量规仪校.docx
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量规仪校
SHIH
8804
儀器管理
與
校正實務
發表者:
施清賢
職務:
華宇企管顧問公司
資深專任講師
目錄
第壹章儀器管理要務
1、儀器管理概念1
2、儀器精度之決定6
3、校正週期之決定6
4、允收規格之決定7
5、儀器管理卡之製作7
6、登錄及總帳之發行7
第貳章校正管理要務
1、儀器校正概念9
2、量測追溯體系簡介11
3、校正管理之執行18
4、校正報告結果之判定18
5、合格證之貼付20
6、限制修正使用之運用21
7、校正不合格品之追蹤22
第參章自主校正管理實務
1、自主校正管理之概念23
2、自主校正程序標準之編緝25
3、自主校正之執行26
4、自主校正報告記錄26
附錄針規自主校正程序標準書27
第壹章儀器管理要務目錄
一.儀器管理概念1
1.計量用語介紹1
2.儀器管理2
3.新儀器的購置3
4.儀器的追溯校正與日常檢查4
5.儀器的維護保養4
6.儀器的記錄標籤5
二.儀器精度之決定6
三.校正週期之決定6
四.允收規格之決定7
五.儀器管理卡之製作7
六.登錄及總帳之發行7
第貳章校正管理要務目錄
一.儀器校正概念9
1.何謂儀器校正9
2.那些儀器要校正9
3.新儀器是否需要校正10
4.儀器校正週期10
5.儀器校正的重要性10
二.量測追溯體系簡介11
1.追溯源由11
2.米制公約12
3.全球性國家量測體系13
4.量測追溯體系14
5.基本單位的實現與導引15
6.基本單位與導出單位關係圖17
7.基本單位定義17
三.校正管理之執行18
1.校正計劃與催校之執行18
2.校正之執行18
四.校正報告結果之判定18
五.合格證之貼付20
六.限制修正使用之運用21
七.校正不合格品之追蹤22
第參章自主校正管理實務目錄
一.自主校正管理之概念23
1.何謂自主校正管理23
2.那些儀器一定耍要自主校正管理23
3.那些儀器可以自主校正管理24
4.自主校正管理之要素24
二.自主校正程序標準之編緝25
三.自主校正之執行26
四.自主校正報告記錄26
附錄一針規自主校正程序標準書27
第壹章儀器管理要務
一.儀器管理概念
1.計量用語介紹
‧測定某量與基準以量作比較，用數值或符號表示者。
其結果之數值稱為測定量。
‧單位為作量之測定，用作基準之一定大小的量。
‧基本單位所採用之單位系之基本單位。
‧原器基本單位之大小，以具體表示出者。
‧標準器具體表示某單位之量之大小者，用作測定之基準。
‧直接測定使用與測定量同種類之基礎，作量之比較測定。
‧間接測定測定量與其他之量有一定之關係，測定時，可由此導出測定值。
‧計測由於某種目的，必須知道事物之量的方法，手段要考究，實施後其結果要加以利用。
‧計測管理要管理計測活動之體系。
‧測定器要施行測定所需之器具設備等。
‧刻度沿著某線，為表示量之大小所作記錄之線或點之集合，由於需要，在其中添加某些數字或符號。
‧讀數對於測定量所得之原始值。
‧類比信號表示連續性量之大小者。
‧數位信號表示數字所對應離散狀態之信號。
‧答應時間在階段應答時，輸出信號由最終值至特定範圍止所需之時間。
‧準確度偏倚之微小程度。
‧精密度差異之微小程度。
‧精度包括計測器之表示值或測定結果之正確度與精密度之綜合良度。
‧真值測定量之正確值。
‧測定值由測定所求出之值。
‧標準值由標準器所顯示之測定量值。
‧讀取值由測定器所顯示之測定量值。
‧平均值將測定值之試料全部相加後除以其個數所得之值，亦即測定值之算術平均。
‧誤差由測定值減去真值後之值。
‧器差由測定器所指示之值扣去應該表示之真值後之值。
‧容許差基準所取之值，對於其許容之限界值之差。
‧不確定度依據定義所測定之量值與實際真值所產生可能之誤差值。
‧校正校正（Calibration）在特定條件下為確立量測儀器或量測系統的器示值與相對應被量測的已知值之間關係的一組操作。
‧追溯追溯（Traceability）為量測結果的特性，它可透過連續的比較鍊，將量測結果與適當的標準，通常是指國際標準或國家標準等連續起來。
‧解析度引起儀器開始響應時之最低待測變化量。
2.儀器管理
「品質是由計測著手」，由此即可判定計測對於產品品質之重要性，相對著計測是依賴儀器來作判定，更引證了儀器的重要度。
為保證儀器的準確性、精確性及效能，以提供良好品質的檢測服務，對所有的儀器設備須有一套適當的管理系統以達到品質管理的目的。
儀器管理良好，可產生之效果如下：
（1）.提高成品率（降低不良）。
（2）.品質改善，安定化。
（3）.效率提高（減少浪費）。
（4）.使用儀器之耐用年限增加。
（5）.顧客之信用大增。
儀器之管理要項包括：
（1）.新儀器的購置。
（2）.儀器的追溯校正與日常檢查。
（3）.儀器的維護保養。
（4）.儀器的記錄標籤。
在一個分工合作的公司內，要作好儀器管理並不是一件容易的事，也不是一兩個人就有辦法完成的，需要有一個管理組織模式去運作，否則會事倍功半。
舉例說明，目前台灣某大家電公司之儀器管理組織，是在品管委員會下設立計測器分會，掌管全公司之儀器管理業務，並依循全公司計測器管理體系之準則，成立了計測器管理組織體系來執行全公司之儀器管理業務。
3.新儀器的購置
（1）.購入前的需求確認
a.為何欲購此儀器。
b.工作負荷或項目增加。
c.引進新技術。
d.降低成本。
e.汰舊換新。
f.需要的規格。
g.需要的範圍、準確度、精確度。
（2）.評估
a.符合規格需求。
b.價格、代理商、售後服務。
c.組裝。
d.親自觀察或操作。
e.操作說明與維護維修手冊。
f.有無特殊環境限制。
g.有無安全性顧慮，是否產生噪音、振動或污染。
h.是否符合現在及未來的需求。
（3）.採購、組裝
a.詢價、比價及購入決裁。
b.購入後可依情況要求供應商提供書面保證及必要之資料。
c.應有必要地要求精度確認或先行校正。
d.小心的組裝、並置於適當的位置。
e.徹底地檢查並操作。
（4）.後續管理
a.納入財產管制及儀器管理項目（管理卡登記及登錄總帳）。
b.建立標準的操作作業程序書，必要時並作系統評估。
c.訓練操作技術人員。
d.建立維護計劃。
4.儀器的追溯校正與日常檢查
產品的品質藉儀器之檢驗而定，儀器則藉校正而準確。
任何儀器在使用中，雖然極微小且緩慢地降低，無法維持最初之性能，且由於使用者之操作失誤及意外事故之發生，導致使用者無法察覺之情況會發生。
然而，依其程度有時雖不會發生影響，但有時在工程後會發現大量不良品使工程混亂，顧客發生麻煩，導致信用掃地，為避免此種事情的發生，除了，日常之檢查外，必須在一定期間內進行定期檢查之制度，一般稱為定期追溯校正。
而日常檢查乃是為了防止儀器於定期校正日期之前，發生異常而不知不覺地造成品質異常之防範作業，檢查週期隨儀器之不同而有所差異，可自訂計劃執行之。
5.儀器的維護保養
各使用儀器均應建立定期維護計劃，並導照實施。
維護保養計劃內容建議如下：
‧目的─增加可靠度，降低故障，延長使用壽命。
‧週期─排定執行各項維護保養的週期。
‧維護項目─列出維護項目。
例如：
清潔、潤滑、更換、檢查等，如能訂出查核表則更理想。
‧維護作業方法─參考儀器原廠手冊或實驗經驗，訂定儀器維護標準作業方法。
‧執行方法─視需要由使用人員或原廠技術人員執行維護。
‧執行地點─儀器視情況於原地或送外維護。
‧故障處理─儀器故障的處理方法。
‧維護記錄─各儀器須建立維護及故障記錄。
6.儀器的記錄標籤
（1）.記錄
每一主要儀器應有其記錄（儀器管理卡），內容應包含：
‧儀器名稱、廠牌、型號、序號。
‧儀器接收日期及開始使用日期。
‧目前存放位置。
‧維修記錄。
‧校正週期。
‧上次校正日期，校正結果和校正報告編號。
（2）.校正記錄的應用
‧校正的偏差值，標示於儀器旁，以作實際量測時修正用。
如使用電腦時可預先輸入，自動修正。
‧校正值各點連接點繪曲線圖，以作實際量測時修正用。
‧歷次校正值點繪管制圖，以判定趨勢並修正校正週期。
‧不確定度評估的依據。
（3）.標籤
儀器的校正及維護情形應以標籤標示於儀器明顯處，一般的標籤種類如下：
‧管理號碼標籤─一般直接使用儀器之序號亦可，因為它就如同國人的身份證號碼相同。
舉例，台灣某大家電公司為了配合電腦管理系統，有專用之管理號碼編碼，因此有專用之管理號碼標籤貼付於各儀器上。
‧校正標籤─由校正單位發給的標籤或合格證，內容包含編號、校正編號、校正日期、下次應校日期等。
‧暫停使用標籤─使用於儀器損壤、功能異常或懹疑有所偏差時貼用。
‧無需校正標籤─量測系統中，不影響量測結果而無需校正的儀器貼用。
‧封籤─防止人員對已校正妥的儀器作調整而影響儀器的準確性，故以封籤貼於儀器調整開關處。
二.儀器精度之決定
舉列有一生產工廠所生產之產品為陶瓷鍋，另一生產工廠所生產之產品為鋁鍋，很明顯地可以了解，同樣是鍋子之生產工廠，但材質不同，其所要求之尺寸規格公差亦截然不同，因此所採用之量測儀器精度也大可不同，應謹慎地配合其規格公差選擇適合之量測儀器，否則，可能會造成浪費或者為了節省費用而選擇了不適合使用之量測儀器也是浪費。
事實上，並無正資料顯示儀器精度之選擇方式，通常依據經驗而言，一般使用之儀器設備若無特定產品規範可依循時，則可依實際要求來判定。
例如：
一台執行進料檢驗之儀器，其材料之要求公差規格是±10%，則通常儀器之精度可依其公差規格之10%～20%，亦即是儀器之精度可使用±1%至±2%應該都可以接受。
三.校正週期之決定
儀器校正週期之決定，除了儀器本身外，還與使用者之使用方式、環境條件、所要求量測之準確度、使用頻率、穩定性等有關。
舉個例子說明如下：
有甲、乙兩套相同等級的法碼，甲套每年用來校正下一等級之天平，每年二次，不用時則保存在恒溫恒濕的環境下；乙套則是經常用來遊校各不同實驗室之天平，由於乙套經常在不同的環境下使用，易沾到灰塵、油垢等，且在重覆使用中可能會有些許的磨損。
若希望兩套法碼仍能維持同等級，則乙套法碼的校正週期自然要比甲套短，至於要如何評估校正週期，可參考下列原則，由各使用單位制定辦法訂定之：
1.儀器的種類
2.製造廠商的建議
3儀器以往的校正記錄數據
4.儀器的保養和維修情形
5.使用的頻率
6.儀器損壤、老化、偏差的趨勢
7.環境狀況
8.量測的準確度
9.使用之量測對象
10.校正成本
台灣某大家電公司目前之作法，係利用校正週期檢討一覽表，來決定儀器校正週期之長短。
四.允收規格之決定
允收規格這個問題一直困擾著很多人，因為一般校正報告只是把量測結果顯示出來，而所顯示之結果數值與儀器之指示值應當有器差值之產生，如何判斷之器差值大小是否合乎規範，就有允收規格值之產生。
同樣型式游標卡尺（精度相同），因量測對象之不同，而其允收規格可以定為不同，例如前述生產陶瓷鍋工廠，可能將其允收規格訂定比生產鋁鍋的工廠較為寬鬆。
至於如何去訂定允收規格，並沒有一定之規範遵循，通常依實際需求去決定，例如：
一台執行檢驗之儀器，其檢查對策之公差規格為±5%，則儀器準確規格也不必要求到±0.5%，依據參考文獻（註1）的建議，允收規格可訂為量測物品公差之20%～30%，亦即允收規格為±1%～1.5%應該是可以接受的。
註1：
AGuidetotheSelection,Care,CalibrationandCheckingofMeasuringInstrumentsinIndustry.
Part1:
GeneralPrinciples,SAA/ANZHB86.1,1996.
五.儀器管理卡之製作
儀器管理者為了確實掌握儀器之狀況，應當製作儀器之履歷資料，自儀器新購置之後，即刻登記，隨時登錄校正狀況、維持保養記錄，直到儀器廢棄為止。
所登錄之資料卡稱為儀器管理卡或儀器履歷卡，並可依據儀器過去之資料，修正校正週期或更新保養計劃，以確保儀器處理在最理想和最佳狀況下使用之。
而登記之內容應包含：
1.儀器名稱、廠牌、型號、管理號碼、序號等。
2.購買日期及校正週期。
3.使用用途及允收規格。
4.校正時間與結果。
5.維修記錄…等。
六.登錄及總帳之發行
儀器一經購置使用，需立即執行儀器管理之任務，才可以確保儀器隨時隨地都處於最理想境界。
一般處理，用人工方式，但往往會因不小心而產生失誤，而台灣某大家電公司使用電腦管理方式，既方便快速管理又正確，但首要的必須登錄儀器之資料，以便掌握管理。
登錄的要項說明如下：
1.計測器管理編號之決定
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
量別編號預算單位管理號碼
‧計測器管理號碼以十一位數為準。
‧第1至第4碼為量別編號，以政府經濟部中央標準局編印之度量衡儀器量別編手冊為基準。
‧第5至第7碼為預算單位代號。
‧第8碼為「－」或可利用其他生產線別亦可。
‧第9至第11碼為管理號碼，各單位可自行編排，但原則上以不重複為原則。
2.管理區分之決定
‧WS校正用標準器，原則限制使用於校正儀器使用不得他用。
‧GM使用之儀器。
‧NC免校正儀器。
3.施校單位
‧內校公司計測器校正室可校正之儀器或自主校正管理之儀器。
‧外校公司內部無法校正之儀器必須委託公司外之單位校正。
4.校正週期依據決定之校正週期以月數予以輸入有3、6、12、24個月等種類。
5.施校日期依據校正實施之日期輸入，即可依其校正週期自動換算出下次施校日期。
6.其他廠牌型號、量測範圍、精度、最小分度、允收規格、購買日期、財產號碼…等逐一詳細之輸入。
當儀器之登錄完成後，可依各預算單位別，列印出儀器管理總帳（或一覽表）提供各使用單位確認保管及使用。
第貳章校正管理要務
一.儀器校正概念
1.何謂儀器校正
將測試設備與標準器加以測試與修正，以了解其準確程度之工作，稱之為儀器校正。
儀器校正又分為比較校正與絕對校正。
所謂比較校正就是將準確度高的儀器標準件與待校儀器作比較性之測試並修正其誤差，使其符合準確要求範圍之內。
目前一般校正室所行使之方法，均是比較校正。
而所謂絕對校正就是物理上的定律與特性所發展出來之原級標準，直接進行儀器校正工作，以得到被校正標準件或儀器之誤差值並為量測上之參考。
量測儀器的誤差通常隨著時間的函數與使用頻率而增加。
因此，工廠內所使用之各種量測儀器都需根源於一個共同認定的量測標準，而且隨時掌握及修正其量測誤差值，才能確保產品品質的一致性與相容性，否則在裝備過程中必定無法配合而造成損失。
所以，任何儀器都按時加以校正，以確保此等量測設備能隨時隨地保持需求的準確度。
2.那些儀器要校正
放眼望去，每個生產工廠均有大大小小各式各樣的儀器設備，若每種都送校所費不贅；不送的話，可能又不合乎品質要求。
一般判斷是否送校的準則是“凡與生產商品之特性及品質檢驗無關之儀器是不需校正”（亦是我們目前俗稱之免校正）例如：
大電源箱之電壓、電流表…等。
假設有一工廠生產二種鋼尺，其長度規格為200㎜±0.1㎜及240㎜±0.1㎜。
在生產過程中欲將二種尺分開置放，若直接以目視恐有差錯，故在生產上使用一把200㎜（或240㎜）的尺來作辨識，以區分二種尺之規格，此辨識用之尺即不需校正，因其並非用來判斷鋼尺是否符合規範，所以此種計量儀器就可以從校正儀器清單中除名，列為免校正。
免校正儀器的決定不可馬虎隨便的，依台灣某大家電公司計測器管理規定，在製程中，使用於與品質及性能無關之儀器，必需由原使用單位提出申請，經由品保及技術主管確認及最高主管核准後，才可獲准列為免校正儀器。
3.新儀器是否需要校正
精密度（Precision）與準確度（Accuracy）為量測儀器的二大要求。
精密度係指儀器對同一件產器重複量測時，其重複量測結果差異的程度，差異值愈小則此儀器愈精密。
準確度為儀器對同一件產品作一連串的重複量測時，其重複量測的平均值與該產器真值之間的誤差程度，誤差值愈小則此儀器愈準確。
一般人認為新購買的儀器可以不要校正，事實上，新購買的儀器在出廠前大都已校正過，但由於運輸安裝過程中，諸多未可預期因素的干擾，新購儀器亦須經過校正，才能確保其精密度與準確度，真正合乎要求。
4.儀器校正週期
校正是為了避免儀器偏差，而制定校正週期則是使儀器能時時保持穩定。
因此，校正週期應根據使用之目的、程度及準確度需求，以統計方法及經驗判斷導出來最具信賴度的送校間隔時間。
而儀器管理者因人性問題，往往會忽略到送校時間而超越日期，而於儀器管理卡上造成校正時間之銜接問題而困擾，因此台灣某大家電公司計測器管理規程上加注一項，校正週期可延後一個月施行之，就可減免此項困擾，但是要再超過一個月時，則無法去說服了。
5.校正之重要性
校正之另一重要性是追溯性，所謂追溯係經由一不間斷的標準件或儀器相互比較，以使較低層次標準件或儀器之個別量測結果與國家標準或國家標準量測系統相關連。
因此，在工業或科學上的量測作業，如其使用之標準已追溯到國家標準，則所得之量測數據方具有公信力，且相互間也才能達到一致性。
由於欲使所用的校正作業均能與國家標準作直接比對是較不可能的。
因此，標準件的追溯體系乃成為金字塔結構，上層為國際標準、國家標準，依序則為一級標準、二級標準等，而後為各區域性之工作標準。
在國家標準以下之各級標準，由於進行追溯時，每一環節均會產生測試或量測之誤差，導致不確定度也會依序增大。
每一實驗室均須能表達其追溯國家標準值及不確定度。
如此，經由校正作業所得之校正值方具權威性。
（參考P.17之全球性國家量測體系）
二.量測追溯體系簡介
1.追溯（TRACEABILITY）源由
追溯在檢驗活動中佔極重要的角色，所有標準件及測試儀器必須送往已認證之實驗室作校驗，以完成品質保證之功能；由於不可能將所有標準件及測試件送往度量衡國家標準實驗室來校正，因此類似金字塔之標準件結構被發展出來，下面以圖示表示出各級實驗室及標準件之關係。
2.米制公約
組織與執行機構
3.全球性國家量測體系
製造工業能源國防環境醫療安全工業服務科技法定度量衡貿易
4.量測追溯體系
TraceabilityofMeasurement
BIPM
國際度量衡局
各國國家標準實驗室
中華民國
度量衡
國家標準實驗室
NationalMeasurementLaboratory
校驗實驗室
Testing＆CalibrationLaboratories
最終使用者
EndUsers
製造工業能源國防環境醫療安全工業服務科技法定度量衡貿易
5.基本單位的實現與導引
RealizationandTransferofSIBaseUnits
國際米制公約
TreatyoftheMeter（May20,1875）
國際度量衡大會
GeneralConferenceofWeights＆Measures
國際度量衡委員會
InternationalConferenceofWeights＆Measures
國際度量衡局
InternationalBureauofWeights＆Measures
單位
Units
長度Length
公尺meter（m）
質量Mass
公斤Kilogram（kg）
時間Time
秒second（s）
溫度Thermodynamic
Temperature
克耳文Kelvin（K）
電流Electric
Current
安倍Ampere（A）
光強度Luminous
Intensity
燭光candela（cd）
物質量Amountof
Substance
莫耳mole（mol）
導出單位（如流量等）
DerivedUnits
（e.g.flowrate）
定義
Basis
For
The
Units
Prototype
光在真空中行進的距離
Thelengthofthe
Pathtraveledby
Lightinavacuum
Duringaspecific
Timeinterval
公斤原器
Themassofthe
Internationalproto-
Typeofthekilogram
銫-133躍遷的週期
Aspecifiednumber
Oftheperiodsof
Theradiationofthe
Casium-133atom
水三相點
Thefraction1/273.16
Ofthethermodynamic
Temperatureof
Thetriplepoint
Ofwater
真空中平行導線引起
之作用力
Theelectriccurrent
Causingaspecific
Interactionbetween
Twoparallelwires
Invacuum
頻率為540×1012Hz光源之單色輻射
Theluminous
Intensityofa
Monochromaticlight
Andofaspecified
Radiationintensity
碳-12原子數
Amountofsubstance
Containingasmany
Elementaryatomsin
0.012kgofcarbon-12
標準的實現
Realization
ofthe
standards
雷射干涉儀
LaserInterferometer
原器用天平
Balanceforthe
NationalPrototype
銫-133原子鐘
Cesium-133Atomic
Clock
國際溫標
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