Što se zapravo određuje umjeravanjem?

04.03.2021. | Umjeravanje, Upravljanje kvalitetom |

Umjeravanjem nekog instrumenta određuje se razlika između stvarnog i idealnog. Kraj članka. No onima koji ipak žele znati i razumjeti malo više, savjetujemo nastaviti čitati :).

Potvrde o umjeravanju koje to nisu

U današnje vrijeme “umjeravanje” je termin koji se redovito i sasvim uobičajeno izgovara u svakom laboratoriju, odjelima održavanja, kvalitete, i ne manje važno – nabave. Međutim, kada pogledamo čitavu lepezu dokumenata koji nose naslov “Potvrda o umjeravanju” ili “Calibration certificate” vidimo da tu ima zaista svačega. Neki od tih dokumenata, uključujući gotovo sve tzv. “tvorničke” certifikate ne samo da nisu potvrde o umjeravanju (iako je netko velikim slovima na početku dokumenta napisao – CALIBRATION CERTIFICATE) nego često nemaju apsolutno nikakve veze sa stvarnošću. Ovu prilično oštru ocjenu izgovaramo bez imalo grižnje savjesti jer je riječ o dokumentima u kojima nisu upitni samo forma i sadržaj, što bi već samo po sebi bilo zabrinjavajuće, nego neke zaista osnovne stvari koje kao informacija nemaju nikakvog fizikalnog smisla. No, ovdje nećemo ići dublje u tu problematiku. Spomenut ćemo samo kao veliko upozorenje da na svijetu postoji daleko više papira sa naslovom “Potvrda o umjeravanju” koji to uopće nisu – nego obratno. (Digresija: Dragi klijenti Metroteke… ako imate dokument sa naslovom “calibration certificate” za koji niste sigurni sadrži li smislene i točne informacije, rado ćemo ga za Vas pregledati i argumentirati Vam zašto to jest ili nije besmislen komad papira.)

Sada kada smo upozorili da potvrdu o umjeravanju ne čini njen naslov, što bi zapravo bilo ono najvažnije što ona mora sadržavati da bismo uopće mogli razgovarati je li to dobra ili loša potvrda o umjeravanju? Koje su ključne brojke koje se u potvrdi o umjeravanju moraju nalaziti, ili drugim riječima – što se zapravo određuje umjeravanjem? Nažalost, ne postoji odgovor koji bi pokrio sve vrste instrumenata koji se umjeravaju, ali svejedno postoje neka opća pravila (s povremenim izuzecima i specifičnostima).

Dvije grupe instrumenata

Svi instrumenti koji se umjeravaju mogu se podijeliti u dvije grupe. Prva grupa su – mjerni instrumenti, a druga grupa – instrumenti (ili alati) za zadavanje uvjeta. Mjerni instrumenti su oni kojima možemo izmjeriti neku nepoznatu veličinu, pa tako npr. mikrometrom određujemo nepoznate dimenzije, termometrom nepoznatu temperaturu, a vagom nepoznatu masu. Instrumenti (ili alati) za zadavanje uvjeta pak trebaju “ispuniti našu želju” da se poznati iznos neke veličine i ostvari. Općepoznati primjer takvog instrumenta je npr. hladnjak. Njemu mi iskazujemo želju za temperaturom od +5 ºC, dok npr. moment ključem želimo postići 200 Nm, a klipnom pipetom 50 ul. (Kada nekome postavimo pitanje je li klipna pipeta mjerni instrument, većina ljudi kaže da jest, ali to je samo zato jer nas klipna pipeta zavarava svojim izgledom. Njome ništa ne možemo izmjeriti, ona je instrument za zadavanje uvjeta.) U idealnom svijetu temperatura koju pokazuje svaki termometar bila bi uvijek točna, a temperatura u svakom hladnjaku bila bi uvijek +5 ºC, ako mi tako “okrenemo gumb”. U realnosti to naravno nije tako, a to je i osnovni razlog zašto se uopće provodi umjeravanje.

Kada govorimo o prvoj grupi instrumenata – mjernim instrumentima, u velikoj većini slučajeva postoje samo 2 ključne veličine koje se određuju umjeravanjem. Prva je odstupanje instrumenta, a druga – mjerna nesigurnost. Odstupanje mjernog instrumenta nam govori koliko i u kojem smjeru će najvjerojatnije mjerni instrument pogriješiti kod mjerenja. Ukoliko naš termometar (na nekoj temperaturi, npr. oko +20 ºC) ima odstupanje od -0,3 ºC, to znači da će najvjerojatnije kod mjerenja pokazati 0,3 ºC nižu vrijednost od stvarne. Npr. ako je stvarna temperatura +20,7 ºC, termometar će najvjerojatnije pokazati +20,4 ºC. Mjerna nesigurnost koja je “pridružena” tom odstupanju nam govori koliko smo sigurni da je odstupanje baš toliko. No mjerna nesigurnost je zaslužila poseban članak koji možete pročitati ovdje. Odstupanje i mjerna nesigurnost je dakle ono što se uvijek iskazuje kod svakog mjernog instrumenta, no određene vrste mjernih instrumenata imaju i neke dodatne parametre koji se uvijek iskazuju u skladu sa nekom općeprihvaćenom normom ili međunarodnom preporukom. Najbolji primjer za to su – vage, kod kojih se osim odstupanja (koje se kod vaga tradicionalno naziva linearnost) eksplicitno u potvrdi o umjeravanju također iskazuju i ponovljivost i ekscentricitet. Važno je razumjeti da su ponovljivost i ekscentricitet neke vage također ugrađeni i u samu mjernu nesigurnost te iste vage, te da mnoge druge vrste instrumenata također imaju takve parametre, ali se oni ne iskazuju eksplicitno kao kod vaga, tj. samo su “skriveni” u mjernoj nesigurnosti. Više o tim skrivenim parametrima – pri kraju ovog bloga.

Kada pak govorimo o drugoj grupi instrumenata – onima za zadavanje uvjeta, vrlo često postoji više različitih parametara koji se određuju u sklopu umjeravanja, ne samo odstupanje i mjerna nesigurnost. Razmotrimo npr. već ranije spomenuti – općeprisutni hladnjak. Što bi u slučaju hladnjaka uopće mogao značiti jedan broj koji bismo nazvali – odstupanje? Ne mnogo. Naime, u prostoru hladnjaka (kao što sigurno znate i iz kućanstva) postoji distribucija temperature koja se mijenja u prostoru i vremenu. To znači da su neki dijelovi hladnjaka na višoj temperaturi, a neki na nižoj, i da se ta temperatura u hladnjaku konstantno mijenja. Mi bismo željeli da je u svim dijelovima hladnjaka temperatura što sličnija i da se što manje mijenja. U idealnom slučaju temperatura bi u svim dijelovima hladnjaka bila ista i uopće se ne bi mijenjala. Kao i kod mjernih instrumenata – i za ovu grupu instrumenata umjeravanje također govori koliko je naš stvarni uređaj daleko od ideala. No da bismo za hladnjak odredili i iskazali koliko je on daleko od ideala moramo u potvrdi o umjeravanju iskazati i parametre poput prostorne homogenosti i vremenske stabilnosti, kao i neke druge za koje ovdje nemamo prostora i kojima ćemo se pozabaviti u nekom budućem blogu o hladnjacima. Kod klipne pipete ili moment ključa nam je pak važno da kod svake primjene (zadavanja nekog obujma ili momenta sile) ta veličina bude što sličnija (u idealnom svijetu – uvijek ista), pa zbog toga osim srednjeg odstupanja za njih iskazujemo i druge parametre. Kod klipne pipete iskazujemo tzv. “koeficijent varijacije” koji je statistička veličina (što je koeficijent varijacije veći – to klipna pipeta više varira od pipetiranja do pipetiranja), a kod moment ključeva navodimo više rezultata mjerenja koji nam direktno daju uvid u te varijacije. Mi smo ovdje naveli primjer hladnjaka, klipnih pipeta i moment ključeva, dakle sasvim različitih instrumenata za zadavanje uvjeta i naveli da svaki od njih ima svoje specifične, različite parametre koji se moraju iskazati u potvrdi o umjeravanju. Kako onda znati koje parametre treba iskazati za neki drugi instrument za zadavanje uvjeta? Na sreću – gotovo uvijek, tj. za svaku vrstu instrumenta za zadavanje uvjeta postoje međunarodne norme ili objavljene preporuke koje specificiraju što se sve mora (ne zato što se mora, nego zato što je to dobro i važno) navesti kao rezultat umjeravanja.

Iznimke od pravila

Osim ove dvije velike grupe instrumenata (mjerni i oni za zadavanje uvjeta) uvijek postoje i iznimke. Uzmimo za primjer – mjernu uru (ili kako je neki zovu – komparator). Mjerna ura je  poseban mjerni instrument, budući da ne mjeri apsolutnu dimenziju nečega, nego relativni pomak. Zbog te svoje specifičnosti postoji čitav niz parametara koji se umjeravanjem moraju odrediti, poput ukupnog raspona odstupanja, histereze, osjetljivosti (ili lokalne varijacije) itd. Dobro je imati na raspolaganju umjerni laboratorij koji Vam svaki od tih specifičnih parametara može pojasniti i rezultate staviti u kontekst, jer su to stvari koje zaista mogu imati velik utjecaj na Vašu primjenu, tj. mjerenja.

Na koncu, za sve instrumente, bez obzira kojoj grupi instrumenata pripadaju, postoji i čitav niz “skrivenih” parametara koji se pri umjeravanju određuju, a koje nećete vidjeti na svojoj potvrdi o umjeravanju, tj. certifikatu. Takvi “skriveni” parametri su uvijek ugrađeni u mjernu nesigurnost i izuzetno su važni da bi se ona točno odredila. Npr. kod umjeravanja higrometara i manometara određuje se histereza (razlika u pokazivanju tih instrumenata u uvjetima porasta i pada relativne vlažnosti, odnosno tlaka). Kod umjeravanja infracrvenih termometara određuje se utjecaj udaljenosti termometra od mete, a kod npr. moment ključeva određuje se utjecaj mjesta na kojem ćete na ručki uhvatiti moment ključ, utjecaj svih mogućih položaja račne pri radu s moment ključem itd. Možda se nekome sve to može činiti kao “cjepidlačenje”, ali iznenadili biste se koliko ti utjecaji mogu biti veliki, a Vi uvijek želite da su mali i zanemarivi. Sigurno ne želite infracrveni termometar koji će za nekoliko stupnjeva Celzijusa različito mjeriti temperaturu ovisno o tome jeste li 3 cm ili 6 cm udaljeni od površine čiju temperaturu mjerite, niti želite moment ključ kojim ćete zadati 10 Nm različiti moment ovisno o tome jeste li račnu zarotirali za 180º ili ne. No mnogi takvi parametri često se ne iskazuju u potvrdi o umjeravanju eksplicitno, nego se njihov zajednički doprinos iskazuje u veličini koja se zove – mjerna nesigurnost. (Što se tiče Metroteke, uvijek nas možete pitati za te skrivene parametre kod svakog pojedinačnog umjeravanja, iako se oni ne iskazuju samoj potvrdi o umjeravanju. Slobodno nam se javite na laboratorij@metroteka.com)

Podijeli ovaj članak

Prethodni članak

5 koraka do uspješne implementacije Lean Six Sigme

Sljedeći članak

Špageti-dijagramom do bolje organizacije prostora