Metodické přístupy k analýzám systémů měření

Pavel Klaput

Doctoral thesis

Methodological Approaches to the Measurement System Analyses

Abstract:

Disertační práce se zaměřuje na rozvoj metodických přístupů hodnocení kvality systému měření. V teoretické části práce jsou podrobně představeny nejnovější poznatky o současných přístupech k analýzám systému měření. Pozornost je věnována především kritickému rozboru metodik MSA (Measurement system analysis) a VDA 5. Podrobně jsou specifikovány metody vyhodnocování jednotlivých statistických vlastností systému měření resp. složek nejistot měření. Praktická část práce je plně věnována naplnění cílů práce, jež jsou definovány v druhé kapitole disertační práce. V rámci naplnění prvního cíle práce bylo provedeno multikriteriální hodnocení nejpoužívanějších metodických přístupů k analýzám systému měření. Na základě tohoto hodnocení byly následně definovány silné a slabé stránky hodnocených metodických přístupů. Následně byly na reálných datech prozkoumány možnosti zaměnitelnosti výsledných ukazatelů, používaných k hodnocení přijatelnosti systémů měření. Další část práce je zaměřena na podrobnou analýzu faktorů ovlivňujících provádění a vyhodnocování analýzy opakovatelnosti a reprodukovatelnosti měření. Pomocí analýz prováděných jak na reálných tak i na simulovaných datech byl hodnocen způsob, jakým definované faktory ovlivňují hodnoty sledovaných parametrů. Výsledky těchto experimentů byly využity k definování podmínek, za kterých budou výsledky analýzy systémů měření co možná nejpřesnější. Kritickému rozboru byly rovněž podrobeny různé grafické nástroje analýz systémů měření. Pomocí provedených analýz byly definovány nedostatky jednotlivých grafů a diagramů. Pro odstranění těchto nedostatků byly následně navrženy inovované či zcela nové grafické nástroje využitelné zejména při analýze příčin vysoké variability systémů měření. V poslední částí práce byl navržen postup komplexní analýzy systému měření umožňující vyhodnocení několika statistických vlastností systému měření v rámci jedné analýzy.

Abstract:

The thesis focuses on development of methodological approaches of the quality of the measurement system. In the theoretical part of this work are in detail presented the latest information about the recent approaches to the measurement systems analysis. Attention has been paid to the critical analysis of methodologies MSA (Measurement System Analysis) and VDA 5. In detail are specified methods of evaluation of particular statistical properties of the measurement system and the components of measurement uncertainty. The practical part is fully paid to achieving the goals of the work, which are defined in the second chapter of the thesis. Within the framework the fulfillment of first goal of this work was performed the multi-criteria evaluation of the most widely used methodological approaches to the measurement system analysis. On the basis of this evaluation were subsequently defined strengths and weaknesses of evaluated methodological approaches. Based on the real data in the next step has been explored the possibilities of interchangeability of the performance indicators used to the evaluation of the acceptability of the measurement systems. Next part of this work aims on a detailed analysis of the factors affecting the implementation and evaluation of the gage repeatability and reproducibility study. Using experiments conducted on both real and simulated data was evaluated the way in which defined factors affect the values of observed parameters. The results of these experiments were used to define the conditions under which are the results of the measurement system analysis as accurate as possible. Critical analysis has been also subjected the various graphical tool of the measurement system analysis. By using the experiments were defined weaknesses of each charts and diagrams. To eliminate these weaknesses, has been subsequently designed a completely new and upgraded graphical tools useful in the analysis of the causes of high variability of the measurement systems. In the last part of this work was designed the procedure of comprehensive measurement system analysis allowing evaluation of several statistical properties of the measurement system within a single analysis.

Keywords

Systém měření, opakovatelnost, reprodukovatelnost, nejistota měření, strannost, linearita

Keywords

Measurement system, repeatability, reproducibility, measurement uncertainty, bias, linearity

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 9. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 6. 3. 2015
• Supervisor: Jiří Plura
• Reader: Gejza Dohnal, Patrik Enge, Jozef Petrík

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme:
Řízení průmyslových systémů