关键词:不确定度;产品质量;内控指标;应用
0 引言
产品质量已成为政府关注的热点、社会关心的焦点,也日益成为企业核心竞争力的重要组成之一。当前,产品制造企业已普遍认识到产品质量直接关系到企业良好的经营和健康持续发展,许多企业在产品研发、设计、制造等各个环节采取各种措施对产品质量加以控制,其中制定较为严格的过程控制指标和产品成品的内部控制指标,作为制造合格产品的重要保障,对提高产品质量整体水平起到了巨大的作用。然而,目前企业在制定内部控制指标时,普遍缺乏完整的理论指导,致使有些企业的内控指标控制要求较高,虽保证了产品的质量水平,但同时也增加了生产成本,从而减弱了产品的市场竞争力。另一方面,部分企业的内控指标制定得较为低下,由于生产过程的各种变异因素的影响,增加了产品不合格的风险,可能会造成影响企业声誉,同样也会削弱企业竞争力。因此,科学、合理地利用有关理论依据,制定相对合理的内控指标,做到即能满足产品质量要求、降低产品不合格风险又能最大可能地减小成本,做到风险与成本平衡,从而最大限度地实现产品性能的最优化和企业竞争力的最大化。不确定度理论虽然主要应用于实验、测量领域,但在制定产品质量内部控制指标中同样具有重要的指导作用。
1 不确定度基本概念
不确定度是指“表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数”,显然不确定度是与测量结果相联系的,只有当其与测量结果一起应用时才具有意义。由于真值是不可通过测量获得的,测量中存在手段、方法的不完善和认识上的不足等因素,每一次测量均存在着一定的误差,测量值是离散分布在一定的区间内的,因此广义而言,不确定度是表示对测量结果正确性的可疑程度,也即表示测量结果以一定的概率密度落于一个范围的区间大小。测量结果的完整表述应该包括测量值和测量不确定度。
2 不确定度的基本应用
不确定度可用于实验方法验证、测量设备选型、异常数据判断等方面,应用最为广泛的也是其最基本的应用是在合格评定领域,即利用不确定度对测量结果是否符合有关要求作出合理判定。利用不确定度进行合格评定的原理如下:
图1中,“Y”表示被测参数的标称值,“USL”表示容许的正向偏差极限值(上控制限) ,“LSL”表示容许的负向极限偏差值(下控制限) ,即区间[LSL,USL ]是被测参数测量结果的允许范围,当测量结果落在这一区间内时,测量结果被判定为合格,可以接受;超出此区间时,测量结果被判定为不合格,不可接受。
图1的①号直线段中,“·”表示测量值,“U”表示与测量值相关的不确定度,考虑不确定度后,测量结果落在区间[ a, b ]中,即测量结果在“a”到“b”之间,其余直线段标识具有类似的含义。显然,考虑不确定度后, ①、②、③、④的测量结果全部落在测量结果的允许范围之内,未超出上限控制限,因此其结果均为合格; ⑤和⑥的测量值虽然落在允许范围之内,但考虑到不确定度后,其测量结果则有可能超出了上下限控制限,即测量结果有可能是合格的,也有可能是不合格的,无非是合格的可能性较大而已; ⑦和⑧的测量值虽均落在测量结果的允许范围之外,但考虑不确定度后,其测量结果有可能未超出上下控制限,即其结果也可能是不合格的也可能是合格的,只不过不合格的概率较大; ⑨、⑩、lv 、lw的测量结果,即使考虑了不确定度,也已经全部超出了上下控制限,即其结果是不合格的。
由上述合格判定原理可以看出,若要完全有把握地判定测量结果是合格的,则在考虑不确定后,所有可能的测量结果均应不超出上下控制限的要求,这正是利用不确定度理论来制定产品质量内部控制指标的机理。
3 以偏离标称值的上下极限值来规定质量指标时的内控指标的确定
大部分产品质量标准中以偏离标称值上下极限值的多少来规定产品技术性能指标,这时要确保批量生产的产品质量百分之百符合产品质量指标要求,只需按照上述合格判定机理即可确定内控质量指标。即在图1中,规定的内控指标为区间[LSL +U,USL - U ] ,即内控指标的上限控制值为(USL -U) ,下限控制值为(LSL +U) 。如(0～40)MPa、0. 4级的精密压力表,示值最大允许误差为±0. 16MPa,假如其不确定度为0. 06MPa,则其内控指标可规定为±0. 10MPa。
以偏离产品标称值的上下极限值来表示产品的质量指标时,通常上极限值与下极限值的绝对值是相同的,即对称地偏离标称值。但在少数产品的质量指标规定中,也会出现上极限值与下极限值是不对称的,即二者的绝对值是不同的,这时区间[LSL+U,USL - U ]仍适用为内控指标。如玻璃体温计中,标准规定其示值误差的允许值为- 0.
若在测量区间中,各测量点上的不确定度不同, 则可取最大不确定度值来确定内控指标,也可按不同的不确定度值确定每一测量点的内控指标值。当然若在整个测量区间中,如每一测量点上的上下极限值均不同,则应按上述方法确定每一测量点上的内控指标。
4 以单侧数据为限规定质量指标时的内控指标的确定
在许多产品中,以单侧数据控制限来规定质量指标,如以“大于”、“小于”、“不大于”、“不小于”、“不超过”、“不少于”、“不高于”、“不低于”某一限值等方式来规定产品质量指标,此时内控指标可按以下方法来确定。
1)产品标准中以“大于”、“不小于”、“不少于”、“不低于”等表示质量指标时,内控指标可规定为“大于”、“不小于”、“不少于”、“不低于”(LSL +U) 。
2)产品标准中以“小于”、“不大于”、“不高于”、“不超过”等表示质量指标时,内控指标可规定为“小于”、“不大于”、“不高于”、“不超过”(USL - U) 。
GB /T 5410 - 2008《乳粉(奶粉) 》中规定:全脂加糖奶粉的蛋白质≥18. 5% ,水分≤5. 0%,若蛋白质测量的不确定度为0. 5% ,水分测量的不确定度为0. 2% ,则蛋白质的内控指标应确定为: ≥ ( 18.5% + 0. 5%) = 19. 0% ,水分的内控指标应确定为:≤ (5. 0% - 0. 2% ) = 4. 8%。
5 结束语
测量不确定度的应用极为广泛,将其应用于产品质量内控指标的确定中,将有助于生产成本与产品质量风险的平衡,提高产品的竞争力。在具体应用中,若要进一步增强产品质量抗风险能力,则在确定内控指标时,可以增加或减少不确定度的倍数值来计算控制指标的上下极限值。
