MINİSÉGBIZTOSÍTÁS. 8. ELİADÁS Mérıeszköz megfelelıség Mérıeszköz-képesség vizsgálat Április 4. Összeállította: Dr. Kovács Zsolt egyetemi tanár

Átírás

1 MINİSÉGBIZTOSÍTÁS Összeállította: Dr. Kovács Zsolt egyetemi tanár 8. ELİADÁS Mérıeszköz megfelelıség Mérıeszköz-képesség vizsgálat 011. Április 4. NyME FMK Terméktervezési és Gyártástechnológiai Intézet NYME FMK TGYI fólia Készült a Nemzeti Fejlesztési Terv HEFOP Operatív Programja keretében

2 A méréssel megállapított értékeknek helyeseknek, általánosan elfogadhatóknak és más értékekkel összehasonlíthatóknak kell lenniük. Ezt csak a mérésügy országos és nemzetközi szabályozása tudja biztosítani. Törvény által felhatalmazott Országos Mérésügyi Hivatal. Joghatállyal járó mérést a mérési feladat elvégzésére alkalmas, hitelesített mérıeszközzel kell végezni. A hitelesítés hatósági tevékenység. Minıségbiztosítási rendszerek a mérıeszközökkel szemben minıségbiztosítási követelményeket támasztanak. A fıbb követelmények:.kalibrálás, hitelesítés,.(iso 1001)

3

4

5 MÉRÉSI BIZONYTALANSÁG: a mérendı mennyiség valódi értékét tartalmazó tartomány becslése. Meghatározása mérési sorozatok statisztikai kiértékelésével, a tapasztalati szórás meghatározásával történik. Pl.: a mérıhasáb mérete 5 ± 0,001 mm, ami azt jelenti, hogy a mérés bizonytalansága 0,00 mm. MÉRÉSI HIBA: a mért érték és a helyes érték közötti különbség. ÁLLANDÓ (SZISZTEMATIKUS) MÉRÉSI HIBA: minden méréskor jelentkezı hiba, a mérés megismétlésével nem szüntethetı meg, ellenben nagysága és elıjele megismerhetı, ezáltal kiküszöbölhetı, vagy számításba vehetı. Pl.: a mérleg terheletlen állapotban 10 g értéket mutat. Lehetséges megoldás: a mérési eredmények korrigálása, vagy a mérleg beállítása.

6 Mérıeszköz rendszeres hibája (Systematic Error of Measurement) alatt ugyanannak az értéknek megismételhetıségi feltételek közt elvégzett végtelen számú mérésével kapott számtani középértékének és a ténylegesnek tekinthetı érték (etalon) különbségét értjük. ( Pontosság )

7

8

9

10 3. ábra: leszármaztatási rend

11 A HITELESÍTÉS célja, annak elbírálása, hogy a mérıeszköz megfelel-e a vele szemben támasztott mérésügyi elıírásoknak. Azt igazolja, hogy az adott mérıeszköz metrológiai jellemzıi a rá vonatkozó, szabványban vagy más normatív dokumentumban meghatározott pontossági osztály tőréshatárain belül vannak. A kötelezı újrahitelesítési idıközök jogszabályban vannak rögzítve. A KALIBRÁLÁS a mérıeszköz szempontjából ideálisnak tekinthetı etalontól való eltérést vizsgálja

12 Mikrométerek megengedett hibái

13 A hitelesítést a nemzeti mérésügyi intézmény (vagy az általa feljogosított más szerv) végzi, célja annak az elbírálása és igazolása, hogy a mérıeszköz teljes mértékben kielégíti a hitelesítési eljárás követelményeit. A hitelesítés a mérésügy szóhasználatával élve: a metrológiai megfelelıség hatósági tanúsítása. A kalibrálás, mőszaki tartalmát tekintve nem tér el lényegesen a hitelesítéstıl. Célja ugyancsak a metrológiai jellemzık - elsısorban a pontosság - ellenırzése. A kalibrálás azoknak a mőveleteknek az összessége, amelyekkel meghatározott feltételek között megállapítható az összefüggés a mennyiség mért értéke és az etalonnal megvalósított megfelelı érték között.

14 Hitelesítés A MKEH végzi. A mérésügyi törvényhez kapcsolódóan kormányrendeletben szabályozták, mely mérıeszközöket kell hitelesíteni. (gumiabroncs nyomásmérı, testmagasságmérı, kereskedelmi mérıeszközök ) Ennek során a mérıeszköz elıször egy típusvizsgálaton esik át, amikor meghatározzák azt a megengedhetı hibát amivel a mérıeszköz használható. Az elvégzett mérések alapján ha ebbe a tartományban még belefér a mérıeszköz hibája akkor megkapja a hiteles címkét. A mérési eredményeket nem közlik a megrendelıvel. Hatóságilag elı van írva a hitelesítési idıköz.

15 Kalibrálás Ez a szó egy olyan mérési tevékenységet takar amikor a mérıeszközök kerülnek a mérés, a vizsgálat tárgyává. Azért hogy megnyugtatóan tudjunk mérni, ismernünk kell ugyanis mérıeszközeink mérıképességét. Ebben segít ez a szolgáltatás, hisz dokumentáltan bemutatja a mérıeszköz hibáit. A felhasználó egy bizonyítványt kap a mérıeszközérıl, ennek birtokában aztán könnyen el tudja dönteni milyen mérési feladatokat lehet végezni vele, illetve neki kell eldönteni azt is mikor kalibráltatja újra. A tanúsított minıségbiztosítási rendszerrel rendelkezık közül kerülnek ki megrendelıink, hisz ez a szolgáltatás szorosan illeszkedik a rendszerükbe. Arról hogy kalibrálási szolgáltatásaink színvonala megfelelı, a Nemzeti Akkreditáló Testület okirata tanúskodik.

16 A MÉRÉS MEGISMÉTELHETİSÉGE: azonos mérendı mennyiség ismételt mérése során kapott eredmények egymáshoz való közelsége (a mérés bizonytalanságán belüli megegyezése), amennyiben a következı feltételek fennállnak: - azonos mérési módszer, - azonos mérıszemély, - azonos mérıeszköz, - azonos mérési hely, - azonos használati feltételek, - rövid idıtartamon belüli ismétlés. A megismételhetıség tehát feltételezi, hogy a mérendı mennyiség idıben állandó és mérés közben nem változik. Például egy beton darab tömegét többször egymásután meg lehet mérni, de a törıszilárdságát már csak egyszer. A napi 10 órakor mért hımérséklet csak egyszer mérhetı meg.

17 Ismételhetıség (Repeatability, Wiederholpräzision) ugyanolyan körülmények közt megismételve a mérést mennyire térnek el a mérési eredmények.

18 A MÉRÉS REPRODUKÁLHATÓSÁGA: azonos mérendı mennyiség ismételt mérése során kapott eredmények egymáshoz való közelsége, amennyiben az alábbi feltételek közül egy vagy több megváltozik: - módszer, - személy, - mérıeszköz, - mérési hely, - használati feltételek, - idı. Ahhoz hogy a mérési eredmények azonosak legyenek azért néhány kitételnek meg kell egyeznie: mindkét mérıeszköz azonos leszármaztatási rend szerint készült, a más mérıeszköz pontossága megegyezik az eredeti mérıeszköz pontosságával és mindkettı ellenırzött állapotban volt a mérés idején.

19 Reprodukálhatóság (Reproducibility, Vergleichpräzision) ugyanannak a méretnek más mérıszemélyek által kapott mérési eredményeinek eltérése.

20 ÉRZÉKENYSÉG: azt mutatja meg, hogy a mérendı mennyiség egységnyi megváltozása (bemenı jel) milyen kimenıjel változást idéz elı. Pl.: a 0,001 mm osztásértékő mérıórán a 0,1mm- es méretváltozás 100 osztásnyi elmozdulást hoz létre, míg 0,1 mm osztású órán csak egy osztásnyit, tehát az ezredmilliméteres mérıóra százszor érzékenyebb. INDULÁSI ÉRTÉK: a mérendı mennyiség változásának az a legkisebb értéke, amelyet a mérıeszköz már érzékel. PL.: a hídmérlegre rászáll egy veréb a mérıeszköz nem mutat változást, ha ez a veréb egy laboratóriumi mérlegre száll rá a mérleg kiakad, mert értékmutatása kisebb mint a veréb tömege.

21 Ismételhetıség és reprodukálhatóság (R&R) vizsgálat R&R VIZSGÁLAT: a mérések megismételhetıségének és reprodukálhatóságának együttes értékelése. A vizsgálat elve, hogy a mérési eredmények megfelelıségét a körülmények változtatásával vagy anélküli többszöri ismétlés eredményeinek ingadozásával becsülik, többnyire a tırésmezıhöz viszonyítva. Valamely mérıeszköz, mérési módszer és a mérésben résztvevı személyek alkalmasságát a következık szerint vizsgálják: ugyanazon mérıeszközzel, ugyanazon módszer alkalmazásával három operátor 10 db azonos sorozatban készült tárgyat megmér (egy darabot háromszor). A mérési eredményekbıl képzett statisztikai mutatók (egyéni átlag, átlagterjedelem, egyéni terjedelemátlag, terjedelmek átlaga) segítségével kiszámítják az R&R mutatót és minısítik a mérést. Laboratóriumi körmérések Az R&R vizsgálat módszere alkalmas a laboratóriumi körmérések kiértékelésére, amikor is egy anyagmintát köröztetnek egymás között a laboratóriumok, a mérési eredmények összehasonlítása tájékoztatás ad az egyes mérıhelyek felkészültségérıl, megfelelıségérıl. Ilyen mérést akkor is célszerı végezni, ha a mérésnek nincs hitelesített etalonja.

22 A mérıeszköz rendszeres hibája, a mérési tartomány egy bizonyos szakaszán, általában a tőrésmezın belül vagy állandó, vagy állandó és megengedett meredekséggel változhat (növekedhet).

23

24

25 MÉRİESZKÖZ Z FELÜGYELET Újabb kelető fogalom a validálás, ez mindinkább meghonosodik a metrológiai szóhasználatban. Magyarra érvényesítı ellenırzésnek fordítják. A validálás vizsgálattal és objektív bizonyíték nyújtásával való megerısítése annak, hogy a meghatározott, rendeltetésszerő felhasználásra vonatkozó konkrét követelmények teljesülnek. A definíció fordításának elemzése helyett közöljük az eredeti angol nyelvő meghatározást is: confirmation by examination and provision of objektive evidence that the particular requirements for a specific intended use are fullfilled.

26 MÉRİESZKÖZ Z FELÜGYELET Értelmezésünk szerint a validálás fogalma a mérési folyamat konfirmálásához áll közel, de validáláskor nem általában a rendeltetésszerő használat, hanem egy konkrét, térben-idıben adott felhasználás követelményeinek való megfelelést vizsgáljuk. Végül említsük meg, hogy az ISO 840:1994 Minıségirányítási és minıségbiztosítási szakszótára ugyancsak tartalmazza és definiálja a hitelesítést (verification), ez: vizsgálattal és objektív bizonyíték nyújtásával való megerısítése annak, hogy az elıírt követelmények teljesülnek. A magyar szakértık ezt a fogalmat a metrológia iránti méltányosságból igazoló ellenırzésnek fordították. A jusztírozás a mérıeszköz beállítása, hogy a mutatott érték eltérése a valós értéktıl minimális (minél kisebb) legyen.

27

28 A mérıeszközök az ISO es szabvány szerint konfirmálhatók. A metrológiai konfirmálás azoknak a mőveleteknek az összessége, amelyek annak biztosításához szükségesek, hogy a mérıberendezés adott példánya a rendeltetésszerő használatnak megfelelı állapotban legyen. A metrológiai konfirmálás általában magában foglalja a kalibrálást, a szükséges beszabályozást és javítást, az azt követı újrakalibrálást, valamint az illetéktelen beavatkozást megakadályozó lezárást és a címkézést is.

29 A hitelesítés, a kalibrálás és a konfirmálás közötti alapvetı tartalmi különbség abban foglalható össze, hogy a hitelesítés a többnyire normatív módon (direktívában, szabványban) megfogalmazott mérésügyi követelményeknek, a kalibrálás a mérıeszköz specifikációjának, a konfirmálás pedig a rendeltetésszerő használatra való alkalmasság követelményeinek a teljesítését kívánja meg a mérıeszköztıl. A kalibrálás és a konfirmálás esetében mindinkább elıtérbe kerül a rendszeres vizsgálatok mellızésébıl származó kockázat és a vizsgálatok elvégzéséhez szükséges ráfordítások mérlegelése. A konfirmálás nem csupán a mérıeszközökre, hanem a mérési folyamat egészére is kiterjeszthetı. A mérési folyamat ellenırzésének kérdéseivel a ma még bizonytalan sorsú ISO es szabvány foglalkozik.

30

31 MÉRİESZKÖZÖK K MÉRÉSTECHNIKAI M TULAJDONSÁGAI Mérıeszköz rendszeres hibája (Systematic Error of Measurement) alatt ugyanannak az értéknek megismételhetıségi feltételek közt elvégzett végtelen számú mérésével kapott számtani középértékének és a ténylegesnek tekinthetı érték (etalon) különbségét értjük. ( Pontosság )

32 MÉRİESZKÖZÖK K MÉRÉSTECHNIKAI M TULAJDONSÁGAI Linearitás (Linearity): a mérıeszköz rendszeres hibája a mérési tartomány egy bizonyos szakaszán, általában a tőrésmezın, vagy állandó, vagy állandó és megengedett meredekséggel változhat (növekedhet).

33 MÉRİESZKÖZÖK K MÉRÉSTECHNIKAI M TULAJDONSÁGAI Ismételhetıség (Repeatability, Wiederholpräzision) ugyanolyan körülmények közt megismételve a mérést mennyire térnek el a mérési eredmények.

34 MÉRİESZKÖZÖK K MÉRÉSTECHNIKAI M TULAJDONSÁGAI Reprodukálhatóság (Reproducibility, Vergleichpräzision) ugyanannak a méretnek más mérıszemélyek által kapott mérési eredményeinek eltérése.

35 MÉRİESZKÖZÖK K MÉRÉSTECHNIKAI M TULAJDONSÁGAI Stabilitás (Stability) a mérıeszköz metrológiai tulajdonságainak idıbeli állandósága. Összefoglalás:

36 Mérırendszer rendszer elemzés Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Mérıeszköz-képesség a mérési eredmények eltérése az alkatrészek közti különbség a mérırendszer okozta különbség mérıeszköz (ismételhetıség) reprodukálhatóság kezelı (mérı személy) kölcsönhatás a kezelı és az alkatrész között

37 Mérırendszer rendszer elemzés Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Az ingadozás s forrásainak felbontása σ = σ + σ mérés alkatr mérırendszer σ = σ + σ mérırendszer repr ism σ = σ + σ repr kezelı alk* kezelı

38 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat Varianciák k becslése se terjedelem-módszerrel dszerrel Kezelı. A Kezelı: B Kezelı: C Minta A1 A A3 Terjedelem B1 B B3 Terjedelem C1 C C3 Terjedelem Átlag ABC 1,10,101,10 0,001,10,10,10 0,000,101,100,103 0,003,1017,106,107,104 0,003,106,105,101 0,005,107,108,110 0,003,1060 3,109,109,109 0,000,109,110,108 0,00,108,109,105 0,004,1083 4,110,106,105 0,005,110,106,107 0,004,106,106,106 0,000,1070 5,107,105,109 0,004,109,107,107 0,00,108,110,111 0,003,1083 6,103,103,105 0,00,105,104,106 0,00,106,103,10 0,004,1043 7,107,111,11 0,005,109,106,111 0,005,108,107,107 0,001,1087 8,106,105,106 0,001,106,108,104 0,004,106,107,108 0,00,1063 9,104,107,105 0,003,107,104,10 0,005,105,107,104 0,003, ,107,108,104 0,004,103,106,104 0,003,106,104,100 0,006,1043 Átlag x A =, R A =0,08 x B =, R B =0,03 x C =, R C =0,09,105978

39 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat A szórások sok becslése se a terjedelemátlagokb tlagokból: l: Az ismétl tlıdési hiba okozta ingadozás s terjedelemátlaga: tlaga: R R + R 3 + R 0, , ,009 A B C ism = = = 0,00967 n=3 d = 1,693 (tábl blázatból) R 0, ˆ σ = = = d 1, 693 0, 00175

40 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat A szórások sok becslése se a terjedelemátlagokb tlagokból: l: A reprodukálhat lhatósági hiba okozta ingadozás s terjedelemátlaga: tlaga: Rrepr = Max.x Min.x = 0,00067 Max.x, Min.x, n=3 d = 1,693 (tábl blázatból) x diff x diff 0,00067 R 0, ˆ σ = = = d 1, 693 0,

41 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat A szórások sok becslése se a terjedelemátlagokb tlagokból: l: R 0, ˆ σ = = = d 1, 693 0, σ repr, korr = σ repr n σ ism ism n alk

42 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat A szórások sok becslése se a terjedelemátlagokb tlagokból: l: Az alkatrészek méreteltm reteltérésének terjedelme: R = alk R x i

43 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat Minta A1 A A3 Átlag B1 B B3 Átlag C1 C C3 Átlag Átlag ABC 1,10,101,10,10,10,10,10,10,101,100,103,101,1017,106,107,104,106,106,105,101,104,107,108,110,108,1060 3,109,109,109,109,109,110,108,109,108,109,105,107,1083 4,110,106,105,107,110,106,107,108,106,106,106,106,1070 5,107,105,109,107,109,107,107,108,108,110,111,110,1083 6,103,103,105,104,105,104,106,105,106,103,10,104,1043 7,107,111,11,110,109,106,111,109,108,107,107,107,1087 8,106,105,106,106,106,108,104,106,106,107,108,107,1063 9,104,107,105,105,107,104,10,104,105,107,104,105, ,107,108,104,106,103,106,104,104,106,104,100,103,1043

44 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat A szórások sok becslése se a terjedelemátlagokb tlagokból: l: Az alkatrészek méreteltm reteltérésének terjedelme: R = alk R x i R alk =, 1087, 1017 = 0, 0070 n=10 d = 3,078 (tábl blázatból) ˆ σ = R d 0, , 078 alk = = 0, 0074

45 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat Az ingadozás forrása 3 ember esetén (1) Ismételhetıség s s %R+R-ben A teljes ingadozás %-ában 0, , ,0 37,14 () Reprodukálhatóság 0,000158, ,80 0,30 (1+) R+R 3, ,00 37,44 (3) Alkatrészek között 0,0074 5, ,56 (1++3) Teljes ingadozás 8, ,00

46 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat Az ingadozás forrása 3 ember esetén Ing. tart. szél. A A telj. ing. tőrésmezı 5,15 s %-ában %-ában (1) Ismételhetıség 0, , , ,94 9,0 () Reprodukálhatóság 0,000158, , ,50 0,81 (1+) R+R 0, , , ,18 9,06 (3) Alkatrészek 0,0074 5, , ,10 11,71 között (1++3) Teljes 0, , , ,00 14,81 ingadozás Tőrésmezı 0, ,00 P T = Pr ecision _ to _Tolerance 5 15 ˆ σ FTH ATH =, mérés

47 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Ismételhet telhetıség és s reprodukálhat lhatóság g vizsgálat Megkülönböztethetı kategóriák száma: k = ˆ σ ˆ σ mérés alkatrész Ha k< a mérıeszköz csak jó/nem jó döntéshez használható

48 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat: General Motors szerinti értékelés A számításokhoz sokhoz felhasznált lt állandók értékei: Ismétlések D Ismétlések 4 száma 3 száma 3,7 k 1 4,56 3,05 3,58 Mérı személyek 3 száma k 3,65,70 Ismételhet telhetıség g (Repeatability( Repeatability) Mérıeszköznek znek tulajdoníthat tható ingadozás (Equipment Variation; ; E.V.) E.V. = ( R ) ( k1 ) = (0,00967 ) ( 3,05 ) = 0, Reprodukálhat lhatóság g (Reproducibility( Reproducibility) Mérı személynek tulajdoníthat tható ingadozás s (Appraiser( Variation; ; A.V.) A.V. = ( x diff ) ( k ) = (0,00067 ) (,70 ) = 0,00071 R and R = Ismételhet telhetıség és s Reprodukálhat lhatóság (Repeatability and Reproducibility; ; R és s R) R ( E.V.) + ( A.V.) = ( 0,009049) + ( 0,00071) = 0,

49 Mérıeszköz z képessk pességvizsgálat Százal zalékos tőrés t s elemzés % E.V. [( E.V.) / ( R and R) ( ))] = 100 ( 0, ) / ( 0, ) ( 0,1) = 100 Tőrés [ ( )] = 9,0% % A.V. [( A..V.) / ( R and R) ( ))] = 100 ( 0,00071 ) / ( 0, ) ( 0,1 ) = 100 Tőrés [ ( )] = 0,057 % (% E.V.) + (% A.V.) = ( 9,0% ) + ( 0,057% ) 9,077% % R and R = = Elfogadhatósági gi kritériumok riumok: 10 % hiba alatt Nagyon jój mérıeszköz 10 és s 30 % hiba közöttk Az elfogadás s a használat fontosságától, a mérıeszköz árától l stb. függf 30 % hiba felett Nem célszerc lszerő elfogadni, mindent el kell követni a kijavítására