Miten suoritetaan toistettavuustesti mittausepävarmuuden arvioimiseksi

TOIMENPITEET

Toistettavuustestin suorittaminen on olennainen osa mittausepävarmuuden arviointia. Se on yleisin koe, joka suoritetaan tyypin A epävarmuustietojen keräämiseksi.

Lisäksi useimmat akkreditointielimet vaativat, että toistettavuustiedot sisällytetään epävarmuusbudjetteihin. Monilla ihmisillä on kuitenkin vaikeuksia toistettavuuskokeen suorittamisessa. He eivät tiedä, miten koe tehdään, miten tiedot kerätään tai miten tulokset analysoidaan.

Tässä oppaassa opit kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää toistettavuustestistä;

1. Mikä on toistettavuustestaus,
2. miten toistettavuustestaus suoritetaan ja
3. miten toistettavuus lasketaan.

Plus, olen luonut joitakin loistavia työkaluja, jotka auttavat sinua suorittamaan toistettavuustestin ja analysoimaan tuloksia seuraavan kerran, kun sinun on arvioitava mittausepävarmuutta.

TAKAISIN

Työskentelen päivittäin asiakkaiden kanssa, jotka tarvitsevat apuani mittausepävarmuuden arvioinnissa. Prosessin aikana pyydän asiakkaita tyypillisesti suorittamaan toistettavuus- ja uusittavuustestin.

Monet asiakkaani eivät kuitenkaan tiedä, miten toistettavuustesti suoritetaan. Niinpä he pyytävät menettelytapoja, tarkistuslistoja ja neuvontaa.

Vuosien ajan autettuani asiakkaita jatkuvasti toistettavuustestauksen suorittamisessa huomasin, etten ollut kirjoittanut virallista opasta auttaakseni näitä asiakkaita; enkä automatisoidakseni prosessia.

Sentähden päätin luoda toistettavuustestaukselle omistetun oppaan vastatakseni kaikkiin kysymyksiin, joita minulta on kysytty.

Tästä oppaasta opit seuraavaa;

1. Mikä on A-tyypin epävarmuus
2. Mikä on toistettavuustestaus
3. Miten toistettavuustestaus suoritetaan
4. Kuinka monta näytettä sinun tulisi kerätä
5. Miten toistettavat näytteet kerätään
6. Miten toistettavuus lasketaan (yksittäinen testi)
7. Kuinka lasketaan toistettavuus (useita testejä)
8. Kuinka lisätä toistettavuus epävarmuusbudjetteihisi

Klikkaa tästä ladataksesi toistettavuustestin huijarilaskurin & ilmaiseksi!

MITÄ ON TYYPIN A-VARMUUS

Tyypin A epävarmuus on epävarmuuden osa-alue, jossa tiedot kerätään havaintosarjasta ja arvioidaan käyttäen varianssianalyysiin (ANOVA) liittyviä tilastollisia menetelmiä.

Yleisesti A-tyypin tiedoiksi kutsuttu A-tyypin epävarmuus liittyy tyypillisesti toistettavuus- ja uusittavuustestauksen tuloksiin. Se voi kuitenkin liittyä myös stabiilisuustestaukseen.

Kansainvälisen metrologian sanaston (VIM, Vocabulary in International Metrology) mukaan A-tyypin mittausepävarmuuden arviointi on mittausepävarmuuden komponentti, jota arvioidaan tilastollisella analyysillä mitatuista suureiden arvoista, jotka on saatu määritellyissä mittausolosuhteissa.

MITÄ ON TOISTETTAVUUSKOKEILU

Toistettavuuskoe on koe, joka suoritetaan sen arvioimiseksi, kuinka toistettavia tulokset ovat samankaltaisissa olosuhteissa.

Toteuttaessasi toistettavuustestiä haluat kerätä tietoja käyttäen;

1. samaa menetelmää,
2. samaa operaattoria,
3. samaa laitetta,
4. samat ympäristöolosuhteet,
5. samaa paikkaa ja
6. samaa testattavaa kohdetta tai yksikköä.

Ylipäätään haluat kerätä toistettavia tuloksia lyhyen ajanjakson aikana muuttamatta mitään (jos mahdollista).

Kansainvälisen metrologian sanaston (VIM) mukaan mittauksen toistettavuus on mittaustarkkuutta joukossa toistettavissa mittausolosuhteissa.

VIM määrittelee lisäksi mittauksen toistettavuusolosuhteet mittausolosuhteeksi joukosta olosuhteita, joihin kuuluvat sama mittausmenetelmä, samat operaattorit, sama mittausjärjestelmä, samat käyttöolosuhteet, sama sijainti ja sama toistomittaus samoista tai samankaltaisista kohteista lyhyen ajanjakson aikana.

Siten sinun on määriteltävä mittausolosuhteet ja kerättävä toistettavia tuloksia lyhyen ajanjakson aikana, jotta voit arvioida prosessisi tarkkuutta.

Seuraavassa osiossa opit vaihe vaiheelta, miten toistettavuustesti suoritetaan.

Miten toistettavuustesti suoritetaan

Toistettavuuden laskemiseksi tarvitset menettelyn.

Kuten jokaisessa laboratoriossasi suoritettavassa testissä tai mittauksessa, sinulla on oltava menetelmä tai menettelytapa, joka ohjaa sinua prosessin läpi ja varmistaa tulosten yhdenmukaisuuden.

Tässä osiossa opit suorittamaan toistettavuustestin vaihe vaiheelta. Seuraa alla olevia ohjeita lisätäksesi toistettavuustestin tiedot epävarmuusbudjetteihisi.

Tässä on luettelo tämän prosessin vaiheista;

1. Valitse toistettavuustesti. Valitse testattava mittaustoiminto,
2. Valitse mittausalue,
3. Valitse testipiste(t),
4. Valitse menetelmä,
5. Valitse mittaustapa. Valitse laitteisto,
6. Valitse käyttäjä,
7. Suorita testi,
8. Kerää toistuvien näytteiden määrä n,
9. Analysoi tulokset,
10. Tallenna tulokset (suositellaan),
11. Lisää tulos epävarmuusbudjettiisi.

Mittausfunktion valinta

Ennen kuin aloitat toistettavuustestin suorittamisen, on hyvä määrittää, mitä aiot testata.

Aloita valitsemalla testattava mittausfunktio.

Mittaustoiminto on luokka, joka parhaiten kuvaa mittaus- tai testitulosta, kuten esim;

1. Tasajännitteen tuottaminen/mittaaminen
2. Pituus
3. Paineen tuottaminen/mittaaminen
4. Momentin tuottaminen/mittaaminen
5. Lämpötilan lähde/mittaaminen

Jos sinulla on ongelmia, vilkaise akkreditointialuettasi (tai toisen laboratorion akkreditointialuetta) ja valitse mittaustoiminto, jonka haluat testata.

Mittausalueen valinta

Valittuasi mittaustoiminnon valitse testattava mittausalue. Tämän tulisi koostua valitusta alkumittausarvosta ja loppumittausarvosta; tyypillisesti matalasta korkeaan.

Suosittelen, että valitset mittausalueen, joka on lueteltu akkreditoinnin laajuudessa tai laitevalmistajan teknisissä tiedoissa.

Testipisteiden valinta

Nyt kun olet määrittänyt mittausalueen, on aika valita testipisteet toistettavuustestiä varten.

Jos oletat, että mittausfunktiosi on lineaarinen, sinun on valittava kaksi testipistettä pitkin mittausaluetta. Tyypillisesti pitäisi olla matala arvo ja korkea arvo.

Joitakin yleisiä käytäntöjä on valita testipisteet, jotka ovat 10 % ja 90 % mittausalueesta tai 20 % ja 100 % mittausalueesta. Parhaiden tulosten saamiseksi suosittelen, että valitset kaksi kalibrointipistettä mittausalueella (jos käytettävissä).

Jos oletat, että mittausfunktio on epälineaarinen, voit valita kolme tai useampia testipisteitä arvioitavaksi. Näin voit estää mittausfunktion kaarevuudesta johtuvat virheet.

Jos päätät suorittaa toistettavuustestin kolmessa tai useammassa testipisteessä, pyri valitsemaan tasaisin välimatkoin sijaitsevat testipisteet, jotta vältyt mallinnusvirheiltä CMC-epävarmuuden ennusteyhtälössä.

Menetelmän valitseminen

Seuraavana askeleena toistettavuustestin suorittamisessa on mittausmenetelmän tai -menettelyn valitseminen. Haluat valita menetelmän tai menettelyn, joka edustaa parhaiten sitä, miten mittausprosessi suoritetaan.

Hyvä lähtökohta on käyttää testimenetelmää tai kalibrointimenettelyä, joka edustaa parhaiten mittausprosessiasi. Tämä auttaa sinua varmistamaan, että arvioit mittausprosessia, jonka normaalisti suorittaisit laboratoriossasi.

Jos sinulla ei ole menetelmää, yritä kirjoittaa sellainen prosessillesi. Vaikka menettelytapa kattaisi minimaalisesti prosessin vaiheet, se on silti parempi kuin ei mitään. Lisäksi se auttaa sinua saamaan johdonmukaisia tuloksia.

Valitse laitteet

Valitse valitun menetelmän mukaisesti laitteet, joita suositellaan mittausprosessisi suorittamiseen. Varmista, että laitteesi on kalibroitu ja että se toimii oikein ennen käyttöä.

Parhaiden tulosten saamiseksi valitse tarkimmat käytettävissäsi olevat laitteet. Valitsemasi laitteet vaikuttavat tuloksiin. Valitse siis paras laitteistosi.

Käyttäjän valinta

Valitse käyttäjä toistettavuustestin suorittamista varten. Valitse operaattori, joka on pätevä ja jolla on kokemusta testin tai mittauksen suorittamisesta.

Tyypillisesti kokeneimmat tai pätevimmät operaattorit tuottavat parhaat tulokset.

Tavoitteesi tulisi olla yhdenmukaisten toistettavien tulosten saavuttaminen. Valitse siksi operaattori, joka auttaa sinua saavuttamaan sen.

Toteuta toistettavuustesti

Nyt kun olet määrittänyt kaikki olosuhteesi, on aika suorittaa toistettavuustesti valitsemallesi mittaustoiminnolle, mittausalueelle ja testipisteille valitsemallasi menetelmällä, laitteistolla ja operaattorilla.

Toteuta vaiheet kahdeksasta yhteentoista suorittaaksesi toistettavuustestin.

Kerää ’n’ määrä näytteitä ja kirjaa tuloksesi

Toteuttaessasi toistettavuustestin kerää tietty määrä toistuvia näytteitä. Tyypillisesti suositellaan, että keräät vähintään 20-30 näytettä, jotta saat tilastollisesti merkitseviä tuloksia.

Mutta 20-30 näytteen kerääminen ei ole aina käytännöllistä jokaista testiä tai mittausta varten. Kerää sen sijaan tilanteeseen ja mittausjärjestelmään parhaiten sopiva määrä näytteitä.

Jos voit kerätä vain 5 näytettä, koska testi- tai mittausprosessi on aikaa vievä tai työläs, kerää vain 5 näytettä. Jos voit kerätä 100 näytettä, koska testi- tai mittausprosessi on nopea ja automatisoitu, kerää 100 näytettä.

Kerää vain tilanteeseesi sopivin määrä näytteitä.

Tulosten analysointi

Näytteiden keräämisen jälkeen sinun on analysoitava tietosi varianssianalyysin (ANOVA) avulla. Laske keskiarvo (eli keskiarvo), keskihajonta ja vapausasteet.

Jos analysoit yhtä aineistoa, käytät laskettua keskihajontaa ja vapausasteita epävarmuusbudjetissasi.

Jos analysoit useita aineistosarjoja, sinun on käytettävä yhdistetyn varianssin menetelmää laskeaksesi yhdistetyn keskihajonnan ja vapausasteet epävarmuusbudjettiasi varten.

Tallenna tallenteet tuloksistasi (Suositeltava)

Aina kun keräät dataa, on hyvä idea tallentaa tallenteet tuloksista. Siitä on hyötyä, jos sinun on palattava takaisin ja tarkasteltava tuloksiasi tai verrattava niitä muihin toistettavuuskoetietoihin.

Suosittelen aina säilyttämään tiedostoja toistettavuuskoetiedoistasi. Sinun ei kuitenkaan tarvitse pitää kirjaa. Sen sijaan voit vain kerätä A-tyypin tiedot aina, kun päivität epävarmuusbudjettisi. Valinta on sinun.

Lisää tulokset epävarmuusbudjettiisi

Lisää lopuksi toistettavuustestien tulokset epävarmuusbudjetteihisi. Luo budjettikohta toistettavuutta varten ja sisällytä budjettiisi keskihajonta ja vapausasteet.

Karakterisoi toistettavuustuloksesi normaalijakaumalla, jossa ’k’ on yhtä suuri kuin yksi (eli k=1).

Vaihe vaiheelta -ohjeet löydät alla olevasta kappaleesta: How to Add Repeatability to Your Uncertainty Budget.

HOW MANPLES SHOW YOU SHOULD SHOW YOU COLLECT

Yleinen kysymys, jonka ihmiset esittävät toistettavuustestin suorittamisen yhteydessä, on: ”Kuinka monta näytettä minun pitäisi kerätä?”.”

Vastaus on: ”Niin monta kuin käytännössä pystyt.”

Yleisenä nyrkkisääntönä suositellaan tyypillisesti 20-30 näytteen keräämistä, jotta tulokset olisivat tilastollisesti luotettavia. Tätä sääntöä ei kuitenkaan voida soveltaa kaikkiin skenaarioihin.

Jos käytät automaatiota ja sinulla on mahdollisuus kerätä 100 tai useampia näytteitä lyhyessä ajassa, kerää 100 tai useampia näytteitä. Se on käytännöllistä testi- tai mittausprosessisi kannalta.

Jos suoritat testiä tai mittausta, joka on vaikea tai aikaa vievä, voi olla vaikeaa kerätä 20-30 näytettä. Siksi sinun kannattaa kerätä vähemmän näytteitä. Tässä tilanteessa voi olla käytännöllisempää kerätä vain kolmesta viiteen näytettä.

Varmista, että valitset mittausprosessiisi sopivan määrän näytteitä.

Älä mieti asiaa liikaa. Aloita 20 näytteellä ja säädä kerättyjen näytteiden määrää tarpeen mukaan tilanteesi mukaan.

Jos haluat manipuloida tuloksiasi saavuttaaksesi haluamasi virhemarginaalin (eli keskihajonnan), käytä alla olevaa kaavaa;

Miten lasketaan
1. Valitse haluamasi luottamustaso (z).
2. Valitse haluamasi virhemarginaali (MOE).
3. Kerro vaiheen 1 tulos otosjoukon keskihajonnan arvolla.
4. Jaa tulos vaiheessa 2 valitulla virhemarginaalilla.
5. Kerro tuloksen arvo otosjoukon keskihajonnalla. Neliöi vaiheessa 4 laskettu tulos.

MITEN KERÄTÄÄN TOISTUVAT NÄYTTEET

Toteuttaessasi toistettavuustestiä jotkut hämmentyvät siitä, miten toistuvat näytteet kerätään. He uskovat, että heidän on;

1. Järjestää testi,
2. Kerätä tulos,
3. Purkaa järjestely ja
4. Toistaa prosessi ’n’ kertaa.

Tämä ei ole totta.

Tuotetun prosessin mukaisen toistettavuustestin suorittaminen olisi ankaraa ja aikaa vievää.

Pohdi sen sijaan, miten voisit kerätä tiedot helpommin ja nopeammin, jos noudattaisit tätä prosessia;

1. Järjestä testi,
2. Kerää tulos,
3. Toista ’n’ kertaa, ja
4. Hajota asetelma.

Jos noudattaisit tätä prosessia, saisit toistettavuustestin tehtyä paljon nopeammin. Jotta toistettavuuden testaaminen ei olisi niin vaativaa, varmista, että keräät toistuvia näytteitä lyhyessä ajassa peräkkäin.

Jos mittauslaitteesi ottaa toistuvasti näytteitä tuloksista ja päivittää näytön, kerää ”n” määrä näytettyjä tuloksia peräkkäin lyhyen ajanjakson aikana.

Jos mittauslaitteesi vaatii manuaalista näytteenottoa, toista prosessi uudestaan ja uudestaan, kunnes keräät haluamasi määrän näytteitä.

Älä hajota koeasetelmaasi jokaista näytettä ja toista. Tuo prosessi olisi itse asiassa eräänlaista uusittavuuden testausta, ei toistettavuuden testausta.

MITEN LASKETAAN TOISTETTAVUUS (YKSINKERTAINEN TESTAUS)

Yksittäisen toistettavuustestin tuloksien analysointi on melko yksinkertaista. Lasketaan vain keskiarvo, keskihajonta ja vapausasteet.

1. Laske keskiarvo,
2. Laske keskihajonta,
3. Laske vapausasteet.

Alempana olevissa osioissa opit suorittamaan nämä laskutoimitukset Excelissä.

Keskiarvon laskeminen Excelillä

Miten lasketaan
1. Valitse solu keskiarvon laskemista varten.
2. Kirjoita soluun ”=AVERAGE(”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)” ja paina ”Enter”-näppäintä.

Keskihajonnan laskeminen Excelin avulla

Miten lasketaan
1. Paina ”)”. Valitse solu, johon haluat laskea keskihajonnan.
2. Kirjoita soluun ”=STDEV(”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)” ja paina ”Enter”-näppäintä.

Vapausasteiden laskeminen Excelin avulla

Miten lasketaan
1. Paina Enter-näppäintä. Valitse solu vapausasteiden laskemista varten.
2. Kirjoita soluun ”=COUNT(”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)-1” ja paina ”Enter”-näppäintä.

MITEN LASKETTAA TOISTETTAVUUSASTEITA (MONI KOKEILU)

Monen usean toistettavuustestin tulosten analysointi on monimutkaisempaa. Keskihajontaa ei voi keskiarvoistaa, joten ne on yhdistettävä käyttäen yhdistetyn varianssin menetelmää.

1. Laske keskiarvo,
2. Laske keskihajonta,
3. Laske vapausasteet,
4. Laske yhdistetty keskihajonta.

Keskiarvon laskeminen Excelin avulla

How to Calculate
1. Valitse solu keskiarvon laskemista varten.
2. Kirjoita soluun ”=AVERAGE(”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)” ja paina ”Enter”-näppäintä.

Keskihajonnan laskeminen Excelin avulla

Miten lasketaan
1. Paina ”)”. Valitse solu, johon haluat laskea keskihajonnan.
2. Kirjoita soluun ”=STDEV(”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)” ja paina ”Enter”-näppäintä.

Vapausasteiden laskeminen Excelin avulla

Miten lasketaan
1. Paina Enter-näppäintä. Valitse solu vapausasteiden laskemista varten.
2. Kirjoita soluun ”=COUNT(”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)-1” ja paina ”Enter”-näppäintä.

Poolitetun keskihajonnan laskeminen Excelin avulla

4a. Painotetun varianssin laskeminen

How to Calculate
1. Valitse solu, johon haluat laskea painotetun varianssin (eli SS).
2. Kirjoita soluun ”=CELL1*CELL2^2”.
3. Kopioi ja liitä toiminto muihin soluihin.

4b. Kokonaispainotetun varianssin laskeminen

How to Calculate
1. Valitse solu, johon haluat laskea painotetun kokonaisvarianssin.
2. Kirjoita soluun ”=SUM( ”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)” ja paina ”Enter”-näppäintä.

4c. Vapausasteiden kokonaismäärän laskeminen

Miten lasketaan
1. Valitse solu, johon haluat laskea kokonaisvapausasteet.
2. Kirjoita soluun ”=SUM( ”.
3. Valitse solut, jotka sisältävät tuloksesi.
4. Kirjoita ”)” ja paina ”Enter”-näppäintä.

4d. Lasketaan yhdistetty keskihajonta

Miten lasketaan
1. Valitse
. Valitse solu, josta lasketaan yhdistetty keskihajonta.
2. Kirjoita soluun ”=SQRT( ”.
3. Valitse solu, joka sisältää painotetun kokonaisvarianssin (eli ESS:n).
4. Kirjoita ”/ ” jakotoimintoa varten.
5. Valitse solu, joka sisältää painotetun kokonaisvarianssin. Valitse solu, joka sisältää kokonaisvapausasteet (eli EDOF).
6. Kirjoita ”)” ja paina ”Enter”-näppäintä.

Yhdistetty keskihajonta on toistettavuuden arvosi ja kokonaisvapausasteet ovat vapausasteiden arvosi.

Miten lisäät toistettavuuden epävarmuusbudjettiisi

Toteutettuasi toistettavuustestin ja analysoituasi tietosi haluat lisätä tulokset epävarmuusbudjettiisi.

Tehdäksesi tämän tehtävän, noudata vain alla lueteltuja askel askeleelta ohjeita. Ohjeiden pitäisi toimia kaikissa ISOBudgetsin epävarmuusbudjettilaskureissa ja useimmissa muiden organisaatioiden tarjoamissa epävarmuusbudjettilaskureissa.

Jos sinulla ei ole epävarmuusbudjettilaskuria, voit ostaa sellaisen täältä.

Lisää epävarmuusbudjettiisi rivi toistettavuutta varten,

Syötä toistettavuuden herkkyyskerroin (tyypillisesti ”1”),

Syötä epävarmuusarvosi (esim. keskihajonta) epävarmuusbudjettiin,

Syötä mittayksikkö,

Syötä epävarmuustyyppi (tyypillisesti ”A”),

Valitse ”Normaali” todennäköisyysjakauma,

Valitse jakaja, jossa k=1,

Syötä vapausasteet.

REPEATABIIVISUUSKOKEEN TARKISTUSLISTA & LASKURI

Oletko valmis suorittamaan toistettavuustestin?

Jos olet, hanki toistettavuustestin tarkistuslista ja laskuri. Tarkistuslista antaa yhteenvedon kaikista tässä oppaassa annetuista ohjeista, ja laskin auttaa sinua analysoimaan tuloksiasi, jotta voit laskea toistettavuuden nopeammin.

Klikkaa alla olevaa painiketta ladataksesi.

Klikkaa tästä ladataksesi toistettavuustestin huijarilaskurin & ilmaiseksi!

YHTEENVETO

Toistettavuustestin suorittaminen on yleisin menetelmä, jota käytetään A-tyypin epävarmuustietojen keräämiseen. Jos laboratoriosi on akkreditoitu ISO/IEC 17025 -standardin mukaisesti tai suunnittelee akkreditointia, sinun on suoritettava toistettavuustestaus ja sisällytettävä tulokset epävarmuusbudjetteihisi.

Tässä oppaassa sinun pitäisi olla oppinut, miten toistettavuustestaus suoritetaan ja miten tulokset analysoidaan mittausten toistettavuuden laskemiseksi. Lisäksi sinun pitäisi olla oppinut joitakin lisävinkkejä, joiden avulla voit suorittaa prosessin varmemmin.

Toistettavuuden laskeminen ei ole vaikeaa, mutta se on tehtävä, jonka suorittaminen on joidenkin mielestä vaikeaa. Tässä oppaassa annettujen tietojen ja työkalujen avulla voit arvioida mittausepävarmuutta nopeammin ja valmistautua akkreditointiin.