Problematiche connesse
all’approccio, alla definizione e
sviluppo di un processo di misura
L. D’Acquisto
Processo di misurazione
In genere si pensa ad un
processo di misurazione
come una operazione facilmente eseguibile
•disponendo di un adatto strumento di misura
•eseguendo in maniera acritica una semplice sequenza di
operazioni standardizzate
• operando alla fine la lettura del risultato mostrato sul display
dello strumento
Processo di misurazione
…...................eppure
il procedimento di MISURAZIONE è al
vertice del processo conoscitivo (in
particolare del settore scientifico)
Vediamo quindi com’è strutturato il
PROCESSO CONOSCITIVO
Il processo conoscitivo
I tre mezzi conoscitivi, classificazione, ordinamento e misura, sono analizzati
nelle loro linee essenziali.
In particolare vengono messe in evidenza le caratteristiche distintive del
procedimento di misurazione e il processo logico attraverso il quale si
perviene all'informazione.
Sottolineata l'esigenza di schematizzare le relazioni fra le grandezze mediante
opportuni modelli, si esaminano le convenzioni poste alla base di ogni
processo di misurazione.
Definito che cosa debba intendersi per unità di misura e per sistema di unità di
misura, si discutono le proprietà che essi debbono avere, al fine di
consentire il corretto svolgersi del processo conoscitivo.
Viene quindi analizzato l'insieme di processi logici e di atti pratici che è
necessario compiere per ottenere una misura.
Il processo conoscitivo
L'uomo si pone in rapporto con l'universo che lo circonda utilizzando processi
conoscitivi differenti.
Tutti i processi conoscitivi hanno in comune una fase iniziale: l’avvicinamento al
mondo della natura mediante l’identificazione di oggetti o fenomeni di nostro
interesse e la loro descrizione mediante caratteristiche o proprietà (degli
oggetti o dei fenomeni).
Caratteristiche degli oggetti sono, ad esempio, il colore, la dimensione, il peso
A questi generici aspetti descrittivi diamo il nome di GRANDEZZE.
Scegliere quale tra le tante caratteristiche o proprietà di una particolare
selezione di oggetti o fenomeni sia quella di interesse per il processo
conoscitivo che stiamo effettuando, dipende dalla funzione che a tale
selezione di oggetti o fenomeni attribuiamo.
LA CLASSIFICAZIONE
Il procedimento più immediato è quello della
CLASSIFICAZIONE: selezionate le
caratteristiche degli oggetti o le proprietà
dei fenomeni interessanti ai fini conoscitivi,
oggetti e fenomeni vengono suddivisi in
classi, ciascuna individuata da un
manifestarsi particolare della caratteristica
o della proprietà.
L’ORDINAMENTO
• Un passo conoscitivo più complesso è compiuto
applicando il procedimento di ORDINAMENTO
tra le proprietà degli oggetti si stabiliscono delle
relazioni di ordine, le quali consentono la
costruzione di scale classificatorie.
• Ciascun oggetto, o fenomeno, può essere posto
in una ben precisa posizione sulla scala,
dipendente dalla relazione esistente tra il
manifestarsi in esso della caratteristica scelta e il
manifestarsi della medesima negli altri oggetti
appartenenti alla scala.
L’ORDINAMENTO
Un esempio di scala di ordinamento è fornito dalla
scala delle durezze secondo Mohs: essa è
definita in modo tale per cui ciascuno dei dieci
elementi (minerali) della scala è in grado di
scalfire l'elemento che lo precede ed è scalfito
dall'elemento che lo segue.
ATTENZIONE: non è possibile assegnare, a
ciascun elemento della scala, valori di durezza
fra i quali fissare relazioni di uguaglianza di
intervalli o di uguaglianza di rapporti: non ha
cioè senso affermare che un minerale ha
durezza Mohs ad esempio 6,7.
LA MISURAZIONE
Attraverso questo procedimento si perviene alla formazione di scale di
misura: a ciascun manifestarsi di una proprietà in differenti oggetti
può essere associato un punto, e quindi un valore numerico (almeno
in prima approssimazione), di una di tali scale, essendo possibile
stabilire fra punti (numeri) di una scala relazioni di uguaglianza di
intervalli o differenze, oppure relazioni di uguaglianza di rapporti.
Il procedimento di misurazione può essere schematizzato, nel suo
svolgersi come processo mentale per conoscere, in due fasi.
• Nella prima fase si riconoscono le proprietà (grandezze) in modo
qualitativo e si individuano tra loro relazioni (di uguaglianza, di
maggiore e minore, di sommabilità).
• Nella seconda fase si compie l’associazione di ciascuna particolare
manifestazione con un numero e delle relazioni tra grandezze in
relazioni tra i numeri rappresentativi.
LA MISURAZIONE
E' essenziale per lo studio della qualificazione dei
risultati sperimentali chiarire lo scopo per cui si
compie una misurazione:
la conoscenza precisa di questo consente la
definizione di limiti alla qualità della misura che
si vuol ottenere e, di conseguenza, la corretta
scelta dei mezzi tecnici da usare e del metodo
da adottare.
La misurazione come
procedimento conoscitivo evoluto
L'informazione quantitativa (numeri), ottenibile dal
processo di misurazione, è essenziale al mondo
industriale: senza questa conoscenza lo
sviluppo industriale risulta impossibile, così
come senza misura non può esservi scambio
commerciale.
Il procedimento di misurazione, proprio per la
completezza conoscitiva che può offrire, ha
regole precise e richiede, per essere
correttamente applicato, che queste regole
siano conosciute e adoperate.
COME SI OTTIENE UNA MISURA
Per ottenere una misura si compie
consciamente o inconsciamente
una serie di processi logici e di atti pratici,
indispensabili per portare a termine in
modo corretto il procedimento conoscitivo.
COME SI OTTIENE UNA MISURA
La definizione del misurando
•si deve definire che cosa si vuole misurare, vale a dire ciò
che viene chiamato il misurando
•inoltre si deve precisare in quale stato si trova il
misurando, affinché sia completa la sua definizione.
Se si vuole misurare la lunghezza di un oggetto, non è
sufficiente individuare quali siano gli estremi dell'oggetto,
ma è anche necessario conoscere quale sia la temperatura
dell'oggetto al momento della misurazione, in quanto la
lunghezza può variare al variare della temperatura.
COME SI OTTIENE UNA MISURA
Lo scopo e la conseguente incertezza necessaria
E' indispensabile sapere perché si compie la misurazione
Questa conoscenza serve:
non soltanto per stabilire il metodo più idoneo e per
meglio definire il misurando stesso,
ma anche per definire quantitativamente quale sia
l'incertezza, associata alla misura, che dovrà essere
conseguita affinché lo scopo che ci si prefigge possa essere
raggiunto.
COME SI OTTIENE UNA MISURA
Accoppiamento tra strumentazione e misurando
Si procede finalmente all'accoppiamento
•
della strumentazione al misurando. E’ questa molto spesso un’operazione nella quale è di grande
•
importanza l’esperienza dello sperimentatore. Infatti egli dovrà preoccuparsi di rendere minima
•
l’influenza della strumentazione sul misurando; ci si deve sempre ricordare che una misura
richiede
•
la spesa di energia, generalmente sottratta al misurando, per attivare la strumentazione
•
con gli opportuni segnali. In altre parole, per ottenere dal sistema misurato, cioè dal sistema sul
•
quale si vuole compiere una misurazione, un segnale di misura, che contenga l’informazione
•
circa il valore del misurando, è necessario sottrargli qualcosa: si usa dire che la strumentazione
•
interagisce con il misurando e lo altera, in modo più o meno significativo. L’interazione di
misurazione
•
va sempre valutata e corretta, se rilevante ai fini dell’ottenimento di un buon risultato.
•
Esempi di interazione sono il consumo degli strumenti elettrici, l’effetto del centraggio della
•
massa sulla bilancia, la presenza di tracce non note (anche perché non cercate) in un’analisi
chimica.
COME SI OTTIENE UNA MISURA
Scelta dell’unità di misura e del campione locale
Si deve quindi fissare l'unità di misura da impiegare, o un
suo idoneo multiplo o sottomultiplo, ovviamente
nell’ambito delle unità SI.
Si deve quindi scegliere il campione locale che materializza
l’unità di misura scelta, affrontando al momento il
problema della riferibilità delle misure che verranno
prodotte
COME SI OTTIENE UNA MISURA
• Accoppiamento tra strumentazione e
misurando
• Dalla lettura alla misura
• Dalle misure dei singoli strumenti al valore
del misurando
• Stato del misurando
Processo di misurazione
Processo di misurazione –
Fattori d’influenza “5M”
Analisi dei Sistemi di
Misurazione - MSA
CHE COSA È
• L’ “Analisi dei sistemi di misurazione - MSA” è un
insieme di metodi di valutazione con lo scopo di
determinare se la variabilità dei risultati ottenuti
con un sistema di misurazione (strumento di
misura, metodo di misurazione, addetti alla
misurazione, ecc.) è accettabile in relazione al
campo di tolleranza prescritto per la
caratteristica di prodotto/parametro di processo
oggetto di misurazione.
Analisi dei Sistemi di
Misurazione - MSA
A COSA SERVE
􀂾 A valutare l’adeguatezza dei sistemi di misurazione
prima del loro utilizzo in produzione.
􀂾 A stimare i contributi dei fattori agenti sul sistema di
misurazione che influiscono sulle misure ottenute.
Benefici attesi:
􀂾 Attendibilità dei risultati delle misurazioni anche in
relazione alla tolleranza della caratteristica da misurare
􀂾 Ottimizzazione del processo di misurazione in funzione
della caratteristica da tenere sotto controllo
Idoneità dei sistemi di misurazione
L’idoneità di un sistema di misurazione deve essere valutata:
􀂾 rispetto all’ampiezza del campo di tolleranza relativo alla
caratteristica da misurare
􀂾 nelle condizioni reali di impiego dello strumento di misura,
considerando l’influenza dell’addetto alla misura e delle altre
condizioni di utilizzo.
Un sistema di misurazione per variabili viene definito “idoneo”
quando la variabilità del processo di misurazione può essere
considerata trascurabile rispetto alla tolleranza prescritta per la
caratteristica da misurare e quindi i risultati di misura possono
essere utilizzati per valutarne la conformità con la necessaria
sicurezza.
L’approccio ISO alla valutazione dell’influenza
dell’incertezza di misura sui risultati delle
misurazioni
La norma ISO/TR 14253 - Parte 1 indica i criteri
per la definizione delle zone di conformità,
ambiguità e non conformità considerando i
valori di tolleranza prescritti e il valore di
incertezza del sistema di misurazione.
L’approccio ISO alla valutazione dell’influenza
dell’incertezza di misura sui risultati delle
misurazioni
L’approccio ISO alla valutazione dell’influenza
dell’incertezza di misura sui risultati delle
misurazioni
Strumenti di misura specifici
• Tipologia degli strumenti di misura
Strumenti di misura di impiego generale
• Strumenti che vengono utilizzati in una
specifica fase del processo
• produttivo per la verifica di una
caratteristica con una determinata
• tolleranza.
• Strumenti di misura specifici
Strumenti di misura specifici
Tipologia degli strumenti di misura
Strumenti di misura di impiego generale
• Strumenti che vengono utilizzati in diversi
processi di misurazione di una
• data grandezza fisica, con diversi valori di
tolleranza.
• Strumenti di misura specifici
Strumenti che vengono utilizzati in una
specifica fase del processo produttivo per la
verifica di una caratteristica con una
determinata tolleranza.