Анализ измерительных систем Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 339.1

АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Е. В. Рихтер Научный руководитель - Е. А. Жирнова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Рассмотрен метод оценивания измерительных систем «MSA» , его понятие, цель применения, назначение и источник. Данный метод нужен для количественной оценки измерительных систем.

Ключевые слова: анализ измерительных систем, измерительный процесс, стабильность, воспроизводимость.

MEASUREMENT SYSTEM ANALYSIS

E. V. Rikhter Scientific Supervisor - E. A. Zhirnova

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

This article describes the method of estimating the «MSA» measurement systems, its concept, the purpose of the application, purpose and source. This method is needed to quantify the measurement systems.

Keywords: Measurement system analysis, process measurement, repeatability, reproducibility.

Measurement System Analysis (MSA) - это анализ измерительных систем - это метод, призванный дать заключение относительно приемлемости используемой измерительной системы через количественное выражение её характеристик. Под измерительными системами понимаются совокупность приборов, стандартов, операций, методов, персонала, компьютерных программ, окружающей среды, используемых для придания количественных значений измеряемым величинам [1]. Задачей измерительных систем является получение данных, анализ которых применяется для принятия управленческих решений в отношении продукции или процессов.

Анализ измерительных систем решает следующие задачи: выбор правильного вида измерения и подхода, оценка измерительного прибора, оценка процедур и операторов, оценка любого взаимодействий измерений, расчет погрешности измерения отдельных устройств измерения и / или измерительных систем [2].

Измерительная система включает в себя: средство измерения СИ, персонал, методику измерений, измеряемый объект (нередко с нестабильными, изменчивыми характеристиками), программное обеспечение (безошибочное программирование, правильная настройка программ), выполняемые операции (правильная последовательность и точность выполняемых оператором действий), окружающую среду.

Результат измерения - это не точечное значение (единичное значение) а отрезок (разброс соседних значений, каждое из которых имеет шансы быть показанным прибором в качестве результата. Разброс может быть обнаружен на определенном уровне чувствительности прибора и после нескольких замеров одной и той же детали. Иногда мы не увидим этого разброса, так как округленные единицы измерения результатов скрывают его (вес в килограммах, а разброс в граммах) [3].

В рамках проведения анализа мы оцениваем следующие статистические характеристики.

1) смещение в рамках калибровки (рис. 1) - это систематическая погрешность в результатах измерений, полученных с помощью измерительного процесса. При оценивании смещения мы используем t-критерий Стъюдента проверки гипотезы о значимом различии его с 0;

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 2

Рис. 1. Название

2) линейность измерительного процесса (рис. 2) - это изменение смещения измерительного процесса в диапазоне значений измеряемого процесса. Линейность смещения измерительных процессов оценивается при помощи корреляционного анализа;

Рис. 2. Название

3) сходимость результатов измерений - степень близости результатов измерений одного и того же измеряемого параметра, выполненных при неизмененных условиях измерения (рис. 3);

Сходи мость Рис. 3. Название

4) воспроизводимость результатов измерений - степень близости результатов измерений одного и того же измеряемого параметра, выполненных при измененных условиях измерения.

Сходимость и воспроизводимость оценивается с применением однофакторного дисперсионного анализа. При анализе измерительного процесса оцениваются все перечисленные выше характеристики, для контрольного - стабильность, смещение и сходимость. Рассмотренные статистические характеристики позволяют определить приемлемость измерительных или контрольных процессов.

Оценивание статистических характеристик измерительных и контрольных процессов необходимо проводить при выполнении условия, что все средства измерений и контроля прошли поверку/калибровку. Исследование должно начинаться с проведения оценивания стабильности измерительных и контрольных процессов, так как статистические характеристики стабильных процессов остаются постоянными. Если процесс нестабилен, то определяются и устраняются особые причины.

После чего снова проводится исследование стабильности, пока процесс не будет приведен в стабильное состояние.

Следующими оцениваются смещение и линейность смещения. Если смещение признается отличным от нуля, то его используют в дальнейшем при оценивании сходимости и воспроизводимости.

Для контрольного процесса определяются смещение и сходимость. В случае неприемлемой сходимости и воспроизводимости процесса идентифицируются и устраняются причины повышенной изменчивости.Ы8Л имеет широкое распространение в СМК автомобильной промышленности и является одним из основных обязательных к использованию методик при внедрении требований стандарта ISO/TS 16949, который устанавливает требования к поставщикам автомобильной промышленности [4].

Так же, как и производственные процессы, процессы снятия измерений могут иметь вариации, что впоследствии может привести к дефектам. Анализ измерительных систем оценивает метод испытаний, измерительные приборы, а также весь процесс получения измерений для обеспечения целостности данных, используемых для анализа (как правило, анализа качества), и, чтобы понять последствия ошибок измерения для решений, принятых о продукте или процессе. MSA является важным элементом методологии 6 Сигма и других систем менеджмента качества.

Анализ измерительных систем используется для минимизации риска того, что несоответствие элементов измерительной системы приведет к ложным решениям при контроле продукции и к излишнему регулированию процесса.

Целью анализа измерительных систем является обеспечение достоверности измерений посредством подтверждения её пригодности.

Анализ измерительных систем необходим для выбора правильного измерения и подхода, оценки измерительного прибор, процедур и операторов, а также любого взаимодействия измерений, расчёта погрешности отдельных устройств измерения или измерительных систем.

Библиографические ссылки

1. Reference Manual Fourth Edition Chrysler Group LLC, Ford Motor Company, 2003.

2. Малахова Ю. Г., Жирнова Е. А. ВНИИМС // Управление качеством на основе функционально стоимостного анализа и процессного подхода. 2015. № 4.

3. Анализ измерительных систем. Справочное руководство. 3-е изд., перераб. и доп. Н. Новгород: СМЦ Приоритет, 2003. 230 с..

4. Системы качества в автомобилестроении. Методы статистического управления процессами. М. : Изд-во стандартов. 36 с. ГОСТ Р 51814.3-2001.

© Рихтер Е. В., 2016