Преглед на променливостта на измервателната система

П

Вариация на измервателната система

Тъй като това е самият процес, актът на измерване подлежи на променливост, както и всички процеси. Изключително важно е да се разбере варирането на измерванията, тъй като много решения могат да бъдат взети въз основа на резултатите от измерването. Някои основни въпроси, на които ще се опитаме да отговорим, са:

1. Кои са основните източници на вариации?

2. Дали системата е статистически стабилна във времето?

3. Колко близо до „истината“ се измерват резултатите? Как се определя това количествено?

4. Кои са някои от средствата за количествено определяне или характеризиране на вариацията в измервателна система.

Видове променливост

Променливостта в измерването, разбира се, включва специални и често срещани причини. Променливостта (или грешките) могат да бъдат разделени на три категории: човешки грешки, систематични грешки и случайни грешки.

Човешките грешки са най-неуловимият тип за опит за контрол. Те се появяват на случаен принцип, с периодичност и могат да бъдат големи или малки. Примери за неправилно четене на инструменти или оборудване, транспониране на числа, въвеждане на грешни стойности в компютър или калкулатор и измерване на грешна извадка. Повечето са невъзможни за контрол и коригиране, тъй като небрежността обикновено е основната причина.

Системните грешки или присвояваните грешки винаги са с един и същ знак, положителен или отрицателен. Те са постоянни, независимо от броя на направените измервания. Това са грешки поради пристрастия, както са дефинирани в следващите параграфи. Като такива те обикновено могат да бъдат идентифицирани. След идентифицирането те могат да бъдат елиминирани или отхвърлени чрез корекционни фактори. Елиминирането винаги се предпочита пред корекцията като метод за контрол.

Случайните грешки представляват общата причина за променливост на измервателната система. Те са едновременно положителни и отрицателни и се случват случайно. Някои примери са леките вариации, които могат да съществуват в техниките за впръскване на пробата за газов хроматограф или незначителна температура на сушилня или ограниченията на чувствителността на рН електрод.

Въпреки че не могат да бъдат напълно елиминирани, те могат да бъдат намалени. Те могат да бъдат оценени статистически и използвани за валидиране на резултатите от измерванията.

Нашата цел трябва да бъде да контролираме, наблюдаваме и оценяваме променливостта на резултатите от измерванията и да елиминираме ефектите от систематични грешки.

Терминология на измерването

Има някои термини, които са широко използвани, когато се занимават с измервания. Преди да продължите, те трябва да бъдат обсъдени.

Стабилност

Стабилността се отнася до общата вариация в измерването, получена със същото оборудване при един и същ стандарт за продължителен период от време. Статистическата стабилност на измервателната система предполага, че тестът е предвидим във времето. Без това всеки анализ на променливостта на измерването е приложим само за периода на изследване. Статистическата стабилност позволява резултатите да се използват за характеризиране на бъдещите резултати. Освен ако няма обективни доказателства за статистическата стабилност на измервателните системи, не използвайте резултати от проучване на изменчивостта на измерване, за да предскажете бъдещите резултати на тестовете / оборудването.

Средството за демонстриране на статистическа стабилност е контролната диаграма. Графичните стандарти за средно и обхват или индивидуалните и движещите се диаграми не само показват стабилността на измерванията, но също така служат като индикатори, че е необходимо калибриране. Калибрирането, докато системата все още показва, че е в състояние на управление, обикновено служи само за увеличаване на вариацията на измервателните системи.

Статистическата стабилност или статистическият контрол не означава, че процесът на измерване е оптимизиран. Няколко различни организации могат да използват подобни методи за измерване с всеки в статистическия контрол, но тяхното изпълнение може да се различава значително.

Точност, пристрастие и прецизност

Точност е близостта на съгласието между резултата от теста и “истинската” или приетата референтна стойност. С други думи, колко сме близо до „истината“. За да се определи по-добре точността, се използват два допълнителни термина.

Пристрастие се отнася до систематична грешка, която допринася за разликата между средната популация на резултатите от измерванията или теста и приетата референтна или истинска стойност.

Точност е близостта на съгласие между произволно избрани индивидуални измервания или резултати от изпитвания, получени при предписани условия. Точният метод е този, който може да даде непредубедени и точни резултати. С измервания оценяваме неточност; ние се опитваме да определим количествено пристрастията и неточността.

Приета референтна стойност е стойност, която служи като съгласувана референция за сравнение и която се извежда като:

· Теоретична или установена стойност, основана на научни принципи,

· Присвоена стойност въз основа на експериментална работа като NIST или

· Консенсусна стойност, базирана на съвместна експериментална работа (като ASTM Inter-lab Crosscheck Sample Exchange Program.)

ASTM D6299 предоставя приета методология за статистическо определяне на приета референтна стойност.

Стандартно отклонение е математически изчислена величина, която измерва прецизността или “шума” на процеса,

· Σ, обикновено наричан „сигма“

· Оценено от исторически и текущи данни, използвайки статистически техники

· Мярка за вариация

Стандартното отклонение на грешката при измерване може да се използва като мярка за точност или всъщност „неточност“.

Калибрирането или повторното калибриране може да подобри точността на измерването чрез намаляване на грешката или отклонението. Калибрирането обаче не е задължително да има ефект върху прецизността на измерванията.

Променливост на измервателната система

Точността, пристрастието и прецизността на измервателната система могат да бъдат разделени на част, която се дължи на оборудването или апаратурата и която е свързана с различни хора или лаборатории, извършващи теста. Специалните термини за тези съставки на прецизност са както следва:

Повторяемост

Повторяемостта на процеса на измерване предполага, че вариацията на теста е последователна. Това е мярка за степента на съгласие между независимите резултати от теста, получени в рамките на кратък интервал от време със същия метод на изпитване в същата лаборатория от един и същ оператор, използвайки същото оборудване и една и съща проба / и. Като поддържа толкова много фактори еднакви, повторяемостта представлява присъщата променливост на изпитвателното оборудване или апаратура.

Възпроизводимост

Възпроизводимостта е мярка за степента на съгласие между резултатите от теста, получени в различни лаборатории с един и същ метод на изпитване, използвайки една и съща проба (и). Той включва разликите като оператори, оборудване и надзор, които ще съществуват между лабораториите. В резултат на това той никога не може да бъде по-малък от повторяемостта на даден тест. ASTM използва тази дефиниция и тази за повторяемост, за да характеризира ефективността на метода за изпитване за всяка лаборатория.

Има разлики в терминологията, тъй като AIAG не използва дефинициите на ASTM. Докато тяхната дефиниция за повторяемост е по същество една и съща, методологията на AIAG използва възпроизводимост, за да означава променливост, свързана с операторите. Техният еквивалент на възпроизводимост на ASTM се нарича R & R или комбинацията от променливост на оборудването и оператора.

Трябва да сте наясно с терминологията, използвана от вашите клиенти.

Източници на променливост

Систематичните и случайни грешки, които могат да повлияят на резултатите от измерването, могат да идват от множество източници. Като цяло те могат да бъдат обобщени в следните категории:

Оборудване

Оборудването, независимо дали е сложен автоматизиран електронен анализатор или стъклария, е произведено с определени толеранси. Промяната, присъща на спецификациите на оборудването, ще бъде отразена в резултатите от теста. Износването, повредата или неадекватната поддръжка на компонентите ще увеличат вариацията в резултатите от теста. Всички несъответствия в проверката на калибрирането и / или повторното калибриране също ще повлияят на последователността на резултатите, получени от оборудването.

Хора

Хората почти винаги допринасят за вариациите, просто защото никой от нас не си прилича точно. Различаваме се по сръчността, времето за реакция, цветовата чувствителност и други начини. Дори едни и същи оператори могат да се представят по различен начин в различно време поради степента на психическа и физическа бдителност. До известна степен разликите в операторите са практически неизбежни. Разбира се, някои тестове са по-чувствителни към ефектите от разликите между операторите. Непълните или неявни методи за тестване отварят вратата към друга разлика в операторите, „тълкуване“ на изискванията.

Лабораторна среда

Някои проби и оборудване може да са податливи на температура, влажност, атмосферно налягане и други фактори на околната среда. Тъй като те не могат да бъдат контролирани перфектно в рамките на или между лабораториите, те допринасят за промяната на резултатите от теста.

Проби

Всяка неравномерност на пробата може да увеличи изменението в резултатите от теста. Когато се провеждат проучвания за определяне на променливостта на теста, трябва да се положат специални усилия за получаване на тестови проби, които са възможно най-еднакви или подобни.

Време

Всички гореспоменати източници на вариация могат сами да се променят с времето. При проучванията на измерванията обикновено се полагат усилия да се запази възможно най-кратък период от време.

Анализ на измервателни системи

Редица различни техники са полезни за анализ на променливостта на измервателната система. Те включват изследвания на променливостта на измерванията (както къси, така и дълги), контролни диаграми, проектирани експерименти и дисперсионен анализ. Книгата на Доналд Уилър „Оценка на процеса на измерване“ върши отлична работа, представяйки подхода на контролната диаграма. Моля, обърнете се към това за подробно обсъждане на темата. AIAG, Ръководство за MSA, 4-то издание е „библията“ за автомобилната индустрия. За да бъдат в съответствие със стандарта IATF 16949: 2016, всички изследвания на MSA трябва да отговарят на методологията, посочена в ръководството на MSA.

Междулабораторни срещу вътрешнолабораторни изследвания

Установяването на повторяемостта на даден метод се постига както в една лаборатория, така и в друга. Обикновено разликите в резултатите между лабораториите се дължат не толкова на разликите в прецизността, колкото на систематичните грешки или пристрастия.

Междулабораторните изследвания (между лабораториите) могат да установят относителните величини на отклоненията и точността. Те не предлагат много съдействие за разкриване на причините за пристрастията, които могат да бъдат определени.

За да се получи необходимата информация за идентифициране на причините, които могат да се определят, и елиминиране на техните ефекти, проучванията върху измервателната система трябва да се провеждат в една лаборатория. (Вътре в лабораторията) Тези изследвания могат да включват независима проверка на резултатите от лабораторията.

Дейности по независима проверка:

· Примерни програми за слепи

· Междулабораторни кръстосани проверки

· Одити

Преглед на въпроси

1. Какви са някои източници на вариация на измерването?

2. Обяснете разликите между пристрастия и точност.

3. Как преценявате дали измервателната система е статистически стабилна?

4. Избройте няколко различни техники за анализ на изменчивостта на измерване.

5. Обяснете какво повторявате

About the author

Add comment

By user

Recent Posts

Recent Comments

Archives

Categories

Meta