ANALÝZA MERACÍCH SYSTÉMOV

Transcript

1 UCL CL X R LCL X, σ, Cpk ANALÝZA MERACÍCH SYSTÉMOV Measurement System Analysis - MSA

2 Poslanie Akreditácia Normalizácia Je Poslaním činnosť, ktorou ÚNMS SR sa zaisťuje je tvorba najvýhodnejší je nestranné a nezávislé posúdenie a udržiavanie a osvedčenie dôveryhodných postup pre opakujúce nástrojov sa infraštruktúry technické činnosti kvality z spôsobilosti subjektu akreditačnou autoritou o tom, pre hľadiska konkurencieschopné hospodárnosti, podnikateľské kvality a bezpečnosti. že subjekt je spôsobilý vykonávať prostredie. činnosti Určuje Nástrojmi parametre infraštruktúry výrobkov, kvality projektovú v európskom prípravu špecifikované v osvedčení a trvalo plniť požiadavky výroby, ponímaní skúšobné spôsobilosti je určené (sú) normalizácia, metódy, technologické príslušným normatívnym metrológia, postupy, posudzovanie opatrenia zhody, na dokumentom. akreditácia zaistenie bezpečnosti a najnovšie a aj trhový ochrany dozor zdravia v rozsahu, pri práci v ktorom (BOZP), vykonáva značky, činnosti zamerané symboly, na vymožiteľnosť názvy, jednotky smerníc, a veličiny. najmä nového prístupu.

3 METROLÓGIA, MERANIE Metrológia Vedný a technický odbor, obsahujúci všetky vedomosti a činnosti týkajúce sa merania. Základnou činnosťou tohto oboru je meranie

4 METROLÓGIA, MERANIE Základné činnosti odboru metrológie: navrhuje koncepciu štátnej politiky v oblasti metrológie a zabezpečuje jej realizáciu, zabezpečuje úlohy vyplývajúce z členstva Slovenskej republiky v medzinárodných vládnych metrologických organizáciách a koordinuje účasť orgánov štátnej správy, právnických osôb a fyzických osôb na plnení týchto úloh, ako aj úloh vyplývajúcich z medzinárodných zmlúv pre oblasť metrológie, ktorými je Slovenská republika viazaná,

5 navrhuje druhy určených meradiel, technické požiadavky a metrologické požiadavky na jednotlivé druhy určených meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly, pripravuje vydávanie rozhodnutí o autorizácii na výkon overovania určených meradiel a výkon úradného merania, vedie register autorizovaných osôb, vydáva rozhodnutia o registrácii a vedie register registrovaných osôb,

6 usmerňuje činnosť v oblasti metrológie, pripravuje na uverejnenie vo Vestníku ÚNMS SR vyhlásenie národných etalónov a certifikovaných referenčných materiálov, schválené typy, oznámenia o autorizácii a povolenia o dočasnom používaní iných ako zákonných jednotiek, vytvára podmienky na výkon metrologických činností podľa zákona o metrológii a o zmene a doplnení niektorých zákonov č. /000 Z. z. v znení zákona č. /00 Z. z., pripravuje, sleduje a pravidelne vyhodnocuje plnenie kontraktu medzi ÚNMS SR a SMÚ.

7 METROLÓGIA, MERANIE Meranie Súbor experimentálnych úkonov, ktorých cieľom je určenie hodnoty meranej veličiny. Merať nejakú veličinu znamená určiť jej veľkosť (hodnotu) v zvolených jednotkách t.j. zistiť počet týchto jednotiek obsiahnutých v meranej veličine.

8 KONFIRMAČNÝ METROLOGICKÝ SYSTÉM Súbor činností požadovaných na zabezpečenie toho, aby daná položka meracieho zariadenia vyhovovala zamýšľanému použitiu (STN ISO 0-) Metrologická konfirmácia v sebe normálne zahrňuje najmä kalibráciu, potrebnú justáciu (justácia = uvedenie meradla, automatické alebo poloautomatické, do funkčného stavu, ktorý zodpovedá podmienkam jeho používania) alebo opravu a následnú kalibráciu, tiež akékoľvek plombovanie a vybavenie štítkom

9 Účelom metrologickej konfirmácie je zaistiť, aby riziko, že meracie zariadenie bude vykazovať výsledky s neprijateľnými chybami zostalo v prípustných medziach Na meracom zariadení musí byť zaznamenaný stav konfirmácie a kedy sa má meracie zariadenie podrobiť ďalšej konfirmácii Musia byť jasne oddelené meracie zariadenia, ktoré vyžadujú konfirmáciu a ktoré nie Konfirmácie musia vykonávať pracovníci s príslušnou kvalifikáciou

10 Chcem požiadať o pomoc pri riešení problému s povinnými znakmi, ktoré musí obsahovať výrobok na 0 V na zadnom kryte. Viete mi pomôcť alebo ma odporučiť na predpis alebo zodpovednu osobu? Označovanie elektrotechnických výrobkov je uvedené v príslušných normách ku danému druhu výrobku, napr. pre domáce spotrebiče platí základná norma STN EN 05- (článok označovanie a inštrukcie). Dodatočné požiadavky na označovanie, výstrahy a inštrukcie pre jednotlivé druhy domácich spotrebičov sú uvedené v príslušných predmetových normách STN EN 05--xxx.

11 Ako sa môžem dostať k technickým normám STN EN? Za tvorbu, schvaľovanie a vydávanie STN je zmysle zákona o zhode zodpovedný Slovenský ústav technickej normalizácie (SUTN).

12 ZÁKLADNÉ POJMY STABILITA 0,0 ETALÓN SYST. CHYBA ŠTÚDIA LINEARITY syst. priem. chyba presnosť OPAKOVATEĽNOSŤ regr. priamka Čas Čas 0,0 priem. presnosť syst. chyba 0,00 Variabilita priemerných hodnôt výsledkov meraní tých istých vzoriek v rôznom čase. -0,0 Priebeh systematickej chyby meracieho zariadenia v rámci pracovného rozsahu. -0,0 LINEARITA Etalón Etalón Hodnota Hodnota Tesnosť zhody (rozdiel) medzi priemernou hodnotou výsledkov opakovaných meraní jednej vzorky a pravou (konvenčne pravou) hodnotou meranej veličiny. (systematická chyba = správnosť) Variabilita merania tej istej vzorky (vzoriek) pri jej opakovanom meraní jedným operátorom. Variabilita priemerných hodnôt výsledkov opakovaných meraní tej istej vzorky (vzoriek) rôznymi operátormi. 0,0,0,0,0,0 5,0,0,0,0 9,0,0,0,0 mastery REPRODUKOVATEĽNOSŤ Operátor A Operátor B Operátor C

13 ZISŤOVANIE SPÔSOBILOSTI PROCESU štart charakterizovať proces charakterizovať meranie určiť spôsobilosť merania meranie spôsobilé? nie nájsť a odstrániť príčinu áno nastaviť proces na poznané optimum spracovať min. 0 vzoriek zistiť druh rozdelenia zodpovedá fyzike procesu? áno je rozdelenie normálne? nie nájsť a odstrániť príčinu nie áno použiť individuálny prístup spracovať min. 5x5 vzoriek (napríklad) zistiť štatistickú stabilitu je proces stabilný? áno vypočítať Cpk Cpk>,? áno nie nie nájsť a odstrániť príčinu proces je nespôsobilý proces je spôsobilý

14 POZNAŤ ZNAMENÁ VEDIEŤ MERAŤ Rozptyl sledovaného parametra výrobku môže byť spôsobený samotným výrobkom (oválnosť, deformácia,..) alebo systémom merania. Systém merania je tvorený operátorom, meradlom a metódou (spôsobom) merania. MSA je nástroj na hodnotenie presnosti a vhodnosti systému merania. MSA prebieha testovaním (meraním) vybraného parametra operátorom alebo skupinou operátorov.

15 POZNAŤ ZNAMENÁ VEDIEŤ MERAŤ Meranie je proces, ktorý vždy určitým spôsobom skresľuje hodnotenú skutočnosť, najmä jej strednú hodnotu a variabilitu LTL Skutočnosť (neznáma) Systematická chyba merania Proces merania UTL Namerané hodnoty Spôsobilý merací systém je podmienkou ku skúmaniu spôsobilosti procesu. Informáciou o spôsobilosti meracieho systému je napr. podiel meracieho systému na celkovej variabilite procesu. Jednou z metód zisťovania spôsobilosti meracieho systému je opakovateľnosť a reprodukovateľnosť meracích systémov

16

17 OPAKOVATEĽNOSŤ A REPRODUKOVATEĽNOSŤ Opakovateľnosť a reprodukovateľnosť je percentuálnym vyjadrením variability meracieho systému voči celkovej variabilite procesu resp. voči šírke tolerančného poľa. Metóda dokáže rozlíšiť variabilitu spôsobenú obsluhou a meracím prístrojom. riadenie procesu % R & R = R & R s % R & R = R & R 0 ( UTL LTL) kontrola produktu LTL Proces merania Skutočnosť (neznáma) UTL LTL Proces merania UTL LTL UTL Skutočnosť (neznáma) Proces merania Skutočnosť (neznáma) Namerané hodnoty Namerané hodnoty Namerané hodnoty R&R Variabilita procesu X R&R Variabilita procesu X R&R Variabilita procesu X %R&R<% % <%R&R<0% %R&R>0%

18 Výsledkom analýzy je určenie presnosti (v akej miere sa systém merania podieľa na výslednom rozptyle) a vhodnosti použitia daného systému merania pre sledovaný parameter. Ak prevláda vplyv opakovateľnosti je potrebné prehodnotiť vhodnosť meradla a dodržiavanie SOP (Standard Operating Procedure, štandardný postup) pri meraní. Ak prevláda reprodukovateľnosť je potrebné prehodnotiť skúsenosti a zručnosti jednotlivých operátorov, vykonať tréning ak je to potrebné, poprípade sa pozrieť na dodržiavanie SOP všetkými operátormi.

19 POČET OPERÁTOROV: A B C POČET VZORIEK: 9 5 Označené Reprezentujú proces? POČET TESTOV: ŠPECIFIKÁCIA: POSTUP PRI ZISŤOVANÍ R&R () POSTUP PRI ZISŤOVANÍ R&R () Stabilné

20 POSTUP PRI ZISŤOVANÍ R&R () A B C 9 5 V náhodnom poradí 5 9 V náhodnom poradí 9 5 číslo vzorky Operátor A 5 9 Priemer R RA = poradie merania 9 5

21 Operátor A Operátor B Operátor C Software XP POSTUP PRI ZISŤOVANÍ R&R () Rozpätie výsledkov merania. vzorky operátorom A 5 9 Priemer Priemer priemerov , , , , R, , , 9, , R 9, Rozpätie výsledkov merania 5. vzorky operátorom C Priemer priemerov Priemer rozpätí testov meraní operátora A všetkých vzoriek XA = operátorom A , RA = ,0 9,0 Priemer 9 meraní RB = Rozpätie priemerov meraní všetkých , vzorky č. R vzoriek RC =, 5, 5, 90,.,,0,9,,0, 9, R P =., XB = XC =

22 POSTUP PRI ZISŤOVANÍ R&R (a) Software n hodnota mimo medze hodnota nezahrnutá do výpočtu ( XMA X, XMIN zo stĺpca Priemer priemerov) 5 9 XDIF = XMAX XMIN K,5,0,0,0,9,,,, X DIF =,5 podiel na Počet operátorov r D K K RA + RB + RC R =,,5,5 Počet operátorov variabilite procesu variabilite procesu,5,05,0 R =, UCL R = 5, spôsobený meracím prístrojom podiel na spôsobený (hlavne) obsluhou UCL R D R = Ak FALSE pre niektoré FALSE rozpätia FALSEplatí R > UCL R, musia byť hodnoty príslušného operátora A vylúčené z výpočtu AV = 0 v prípade, že je hodnota pod odmocninou vo vzorci pre výpočet AV záporná. Analýza Opakovateľnosť Opakovateľnosť (EV) Reprodukovateľnosť (AV) a reprodukovateľnosť (R&R) EV EV = R K AV = ( XDIF K) R& R = EV + AV n r EV =,5 AV =, R&R =,,

23 Software Percento celkovej variability POSTUP PRI ZISŤOVANÍ R&R (b) EV =,5 AV =, R&R =, EV AV %EV = 0 %AV = 0 %& R R TV TV = 0 %EV =,% %AV =,% %R&R =,% R& R TV Vyhovuje: %R&R < % Vyhovuje podmmienečne: % < %R&R < 0% Nevyhovuje: %R&R > 0% pre výpočet TV sa používa: R&R a PV špecifikácia σ procesu σ procesu Analýza Variabilita vzoriek PV = 0..9 TV = 0, Celková variabilita (TV) PV = RP K TV = R& R + PV alebo TV = 5.5 σprocesu alebo TV = UTL LTL

24 ČO AK JE R&R NEVYHOVUJÚCE R>UCL R : a - vadná vzorka, je možné ju vylúčiť z výpočtu? b - nestabilné meranie (po vylúčení. vzorky sa objavujú ďalšie s vysokým R), treba zlepšiť merací systém c - nestabilné meranie len u operátora, je možné vylúčiť jeho výsledky z výpočtu R&R>% (0%): treba zlepšiť alebo nahradiť merací systém (metóda merania, rozlišovacia schopnosť prístroja, nejasný postup merania, nezaškolený operátor...) Vždy je účelné preskúmať ešte tieto podmienky (obe úzko súvisia s rozlíšením meracieho prístroja vzhľadom k rozptylu meranej veličiny): - v celej štúdii by sa mali nachádzať aspoň hodnoty rozpätí - nulových rozpätí by nemala byť prevážna väčšina Štatistika potrebuje premenlivé hodnoty.

25 ŠTÚDIA OPAKOVATEĽNOSTI A REPRODUKOVATEĽNOSTI Štúdia riešenie FMEA Strana PRÍKLAD VÝPOČTU () Proces Mer. el. parametrov Vykonal Peter Hrušovský Dátum.9.9 Zariadenie RC - METAR Identifikačné číslo Charakteristika Kapacita C Počet operátorov Vzorka Kotúč kábla - typ xx0. Počet vzoriek (n) Špecifikácia LTL: UTL: Počet testov (r) Jednotka nf/km Výsledok Nevyhovuje Operátor A M. Kováčik Operátor B V. Mečiarik Pre výpočet TV sa používa σ procesu Operátor C J. Čiernohorský R&R a PV Špecifikácia σ procesu Poznámky Kotúče č. 99,,9,,,,50,5,59, Vzorka 5 9 Priemer Priemer priemerov Operátor C Operátor B Operátor A XP,,,,,,,,,,, 5,,5,,,, 5,9,,,,5, 5,,,,,9, 5, 5,9,,5 R 0,5 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,5 0, 0,,,9,,,5,,,,9, 5,,5,,,, 5,,,,,5, 5,,,,,,5,,9 R 0, 0, 0,5 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,5,,,9,5,,,,,,,,,9,,,5,,,,,,, 5,,5,,, 5, 5,9,, R 0, 0,5 0, 0, 0, 0,5 0,5 0,5 0,5 0, 0,, 5,9,,,,,9,0,5, R P =,5 Hodnota nezahrnutá do výpočtu Hodnota mimo hranice ( XMA X, XMIN zo stĺpca Priemer priemerov) RA = RB = RC = XA = XB = XC =

26 PRÍKLAD VÝPOČTU () n 5 9 XDIF = XMAX XMIN K,5,0,0,0,9,,,, X DIF = 0, r D K Počet operátorov K RA + RB + RC R = UCLR R D,,5,5 = Počet operátorov,5,05,0 R = 0,5 UCL R =, Počet operátorov x n 0 Počet úrovní vst. hodnôt rozpätí 9 Počet nulových rozpätí 0 0% Variabilita Variabilita vzoriek (PV) PV = RP K PV =, TV =,9 Celková variabilita (TV) TV = R& R + PV alebo TV = UTL LTL alebo TV = 5.5 σprocesu Opakovateľnosť a reprodukovateľnosť Percento celkovej variability AV = 0 v prípade, že je hodnota pod odmocninou vo vzorci pre výpočet AV záporná. Opakovateľnosť (EV) Reprodukovateľnosť (AV) Opakovateľnosť a reprodukovateľnosť EV = R K AV = X ( K EV R& R = EV + AV DIF ) n r EV =,55 AV = 0,0 R&R =,59 EV AV %EV = 0 %AV = 0 % R& R TV TV = 0 %EV = 5,9% %AV =,0% %R&R = 5,% (R&R) R& R TV Vyhovuje: %R&R % Vyhovuje podmienečne: % < %R&R 0% Nevyhovuje: %R&R > 0% Softw are VPS s.r.o.

27 Neistota merania Neistota merania charakterizuje interval hodnôt merania, v ktorom s určitou pravdepodobnosťou bude ležať skutočná hodnota meranej veličiny. Vstupné zdroje neistoty merania je možné zoskupiť do dvoch kategórií ( A, B), založených na metodike hodnotenia: Neistota typu A (u A ) Z opakovaných hodnôt (X, X,...Xn) sa štandardná neistota typu A určí ako smerodajná odchýlka Neistota typu B (u B ) u A = n i= _ X i X n( n ) Neistota typu B je neistota stanovená experimentátorom z iných zdrojov (overovacie listy etalónov, neistoty určovania tabuľkových koeficientov, špecifikácia metrologických vlastností meradiel výrobcom, odhad na základe skúseností) ako je opakované meranie. Výsledná neistota typu B je zistená zlúčením čiastkových neistôt pochádzajúcich z týchto zdrojov. m f ub = u Bj = j x j Kombinovaná štandardná neistota (u C ) Určí sa ako kladná hodnota druhej odmocniny zo súčtu kvadrátov štandardnej neistoty u A a u B u = u + u Rozšírená kombinovaná štandardná neistota pre ľubovolne zvolenú pravdepodobnosť P Uc = Z. u C Pre zvolenú pravdepodobnosť P = 95% je Z =, pre P = 99,% je Z = C A B