檢驗(yàn)誤差的產(chǎn)生及預(yù)防

劉昌耀，陸 琴，吳 靜

(1.陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500；2.上海卓然工程技術(shù)有限公司，上海 長(zhǎng)寧 200335；3.卓然(靖江)設(shè)備制造有限公司，江蘇 靖江 214500)

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檢驗(yàn)誤差的產(chǎn)生及預(yù)防

劉昌耀1，陸 琴2，吳 靜3

(1.陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500；2.上海卓然工程技術(shù)有限公司，上海 長(zhǎng)寧 200335；3.卓然(靖江)設(shè)備制造有限公司，江蘇 靖江 214500)

產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)是以向產(chǎn)品制造企業(yè)提供準(zhǔn)確的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)或結(jié)果為宗旨，根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)判斷產(chǎn)品質(zhì)量是否合格，從而為消費(fèi)者的使用提供保障，也為生產(chǎn)企業(yè)降低損失。然而，在產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)過程中，會(huì)存在一定的誤差，對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。本文介紹了檢驗(yàn)誤差的產(chǎn)生原因及預(yù)防建議。

偶然誤差；系統(tǒng)誤差；誤差控制

1 引 言

產(chǎn)品檢測(cè)過程產(chǎn)生的檢驗(yàn)誤差分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩類，因此，對(duì)檢驗(yàn)誤差的控制就必須從系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩個(gè)方面進(jìn)行。在實(shí)際產(chǎn)品檢測(cè)的過程中，諸多因素導(dǎo)致了檢驗(yàn)誤差的產(chǎn)生，這其中就包括檢測(cè)器具、檢測(cè)環(huán)境、檢驗(yàn)人員操作等因素?？刂茩z測(cè)誤差就要重視、分析引起誤差產(chǎn)生的因素，客觀地減少導(dǎo)致檢測(cè)誤差產(chǎn)生的因素[1]。因此，系統(tǒng)誤差的降低必須從檢測(cè)器具、檢測(cè)環(huán)境、測(cè)量方法等因素著手，根據(jù)具體影響因素采取相應(yīng)的控制措施。而偶然誤差的控制就必須從偶然誤差產(chǎn)生的原因分析。

注重檢測(cè)人員檢測(cè)素質(zhì)的提升，科學(xué)、完善的檢測(cè)程序的制定，先進(jìn)測(cè)量?jī)x器與測(cè)量方法的選用都是降低偶然誤差值得考慮的方面。對(duì)于企業(yè)，避免或減少產(chǎn)品質(zhì)量事故以降低企業(yè)損失，獲得更加準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)便尤為重要，而準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果離不開對(duì)檢測(cè)誤差的有效控制。

2 檢驗(yàn)誤差的產(chǎn)生

事實(shí)上，因檢測(cè)誤差的不可避免性，在檢測(cè)過程中，追求的是檢測(cè)結(jié)果與真值的盡量接近。檢驗(yàn)誤差中的系統(tǒng)誤差在某一具體的測(cè)量過程中是因檢測(cè)器具、環(huán)境、檢測(cè)及計(jì)算方法等具體因素導(dǎo)致，因此系統(tǒng)誤差對(duì)于具體的一項(xiàng)檢測(cè)是相對(duì)固定的，并且通過計(jì)算或試驗(yàn)的方法可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)誤差與真值的偏離程度。

導(dǎo)致系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的因素，主要有以下幾種：

(1)檢測(cè)器具導(dǎo)致的測(cè)量誤差。因在質(zhì)量檢測(cè)過程中選用的檢測(cè)器具磨損、材料老化、準(zhǔn)確度靈敏度欠佳等因素導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差。

(2)檢測(cè)環(huán)境因素影響產(chǎn)生的誤差。檢測(cè)環(huán)境中諸如溫度、濕度、大氣壓力、表面光潔度、光照、機(jī)械振動(dòng)、噪聲、電磁干擾及其他客觀存在的環(huán)境因素是造成系統(tǒng)誤差的又一主因。對(duì)于環(huán)境因素依賴程度越高的檢測(cè)過程，環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成的影響也就越大。

(3)檢測(cè)方法引起的誤差。因所選用的測(cè)量原理及方法的不夠科學(xué)合理所產(chǎn)生的誤差、檢測(cè)試樣的選取、放置位置、檢測(cè)位置及檢測(cè)系統(tǒng)算法等因素造成的誤差。

偶然誤差產(chǎn)生因素比較復(fù)雜，檢測(cè)器具零件的摩擦、振動(dòng)，環(huán)境空氣的擾動(dòng)，檢測(cè)者的生理、心理狀態(tài)等因素都可能導(dǎo)致偶然誤差的產(chǎn)生，如觀測(cè)者在進(jìn)行同樣一項(xiàng)測(cè)量時(shí)對(duì)顏色、液位、刻度等反映測(cè)量結(jié)果的事物所不同的生理及心理感知。因此，檢測(cè)人員的操作誤差是偶然誤差產(chǎn)生的不可忽略的因素之一。

3 檢驗(yàn)誤差的控制

3.1 系統(tǒng)誤差控制

由于系統(tǒng)誤差相對(duì)固定和可預(yù)測(cè)的性質(zhì)，只有了解系統(tǒng)誤差產(chǎn)生因素的特點(diǎn)，掌握其對(duì)系統(tǒng)誤差的影響規(guī)律，才可通過制定有效的檢測(cè)方法、選取恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)器具、選擇穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正和調(diào)整，使其降到最低，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響降至最低。

(1)測(cè)量?jī)x器誤差

檢測(cè)器具在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)使用后，必然會(huì)對(duì)其靈敏度、準(zhǔn)確度造成一定影響。檢測(cè)器具的科學(xué)維護(hù)、校準(zhǔn)，檢測(cè)器件的更換等措施是降低因測(cè)量器具因素導(dǎo)致系統(tǒng)誤差的有效方法。同時(shí)，根據(jù)測(cè)量試樣的實(shí)際屬性，科學(xué)選取恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)器具，適時(shí)升級(jí)或更換檢測(cè)器具也是降低測(cè)量?jī)x器誤差的方法。

(2)環(huán)境因素誤差

產(chǎn)品檢測(cè)環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響具有不可避免性。通常，一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的檢測(cè)環(huán)境以及檢測(cè)儀器與被測(cè)樣品在其中充分的穩(wěn)定對(duì)于降低因環(huán)境因素導(dǎo)致的誤差效果明顯。檢測(cè)時(shí)，要避免檢測(cè)環(huán)境的劇烈波動(dòng)。

(3)測(cè)量方法誤差

產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)過程中，通常會(huì)由企業(yè)或客戶選取某一檢測(cè)方法，這便不可避免地造成因檢測(cè)方法選擇而導(dǎo)致的誤差。在實(shí)際檢測(cè)過程中，可以根據(jù)被檢測(cè)試樣科學(xué)地選取測(cè)量方法以及通過幾種合理的不同檢測(cè)方法得到檢測(cè)結(jié)果求取平均測(cè)量結(jié)果來降低測(cè)量誤差。同時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法的合理選取，有效數(shù)字的合理取舍等措施也是降低檢測(cè)值與真值偏差的有效途徑。

3.2 偶然誤差控制

在檢驗(yàn)過程中，即使將系統(tǒng)誤差降至最低，但仍然會(huì)存在由于不確定的因素所造成的偶然誤差，亦或稱為隨機(jī)誤差。導(dǎo)致偶然誤差產(chǎn)生的眾多因素之中，檢測(cè)人員的誤差是其中的一個(gè)重要來源。

降低測(cè)試人員的操作誤差對(duì)誤差控制意義重大。因此，在產(chǎn)品檢驗(yàn)中，對(duì)于因產(chǎn)品檢驗(yàn)人員的操作誤差引起的產(chǎn)品檢測(cè)誤差應(yīng)予以重視[2]。通過對(duì)其合理分析、總結(jié)，提升檢測(cè)人員的檢測(cè)技能與專業(yè)素質(zhì)，形成規(guī)范的檢測(cè)制度對(duì)于控制因檢測(cè)人員的操作誤差引起的檢測(cè)誤差將大有裨益。

因偶然誤差固有的特點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果圍繞真值具有波動(dòng)性，但也存在一定的規(guī)律。在眾多的檢測(cè)實(shí)踐中，總結(jié)出以下規(guī)律：

(1)與真值偏離絕對(duì)值相等的正與負(fù)的誤差出現(xiàn)具有均等的頻率；

(2)與真值偏離絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的頻次更高；

(3)誤差不會(huì)超出一定的范圍。

由于測(cè)量值相對(duì)于實(shí)際值會(huì)產(chǎn)生正負(fù)誤差，通過將這些測(cè)量值相加可以將這些誤差影響降至最低，而且隨著測(cè)量次數(shù)的增加，理論上測(cè)量值誤差相抵消的機(jī)會(huì)也會(huì)增多。因此可推斷出以下結(jié)論：

(1)在測(cè)量條件確定的情況下，通過增加測(cè)量次數(shù)獲得更多的測(cè)量值可以有效減小偶然誤差。

(2)在消除系統(tǒng)誤差的情況下，隨著測(cè)量次數(shù)的不斷增加，依據(jù)測(cè)量值計(jì)算得到的算術(shù)平均值的誤差也將進(jìn)一步減小，理論上得到的算術(shù)平均值越趨近于真值。因此，在實(shí)際操作過程中，可直接取測(cè)量值的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果[3]。

由于偶然誤差大多來源于檢驗(yàn)人員的主觀操作，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的操作觀察發(fā)現(xiàn)，可以通過以下幾種方法將人員操作誤差的影響降低：

(1)復(fù)核檢驗(yàn)：由檢驗(yàn)水平較高的檢驗(yàn)員進(jìn)行產(chǎn)品最后審查，對(duì)已經(jīng)通過一次檢驗(yàn)的產(chǎn)品來進(jìn)行復(fù)檢。

(2)循環(huán)檢驗(yàn)：先后由多個(gè)檢驗(yàn)員對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，選擇合適的檢驗(yàn)結(jié)果。

(3)重復(fù)檢驗(yàn)：檢驗(yàn)人員對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)，保證檢驗(yàn)結(jié)果可重復(fù)性。

(4)建立標(biāo)準(zhǔn)樣品：由標(biāo)準(zhǔn)樣品確定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)值，通過對(duì)比檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。

根據(jù)上述方法綜合分析，提出以下有效措施：

(1)對(duì)檢驗(yàn)人員進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以及操作技能培訓(xùn)，并建立合理、完善的培訓(xùn)制度，由知識(shí)驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)員在操作技術(shù)上的提升。同時(shí)，對(duì)檢驗(yàn)過程中產(chǎn)生的各種問題進(jìn)行記錄，思考并及時(shí)分析產(chǎn)生問題的原因，通過自我總結(jié)歸納以及同事經(jīng)驗(yàn)分享，簡(jiǎn)化操作流程，進(jìn)一步提高檢驗(yàn)質(zhì)量。

(2)采用自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，盡可能避免個(gè)體限制的影響。對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間、高集中度檢測(cè)的產(chǎn)品，要求檢驗(yàn)人員合理安排各自時(shí)間，保證檢測(cè)過程集中度以及檢測(cè)質(zhì)量。

(3)建立標(biāo)樣檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，以標(biāo)樣檢測(cè)數(shù)據(jù)作為結(jié)果檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，判斷檢測(cè)結(jié)果的可靠性，大幅提高項(xiàng)目產(chǎn)品檢測(cè)質(zhì)量。

(4)建立標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量檢驗(yàn)控制流程，檢測(cè)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)文件，從操作上盡可能避免誤差產(chǎn)生，對(duì)于偶然誤差的處理應(yīng)盡可能進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，用測(cè)量值的算術(shù)平均值代替直接測(cè)量結(jié)果，從而盡可能避免產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)事故。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，檢驗(yàn)誤差中的系統(tǒng)誤差相對(duì)較少且易調(diào)整；檢驗(yàn)過程中的大部分誤差均來源于檢驗(yàn)人員的操作，此部分容易反復(fù)出現(xiàn)。因此，要將檢驗(yàn)誤差減少到最小，需要檢驗(yàn)部門高度重視檢驗(yàn)設(shè)備、器具的完整性，校驗(yàn)時(shí)效，環(huán)境因素。同時(shí)，培養(yǎng)檢驗(yàn)人員的能力和實(shí)際操作，重視造成誤差的原因并分析，重視統(tǒng)計(jì)分析并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)方法。

[1]梁國(guó)明.機(jī)械工業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)員手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1993:7-9.

[2]田曉.機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)[M].中國(guó)計(jì)量出版社,2007:11-15.

[3]王中宇,劉智敏,夏新濤,等.測(cè)量誤差與不確定度評(píng)定[M].科學(xué)出版社,2008:7-9.

Cause and Prevention of Checking Error

Liu Changyao1, Lu Qin2, Wu Jing3

(1.Shaanxi Yanchang Zhongmei Yulin Energy and Chemical Co., Ltd. Yulin 718500, Shaanxi, China;2.Shanghai SupeZET Engineering Technology Co., Ltd. Changning 200335, Shanghai, China；3.SupeZET(Jingjiang)Equipment Manufacturing Co., Ltd. Jingjiang 214500, Jiangsu, China)

Product quality inspection is aiming at providing accurate test data for manufacturers who provide qualified products for customers according to quality standards, and reducing loss for manufacturing enterprises. However, there are certain errors in the process of product quality test, which leads to bad effects on the accuracy of the test results. The causes and prevention suggestions of testing error are introduced in the paper.

accidental error; system error; error control

2016-07-28

劉昌耀(1958-)，男，陜西合陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事企業(yè)管理與技術(shù)開發(fā)工作。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助(項(xiàng)目編號(hào)：2015AA034402)。

TB114.2

B

10.3969/j.issn.1674-3407.2016.03.015