Introduction
Vous êtes-vous déjà demandé quels facteurs contribuent de manière significative à l’incertitude de la mesure ?
Vous effectuez une analyse d’incertitude et vous vous demandez quels éléments inclure dans votre budget d’incertitude ?
Peut-être qu’un évaluateur vous a cité une lacune et vous a recommandé d’inclure plus de sources d’incertitude dans vos budgets. Par la suite, ils vous ont fourni une longue liste de contributeurs importants.
Peut-être vouliez-vous réduire votre incertitude de mesure en ciblant vos plus gros contributeurs.
Si la réponse à l’une des affirmations précédentes était « Oui », alors ce guide est pour vous.
Aujourd’hui, je vais vous montrer comment trouver des contributeurs significatifs en calculant la valeur d’une métrique que j’appelle « signification ».
De plus, vous apprendrez à ajouter ce calcul à votre budget d’incertitude dans Microsoft Excel, afin d’automatiser le calcul chaque fois que vous estimez l’incertitude.
Contexte
Il y a plusieurs années, j’étais à la réunion annuelle d’A2LA dans le Maryland pour discuter de l’incertitude de mesure et des contributeurs importants avec un groupe d’experts techniques (par exemple, des métrologues, des évaluateurs et des consultants).
L’un des sujets de conversation portait sur l’évaluation des composantes d’incertitude pour déterminer dans quelle mesure elles contribuent à la mesure de l’incertitude.
Dilip Shah, président d’E=mc3 Solutions, a mentionné une méthode pour déterminer le degré d’influence qu’une composante d’incertitude contribue à l’incertitude totale.
Plus précisément, je me souviens qu’il a déclaré qu’on ne peut pas calculer un rapport d’écarts-types. Il a dit que vous devez convertir les écarts-types en variances avant de calculer les ratios.
Maintenant, je me souviens avoir appris cette méthode à l’université, mais jamais en relation avec l’analyse de l’incertitude. Cependant, lorsque Dilip l’a mentionné, j’ai su que ce serait un excellent outil pour évaluer et valider mes estimations de l’incertitude de mesure.
J’ai donc ajouté le calcul à mes modèles de budget d’incertitude ce soir-là à l’hôtel. Je voulais tester la fonction pour voir ce que je pouvais apprendre en l’utilisant dans mon calculateur d’incertitude.
Après quelques semaines, j’ai réalisé que c’était extrêmement précieux. Cela m’a permis de rapidement ;
• trouver des contributeurs significatifs,
• trouver des contributeurs négligeables,
• évaluer mes résultats, et
• Trouvez des erreurs.
Le fait d’avoir ces données dans mes budgets d’incertitude m’a aidé à valider mes résultats plus rapidement. À ce stade, je ne pourrais pas calculer l’incertitude sans elle.
Par conséquent, je l’ai ajouté à chaque calculateur d’incertitude que j’ai créé. Aujourd’hui, je continue à l’utiliser et je vous recommande de l’essayer.
Dans ce guide, vous apprendrez tout ce que vous devez savoir sur le calcul de la signification et la recherche des facteurs contribuant de manière significative à l’incertitude de mesure. Je vais même vous montrer comment l’ajouter à vos budgets d’incertitude.
Voici une liste de sujets qui seront abordés dans ce guide ;
1. Qu’est-ce qu’un contributeur important
2. Qu’est-ce que l’importance
3. Comment calculer la signification
4. Comment le calculer dans Excel
5. Comment l’ajouter à votre budget d’incertitude
6. Comment valider vos résultats
7. Trouvez les plus grands contributeurs importants
8. Trouvez les contributeurs les moins importants
9. Évaluations courantes
Qu’est-ce qu’un contributeur important
Un contributeur significatif est une source d’incertitude dans la mesure qui augmente l’incertitude CMC de cinq pour cent ou plus.
Selon A2LA, il s’agit d’un « contributeur dont la contribution augmente le CMC de cinq pour cent (5 %) ou plus ».
Voir l’extrait de la publication A2LA R205 ci-dessous ;
« Important (A2LA) : « important » désigne en outre un contributeur dont la contribution augmente le CMC de cinq pour cent (5 %) ou plus.
Or, contributeur significatif n’est pas un terme officiel défini par le Vocabulaire en métrologie ; Mais, c’est un terme utilisé de manière répétitive dans plusieurs documents clés ;
• Le GUM déclare : « ... élément significatif à l’incertitude du résultat de la mesure.
• La norme ISO/CEI 17025:2005 stipule que « ... principales sources d’incertitude.
• La norme ISO/IEC 17025:2017 stipule que « ... toutes les contributions qui sont importantes.
Cependant, aucun de ces documents ne définit « ce qu’est » un contributeur important ou n’établit d’exigences permettant de déterminer si un élément contribue ou non de manière significative à l’incertitude.
Par conséquent, je préfère me référer à la définition fournie dans le document A2LA R205. C’est le seul document à établir des exigences d’importance.
Si les budgets d’incertitude des laboratoires doivent être évalués pour tenir compte des contributeurs importants, il serait préférable de se fier aux exigences plutôt qu’aux opinions.
Lorsqu’un expert technique est autorisé à prendre une décision basée sur des opinions subjectives plutôt que sur des exigences et des faits, il y aura des problèmes.
Maintenant que vous savez ce qu’est un contributeur important, vous vous demandez peut-être comment le trouver dans votre analyse d’incertitude.
Eh bien, c’est assez facile. Il vous suffit de calculer un paramètre que j’appelle « signification ».
Qu’est-ce que l’importance
L’importance est une proportion, en pourcentage, de l’incertitude totale qu’une composante contribue à l’incertitude de la CMC.
Bien qu’il ne s’agisse pas d’un terme statistique réel, c’est un terme que j’ai utilisé pour décrire l’ampleur de l’influence lors de l’évaluation des facteurs contribuant de manière significative à l’incertitude de mesure.
Cependant, il s’agit d’une méthode statistique dérivée de l’analyse de variance (ANOVA). Plus précisément, il est basé sur l’analyse d’une proportion de variance ou d’une proportion de variation totale.
J’adore cette méthode !
Je l’utilise tout le temps pour évaluer mes analyses d’incertitude. En fait, je l’inclus dans chaque calculateur de budget d’incertitude que j’utilise.
Il est vraiment utile pour évaluer les budgets d’incertitude à trouver ;
• Les contributeurs les plus significatifs,
• Les contributeurs les moins significatifs,
• Contributeurs négligeables, et
•Erreurs.
Comment calculer la signification
Il n’est pas difficile de calculer l’importance d’une composante d’incertitude. Le processus peut être réalisé en seulement quatre étapes.
Pour calculer la signification, convertissez vos composantes d’incertitude des écarts-types en variances. Ensuite, calculez la somme des carrés de toutes les composantes de l’incertitude. Ensuite, calculez le rapport d’une composante d’incertitude par rapport à la somme totale des carrés de toutes les composantes d’incertitude.
Équation
Regardez l’équation ci-dessous pour calculer la signification.
Instructions
Pour calculer la signification, il suffit de suivre ces instructions étape par étape ;
1. Sélectionnez une composante d’incertitude,
2. Équerrez la composante d’incertitude type pour la convertir en variance,
3. Calculez la somme des carrés pour toutes les composantes d’incertitude,
4. Divisez le résultat de l’étape 2 par le résultat de l’étape 3.
Exemple
Pour vous montrer comment calculer la signification, jetez un coup d’œil à l’exemple ci-dessous.
Imaginez que vous avez 3 composantes d’incertitude ;
• l’incertitude du CMC,
• Résolution UUT, et
• Répétabilité UT.
La valeur de chaque composant est fournie ci-dessous à titre d’incertitude standard ;
• Incertitude CMC : 0,16 mV
• Résolution UUT : 0,577 mV
• Répétabilité UUT : 0,55 mV
Voyons maintenant dans quelle mesure la résolution de l’UUT a contribué à l’incertitude totale combinée.
Si vous souhaitez résoudre l’équation par vous-même, la signification de chaque composante d’incertitude est indiquée ci-dessous ;
• Incertitude de la CMC : 3,9 %
• Résolution UUT : 50,4 %
• Répétabilité UUT : 45,7 %
Comment calculer la signification dans Excel
Le calcul de la signification peut être effectué à l’aide de Microsoft Excel. Il s’agit d’un moyen rapide et facile d’évaluer vos estimations d’incertitude de mesure.
Si vous utilisez Excel pour calculer l’incertitude, vous pouvez facilement ajouter cette fonction à votre calculateur d’incertitude. Il calculera automatiquement l’importance des composantes d’incertitude chaque fois que vous estimez l’incertitude.
Dans les étapes ci-dessous, vous apprendrez comment ajouter cette fonction à votre calculateur d’incertitude.
1. Carré : la composante d’incertitude standard
Pour calculer la signification d’une composante d’incertitude, vous devez d’abord mettre au carré la valeur de la composante d’incertitude standard. Cela convertira l’écart-type en variance de la composante d’incertitude.
2. Calculer la somme des carrés pour toutes les composantes de l’incertitude type
Ensuite, vous allez calculer la somme des carrés de toutes les composantes d’incertitude.
Essentiellement, vous allez convertir chaque composante d’incertitude en une variance et les additionner toutes.
Dans Microsoft Excel, vous utiliserez la fonction de somme des carrés, ou « SUMSQ »,
3. Divisez le résultat de l’étape 1 par le résultat de l’étape 2
Maintenant, divisez les fonctions données à l’étape 1 par la fonction de l’étape 2. Votre fonction doit ressembler à l’exemple ci-dessous ;
=Cellule1^2/SUMSQ(Cellule2 :Cellule3)
Où
Cell1 = composante d’incertitude-type
Cellule2 = Première composante d’incertitude type
Cellule3 = Dernière composante d’incertitude type
Comment valider vos résultats
Chaque fois que vous calculez la signification, il est important de revérifier votre travail et de valider vos résultats.
Valider vos calculs de signification est assez facile. Il suffit d’additionner tous vos calculs de signification. Le résultat doit être de 100 %.
Si vos résultats ne totalisent pas 100 %, alors vous avez un problème et devez revenir en arrière pour vérifier votre équation à la recherche d’erreurs.
Dans l’exemple donné précédemment, la signification a été calculée pour trois composantes d’incertitude. Leurs valeurs étaient de 3,9 %, 50,4 % et 45,7 %.
Lorsqu’elles sont additionnées, leur somme est égale à 100 %.
Étant donné que les valeurs sont égales à 100 %, le calcul est validé pour être correct.
Comment l’ajouter à votre budget d’incertitude
L’ajout de calculs de signification à vos budgets d’incertitude peut être un outil très utile pour évaluer vos composantes d’incertitude.
En fait, j’ajoute la fonction à chacun de mes budgets d’incertitude. Cela me permet d’évaluer rapidement mes calculs d’incertitude.
Dans cette section, je vais vous montrer comment ajouter cette fonction à votre calculateur d’incertitude ; si vous utilisez Microsoft Excel. Le processus est simple. Il suffit de suivre les étapes énumérées ci-dessous ;
1. Choisissez une colonne vide à côté de votre budget d’incertitude
Trouvez une colonne vide à côté de votre budget d’incertitude ou insérez-en une nouvelle dans votre budget d’incertitude. Je préfère utiliser la dernière colonne à droite du calculateur d’incertitude.
Cette colonne sera utilisée pour calculer la signification de vos composantes d’incertitude.
2. Ajoutez la fonction Excel suivante dans une cellule pour chaque composante d’incertitude
Sélectionnez la cellule qui se trouve sur la même ligne que votre premier composant d’incertitude et ajoutez la fonction Excel dans l’image ci-dessous.
Ensuite, répétez le processus et ajoutez la fonction à chaque ligne qui contient une composante d’incertitude.
3. Convertissez les résultats en pourcentage
Ensuite, vous souhaitez convertir les valeurs en pourcentage. Il vous aidera à comparer et à évaluer les résultats.
Sélectionnez les cellules qui contiennent vos calculs de signification et cliquez sur le bouton de pourcentage dans l’onglet « Accueil ».
Vous pouvez également appuyer simultanément sur Ctrl+Maj+ % pour convertir les valeurs en pourcentage.
Ensuite, vos résultats devraient ressembler à ceux de l’image ci-dessous.
4. Ajouter un en-tête et un formatage
Pour vous aider à identifier vos calculs, ajoutez un en-tête juste au-dessus du calcul.
Ensuite, ajoutez toute mise en forme nécessaire pour l’aider à se fondre dans votre budget d’incertitude ou votre calculatrice.
5. Calculez la somme des valeurs
La validation de vos résultats est importante. Tous vos calculs de signification doivent totaliser 100 %.
Ajoutez donc la fonction Excel suivante juste en dessous de vos calculs de signification.
6. Vérifiez que le résultat est de 100 %
Enfin, vérifiez que la somme de tous les calculs de signification est de 100 %. Si c’est le cas, vous avez validé que vos calculs sont corrects.
Si le résultat n’est pas égal à 100 %, vous faites une erreur. Passez en revue chaque fonction et corrigez les erreurs.
Trouvez vos contributeurs les plus importants
Le plus grand avantage du calcul de la signification est de déterminer quels composants d’incertitude contribuent le plus à votre incertitude estimée.
Lorsque vous identifiez les composants qui ont la plus grande influence sur votre incertitude de mesure, vous pouvez réduire votre incertitude de mesure en minimisant ces composants.
En outre, vous pouvez évaluer vos contributeurs les plus importants pour vérifier que vous n’avez pas surestimé l’incertitude d’un composant particulier.
Voici quelques bonnes questions à vous poser ;
• La valeur de la composante d’incertitude est-elle correcte ?
• La valeur du coefficient de sensibilité est-elle correcte ?
• Ai-je sélectionné la bonne distribution de probabilité et le bon diviseur ?
• La signification est-elle calculée correctement ?
• Est-ce généralement considéré comme un contributeur important ?
Trouvez vos contributeurs les moins significatifs
Après avoir évalué vos plus gros contributeurs, vous devez également examiner vos plus petits contributeurs.
Ils ne sont peut-être pas en mesure de vous aider à réduire votre incertitude dans la mesure, mais vous pouvez vérifier que vous n’avez pas sous-estimé l’incertitude.
Il est assez courant que les laboratoires sous-estiment l’incertitude. Si vous avez une composante d’incertitude peu ou pas significative, vous pouvez l’évaluer pour déterminer si elle est négligeable ou non.
D’autre part, vous pouvez évaluer les composants considérés comme des contributeurs importants pour déterminer s’ils figurent ou non dans votre analyse. Si un contributeur significatif connu a une petite valeur d’importance, vous pouvez réévaluer vos estimations pour vérifier qu’il n’y a pas d’erreur.
Voici quelques bonnes questions à vous poser ;
• La valeur de la composante d’incertitude est-elle correcte ?
• La valeur du coefficient de sensibilité est-elle correcte ?
• Ai-je sélectionné la bonne distribution de probabilité et le bon diviseur ?
• La signification est-elle calculée correctement ?
• Est-ce généralement considéré comme un contributeur important ?
Évaluations courantes des contributeurs importants
Après avoir effectué des milliers d’analyses d’incertitude, j’ai remarqué certaines tendances courantes qui se produisent lors de l’estimation de l’incertitude de mesure. En calculant la signification, j’ai été en mesure d’identifier les problèmes et les possibilités d’amélioration.
Voici quelques-unes des tendances les plus courantes que j’ai observées.
Lorsque les laboratoires ont des estimations d’incertitude importantes ou surestimées, les causes les plus courantes sont ;
• Une grande incertitude type de référence
• Une grande incertitude de type A
• Un biais important
Grande incertitude type de référence
Lorsque vous découvrez que l’incertitude de l’étalon de référence est le facteur contributif le plus important, elle est généralement causée par l’envoi de votre équipement à un laboratoire d’étalonnage qui présente de grandes incertitudes CMC.
Pire encore, vous pouvez découvrir que l’incertitude de l’étalon de référence est supérieure à la précision de votre équipement.
Je vois cela assez souvent.
Une grande incertitude de référence peut être un signe de ;
• Utiliser un équipement inapproprié,
• Utiliser des méthodes inappropriées,
• Recours à du personnel non qualifié ou mal formé,
• Des conditions environnementales indésirables, ou
• Tout ce qui précède.
Pour résoudre ce problème, envoyez votre équipement à un laboratoire d’étalonnage qui a une incertitude CMC plus faible. Effectuez une recherche dans la base de données de votre organisme d’accréditation pour trouver un laboratoire présentant des incertitudes qui répond à vos exigences.
En cas de doute, contactez le laboratoire et posez des questions. De plus, vous pouvez ajouter des déclarations à vos bons de commande pour que votre équipement soit étalonné conformément aux déclarations d’incertitude annoncées dans la portée d’accréditation du laboratoire.
La réduction de l’incertitude d’étalonnage de votre équipement peut avoir un impact significatif sur votre estimation de l’incertitude de mesure.
Grande incertitude de type A
Si vous remarquez que la répétabilité et/ou la reproductibilité contribuent de manière significative à votre incertitude estimée, cela peut être dû au fait qu’un ou plusieurs techniciens n’ont pas les compétences nécessaires pour obtenir des résultats de mesure reproductibles.
Pour résoudre ce problème, fournissez une formation supplémentaire au personnel de laboratoire pour vous assurer qu’il met en œuvre de bonnes pratiques de mesure. Formez votre personnel à effectuer les processus de mesure exactement de la même manière afin de réduire la variabilité de leurs résultats de mesure.
Consacrer 10 à 30 minutes à la formation peut avoir un impact important sur vos résultats de mesure.
De plus, passez en revue vos méthodes et/ou procédures de mesure pour trouver des possibilités d’amélioration. Une étape supplémentaire peut améliorer considérablement vos résultats de mesure.
Surveillez votre personnel à effectuer un processus de mesure tout en suivant la procédure. Recherchez des occasions d’ajouter de la valeur et d’améliorer le processus.
De plus, demandez à votre personnel quels trucs et astuces ils utilisent lors de l’exécution du processus et envisagez de les ajouter à vos procédures. Si vous ouvrez une méthode ou une procédure et que vous trouvez des notes manuscrites, cela peut être un bon indicateur que vous devez mettre à jour vos procédures.
En améliorant les compétences de l’opérateur et les méthodes de mesure, vous pouvez réduire la variabilité et l’incertitude des résultats de mesure.
Biais important ou erreur systématique
Si vous évaluez vos budgets d’incertitude et découvrez que les biais sont votre facteur le plus important, vous avez peut-être un problème.
Jetez un coup d’œil à vos rapports d’étalonnage. Vous découvrirez peut-être que votre équipement de mesure est conforme aux spécifications, mais qu’il fonctionne près de ses limites de tolérance.
Lorsque cela se produit, non seulement vous courez le risque d’avoir des estimations d’incertitude importantes, mais vous pouvez également être exposé au risque de signaler de mauvais résultats lors de tests et/ou d’étalonnages ultérieurs.
Si vous n’êtes pas sûr de ce à quoi je fais référence, consultez cet article sur le respect des spécifications.
Pour résoudre ce problème, ajustez votre équipement de mesure pendant l’étalonnage afin de minimiser le biais.
Pour les étalonnages internes, établissez un seuil pour effectuer les ajustements. Par exemple, vous pouvez établir un seuil pour ajuster l’équipement lorsque les performances de mesure dépassent 70 % des spécifications.
Si vous envoyez votre équipement à un autre laboratoire pour étalonnage, assurez-vous de demander, par écrit, que votre équipement soit ajusté s’il dépasse un pourcentage défini des spécifications.
Parlez au laboratoire pendant le processus d’examen du contrat pour voir quelles options ils peuvent être en mesure de fournir et assurez-vous que vous obtenez vos exigences par écrit. Un bon endroit pour le faire écrire est dans le devis du laboratoire et dans votre bon de commande.
En réduisant le biais, vous pouvez être en mesure de réduire considérablement vos estimations de l’incertitude de mesure.
Démenti: Cela ne concerne que les analyses d’incertitude qui contiennent des estimations de biais. Si vous utilisez les valeurs de référence de vos certificats d’étalonnage pour comparer avec les résultats de mesure ultérieurs, vous ne devriez pas avoir besoin de prendre en compte le biais dans votre analyse d’incertitude. Cependant, si vous supposez qu’une valeur nominale est vraie et que vous n’effectuez aucune correction pour l’erreur, vous devez inclure une estimation du biais dans vos budgets d’incertitude.
Conclusion
Trouver des contributeurs significatifs à l’incertitude de mesure est un excellent moyen d’évaluer vos budgets d’incertitude.
La meilleure façon de trouver des contributeurs significatifs est de calculer un paramètre que j’appelle la signification. Le calcul de la signification est assez facile et peut vous aider à évaluer rapidement vos calculs d’incertitude.
Si vous calculez l’incertitude à l’aide de Microsoft Excel, vous pouvez ajouter la fonction à vos budgets d’incertitude pour calculer automatiquement la signification.
Utilisez les instructions et les conseils de ce guide pour calculer l’importance et trouver les contributeurs importants. Il peut vous aider à évaluer vos calculs et à améliorer vos estimations de l’incertitude de mesure.
Ensuite, laissez un commentaire et faites-moi savoir si cela vous a aidé à évaluer vos analyses d’incertitude. Si ce n’est pas le cas, faites-moi savoir comment vous évaluez l’incertitude de mesure.
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