早上开车经过收费站的时候,ETC抬杆这个动作,它所依赖的就是微波计量;医院里测量血压,读数到底准不准,背后起作用的其实是力学计量;工厂检测零件尺寸,判定合格与否,依据的是几何量计量。“计量”这个词听上去挺专业的,但实际上它每天都在影响着生产、生活以及各种交易活动。
在计量这个行业里做了十年,有一个问题被反复地问到:计量到底是什么?不少人觉得计量无非就是拿仪器测量一下、到时间了校准一下,最后把证书归档就算完事了。这些理解也不能说不对,但只是看到了计量工作的表面。计量的真正价值在于,它为每一个测量所得的数据都提供了可信度,使得不同的人、在不同的时间、不同的地点所测量出来的结果,能够具备可比性。对于一家制造企业来说,计量并不是为了应付检查才走的流程,而是质量管理的底层逻辑。
计量不是测量,计量的核心在于“准”
计量和测量,在日常当中常常会被混为一谈,但它们其实是两件不同的事情。测量是一个获取量值的过程,比如运用卡尺去量一个零件的直径,然后读出一个数值,这就是测量。而计量,则是保证这个读出来的数值能够准确、可靠的一系列活动。这把卡尺它本身的误差到底有多大,它的量值能不能溯源到国家基准,这些都属于计量的范畴。简单来说,测量就是“得出一个数”,计量则是“保证这个数准确”。要是没有计量来做底层的准确性保障,那么测量得到的数据就没有了根基。
计量之所以能够提供出这样的保障,依靠的是一套制度和技术融合在一起的体系,它的核心就是量值溯源。任何一台测量设备,它所给出的量值都能够借助一条不曾中断的比较链,向上追溯到国家基准或者是国际单位制。在这条溯源链上,每一级的比较都配备有标准器、有规定的方法、有完整的记录,还有测量不确定度的评定。只要断掉其中任何一环,溯源性就失去了,那么数据的可信度也就无从谈起了。所以说,计量并不仅仅是一个操作步骤,它其实是一套让数据在不同时间、不同空间条件下,都能够拥有可比性和可信度的基础设施。
计量是检测的前提,搞反了检测数据就没根
很多企业会把“计量检测”当成一个词来用,但是在技术体系里面,计量和检测其实是两道不同的工序。计量解决的是“测量工具准不准”的问题,它的核心活动就是校准。检测解决的则是“产品好不好”的问题,它的核心活动是测试以及做出判定。
工厂里使用的千分尺、电子天平、压力表、温度控制器这些仪器,在使用的过程当中,会因为磨损、老化或者是环境条件的变化而产生漂移。计量所做的工作,就是把这些仪器送到专业的校准机构去,运用更高精度的标准器来进行比对,测量出误差值,评定出测量不确定度,并且建立起从这台仪器一直到国家基准的溯源链条。检测这一步,则是用那些已经完成校准的仪器,去对产品开展实际的测量和判断,最后输出合格或者不合格的结论。
这里面的关系是很清楚的:计量是检测的前提条件。要是仪器没有经过校准,那么检测数据就没有了根基。即便检测流程搭建得再完善,操作人员的技能再熟练,但如果检测所依靠的仪器本身存在超差的误差,那前面所有的工作就都白费了。这就好比用一把刻度已经模糊了的尺子,量得再怎么认真,读出来的那个数值也并不是真实值。
十大计量领域,支撑着所有的工业场景
计量的覆盖范围,实际上远比多数人想象的要广泛。如果按照专业来进行划分,总共有十大领域,而每一个领域的背后,都对应着一个工业或者民生的技术体系。
几何量计量管的是长度、角度、形状等参数,从机械零件的相互配合,到桥梁钢结构的对接,它所涉及的精度跨度可以从纳米级别一直延伸到米级。热工计量管的是温度和湿度,在冶金、化工还有制药这些行业当中,温度只要偏差几度,就可能导致整批产品报废。力学计量管的则是质量、力值、压力、扭矩、流量和硬度,从市场上的公平秤,到建筑桩基的承载测试,从管道压力容器的安全监控,再到发动机扭矩的输出测量,它几乎渗透到了所有的工业场景当中。电磁计量是信息时代的一项底盘技术,涉及的电压、电流、电阻、电容、电感以及射频参数,直接支撑着手机通信、医疗监护、电力输送和卫星导航等系统。无线电计量进一步延伸到了高频微波领域,时间频率计量则是在所有物理量当中精度最高的,卫星导航的定位误差换算成时间单位,那就是纳秒这个量级。声学、光学、化学还有电离辐射计量,则分别在噪声监测、照明检测、环境分析、食品药品安全以及放射治疗等领域,发挥着作为基准的作用。
十大计量领域所蕴含的意义在于,任何一家企业的检测设备都不是孤立存在的。一家制造型企业,可能会同时需要用来做长度校准的量具、用来做力值校准的试验机、用来做温度校准的热电偶和烘箱,还有用来做电学校准的耐压测试仪。计量方面的需求,从本质上看是跨领域的,所以企业的仪器管理工作也应该要有一个整体的规划。
仪器失准所带来的成本,要远比校准费用来得高
很多企业对于计量校准的成本是比较敏感的,可是对于仪器一旦失准所带来的成本,却往往缺乏一个量化的概念。校准费用属于显性的支出,一张发票就是一个确切的数目,但是仪器失准所引发的隐性成本,却分散在各个不同的环节,不太容易被直接归因到校准这件事上来。
比方说,一台温度控制器出现了超差,结果就导致整批热处理产品的性能不合格,只能直接报废。一批原料在称重的时候,用了一台没有按期校准的电子地磅,实际的投料量比配方要求的就多了好几个百分点,这样全年算下来多花掉的原料成本,会是那台地磅校准费用的许多倍。一台专门用于出厂检验的压力试验机,如果力值发生了漂移,就可能把本来合格的产品错误地判定成不合格,这就会带来不必要的复检和返工,甚至还有可能引发合同方面的纠纷。还有一个很容易被忽略掉的成本,那就是客户审核没有通过——校准证书过了有效期、校准的范围和实际使用情况不对口、校准机构不具备CNAS资质,这些当中的任何一条,都可能导致审核不通过,使得订单暂停,产线跟着等待,而这一连串连锁反应的源头,很可能就是一张没有做对的校准证书。
反过来看,如果企业把计量体系搭建得扎扎实实,那么它能够获得的收益也是系统性的。废品率和返工率会下降,原料的利用率会得到提高,工艺参数会变得更加稳定,客户来验厂也能够一次就通过,这些改善在财务报表上都能够有所体现。所以,在计量上面的投入,并不是一种单纯的费用成本,而是一种用来进行风险控制和效率提升的手段。
检定和校准,这两套逻辑各有各的用处
计量在制度这个层面上,拥有两个核心的手段:检定和校准。
检定属于一种法定行为,它是依据检定规程来对计量器具做出合格或者不合格的判定,这个判定是具有法律效力的。凡是列入强制检定目录的计量器具,都必须按照规定的周期,送到指定的检定机构去。校准则是一种技术行为,它是依据校准规范或者企业自行确定的方法,只是给出误差的数据和测量不确定度,并不去作合格与否的判定。校准证书本身是一份技术文件,而并不是一种法律凭证。可参考《校准证书和检定证书的区别:四个问题,帮你从根上理清》帮你理清检定和校准的区别。
对于绝大多数企业的内部质量控制场景来说,校准可以说是更加经济,也更为灵活的一种选择。校准的周期可以自行确定,校准点也能够根据实际的使用需求来选取,而且校准所得的结果,还能够被用于内部的补偿和修正。对于不在强制检定目录范围内的设备,开展校准工作,是完全能够满足ISO体系审核的各项要求的,但是有一个前提条件,那就是承担校准的机构必须具备CNAS认可的资质,并且校准证书上的数据是能够溯源的。
企业计量管理当中常见的几个误区
第一个误区,就是把新仪器附带的出厂合格证,直接当作校准证书来使用。出厂检测其实是生产厂家在生产线上面,按照产品的标准所进行的一种符合性判断,它并不是计量校准。仪器在经历过物流运输、仓储堆放还有现场的拆箱安装这些环节之后,它的状态很有可能已经跟刚出厂的时候不一样了。新仪器在正式投入使用以前,先做一次首次校准,这不单单是为了确认它的精度,更加重要的目的是要建立起这台设备在自己手里的初始性能基线,这样就能为后续的周期校准提供一个用来比对的基准。
第二个误区,是对校准周期搞“一刀切”。不同设备的使用频繁程度、所处的环境条件、对精度的敏感程度,彼此之间的差别是很大的,如果统一都按照一年或者半年去送校,管理上看起来是省事了,可是从技术角度来说就不够合理了。对于那些使用频率比较低、状态很稳定的设备,可以适当地把校准周期拉长一些,省掉那些不必要的校准支出。反过来,对于使用频率很高、数据趋势已经出现漂移的设备,就应该去缩短校准周期,并且增加监控的频次。平时所积累起来的校准数据,正是用来判断校准周期到底该不该调整的一个依据。文章《计量器具校准周期规定:资深注册计量师手把手教你给设备“排档期”》列举各种计量器具校准周期。
第三个误区,就是拿到校准证书以后,只去看那个合格或者不合格的结论,却不去仔细看证书里面的数据内容。校准证书上面,有几项关键信息其实比单纯的结论要重要得多。测量不确定度告诉你这一次校准结果的误差可信范围,要是这个范围和产品公差相比较,所占的比例过大的话,那就说明这台仪器的精度等级,很有可能已经满足不了工艺上的要求了。修正值所告诉你的是,这台仪器的示值和真值之间到底差了多少,在实际进行测量的时候,得到的结果应当加上或者减去这个数值。校准条件记录告诉你,这次校准是在什么样的温湿度环境条件下完成的,这和自己实际使用的环境条件之间差异大不大。这些数据的真正价值,是在于帮助企业真正地把仪器用好,而不仅仅是用来证明这台仪器曾经被校准过。不确定度u使用方法《校准证书上的不确定度u怎么用?用大白话一次讲清》文章里有详细讲解。
CNAS认可:计量领域的信任基础
CNAS认可这个关键词,在计量校准的领域里面是绕不开的。CNAS也就是中国合格评定国家认可委员会,它会依据ISO/IEC17025这个标准,对校准实验室的技术能力和管理体系开展评审,并且进行持续性的监督。那些通过了CNAS认可的实验室,它们所出具的校准证书,在ILAC多边互认的这个框架之下,能够被100多个经济体所采信。
对于送检的企业一方来说,选择那些具备CNAS认可资质的校准机构,这本身就意味着校准数据的溯源性是有保障的,校准证书在体系审核、客户验厂还有国际贸易这些场合当中,也能够得到认可。对于校准机构本身来讲,CNAS认可就是其能力的一种外部证明,它意味着从人员、设备、方法、环境一直到质量控制,这些方面都经过了严格的评审。
国溯计量在计量方面的具体实践
国溯计量在计量校准这个行业里面已经做了多年,它的CNAS实验室认可证书注册号是L20436,校准范围覆盖了几何量、热学、力学、化学以及建筑交通等十大计量领域,工业客户那里常见的仪器设备,基本上都能够提供校准服务。每一份出具的校准证书,都带有CNAS的标识;每一台标准器,都会定期送到国家计量院去进行溯源;每一个校准项目,都配备了对应的校准规范,并且完成了测量不确定度的评定。
在服务企业客户的过程当中,国溯计量始终坚持这样一种思路:校准证书虽然是交付物,但它并不是最终的产品。最终的产品,是客户对于自身测量能力的一种准确掌握。每次进行校准交付的时候,国溯计量都会和客户去沟通,这些数据到底说明了什么,有哪些设备的误差正在呈现出一种趋势性的变化,修正值应当怎样去使用,测量不确定度和产品的公差之间是否匹配,校准周期有没有必要做出调整。同时,国溯计量会根据客户的设备清单和应用场景,给出校准方案的建议;还会根据历次校准累积下来的数据,去做设备状态的趋势分析;并且会跟客户的设备管理团队一起沟通,哪些设备需要重点关注,哪些环节比较容易出现问题。
计量的本质,就是对不确定性进行降低
要是用一句话来总结计量到底是干什么的,可以这么说:计量的本质,就是去降低测量活动当中的不确定性。生产过程当中离不开测量,检测环节需要测量,研发工作需要测量,交易行为需要测量,安全监管同样也需要测量。凡是有测量的地方,就必然会存在测量不确定度。不确定度越大,出现误判的风险就越高,所引发的质量成本也会越高,而决策的可靠性则会变得越低。计量正是借助量值溯源、仪器校准、方法验证以及期间核查这一系列的活动,把测量不确定度控制在一个已知的、同时也是可以接受的范围内。这就是计量最核心的价值所在。
计量并不是一门多么高深的学问,它其实是一套能够让数据经得起推敲的方法。国溯计量从事这个行业十年,一直以来坚持去做的事情,就是要把计量这件事做扎实。标准器的溯源工作不走过场,校准数据不弄虚作假,不确定度的评定做到实事求是,面对客户提出的计量管理问题,给出具有专业性的建议。如果企业对于仪器校准、CNAS认可,还有计量管理体系的建设等方面存在什么疑问,都可以和国溯计量进行交流沟通。计量这条路很长,方向选对了,走得慢一点也是没有关系的。
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