Honnan tudjuk, hogy nem az adatok, hanem a mérőrendszer téved?

Amikor egy mérés eredményét látjuk a kijelzőn, például 12.34, hajlamosak vagyunk azt gondolni, hogy pontosan ennyi az érték. Valójában azonban minden méréshez hozzátartozik a mérési bizonytalanság fogalma. Ez a bizonytalanság azt a tartományt jelenti, amelyen belül a valódi érték nagy valószínűséggel megtalálható. Fontos hangsúlyozni, hogy ez nem mérési hiba, hanem a fizikai jelenségek és a mérőeszközök működésének természetes velejárója.

Éppen ezért a minőségirányítási rendszerekben, legyen szó ISO 9001-ről, IATF 16949-ről vagy más szabványokról, kiemelt szerepet kap, hogy miként kezeljük a bizonytalanságot. Nemcsak az adatok megbízhatóságáról van ugyanis szó, hanem arról is, hogyan előzhetjük meg, hogy maga a mérőrendszer okozza a tévedést.

Miért csúsznak el a legjobb műszerek is?

Nem létezik olyan mérőeszköz, amely örökké változatlan pontossággal működne. Még a gyártáskor precízen beállított készülékek is lassan változnak a használat során: a szenzorok öregednek, a mechanikai elemek kopnak, miközben a környezeti tényezők – például a hőmérséklet-ingadozás vagy a páratartalom – apránként befolyásolják a kijelzett értékeket. 

Egy mikrométer például másként viselkedik a labor hőstabil környezetében, mint amikor nap mint nap kézbe veszik, hiszen már a kéz melege is eltérést okozhat. Éppen ezért minden mérőműszert időről időre ellenőrizni kell, és rendszeres újrakalibrálásra is szükség van.

A kalibrálás tehát annak biztosítása, hogy a mérőrendszer eredményei valóban összevethetők legyenek más laborok, más országok vagy éppen a nemzetközi szabványok referenciaértékeivel. Ezt a kapcsolatot nevezzük visszavezethetőségnek. Amikor egy vállalat auditon a gyártás pontosságára hivatkozik, ez csak akkor tekinthető hitelesnek, ha a mérései ezen a láncon keresztül kapcsolódnak a nemzetközi etalonokhoz.

A TUR-arány szerepe a gyakorlatban

A mérési bizonytalanság kezelésénél nem elegendő annyit tenni, hogy időnként bevisszük a műszert kalibrálásra. 

Legalább ilyen fontos a TUR (Test Uncertainty Ratio) figyelembevétele is, amely azt mutatja meg, hogyan viszonyul a vizsgált eszköz pontossága a kalibráló berendezés bizonytalanságához. 

A bevett gyakorlat szerint a TUR értékének célszerűen legalább 4:1-nek kell lennie. Ez például azt jelenti, hogy ha egy nyomatékkulcsot 1 Nm-en belül szeretnénk ellenőrizni, akkor a kalibráló rendszer bizonytalansága nem haladhatja meg a 0,25 Nm-et. Így biztosítható, hogy a megfelelőségi döntést valóban az eszköz teljesítménye, és ne a mérési bizonytalanság befolyásolja.

Amennyiben a TUR értéke nem éri el a kívánt szintet, akkor nem elég a megszokott ellenőrzés, ugyanis ilyenkor célszerű döntési szabályt alkalmazni, és úgynevezett guard bandinggel szűkíteni az elfogadási tartományt. 

Ezzel mérsékelhető a téves megfelelőség kockázata. Érdemes megemlíteni, hogy a TAR (Test Accuracy Ratio) korábbi szemléletet tükröz, hiszen a névleges pontossági adatokra épít, míg a TUR ma már elterjedtebb, mert a mérési bizonytalanságot is számításba veszi, nem csupán a katalógusadatokban szereplő pontosságot.

Hogyan ismerjük fel, hogy a mérőrendszer bizonytalan?

Egy gyártósori mérőeszköz esetében figyelmeztető jel, ha ugyanazt a darabot többszöri méréskor eltérő eredményekkel adja vissza, ráadásul nagyobb szórással, mint amit a specifikáció enged. Ilyenkor felmerülhet, hogy a műszert túl régóta nem kalibrálták, de az is előfordulhat, hogy a környezeti hatások torzítják az értékeket. 

Jó példa erre az autóipar, ahol a tolómérőket általában évente küldik kalibráló laborba. Ha azonban közben egy eszköz leesik a földre, akkor nem lehet megvárni a következő ciklust, hiszen ilyen esetben azonnali ellenőrzésre van szükség. Ugyanis egy apró belső elmozdulás is komoly eltérést okozhat a mérésekben.

A mérési bizonytalanság sokszor nem szembetűnő. Előfordul, hogy egy rendszeresen használt és megbízhatónak vélt műszer lassan, apránként kezd eltérni a valós értéktől. Éppen ezért van nagy jelentősége a belső ellenőrzési rendszernek. 

Amennyiben rendelkezésre állnak referencia-darabok vagy időszakos ellenőrző mérések, azok visszajelzést adnak arról, hogy a műszer továbbra is a kívánt pontossággal működik-e. Így nemcsak a szabványi előírások teljesülnek, hanem a gyártás folyamatossága is biztosítható, hiszen egy elcsúszott mérés akár egy teljes széria selejtezéséhez vezethet.

MSA: nem elég kalibrálni, bizonyítani is kell a gyártósoron

A kalibráció önmagában csak azt igazolja, hogy az eszköz a saját mérési tartományán belül visszavezethető és helyes értéket mutat. A gyártósori alkalmazás azonban ennél jóval összetettebb kérdés. 

Mérőrendszer-elemzéssel (MSA – például Gage R&R, bias, linearitás, stabilitás vizsgálat) lehet bizonyítani, hogy a mérési szórás nem emészti fel a termék tűrésmezőjét. 

Az ipari gyakorlatban elfogadott, hogy a %GRR 10% alatt jónak számít, 10-30% között feltételesen elfogadható, míg 30% felett már gyenge. Ha a %GRR magas, akkor önmagában a pontosabb mérés nem oldja meg a problémát: ilyenkor vagy a folyamat szórását kell csökkenteni, vagy robusztusabb mérési megoldást választani.

Ezeket a vizsgálatokat érdemes a termékéletciklus fontos pontjain megismételni. Új beszállító, új mérőfej, módosított program vagy épp új operátor is indokolhat egy gyors, mintás MSA-t.

Kalibrációs intervallum nem kőbe vésett

Sok helyen automatikusan egyéves kalibrációs ciklust alkalmaznak, ami jó alap, de nem érdemes vakon követni. Az intervallumot mindig a használat intenzitása, a mérőeszköz driftje és az előző kalibrációk eredménye alapján célszerű beállítani. 

Amennyiben több egymást követő ciklusban stabil marad az eszköz, nyugodtan hosszabbítható az időköz. Ha viszont sorra szükség van korrekcióra, akkor inkább rövidíteni kell. Fontos, hogy minden változtatást adatokkal támasszunk alá, így egy audit során is egyértelműen védhető a döntés.

A mindennapi működésben bevált megközelítés, ha a kalibráció gyakoriságát a használati terheléshez igazítjuk. Azoknál a mérőeszközöknél, amelyeket naponta sokszor kézbe vesznek és folyamatosan mozgatnak, érdemes sűrűbben ellenőrizni a pontosságot. Ezzel szemben a ritkán használt, biztonságosan tárolt műszerek esetében hosszabb intervallum is indokolható.

Közbenső ellenőrzések és környezeti feltételek

A laboron kívül mindig a környezet szabja meg a feltételeket. 

Hosszméretek esetében a 20 °C a referencia, ezért üzemi környezetben két lehetőség van: vagy a darabot és a mérőt is kondicionáljuk, vagy hőmérséklet-kompenzációt alkalmazunk. 

Elektronikus eszközöknél szintén figyelni kell, hiszen a bemelegedési idő kihagyása meglepően nagy szórást eredményezhet. 

Ezért célszerű minden műszak elején egy rövid health check-et végezni. Jó gyakorlat, ha a munkahelyen kijelölt etalon is rendelkezésre áll, például mérőhasáb, ellenőrző csavar vagy etalon súly, és heti, illetve műszakindító ellenőrzések történnek. Ha bármelyik mérés kicsúszik a megállapított határértékből, a mérőt azonnal ki kell vonni, majd célzott ellenőrzésre vagy kalibrációra küldeni.

Mi történik, ha kimarad a kalibrálás?

A rövid válasz az, hogy előbb-utóbb mindig kiderül, viszont ez drága mulatság. 

Ha a mérőrendszer hibás adatokat ad, azzal ugyanis a minőségirányítás alapja rendül meg. 

Gondoljunk csak egy nyomatékkulcsra, amelyet évek óta nem hitelesítettek: könnyen előfordulhat, hogy a csavarokat valójában túl lazán vagy éppen túl szorosan húzzák meg. Ez elsőre talán nem látszik, de egy autóipari alkatrésznél komoly következményekkel járhat, sőt akár biztonsági kockázatot is jelenthet.

Amennyiben egy eszköz kalibráción megbukik (OOT – out-of-tolerance), akkor kötelező a visszamenőleges hatáselemzés. Ilyenkor végig kell venni, hogy az adott mérőt hol és milyen döntésekhez használták, és felmerülhet az is, hogy szükség van-e termék-visszahívásra vagy utólagos ellenőrzésre. 

Fontos, hogy erre a helyzetre előre legyen kidolgozott forgatókönyv, mégpedig hogy ki hozza meg a döntést, hogy milyen időszakra kell visszatekinteni, és hogyan történik a vevő felé a kommunikáció.

Mit jelent a bizonytalanság k=2-vel?

Sok kalibrálási jegyzőkönyvben az eredmény mellett u és U értékeket is feltüntetnek. A standard bizonytalanság, vagyis u egyfajta szórás-szerű mutató, ebből számítják az expanded bizonytalanságot, azaz U-t. 

A gyakorlatban leggyakrabban k=2 lefedettségi tényezőt alkalmaznak, ami normális eloszlás és kellően nagy mintaszám esetén körülbelül 95%-os lefedettséget ad. A gyártás felé ezért érdemes úgy kommunikálni, hogy a mérés nem egyetlen pontos számot jelent, hanem egy tartományt, amelyen belül nagy valószínűséggel ott van a valódi érték.

Visszavezethetőség

Először is ott van maga a mérőeszköz, amelyet belső referenciához viszonyítunk. Ezt követi az akkreditált kalibráló labor, majd a nemzeti metrológiai intézet, végül pedig a nemzetközi etalonok. 

Ha ezt a folyamatot dokumentáltan igazolni tudjuk, akkor az auditor és a vevő számára is egyértelmű, hogy nem egyedi, helyi méréseket végzünk, hanem olyan eredményeket adunk, amelyek a globális skálán is összevethetők.

Hogyan védekezhetünk a mérőrendszer tévedése ellen?

Az egyik legfontosabb feladat egy világos, előre kidolgozott kalibrációs terv. 

Ebben nemcsak azt kell rögzíteni, hogy mikor történjen a kalibráció, hanem azt is, milyen eszközzel, milyen körülmények között, milyen döntési szabály alapján értékelünk, és hogyan történik a dokumentálás. 

Ugyanilyen lényeges a dolgozók bevonása. 

Ha a kezelők tisztában vannak azzal, hogy egy leesett tolómérőt azonnal ki kell vonni a használatból, számos hibát előzhetünk meg. A karbantartási mérnököknek pedig nemcsak a gépekre kell figyelniük, hanem a mérőeszközökre is: ha gyanús eltérést tapasztalnak, jegyezzék fel, és indítsanak közbenső ellenőrzést.

Végül ne feledjük a TUR-arányt és az MSA-t. Az előbbi a kalibrálási oldal megbízhatóságáról szól, az utóbbi a gyártósori mérés tényleges képességéről. Ha mindkettő rendben van, a mérőrendszer nem lesz gyenge láncszem.

Összegzés

A mérési bizonytalanság tudatos kezelése, a visszavezethetőség igazolása és a TUR-arány következetes figyelembevétele együtt teremtik meg azt a szakmai alapot, amelyre biztonsággal lehet auditot és vevői bizalmat építeni. 

Ha ehhez hozzávesszük a guard bandinggel támogatott döntési szabályokat, az MSA eredményeit, az adatvezérelt kalibrációs intervallumokat, a közbenső ellenőrzéseket és az OOT-eszközök előre meghatározott kezelését, akkor valóban nem az adatok játsszák a főszerepet, hanem a valóságot tükröző mérések. Így biztosítható, hogy ne a mérőrendszer tévedjen, hanem megbízható képet kapjunk a folyamat tényleges állapotáról.