Калибровка средств измерений

Источник изображения: Apicha Thumvisead / iStock / Getty Images Plus через Getty Image

Решение проблем на основе данных имеет решающее значение для того, чтобы организации оставались конкурентоспособными; однако хорошие решения основаны на точных измерениях. График калибровки приборов должен быть выполнен в нужное время, чтобы обеспечить минимальную погрешность, а оценка состояния «как есть» дает представление об удобстве эксплуатации и адекватности усилий по калибровке. В этой статье освещается использование исследований линейности и систематической ошибки для получения информации о точности измерений, а также выделяются инструменты, которые могут потребовать дальнейшего изучения.

Измерительные устройства производят данные, используемые для обеспечения контроля над процессами и их соответствия требованиям. Измерения включают неопределенность, которая может помешать принятию правильных решений. Неопределенность измерения включает три компонента: точность, прецизионность и случайную изменчивость. Использование функции секундомера на персональном устройстве служит хорошей иллюстрацией каждого из них. Разница между указанным показанием и тем, что можно определить с помощью устройства, которое дает надежные результаты, означает точность показаний. Получение одного и того же результата при повторных попытках или воспроизведение одного и того же результата несколькими людьми считается точностью. Ничего нельзя поделать с третьим компонентом — случайной изменчивостью. Дальнейшее изучение точности включает анализ измерительных систем, который не является частью этой статьи и настоятельно рекомендуется читателям в качестве дополнительной темы. Калибровка измерительных приборов имеет дело с одним из трех источников неопределенности: точностью.

Калибровка наиболее эффективна, когда исследуемый прибор сначала изучается в состоянии «как есть» в типичной среде использования (рис. 1). График представляет собой первое визуальное свидетельство точности прибора. В пределах референсного диапазона присутствует значительная разница в смещении синих точек (наблюдений). Красные квадраты представляют среднее смещение, а красная линия указывает на то, что смещение меняется в пределах референтного диапазона. Сравнение облака наблюдений со смещением (шкала Y) объясняет, что устройство обычно выдает значения, которые превышают фактические измерения.

Рисунок 1 - Исследование «как есть» | Источник изображения: ООО «Минитаб»

Калибровка выполняется для уменьшения смещения. Среднее смещение представляет собой сводку различий в измерениях в пределах референтного диапазона. Референсный диапазон должен быть достаточно широким, чтобы можно было определить погрешность показателей, включающих результаты, выходящие за пределы спецификации. Хорошим эмпирическим правилом является эталонный диапазон, который как минимум на 125 % превышает спецификации. Обзор истории процесса можно использовать для настройки эталонного диапазона путем определения наиболее вероятных крайних мер.

Рассмотрим цифровые весы, используемые в производственных операциях для измерения веса фармацевтических таблеток. Вес таблетки измеряется в миллиграммах (мг), а производитель весов указывает, что устройство может измерять вес с точностью до 1 мг. Лабораторные весы используются для проведения стандартных измерений, поскольку они позволяют измерять с точностью до 0,1 мг. Эталоны измерений, которые в 10 раз точнее, чем испытательное устройство, должны очень хорошо подойти для исследования. В некоторых исследованиях используются промышленные стандарты, которые, как правило, дороги и требуют особого хранения и обращения для обеспечения непрерывной работоспособности.

Во время исследования образцы таблеток хранят в четко маркированных небольших контейнерах во избежание случайного смешивания. Необходимо соблюдать большую осторожность и документировать, чтобы гарантировать, что образцы не попадут в поток годной продукции. Технические специалисты согласовывают процедуры обращения, чтобы гарантировать, что тестовые образцы не будут изменены, что имеет решающее значение для ценности исследования. Пример исследования включает повторные измерения образцов и несколько испытаний тремя операторами для представления типичного использования. Стандарты были созданы путем трехкратного измерения каждого образца и расчета среднего значения. Можно возразить, что в данные включена некоторая неопределенность, связанная с репликацией и воспроизводством, что не обязательно плохо.