Страница 3: ДСТУ ISO/TS 14253-2:2006. Вимоги до геометричних розмірів виробів. Перевірка вимірюванням робочих зразків та засобів вимірювальної техніки. Частина 2. Рекомендації з оцінювання невизначеності вимірів геометричних розмірів виробів, калібрування засобів вимірювальної техніки та конт (61276)

Спрощений ітераційний метод можна застосовувати у двох випадках:

1. Керування невизначеністю вимірювання результату заданого процесу вимірювання (можна використовувати для результатів відомого процесу вимірювання чи для порівняння двох або більше таких результатів) — див. 6.2.

2. Керування невизначеністю процесу вимірювання; розроблення прийнятного процесу вимірю­вання, тобто U_E< Uy — див. 6.3.

6 МЕТОДИКА КЕРУВАННЯ НЕВИЗНАЧЕНІСТЮ — PUMA

Передумовою для складання бюджету і керування невизначеністю є чітка ідентифікація і визна­чення завдання вимірювання; тобто вимірювання піддають кількісному визначенню (характеристика геометричних розмірів робочого зразка чи метрологічна характеристика геометричних розмірів засобу вимірювальної техніки). Невизначеність вимірювання — міра якості вимірюваної величини, яка узго­джується з визначенням характеристики геометричних розмірів робочого зразка чи метрологічними характеристиками геометричних розмірів засобу вимірювальної техніки, наведеного у стандартах на геометричні розміри виробів.

Стандарти на геометричні розміри виробів визначають умовно істинне значення (див. 1.20 VIM) вимірюваних характеристик, пов’язаних з цими стандартами і загальними стандартами (див. ISO/TR 14638). Стандарти на геометричні розміри виробів у більшості випадків також визначають іде­альний — або умовно істинний — принцип вимірювання (див. 2.3 VIM), метод вимірювання (див. 2.4 VIM), методику вимірювання (див. 2.5 VIM) і стандартні «нормальні» умови (див. 5.7 VIM).

Відхили від стандартизованих умовно істинних значень характеристик тощо (досконалий опера­тор) входять у невизначеність вимірювання.

Керування невизначеністю вимірювання для встановленого завдання вимірювання (рамка 1 на рисунку 1) і для наявного процесу вимірювання зображено на рисунку 1. Принцип вимірювання (рам­ка 3), метод вимірювання (рамка 4), методика вимірювання (рамка 5) та умови вимірювання (рамка 6) зафіксовано, наведено чи визначено для цього випадку, і їх не може бути змінено. Лише завдання оцінює вплив на невизначеність вимірювання. Необхідна U_R може бути задана чи визначена.

Застосовуючи ітераційний метод GUM, першу ітерацію виконують тільки для орієнтації та пошуку основних носіїв невизначеності. Єдине, що потрібно зробити для керування процесом у цьому випад­ку, — це удосконалити оцінювання основних носіїв, щоб наблизитися до істинної оцінки складників не­визначеності, таким чином уникаючи занадто великого переоцінювання — за необхідності.

Методика керування невизначеністю є такою:

1. Виконують першу ітерацію, основану переважно на моделі чорного ящика для процесу оціню­вання невизначеності, та складають попередньо бюджет невизначеності (рамки 7 —9), наближаючись до першого приблизного оцінювання розширеної невизначеності U_E1 (рамка 10). Більш детально сто­совно оцінювання невизначеності див. розділ 9. Усі оцінки невизначеності U^ розраховують як оцінки верхніх границь.

2. Порівнюють першу оцінену невизначеність L/_E1 з необхідною невизначеністю U_R (рамка А) для встановленого завдання вимірювання:

1. якщо (7_Е1 прийнятна (тобто якщо U_E1 < U_R), то бюджет невизначеності першої ітерації засвідчує, що наведена методика вимірювання прийнятна для цього завдання вимірювання (рам­ка 11)',

2. якщо U_E1 неприйнятна (тобто якщо U_E1 > t/_R) або якщо немає необхідної невизначеності, але бажано отримати менш або більш істинне значення, то процес ітерації продовжують.

3. Перш ніж розпочати нову ітерацію, аналізують відносну значущість носіїв невизначеності. У багатьох випадках кілька складників невизначеності домінують над сумарною стандартною невизна­ченістю та розширеною невизначеністю.

4. Змінюють припущення чи коригують знання про складники невизначеності для точнішого (див. 3.5 VIM) оцінювання верхніх границь найбільших (основних) складників невизначеності (рамка 12).

Формують докладнішу модель процесу оцінювання невизначеності чи приймають рішення щодо вимірювального процесу (рамка 12).Заданий процес
вимірювання

ДСТУ ISO/TS 14253-2:2006

Рисунок 1 — Керування невизначеністю результату вимірювання для заданого процесу вимірювання

5. Виконують другу ітерацію бюджету невизначеності (рамки 7—9), яка призводить до другого, точнішого (див. 3.5 VIM) оцінювання верхньої границі невизначеності вимірювання U_a (рамка 10).

6. Порівнюють другу оцінену невизначеність U_a (рамка А) з необхідною невизначеністю U_R для наявного завдання вимірювання:

1. якщо U_a прийнятна (тобто якщо U_aU_R), то бюджет невизначеності другої ітерації засвід­чує, що наведена методика вимірювання прийнятна для цього завдання вимірювання (рамка 11).

2. якщо U_E2 неприйнятна (тобто якщо 1/_Е2 > U_R) або якщо немає необхідної невизначеності, але бажано отримати менш або більш істинне значення, то потрібна третя (а можливо, і більше) ітерація. Повторюють аналізування носіїв невизначеності (приймають додаткові зміни, коригують знання, змінюють моделювання тощо (рамка 12)) та зосереджуються на найбільших на даний мо­мент носіях невизначеності у цій ситуації.

д) Якщо було використано усі можливості, щоб одержати точніші (менші) оцінки верхніх границь невизначеностей вимірювання без досягнення прийнятної невизначеності вимірювання и^< U_R, то констатують, що неможливо задовольнити умову заданої необхідної U_R.

6.3 Керування невизначеністю для створення та удосконалення процесу/методики вимі­рювання

Керування невизначеністю у цьому випадку виконують для удосконалення прийнятного процесу вимірювання (вимірювання геометричних характеристик робочого зразка чи метрологічних характерис­тик засобів вимірювальної техніки (калібрування)). Керування невизначеністю виконують на основі установленого завдання вимірювання (рамка 1 на рисунку 2) і заданої цільової невизначеності Uy (рамка 2 на рисунку 2). Прийняття рішення щодо визначення завдання вимірювання і одержання цільо­вої невизначеності на досить високому рівні керування є сферою політики компанії. Прийнятна мето­дика вимірювання — це методика, за якої результати оцінювання невизначеності вимірювання менші чи дорівнюють значенням(-ю) цільової невизначеності. Якщо оцінена невизначеність вимірювання значно менша за цільову невизначеність, то методика вимірювання може бути економічно недо­цільною для виконання завдання вимірювання (тобто процес вимірювання занадто дорогий).

Методика PUMA, основана на установленому завданні вимірювання (рамка 1) і заданій цільовій невизначеності Uy (рамка 2), передбачає такий порядок (див. рисунок 2):

1. Вибирають принцип вимірювання (рамка 3) на основі досвіду і доступного засобу вимірюваль­ної техніки, які є в компанії.

2. Установлюють і документують попередній метод вимірювання (рамка 4), методику вимірю­вання (рамка 5) та умови вимірювання (рамка 6) на основі досвіду і відомих можливостей компанії.

3. Виконують першу ітерацію, основану переважно на моделі чорного ящика для процесу оціню­вання невизначеності, та складають попередньо бюджет невизначеності (рамки 7—9), що призводить до першого приблизного оцінювання розширеної невизначеності С/_Е1 (рамка 10). Більш докладну інформацію про оцінювання невизначеності див. у розділі 9. Усі оцінки невизначеності U_EN розрахо­вують як оцінки верхніх границь.

4. Порівнюють першу оцінену невизначеність С/_Е1 із заданою цільовою невизначеністю U_T(рамка А):

1. якщо U_Ei прийнятна (тобто якщо U&<, Uy), то бюджет невизначеності першої ітерації засвід­чує, що наведена методика прийнятна для цього завдання вимірювання (рамка 11);

2. якщо U_E1« Uy, то методика вимірювання технічно придатна, але можлива зміна методу і/чи методики (рамка 13) для формування більш ефективної вартості процесу вимірювання під час збільшення невизначеності. Далі потрібно виконати нову ітерацію для оцінювання вислідної не­визначеності вимірювання U^ (рамка 10);

3. якщо U_E1 неприйнятна (тобто якщо U_E1 > Uy), то процес ітерації продовжують, або це озна­чає, що прийнятної методики вимірювання немає.

5. Перш ніж розпочати нову ітерацію, аналізують відносну значущість носіїв невизначеності. У багатьох випадках кілька складників невизначеності домінують над сумарною стандартною неви­значеністю та розширеною невизначеністю.

Якщо U_E1 > Uy, то змінюють припущення, моделювання або коригують знання про складники невизначеності (рамка 12) для точнішого (див. 3.5 VIM) оцінювання верхніх границь найбільших (основних) складників невизначеності.ДСТУ ISO/TS 14253-2:2006

Рисунок 2 — Методика керування невизначеністю вимірювання (PUMA) для процесу/методики вимірювання

6. Виконують другу ітерацію бюджета невизначеності (рамки 7—9), яка призводить до другого, точнішого (див. 3.5 VIM), оцінювання верхньої границі невизначеності вимірювання 14=2 (рамка 10)-

7. Порівнюють другу оцінену невизначеність (У_Є2 із заданою цільовою невизначеністю U_r (рамка А):

1. якщо U_E2 прийнятна (тобто якщо U_E2Uj), то бюджет невизначеності другої ітерації засвід­чує, що наведена методика прийнятна для цього завдання вимірювання (рамка 11);

2. якщо U_E2 неприйнятна (тобто якщо U_£2> U_T), то потрібно зробити третю (а можливо, і більше) ітерацію. Повторюють аналізування носіїв невизначеності (приймають додаткові зміни, моделюють та коригують знання (рамка 12)) і зосереджуються на найбільших носіях невизначе­ності у цій ситуації.

8. Якщо було використано усі можливості, щоб одержати точніші (менші) оцінки верхніх границь невизначеностей вимірювання без досягнення прийнятної невизначеності вимірювання и&і<, U_Tl то зміни методу або методики вимірювання чи умов вимірювання (рамка 13) необхідні (можливо) для зниження значущості оціненої невизначеності U^. Методику ітерації починають знову з першої іте­рації.

9. Якщо зміна в методиці або методі вимірювання чи в умовах (рамка 13) не призводять до прий­нятної невизначеності вимірювання, то є остання можливість — змінити принцип вимірювання (рам­ка 14) і виконати описану вище методику вимірювання знову.

10. Якщо зміна принципу вимірювання і відносних ітерацій, описаних вище, не призводить до прий­нятної невизначеності вимірювання, то вирішальна можливість — змінити завдання вимірювання та/ чи цільову невизначеність (рамка 15) та виконати описану вище методику вимірювання знов.

1. ) Якщо зміна завдання вимірювання чи цільової невизначеності не можлива, то це означає, що прийнятної методики вимірювання немає (рамка 16).

7. ДЖЕРЕЛА ПОХИБОК І НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ВИМІРЮВАННЯ

   1. Типи похибок

У результатах вимірювання регулярно виявляють різні типи похибок, а саме:

• систематичні похибки;

• випадкові похибки;

• дрейф;

• зовнішні похибки.

Усі похибки за природою систематичні. Коли трапляється несистематична похибка, то це лише тому, що похибка не була виявлена, чи тому, що рівень роздільної здатності недостатній. Система­тичні похибки можуть бути охарактеризовані величиною і знаком («плюс» або «мінус»).

ER = MR-TV, (4)

де ER — похибка;

MR — результат вимірювання;

TV —істинне значення.

Випадкові похибки є систематичними похибками, які спричинені неконтрольованими випадковими впливними величинами. Випадкові похибки характеризуються середнім квадратичним відхилом і типом розподілу. Середнє значення випадкових похибок найчастіше вважають основою для оцінювання систематичної похибки (див. рисунок 3).

Дрейф спричиняється систематичним впливом некерованої впливної величини. Дрейф часто буває ефектом часу чи ефектом спрацювання. Дрейф характеризується зміною за одиницю часу або залежно від кількості (частоти) використання.

Викиди спричиняються неповторюваними інцидентами в процесі вимірювання. Шум, електричний або механічний, може спричинити викиди. Часто причиною викидів є помилки людини, такі як похибки читання, записування, або неправильне керування засобами вимірювальної техніки. Зовнішні похибки неможливо охарактеризувати одразу.