анализ систем. 1. 1 Введение в анализ измерительных систем Роль и значение измерительной системы
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
1.1 Введение в анализ измерительных систем Роль и значение измерительной системы В настоящее время данные измерений используются чаще и более разнообразно, чем когда-либо раньше, в частности, решение о необходимости регулировки производственного процесса теперь обычно основывается на данных измерений. Данные измерений или некоторая статистика, полученная из них, сравнивается со статистическими контрольными границами для процесса, и если сравнение показывает, что процесс статистически неуправляем, то производится определенная его регулировка, иначе процесс протекает без регулировки. Другое применение полученных данных — определение наличия значимой взаимозависимости между двумя или большим числом переменных, в частности, можно предположить, что критический размер литой пластиковой части связан с температурой перерабатываемого материала. Наличие такой взаимосвязи может быть изучено с использованием статистической процедуры, называемой регрессионным анализом. Исследования таких взаимозависимостей — это примеры того, что Э. Деминг назвал аналитическим исследованием. В общем случае, аналитические исследования увеличивают знания о системе или причинах, влияющих на процесс. При таких исследованиях использование данных измерений относится к самым важным, т.к. они приводят к лучшему пониманию процессов. Выгода от использования процедуры, основанной на измеренных данных, зависит от качества используемых измерений. Если оно низкое, то и польза от процедуры мала. Если же качество данных высокое, польза, скорее всего, тоже будет значительной. Качество данных измерений Чтобы применение данных измерений принесло пользу и оправдало затраты на их получение, нужно сконцентрировать внимание на качестве данных. Качество данных измерений связано со статистическими свойствами многократных измерений, получаемых от измерительной системы, работающей при стабильных условиях. Например, предположим, что измерительная система, работающая при стабильных условиях, используется для получения нескольких измерений определенной характеристики. Если результаты близки к истинному значению характеристики, то качество данных считается высоким. Если же некоторые или все результаты далеки от истинного значения, качество данных считается низким. Статистическими характеристиками, наиболее часто используемыми для определения качества данных, является смещение и разброс. Характеристика, называемая смещением, описывает положение результатов по отношению к истинному (опорному) значению, а характеристика, называемая разбросом, описывает различие результатов. Одна из самых обычных причин низкого качества данных — слишком большая изменчивость данных. Многие изменения в наборе измерений могут быть вызваны взаимодействием измерительной системы с окружающей средой. Например, измерительная система для определения объема жидкости в баке может быть чувствительна к температуре окружающей среды, в которой она используется. В таком случае данные могут меняться как из-за изменения объема, так и из-за изменения температуры. Это делает интерпретацию данных более трудной, и такая измерительная система менее желательна. Если взаимодействие с окружающей средой вызывает слишком большие изменения, качество данных может быть столь низким, что они становятся бесполезными. Например, измерительная система, реагирующая на большое количество внешних воздействий, может не подойти для анализа производственного процесса, т.к. изменчивость самой измерительной системы будет маскировать изменчивость процесса. Наиболее кропотливая работа при использовании измерительной системы заключается в наблюдении и управлении ее изменчивостью. Это значит, что среди прочего особое внимание нужно уделять тому, как измерительная система взаимодействует с окружающей средой, чтобы увеличить достоверность получаемых данных. Прослеживаемость измерений Прослеживаемость — очень важное понятие при торговле товарами и услугами. Измерения, которые выполняются по одинаковым или похожим стандартам, будут более близки, чем те, которые выполняются по разным. Это помогает уменьшить необходимость перепроверок, уменьшить вероятность отклонения хорошей продукции и приемки плохой. Прослеживаемость определяется Международным словарем основных и общих терминов метрологии ISO (VIM) как: «Характеристика измерения или значение эталона, в соответствии с чем она может быть отнесена к установленным руководствам, обычно национальным или международным стандартам, через непрерывную цепь сравнений, имеющих установленную изменчивость. Прослеживаемость измерения обычно устанавливается через цепь сравнений обратно к национальному метрологическому институту (НМИ). Однако во многих примерах в промышленности прослеживаемость измерения может быть связана с согласованным в руководстве значением или «консенсусным стандартом» между потребителем и поставщиком. Прослеживаемость взаимосвязей этих консенсусных стандартов с национальным метрологическим институтом может не всегда быть полностью понятна, так что, в конечном счете, критически важно, чтобы измерения были прослеживаемы в той степени, в которой необходимо потребителю. С развитием измерительных технологий в промышленности определение, где и как измерение прослеживаемо, постоянно эволюционирует.  Рисунок 1.1 – Пример цепи прослеживаемости для измерения длины Национальные метрологические институты тесно сотрудничают с различными национальными лабораториями, поставщиками измерительных приборов, производственными компаниями и т.д. для гарантии того, что их эталоны откалиброваны надлежащим образом и прослеживаются по стандартам, поддерживаемым НМИ. Эти государственные и частные организации потом будут использовать свои стандарты для предоставления услуг по калибровке и измерениям метрологам своих потребителей или измерительным лабораториям, осуществляющим калибровочные работы или работающим по другим основным стандартам. Эта взаимосвязь или цепь событий, в конечном счете, доходит до производственных помещений и потом обеспечивает основу измерительной прослеживаемости. Измерения, которые могут быть соединены с национальным эталоном через эту неразрывную цепь измерений, называют прослеживаемыми до национального эталона. Не во всех организациях существуют метрологические или измерительные лаборатории со своими средствами, и организации зависят от сторонних коммерческих/независимых лабораторий для обеспечения прослеживаемости калибровки и измерительных услуг. Это приемлемые и подходящие средства для достижения прослеживаемости до национального эталона, гарантирующие, что возможности коммерческих/независимых лабораторий могут быть подтверждены через такой процесс как аккредитация лаборатории. Цель процесса измерений — получить «истинное» значение результата. Желательно, чтобы любое индивидуальное значение было настолько близко к этой величине, насколько это возможно (экономически). К сожалению, истинное значение никогда не может быть известно с определенностью. Однако неопределенность может быть минимизирована путем использования опорного значения, основанного на четком рабочем определении характеристики и использования результатов измерительной системы с большей разрешающей способностью и прослеживаемой до национального эталона. Т.к. опорное значение используется в качестве заменителя истинного значения, эти термины используются взаимозаменяемо. Однако следует помнить о том, что истинное и опорное значение — не одно и то же. |