JJF(鄂)162—2025利用溯源數(shù)據(jù)進行計量器具性能評價指南JJF(鄂)162—2025利用溯源數(shù)據(jù)進行計量器具本規(guī)范主要起草人：石磊(宜昌市計量檢定測試所)劉黎霞(宜昌市計量檢定測試所)李娟(三峽公共檢驗檢測中心)余芳(中國長江電力股份有限公司)王冠軍(宜昌市計量檢定測試所)李友平(中國長江電力股份有限公司)肖引(宜昌市計量檢定測試所)李啟雄(宜昌市計量檢定測試所)工引言 1范圍 2引用文件 3術語及定義 3.1溯源數(shù)據(jù)庫 3.2計量器具性能評價 3.3評價標準 4概述 5基本要求 5.1溯源數(shù)據(jù)庫 5.2評價指標和范圍 5.3數(shù)據(jù)采集及處理 5.4數(shù)據(jù)分析模型 5.5數(shù)據(jù)安全 6評價流程 6.1評價指標和范圍的確定 6.2評價實施 附錄A有關技術問題的補充說明 附錄B利用溯源數(shù)據(jù)進行計量器具性能評價流程參考示例一 附錄C利用溯源數(shù)據(jù)進行計量器具性能評價流程參考示例二 工本規(guī)范依據(jù)JJF1001-2011《通用計量術語及定義》、JJF1094-2002《測量儀器特性評定》、JJF1071-2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》等基礎性系列規(guī)范，以及《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》進行制定。本規(guī)范為首次發(fā)布。本規(guī)范適用于利用計量檢定、校準形成的溯源數(shù)據(jù)庫，進行計量器具性能評價。2引用文件本規(guī)范引用下列文件：GB/T44109—2024《信息技術大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)治理實施指南》凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范。3術語及定義3.1溯源數(shù)據(jù)庫traceabilitydatabase計量技術機構、校準實驗室對計量器具進行計量檢定、校準過程中，所產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)、結論及計量器具基本信息等數(shù)據(jù)的集合。3.2計量器具性能評價performanceevaluationofmeasuringinstruments按照預期需求，選取計量器具的一種或多種指標，采用適合的統(tǒng)計分析方法進行分析，得到評價結果。3.3評價標準evaluationcriteria計量器具性能評價的依據(jù)。隨著計量數(shù)字化轉型不斷深入，計量檢定、校準過程中，產(chǎn)生大量溯源數(shù)據(jù)，通過對這些溯源數(shù)據(jù)的采集和分析，可以及時有效地對計量器具性能作出評價。評價結果可以作為政府決策、部門監(jiān)管、安全預警、市場調(diào)查、科學研究的技術參考，也可以作為生產(chǎn)企業(yè)進行質(zhì)量控制、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的參考。評價流程應依據(jù)預期需求，包含評價指標和范圍的確定、評價實施、評價結果的表達。其中，評價實施包括評價標準的確定、數(shù)據(jù)采集及處理、數(shù)據(jù)分析模型的建立、數(shù)據(jù)分析、驗證評價結果等。評價流程圖如圖1所示。2數(shù)據(jù)分析模型的建立數(shù)據(jù)采集及處理評價標準的確定驗證評價結果數(shù)據(jù)分析5基本要求5.1溯源數(shù)據(jù)庫溯源數(shù)據(jù)庫應能滿足計量器具性能評價的要求，如技術指標齊全，數(shù)據(jù)量充分，數(shù)據(jù)便于導出等。5.2評價指標和范圍評價指標和范圍應根據(jù)預期需求，并參考計量技術規(guī)范、國家標準等相關技術資料確定。5.3數(shù)據(jù)采集及處理采集及處理得到的數(shù)據(jù)應便于分析。數(shù)據(jù)中存在信息不全或評價指標不一致的情況，可按照相關技術資料進行完善后使用。5.4數(shù)據(jù)分析模型模型設計應涵蓋評價指標，并體現(xiàn)不同評價指標對計量器具性能的影響，同時應適用于所評價的計量器具。必要時，應考慮環(huán)境條件、測量時間等對計量器具指標的影響。5.5數(shù)據(jù)安全計量器具性能評價全流程應按照法律法規(guī)要求保證數(shù)據(jù)安全?？筛鶕?jù)數(shù)據(jù)的重要程度，對全流程中涉及的數(shù)據(jù)實行分類分級保護。36評價流程6.1評價指標和范圍的確定合理選擇具有一致性、典型性，且數(shù)量多、易獲取的評價指標，優(yōu)先選取綜合性且不可調(diào)整或者有完整調(diào)整記錄的指標，如示值誤差、穩(wěn)定性、重復性、環(huán)境條件、測量時間等。根據(jù)預期需求確定采集數(shù)據(jù)的時間和內(nèi)容范圍，應考慮涵蓋計量器具的不同廠家、不同型號、不同溯源時間等內(nèi)容，優(yōu)先選擇數(shù)據(jù)量充分的計量技術機構、校準實驗室作為溯源數(shù)據(jù)庫來源。6.2.1評價標準的確定評價標準應按照預期需求確定，可參考計量技術規(guī)范、國家標準等相關技術資料以及實踐經(jīng)驗。在確定的溯源數(shù)據(jù)庫中篩選出滿足評價要求的數(shù)據(jù)。必要時，對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗處理，使數(shù)據(jù)便于后續(xù)分析。6.2.3數(shù)據(jù)分析模型的建立根據(jù)預期需求建立數(shù)據(jù)分析模型，應對模型開展符合性檢查，必要時進行優(yōu)化?？蓞⒖贾鞒煞址治?、聚類分析、層次分析、時間序列分析等分析方法建立數(shù)據(jù)分析模型。根據(jù)數(shù)據(jù)分析模型，進行數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容的統(tǒng)一化處理，并對不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)聚合，將數(shù)據(jù)輸入模型進行分析，依據(jù)評價標準，輸出分析結果?？刹捎貌煌菰磾?shù)據(jù)庫、不同數(shù)據(jù)分析模型比對驗證評價結果，也可采用評價結果與相關技術資料、實踐經(jīng)驗結果比較驗證。若評價結果存在顯著差異，應根據(jù)評價結果逐項開展差異原因分析，為評價流程改進提供依據(jù)。7評價結果的表達評價結果的表達可出具評價報告，內(nèi)容包括計量器具信息、評價范圍、評價標準、評價指標、評價結果等，可附計量器具性能評價的記錄以及統(tǒng)計匯總圖表。4附錄A由于計量器具涉及行業(yè)領域和技術專業(yè)眾多，溯源數(shù)據(jù)和分析方法形式多樣，評價結果的應用各有不同，針對這些問題給出如下建議：A.1溯源數(shù)據(jù)庫的使用溯源數(shù)據(jù)庫中的計量數(shù)據(jù)來源于檢定、校準證書或原始記錄。對于檢定證書，由于須判定合格與否，所以評價指標可以為檢定結論、示值誤差、重復性、穩(wěn)定性等，評價標準應按照檢定規(guī)程的允許范圍確定。對于校準證書，評價指標可以為示值誤差、重復性、穩(wěn)定性等。若校準規(guī)范給出相應指標的允許范圍，評價標準可按其確定；否則，依據(jù)相關國家標準、技術規(guī)范、技術資料或預期需求進行確定。A.2數(shù)據(jù)分析方法數(shù)據(jù)分析方法可以根據(jù)預期需求選擇，本文所提及的僅供參考。如用于全站儀測角性能評價的主要方法有Topsis法、K-means聚類分析法和Vague集決策理論方法。Topsis法又稱為理想解法，屬于層次分析方法，是一種綜合評價方法，適用于多個評價對象之間進行比較。通過計算各個評價對象與最優(yōu)解、最劣解的距離從而確定排序。Topsis法的主要步驟如下：a)選取評價指標構建評價體系。b)對評價矩陣進行正向化處理，將不同類型的評價指標轉換為同一類型的評價指標。再進行標準化處理去除指標量綱，得到規(guī)范化矩陣。c)利用主觀賦權或客觀賦權等方法確定指標的權重向量，與規(guī)范化矩陣加權得到?jīng)Q策矩陣。d)確定正理想解和負理想解，并計算評價對象與正負理想解的距離。e)計算評價對象的綜合得分，計算評價對象與理想解的相對接近程度，相對接近程度越大，代表該評價對象越接近理想狀態(tài)，評價結果越好。K-means聚類分析法屬于聚類分析方法，將評價對象分為k個聚類，使得每個評價對象分配到距離最近的聚類中。其步驟是：a)隨機選取k個評價對象作為聚類中心。5b)計算每個評價對象與聚類中心之間的距離，并將其分配給距離最近的聚類中心所對應的聚類中。c)更新聚類中心，某個聚類所有評價對象的平均值為該聚類的新聚類中心。d)反復迭代步驟b)和c)直到達到某個終止條件。常用的終止條件有：達到指定的迭代次數(shù)或者聚類中心不再發(fā)生明顯的變化。Vague集決策理論是一種處理不確定性和模糊性的方法，Vague集的特點是由一個真隸屬函數(shù)和一個假隸屬函數(shù)來描述隸屬度的界，這個界同時給出了隸屬、非隸屬和未知三方面信息。通過將定性的評價轉化為定量的Vague值，然后使用相應的算法來做出決策。A.3評價結果的應用涉及貿(mào)易結算、社會民生、醫(yī)療衛(wèi)生、生產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)保等計量器具性能評價結果，可作為政府監(jiān)管部門的決策參考，同時也可為計量器具生產(chǎn)制造企業(yè)提供質(zhì)量改進涉及質(zhì)量控制、出廠檢驗、成本控制等計量器具性能評價結果，可作為使用企業(yè)設備選型、質(zhì)量改進等參考依據(jù)，同時也可為計量器具生產(chǎn)制造企業(yè)提供質(zhì)量改進依據(jù)。6附錄B由于全站儀具備統(tǒng)一的綜合性指標和連續(xù)的溯源周期，故以全站儀測角性能為例B.1評價范圍和指標依據(jù)全站儀2012年至2022年間，在某機構保存的證書開展對全站儀測角性能評價。依據(jù)JJG100-2003《全站型電子速測儀》,確定評價指標為望遠鏡視準軸對橫軸的B.2評價標準的確定依據(jù)JJG100-2003《全站型電子速測儀》確定評價指標的允許范圍。采集數(shù)分析過程將選取三個聚類中心，從小到大分別為0.2222(A類)、0.3140(B類)、0.4041(C類B.3數(shù)據(jù)采集及處理數(shù)據(jù)，如缺失、冗余、指標有誤等，得到用于性能評價的數(shù)據(jù)1082條，剔除數(shù)據(jù)112條，最終得到有效數(shù)據(jù)970條，可用于性能評價的全站儀數(shù)量為322個，這些全站儀生產(chǎn)廠家中，對10個生產(chǎn)廠家開展生產(chǎn)廠家綜合評價。為了保護生產(chǎn)廠家信息，將生產(chǎn)B.4數(shù)據(jù)分析模型的建立較適合于Topsis法和Vague集決策理論的分析方法。依據(jù)評價指標，選取均值、平均逐JJF(鄂)162-20257望遠鏡視準軸對橫軸的垂直度標準偏差照準誤差標準偏差標準偏差豎盤指標差標準偏差一測回水平方向標準偏差標準偏差的平均水平。將s年內(nèi)計量器具的一級評價指標絕對值的平均值記為均值p;,則第i個計量器具的平均逐年差。平均逐年差體現(xiàn)了該一級指標若干年內(nèi)的穩(wěn)定性。將s年內(nèi)計量器具的一級評價指標逐年差的絕對值之和除以時間間隔記為平均逐年差qij,則第i個計量器具，第j個一級評價指標的平均逐年差表示為式(B.3),平均逐年差集合Q可JJF(鄂)162-20258j=1,2…,n。將s年內(nèi)計量器具的一級評價指標，根據(jù)貝塞爾公式得到的結果記為標準偏差rij,標準偏差體現(xiàn)了該一級指標若干年內(nèi)的復現(xiàn)性。則第i個計量器具，第j個一級評價指標的標準偏差表示為式(B.5),標準偏差集合R表示為式(B.6)。Fi——s年內(nèi)，第i個計量器具，第j個一級評價指標的標準偏差，i=1,2,…,m,j=1,2…,n。均值集合P中，計量器具一級評價指標的均值p;越小，則計量器具的性能越好；平均逐年差集合Q中，計量器具一級評價指標的平均逐年差q;越小，則計量器具的性將矩陣P、矩陣Q、矩陣R合并得到評價矩陣A,表示為式(B.7)。有m個計量器具，每個計量器具有h個二級評價指標，第i個計量器具的第1個二級評價指標表示為ai,評價矩陣A也可以表示為式(B.8)。JJF(鄂)162-20259ai——第i個計量器具的第1個二級評價指標，i=1,2,…,m,l=1,2…,h。對評價矩陣進行正向化處理，將不同類型的評價指標轉換為同一類型的評價指標，并都轉化為極大型指標。對正向化處理后的評價矩陣，去除指標量綱，得到規(guī)范化矩陣B。具體步驟如下：對矩陣A正向化處理，二級指標是極小型指標，需要將其轉化為極大型指標。將矩陣A中的每列指標進行處理，用每列的最大值減去本列所有值，得到新矩陣X,表示為式(B.9)。對X中的每個指標Xil按公式(B.10)處理，得到去除指標量綱的規(guī)范化矩陣B表示為式(B.11)。Xil——第i個計量器具的第1個正向化指標，bi——第i個計量器具的第1個規(guī)范化指標，i=1,2,…,m,l=1,2,B——規(guī)范化矩陣?？梢岳弥饔^賦權或客觀賦權等方法確定指標的權重向量，本方法中采用客觀賦權，通過熵權法計算權重，權重向量矩陣W計算過程如下：有m個計量器具，每個計量器具有h個二級評價指標，第1個二級評價指標差異系數(shù)g?表示為式(B.12),權重wi表示為式(B.13),權重向量矩陣W為式(B.14),權重向量矩陣W與規(guī)范化矩陣B加權到?jīng)Q策矩陣C,計算過程如公式(B.15),決策矩陣C可以表示為式(B.16)。JJF(鄂)162-2025g——第1個二級評價指標差異系數(shù)，w——第1個二級評價指標權重，確定正理想解和負理想解，并計算第i個計量器具與正理想解的距離D的距離D,如式(B.17)、(B.18)所示。Cmax,——決策矩陣中，第1列的決策量中最大值，Cmin,——決策矩陣中，第1列的決策量中最小值，D——第i個計量器具與正理想解的距離，D-——第i個計量器具與負理想解的距離。和負理想解計算第i個計量器具與理想解的相對接近程度e,相對接近程度越大，代表該計量器具越接近理想狀態(tài)，評價結果越好，如式(B.19)的數(shù)據(jù)集E,如式(B.20)所示。E=(e?…em)所示，m個計量器具評價結果組成E——m個計量器具評價結果組成的數(shù)據(jù)集。K-means聚類分析法的計算過程：JJF(鄂)162-2025有m個計量器具評價結果(其中i=1,2,…,m)組成數(shù)據(jù)集E,隨機選擇k個計量器具按照公式(B.21)計算數(shù)據(jù)集E中每一個評價結果ei與第J類聚類中心O(其中結果重新分為k類，評價結果e;與聚類中心OJ距離最小的分為一類。d(e,Oj)——第i個評價結果ei與聚類中心Oj距離，計算第J類聚類中評價結果的平均值，將平均值更新為聚類中心Oj,計算公式如eJr—第J類中，第I個評價結果，其中J=1,2,……,k,I=1,2,…,M,M——第J類中，評價結果的數(shù)量。計算第i個評價結果ei與聚類中心Oj的距離d(ei,Oj),計算公式如(B.21)所示，得到每一個評價結果e;與第J類聚類中心OJ的距離。按照距離大小重新將評價結果分為k類，評價結果ei與聚類中心OJ距離最小的分為一類。重新計算第J類中評價結果的平均值，將這個平均值更新為聚類中心Oj,計算公式如(B.22)所示。重復分類和更新聚類中心的過程，直到聚類中心不再發(fā)生變化。廠家數(shù)量為S,第N個廠家(其中N=1,2,…,S),共有T個評價結果，其中A類有值法計算得到每個廠家綜合得分。計算公式如(B.23)、(B.24)、(B.un=[tn-fn-0.5×(1-tn-fn)](B.23)UN——第N個廠家的記分，tn——第N個廠家中屬于A類的概率，tn∈[0,1],fv——第N個廠家中屬于C類的概率，fv∈[0,1],tn+f≤1,T——第N個廠家的評價結果數(shù)量，y——第N個廠家A類數(shù)量，z——第N個廠家C類數(shù)量，Un——第N個廠家綜合得分，N=1,2,…,S。B.5數(shù)據(jù)分析根據(jù)數(shù)據(jù)分析模型，進行數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容的統(tǒng)一化處理，并對不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)聚合，將數(shù)據(jù)輸入模型進行分析，依據(jù)評價標準，輸出分析結果。主要計算過程如下，我們展示了全站儀的部分數(shù)據(jù)，見表B.2:序號出廠編號時間(年)生產(chǎn)廠家123456789首先數(shù)據(jù)輸入，表B.3為全站儀部分數(shù)據(jù)的五個評價指標。序號出廠編號時間(年)照準誤差豎盤指標一測回水度差準偏差1-11.7"23456789-8.7"表B.3全站儀的部分數(shù)據(jù)的二級指標一級指標：望遠鏡視準軸對橫軸的垂直度序號出廠編號1234一級指標：照準誤差序號出廠編號1234一級指標：橫軸誤差序號出廠編號1234一級指標：豎盤指標差序號出廠編號1234一級指標：一測回水平方向標準偏差序號出廠編號1234利用Topsis對二級指標數(shù)據(jù)分析，計算得到全站儀測角性能評價結果，見表B.4。序號出廠編號與正理想解距離與負理想解距離排名1234利用聚類算法對計量器具評價結果等級劃分，見表B.5。序號出廠編號最鄰近聚類中心1C2B3C4C利用Vague集決策理論的記分函數(shù)計算生產(chǎn)廠家的綜合得分，得分越高代表該生產(chǎn)廠家的全站儀性能越好，見表B.6。生產(chǎn)廠家排名生產(chǎn)廠家排名1627384650B.6驗證評價結果與實際經(jīng)驗結果比較，驗證評價結果，得到評價結果符合實際經(jīng)驗。B.7評價結果的表達本結果的數(shù)據(jù)來自某機構保存的2012年至2022年間全站儀證書。依據(jù)JJG100-2003《全站型電子速測儀》,得到用于性能評價的數(shù)據(jù)1082條，剔除數(shù)據(jù)112條，最終得到有效數(shù)據(jù)970條，可用于性能評價的全站儀數(shù)量為322個。這些全站儀生產(chǎn)廠家中，對10個生產(chǎn)廠家開展生產(chǎn)廠家綜合評價。選取全站儀的望遠鏡視準軸對橫軸的垂直度、照準誤差、橫軸誤差、豎盤指標差和一測回水平方向標準偏差為一級評價指標，選取均值、平均逐年差、標準偏差作為二級評價指標。采用Topsis法和K-means聚類分析法，全站儀測角性能進行了評價和分類，評價部分結果如表B.7所示。使用Vague集決策理論的分析方法對生產(chǎn)廠家進行了綜合評分，生產(chǎn)廠家綜合評價結果如B.8所示。結果表明ET生產(chǎn)廠家的部分全站儀測角性能在本次分析的數(shù)據(jù)中表現(xiàn)較好，ET、AL、PT這三個廠家綜