Eidgenössisches Justiz- und Polizeidepartement EJPD Bundesamt für Metrologie METAS Rückverfolgbarkeit von Mess- und Prüfmitteln auf die nationalen Normale R. Thalmann, METAS Outline Das Bundesamt für Metrologie METAS Begriffe Rückverfolgbarkeitsschema Normenforderungen Kalibrierintervalle Metrologische Infrastruktur in der Schweiz Messmöglichkeiten und Dienstleistungsangebot am METAS Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 2 1
Bundesamt für Metrologie METAS Messtechnisches Referenzzentrum der Schweiz Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 3 Bundesamt für Metrologie METAS Realisierung und internationaler Vergleich der Masseinheiten mit der erforderlichen Genauigkeit Nationale Normale Akkreditierung Seco Formelle Anerkennung der fachlichen und organisatorischen Kompetenz einer Konformitätsbewertungsstelle Gesetzliche Metrologie Metrologische Dienstleistungen Messungen zum Schutz von Mensch und Umwelt Gesetzgebung Konformitätsbewertungen Zulassungen Eichdienst Einheitenweitergabe an Wirtschaft und Wissenschaft Kalibrierung von Messmitteln/Normalen Messungen, Prüfungen Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 4 2
Begriffe: Rückverfolgbarkeit Definition: Die Rückverfolgbarkeit ist die Eigenschaft eines Messergebnisses oder des Wertes eines Normals, durch eine ununterbrochene Kette von Vergleichsmessungen mit angegebenen Messunsicherheiten auf geeignete Normale, im allgemeinen internationale oder nationale Normale, bezogen zu sein. In METAS Zertifikaten wird dies mit dem folgenden Wortlaut angegeben: Die angegebenen Messresultate sind auf nationale Normale und damit auf international abgestützte Realisierungen der SI- Einheiten rückverfolgbar. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 5 Begriffe: Nationales Normal, Primärnormal Nationales Normal Normal, das in einem Land als Basis zur Festlegung der Werte aller anderen Normale der betreffenden Grösse anerkannt ist. Primärnormal Normal, das nach allgemeiner Beurteilung die höchsten metrologischen Forderungen erfüllt, mit einem Wert, der unabhängig von anderen Normalen für dieselbe Grösse akzeptiert ist. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 6 3
Kalibrierkette Primärnormal Jodstabilisierter Laser Interferometrische Kalibrierung von Sekundärnormalen K Sekundär- oder Transfernormal Endmass der Klasse K 1 Gebrauchsnormal Endmass der Klasse 1 1 Prüfmittelüberwachung Messmittel zur Fertigungskontrolle Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 7 Bsp. komplexes Rückverfolgbarkeitsschema Laserinterferometer I 2 -stabilisierter Laser (Primärnormal) Laserinterferometer Längenmessmaschine Kalibrierkugel Charakterisierung Übertragungsfkt. Tastspitzen- Kalibrierung Referenzsoftware Längenmessmaschine Tastschnittgerät METAS Kalibrierkugel Rauhnormale Tastschnittgerät in der Fertigungskontrolle Rauheitsmessung Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 8 4
Normenforderungen Normenforderungen bzgl. der Rückverfolgbarkeit von Messresultaten und von Mess-/Prüfmitteln? Prüfmittelüberwachung Dokumentation Kalibrierintervalle kompetente Stellen Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 9 Normenforderungen: ISO 9001 7.6 Lenkung von Überwachungs- und Messmitteln... Soweit zur Sicherstellung gültiger Ergebnisse erforderlich, müssen die Messmittel a) in festgelegten Abständen oder vor dem Gebrauch kalibriert oder verifiziert werden anhand von Messnormalen, die auf internationale oder nationale Messnormale zurückgeführt werden können. Wenn es derartige Messnormale nicht gibt, muss die Grundlage für die Kalibrierung oder Verifizierung aufgezeichnet werden; b)... ANMERKUNG Für Anleitung siehe ISO 10012-1 und ISO 10012-2. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 10 5
ISO 10012 Anforderungen an die Qualitätssicherung für Messmittel Teil 1: Bestätigungssystem für Messmittel 3.4 Metrologische Eigenschaft Eigenschaft, die das Resultat einer Messung beeinflussen kann. Guidance Examples of characteristics for measuring equipment include: - range, - bias, - repeatability, - stability, - hysteresis, - drift, - effects of influencing quantities, - resolution, - discrimination (threshold), - error - dead band. Metrological characteristics of measuring equipment are factors contributing to the measurement uncertainty which allows direct comparison with the metrological requirements towards establishing metrological confirmation. Qualitative statements of the metrological characteristics in terms of, for example, required accuracy of measuring equipment should be avoided. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 11 ISO 10012 3.5 Metrologische Bestätigung Vorkehrungen, die sicher stellen, dass ein Mess-/Prüfmittel den Anforderungen an die beabsichtigte Verwendung entspricht. Die Metrologische Bestätigung ist entweder eine Kalibrierung oder eine Verifizierung (Überprüfung). Guidance Eine Nachkalibrierung ist nicht notwendig, wenn sich das Messmittel bereits in gültigem Kalibrierstatus befindet. Eine metrologische Bestätigung beinhaltet die Überprüfung, ob die Messunsicherheit und/oder die Abweichungen des Messmittels innerhalb der für die Verwendung festgelegten Spezifikationen befindet. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 12 6
ISO 10012 (Software) 6.2.2 Software Software used in the measurement processes and calculations of results shall be documented, identified and controlled to ensure suitability for continued use. Software, and any revisions to it, shall be tested and/or validated prior to initial use, approved for use, and archived. Testing shall be to the extent necessary to ensure valid measurement results. Guidance Software may be in several forms, such as embedded, programmable, or off-theshelf packages. Off-the-shelf software might not require testing. Testing may include virus checking, checking of user-programmed algorithms, or a combination thereof as necessary to achieve the required measurement result. Software configuration control can help maintain the integrity and validity of measurement processes using software. Archiving may be accomplished by creating back-up copies, off-site storage, or any other means to safeguard programming, ensure accessibility, and to provide the level of traceability necessary. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 13 ISO 10012 (Kalibrier-/Prüflaboratorien) 6.4 Outside suppliers Outside suppliers shall be evaluated and selected based on their ability to meet the documented requirements. Guidance If an outside supplier is used for testing or calibration, the supplier should be able to demonstrate technical competence to a laboratory standard such as ISO/IEC 17025. Products and services provided by outside suppliers might require verification to the specified requirements. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 14 7
ISO 10012 (Kalibrierintervall) 7.1.2 Intervals between metrological confirmation The methods used to determine or change the intervals between metrological confirmation shall be described in documented procedures. These intervals shall be reviewed and adjusted when necessary to ensure continuous compliance with the specified metrological requirements. Guidance Data obtained from calibration and metrological confirmation histories, and advancing knowledge and technology, may be used for determining intervals between metrological confirmation. Records obtained using statistical process control techniques for measurements can be useful in determining whether or not to modify metrological confirmation intervals. The calibration interval may be equal to the metrological confirmation interval (see OIML D10). Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 15 ISO 10012 (Prüfmittelüberwachung, Dokum.) 7.1.4 Records of the metrological confirmation process Records of the metrological confirmation process shall be dated and approved by an authorized person to attest to the correctness of the results, as appropriate. The records shall include the following, as necessary: a) the description and unique identification of the equipment manufacturer, type, serial number, etc.; b) the date on which the metrological confirmation was completed; c) the result of the metrological confirmation; d) the assigned interval for metrological confirmation; e) identification of the metrological confirmation procedure (see 6.2.1); f) the designated maximum permissible error(s); g) the relevant environmental conditions and a statement about any corrections necessary; h) the uncertainties involved in calibrating the equipment; i).. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 16 8
ISO 10012 (Rückverfolgbarkeit) 7.3.2 Traceability The management of the metrological function shall ensure that all measurement results are traceable to SI unit standards. Guidance Traceability is usually achieved through reliable calibration laboratories having their own traceability to national measurement standards. For example, a laboratory complying with the requirements of ISO/IEC 17025 could be considered reliable. National metrology institutes are responsible for national measurement standards and their traceability, including those instances where the national measurement standard is held by facilities other than the national metrology institute. Measurement results may be traceable through a national metrology institute external to the country where the measurement is made. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 17 Rückführung: Zusammenfassung Sicherstellung richtiger Messungen durch Kalibrierung/Verifizierung Berücksichtigung der Anforderungen für die beabsichtigte Verwendung Prüfmitteltauglichkeit Forderung der Rückverfolgbarkeit der qualitätsrelevanten Messungen auf nationale Normale Nachweis der Kompetenz des Kalibrierlabors (z.b. ISO 17025) Verfahren zur Festlegung der Kalibrierintervalle Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 18 9
Messunsicherheit und Prüfmitteltauglichkeit Wie genau muss ein Prüfmittel sein? Wie viel genauer als die zu überprüfende Spezifikation muss ein Prüfmittel sein? 3 mal? 5 mal? 10 mal? Mit welcher Messunsicherheit soll ein Prüfmittel kalibriert werden? Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 19 Überprüfung einer Spezifikation/Toleranz Toleranz Spezifikation bestätigt Wert ausserhalb Spezifikation Keine sichere Aussage möglich Sollwert Messunsicherheit ist bei Konformitätsentscheid zu berücksichtigen Für einen zuverlässigen positiven Entscheid: Wert nahe beim Sollwert grosse Messunsicherheit erlaubt Wert nahe bei Toleranzgrenze kleine Messunsicherheit erlaubt Das optimale Verhältnis zwischen Toleranzbreite und Messunsicherheit ist eine Frage der Statistik: - Verteilung der Messwerte innerhalb Toleranzbreite - maximal tolerierbarer Ausschuss Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 20 10
Kalibrierintervalle U = 0.05 mm Anforderung Messunsicherheit für Prüfung (Anwendung) U P = 0.02 mm Messunsicherheit des Prüfmittels (Spezifikation, Kalibrierung) δl = 0.01 mm / y Stabilität des Prüfmittels (Abnützung, Drift, ) Einfacher Ansatz: 2 U P + ( t δl) 2 U Beispiel: t > 4 y Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 21 Kalibrierintervalle (ILAC G24 oder OIML D 10) Bestimmung des anfänglichen Kalibrierintervalls Herstellerempfehlungen Herstellerspezifikationen bzgl. Stabilität/Drift Normenforderungen bzgl. Stabilität/Drift Umwelteinflüsse Andere Erfahrungswerte Erforderliche Messunsicherheit Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 22 11
Anpassung des Kalibrierintervals Methode 1: staircase MPE (maximum permissible error) Erneute Kalibrierung stets, wenn die Abweichung des Wertes 80% des maximal zulässigen Fehlers (MPE) beträgt. Wie kann ich die Abweichung feststellen? Ist stets eine Kalibrierung möglich, wenn sie nötig ist? (Verfügbarkeit, Lieferfristen, nicht planbar) Zeit Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 23 Anpassung des Kalibrierintervals Methode 2: control chart t Aus der Geschichte (history) der Kalibrierwerte wird die Streuung und die Drift berechnet (z.b. durch lineare Regression). Daraus Berechnung des optimalen Kalibrierintervals. Für komplexe Geräte schwierig anzuwenden Individuelle Kalibrierintervalle nur bedingt anwendbar Planbare Kalibriertermine Zeit Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 24 12
Anpassung des Kalibrierintervals Methode 3: in-use time t Benutzungsdauer Für Geräte, die mit der Benutzungsdauer altern. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 25 Die metrologische Infrastruktur der Schweiz Nationale Normale Gesetzliche Metrologie Metrologische Dienstleistungen Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 26 13
Die metrologische Infrastruktur der Schweiz staatlich hoheitlich (staatlich ermächtigt) Nationale Normale SVS SCS Schweizerischer Schweizerischer Eichdienst Kalibrierdienst marktwirtschaftlich (staatlich akkreditiert) Handel Sicherheit Gesundheit Umwelt geregelter Bereich Industrie, Forschung, Handwerk nicht geregelter Bereich Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 27 Metrologische Infrastruktur: Beispiel Länge Nationale Messbasis am METAS Realisierung der Meterdefinition mit Jod-stabilisiertem HeNe-Laser Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 28 14
Metrologische Infrastruktur: Beispiel Länge Kalibrierdienst am METAS Kalibrierung von Bezugsnormalen und Messmitteln höchster Genauigkeitsklasse Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 29 Metrologische Infrastruktur: Beispiel Länge Akkreditierte Stelle SCS006 Kalibrierung von Mess- und Bearbeitungsmaschinen und Messmitteln/Lehren Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 30 15
Metrologische Infrastruktur: Beispiel Länge Industrielle Fertigung Gesicherte Fertigungsqualität dank kalibrierten Messmitteln Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 31 Metrologische Infrastruktur: Beispiel Länge Kalibrierdienst am METAS Kalibrierung von Messmitteln für Eichämter und Eichstellen Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 32 16
Metrologische Infrastruktur: Beispiel Länge Kantonales Eichamt Eichung von Profilmessanlagen zur Bestimmung der Abmessungen von Fahrzeugen Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 33 Metrologische Infrastruktur: Beispiel Länge Strassenverkehr Erhöhte Sicherheit durch Einhalten der gesetzlichen Bestimmungen Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 34 17
Schweizerischer Kalibrierdienst SCS 90 akkreditierte Kalibrierstellen, davon 27 Messgrösse Länge 18 elektrische Messgrössen 18 Messgrösse Druck 5 thermische Messgrössen Kraft, Drehmoment, Feuchte, optische Grössen etc. Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 35 Schweizerischer Kalibrierdienst SCS Suche nach Kalibrierstelle, Messgrösse etc.: http://www.seco.admin.ch/sas/akkreditiertestellen/index.html?lang=de Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 36 18
Schweizerischer Kalibrierdienst SCS Verzeichnis ( scope ) jeder Kalibrierstelle Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 37 Messmöglichkeiten und Dienstleistungsangebot am METAS Die 22 METAS-Laboratorien Länge Nano- und Mikrotechnik Optik Faseroptik Zeit und Frequenz Masse und Wiegegeräte Kraft, Drehmoment, Druck Durchfluss und Volumen Thermometrie und Feuchte Ionisierende Strahlung (Radioaktivität) Elektr. Quantennormale Strom, Spannung und Impedanz Elektr. Energie und Leistung Hochfrequenz Elektromagnetische Verträglichkeit Gasanalytik Partikel und Aerosole Chemie Verkehr Akustik und Vibration Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 38 19
METAS Dienstleistungsdatenbank http://www.metas.ch/root_legnet/web/dienstleistungen/dienstleistungsdatenbank/dldb_start/dldb-0_de Dynamische Suche nach Dienstleistungen Ausdruck Dienstleistungskatalog pro Labor Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 39 Literatur Sicherstellung der Rückverfolgbarkeit von Messwerten auf nationale und internationale Normale, SAS Dokument Nr. 702.dw, http://www.seco.admin.ch/sas/00032/00065/index.html?lang=de ILAC-G24, OIML D 10, Guidelines for the determination of calibration intervals of measuring instruments, http://www.oiml.org/publications/d/d010-e07.pdf Rückverfolgbarkeit I R. Thalmann I SAQ-Bern 10.02.2009 I 40 20