Laboratorium pomiarowe w branży automotive – wyposażenie

Witaj w cyklu artykułów „Laboratorium pomiarowe w branży automotive – ludzie, wyposażenie, ciągłe doskonalenie”. Niniejszy artykuł skupi się na drugim aspekcie prowadzenia laboratorium, a mianowicie na wyposażeniu. Jest to temat dość kontrowersyjny, ponieważ część audytorów ma swoje własne interpretacje punktów normy, co w trakcie audytu (szczególnie strony trzeciej) może być kłopotliwe. W końcu nikt z nas nie lubi „kłócić się” z audytorem. Czasami jednak otwarcie podręcznika lub właściwej normy może zmienić niezgodność w OFI i jeśli to możliwe należy umieć z tego korzystać.

Zakres laboratorium

Na początek powróćmy do dokumentu wymaganego przez standard IATF, którym jest zakres laboratorium. W poprzedniej części cyklu służył on do zdefiniowania wymaganych kompetencji personelu. Jeśli zaś chodzi o wyposażenie, pozwala uporządkować instrukcje wzorcowania, obsługi oraz co najważniejsze dla wyposażenia – wymagania metrologiczne. IATF oczywiście nie narzuca wyglądu tego dokumentu, ale lepiej minimalizować ilość kolejnych tabel i zestawień zamiast powielać.

Punkt 7.1.5 ISO 9001 –  odkrywamy ukryte

Jeśli chodzi o normę ISO 9001, to wymagania dotyczące zasobów do monitorowania i pomiarów są zdefiniowane bardzo pobieżnie. Wyposażenie powinno być w myśl punktu 7.1.5.1 odpowiednie, adekwatne i utrzymywane w celu zapewnienia ciągłej przydatności do użytku, a na to wszystko wymagana jest udokumentowana informacja. Następnie w punkcie 7.1.5.2 Spójność pomiarowa, w podpunkcie „a)” pojawia się kontrowersja „[…] wzorcować lub sprawdzać albo wzorcować i sprawdzać […]” z zachowaniem zdefiniowanego czasookresu oraz spójności pomiarowej. Oznaczyć, zabezpieczyć, udokumentować i przeanalizować, jeśli niezgodne. Czy to wszystko? Otóż nie, na samym końcu normy ISO 9001 w tablicy B.1 dla punktu 7.1.5 przywołana jest inna norma, ISO 10012 – Systemy zarządzania pomiarami – Wymagania dotyczące procesów pomiarowych i wyposażenia pomiarowego. W tej normie opisanych jest wiele niewyjaśnionych zarówno w ISO 9001 jak i IATF terminów. Zachęcam do szczegółowej lektury tej pozycji, ponieważ bardzo rozjaśnia obraz wymagań wobec laboratorium pomiarowego. Norma ta określa zakres nadzoru nad zasobami do monitorowania i pomiarów, który obejmuje:

1. Dobór wyposażenia pomiarowego

3. Potwierdzenie metrologiczne

4. Określenie czasookresu dla urządzeń

5. Walidację

6. Identyfikowalność (baza wyposażenia)

7. Sprawność i wiarygodność (zapewnienie ciągłej sprawności): instrukcje, szkolenia, używalność.

Co jest najważniejsze, to norma ta wyjaśnia kontrowersję związaną z wzorcowaniem. Zgodnie z ISO 10012 potwierdzenie metrologiczne, jest częścią systemu zarządzania pomiarami w organizacji. Obejmuje ono wzorcowanie i weryfikację wyposażenia pomiarowego, a zatem nie możemy nie wzorcować wyposażenia pomiarowego w organizacji. Co prawda w IATF nie ma już tej niepewności, ponieważ wprost wymagane jest wzorcowanie, ale uważam, że jest to ważny punkt, o którym należy wspomnieć przy analizie punktu 7.1.5.

IATF 16494, czyli restrykcyjne wymagania wobec 7.1.5

Poza wymaganiami normy ISO 10012, które wprowadza „dziewiątka”, IATF dokłada kolejne instrukcje, które organizacja musi przeanalizować i wdrożyć. To co się pojawia w IATF, a o czym nie ma mowy w ISO 9001, to analiza systemu pomiarowego z wykorzystaniem metod statystycznych (MSA – eng. Measurement System Analyzys). Branża automotive korzysta w tym celu z podręczników grupy AIAG, MSA lub VDA Volume 5: Capability of Measurement Processes. Podręcznik MSA AIAG definiuje system pomiarowy jako wszystkie elementy, które mają wpływ na wynik pomiaru takie jak oprzyrządowanie, oprogramowanie, metoda, personel, warunki środowiskowe. Zmiana każdego z tych czynników może bowiem wpłynąć na uzyskiwane wyniki. Analiza statystyczna ma za zadanie zweryfikować, czy nasz system pomiarowy jest zdolny do mierzenia wybranej cechy, tzn. na ile dokładnie system jest w stanie rozróżnić różne wartości w zakresie tolerancji, określić błąd systematyczny, ale także weryfikuje metodę pomiarową poprzez wykazanie powtarzalności i odtwarzalności. Wymagania AIAG i VDA są nieco inne, a należy wspomnieć przede wszystkim o wymaganiu dotyczącym rozdzielczości urządzenia pomiarowego.

Wg AIAG krok urządzenia pomiarowego powinien być 10-ciokrotnie mniejszy niż pole mierzonej tolerancji, VDA wymaga natomiast tylko 5-ciokrotnie mniejszego kroku. Tutaj niektórzy audytorzy (choć mam nadzieję, że coraz mniejsza ich ilość) błędnie interpretują to wymaganie, jako „przesunięcie przecinka”. Część audytorów uważa, że dziesięciokrotnie lepsza rozdzielczość będzie wówczas, jeśli rozdzielczość przyrządu będzie o jedno miejsce dziesiętne lepsza. Załóżmy, że na rysunku oznaczono wymiar: 50 ± 0,501. Wówczas rozdzielczość o jedno miejsce dziesiętne lepsza będzie wymagała aż czwartego miejsca po przecinku. Nie jest to zgodne z wymaganiem, ponieważ całkowite pole tolerancji wynosi w tym przypadku aż 1,002mm, co oznacza, że do pomiaru takiej charakterystyki wg AIAG wystarczy wyłącznie urządzenie o rozdzielczości 0,1, a wg VDA 0,2. Przeprowadzenie dokładnej analizy systemu pomiarowego jest bardzo czasochłonne i pracochłonne, czyli po prostu drogie. IATF nie każe jednak wykonywać analizy dla każdego systemu pomiarowego jaki istnieje w laboratorium, a jedynie dla „[…] każdego typu kontroli, pomiarów oraz wyposażenia testowego, określonego w planie kontroli.” Co może nieco ograniczyć ilość prowadzonych analiz. Pamiętaj, że typy kontroli możesz połączyć. Jeśli wykonuje się pomiary np. długości jakiegoś typu komponentu np. rury, to wystarczy znaleźć rurę o najbardziej restrykcyjnych wymaganiach i dokonać MSA na tym elemencie, aby udowodnić, że system pomiarowy jest w stanie prawidłowo oceniać najbardziej restrykcyjną tolerancję. Aby dokonać pomiarów w całym zakresie działania urządzenia wystarczy zastosować elementy obejmujące ten zakres i analizować je w jednym MSA. Sposobów grupowania typów wyposażenia i typów kontroli jest bardzo wiele i pozwalają one znacznie ograniczyć koszty MSA. Wykonywanie analizy systemu pomiarowego jest szczególnie ważnym aspektem prowadzenia laboratorium pomiarowego, ponieważ pozwala określić, czy nasz sprzęt o udowodnionej certyfikatem dokładności jest w stanie zmierzyć konkretną tolerancję z wykorzystaniem konkretnej metody i konkretnego personelu. Możemy bowiem mieć najdokładniejszą maszynę w galaktyce, ale jeśli metoda pomiarowa będzie niewłaściwa, to wyniki uzyskiwane na niej będą nic nie warte. Podobnie z niewłaściwą obsługą czy warunkami środowiskowymi, które mają kluczowe znaczenie przede wszystkim w przypadku tworzyw sztucznych. Powtórne MSA należy przeprowadzać, aby zapewnić, że system pomiarowy pozostaje dokładny i wiarygodny w trakcie jego eksploatacji np. po zmianach takich jak:

• zmiany procesie produkcyjnym, kiedy stosowane są inne technologie wytwarzania lub zaszły zmiany w tolerancjach produktu,
• zmiany przyrządu pomiarowego, czyli po naprawie lub modernizacji istniejącego sprzętu,
• zmiany personelu, które są kluczowe dla realizowania procesów pomiarowych,
• zmiany procedur pomiarowych,
• jako regularny proces ciągłej analizy systemów,
• lub po audycie, który wykazał niezgodności w zakresie systemu pomiarowego.

Kiedyś zadano mi pytanie: „Czy lepsze pomiary sprawią, że będziemy produkować lepsze produkty?!”. Nie. Lepsze pomiary sprawiają, że nie jesteśmy ślepi, że potrafimy zidentyfikować produkt niezgodny, a także obronić ten, który spełnia wymagania klienta. Bez adekwatnego i zdolnego systemu pomiarowego pozostajemy ślepi i tak naprawdę nie wiemy co produkujemy. Tylko przyrząd wzorcowany i z właściwie przeprowadzoną analizą systemu jest wiarygodny do tego stopnia, aby zwolnić produkcję milionów sztuk dla naszego klienta.

IATF dokłada także ciekawe wymagania w kolejnym punkcie, 7.1.5.2.1 Zapisy dotyczące wzorcowania/weryfikacji. Norma definiuje w punktach m.in., że zapisy te powinny zawierać:

1. „b) każdy odczyt poza specyfikacją uzyskany podczas wzorcowania/weryfikacji”, a zatem jeśli wykonywane jest wzorcowanie lub weryfikacja urządzenia, która nie jest zgodna ze specyfikacją, to przed wykonaniem adjustacji należy zapisać ten fakt po to, aby zapewnić zgodność z kolejnymi punktami: c) wykonać ocenę ryzyka po wystąpieniu takiej niezgodności, e) powiadomić klienta o możliwości wysłania do niego części niezgodnej.
2. „f) potwierdzenie zgodności ze specyfikacją po wzorcowaniu/weryfikacji”, czyli organizacja musi posiadać zdefiniowane wymagania metrologiczne dla wyposażenia pomiarowego. W praktyce sprowadza się to do jakiejś procedury bądź tabeli, w której opisane są minimalne wymagania dla danego wyposażenia. Po przeprowadzonym wzorcowaniu należy porównać uzyskane w czasie kalibracji wyniki ze specyfikacją, czyli wymaganiami metrologicznymi. Wymagania metrologiczne powinny wynikać z analizy systemu pomiarowego i stanowią o tym, jakie wyniki musi osiągnąć urządzenie w czasie wzorcowania, aby umożliwić osiąganie wyników pomiarów z konkretnym, dopuszczalnym błędem systematycznym.
3. „h) zapisy dotyczące wzorcowania i konserwacji dla całego wyposażenia kontrolno-pomiarowego […]”, czyli nie tylko dla tego, które uwzględnione jest w planie kontroli. Wymagania dot. zapisów z wzorcowania znajdują się w normie ISO 10012. Pamiętaj, że jeśli w laboratorium używasz miary zwijanej ona także powinna być wzorcowana!

Laboratorium zewnętrzne, z kim wolno, a z kim nie wolno współpracować?

IATF w punkcie 7.1.5.3.2 definiuje, że tak naprawdę nie powinniśmy współpracować z dostawcami usług pomiarowych, którzy nie posiadają akredytacji w zakresie ISO/IEC 17025. Ważne jest, aby nie tylko zweryfikować, czy laboratorium posiada akredytację w ogóle, ale czy posiada ją na usługi, z których nasza firma zamierza skorzystać. Np. nie każde akredytowane laboratorium, w którym można wykonać wzorcowanie posiada akredytację w zakresie współrzędnościowych maszyn pomiarowych, a co za tym idzie, pomimo iż laboratorium jest akredytowane, to nie może wydać świadectwa wzorcowania maszyny współrzędnościowej opatrzonego cechą akredytacji, czyli znakiem PCA. Nie tylko znak PCA jest dowodem akredytacji, a każdy krajowy odpowiednik (ILAC MRA). Dla tego punktu istnieje zatwierdzona interpretacja, która zmienia nieco jego treść. Dopuszcza się odstępstwo korzystania z laboratorium, które nie posiada akredytacji, ale wówczas „organizacja jest odpowiedzialna za zapewnienie, że istnieje dowód, że laboratorium zostało ocenione i spełnia wymagania rozdziału 7.1.5.3.1 IATF 16949”, czyli punktu „Laboratorium wewnętrzne”. W takim audycie należy zapewnić, że laboratorium, z którym organizacja współpracuje określiło i wdrożyło wymagania dla:

• adekwatności procedur, czyli analiza systemu pomiarowego,
• kompetencji pracowników, czyli zakres obowiązków, uprawnienia, matryca kompetencji,
• zgodności z międzynarodowymi standardami,
• wymagań klienta i innych powiązanych zapisów.

Dowody z takiego audytu powinny być wystarczające dla umożliwienia organizacji współpracy z laboratorium nieakredytowanym. Interpretacja dodaje także uwagę, która wyklucza korzystanie z autokalibracji, jak z wzorcowania, co uniemożliwia korzystanie np. z kalibracji trzpieni pomiarowych współrzędnościowej maszyny pomiarowej jako zastępstwo dla wzorcowania przeprowadzanego zgodnie z czasookresem. Także maszyny testujące, które posiadają wbudowane w oprogramowaniu moduły autokalibracji wymagają dodatkowego serwisu, który będzie odrębnym wzorcowaniem z wykorzystaniem odniesienia do krajowych wzorców (spójność pomiarowa).

Wyposażenie pomiarowe – temat rzeka…

Temat spełnienia wszystkich wymagań IATF w kontekście wyposażenia do monitorowania i pomiarów jest zbyt obszerny, aby ująć go w jednym artykule. Zapraszam do oczekiwania na wydanie pracy zbiorowej Partnerów Jakości Bez Retuszu z Anną Farion „Konteksty jakości”, w której w rozdziale „Weryfikacja metrologiczna – analiza wymagań i realizacja w praktyce” bardzo szczegółowo omawiam weryfikację metrologiczną z podaniem konkretnych przykładów oraz wyjaśniam, jak ważne jest określenie niepewności pomiaru w czasie wzorcowania wyposażenia pomiarowego. Dodatkowo wiele kontrowersji związanych jest z wyznaczeniem czasookresów wzorcowania oraz ich „rozdzielczości”, jeśli jesteś zainteresowany tą tematyką zapraszam do śledzenia kolejnych artykułów mojego autorstwa oraz do kontaktu za pośrednictwem LinkedIn.

Dołącz do nas i bądź na bieżąco!
Subskrybuj nasz bezpłatny JBR Newsletter na stronie jakoscbezretuszu.pl,
słuchaj naszych podcastów na Spotify,
oglądaj nas na YouTube, a jeśli chcesz wesprzeć naszą działalność, zapraszam na Patronite: https://patronite.pl/jakoscbezretuszu.pl