Webinar Kalibrierung

Transkript

1 Webinar Kalibrierung

2 1. Einführung 2/28

3 1. Einführung Man misst eigentlich immer falsch, man muss nur wissen wie viel. (Dave Packard, Mitbegründer von Hewlett Packard) 3/28

4 1.1. Kalibrieren und Justieren Internationales Wörterbuch der Metrologie Definition gemäß VIM: Tätigkeiten zur Ermittlung des Zusammenhangs zwischen den ausgegebenen Werten eines Messgerätes oder einer Messeinrichtung oder den von einer Maßverkörperung oder von einem Referenzmaterial dargestellten Werten und den zugehörigen, durch Normale festgelegten Werten eine Messgröße unter vorgegebenen Bedingungen. Diese Dienstleistung umfasst zusätzlich das Protokollieren der Messwerte, das Ausstellen des Zertifikates und das Anbringen der Gültigkeitsmarken. Kalibrieren: Feststellung und Dokumentation der Abweichung eines Messgeräts zu einem anderen Gerät bei vorgegebenen Bedingungen. Dieses Gerät wird als Normal bezeichnet. Zum Kalibrieren gehören das Dokumentieren der Abweichung, die Berechnung der Messunsicherheit und das Erstellen des Zertifikates. Durch Kalibrieren lässt sich ein Rückschluss auf die Vergangenheit des Gerätes ziehen. Um den Status eines Messmittels klar zu zeigen, ist das Messmittel mit einer Kalibriermarke zu versehen. 4/28

5 1.1. Kalibrieren und Justieren Definition nach VIM: Ist die Tätigkeit, die das Messgerät in einen betriebsbereiten Zustand versetzt. Dieser Vorgang macht einen Eingriff am Gerät notwendig. Justieren: Einstellen eines Messgerätes auf die kleinstmögliche Abweichung zum richtigen Wert. Beim Justieren ist ein Eingriff am Messgerät erforderlich. 5/28

6 1.1. Kalibrieren und Justieren Kalibrieren: Vergleich von Messwerten, rückführbar auf ein (nationales) Normal Justieren: Eingriff am Messgerät Hinweis: Sie erhalten bei einer Justage, sofern technisch möglich, immer ZWEI Kalibrierscheine. Eingangszertifikat: Dokumentation der Messabweichung im Anlieferungszustand Bewertung der Messergebnisse aus der Vergangenheit mit den Messabweichungen aus dem Eingangszertifikat => Risikoanalyse! Ausgangszertifikat: Dokumentation der Messabweichung bei Auslieferung 6/28

7 2. Normale und Rückführbarkeit 7/28

8 2. Normale und Rückführbarkeit Rückführbarkeit heißt, Messergebnisse durch eine ununterbrochene Kette von Kalibrierungen auf nationale oder internationale Normale zu beziehen. Ein Normal ist ein metrologischer Vergleichsgegenstand, ein Vergleichsmaterial oder präzises Messgerät zur Kalibrierung anderer Messgeräte. Normale haben sich oftmals über einen sehr langen Zeitraum herausgebildet, wie die Hohlmaße aus Pompeji. 8/28

9 2. Normale und Rückführbarkeit Seit 1888/89 bildet zum Beispiel das Urkilogramm den weltweit einzigartigen Referenzwert für die Maßeinheit Kilogramm. Es wird in einem Tresor des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (BIPM) in Sèvres bei Paris aufbewahrt. Neben dem internationalen Kilogrammprototyp existieren in den meisten Mitgliedsstaaten der Meterkonvention nationale Prototypen für alle Basisgrößen. Auf diesen Basisgrößen beruht das internationale Einheitensystem, abgekürzt SI (von frz. Système international d unités). Dieses 1960 eingeführte metrische Einheitensystem ist heute das weltweit am weitesten verbreitete Einheitensystem für physikalische Größen. 9/28

10 2.1. Rückführbarkeit mit Normalen Definition: Rückführbarkeit heißt, Messergebnisse durch eine ununterbrochene Kette von Kalibrierungen auf nationale oder internationale Normale zu beziehen! Nationales Normal Bezugsnormal: Das Normal mit der höchsten verfügbaren Genauigkeit an einem betrachteten Ort oder bei einer Organisation, von dem dort Messungen abgeleitet werden. Gebrauchs-/Werksnormal: Routinemäßig benutztes Normal, für Kalibrierung/Prüfung von Maßverkörperungen, Messgeräten oder Referenzmaterialien. Ein Gebrauchsnormal wird üblicherweise mit Hilfe eines Bezugsnormals kalibriert. 10/28

11 Rückführbarkeit ohne Normale In vielen Bereichen existieren keine Normale, mit denen die Messergebnisse verglichen werden können (z.b. bei Frittierölmessung). Ist das der Fall, muss die benutzte Kalibriergrundlage dokumentiert werden. Dies sind (anerkannte) Verfahren, welche zum Beispiel in Normen oder durch den Hersteller des Prüfmittels festgelegt sind. 11/28

12 3. Normen und Richtlinien 12/28

13 3.1. ISO 9001 Die Norm ISO 9001 legt fest, dass Messmittel regelmäßig kalibriert werden müssen. Prüfmittel müssen nach ISO 9001: Mit Kalibriereinrichtungen kalibriert werden, die auf internationale und nationale Normale zurückgeführt werden können. Regelmäßig oder vor Gebrauch kalibriert und justiert werden. Zudem müssen die Kalibrierergebnisse aufgezeichnet werden. Gekennzeichnet sein, damit der Kalibrierstatus erkennbar ist. Vor Verstellen gesichert werden, damit die Kalibrierung nicht hinfällig wird. Während der Handhabung, Instandhaltung und Lagerung vor Beschädigung oder Beeinträchtigung geschützt werden. 13/28

14 3.2. Internationale Zusammenschlüsse An der Spitze der Messmittel-Hierarchie in einem Staat stehen Nationale Metrologische Institute (NMI). Sie stellen die Basis zur Festlegung der Werte aller nachgeordneten nationalen Normale einer Messgröße dar. In den USA ist es das National Institute of Standards and Technology (NIST). Im internationalen Bereich übernehmen verschiedene Gremien die Abstimmung unter den nationalen Kalibrierdienststellen. In Europa ist zum Beispiel die European Cooperation for Accreditation of Laboratories (EA) als Bindeglied zwischen den nationalen Akkreditierungssystemen tätig, weltweit ist es die ILAC (International Laboratory Accreditation Cooperation). 14/28

15 3.2. Internationale Zusammenschlüsse In EA/ILAC werden die übergeordneten Handlungsrichtlinien abgestimmt. Auch detaillierte technische Verfahren, wie z.b. die Kalibrierung von Thermoelementen, werden hier schriftlich festgehalten. Die gegenseitige Akzeptanz von Kalibrierergebnissen wird dadurch erhöht und das Ziel eines One-Step-Testing" von Messsystemen auf ihrem Weg vom Hersteller zum Kunden erreicht. Weitere Grundlagen zur Benennung von Konformitätsbewertungsstellen stellen die Abkommen der EU mit Drittstaaten über die gegenseitige Anerkennung der Konformitätsbewertung (Mutual Recognition Agreements on Conformity Assessment - MRA) dar. 15/28

16 3.3. Arten der Kalibrierung Es gibt zwei verschiedene Arten von Kalibrierungen: Akkreditierte Kalibrierung (z.b.: DAkkS (D), Akkreditierung Austria (ÖKD, A), SCS (CH), UKAS (GB), NVLAP (US)) Unternehmen, die sich für eine akkreditierte Kalibrierung entscheiden, erhalten eine Dienstleistung auf höchstem messtechnischem Niveau. Die akkreditierten Kalibrierverfahren und Dokumente sind der Maßstab für alle industriellen Kalibrieraufgaben. Die Zertifikate sind vom Aussehen und Inhalt durch die staatliche Akkreditierungsstelle festgelegt u. im Qualitätssicherungs-Handbuch des Laboratoriums hinterlegt. ÖKD-Zertifikate sind z.b. in Österreich vor Gericht als verbindliche Beweismittel zugelassen. ISO-Kalibrierung ISO-Kalibrierungen werden in allen Bereichen verwendet, in denen Prüfmittelüberwachung und Kalibrierung erforderlich sind, aber keine spezifischeren Kalibrierungen verlangt werden. ISO-Kalibrierungen kann im Prinzip jedes Unternehmen selbst durchführen. Detailtiefe oder Ausführung sind nicht vorgegeben, wodurch eine Grauzone entsteht. 16/28

17 3.3. Unterschied akkreditierte Kalibrierung versus ISO Die maßgeblichen Unterschiede zwischen beiden Arten sind: Akkreditierung ISO (Um am MRA teilnehmen zu können, müssen sich Kalibrierlaboratorien nach der internationalen Norm DIN EN ISO akkreditieren lassen.) Layout Akkreditierte Labore sind als kompetent zur betrachten Akkreditierung Austria Anzahl der Messungen - Messwertreihen Genauigkeit Messunsicherheitsberechnung gemäß EA 4/02 Guide Fachpersonal 17/28

18 4. Ablauf einer Kalibrierung 18/28

19 4. Ablauf einer Kalibrierung Das Intervall der regelmäßigen Rekalibrierung der Mess- und Prüfmittel wird vom Nutzer definiert üblich 1 Jahr. Nach Ablauf des Rekalibrierintervalles schickt der Nutzer das Messgerät zur Rekalibrierung an ein Kalibrierlabor. Nach erfolgter Rekalibrierung wird Messgerät inkl. Kalibrierschein an den Nutzer retourniert. Die Kennzeichnung am Messgerät erfolgt durch Kalibrieraufkleber. Sollte das Messgerät außerhalb der Herstellertoleranzen liegen, wird der Nutzer davon in Kenntnis gesetzt. Folgende Option stehen offen. Justage/Reparatur inkl. erneuter Kalibrierung Retournierung ohne Justage/Reparatur Wurde eine Verletzung der Herstellerspezifikation festgestellt, sind alle Messungen mit diesem Messgerät bis zur letzten erfolgreichen Rekalibrierung in der Risikoanalyse zu betrachten. 19/28

20 4.1. Kalibrierintervall Kosten Kalibrierkosten Fehlerkosten Ein Kalibrierintervall ist der regelmäßige Abstand zwischen den Kalibrierungen. Prüfmittelverantwortliche müssen hier ein Optimum zwischen Sicherheit und Kosten erzielen. Lange Kalibrierintervalle bedeuten zwar geringere Kalibrierkosten, jedoch birgt ein langer Zyklus ein enormes Risiko der Nonkonformität. Zeit (Monate) Optimum Kalibrierintervall) 20/28

21 4.2. Kalibrierpunkte Soll-Werte In C Unterster Prozesspunkt Prozesspunkt in der Mitte Des Kalibrierbereichs Überwacht ein Temperaturfühler Einen Temperierprozess im Bereich von C, könnten Die folgenden drei Kalibrierpunkte Gewählt werden. Oberster Prozesspunkt Prüfmittel besitzen oft einen weiten Messbereich. Deswegen muss der Prüfmittelnutzer auch hier einen Kompromiss zwischen dem Risiko eines oberflächlich kalibrierten Prüfmittels und den Kosten finden. Eine Kalibrierung sollte sich an der Praxis orientieren, d.h. die Kalibrierpunkte liegen im Arbeitsbereich der Prüfmittel. Kalibrierlaboratorien empfehlen immer drei Kalibrierpunkte über den gesamten Nutzungsbereich verteilt. 21/28

22 4.3. Messunsicherheit Messunsicherheit Richtiger Wert Gemessener Wert Die Qualität einer Messung oder einer Kalibrierung zu beurteilen ist nicht einfach. Sehr schnell ist eine Vergleichsmessung durchgeführt und die abgelesenen Werte in ein Zertifikat geschrieben. Vielleicht wird auch noch die Differenz berechnet. Welche Aussagekraft besitzen nun aber diese Angaben, wenn sich z.b. ein Ablesefehler eingeschlichen hat oder der Temperaturfühler nur wenige Sekunden in eine Kalibrierflüssigkeit eingetaucht wurde? Deshalb besteht ein vollständiger Kalibrier- oder Messwert aus mehreren Komponenten: dem Referenzwert, dem Anzeigewert, der Abweichung und der Toleranz bzw. Messunsicherheit. Referenzwert Anzeigenwert Abweichung Messunsicherheit 22/28

23 4.4. Wann wird eine Kalibrierung ungültig? Wurde eine Kalibrierung erfolgreich abgeschlossen, bedeutet das nicht, dass das Gerät unweigerlich über das komplette Kalibrierintervall stimmt. Kalibrierungen können ihre Gültigkeit verlieren. Eine Kalibrierung wird zum Beispiel durch den Eingriff an justierbaren Elementen ungültig (z.b. an einem Feuchtefühler). Deshalb wird an diesen Stellen häufig ein Siegel angebracht. Sobald das Siegel gebrochen ist, verliert das Prüfmittel seinen Status. Eine neue Kalibrierung wird notwendig. Häufig werden Gerät und Fühler als Gesamtsystem kalibriert. Die Kalibrierung ist nur gültig für diese Kombination. Ist zusätzlich noch die Möglichkeit gegeben, dass der Fühler an verschieden Kanälen angeschlossen werden kann, ist nur die im Kalibrierschein beschriebene Kombination Gerät, Fühler und Messkanal zu verwenden. 23/28

24 5. Kennzeichnung 24/28

25 5. Kennzeichnung Ist eine Kalibrierung abgeschlossen, muss das Messmittel gekennzeichnet werden, um seinen Status für den Anwender sichtbar zu machen. So wird es u.a. in ISO 9001 festgelegt. Für jedes Prüfmittel muss eindeutig ersichtlich sein, wann die nächste Kalibrierung ansteht. Als eindeutige Kennzeichnung des Instrumentes hinsichtlich seiner Zugehörigkeit, müssen Identifikationsnummer und Gültigkeitsmarke klar ersichtlich sein. 25/28

26 5. Kennzeichnung Die meisten Inhalte sind in ISO- und DAkkS-Zertifikaten dieselben. Die Inhalte in den DAkkS-Zertifikaten sind vorgeschrieben, die Inhalte der ISO-Zertifikate sind frei wählbar. Diese Pflichtangaben müssen in jedem DAkkS-Kalibrierzertifikat enthalten sein und sollten auch in jedem ISO-Zertifikat stehen: Messmittelbeschreibung und -identifikation, Kalibrierdatum Kalibrierergebnisse Messwerte vor einer Reparatur/Justage Identifikation des Kalibrier-Verfahrens, Umgebungsbedingungen Normal, das eingesetzt worden ist, um die Rückführbarkeit zu gewährleisten Angabe der Unsicherheiten bei der Kalibrierung des Messmittels Identifikation der Person(en), die die Bestätigung durchführen Identifikation der Person(en), die für die Sicherstellung der korrekt aufgezeichneten Informationen verantwortlich sind Eindeutige Identifikation (z. B. Seriennummer) des Messmittels 26/28

27 Webinar Kalibrierung Vielen Dank