Čo je kalibrácia?
Než sa zamyslíme nad dôvodmi, prečo vlastne kalibráciu potrebujeme, povedzme si krátko, čo kalibrácia skutočne znamená. Kalibrácia je vzájomné porovnanie dvoch meracích prístrojov a vytvorenie dokumentácie tohto porovnania. Kalibrovaný prístroj sa porovnáva s referenčným etalónom, ktorý má vyššiu presnosť a metrologickú nadväznosť; tento etalón sa často označuje ako kalibrátor. Existuje mnoho názorov, dokonca rozsiahlych výskumov na tému, koľkokrát presnejší má etalón byť. Zásadný význam má preukázaná metrologická nadväznosť etalónu na národné etalóny. Rozhodujúcim faktorom je vyhodnotenie neistoty referenčného etalónu a neistoty kalibračného procesu; inak je celá kalibrácia nepresvedčivá. Pripomeňme si zlaté pravidlo – všetky meracie prístroje robia chyby, kalibrácia nám povie, aké veľké.
Prečo kalibrovať?
Je úplne zrejmé, že princípom kalibrácie je vyskúšať merací prístroj a uistiť sa, že meria správne. Teraz sa zamerajme na okolnosti, ktoré robia z periodickej kalibrácie prevádzkových a skúšobných prístrojov hlavný nástroj efektívnej výkonnosti závodu, bezpečnosti, údržby, trvalo udržateľného rozvoja a kvality výroby.
Všetky prístroje driftujú
Faktom je, že všetky meracie prístroje v čase driftujú, teda vykazujú dlhodobú nestabilitu merania. Drift je definovaný ako pomalá zmena metrologickej charakteristiky meradla (pozn. red.). Niektoré prístroje driftujú viac, niektoré menej. Moderné prístroje majú zvyčajne časovú stabilitu merania lepšiu ako staršie typy. Výrobcovia si môžu vyberať z čoraz lepších komponentov a môžu vykonávať zahorenie prístrojov, ale prístroje majú stále v priebehu času nejaký drift. Spravidla je komerčne nemožné drift úplne vylúčiť.
Drift prístroja môže byť tiež ovplyvnený podmienkami prostredia a spôsobom použitia. Extrémna teplota, zmena ročných období, vysoká alebo nízka vlhkosť prostredia, to všetko môže spôsobiť zaťaženie prístrojov. Prístroje, ktoré sú používané častejšie alebo v náročných procesoch, majú sklon k rýchlejšiemu opotrebeniu.
Drift môže byť viac alebo menej rizikovým faktorom v závislosti od toho, aké požiadavky sú definované pre presnosť meracieho miesta a meracieho prístroja zvoleného pre toto meracie miesto. Pravidelná kontrola prístroja je obvyklý postup vedúci k zisteniu, či prístroj driftuje, a k následnému nevyhnutnému nastaveniu, ktoré prístroju vráti potrebnú presnosť. Ak máme prístroj, ktorý driftuje a nekalibrujeme ho pravidelne, nie je schopný merať s presnosťou, ktorú od neho očakávame.
Postupne na výsledkoch niekoľkých kalibrácií konkrétneho prístroja uvidíme, k akému veľkému driftu došlo na konkrétnom meracom mieste, čo nám pomôže zistiť dlhodobú stabilitu meracieho prístroja. Toto je základná informácia pre kvalifikované nastavenie dĺžky kalibračného intervalu založené na presnosti požadovanej pre meracie miesto a zistenej stability prístroja. Môže sa stať, že dôjde k poškodeniu prístroja alebo k chybe prepojenia prístroja a procesu, čo má za následok stratu schopnosti presného merania. Prípad, keď je prístroj úplne pokazený alebo nefunkčný, môžeme zvyčajne ľahko identifikovať. Avšak to, že prístroj začne merať len trochu zle, nie je ľahké odhaliť, kým nenastane ďalšia kalibrácie. Preto je drift jedným z najčastejších dôvodov zavedenia pravidelnej kalibrácie.
Zodpovednosť za životné prostredie, udržiavanie predpisov, noriem a požiadaviek systému kvality
Ďalšie dôvody vykonávania periodickej kalibrácie vychádzajú z nariadení, noriem a požiadaviek firemných systémov kvality. Aj keby spoločnosť sama nemala vlastný systém kvality, zákazníci ho často majú a prenášajú tieto požiadavky na svojich dodávateľov.
V poslednom čase musia výrobné závody nepretržite sledovať emisie kvôli spoločenskej zodpovednosti organizácie a s cieľom plniť predpisy na ochranu životného prostredia. Splnenie týchto cieľov možno dosiahnuť len s použitím monitorovacieho a meracieho vybavenia, ktoré je udržiavané v požadovanej presnosti vďaka pravidelnej kalibrácii. Zlyhanie pri dodržiavaní týchto predpisov môže v krajnom prípade viesť k strate oprávnenia vyrábať alebo k uzavretiu závodu.
Väčšina spoločností má však systém kvality zavedený a tiež certifikovaný. Na certifikáciu systému kvality sa najčastejšie používa súbor noriem ISO 9000. Normy ISO 14000 sú v organizáciách obľúbené pri zavádzaní manažmentu ochrany životného prostredia. V rôznych priemyselných odvetviach môžu byť používané rôzne normy týkajúce sa systémy kvality, napríklad AMS 2750 pre odvetvie tepelného spracovania alebo IATF 16949 pre automobilový priemysel. Vo farmaceutickom priemysle sa dodržiavajú predpisy vydané federálnym úradom na kontrolu liečiv (FDA), ktoré kladú veľmi prísne požiadavky na mnoho oblastí vrátane kalibrácie. Práve tieto požiadavky sú stanovené napríklad v predpise FDA 21 CFR Časť 11 a Časť 211. Tiež potravinársky priemysel používa vlastné predpisy, podobne aj energetický priemysel, najmä jadrové a uhoľné elektrárne.
Bezpečnosť a ochrana zdravia
Záujem o bezpečnosť a ochranu zdravia možno rozdeliť do dvoch hlavných zložiek; jedna sa zameriava na zamestnancov a majetok organizácie a druhá na zákazníkov a spotrebiteľov. Kalibrácia bezpečnostných systémov v organizáciách je prísne regulovaná, pričom regulačné predpisy riadia požiadavky na kalibráciu. V niektorých priemyselných odvetviach má vysokú prioritu ochrana zdravia zamestnancov a výrobných prostriedkov. Ide napríklad o ropný, plynárenský, chemický, petrochemický a energetický priemysel, kde je vzhľadom na použitie prchavých látok vyššia pravdepodobnosť nebezpečenstva výbuchu.
V iných priemyselných odvetviach, napríklad v potravinárskom a farmaceutickom priemysle, je záujem sústredený na bezpečnosť zákazníkov, z čoho tiež vychádza motivácia na vykonávanie kalibrácie. Nedostatočný systém kalibrácie môže v týchto oblastiach spôsobiť zlyhanie alebo poruchu výrobku s fatálnymi následkami pre zákazníkov.
Kvalita výrobkov
Existujú prípady, keď kvalitu výrobku nemožno preukázať meraním výsledného výrobku po skončení výrobného procesu. Namiesto toho treba vykonať rôzne merania v priebehu výroby. Presnosť týchto meraní musí byť nepretržite udržiavaná a dokazovaná pomocou periodickej kalibrácie. Následne môže byť kvalita výrobku preukázaná tým, že výsledky meraní vykonaných počas výrobného procesu sú v rámci definovanej tolerancie.
Charakteristickým príkladom pre tento typ kontroly výrobkov sú procesy zahŕňajúce tepelné spracovanie, výrobu potravín a liekov. Ako príklad uveďme tepelné spracovanie kovov, keď pri rôznej teplote spracovania dochádza k zmene materiálových vlastností výsledného výrobku, pričom je veľmi ťažké, až nemožné merať tieto vlastnosti na výslednom výrobku. Je mimoriadne dôležité otvoriť záznamy ako dôkaz toho, že meranie počas výrobného procesu bolo presné a prístroje správne kalibrované.
Optimalizácia procesov a zvýšenie efektívnosti
Väčšina výrobných závodov používa suroviny a premieňa ich na výsledný výrobok. Čím efektívnejšie to dokáže, tým vyšší výnos získa. Ak dokáže výrobný závod udržiavať pri všetkých rozhodujúcich procesných meraniach dostatočnú presnosť pomocou pravidelných kalibrácií, jeho výroba je maximálne efektívna. To pomôže vytvoriť väčší objem výroby a vyšší výnos. Zlepšenie kalibračného procesu potom môže znamenať spresnenie dôležitých meraní, čo umožní závodu pracovať ešte efektívnejšie. Aj úplne malé zlepšenie efektivity často prináša oveľa vyššie príjmy, než boli náklady na zlepšenie kalibračného procesu.
Ekonomické ukazovatele
Niektoré merania sa používajú ako základ pre peňažné prevody alebo fakturáciu. Chyba merania tu priamo spôsobí chybu peňažnej transakcie. Je teda zrejmé, že presnosť týchto meraní má zásadný význam. Objemy finančných transferov sú často také veľké, že zámer investovať do presného merania a patričného kalibračného procesu možno ľahko odôvodniť.
Náklady a riziká pri zanedbaní kalibrácie
Je prirodzené, že na udržiavanie kalibračných procesov sú potrebné zdroje a investície, rovnako ako na realizáciu a dokumentáciu všetkých kalibrácií. Je pomerne ľahké spočítať ročné náklady na kalibračné proces vrátane hmotných aj nehmotných zdrojov. Oveľa ťažšie je vyčísliť náklady, ktoré vznikli následkom nesprávne alebo nedostatočne vykonanej kalibrácie. Pri týchto úvahách by sme ako o náprotivku investícií do kalibrácie vlastne mali premýšľať o rizikách, následkoch a nákladoch, ktoré prídu, ak budeme kalibráciu prehliadať.
Ako bolo uvedené v predchádzajúcich kapitolách, opomenutie alebo zlé nastavenie procesu kalibrácie môže mať za následok:
- nesplnenie požiadaviek systému kvality,
- bezpečnostné riziká pre zamestnancov a zákazníkov,
- nízku kvalitu výrobku a stratu dobrého mena,
- stiahnutie výrobku,
- neplnenie predpisov, čo môže viesť k strate oprávnenia na výrobu,
- neočakávané prestoje,
- ekonomické straty.
Je teda ľahšie spočítať náklady na kalibračný proces, ako odhadnúť náklady a riziká pri opomenutí potrebnej kalibrácie. V porovnaní s objemom výroby sú väčšinou náklady na kalibráciu zanedbateľné. Naopak náklady, ktoré vzniknú v prípade chýbajúceho kalibračného procesu, môžu byť až hrozivo vysoké. Vyjde teda lacnejšie vykonávať kalibráciu podľa plánu. Niekedy si to, bohužiaľ, uvedomíme príliš neskoro.
Prístup založený na riadení rizík
Princíp riadenia rizík je kľúčovou súčasťou moderných systémov kvality. Je už zahrnutý v najnovších verziách noriem týkajúcich sa systémov kvality, ako je vydanie noriem radu ISO 9000 z roku 2015. Prístupy založené na hodnotení rizík by sa mali uplatniť aj v kalibračných procesoch v rámci organizácie. Pri vyhodnotení všeobecného rizika by sme mali brať do úvahy vplyv a pravdepodobnosť výskytu všetkých rizík. Často používanou metódou hodnotenia je riadenie rizika opísané v ISO 31000. Oba faktory, dosah a pravdepodobnosť, sú ohodnotené na škále od 1 do 5 a celkový index rizika vznikne násobením oboch.
Zhrnutie
Existuje veľa dôvodov, prečo kalibrovať, vrátane overenia výkonnosti a presnosti prístroja, zhody s internými aj externými predpisy, zaistenia bezpečnosti a kvality výrobku. Nezabúdajme, že nie všetky prístroje sú si rovné, čo je dané množstvom faktorov vrátane umiestnenia vo výrobnom závode a dôležitosti v procese. Akokoľvek môže kalibrácia vyzerať ako nedôležitá alebo drahá činnosť, stojí za to zvážiť náklady, ktoré vzniknú pri zanedbaní kalibrácie a ktoré by mohli viesť k bezpečnostným rizikám, obavám o kvalitu výrobku a výrobným prestojom.
Spracované podľa dokumentu Beamex Calibration White Paper „Why calibrate? Reasons for calibration“.