مقدمه
دستورالعمل های مختلفی برای تعیین دوره های فراخوان کالیبراسیون وجود دارد. متأسفانه، بسیاری از این دستورالعمل ها پیچیده و دشوار هستند. در این مقاله روشی ساده برای آزمایشگاههایی با سوابق کالیبراسیون محدود تلاش میشود. این روش را می توان به راحتی تغییر داد تا با اهداف قابلیت اطمینان یک برنامه اندازه شناسی آزمایشگاهی مطابقت داشته باشد. با تابان کنترل دقیق بهترین در کالیبراسیون همراه باشید
آزمایشگاه های کالیبراسیون و مشتریان آنها علاقه مند به ایجاد و مدیریت فواصل کالیبراسیون هستند. در نتیجه، هر دوی شما از مزیت آشکار انتخاب ابزار مناسب برای ایجاد بهترین فاصله ممکن برخوردار هستید. این مقاله یک روش اضافی برای تجزیه و تحلیل تاریخچه کالیبراسیون را شرح می دهد. تجزیه و تحلیل سوابق مربوط به دو متغیر ساده شرایط (عدم تحمل یا عدم تحمل)، امتیاز و سطح شرایط عدم تحمل (تحمل بیش از یک بار، تحمل بیش از دو بار، تحمل بیش از سه بار) است، زمانی که این دو متغیر تحلیل شوند و آنها که به عنوان رکورد ارزیابی می شوند، عوامل کلیدی را برجسته می کنند که می توانند زمان کالیبراسیون را در یک الگوریتم با توجه به الزامات خاص یک برنامه اندازه گیری خاص تنظیم کنند.
معرفی
روش ارائه شده در این مقاله اصلاح الگوریتم های توصیف شده در NCSL RP-1 است. این مقاله انتخاب فواصل کالیبراسیون و عملکرد این الگوریتم را با الگوریتم های RP-1 در مقایسه با نتایج مشاهده شده مقایسه می کند.
آزمایشگاه های کالیبراسیون اغلب بر اساس نیاز مشتری و استاندارد ISO/IEC 17025 انجام می شود. اینها منابع و الزامات خارجی هستند که عملکرد آزمایشگاه ها را تعیین می کنند. برنامه های کیفیت برای اطمینان از انطباق آزمایشگاهی اجرا می شود. فراخوان برای دوره های کالیبراسیون هم برای ارائه دهندگان خدمات کالیبراسیون و هم برای گیرندگان خدمات کالیبراسیون یک موضوع مهم است. به طور کلی دوره های مقایسه بر اساس توصیه های سازنده تجهیزات تعیین می شود و یا یک سازمان بزرگ دوره ها را بر اساس اندازه گیری و نمونه برداری از تجهیزات تعیین می کند. اما آیا استفاده از این روش ها استفاده بهینه از منابع خارجی خواهد بود؟
الزامات و استانداردها
هر زمان که تجهیزات به منظور کالیبراسیون از سرویس خارج می شود، نتیجه این وقفه باید به نفع آن در نظر گرفته شود. اگر تجهیزات برای مدت طولانی بین کالیبراسیون ها در خدمت باشد، احتمال اینکه از کالیبراسیون خارج شود وجود دارد و هزینه خروج از تلورانس می تواند زیاد و غیرقابل جبران باشد. البته از آنجایی که دوره های کالیبراسیون اهمیت دارد، نحوه استفاده از تجهیزات و فرآیند کالیبراسیون آن نیز اهمیت دارد. استانداردها الزامات فواصل کالیبراسیون را مشخص می کنند که در سه مورد به آن اشاره خواهد شد.
ANSI/NCSL استاندارد Z 540-
تجهیزات تست و اندازه گیری که نیاز به کالیبراسیون دارند باید در فواصل زمانی مشخص کالیبره و تأیید شوند و برای اطمینان از قابلیت اطمینان قابل قبول نگهداری شوند.
استاندارد – MIL-STD-45662A
تجهیزات تست و اندازهگیری و استانداردهای اندازهگیری باید در فواصل زمانی مشخص و حفظ شده برای اطمینان از قابلیت اطمینان قابل قبول، کالیبره و تأیید شوند. قابلیت اطمینان به عنوان احتمال اینکه ابزار در طول بازه کالیبراسیون در محدوده تحمل باقی بماند تعریف می شود. زمانی که نتایج کالیبراسیون قبلی نشان می دهد که چنین اقدامی برای حفظ قابلیت اطمینان قابل قبول مناسب است، پیمانکار باید فاصله کالیبراسیون را کوتاه یا افزایش دهد. پیمانکار باید یک سیستم فراخوان را برای اطمینان از فراخوان اجباری ابزارها و استانداردها ایجاد کند تا از کالیبراسیون ثابت و به موقع اطمینان حاصل کند و استفاده از ابزارهای منسوخ را ممنوع کند.
استاندارد – ISO/IEC 17025:2005
در صورت امکان، تمام تجهیزات تحت کنترل آزمایشگاهی که نیاز به تعمیر و نگهداری دارند باید برچسب گذاری، کدگذاری یا به گونه ای دیگر شناسایی شوند تا وضعیت کالیبراسیون از آخرین باری که اندازه گیری شده و تاریخ ارزیابی مجدد یا تاریخ انقضا برای ارزیابی نهایی مشخص شود.
گواهی کالیبراسیون (یا علامت کالیبراسیون) نباید حاوی هیچ توصیه ای در مورد زمان کالیبراسیون باشد مگر اینکه توسط مشتری تایید شود. این الزام می تواند توسط قانون عدول شود.
همچنین، بسیاری از سازمانهای کیفیت دارای الزامات خاصی در رابطه با فواصل کالیبراسیون هستند. گاهی اوقات ممکن است حداقل ها و حداکثرهای خاصی را تعیین کنند و همچنین ممکن است اهداف یا معیارهایی را در مورد عملکرد قابلیت اطمینان تعیین کنند. قابلیت اطمینان نسبت تجهیزات در تلرانس به تمام تجهیزات کالیبره شده است، بنابراین فاصله کالیبراسیون کوتاه است، به دلیل درصد بالاتر کالیبراسیون در تلرانس، قابلیت اطمینان باید افزایش یابد.
تجهیزات اندازه گیری و کالیبراسیون
سوالات متعددی در مورد فواصل کالیبراسیون وجود دارد که باید به آنها پاسخ داده شود. چه مواردی نیاز به کالیبراسیون دارند؟ الزامات تجهیزات و دستگاه های منحصر به فرد چیست؟ تجهیزات مورد استفاده برای چیست؟ الزامات امنیتی چیست؟ چرا ما نمی خواهیم تجهیزات را کالیبره کنیم؟ با پاسخ به این سوالات، مشخص می کنید که چه تجهیزاتی نیاز به کالیبراسیون دارند یا ندارند و چه نوع فاصله کالیبراسیون مورد نیاز است. الزامات تجهیزات خاص به این معنی است که گاهی اوقات فاصله کالیبراسیون باید کوتاه شود یا حتی زمانی که خطر شرایط خارج از کالیبراسیون زیاد است، کالیبراسیون قبل از استفاده لازم است.
برخی از تجهیزات فقط به عنوان نشانگر استفاده می شوند که معمولاً به این معنی است که نیازی به کالیبراسیون نیست. هنگامی که تجهیزات در شرایط نامساعد استفاده می شود، فواصل کالیبراسیون کوتاه مورد نیاز است. در کاربردهای حیاتی ایمنی، برای تعیین محدوده کالیبراسیون که به کاهش احتمال آسیب به پرسنل یا آسیب به تجهیزات و اموال کمک می کند، مراقبت ویژه ای لازم است. گاهی اوقات مشتریان کالیبراسیون ممکن است درخواست کنند که یک قطعه از تجهیزات از فراخوانی کالیبراسیون حذف شود و باید روی “برای کالیبراسیون لازم نیست” تنظیم شود. پاسخ مناسب به این سؤالات باید نشان دهد که اگر نتایج داده ها برای نتایج تولید مهم هستند، مانند ایمنی یا خرابی تجهیزات، باید کالیبراسیون لازم باشد.
RP-1 شامل مواردی است که مشخص می کند کدام نوع تجهیزات به کالیبراسیون دوره ای نیاز ندارند:
- دستگاه اندازه گیری نمی کند یا خروجی ناشناخته است.
- این تجهیزات به عنوان یک رسانه انتقال استفاده می شود و اندازه گیری ها یا مقادیر خروجی آن به صراحت استفاده نمی شود.
- تجهیزات سیستم کالیبره شده یا اجزای جانبی آن.
- تجهیزات آسیب دیده ایمن هستند و در محدوده عملیاتی گسترده ای کار می کنند و آسیب آن برای کاربر آشکار است.
- این دستگاه یک نتیجه شناخته شده را اندازه گیری یا تولید می کند که مقدار آن در حین استفاده توسط یک مانومتر یا گیج مدرج نشان داده می شود.
- اندازه گیری تجهیزات فقط برای نشان دادن شرایط عملیاتی و نه برای بیان مقادیر عددی استفاده می شود.
- پس از مدت کوتاهی استفاده، قابلیت اطمینان اندازه گیری دستگاه در سطح قابل قبولی باقی می ماند.
- شرایط اولیه مانند ماشین های کوانتومی
مواد و روش ها
فواصل کالیبراسیون برای دستیابی به یک قابلیت اطمینان مشخص در پایان یک دوره مشخص تعیین می شود، زیرا قابلیت اطمینان از سوابق کالیبراسیون، دستورالعمل های سازنده و استفاده از تجهیزات تعیین می شود. اهداف قابلیت اطمینان را می توان به صورت داخلی یا توسط یک سازمان بزرگتر مانند یک مشتری یا حتی یک کارخانه تعیین کرد. پیش از این، قابلیت اطمینان به عنوان احتمال اینکه تجهیزات در طول بازه کالیبراسیون در محدوده تحمل باقی بماند، تعریف میشد.
این به کاربر کمک می کند تجهیزات را در محدوده تحمل یا عدم قطعیت مشخص در یک دوره زمانی مشخص با سطح اطمینان مشخصی اندازه گیری کند. دوره زمانی فاصله بین کالیبراسیون ها است. کالیبراسیون در یک فاصله معین اندازه گیری های انجام شده با تجهیزات شناخته شده را فراهم می کند و تجهیزات در طول فاصله بین کالیبراسیون ها در محدوده تحمل خواهند بود. اهداف قابلیت اطمینان برای بسیاری از سازمان ها با تنظیم فواصل کالیبراسیون ایجاد می شوند.
دوره های فراخوان کالیبراسیون با توصیه های سازنده، بررسی مهندسی داخلی، بررسی مهندسی خارجی و الزامات مشتری تعیین می شود. این چهار روش باید به انواع مختلفی از تجزیه و تحلیل مهندسی بستگی داشته باشند، یعنی تجزیه و تحلیل متفاوت و اهداف مرکزی در نظر گرفته شوند. این کارخانه دارای نمونه بسیار بزرگی از تمامی طرح های مهندسی است که می تواند توصیه مناسبی برای دوره کالیبراسیون ارائه دهد.
این یک مرجع عالی برای برگزاری دوره فراخوان کالیبراسیون در نظر گرفته می شود. با این حال، از آنجایی که تولیدکنندگان نمونه زیادی از این دادهها دارند، مرزهای تجهیزات نامناسب و تجهیزات مناسب (به ترتیب مواردی که در اندازهگیری دادهها لحاظ نمیشوند و مواردی که در محدوده پیشبینی سازنده قرار دارند) ظاهر میشوند. بنابراین، بسیاری از سازمان ها بر عملکرد تجهیزات نظارت می کنند و بر اساس توصیه های سازنده تجهیزات، دوره های خروج تنظیم را ایجاد می کنند. این می تواند به صورت داخلی برای یک سازمان خاص یا در مقیاس بزرگتر برای یک سازمان چند سایتی انجام شود.
یک مشکل بالقوه زمانی رخ می دهد که یک بررسی مهندسی داخلی داده های کافی برای ایجاد فواصل کالیبراسیون نداشته باشد. اما از آنجایی که تجزیه و تحلیل مختص مشتری یا آزمایشگاه است، این نوع تجزیه و تحلیل ممکن است برای ارزیابی اهداف و الزامات داخلی منحصر به فرد، یعنی بررسی عملکرد تجهیزات برای یک کاربر خاص مناسب باشد. چرا این مهم است؟ یک کاربر خاص دارای شرایط محیطی داخلی و کاربردهای خاصی است که بر عملکرد تجهیزات آنها تأثیر می گذارد.
در هر دوره مجموعه طراحی، تعدادی ریسک وجود دارد. هدف از برنامه ریزی به حداقل رساندن ریسک است. دوره نقاهت خوب خطر استفاده از استانداردهای مرجع بی حوصله را کاهش می دهد. زمانی که دوره نگهداری کوتاهتر باشد، احتمال کمتری وجود دارد که تجهیزات مشتری بر اساس استانداردهای غیرقابل قبول پیکربندی شوند. نقطه ضعف زمان کالیبراسیون کوتاه این است که تعداد کالیبراسیون ها بسیار زیاد است و هزینه زیادی برای حفظ قابلیت اطمینان بالا صرف می شود. اما بازسازی بلندمدت یک ریسک جدی به همراه دارد و آن استفاده از فرآیندهای استاندارد شده به دلیل تحمل است. عدم قطعیت گزارش به طور کلی به دوره آزمایشی مربوط می شود. با گذشت کالیبراسیون، عدم قطعیت استاندارد به مقدار زمان سپری شده نیز بستگی دارد، یعنی گروه عدم قطعیت با زمان افزایش می یابد.
با توجه به فرضیات علمی، فاصله کالیبراسیون باید با تجزیه و تحلیل عدم قطعیت اندازه گیری استاندارد، که شامل رانش در طول زمان است، تعیین شود. هنگامی که عدم قطعیت به یک نقطه بزرگ غیرقابل قبول می رسد، باید کالیبراسیون مجدد انجام شود، متأسفانه، در بسیاری از موارد این غیر عملی است. اطلاعات موجود در اکثر آزمایشگاه های کالیبراسیون امکان ثبت مقادیر اندازه گیری تحلیلی و تعیین عملکرد گذشته و فاصله کالیبراسیون جدید را فراهم می کند.
روش های مختلفی برای محاسبه فواصل کالیبراسیون در RP-1 تعریف شده است برخی از این روش ها بسیار پیچیده هستند شاید ساده ترین روش، روش واکنش باشد این روش به کالیبراسیون اخیر پاسخ می دهد اگر کالیبراسیون در محدوده تحمل باشد، فاصله کالیبراسیون افزایش می یابد و اگر خارج از تلرانس باشد، کاهش می یابد. روشی که در این مقاله توضیح داده خواهد شد با بررسی سه رکورد قبلی کالیبراسیون و کمی کردن شرایط تلورانس از این تکنیک در چندین مرحله استفاده می کند. اگر آزمایشگاه دارای یک سیستم پایگاه داده برای مدیریت کالیبراسیون ها باشد، استفاده از آن فرآیند مورد نیاز برای ایجاد چنین سیستمی را تسهیل می کند. از سیستم پایگاه داده آزمایشگاه برای به دست آوردن نتایج کالیبراسیون های قبلی (در داخل یا خارج از تحمل) استفاده می شود و در نتیجه زمان تعیین فواصل کالیبراسیون کاهش می یابد.
الگوریتم
بررسی تاریخچه آزمایش یک دستگاه نشان می دهد که دستگاه در آینده چگونه عمل خواهد کرد. اگر کالیبراسیون انجام شده نمایه تلورانس را نشان دهد، می توان فرض کرد که تجهیزات در محدوده تحمل قرار دارند. در واقع اگر تجهیزات عملکرد ضعیفی داشته باشند، احتمال عدم انطباق آن زیاد است. با این حال، اگر تغییراتی ایجاد شود، تجهیزات باید انعطاف پذیر باقی بمانند. بنابراین الگوریتمی ایجاد خواهد شد که زمان آزمون را با توجه به حالت دریافتی و وزن آن محاسبه می کند. بعد آخر کمترین وزن و دو بعد قبلی کمترین وزن را دارند. یک الگوریتم نمونه این است:
NI = CI × (W1 × X + W2 × Y + W3 × Z)
کدام یک از آنها:
NI = فاصله محاسبه شده جدید
CI = آخرین فاصله کالیبراسیون
W1 = وزن آخرین کالیبراسیون
W2 = وزن برای آخرین کالیبراسیون
W3 = وزن برای دومین تا آخرین کالیبراسیون
X = ضریب برای شرایط به دست آمده در آخرین کالیبراسیون
Y = ضریب برای شرایط به دست آمده در ترکیب نهایی
Z = ضریب برای شرایط به دست آمده در کالیبراسیون دوم تا آخرین
ضریب توسط آزمایشگاه برای تنظیم فاصله کالیبراسیون مورد نظر انتخاب می شود. هر ضریب را می توان برای مطابقت با خروجی قابلیت اطمینان مورد نظر تغییر داد. در این مثال، ضرب کننده ها عبارتند از:
دستگاه در محدوده تحمل A=1 است
ابزار مقاوم نیست، کمتر از یک بار گروه بیمار، B=0.8
تجهیزات خارج از تحمل است، بین یک تا دو برابر محدوده تحمل، C = 0.6
دستگاه هیچ تلورانسی بین 2 تا 4 برابر گروه مقاومت D = 0.4 ندارد.
تجهیزات خارج از تحمل، بیش از ده برابر حد تحمل، E = 0.3
همچنین وزن ها توسط آزمایشگاه برای تعیین فاصله کالیبراسیون بهینه انتخاب می شوند. هر وزن را می توان برای مطابقت با قابلیت اطمینان مورد نظر تغییر داد. در این مثال وزن عبارت است از:
وزن آخرین کالیبراسیون، W1=0.8
مقدار برای پیش کالیبراسیون، W2=0.4
وزن برای کالیبراسیون قبلی، W3=0.1
این ارقام فقط به عنوان مثال آورده شده است و هر آزمایشگاه باید آنها را اصلاح کند تا الزامات قابلیت اطمینان خود را برآورده کند. مزایای چنین سیستمی برای مثال، سهولت محاسبه و نیاز به تاریخچه محدود مقایسه برای دستیابی به آمار معتبر است.
اجرای الگوریتم
تقریباً همه سازمان ها از نوعی پایگاه داده کالیبراسیون استفاده می کنند. با یک برنامه پایگاه داده ساده می توان از این الگوریتم برای تنظیم زمان های اندازه گیری استفاده کرد. پایگاه داده باید داده هایی را که در محدوده تحمل هستند یا خارج از آن هستند پیگیری کند و تشخیص اینکه نتایج تا چه حد خارج از تحمل هستند را آسان کند. پایگاه داده باید دارای فیلدهایی برای نشان دادن وضعیت رسیدهای کالا برای سه اندازه گیری آخر باشد.
کدها برای نشان دادن شرایط ردیابی استفاده می شوند. کدهای استفاده شده در مثال بالا (A, B, C, D, E) برای نشان دادن شرایط اندازه گیری به دست آمده کافی است. هنگامی که داده های کافی در دسترس است، سه مورد در این مثال، کارکنان آزمایشگاه می توانند الگوریتم را در برابر داده های خود بررسی کنند تا اطمینان حاصل کنند که الزامات سیستم کیفیت را برآورده می کند. هر رتبه یک مکان توصیه شده را ارائه می دهد. فرآیند MOT تعیین می کند که آیا مجوز قابل قبول است یا خیر. پایش عملکرد بلندمدت نشان میدهد که آیا اهداف قابلیت اطمینان برآورده شدهاند و آیا ضرایب الگوریتم نیاز به اصلاح مجدد دارند یا خیر.
پس از اجرای الگوریتم فاصله کالیبراسیون، باید دقت ویژه ای به عمل آید تا از تغییر فاصله کالیبراسیون که نیازی به تنظیم نیست، جلوگیری شود. به عنوان مثال، دستگاه های قابل اعتماد ممکن است بیش از X ماه نیاز نداشته باشند. یکی دیگر از مشکلاتی که ممکن است ایجاد شود، خرابی دستگاه است. دستگاهی با سابقه کالیبراسیون ضعیف، اگر به طور منظم بررسی شود، دوره های کوتاهی از کالیبراسیون را تجربه می کند تا زمانی که در نهایت به صفر نزدیک شود. لازم به ذکر است که برای اطمینان از اینکه زمان کالیبراسیون از حداقل زمان مجاز کمتر نمی شود و تا حداکثر زمان کالیبراسیون افزایش نمی یابد، با استفاده از کالیبراسیون می توان به راحتی حداقل و حد بالایی زمان شبیه سازی را بدست آورد. . نرم افزار و داده های مدیریت آزمایشگاهی هر سازمانی در این مورد باید الزاماتی داشته باشد که نشان دهنده نیازهای خاص مربوط به ایجاد فرصت های اندازه گیری و محدودیت های آنها باشد.
این الگوریتم به راحتی با پایگاه داده مدیریت آزمایشگاه کالیبراسیون حاوی فیلدهای رکورد شرایط یکپارچه می شود.
«از تساهل» یا «تحمل» با سطح هر شرط تحملی حاصل می شود. تنها مشکل این الگوریتم این است که در بیشتر موارد داده های ورودی باید سطح تحمل را نشان دهند. این مشکل با وارد کردن کامل نتایج اندازه گیری در پایگاه داده و یا با ثبت شرایط بدون تلورانس مشخص شده در پایگاه داده قابل حل است. در هر صورت در ورود دیتابیس خطایی وجود دارد و برای اطمینان از صحت داده های وارد شده به دیتابیس باید راستی آزمایی مناسبی انجام شود. البته مزیت بزرگ سرعت و منابع مورد نیاز است که با کاهش داده ها و در واقع جلسات شبیه سازی جدید مشخص می شود.
خلاصه
برای هر سازمانی، فواصل کالیبراسیون تجهیزات برای سیستم مدیریت کالیبراسیون حیاتی است. ایجاد و تنظیم فواصل کالیبراسیون در هر فرآیند مستلزم حفظ و توجیه نتایج به روشی خاص است. دوره کالیبراسیون دارای یکی از سه نتیجه است: فاصله بسیار کوتاه، بسیار طولانی، یا فاصله کالیبراسیون دقیق و منصفانه. اگر خیلی کوتاه باشد، ممکن است ابزار بیش از حد اصلاح شود. اگر بیش از حد طولانی باشد، منجر به شرایط خارج از تحمل و مشکلات ردیابی می شود. تعیین یا شناسایی فاصله کالیبراسیون ایده آل می تواند برای سازمان شما مفید باشد. هیچ راه آسانی برای تعیین فاصله کالیبراسیون وجود ندارد. با این حال، آنچه در این مقاله توضیح داده شده است ممکن است روش شناسی را ساده کرده باشد. برنامه ریزی مناسب فواصل کالیبراسیون را ایجاد می کند که نیازهای منحصر به فرد سیستم مدیریت کالیبراسیون شما را برآورده می کند. این امر با حصول اطمینان از سطوح مناسب اطمینان و مدیریت از طریق استفاده مؤثر از منابع، به نفع کاربران نهایی خواهد بود.