“期 间核查”的理解、评审及执行中出现了歧见，国 家权威出版社发行的几本这方面的培训教程与宣 贯教材亦存在不尽相同的解释。 表面看来，产生不同认识的直接原因是 ISO/IEC 17025对“期间核查”这一专业术语没有 给出定义，因而形成仁者见仁、智者见智的现象， 进而一想，该国际标准对“期间核查”的如此安 排，是否是给实施者留下较大的活动空间呢。 标准也仅就期间核查提出要求，没有达 到要求的途径，显然这需要组织根据自己的实际 情况来作选择。 根据该国际标准关于“设备和标准物质”和 “量值溯源”中对“期间核查”提出的要求，最低 限度我们可以在以下两个层面做出选择： ———一般性监视，利用相邻二次检定或校准 期间的比对、验证或核查标准等，简洁、单纯地 核对一下，判断该被核查测量设备是否符合要求、 准确与否； ———测量过程控制，取得并积累数据、 作出判断、保持其校准状态的可信度并保证用其 进行测量的质量。 本文就是打算以衡器、砝码，这对形式结构 差别很大，又相互依存的典型计量器具为例，对 “期间核查”、“核查标准”和“测量过程控制”谈 些看法，对相关问题做点分析说明，与同行商榷。 二、期间核查 ISO/IEC 17025 对“期间核查”没给出定义， 那么我们只能从字面上进行认识理解。 期间，指测量设备仪器或参考标准———衡器 与砝码相邻两次法定的检定或校准之间的时期。 核查，核准、检查的意思。 正如国家权威宣贯教材指出的那样，期间核 查不是一般的功能检查，更不是缩短检定（或校 准） 周期，其目的是在两次正式检定 /校准的间隔 期间防止使用不符合技术规范要求的设备。 期间核查的目的，标准规定出的是“以保持 设备核准状态的可信度”。 至于如何核查，标准没有给出具体的要求。这 既给执行者带来一定困惑，也为之提供了广阔的想 衡器与砝码的期间核查问题 青岛市衡 器管理所 柳进荣 青岛市产品质量检验所 魏 杰 [ 摘 要 ] 本文对衡器砝码的期间核查、核查标准及测量过程控制作了介绍与分析。 [ 关键词 ] 期间核查；核查标准；测量过程控制 [中图分类号] TH715.1 [文献标识码] B 检 验 测 试 Examination Test [ 文章编号 ]1003- 5729（2011）02- 0013- 04 13 2011 年 第 卷 第 期 40 2 象行动空间。国家权威宣贯教材给出的有： 开展“期间核查”的方法是多样的，基本上 以等精度核查的方式进行，如仪器间的比对、方 法比对、标准物质验证、加标回收、单点自校等 都是可以采用的。更多的期间核查是通过核查标 准来实现的，所谓核查标准是指用来代表被测对 象的一种相对稳定的仪器、产品或其他物体。它 的量限、准确度等级都应接近于被测对象，而它 的稳定性要比实际的被测对象好。核查标准本身 也应进行校准和确认。 从上面的论述出发，根据实际试验操作经验， 砝码的期间核查，通过建立核查标准进行为最佳 选择。这不仅方法简洁，易于实施，而且效果明 显，经济实惠。核查标准可使用等精度的砝码或 质量块，容易制作和求得，且与被核查对象结构 相近，长期稳定性好。其次，核查过程，是通过 衡器或比较仪器，将两者进行比较，从而确定砝 码约定真值或误差。此过程的试验操作可以以较 好的测量不确定度来确定被核查砝码的质量。也 可以这样说，该核查过程易于将被测量与其影响 量识别并区分开来。采用核查标准对砝码进行定 期或不定期核查，其正式两次校准 /检定的时间间 隔可大大延长。德国 PTB、澳大利亚的一些实验 室砝码的检定或校准的时间间隔都在五年以上。 衡器的期间核查，核查标准一般亦选择等精 度的砝码与质量块，这点与砝码的期间核查并无 二致。如实际操作起来仍如砝码期间核查一样， 将核查标准施于承载器，记录示值，判断衡器是 否符合要求。显然，难以达到砝码期间核查的效 果，即“保持设备校准状态的可信度”。衡器，无 论是传统的机械衡器还是现代的电子衡器，结构 都较复杂，称量结果易受环境及操作诸方面的影 响干扰，稳定性亦不及砝码…。可以设想一下， 称量金银珠宝的 II级高准确度衡器；面大量广用 于确定价格跨度大，种类繁多，且使用场所各异 称量食品的 III级中准确度衡器或 IV级普通准确 度衡器，以及工作在气候变化较大、露天作业、 条件相对恶劣，且操作复杂的大型电子汽车衡， 亦如同上面砝码期间核查的简单操作一样———施 加一次或几次核查标准，观察一下衡器示值与核 查标准之差是否超出其最大允许误差 mpe，即做 出判断该衡器的上次检定 /校准状态是否得到了保 持，显然不够。把握性不大。 进一步说，即使如上述所描述的过程已保证 衡器持有了原校准状态的可信度，但真正进入该 衡器的实际称量活动，那也很难有把握地说达到 了使用中的精度或测量不确定度的要求了。因为 测量设备的误差或不确定度仅仅是贡献给整个测 量结果误差和测量不确定度的一部分。 再说，欲使衡器的期间核查产生保持其校准 状态的可信度，加大核查操作的程序也是选择之 一。不过一旦走上此路，很可能其核查与检定 /校 准的操作会相差无几，从而失去了期间核查简洁、 灵活、方便的主要目的了。 当然，我们还可以做这样的选择。采用了砝 码期间核查的简洁方式对衡器进行期间核查后， 我们可以将该衡器实际称重测量使用的其他诸主 要因素———操作者、环境、称量方法等保持相对 的恒定一致亦可。但同样实施中存在方便简洁方 面的不足。 最后，“可信度”这一概念标准也没给出定义。 ISO 9000曾在其《可信性大纲管理指南》中这样 定义“可信性”：用以描述有效性能及影响因 素———可靠性性能、维修性性能和维修支持性能 的术语。由此看来，可信度是个有数理统计特征 的概念。 以上关于衡器期间核查采用砝码或质量块做 核查标准，通过施加核查标准，比较衡器示值与 核查标准标称质量，从而直观判断是否符合最大 允许误差 mpe要求的几个层面的问题不知是否表 述清楚。 三、核查标准 上面文章强调了 ISO/IEC 17025国际标准只对 测量设备与参考标准的期间核查提出了要求，既 没给出期间核查的定义，又没具体规定达到期间 核查要求的方式方法。这种作法是与国际技术、 管理标准通常的原则是一致的。标准往往仅给出 要求，不规定实现要求的路径和方法。这样行事 作法，旨在希望执行该标准的各组织可根据自己 特殊的人员、技术、设备、成本和文化等诸方面 的特点，自己选择或确定本组织实现国际标准要 求的途径、程序和方法；旨在不阻碍技术的进步。 利用核查标准进行期间核查，是我国等同采 用 ISO/IEC 17025国际标准的国家标准、规范的培 检 验 测 试Examination Test 14 2011 年 第 卷 第 期 40 2 训教程和宣贯讲义提出的。 核查标准，最早可能出现在上世纪六十年代 美国国家标准技术研究院 NIST发表的“计量保证 MAP”（Measurement Assurance Program） 的 论文中。MAP亦称测量质量保证方案（MQAP）。 核查标准，ISO 10012- 2 测量设备的质量保 证———测量过程控制指南和国际通用计量学基本 术语 VIM给出了定义：用于收集测量过程控制的 数据库，并被这个过程所测量的测量设备、产品 或其他物体。 这里出现了“测量过程控制”的概念，核查标 准是进行测量过程控制中使用的主要工具和手段。 目前，国际著名企业用来进行质量改进的方 法———6SIGMA（6σ）和 ISO/TS 196649质量管理体 系汽车生产件及相关维修零件组织应用等国际标 准的核心工具及相关方法都推荐了测量系统分析 （MSA），其基础就是测量过程控制（MPQ）。测量 系统（Measurement System）就是测量过程 （Mea- surement Process）。让我们看看 6SIGMA对此的介 绍说明，它是从“数据”这一角度进入角色，从 测量过程的输出———测量结果着手描述的。 数据是通过测量获得的，其中测量是指“以 确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业”。 这“一整套作业”就是给具体事物（实体或系统） 赋值的过程。这个过程的输入有人(合格的操作者)、 机 （量具和必要的设备和软件）、料 （实体或系 统）、法（操作程序）、环（必要的测量环境），这 个过程的输出就是测量值或测量结果，或简称数 据。这一过程又称测量系统，如图 1所示。 如进行期间核查，将料（实体或系统） 或被 测事物换成稳定性好、等精度的核查标准即可。 还有一点需要注意，核查标准 ISO/IEC 17025未出现，当然不可能为其作出界定，不过， 该国际标准的“引用文件”与“术语和定义”的 内容中，都指出本标准采用了 VIM给出的术语和 定义。VIM有核查标准这一术语，其定义就是本 文前面介绍的。VIM是七个国际权威的科学技术 组织共同制定的。 四、测量过程控制 我们知道，任何事物都是过程的产物、输出 或结果。过程输出结果必然存在细微的差别，我 们称之为变异。这种变异来源于过程。如上图所 示，任何测量过程都包含许多变异来源———操作 者、设备软件、测量程序、被测事物和测量环境 等，一般称之为 5MIE。 现代质量控制专家休哈特将变异分为两种。 一种是由“偶然原因”（也称为“普通原因”或 “一般原因”） 引起的随机变异。这是由于那些经 常存在且不能预知的原因的普通变化引起的。这 些原因中，每一个都产生总变化的很小一部分， 但其中任何一个原因都不产生大的变化。这些不 可知的随机原因的全部贡献之和是可测量的，而 且被认为是过程中固有的。消除和纠正普遍原因 要做出投入资源的管理决定以改善过程和系统。 第二种变异表示过程中的真实变化。这样一 种变化可归因于某些可确认的原因，这些原因不 是过程中固有的，通常是孤立的、偶发的，来自 上述普通原因之外。这种原因理论上可以消除。 这种可确认的原因称之为变化的“粗大原因”或 “特殊原因”。将这些原因引起的变异称之为特殊 原因变异。与之对应，我们称上面的变异为普通 原因变异或一般原因变异。 测量统计过程控制的目标是要建立并维持一 个过程达到稳定、可接受的程度，以保证测量 （结果） 或服务符合规定要求。用于此的主要工具 是控制图，它是用表示一系列代表现行过程状态 的抽样为基础的信息———核查期间对核查标准的 一次次测量所得结果数据，并将其与考虑固有的 过程变化建立的极限相比较观察的一种图示方法。 这里，核查标准起到了测量过程控制“部件”的 作用。 美国的 C.艾森哈特曾说过“如若测量工作没 有调整到符合统计规律的状态，则在逻辑上就完 图 1 检 验 测 试 Examination Test 15 2011 年 第 卷 第 期 40 2 踊跃订阅杂志 欢 迎 全不能被认为是在作某种测量”。 美国的计量保证方案 MAP的内容有二：测量 过程控制技术，亦称测量保证方法（Measurement Assurance Method） 和量值传递。 测量系统分析通常分为两个阶段完成。首先， 第一阶段要将测量系统调整到统计受控状态——— 稳定状态，就是要求在重复性的条件下，测量系 统的变异只归因与普遍原因而非特殊原因。 据说，在美国开发一项新的计量保证方案的 费用很大，尤其是高准确度等级更为昂贵，低准 确度等级的投入较少。我们对砝码，特别是高准 确度砝码，期间核查采用核查标准做一般性的监 视，除了技术因素而外，还有经济方面的考虑。 前面介绍的利用核查标准进行期间核查的两 种方式———一般性的监视和测量过程控制，从工 作量说，特别是开始的投入阶段，前者小，后者 大。不过，后者一旦开发成功，那就可以大大延 长正式检定 /校准的时间间隔。这样，不仅能够保 证测量活动的质量，而且可以大大减少正式校验 带来的成本和不便。 五、结束语 ISO/IEC 17025 没有给测量设备与参考标准的 期间核查规定具体的方法，为实现保持其校准状 态可信度的目的，我们有了选择的余地。 选择或制定一个具体的期间核查的方法和程序 时，需考虑多种因素。除了组织人员、设备结构性 能、使用及条件、目前需求与长远目标等，还有试 验成本、试验所需时间等非技术方面的因素。 被世界各国质量管理专家认同的“过程方 法”，是 ISO 9000八项质量管理原则之一。 过程，是一组将输入转化为输出的相互关联 或相互作用的活动。 过程方法，将活动和相关的资源作为过程进 行管理，可以更高效地得到期望的结果。 ISO 9000标准鼓励组织在建立质量管理体系 时采用“过程方法”。 让我们用此语———ISO 9000关于过程和过程 方法的界定来结束本文。 参考文献： [1] 王立吉.计量质量保证方案[M].中国计量出版社 ,1992 年. [2] 唐晓芬.六西格玛核心教程[M].中国标准出版社 ,2004 年. [3] 中国汽车技术研究中心和中国汽车工业协会,编著.质量 管理体系 汽车生产件及相关维修零件组织应用 GB/ T 19001- 2000的特别要求———理解与实施[M].中国标准 出版社,2004年. [4] 国家认证认可监督管理委员会,编.实验室资质认定工作 指南[M].中国计量出版社,2007年. [5] 国家质量技术监督局计量司,编.法定计量检定机构考核 规范实施指南[M].中国计量出版社,2000年. [6] 中国实验室国家认可委员会,编著.中国实验室注册评审 员培训教程[M].中国标准出版社,2001年. （作者通讯地址：青岛市科苑纬四路 77号 邮 政 编 码：266100 收 稿 日 期：2010- 09- 02） 检 验 测 试Examination Test 16