22-EFT.WP.Metrology.Instrument v1.0 | 第11章 合规测试与 guardband（TUR/ILAC-G8）

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第11章 合规测试与 guardband（TUR/ILAC-G8）

一句话目标：以 ILAC-G8 决策规则为基线，结合 TUR 与不确定度 U = k * u_c 形成“可量化风险”的合规判断与 guardband 策略，并在证书与 manifest.instrument.conf.* 中可追溯发布。

I. 范围与对象

1. 范围
   • 适用于量值符合性声明（双/单侧规格），覆盖型式试验、出厂检定、周期复校的判定口径。
   • 支持四态决策（pass / conditional pass / conditional fail / fail）与风险度量发布。
   • 融合 TUR、guardband 与 ILAC-G8 决策规则；对接第10章不确定度预算与证书。
2. 对象
   • 被检对象 UUT 的测量结果 r、标准不确定度 u_c、扩展不确定度 U = k * u_c。
   • 规格限 L_spec, U_spec，一侧场景下仅给出其中之一。
   • 时基与到达时字段：tau_mono, ts, offset/skew/J, T_arr, delta_form（涉时延判定时）。
3. 产出
   决策与风险 {decision, alpha, beta}、TUR、guardband 后的有效限、审计与清单键。

II. 名词与变量

• 宽度与比值：TOL = U_spec - L_spec，TOL_half = TOL / 2，TUR = TOL_half / U_meas（U_meas 为测量系统扩展不确定度，通常 k≈2）。
• 风险：alpha（consumer’s risk），beta（producer’s risk）。
• 概率与分布：Phi(·) 标准正态分布函数，t_{nu} 为 t 分布分位。
• Guardband：g（guardband 宽度），L_gb = L_spec + g_L，U_gb = U_spec - g_U。
• 符合度概率：p_conform = P( X ∈ [L_spec, U_spec] | r, u_c )，常用近似 X ~ N( r, u_c^2 ) 或 t_{nu_eff}。

III. 公设 P711-*

• P711-1（决策规则显式）：发布前必须声明决策规则标识、guardband 方法与目标风险上限。
• P711-2（风险可计算）：任何 pass/ fail 均附 alpha/beta 或相应上界。
• P711-3（TUR 最小门槛）：若 TUR < TUR_min 则禁止使用“无 guardband 二元决策”。
• P711-4（覆盖与自由度）：使用 U = k * u_c 时必须声明 k 与 nu_eff。
• P711-5（时基一致）：涉时间/到达时合规测试在 tau_mono 计算、ts 发布，并记录两口径与 delta_form。
• P711-6（单位与量纲）：在比较 r 与规格前执行 check_dim(r - L_spec) 与单位归一。
• P711-7（溯源闭环）：用于合规的数据必须引用有效 cal_cert_id 与 SI_link。

IV. 最小方程 S711-*

1. S711-1（TUR 定义）
   TUR = TOL_half / U_meas，其中 TOL_half = ( U_spec - L_spec ) / 2，U_meas = k * u_c_meas。
2. S711-2（guardband 固定倍数法）
   g = k_gb * u_c，L_gb = L_spec + g，U_gb = U_spec - g。
3. S711-3（guardband 目标风险法）
   令 X ~ N( r, u_c^2 )，则
   p_conform = Phi( ( U_spec - r ) / u_c ) - Phi( ( L_spec - r ) / u_c )。
   选择 g 使得当 r = L_gb 或 r = U_gb 时 p_conform = 1 - alpha_target。
4. S711-4（四态决策境界）
   • pass：r ∈ ( L_gb , U_gb )。
   • conditional pass：r ∈ [ L_spec , L_gb ] ∪ [ U_gb , U_spec ] 且 p_conform ≥ 1 - alpha_max。
   • conditional fail：r 超出规格但 p_conform > beta_floor（仅供风险沟通）。
   • fail：r ∉ [ L_spec , U_spec ] 且 p_conform ≤ beta_floor。
5. S711-5（单侧规格）
   上限型：pass 当 r ≤ U_gb = U_spec - g；下限型对称处理。
6. S711-6（t 替代与自由度）
   若 nu_eff 有限，Phi 用 t_{nu_eff} 近似：p_conform ≈ F_t( ( U_spec - r ) / u_c ) - F_t( ( L_spec - r ) / u_c )。
7. S711-7（到达时一致化约束）
   涉 T_arr 的判定需并行计算两口径并断言
   delta_form ≤ tol_Tarr。

V. 计量流程 M70-11（就绪→测量→判断→发布）

1. 规格与规则就绪
   获取 L_spec/U_spec、alpha_max/beta_floor、TUR_min、guardband 策略 rule_id。
2. 数据与不确定度就绪
   采集 r、合并不确定度得 u_c 与 U（见第10章），校核 unit/dim 与时基对齐。
3. 计算与判定
   • 计算 TUR；若 TUR < TUR_min，切换至目标风险 guardband 或升级量具。
   • 生成 L_gb/U_gb，计算 p_conform，输出四态决策与 alpha/beta。
4. 证书与记录
   形成符合性声明，引用 cal_cert_id 与 method_id，标注 rule_id、k/nu_eff、TUR、g。
5. 发布与清单
   写入 manifest.instrument.conf.*：spec, r/u_c/U, TUR, g, decision, alpha/beta, TraceID, signature。

VI. 契约与断言

• tur.min：TUR ≥ TUR_min 或 rule_id ∈ {target_risk}。
• risk.alpha：alpha ≤ alpha_max（对 pass/conditional pass）。
• risk.beta：beta ≤ beta_max（对 fail/conditional fail）。
• gb.bounds：L_spec < L_gb < U_gb < U_spec（双侧）。
• unit.ok：check_dim(r - L_spec) = true。
• time.arrival.forms：涉 T_arr 判定，delta_form ≤ tol_Tarr。
• traceability.ok：cal_cert_id 有效且 SI_link 闭合。
• audit.hash：结果与输入哈希、签名可验证。

VII. 实现绑定 I70-11*（接口原型）

• compute_TUR(tol_half, U_meas) -> TUR
• calc_guardband(spec, u_c, rule_id, params) -> {L_gb, U_gb, g}
• decide_conformity(r, u_c, spec, rule_id, params) -> {decision, alpha, beta, L_gb, U_gb}
• conformity_certificate(uut, results, refs) -> cert
• emit_conform_manifest(cert, policy) -> manifest.instrument.conf
• simulate_risk(spec, u_c_range, rule_id) -> risk_surface
• check_ilac_g8_compliance(cert) -> report

不变量：L_spec < U_spec；TUR 与 g 一致可重算；alpha/beta 与决策匹配；manifest.TraceID 与证书一致。

VIII. 交叉引用

• 不确定度预算与证书：见本卷第10章。
• 时基与到达时一致化：见《EFT.WP.Metrology.TimeBase v1.0》第9章；同步测时误差：见《EFT.WP.Metrology.Sync v1.0》第7–9章。
• 清洗与发布契约、清单：见《EFT.WP.Methods.Cleaning v1.0》第10章与附录 C。

IX. 质量度量与风控

• 指标
  pass_rate, cond_rate, fail_rate；alpha_est_p95, beta_est_p95；TUR_p10；decision_latency_p99。
• 风控
  TUR 低触发升级/外包校准；alpha 逼近阈值触发扩大 guardband；高频 conditional 触发根因分析（漂移、环境、建模）。
• 审计与回退
  保留原始 r、u_c、规则与参数；回放再判定与一致性检查；必要时回退至更保守规则。

小结