بازنگری فواصل کالیبراسیون ابزار آلات و تجهیزات اندازه گیری

در مدیریت کیفیت و مهندسی و تولید صنعتی، بخش کنترل کیفیت، به پیاده سازی روش هایی مشغول است تا کارخانه بتواند به وسیله آن روش ها از مرغوبیت و مشتری پسند بودن کالاهای تولیدی خود مطمئن گردد.کنترل کیفیت مجموعه عملیاتی نظیر اندازه گیری یا آزمون است که روی یک کالا انجام می شود تا مشخص شود آیا آن محصول با مشخصات فنی مورد نظر مطابقت دارد یا خیر.

عمده بحث کنترل کیفیت مربوط به انجام نمونه گیری از محصولات و انجام بازرسی و آزمایش های لازم روی همان نمونه هاست. اینجاست که سهم فعالیت های آزمایشگاهی در تولید محصول با کیفیت هویدا می شود.پر واضح است که هیچ آنالیزی صحت و دقت لازم را نخواهد داشت مگر اینکه ابزار ها  و دستگاه های مورد استفاده در آن آنالیز کالیبره باشند.

بدین منظور ابزار های اندازه گیری و تجهیزات ابزار دقیق باید به طور مداوم مورد سرکشی قرار گرفته تا از صحت و دقت مقادیر اندازه گیری اطمینان حاصل شود.حال این سوال پیش می آید که چه زمانی باید نسبت به کالیبراسیون تجهیز مورد نظر اقدام نمود وکالیبراسیون انجام شده تا چه زمانی دارای اعتبار است.به عبارت دیگر  فواصل کالیبراسیون ها چگونه تعیین می شود؟آیا بازه های زمانی همیشه ثابت بوده یا بسته به شرایط قابل تغییر است؟

سیستم مدیریت اندازه گیری مؤسسه ی استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، روش های بازنگری فواصل زمانی کالیبراسیون را به استاندارد OIML D 10 ارجاع داده است.آنچه در این مقاله می خوانید چکیده ای از بازنگری استاندارد یاد شده است که توسط

 سازمان های بین المللی(International Laboratory Accereditation Cooperation) ILAC

و (International Organization of Legal Metrology) OIML

به طور مشترک منتشر شده است.

یکی از مهم ترین تصمیمات درخصوص کالیبراسیون این است که چه موقع کالیبراسیون انجام شود و فواصل بین کالیبراسیون های متوالی چقدر باشد؟بازنگری و تعیین فواصل کالیبراسیون بین دو پارامتر توازن برقرارمی کند.یکی هزینه انجام عملیات کالیبراسیون که کاربر را به سمت بازه زمانی بزرگتر بین کالیبراسیون های متوالی جهت کاهش هزینه ها سوق می دهد و دیگری ریسک خارج شدن ابزار اندازه گیری از شرایط کالیبره است که موجب تحمیل هزینه هایی به سازمان در اثر اندازه گیری های همراه با خطا می شود.

عوامل  مؤثر در تعیین فواصل کالیبراسیون

فاکتور های زیادی در تعیین این بازه های زمانی دخیل هستند و بایستی از طرف آزمایشگاه ها مورد توجه قرار گیرند از جمله :

-عدم قطعیت اندازه گیری مورد نیاز یا اعلام شده توسط آزمایشگاه؛

-ریسک خارج  شدن وسیله اندازه گیری از محدوده بیشینه خطای مجاز، زمانی که وسیله در حال استفاده است؛

-هزینه تحمیل شده به سازمان جهت اقدام اصلاحی، زمانی که مشخص شود دستگاه برای مدت زمان طولانی در وضعیت مناسب نبوده است؛

-نوع ابزار اندازه گیری،

-تمایل ابزار به فرسایش و انحراف تدریجی؛

-توصیه های سازنده؛

-میزان و تناوب استفاده از ابزار؛

-شرایط محیطی(شرایط آب و هوایی، ارتعاش، تشعشع یونیزاسیون و ..)؛

-داده های حاصل از کالیبراسیون های قبلی؛

سوابق قبلی تعمیر و نگهداری؛

-تناوب بررسی متقابل با سایر استاندارد های مرجع یا دستگاه های اندازه گیری؛

-تناوب و کیفیت کنترل های میانی؛ و

-سطح آموزش و تجربه کاربران ابزار اندازه گیری؛

فرآیند تعیین فواصل کالیبراسیون یک فرآیند پیچیده ریاضی و آماری است که نیازمند اطلاعات کافی و دقیقی است که در طول فرآیند کالیبراسیون جمع آوری شده است.

هیچ روش ایده آل تنظیم فواصل کالیبراسیون وجود ندارد که برای طیف وسیعی از ابزار ها مناسب باشد.چند روش ساده تر وجود دارد که با انواع مختلفی از ابزار ها سازگار است و در این مطلب به آن ها اشاره می شود.آزمایشگاه ها بایستی روشی را انتخاب و آن را تبدیل به دستور العمل کنند.داده های کالیبراسیون نیز برای مدت طولانی نگهداری شود تا در آینده برای فواصل کالیبراسیون ابزار، مورد استفاده قرار گیرند.

انتخاب فواصل اولیه کالیبراسیون

تصمیم در خصوص فواصل کالیبراسیون اولیه بر فاکتور های زیر استوار است:

-توصیه سازنده

-تناوب و مدت استفاده از ابزار

-اثرات محیطی

-عدم قطعیت مورد نیاز در آزمون

-بیشینه ی خطای مجاز

-اعمال تنظیمات یا تغییر درتجهیز

-تأثیر کمیت مورد اندازه گیری بر ابزار(به عنوان مثال تأثیر دمای بالا بر ترموکوپل) و

-داده های منتشر شده یا  به اشتراک گذاشته شده در مورد تجهیز مشابه

تصمیم گیری در این خصوص باید فرد یا افرادی با تجربه کافی در اندازه گیری یا متخصص در زمینه تجهیز مورد کالیبراسیون و ترجیحا با اطلاع از فواصل مورد استفاده در آزمایشگاه های دیگر صورت گیرد.برای اجتناب از انجام آنالیز با دستگاه غیر کالیبره بهتر است فواصل اولیه کوتاه انتخاب شوند و در باز نگری بعدی فواصل کالیبراسیون های متوالی را افزایش داد.

روش های بازنگری فواصل کالیبراسیون

هنگامی که برنامه کالیبراسیون برقرار شد تنظیم فواصل کالیبراسیون به منظور برقراری تعادل بین ریسک از کالیبره خارج شدن دستگاه و هزینه کالیبراسیون بایستی انجام شود.به احتمال زیاد فواصل انتخابی اولیه نتیجه مطلوبی را به دلایلی که ذکر می شود به  دست نخواهد داد.

-ابزار از آنچه تصور می شودکمتر قابل اعتماد باشد؛

-میزان استفاده از ابزار به خوبی پیش بینی نشده باشد؛

-دستگاه به جای کالیبراسیون کامل به کالیبراسیون محدود تری نیاز داشته باشد؛

-رانش (تغییر آهسته مشخصات مترولوژیکی یک دستگاه یا Drift) بدست آمده از کالیبراسیون ثانوی دستگاه یا ابزار نشان دهد که افزایش فواصل کالیبراسیون بدون افزایش ریسک امکان پذیر باشد؛

و می توان از موارد زیر، به عنوان پارامتر های انتخاب روش بازنگری فواصل کالیبراسیون از بین روش های موجود استفاده کرد؛

-ابزار ها به صورت تکی یا گروهی مورد استفاده قرار می گیرند؛

-مبنای انقضای زمان کالیبراسیون سپری شدن زمان است یا نحوه عملکرد ابزار؛

-ابزار اندازه گیری، انواع مختلفی از ناپایداری ها را نشان دهد؛

-نیاز به اعمال تنظیمات و تغییرات روی ابزار؛

-وضعیت در دسترس بودن سوابق کالیبراسیون؛

روش اول : تنظیم خودکار یا پله کانی :

هربار که یکی از ابزار های اندازه گیری طبق روال مشخص کالیبره می شود، در صورتی که (به  طور مثال) در محدوده 80% ماکزیمم خطای مجاز برای اندازه گیری قرار گیرد فاصله زمانی بعدی طولانی تر انتخاب می شود و اگر خارج از محدوده مجاز باشد این بازه کوتاه تر خواهد شد. روش پله کانی امکان تنظیم سریع و ساده فواصل زمانی را فراهم می کند.

هنگامی که سوابق کالیبراسیون نگهداری و به کار گرفته می شوند مشکلات احتمالی در مورد گروهی از تجهیزات که نیاز به تعمیر و نگه داری دارند بروز خواهد کرد.یکی از مشکلات سیستم هایی که به صورت انفرادی با تجهیزات سر و کار دارند این است که یکنواخت و متعادل نگه داشتن امور کالیبراسیون مشکل و مستلزم برنامه ریزی پیشرفته خواهد بود.

روش دوم : روش نمودار کنترلی

روش کنترل نموداری یکی از مهم ترین ابزار های کنترل کیفیت آماری

 (SQC)Statistical Quality Control می باشد.

 و به طور گسترده در مقالات به آن اشاره شده است. در اصل این روش به شرح زیر است :

نقاط کالیبراسیون مهم انتخاب می شوند و نتایج بر حسب زمان روی نمودار قرار می گیرند.از نمودار حاصل دو پارامتر پراکندگی نتایج ورانش (Drift) محاسبه می شود.میزان رانش بسته  به پایداری تجهیز می تواند به صورت میانگین رانش در یک یا چند دوره کالیبراسیون محاسبه شود.با توجه به داده های به دست آمده فاصله بهینه بین دو کالیبراسیون را می توان به دست آورد.

استفاده از این روش با سختی هایی همراه است(در حقیقت برای تجهیزات پیچیده بسیار مشکل است) و در عمل فقط با پردازش نرم افزاری خودکار قابل استفاده است.قبل از شروع محاسبات، آگاهی کافی در مورد ضابطه تغییر پذیری آن تجهیز یا تجهیزات مشابه مورد نیاز است.

ضمنا در این روش دستیابی به حجم کاری (Workload) متعادل دشوار است.

روش سوم : روش زمان کارکرد

این روش دگرگونی در روش های پیشین است و مکمل روش های قبلی است.

این روش در تعداد کالیبراسیون ها است و هزینه کالیبراسیون با طول زمان استفاده از ابزار به طور مستقیم در ارتباط است.

این روش دارای معایب زیر است :

-این روش برای تجهیزاتی نظیر تضعیف کننده ها، مقاومت ها، خازن ها و ... کارایی ندارد.

-برای دستگاه هایی که دفعات روشن و خاموش شدن یا جابه جایی آن ها زیاد است یا مستعد انحراف تدریجی با رانش حتی در صورت عدم استفاده از دستگاه هستند نمی توان از این روش استفاده کرد.

-رسیدن به روال مشخص و منظم برای انجام کالیبراسیون ها در این روش نسبت به روش های قبلی دشوار تر است چون آزمایشگاه کالیبراسیون اطلاع دقیقی از تاریخ انقضای کالیبراسیون تجهیز مورد نظر ندارد.

روش چهارم : کنترل در حین کار  یا آزمون جعبه سیاه

این روش، تغییر یافته روش های اول و دوم است و منحصرا برای تجهیزات پیچیده و کنسول های آزمون مناسب است.پارامتر های بحرانی به وسیله یک ابزار کالیبراسیون مرجع قابل حمل یا توسط یک جعبه سیاه که برای کنترل پارامتر های مشخص ساخته شده است مرتباً چک می شوند.

چنانچه نتایح خارج از محدوده مجاز بود تجهیز برای کالیبراسیون کامل به آزمایشگاه کالیبراسیون ارسال می شود.مزیت عمده این روش فراهم کردن حداکثر قابلیت استفاده کاربراز ابزار و دسترسی به آن است.این روش برای دستگاه هایی که دور از آزمایشگاه کالیبراسیون در حال استفاده هستندبسیار مناسب است و کالیبراسیون کامل تنها زمانی انجام خواهد شد که نیاز به انجام آن کاملا احساس شود.این روش برای ابزار آلاتی نظیر دانسیته سنج (نوع رزونانسی)، دما سنج مقاومتیPT  (در ترکیب با روش دوم)، دوزیمتر ها و دستگاه های سنجش شدت صوت مناسب است.

روش پنجم : سایر رویکرد های آماری

روش های مبتنی بر تجزیه و تحلیل آماری برای یک ابزار منحصر به فرد یا نوعی از ابزار ها نیز قابل انجام هستند که در صورت ترکیب با نرم افزار های مناسب بسیار اثر بخش خواهند بود.

وقتی تعداد زیادی از ابزار های مشابه بایستی کالیبره شوند فواصل کالبراسیون را می توان به کمک روش های آماری بازنگری کرد.

تجهیزات اندازه گیری ابتدا بر مبنای تشابه ساختاری، قابلیت اطمینان و پایداری قابل انتظار گروه بندی می شوند.

به طور کل هیچ یک از روش های ذکر شده برای طیف وسیعی از تجهیزات مناسب نیست.

برگرفته از مجله آزمایشگاه برتر شماره 17

مجله فنی و مهندسی ساخت وتولید شماره 49