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 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

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

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.