Cómo encontrar contribuyentes significativos a la incertidumbre de la medición y automatizar el proceso en 5 pasos

Introducción

¿Se ha preguntado alguna vez qué factores contribuyen de manera significativa a la incertidumbre en la medición?

¿Está realizando un análisis de incertidumbre y se pregunta qué componentes debe incluir en su presupuesto de incertidumbre?

Tal vez un asesor le citó una deficiencia y le recomendó que incluyera más fuentes de incertidumbre en sus presupuestos. Después, te proporcionaron una lista de los contribuyentes más importantes.

Tal vez, usted quería reducir su incertidumbre de medición apuntando a sus mayores contribuyentes.

Si la respuesta a cualquiera de las declaraciones anteriores fue «Sí», entonces esta guía es para usted.

Hoy les mostraré cómo encontrar contribuyentes significativos calculando el valor de una métrica que llamo «significado».

Además, aprenderás a añadir este cálculo a tu presupuesto de incertidumbre en Microsoft Excel, para que automatices el cálculo cada vez que estimes la incertidumbre.

Fondo

Hace varios años, estuve en la Reunión Anual de A2LA en Maryland discutiendo la incertidumbre de la medición y los contribuyentes significativos con un grupo de expertos técnicos (por ejemplo, metrólogos, asesores y consultores).

Uno de los temas de conversación fue acerca de la evaluación de los componentes de la incertidumbre para averiguar cuánto contribuyen a la incertidumbre de la medición.

Dilip Shah, Presidente de E=mc3 Solutions , mencionó un método para determinar la cantidad de influencia que un componente de incertidumbre contribuye a la incertidumbre total.

Específicamente, recuerdo que dijo que no se puede calcular una proporción de desviaciones estándar. Dijo que debes convertir las desviaciones estándar en desviaciones antes de calcular los ratios.

Recuerdo que aprendí este método en la universidad, pero nunca en relación con el análisis de incertidumbre. Sin embargo, cuando Dilip lo mencionó, supe que sería una gran herramienta para evaluar y validar mis estimaciones de la incertidumbre de la medición.

Así que añadí el cálculo a mis plantillas de presupuesto de incertidumbre esa noche en el hotel. Quería probar la función para ver qué podía aprender de su uso en mi calculadora de incertidumbre .

Después de unas semanas, me di cuenta de que era extremadamente valioso. Me permitió rápidamente;

– encontrar contribuyentes significativos,

– encontrar contribuyentes insignificantes,

– evaluar mis resultados, y

– encontrar errores.

Tener estos datos en mis presupuestos de incertidumbre me ayudó a validar mis resultados más rápido. En este punto, no podría calcular la incertidumbre sin ella.

Por lo tanto, lo añadí a cada calculadora de incertidumbre que creé. Hoy en día, sigo usándola y recomiendo que la pruebes.

En esta guía, aprenderá todo lo que necesita saber sobre el cálculo de la significación y la búsqueda de contribuyentes significativos a la incertidumbre de la medición. Incluso le mostraré cómo sumar sus presupuestos de incertidumbre.

A continuación se presenta una lista de los temas que se tratarán en esta guía;

1. ¿Qué es un contribuyente significativo

2. ¿Qué es la importancia

3. Cómo calcular la significación

4. Cómo calcularlo en Excel

5. Cómo añadirlo a su presupuesto de incertidumbre

6. Cómo validar sus resultados

7. Encuentra los mayores contribuyentes significativos

8. Encuentra los contribuyentes menos significativos

9. Evaluaciones comunes

¿Qué es un contribuyente significativo

Un contribuyente significativo es una fuente de incertidumbre en la medición que aumenta la incertidumbre de la CMC en un cinco por ciento o más.

Según A2LA, es «un contribuyente cuya contribución aumenta la CMC en un cinco por ciento (5%) o más».

Ver el extracto de la Publicación A2LA R205 abajo;

«Significativo (A2LA): «Significativo» significa además un contribuyente cuya contribución aumenta el CMC en un cinco por ciento (5%) o más».

Ahora bien, contribuyente significativo no es un término oficial definido por el Vocabulario en Metrología ; pero, es un término utilizado repetidamente en varios documentos clave;

– El GUM dice, «… componente significativo a la incertidumbre del resultado de la medición.»

– La norma ISO/IEC 17025:2005 establece que «… las principales fuentes de incertidumbre.»

– La norma ISO/IEC 17025:2017 establece, «… todas las contribuciones que son de importancia».

Sin embargo, en ninguno de esos documentos se define «lo que es» un contribuyente importante ni se establecen requisitos para determinar si un componente contribuye de manera significativa a la incertidumbre.

Por lo tanto, prefiero referirme a la definición proporcionada en el documento A2LA R205. Es el único documento que establece los requisitos de importancia.

Si se van a evaluar los presupuestos de incertidumbre de los laboratorios para incluir a contribuyentes importantes, lo mejor sería basarse en las necesidades más que en las opiniones.

Cuando se permite a un experto técnico tomar una decisión basada en opiniones subjetivas en lugar de requisitos y hechos, habrá problemas.

Ahora que sabe lo que es un contribuyente significativo, puede que se pregunte cómo encontrarlos en su análisis de incertidumbre.

Bueno, es bastante fácil. Sólo tienes que calcular un parámetro que yo llamo «significado».

¿Qué es la importancia

La importancia es una proporción, en porcentaje, de la incertidumbre total que un componente contribuye a la incertidumbre de la CMC.

Si bien no se trata de un término estadístico real, es un término que he utilizado para describir la magnitud de la influencia al evaluar los factores que contribuyen significativamente a la incertidumbre en la medición.

Sin embargo, se trata de un método estadístico derivado del análisis de la varianza (ANOVA). Concretamente, se basa en el análisis de una proporción de la varianza o una proporción de la variación total .

¡Me encanta este método!

Lo uso todo el tiempo para evaluar mis análisis de incertidumbre. De hecho, lo incluyo en cada calculadora de presupuesto de incertidumbre que utilizo.

Es realmente útil para evaluar los presupuestos de incertidumbre para encontrar;

– Los contribuyentes más significativos,

– Los contribuyentes menos importantes,

– Contribuidores insignificantes, y

– Errores.

Cómo calcular la significación

El cálculo de la importancia de un componente de incertidumbre no es difícil. El proceso puede completarse en sólo cuatro pasos.

Para calcular la significación, convierta sus componentes de incertidumbre de las desviaciones estándar a las desviaciones. A continuación, calcula la suma de los cuadrados de todos los componentes de la incertidumbre. Luego, calcula la relación de un componente de incertidumbre con la suma total de cuadrados de todos los componentes de incertidumbre.

Ecuación

Mira la siguiente ecuación para calcular la importancia.

Instrucciones

Para calcular la importancia, sólo hay que seguir estas instrucciones paso a paso;

1. Seleccione un componente de incertidumbre,

2. Cuadrar el componente de incertidumbre estándar para convertirlo en una varianza,

3. Calcular la Suma de Cuadrados para todos los componentes de la incertidumbre,

4. Divide el resultado del paso 2 por el resultado del paso 3.

Ejemplo

Para mostrarte cómo calcular la importancia, echa un vistazo al siguiente ejemplo.

Imagina que tienes 3 componentes de incertidumbre;

– CMC Incertidumbre,

– Resolución UUT, y

– UUT Repetibilidad.

A continuación se presenta el valor de cada componente como una incertidumbre estándar;

– Incertidumbre del CMC: 0.16mV

– Resolución de UUT: 0.577mV

– Repetibilidad UUT: 0,55mV

Ahora, veamos cuánto contribuyó la Resolución UUT a la incertidumbre total combinada.

En el caso de que quiera resolver la ecuación por sí mismo, la importancia de cada componente de la incertidumbre se enumera a continuación;

– Incertidumbre del CMC: 3.9%

– Resolución de UUT: 50.4%

– Repetibilidad UUT: 45,7%

Cómo calcular la significación en Excel

El cálculo de la significación se puede realizar con Microsoft Excel. Es una forma rápida y fácil de evaluar sus estimaciones de la incertidumbre en la medición.

Si utiliza Excel para calcular la incertidumbre, puede añadir fácilmente esta función a su calculadora de incertidumbre. Calculará automáticamente el significado de los componentes de la incertidumbre cada vez que estime la incertidumbre.

En los pasos siguientes, aprenderás a añadir esta función a tu calculadora de incertidumbre.

1. Cuadrado El Componente de Incertidumbre Estándar

Para calcular la importancia de un componente de incertidumbre, primero debe cuadrar el valor del componente de incertidumbre estándar. Esto convertirá la desviación estándar en la varianza del componente de incertidumbre.

2. Calcular la suma de los cuadrados de todos los componentes de la incertidumbre estándar

A continuación, calculará la suma de los cuadrados de todos los componentes de la incertidumbre.

Esencialmente, convertirá cada componente de la incertidumbre en una varianza y los sumará todos juntos.

En Microsoft Excel, usarás la función de suma de cuadrados, o $0027SUMSQ$0027,

3. Dividir el resultado del paso 1 por el resultado del paso 2

Ahora, divide las funciones dadas en el paso 1 por la función del paso 2. Su función debe ser similar al ejemplo siguiente;

=Celda1^2/SUMSQ(Celda2:Celda3)

Donde,

Celda 1 = componente de incertidumbre estándar

Celda2 = Primer componente de incertidumbre estándar

Celda3 = Último componente de incertidumbre estándar

Cómo validar sus resultados

Cada vez que se calcula la significación, es importante comprobar el trabajo y validar los resultados.

Validar sus cálculos de significado es bastante fácil. Sólo tienes que sumar todos tus cálculos de significancia. El resultado debería ser el 100%.

Si tus resultados no suman el 100%, entonces tienes un problema y debes volver a comprobar tu ecuación para ver si hay errores.

En el ejemplo dado anteriormente, se calculó la importancia de tres componentes de la incertidumbre. Sus valores fueron 3,9%, 50,4% y 45,7%.

Cuando se suman, su suma es igual al 100%.

Como los valores son iguales al 100%, se valida que el cálculo es correcto.

Cómo añadirlo a su presupuesto de incertidumbre

Añadir cálculos de significación a sus presupuestos de incertidumbre puede ser una herramienta muy útil para evaluar sus componentes de incertidumbre.

De hecho, añado la función a cada uno de mis presupuestos de incertidumbre. Me permite evaluar rápidamente mis cálculos de incertidumbre.

En esta sección, voy a mostrarte cómo añadir esta función a tu calculadora de incertidumbre; si usas Microsoft Excel. El proceso es fácil. Sólo tienes que seguir los pasos que se indican a continuación;

1. Escoja una columna vacía junto a su presupuesto de incertidumbre

Encuentra una columna vacía junto a tu presupuesto de incertidumbre o inserta una nueva columna en tu presupuesto de incertidumbre. Prefiero usar la última columna a la derecha de la calculadora de incertidumbre.

Esta columna se utilizará para calcular la importancia de sus componentes de incertidumbre.

2. Añadir la siguiente función de Excel en una celda para cada componente de incertidumbre

Seleccione la celda que está en la misma fila que su primer componente de incertidumbre y añada la función de Excel en la imagen de abajo.

A continuación, repita el proceso y añada la función a cada fila que contenga un componente de incertidumbre.

3. Convertir los resultados en porcentaje

A continuación, quieres convertir los valores en un porcentaje. Te ayudará a comparar y evaluar los resultados.

Selecciona las celdas que contienen tus cálculos de significancia y haz clic en el botón de porcentaje de la pestaña «Inicio».

También puedes pulsar Ctrl+Shift+% simultáneamente para convertir los valores a porcentaje.

Después, sus resultados deberían ser similares a los de la imagen de abajo.

4. Añadir un encabezado y formato

Para ayudar a identificar sus cálculos, añada un encabezado justo encima del cálculo.

Luego, agregue cualquier formato necesario para ayudar a mezclarlo con su presupuesto o calculadora de incertidumbre.

5. Calcular la suma de los valores

La validación de los resultados es importante. Todos tus cálculos de significancia deben sumar el 100 por ciento.

Por lo tanto, agregue la siguiente función de Excel justo debajo de sus cálculos de significancia.

6. Verifique que el resultado es 100%

Finalmente, verifique que la suma de todos los cálculos de importancia es del 100 por ciento. Si es así, ha validado que sus cálculos son correctos.

Si el resultado no es igual al 100 por ciento, tienes un error. Revise cada función y corrija cualquier error.

Encuentre sus contribuidores más significativos

El mayor beneficio de calcular la significación es determinar qué componentes de la incertidumbre contribuyen más a su incertidumbre estimada.

Cuando se identifican los componentes que tienen mayor influencia en la incertidumbre de la medición, se puede reducir la incertidumbre de la medición minimizando esos componentes.

Además, puede evaluar a sus mayores contribuyentes para verificar que no exageró la incertidumbre de un componente en particular.

Algunas buenas preguntas para hacerse son;

– ¿Es correcto el valor del componente de incertidumbre?
– ¿Es correcto el valor del coeficiente de sensibilidad ?

– ¿Seleccioné la distribución de probabilidad y el divisor correctos?
– ¿Se ha calculado correctamente el significado?
– ¿Se considera esto típicamente como un contribuyente significativo?

Encuentre sus contribuyentes menos importantes

Después de evaluar a sus mayores contribuyentes, también debería revisar a sus contribuyentes más pequeños.

Es posible que no puedan ayudarle a reducir su incertidumbre en la medición, pero puede verificar que no subestimó la incertidumbre.

Es bastante común que los laboratorios subestimen la incertidumbre. Si se tiene un componente de incertidumbre con poca o ninguna importancia, se puede evaluar para determinar si es insignificante o no.

Por otra parte, se pueden evaluar los componentes considerados como contribuyentes significativos para determinar si están o no en su análisis. Si un contribuyente significativo conocido tiene un valor pequeño para la significación, tal vez desee volver a evaluar sus estimaciones para verificar que no haya un error.

Algunas buenas preguntas para hacerse son;

– ¿Es correcto el valor del componente de incertidumbre?
– ¿Es correcto el valor del coeficiente de sensibilidad?
– ¿Seleccioné la distribución de probabilidad correcta y el divisor?

– ¿Se ha calculado correctamente el significado?
– ¿Se considera esto típicamente como un contribuyente significativo?

Evaluaciones comunes de contribuyentes significativos

Después de realizar miles de análisis de incertidumbre, he observado algunas tendencias comunes que se producen al estimar la incertidumbre en la medición. Al calcular la significación, he podido identificar problemas y oportunidades de mejora.

Estas son algunas de las tendencias más comunes que he observado.

Cuando los laboratorios tienen estimaciones grandes o exageradas de la incertidumbre, las causas más comunes son;

– Una gran incertidumbre de la norma de referencia

– A Grande Tipo A Incertidumbre

– Un gran sesgo

Gran incertidumbre de la norma de referencia

Cuando se descubre que la incertidumbre del patrón de referencia es el mayor factor contribuyente, típicamente es causado por el envío de su equipo a un laboratorio de calibración que tiene grandes incertidumbres de CMC.

Peor aún, puede que descubra que la incertidumbre del patrón de referencia es mayor que la precisión de su equipo.

Veo esto muy a menudo.

La gran incertidumbre del patrón de referencia puede ser un signo de;

– Usando equipo inapropiado,

– Usando métodos inapropiados,

– Usando personal no cualificado o mal entrenado,

– Condiciones ambientales indeseables, o

– Todo lo anterior.

Para arreglar esto, envíe su equipo a un laboratorio de calibración que tenga una menor incertidumbre de CMC. Busquen en la base de datos de su organismo de acreditación para encontrar un laboratorio con incertidumbres que cumplan con sus requisitos.

Si no está seguro, contacte con el laboratorio y haga preguntas. Además, puede añadir declaraciones a sus órdenes de compra para que su equipo sea calibrado de acuerdo con las declaraciones de incertidumbre anunciadas en el ámbito de acreditación del laboratorio.

La reducción de la incertidumbre de calibración de su equipo puede tener un impacto significativo en su estimación de la incertidumbre de la medición.

Gran incertidumbre de tipo A

Si observa que la repetibilidad y/o la reproducibilidad contribuyen de manera significativa a su incertidumbre estimada, puede deberse a que uno o más técnicos carecen de la capacidad de lograr resultados de medición repetibles.

Para solucionarlo, se debe proporcionar capacitación adicional al personal de laboratorio para asegurar que se apliquen buenas prácticas de medición. Capacite a su personal para que realice los procesos de medición exactamente de la misma manera para reducir la cantidad de variabilidad en sus resultados de medición.

Dedicando de 10 a 30 minutos para el entrenamiento puede tener un gran impacto en los resultados de sus mediciones.

Además, revise sus métodos de medición y (o) procedimientos para las oportunidades de mejora. Un paso extra puede mejorar dramáticamente los resultados de sus mediciones.

Observe a su personal realizar un proceso de medición mientras sigue el procedimiento. Busque oportunidades para añadir valor y mejorar el proceso.

Además, pregunte a su personal qué consejos y trucos utilizan al realizar el proceso y considere la posibilidad de añadirlos a sus procedimientos. Si abre un método o procedimiento y encuentra notas escritas a mano, puede ser un buen indicador de que debe actualizar sus procedimientos.

Al mejorar las habilidades del operador y los métodos de medición, se puede reducir la variabilidad e incertidumbre en los resultados de las mediciones.

Gran sesgo o error sistemático

Si evalúas tus presupuestos de incertidumbre y descubres que el sesgo es tu contribuidor más significativo , puedes tener un problema.

Echa un vistazo a tus informes de calibración. Puede que descubra que su equipo de medición está dentro de las especificaciones pero rindiendo cerca de sus límites de tolerancia.

Cuando esto sucede, no sólo se corre el riesgo de tener grandes estimaciones de incertidumbre, sino que también se puede correr el riesgo de informar de malos resultados en pruebas y (o) calibraciones posteriores.

Si no está seguro de a qué me refiero, consulte este artículo sobre el cumplimiento de las especificaciones .

Para solucionarlo, ajuste su equipo de medición durante la calibración para minimizar el sesgo.

Para las calibraciones internas, establecer un umbral para realizar los ajustes. Por ejemplo, puede establecer un umbral para ajustar el equipo cuando el rendimiento de la medición supere el 70% de las especificaciones.

Si envía su equipo a otro laboratorio para su calibración, asegúrese de solicitar por escrito que desea que su equipo sea ajustado si excede un porcentaje definido de la especificación.

Hable con el laboratorio durante el proceso de revisión del contrato para ver qué opciones pueden ofrecer y asegúrese de que recibe sus requisitos por escrito. Un buen lugar para tenerlo por escrito es en la cotización del laboratorio y en su orden de compra.

Reduciendo el sesgo, puede ser capaz de reducir drásticamente sus estimaciones de incertidumbre en la medición.

Descargo de responsabilidad: Esto sólo se refiere a los análisis de incertidumbre que contienen estimaciones de sesgo. Si se utilizan valores de referencia de los certificados de calibración para compararlos con los resultados de mediciones posteriores, no es necesario considerar el sesgo en el análisis de incertidumbre. Sin embargo, si se supone que un valor nominal es verdadero y no se hace ninguna corrección por error, entonces se debe incluir una estimación del sesgo en los presupuestos de incertidumbre.

Conclusión

Encontrar contribuyentes significativos a la incertidumbre de la medición es una gran manera de evaluar sus presupuestos de incertidumbre.

La mejor manera de encontrar contribuyentes significativos para calcular un parámetro que yo llamo significativo. El cálculo de la significación es bastante fácil y puede ayudarte a evaluar rápidamente tus cálculos de incertidumbre.

Si calcula la incertidumbre usando Microsoft Excel, puede añadir la función a sus presupuestos de incertidumbre para calcular automáticamente la importancia.

Utilice las instrucciones y consejos de esta guía para calcular la importancia y encontrar contribuyentes significativos. Puede ayudarle a evaluar sus cálculos y mejorar sus estimaciones de la incertidumbre de la medición.

Entonces, deje un comentario y hágame saber si le ayudó a evaluar sus análisis de incertidumbre. Si no, hágame saber cómo evalúa la incertidumbre de la medición.

Leave a Comment!