淺談GPS規范產品幾何量檢測的各類考慮因素

周獻琦

深圳市計量質量檢測研究院 廣東 深圳 518000

受傳統產品檢測理念與技術應用的影響,很多廠家管理人員并未對產品幾何量檢測形成足夠的重視,導致產品實際合格率較低,繼而直接影響到企業所獲社會效益與經濟效益。因此,在產品設計與制作實踐中,如何實現對GPS規范等新型檢測理念的合理利用,以提高產品幾何量檢測效率,促進產品合格率的提升,值得廣大產品研究人員更為深入的探索。

1 產品幾何量檢測中對不確定度的應用

GPS標準體系直接關系到不確定度相應的傳遞關系,能夠使標準和計量兩種因素之間形成十分緊密的聯系,繼而使產品功能、規范以及認證實現有效集成,通過不確定性所具備的量化特性和經濟杠桿作用實現對資源配置的統籌優化。在GPS標準體系當中,以統計優化為依托的不確定度理論屬于促進GPS過程量化規范化與標準化的關鍵紐帶。在經過擴展之后,促成GPS量化統一以及過程資源配置優化,屬于GPS的核心。比如,依據GPS規定,為證明測量設備能夠滿足于相應的公差要求,檢驗工作人員所獲檢測結果可以是對工件公差與測量不確定度以及規范不確定度之間的相互融合。在此種情況之下,有可能會導致工件的實際公差被擴大,這主要是由于在檢測過程中,需要將一部分測量不確定度融入工件公差當中,如圖一所示。通過對工件公差進行擴大處理的方式,能夠在最大程度上保證產品各方面應用功能的前提之下,有效縮減產品不合格問題出現的概率,繼而提高生產效率,并縮減資源與成本浪費。

圖一 不確定度的判別范圍

2 GPS產品合格性判定原則

經過上文對產品幾何量檢測中對不確定度應用原理的分析,可以確定不確定度屬于在產品檢測中的重要影響因素,因此需要對其判定原則進行綜合性分析,能夠有效優化產品檢測效果。①通則。如果供方與顧客之間并未簽訂相應協議,需要依據ISO14253-1標準內容設定具體的判定規則。測量不確定度需要由測量(且供給合格、不合格證明)一方進行具體考慮。對測量不確定度的改善更加有利于提供證明一方,可以自行測量,亦可委托第三方機構進行測量;②供方檢驗合格。供方檢驗需要對其所測量的不確定度進行評估,依據相關規定判定為合格。正常情況下,供方針對自身所交付的所有工件或者測量設備,需要配置按照相關規范檢驗合格的具體證明材料;③顧客檢驗不合格。顧客檢驗需要依據具體的測量不確定度,依據相關固定判定為不合格。再賣方的先期身份是顧客,之后則屬于工件或者測量設備的供給一方。如果其所檢測的不確定度高于原供方,無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的證明材料。

3 不確定度對判定結果所帶來的影響

所謂不確定度,從字面意思上可理解為測量結果的不確定,亦或是無法被直接判定合格與否的一個區域。比如,在檢驗某個工件長度合格與否的情況下,我們需要應用到其公差以及公差限。而在為引入不確定度以前,可以先簡單依據測量值是否處在公差上限以及下限之內來判定這一工件的長度是否合格。

在ISO14253-1當中,對不確定度相關的判定原則形成了十分明確的論述,為其相關研究指明了方向。規范過程中,一致與不一致區域的決定因素同時包括規范上限以及下限。而在檢測過程,因為會在測量方面出現一定的不確定度,導致規范上限與下限周邊會形成一定范圍的不確定區,由于總區域范圍不變,造成原有一致與不一致區域呈現出相應的縮減情況。因此,在對產品進行實際檢測的過程當中,設計人員必須充分考量不確定度各判定結果所帶來的影響。

4 操作鏈、標準體系的規范

依據ISO17450-1,對于每一個GPS規范,都有且只有一個與之相互對應的標準鏈,它會將貫穿在此規范的所有GPS過程,包括規范與認證,并且每個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GPS規范具體限定出的某一個要素特征相應的合格性進行判定的過程當中,需要充分考量其整體范圍內的不確定度,其主要內容不但涉及到測量不確定度,也會包含與之相關的規范不確定度。規范不確定度經過相關量化處理后所得到的內容屬于規范操作鏈當中的因素。規范操作鏈具有一定的不確定性,根據實際情況的不同,可能會呈現出完整性與不完整性。相比之下,完整化的操作鏈能夠呈現出十分清晰的特征,所以并不會出現與之相應的規范不確定度;而不完整情況下則會呈現得不夠清晰,隨之而來的便是規范不確定度。對具體時間過程進行分析可以發現,如果規范操作鏈具有不完整性,則能夠呈現出三種情況：缺少部分規范操作;并不具備與規范操作相關的完整性說明;各規范操作間的順序出現錯誤。

5 GPS規范設計與工件實際宏觀差異的設計考慮

上文所述的兩種情況主要是針對單一GPS規范來說的。而在針對工件整體進行制作方案設計的實踐工作中,設計人員會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,由于工藝技術應用、外部環境等諸多因素的影響,在制作過程中不可避免的會出現加工誤差,最終我們所看到的工件不可能沒有任何瑕疵,與設計方案相比,其實際形狀失真,而且工件表面會顯得較為粗糙。即便是依據同一份圖紙,在同一個機床之上,采取統一供給技術針對工件進行加工處理,最終所獲得的每個工件也不可能完全相同。制造過程雖然不可避免的會出現加工誤差,但若能對其形成適當控制,使工件可以滿足于應用需求,便可確定此工件合格。對一個工件來講,為確保其滿足應用功能需求,要有多個相關規范對其相關要素特征做出全面控制,它們針對同一工件GPS規范進行描述便構成了GPS規范集。

工件GPS規范及與其功能要求間具有非常強的聯系,不過就工件的同一個功能要求,不同設計者有可能將其理解為不同GPS規范集。而GPS規范集的不同,其對工件功能所形成的控制與影響效果必然不同,因此GPS規范集與功能要求間出現了一個相關性問題,在對工件合格性進行判定的過程中需要對其進行考慮。通常情況之下,相關不確定度與單一GPS規范之間并不具備直接聯系,這便導致GPS規范集在其中發揮著核心作用。比如,對于一個軸的功能要求是處于密封條件之下,連續運行兩萬小時不出現泄露問題,不符合GPS規范集的軸則無法實現兩萬小時不泄露運轉。

6 GPS規范產品的合格性誤判的主要分類

由于不確定度的出現,導致產品檢測過程中不可避免的出現誤判情況,給廣大生產廠家和消費者都帶來了一定風險,不利于企業發展。因此,要加強對合格性誤判情況的分析,在實際生產經營活動優化其判定效果。通常情況下,產品誤判主要包括兩種類型：①所測量的最佳估計值處于規范區之外,而測量結果則處于規范區之內。此種情況將產品判定為不合格,便會出現誤判的風險,并且此風險需要由產品生產者承擔,也就是所說的廠家風險,如圖二所示。②所測量的最佳估計值處于規范區之內,而測量結果則處在規范區之外。此種情況下判定產品為合格,會出現誤判風險,并且此種風險主要由消費者承擔,即消費者風險,如圖三所示。

圖二 誤判類型一

圖三 誤判類型二

結束語

總而言之,基于GPS規范的幾何量檢測,對產品合格性判定效率的提升具有非常重要的促進作用,值得廣大科研人員投入更多的時間與精力對其進行深入研究。作為一名產品檢測科研人員,應該在日常工作中積極探索,綜合分析國內外相關文獻資料及技術應用案例,從而有效融合實際檢測需求,創新技術發展,以技術創新促進我國各行業的進步,為國家發展和民族富強注入新的活力。