Erläuterung der Arten von Messunsicherheiten

In jeder Branche von Petrochemie-Raffinerien bis in die Luft- und Raumfahrtindustrie sind genaue Messungen für Betriebssicherheit, Effizienz und Qualitätssicherung unerlässlich. Allerdings ist jede Messung mit einer gewissen Unsicherheit verbunden, also einem statistischen Grad der Wahrscheinlichkeit, dass eine Messung in einer gewissen Nähe zum wahren Wert liegt. Ob Temperaturschwankungen in einem Reaktor beurteilt oder kritische Instrumente kalibriert werden, das Verständnis der verschiedenen Arten von Unsicherheit ist entscheidend für fundierte Entscheidungen.

Dieser Artikel befasst sich mit den wichtigsten Arten von Unsicherheit – Typ A und Typ B – und ihren Auswirkungen und bietet praktische Einblicke und Tools für ihr effektives Management.

Was das Verständnis der Unsicherheit wichtig macht

Unsicherheiten bei der Messung sind mehr als nur technische Details; sie können erhebliche Auswirkungen auf die Betriebsabläufe haben. Beispielsweise kann ein chemischer Reaktor, der oberhalb der sicheren Temperaturschwelle betrieben wird, zu schwerwiegenden Ausfällen führen, während ein Betrieb weit unterhalb dieses Schwellenwerts die Produktivität beeinträchtigen könnte.

Industrien wie Luft- und Raumfahrt, Wartung von Rechenzentren und Lebensmittelherstellung sind ebenfalls stark auf präzise Messungen angewiesen, um die Einhaltung von Vorschriften, Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Temperaturanstiege in einem Rechenzentrum können zu Serverausfällen führen, die erhebliche Störungen verursachen, etwa wenn ein Systemupdate einen raschen Anstieg der Servertemperaturen zur Folge hat und einen Ausfall verursacht.

Solche Fehlfunktionen und Unfälle, die auf ungenaue oder fehlerhafte Messungen zurückzuführen sind, können zu finanziellen Verlusten für Unternehmen führen und Sicherheitsprobleme für Personal, Verbraucher und die Öffentlichkeit verursachen. Die ordnungsgemäße Berechnung eines richtigen und präzisen Grades der Unsicherheit kann dazu beitragen, solche Vorfälle zu verhindern.

Arten der Unsicherheit bei Messungen

Bei der statistischen Analyse gibt es zwei Kategorien der Unsicherheit: Unsicherheit vom Typ A und vom Typ B. Beide sind für Ingenieure, Statistiker und Messtechniker erforderlich, um die Präzision und Genauigkeit einer Messung genau zu berechnen.

Unsicherheit vom Typ A

Typ-A-Unsicherheiten entstehen durch statistische Variabilität wiederholter Messungen. Mit anderen Worten, Typ-A-Unsicherheiten sind jene, die wiederholt beobachtet und gemessen werden können. Sie werden mithilfe statistischer Methoden quantifiziert, z. B. durch die Berechnung der Standardabweichung mehrerer Messungen.

Typ-A-Unsicherheiten können eine Reihe von Quellen haben, einschließlich Umgebungsfaktoren wie Vibration oder elektrisches Rauschen oder Einschränkungen des Messgeräts, wie z. B. seine Auflösung. In einem Petrochemie-Reaktor können die Temperaturmesswerte beispielsweise aufgrund von Turbulenzen im Messmedium leicht variieren.

Für das Management und die Reduktion von Typ-A-Unsicherheiten werden mehrere Strategien und Techniken eingesetzt. Häufige Schritte sind:

• Erfassen reproduzierbarer und wiederholbarer Daten: Führen Sie mehrere Messungen durch, um einen eindeutigen statistischen Trend bei der Variabilität zu ermitteln. Dieser Ausgangspunkt kann helfen, zu bestimmen, welche Faktoren möglicherweise angepasst werden müssen, um Variabilität und letztendlich Unsicherheit zu reduzieren.
• Verwendung präziserer Messgeräte: Wählen Sie hochwertige Messgeräte mit geringen Unsicherheitsspezifikationen vom Hersteller, z. B. das Prozessmultimeter Fluke® 787B/789. Dieses Prozessmultimeter von Fluke zeichnet präzise Strom- und Spannungswerte auf, sodass Sie Schwankungen identifizieren und reduzieren können.

Unsicherheit vom Typ B

Im Gegensatz zu Typ-A-Unsicherheiten stammen die Typ-B-Unsicherheiten aus Quellen, die nicht statistischer Natur sind und bei nicht durch wiederholte Messungen beobachtet werden können. Mit anderen Worten, Typ-B-Unsicherheiten sind alle Unsicherheiten, die nicht als Typ A klassifiziert werden können.

Ähnlich wie Unsicherheiten vom Typ A können Unsicherheiten vom Typ B verschiedene Ursachen haben, darunter Kalibrierdrift, unsachgemäße Geräteeinstellungen oder externe Einflüsse wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Beispielsweise kann ein Manometer aufgrund von Kalibrierdrift eine einheitliche Messabweichung aufweisen.

Das Management und die Reduktion von Typ-B-Unsicherheiten kann schwierig sein, da sie, anders als Typ-B-Unsicherheiten, nicht von wiederholten Beobachtungen und Datenerfassungen stammen. Einige primäre Methoden zur Eliminierung oder Reduzierung von Typ-B-Unsicherheiten sind jedoch:

• Verwenden Sie rückführbare, kalibrierte Geräte: Validieren Sie die Genauigkeit und Präzision von Messgeräten, indem Sie sie mit Referenzgeräten abgleichen. Kalibrierte Geräte sollten rückführbar sein auf dasSI.
• Befolgen Sie angemessene Kalibrierzeitpläne: Kalibrieren Sie Werkzeuge regelmäßig mit hochpräzisen Geräten neu, um optimale Messungen zu gewährleisten. Die Häufigkeit der Kalibrierung hängt von Faktoren wie der Häufigkeit der Verwendung und der richtigen Handhabung des Geräts ab.
• Verwenden Sie Standards, Richtlinien oder andere Dokumentationen, wie z. B. die Spezifikationen des Herstellers oder das Kalibrierzertifikat des Geräts, um bekannte Umgebungsunsicherheiten zu berücksichtigen und in die Messungen einzubeziehen.

Minimieren der Messunsicherheit Ihrer Geräte

Die erheblichen Auswirkungen der Messunsicherheit in verschiedenen Branchen sind offensichtlich. Die Kontrolle und Minimierung von Umwelteinflüssen kann wesentlich dazu beitragen, diese Unsicherheit zu reduzieren. Darüber hinaus gehören zu den wichtigsten Schritten zur Risikominderung die regelmäßige Kalibrierung von Instrumenten und die Verwendung von hochpräzisen Geräten.

Die Kalibrierlösungen von Fluke® bieten eine Vielzahl präziser, rückführbarer Kalibrierstandards, die dazu beitragen, dass Ihre Messgeräte genau, einheitlich und zuverlässig arbeiten.

Häufig gestellte Fragen zur Messunsicherheit

F: Was ist der Unterschied zwischen zufälligen und systematischen Fehlern?

Zufällige Fehler führen zu unvorhersehbaren Schwankungen, systematische Fehler hingegen verursachen eine einheitliche Messabweichung.

F: Wie oft sollten Sie Ihre Instrumente neu kalibrieren?

Die Häufigkeit der Neukalibrierung hängt von der Nutzungsintensität und den Branchenstandards ab. Sie reicht in der Regel von vierteljährlich bis jährlich.