為什麼要測量？什麼才是合格的測量？
為什麼要測量? 什麼才是合格的測量?
李明（上海大學）
為什麼要測量？這個問題還有必要討論嗎？其實，越是簡單的問題，越是值得討論。
測量，首先來源於交易的需求，沒個準頭的話，吃虧便宜就沒法說。於是為了量值統一，大禹奉上了身軀，英國女王也是獻出了腳丫。秦始皇更是以統一「度量衡」而名垂青史。
量值統一了，測量才有了意義，並真正成為了科學的眼睛，工業的眼睛。
不過，到了今天，21世紀了，還有太多的人沒整明白測量到底為了什麼：
在企業做所謂的精益生產時，最先被砍的往往是測量，理由是「不產生效益」
在許多生產現場，不配置測量設備，理由是質量是製造出來的，由工藝保障
在許多日資企業的生產現場，就極少看到測量設備
再看另一個極端：
Advertisements
德國人在90年代就提出了全尺寸測量概念，還要求測量數據的全數字化。
蘋果手機據說有道測量工序，就是在最後看手機幾眼，感覺不舒服就剔出去。
二個完全不同的方向在說測量，好像都有道理，哪到底應該聽誰的呢？
測量一定是要的，這一點應該沒有疑問，問題是什麼東西需要測，什麼時候需要測，需要的時候怎麼測，什麼結果怎麼才是可信的。
1. 什麼東西需要測
理論上講，所有的尺寸和公差要求都是需要測量的，而這個要求，是通過工程圖紙或技術文件給出的，其主要涉及到以下幾個方面：
源自功能控制和驗證方面的要求
由功能要求轉換而來的公差要求，這部分公差標註是由設計者面向產品功能要求給出的。這部分測量要求大多為綜合誤差的測量，測量結果直接對應著產品功能
Advertisements
源自加工控制方面的要求
根據加工工藝、誤差源而標註的公差要求，這部分公差標註應該由工藝設計者面向加工控制要求給出。這部分測量要求大多為分離后的誤差測量，對應著誤差源，測量結果可直接用於加工控制調整。
源自過程式控制制方面的要求
這部分控制要求，可能來源於二個方面，一個方面來源於設計的統計公差規範，另一個方面可能來源於質保部門對過程式控制制能力的要求。這些要求將引出測量的頻度、抽樣的密度、數據處理的方法等要求
源自設計優化方面的要求
通過對測量數據，或者說大數據的分析，可以對所設計的公差進行優化，從而有效的降低製造成本。
從上面讀者們能看到會有多少種工程圖紙嗎？可以思考一下這些圖紙又在何時何地設計和生成呢？這麼多的圖紙和功能到底是什麼關係呢？
2.什麼時候需要測
要測量是一定的，但什麼都測，這其中是需要成本的。這是一個令人十分糾結的問題，但答案似乎卻十分的簡單：
工程圖紙和技術文件明確規定的，必須測。圖紙上的測量要求，是按功能要求設計的，並通過公差帶明確表示，這同時也就表示了相關標註項目的重要程度和控制要求。
經風險評估后達標的，可以少測，甚至不測。風險評估的指標之一應該是CPK。在一些精度要求很高的生產環節，如果CPK值達不到1.67的話，每件是必檢的，而且是在線必檢。要求稍低的，可以抽檢。
有許多企業有一種「關鍵尺寸的說法」，並要求設計方明確在圖上標示，以便進行測量監控，這實際上是一種認知上的誤區。
由此看來，敢不檢的，絕對應該是心裡有底的。同時還是產品絕對成熟了，不用改進的。
3.需要的時候怎麼測
怎麼測量？這其中可是有大學問的。大體上講涉及到以下幾個方面：
按圖施工，只對圖紙的標註負責，這是最基本的原則，嚴禁在下游私自改圖和胡亂理解后測量。
按標準和規範測量，即通過ISO標準所規範的操作集及其過程規範要求，制訂測量規範，包括規範理想檢驗操作集，控制實際檢驗操作集等。有關操作集的概念請參見ISO 17450.2（GB/Z24637）
運用測量系統分析（MSA）工具，對測量系統進行不確定度估算，並由檢測方和測量需求提出方對測量不確定度的表述達成共識後方可開始正式的測量工作。有關這方面的具體操作規範可參見ISO 14253（GB/T18779）系列標準以及MSA的相關手冊
在具體檢測操作時，按ISO 10022（GB 19022）標準的要求進行測量過程式控制制和管理
從目前工程實際看，在同一種測量原理和標註規範下，往往存在著二種測量方法，一種是基於實物標準器的測量方法，另一種是基於虛擬標準器的測量方法（三坐標測量就是典型代表），具體用哪一種方法，測量需求提出方一般不會提出專門指定，但對數據的提供方式則會有相應的要求，即GO/NGO還是數字化的測量報告，此時對測量方法的選擇就明確了。
4.測得的數據怎麼才能可信
要求測量結果提供方證明測量結合的正確性應該不算過分吧，但這對於中國許多測量工程師來講卻是一個難題。但如果不能講清這一點，那這樣的測量結果還有意義嗎？
測量結果的正確性表述應該包括了以下幾個方面：
測量系統本身測量結果的重複性、再現性
測量結果的可溯源性
測量規範相對於圖紙和標準的對偶性，對偶性目前已成為幾何精度領域的一項最基本原則，由ISO 8015標準規定，本公眾號在「ISO為什麼要改《公差原則》標準的名字？」一文中有所提及。
上述這一切，最終將體現在《測量過程和操作規範》中，總之，只有按規範操作，測量結果才能明確表述，測量結果才可能有可信度。這個可信度是用測量不確定度來表徵的。
有一點非常值得探討的是：如果測量數據需要比對時怎麼辦，如果需要第三方的介入時，其又扮演什麼角色：
我們說，所有的測量結果都是有條件的，這些條件實際上都需要被固化在《測量過程和操作規範》，換句話說，測量結果比對的依據就是這份規範。測量過程所依據和執行的規範不同，測量結果比對的意義就會存在問題
測量結果比對的對象除了示值處，更應該包括測量不確定度
第三方介入時，如果是仲裁，那未其依據應該是被仲裁雙方達成共識的《測量過程和操作規範》，仲裁的判據應該是示值+測量不確定度
如果第三方需要出具測量報告，那未其前提同樣應該是經被仲裁方達成共識過的《測量過程和操作規範》，或經由三方達成共識的新的《測量過程和操作規範》
今天，我們有多少企業，多少測量工程師是按規範開展測量操作的呢？這份針對測量要求的《測量過程和操作規範》又在哪呢？
最後探討一下本文開頭所提的幾個問題
1.為什麼有的國外企業，特別是日資企業在現場不配置高精度測量儀器呢？有一點日本企業做得很好，那就是其對工藝的控制能力，在這種情況下，測量就可以簡化成相對測量，即只要監控關鍵尺寸的變化就能有效地監控生產過程。所以，其對現場在線測量設備和測量設備的裁撤絕對不是隨意的，也不可能是隨意的
2.德國人為什麼要提全尺寸測量？這一方面體現了其對質量極致和過程完美的追求，另一方面也是對設計優化和經驗積累的需要，所有這一切就需要數據，需要儘可能多的數據，用數字化表達的全方位的數據，這些數據將成為CPS的一個重要來源
3.今天，感知誤差已成為高端產品一個必不可少的技術指標，特別是一些小倒角、小圓角、表面結構、表面紋理和表面缺陷等指標已成為必檢的項目，所以蘋果手機、德國產品的「昂貴」絕對不是一般人想象的那麼簡單。
外行看熱鬧，內行看門道，企業的技術水平和產品水平看什麼？
第一看設計圖紙公差標註的內容和方法，不採用幾何公差正確標註，僅用尺寸公差標註的產品，基本上是不入流的
第二看檢測工具和手段，台階試驗、綜合測試、高精度測量設備不配置的企業，基本上是不入流的
更關鍵的要看有沒有《測量過程和操作規範》，少了這份規範，測量結果是不可信的，這樣的企業也是不入流的。
那加工設備要看嗎？也許可看可不看，高精度的產品需要好的設備。但有許多國外企業的設備遠不如我們，但卻做出了世界品牌，這個問題難道不值得我們思考嗎？