ศัพท์ที่ควรรู้สำหรับระบบวัด (Measurement System Terminology)

เวลาที่เราจะคุยกันเรื่องการวิเคราะห์ระบบวัดนั้น บางทีอาจเกิดความสับสนกันได้ หากไม่ทำความเข้าใจในนิยามของคำศัพท์ที่เราจะสื่อสารกันเสียก่อน ในตอนนี้ จึงจะทำการสรุปคำศัพท์ที่สำคัญ และเราต้องกล่าวถึงในคราวต่อๆไป เพื่อให้เข้าใจไปในทางเดียวกัน ถ้าเป็นภาษาวัยรุ่นก็ต้องบอกว่า “เข้าใจตรงกันนะ” (ฮา)

• การวัด (Measurement) ถูกกำหนดให้นิยามโดย C. Eisenhart (1963) ว่า "การกำหนดค่าเป็นหมายเลขให้กับสิ่งต้องการวัด เพื่อเป็นตัวแทนของคุณลักษณะที่ต้องการวัดนั้น" เราเรียกวิธีการกำหนดค่าตัวเลขนั้นว่า กระบวนการวัด (measurement process) และค่าตัวเลขที่ได้มานั้น เรียกว่า ค่าวัด (measurement value)
• เกจ (Gage) คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการวัด มักใช้อ้างอิงหมายถึงอุปกรณ์ที่อยู่หน้างานโดยเฉพาะ ซึ่งรวมถึง อุปกรณ์ตรวจแบบผ่าน/ไม่ผ่าน (go/no-go) ด้วย
• ระบบวัด (Measurement System) คือ การรวมกันของอุปกรณ์เครื่องมือวัด หรือเกจต่างๆ, ชิ้นงานมาตรฐาน, ระเบียบวิธีการทำงาน, เครื่องมือจับยึดต่างๆ, โปรแกรม, บุคลากรที่เกี่ยวข้อง, สิ่งแวดล้อม และสมมติฐานต่างๆ ที่ใช้แสดงปริมาณการวัดนั้นๆ ระบบวัดนับว่าเป็นกระบวนการอย่างหนึ่งด้วยตัวของมันเอง

จากนิยามความหมายข้างต้นนี้ เราสามารถมองกระบวนการวัด เป็นเหมือนกระบวนการผลิตอย่างหนึ่ง ที่ให้ค่าข้อมูลตัวเลขเป็นผลลัพธ์ออกมา ด้วยมุมมองอันนี้ ทำให้เราสามารถนำแนวคิด หรือหลักการของการควบคุมกระบวนการเชิงสถิติ (Statistical process control) มาใช้กับกระบวนการวัดได้

ยังมีคำศัพท์ที่เกี่ยวกับความผันแปรที่ควรรู้ ซึ่งได้แบ่งตามลักษณะความผันแปร ดังนี้

ความผันแปรเชิงตำแหน่ง (Location Variation)

• ความถูกต้อง (Accuracy) คือ “ความใกล้เคียง” กับค่าที่แท้จริง (true value) หรือค่าที่ใช้อ้างอิง (reference value)
• ความเอนเอียง (Bias) คือ ความแตกต่าง ระหว่างค่าเฉลี่ยของการวัดที่ได้ กับค่าที่ใช้อ้างอิง ซึ่งถือเป็นส่วนหนึ่งของความคลาดเคลื่อนเชิงระบบของระบบการวัด
• ความเสถียร (Stability) คือ การเปลี่ยนแปลงของค่าความเอนเอียงเมื่อเวลาผ่านไป เรียกอีกอย่างว่า การดริฟต์ (Drift) ระบบวัดที่มีความเสถียร จะอยู่ภายใต้การควบคุมเชิงสถิติ นั่นคือ สามารถประมาณการเปลี่ยนแปลงได้
• ความเป็นเชิงเส้น (Linearity) คือ การเปลี่ยนแปลงของค่าความเอนเอียง ภายใต้ย่านการวัดที่ใช้ปกติ ซึ่งถือเป็นส่วนหนึ่งของความคลาดเคลื่อนเชิงระบบของระบบการวัดอีกเช่นกัน

ความผันแปรเชิงตำแหน่งแบบต่างๆ

ความผันแปรการกระจาย (Width variation)

• ความแม่นยำ (Precision) คือ “ความใกล้เคียง” ของการอ่านค่าซ้ำๆในแต่ละครั้ง ถือเป็นส่วนหนึ่งของความคลาดเคลื่อนเชิงระบบของระบบวัด
• การประเมินซ้ำ (Repeatability) คือ ความผันแปรจากการวัด ซึ่งเกิดจากการวัดงานเดียวกันซ้ำๆ โดยใช้เครื่องมือเดียวกันด้วยคนคนเดียว หรือเงื่อนไขเดียวกัน ถือเป็นความผันแปรในช่วงสั้นๆ ภายใต้เงื่อนไขการวัดที่กำหนด โดยทั่วไปเรียกว่า ความผันแปร ของเครื่องมือวัด (Equipment Variation – EV) ซึ่งถือว่าเป็นความผันแปรภายใน (Within-System variation) ของระบบวัดนั้นๆ
• การประเมินเสมือน (Reproducibility) คือ ความผันแปรของค่าเฉลี่ยการวัดที่เกิดจากผู้วัด/เงื่อนไขการวัดที่ต่างกัน ภายใต้เครื่องมือเดียวกัน เมื่อมาทำการวัดงานเดียวกัน เป็นการประเมินคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการ ซึ่งความคลาดเคลื่อนอาจเป็นผลจากผู้วัดงาน สิ่งแวดล้อม หรือแม้แต่วิธีการวัด โดยทั่วไปเรียกว่า ความผันแปรของผู้วัด (Appraiser Variation – AV) ซึ่งถือเป็นความผันแปรระหว่างเงื่อนไขการวัด (Between-System variation)
• GRR หรือ Gage R&R เป็นผลรวมการประเมินซ้ำและประเมินเสมือนโดยประมาณ ของระบบวัดที่ศึกษา ความสามารถของระบบวัดที่ประเมินได้ จะขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้ประเมิน ซึ่งโดยทั่วไปจะไม่รวมผลกระทบจากปัจจัยเรื่องเวลา

ความผันแปรการกระจายแบบต่างๆ

นอกจากนี้ ยังมีคำศัพท์อื่นๆ ที่แสดงถึงคุณลักษณะของระบบวัดอีก เช่น

• ความสามารถของระบบวัด (Measurement system capability) เป็นการประมาณความผันแปรของระบบวัดภายใต้ช่วงเวลาสั้นๆที่ทำการศึกษา (GRR ก็จัดอยู่ในกลุ่มนี้เช่นกัน)
• สมรรถนะของระบบวัด (Measurement system performance) เป็นการประมาณความผันแปรของระบบวัดในช่วงเวลาที่นานพอที่จะครอบคลุมการเปลี่ยนแปลงของปัจจัยต่างๆได้พอสมควร ตัวอย่างเครื่องมือที่ใช้เช่น แผนผังควบคุมระยะยาว (Long-term Control Chart)
• ความไวตอบสนอง (Sensitivity) คือปัจจัยป้อนเข้า(Input) ที่น้อยที่สุด ที่ระบบวัดสามารถตรวจจับสัญญาณปัจจัยขาออก(Output)ได้ เป็นการตอบสนองของระบบวัดต่อการเปลี่ยนแปลงค่าที่วัด กำหนดค่าจากความละเอียดของเครื่องมือวัดเอง คุณภาพดั้งเดิมตั้งแต่โรงงานผลิต การบำรุงรักษาในช่วงรับประกัน และเงื่อนไขการใช้งานของเครื่องมือวัด มักจะมีหน่วยวัดเดียวกับค่าวัด
• ความสม่ำเสมอ (Consistency) คือระดับของการเปลี่ยนแปลงของการประเมินซ้ำ เมื่อเวลาเปลี่ยนไป กระบวนการวัดที่มีความสม่ำเสมอนั้น จะอยู่ภายใต้การควบคุมทางสถิติของความผันแปรการกระจาย (Width variation) โดยทั่วไป มักจะดูได้จาก แผนภูมิค่าพิสัย (R chart)
• ความคงรูป (Uniformity) คือระดับของการเปลี่ยนแปลงของการประเมินซ้ำ ภายใต้ย่านทำงานปกติ เป็นความสม่ำเสมอของการประเมินซ้ำ โดยไม่ขึ้นกับจำนวนตัวอย่าง

ศัพท์เหล่านี้ เป็นคำที่จะพบเจอได้บ่อย ในการศึกษาเรื่องการวิเคราะห์ระบบวัด ถือว่ามาทำความรู้จักกันก่อน เพื่อให้ต่อๆไปสามารถ "เข้าใจตรงกัน" ได้นั่นเองครับ

==========================================================

อ้างอิง

"Measurement System Analysis; MSA 4th edition", Chapter I - Section A.