что такое качество измерений
Измерения
Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью, воспроизводимостью и погрешностью измерений.
Точность – это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответсвует малым погрешностям как систематическим, так и случайным. Точность количественно оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности. Напремер, если погрешность измерений равна 0,05%, то точность будет равна 1/0,0005 = 2000.
Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений. Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законов теории вероятностей и математической статистики. Это дает возможность для каждого конкретного случая выбирать средства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ.
Правильность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений.
Сходимость – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей.
Воспроизводимость – это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, разными методами и средствами).
Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Погрешность измерений представляет собой сумму ряда составляющих, каждая из которых имеет свою причину. Можно выделить слудующие группы причин возникновения погрешностей:
Анализируя причины возникновения погрешностей, необходимо в первую очередь выявить те из них, которые оказывают существенное влияние на резульат измерения. Анализ должен проводится в определенной последовательности.
Электронная библиотека
Качество измерений – это совокупность свойств состояния измерений, обусловливающих получение результатов измерений с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленный срок.
К основным свойствам состояния измерений относятся:
— точность результатов измерений – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения; считают, что чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность; она характеризуется погрешностями средств и методов измерений;
— сходимость результатов измерений – это близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью; сходимость измерений двух групп многократных измерений может характеризоваться размахом, средней квадратической или средней арифметической погрешностью;
— воспроизводимость результатов измерений – это близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.); воспроизводимость измерений может характеризоваться средними квадратическими погрешностями сравниваемых рядов измерений;
— быстрота получения результатов – это свойство измерений, которое зависит от рационально составленной методики измерений, уровня автоматизации измерений и обработки полученных данных;
— единство измерений – это состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.
Таким образом, единство измерений основано на четырех основных принципах:
— результаты выражены в узаконенных единицах;
— размер единиц, хранимых средствами измерений, равен размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами;
— погрешности результатов измерений известны;
— погрешности измерений не выходят за установленные пределы.
Без выполнения этих условий невозможно добиться единства измерений. Наиболее важным условием обеспечения единства измерений является «привязка» измерений к государственным эталонам, что в соответствии со стандартами ИСО серии 9000 является обязательным в обеспечении качества продукции.
Качество измерений также зависит от средств измерений; эргономических показателей, характеризующих систему «человек – объект измерения – средство измерения»; экологических показателей, характеризующих уровень вредных воздействий на окружающую среду при проведении измерений, безопасности обслуживающего персонала, осуществляющего измерения.
Все перечисленные свойства прямо или косвенно влияют на точность, своевременность и объем получаемой измерительной информации.
Только при наличии надежных средств измерений, правильном их выборе и применении можно обеспечить высокое качество измерений.
Задания к разделу 9: Ответить на вопросы по своему варианту (номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки).
Что понимают под качеством измерений?
Перечислите свойства, определяющие качество измерений.
Что такое точность результатов измерений?
Что такое сходимость результатов измерений?
Что такое воспроизводимость результатов измерений?
Что такое быстрота получения результатов измерений?
Что такое единство измерений?
Перечислите четыре основных принципа единства измерений.
Что является обязательным в обеспечении качества продукции?
От чего зависит качество измерений?
Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00
Качество измерений и способы его достижения
ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРЕНИЙ
Понятие, предмет и задачи метрологии
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства к требуемой точности.
Современная метрология включает три составляющие: законодательную метрологию, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию. Из прикладной метрологии для нужд машиностроения выделяют технические измерения. В настоящее время к техническим измерениям, рассматриваемым во взаимной связи с точностью и взаимозаменяемостью в машиностроении, относят измерения линейных, угловых и радиусных величин. Результаты измерений выражают в узаконенных величинах.
Главная задача метрологии – обеспечение единства измерений, которая может быть решена при соблюдении двух условий:
1) выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;
2) установление допускаемых погрешностей результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.
Основные задачи метрологии:
1) установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений, контроля и испытаний;
2) обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений;
3) разработка методов оценки погрешностей состояния средств измерения, контроля и испытаний;
4) передача размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средством измерений.
Нормативно-правовой основой метрологического обеспечения точности измерений является Государственная служба обеспечения единства измерений (ГСИ). Основные нормативные документы ГСИ − государственные стандарты. Принята Международная система единиц (СИ), на основе которой для обязательного применения разработан ГОСТ 8.417-2002.
Главными единицами физических величин в СИ являются семь основных единиц и свыше 50 производных, имеющих специальные названия.
Основные единицы: метр − м (длина), килограмм − кг (масса), секунда − с (время), ампер − А (сила тока), кельвин − К (термодинамическая температура), моль (количество вещества) и кандела − кд (сила света).
Кратные и дольные единицы образуются умножением на степень числа 10. Им присвоены определенные названия и обозначения; мега – М (10 6 ), кило– к (10 3 ), милли – м (10 –3 ), микро – мк (10 –6 ) и др. Единство измерений поддерживают путем передачи единиц величин от элемента к рабочим средствам измерений, осуществляемой по ступенькам образцовых мер и измерительных приборов. Точность указанных мер понижается от ступеньки к ступеньке в 2–4 раза.
Средства измерений (СИ) в соответствии с поверочной схемой периодически подвергаются поверке, которая заключается в определении метрологическим органом погрешности средств измерений и установлении его пригодности к применению. Сеть метрологических органов называетсяметрологической службой. Деятельность этих органов направлена на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений путем проведения поверки, ревизии и экспертизы средств измерений.
Единообразие средств измерений – их состояние, характеризующееся тем, что они проградуированы в узаконенных единицах, а их метрологические свойства соответствуют нормам.
Качество измерений и способы его достижения
Качество измерений– совокупность свойств, обусловливающих получение результатов с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленные сроки.
Качество измерений характеризуется такими показателями, как точность, правильность и достоверность. Эти показатели должны определяться по оценкам, к которым предъявляются требования состоятельности, несмещенности и эффективности.
Истинное значение измеряемой величины отличается от среднего значения на величину систематической погрешности. Оценку х‘ числовой характеристики закона распределения х, изображаемую точкой на числовой оси, называют точечной оценкой. В отличие от числовых характеристик оценки являются случайными величинами, причем их значение зависит от числа наблюдений.
Состоятельная оценка– оценка, которая сводится по вероятности к оцениваемой величине.
Несмещенная оценка – оценка, математическое ожидание которой равно оцениваемой величине.
Эффективная оценка – оценка, которая имеет наименьшую дисперсию.
Перечисленным требованиям удовлетворяет среднее арифметическое x результатов n наблюдений. Таким образом, результат отдельного измерения является случайной величиной.
Точность измерений – близость результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Если систематические составляющие погрешности исключены, то точность результата измерений х характеризуется степенью рассеяния его значения, т. е. дисперсией.
Правильность измеренияопределяется близостью к нулю систематической погрешности.
Достоверность измеренийзависит от степени доверия к результату и характеризуется вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины лежит в указанных окрестностях действительного. Эти вероятности называют доверительными вероятностями, а границы (окрестности) – доверительными границами, т. е. достоверность измерения – это близость к нулю случайной (или неисключенной) систематической погрешности.
Для количественной оценки качества измеренийрассматривают влияние параметров измерений на погрешность их результатов. При планировании измерений и оценке их результатов задаются определенной моделью погрешностей: предполагают наличие тех или иных составляющих погрешности, закон их распределения, корреляционные связи и др.
Наряду с такими показателями, как точность, достоверность и правильность, качество измерительных операций характеризуется также сходимостью ивоспроизводимостью результатов. Эти показатели наиболее распространены при оценке качества испытаний и характеризуют точность испытаний.
Два испытания одного и того же объекта одинаковым методом не дают идентичных результатов. Объективной мерой их могут служить статистически обоснованные оценки ожидаемой близости двух или более числа результатов, полученных при строгом соблюдении методики испытаний.
Сходимость – это близость результатов двух испытаний, полученных одним методом, на идентичных установках, в одной лаборатории.
Воспроизводимость отличается от сходимости тем, что оба результата должны быть получены в разных лабораториях.
Управленческая теория измерений.
Надёжность и достоверность измерений
Управленческая теория измерений.
Надёжность и достоверность измерений
К. э. н., доцент кафедры финансового менеджмента, управленческого учёта и международных стандартов финансовой деятельности факультета ВШФМ РАНХиГС при Президенте РФ, руководитель консультационного бюро Института экономических стратегий, преподаватель школ бизнеса РАНХиГС, НИУ ВШЭ, МГУ, РСПП, ИНЭС и др.
Надёжность измерений
Надёжность измерений — это широкое понятие. Описанные в теории измерений виды шкал не дают полного представления о свойствах полученных по ним оценок. Необходимо выявить присущие этим оценкам ошибки. Это и называется оценкой надёжности измерения. Данная проблема решается путём выявления трёх свойств измерения:
Правильность измерения — это приемлемость используемого способа измерения (шкалы или системы шкал). Оно связано с возможностью учёта различного рода систематических ошибок, возникающих в результате измерения. Систематические ошибки измерения имеют некоторую стабильную природу возникновения: они либо постоянные, либо меняются по определённому закону. Возможно, что последующие этапы оценки надёжности измерения окажутся излишними, если в начале выяснится полная неспособность инструмента измерения дифференцировать изучаемую характеристику на требуемом уровне. Самый простой возможный вариант — исследуемую характеристику объекта просто нельзя дифференцировать с нужной точностью. Систематические ошибки в результате измерения также будут, если окажется, что систематически не используется какая-то градация шкалы или вопроса. Например, исследования показывают, что при непосредственном присваивании коэффициентов люди пользуются ограниченным набором чисел [2].
Как добиться правильности измерений? Прежде всего, нужно ликвидировать или уменьшить такого рода недостатки шкалы и только затем использовать её в прикладных целях. Например, изменение шкалы оценок, используемой в ВШЭ. Первоначально в ВШЭ использовалась 10-балльная шкала без пояснений к баллам. В результате анализа правильности измерений выяснилось, что есть градации шкалы, которые практически не применяются (оценки 1, 2 и 10). Тогда шкала оценок была заменена на новую 5-балльную — менее информативную, но более надёжную (таблица 5).
| Французская 20-балльная шкала | 10-балльная шкала оценок ВШЭ | Новая 5-балльная шкала оценок ВШЭ |
| 18 и выше | 10 | «Отлично» — 5 |
| 17 | 9 | |
| 15 — 16 | 8 | |
| 14 | 7 | «Хорошо» — 4 |
| 12 — 13 | 6 | |
| 11 | 5 | «Удовлетворительно» — 3 |
| 9 — 10 | 4 | |
| Менее 9 | 1 — 3 | Неудовлетворительно |
Устойчивость измерения характеризует степень совпадения результатов при повторных применениях измерительной процедуры. Она описывается величиной случайной ошибки (чаще всего используется средняя квадратическая ошибка). Устойчивость характеризует постоянство подхода респондента к ответам на одинаковые или подобные вопросы. День на день не приходится, один и тот же человек в разных условиях может дать разные ответы на одинаковый вопрос. Эту неустойчивость оценок при использовании нефинансовых качественных показателей деятельности компании исключать или игнорировать никак нельзя.
Как оценить устойчивость измерений? Существует несколько методов оценки устойчивости измерений:
Устойчивость может быть измерена статистически достаточно строго и выражена в форме числового показателя. Правда, в системе показателей компании это практически не применяется, и устойчивость оценок остаётся «вещью в себе». Например, на Талнахской горно-обогатительной фабрике начальник может увеличить или уменьшить на 1 балл оценку своему подчинённому при 4-балльной системе измерений. Попробуйте установить устойчивость такой оценки формально. Это не получится.
Тем не менее, этот приём (субъективное увеличение или уменьшение оценки на 1 балл) я оцениваю положительно. Дело в том, что абсолютно объективных оценок не бывает. Всегда надо как-то учесть субъективное мнение. Особенно если добавление (удаление) целого балла прописано и используется в системе как «дамоклов меч», то есть скорее как угроза, исключительная мера, а не система оценок «за голубые глазки» (именно так он используется, например, на Талнахской горно-обогатительной фабрике).
Обоснованность измерения — это доказательство соответствия между тем, что измерено, и тем, что должно было быть измерено. Это наиболее сложный вопрос надёжности измерения. Трудно доказать, что измерено вполне определённое заданное свойство объекта, а не некоторое другое, более или менее на него похожее.
В отличие от правильности и устойчивости, которые в идеале могут быть измерены достаточно строго и иногда даже могут быть выражены в форме числового показателя, критерии обоснованности определяются либо экспертно, на основе логических рассуждений, либо на основе косвенных данных. В социологии обычно применяется сравнение данных одной методики с данными других методик или исследований, однако в системе показателей компании это практически исключено. Остаётся экспертное профессиональное мнение. Однако наши менеджеры уверены, что их шкалы оценки той или иной характеристики верные. Уверяю вас, это очень далеко от истины! Наши руководители сами разрабатывают даже систему мотивации, тогда как на Западе принято отдавать это на аутсорсинг фирмам-профессионалам. Что уж говорить о каких-то показателях. Неудивительно, что нефинансовые показатели используются пока редко.
Четвертый объект лишний? Или третий эксперт?
Иногда при измерении по порядковым шкалам привлечение ещё одного объекта экспертизы меняет отношения порядка при обработке с помощью суммарного балла порядковых измерений. Предположим, трём экспертам дали задание ранжировать 4 объекта. Результаты приведены в таблице:
| Объекты измерения | A | B | C | D |
| Результаты измерений трёх экспертов | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 4 | 2 | 1 | 3 | |
| 2 | 3 | 4 | 1 | |
| Суммарная оценка | 7 | 7 | 8 | 8 |
Вывод: объекты А и В равноценны и лучше, чем С и D, которые тоже равноценны. Теперь уберём объект D и попросим экспертов снова упорядочить между собой объекты А, В и С. Мы вправе ожидать, что предпочтения экспертов, то есть их оценки относительного порядка объектов, не изменятся. Тогда получим следующие результаты:
| Объекты измерения | A | B | C | Нет данных |
| Результаты измерений трёх экспертов | 1 | 2 | 3 | Нет данных |
| 3 | 2 | 1 | Нет данных | |
| 1 | 2 | 3 | Нет данных | |
| Суммарная оценка | 5 | 6 | 7 | Нет данных |
Вывод: объект А лучше объекта В, который, в свою очередь, лучше, чем С. Согласитесь, что выводы различаются. И всё из-за наличия «лишнего» объекта измерений. Значит, достоверность зависит от количества объектов измерения.
Вывод по результатам измерений в порядковой шкале меняется и в зависимости от количества экспертов. Уберём одного эксперта, а предпочтения оставшихся будем считать неизменными. В результате получим:
| Объекты измерения | A | B | C | D |
| Результаты измерений трёх экспертов | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 4 | 2 | 1 | 3 | |
| Нет данных | Нет данных | Нет данных | Нет данных | |
| Суммарная оценка | 5 | 4 | 4 | 7 |
Вывод опять изменился: объекты В и С равно хороши и лучше объекта А, который, в свою очередь, лучше, чем объект D. Значит, достоверность измерения зависит от количества экспертов. И не факт, что чем больше экспертов, тем выше достоверность выводов.
Три составляющие измерения. Помимо перечисленного выше, при установлении надёжности следует иметь в виду, что в процессе измерения участвуют три составляющие:
Предпосылки надёжного измерения кроются в каждой отдельной составляющей. Может быть, что способ получения оценки не в состоянии дать максимально точных значений измеряемого свойства. Например, у респондента существует развёрнутая иерархия ценностей, а для получения информации используется шкала с вариациями ответов только «очень важно» и «совсем не важно». Как правило, если используется такая шкала, то все характеристики будут «очень важными», хотя реально у респондента имеется большее число уровней значимости.
Возможно, что субъект, производящий измерение, допускает грубые ошибки; нечётко составлены инструкции к анкете; интервьюер каждый раз по-разному формулирует один и тот же вопрос, используя различную терминологию. На практике это критически важно. Именно поэтому построение системы показателей деятельности сопровождается обучением, разработкой тезауруса, распространением информации, разбором опыта подобных измерений и оценок, приёмами социологии и психологии.
Достоверность измерений
Достоверность характеризует другие аспекты измерений, чем надёжность. Измерение может быть надёжным, но недостоверным. Достоверность характеризует точность измерений по отношению к тому, что существует в реальности. Например, респонденту задали вопрос о целевой месячной выручке. Он её оценивает в 250 000 долларов. Однако, не желая называть интервьюеру истинную цифру, респондент указал «более 100 000 долларов». При повторном тестировании он снова назвал данную цифру, демонстрируя высокий уровень надёжности измерений. То есть измерение надёжно, но недостоверно. Но ложь не является единственной причиной низкого уровня достоверности измерений, её причиной может быть плохое знание респондентом действительности и т. п.
Достоверность — это доверие измерению и оценке, степень уверенности, что в измерении нет ошибки.
Достоверность системы показателей деятельности компании весьма важна. Например, какой вес присвоить одному из двух показателей, сделав его более важным? Точно посчитать вес невозможно, выбирать его придётся субъективно из множества чисел от 0,5 до 1. Но исследования показывают, что при присваивании коэффициентов люди пользуются ограниченным набором чисел, причём используют этот набор крайне неравномерно [2].
Отметим некоторые наиболее общие факторы, влияющие на достоверность измерений и не связанные с предметной областью.
Как повысить достоверность измерений? Повышение достоверности измерений может быть связано с разными факторами. Отметим два наиболее общих способа.
Отмечу, что в социологии и маркетинге достоверность измерений существенно более сложное понятие, чем то, что описано выше. В социологии достоверность определяют как степень, в которой различия между оценками, полученными по шкале, отражают истинные различия между измеряемыми характеристиками объектов, а не обусловлены случайными и систематическими ошибками.
Полная достоверность — это отсутствие ошибок измерения.
Исследователи разделяют содержательную, критериальную и конструктивную достоверность.
Содержательная достоверность (content validity) 1 — субъективная систематическая оценка того, насколько хорошо содержание шкалы соответствует поставленной цели измерения. Например, шкала, разработанная для измерения имиджа магазина, считается неадекватной, если будет опущена одна из существенных характеристик объекта (например, качество и разнообразие (широта и глубина ассортимента) предлагаемой продукции). Оценка содержательной достоверности очевидно субъективна, но в любой системе показателей деятельности субъективизм неизбежен. Однако важно понимать: баллы выбраны и описаны адекватно измеряемому объекту или нет. Хотя выбор балльной шкалы — дело достаточно субъективное.
Критериальная достоверность (criterion validity) отражает, насколько используемая шкала соответствует цели измерений. В зависимости от временных рамок измерения критериальная достоверность может принимать две формы — текущую или прогнозную достоверность. Текущая критериальная достоверность определяется, когда данные, полученные на основе использования шкалы, и сведения о целях измерения (критериальных переменных) собираются одновременно. Для оценки прогнозной критериальной достоверности исследователь собирает измерения по шкале в один период времени, а по целям (критериальным переменным) — в другой. Например, отношение к различным маркам продуктов может использоваться для прогноза будущих объёмов их продаж. У определённой выборки покупателей получают информацию об их отношении к продукту, а затем будущие закупки проверяются по данным исследования. Прогнозные и фактические данные по покупкам сравниваются для оценки прогнозной достоверности шкалы отношения к различным маркам продуктов.
При разработке и эксплуатации системы показателей деятельности компании критериальная достоверность вполне применима. Всем важно знать, как используются их оценки в системе мотивации и при принятии каких решений. Поэтому не лишне иметь представление и о проблеме критериальной достоверности.
Конструктивная достоверность (construct validity) связана с ответами на теоретические вопросы: почему должна использоваться эта шкала и какие выводы можно сделать из лежащей в её основе теории. Конструктивную достоверность понять сложнее, останавливаться на ней здесь мы не будем.
В следующей части статьи речь пойдёт об информативности измерений. Мы проанализируем приведённую в предыдущей части систему оценок в фигурном катании, а также обсудим использование теории измерений в системе показателей компании.