مفاهیم کالیبراسیون عمومی

پیشگفتار

توسعه بی حد و حصر تکنولوژی و تبادل داده ها در آغاز هزاره سوم، قرن بیست و یکم را در تاریخ بشریت منحصر بفرد نموده است بطوریکه گسترش مرزهای دانش ، ایجاد و شرایط خاص در گزینش اطلاعات و یافته ها را بر اساس اصولی مبتنی بر علم و تجربه فراهم ساخته و دراین میان استانداردسازی  Standardization)) در کلیه عوامل درگیر در فرآیند رشد فناوری ها ، جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده است .

در این اجمال با توجه به اهمیت استاندارد سازی و سرمایه گذاری های بعمل آمده در این زمینه در شرکت ملی حفاری ضرورت توجه و برنامه ریزی به منظور ارزیابی و اعتبار دهی آموزش کالیبراسیون بعنوان یک رسالت در اطلاع رسانی وهمچنین تاکید بسیار جدی به منظور تبیین و تصویرسازی، نیاز به کتابچه راهنمای کالیبراسیون را ضروری و اجتناب ناپذیر نمود بویژه اینکه امکان دستیابی به الگوهای استاندارد و ارتقای تحقیق و توسعه صنعت حفاری بدون استاندارد و نتیجتا" کالیبراسیون میسر نخواهد شد.

مقدمه

کیفیت مقوله ای است که با سرشت انسان سازگاری دارد و همراه نیازمادی و معنوی اوست و نبود آن می تواند دشواری هایی برای وی بوجود آورد.

به همین دلیل از گذشته های دور تلاش برای رسیدن به کیفیت و رفع دشواری های موجود در این راه موضوعی مطرح در جوامع انسانی بوده است.

امروزه این واژه از مرحله رفع نیاز پا فراتر گذاشته است،زیرا با گسترش دنیای رقابت ،کیفیت تنها زبانی است که می شود  با آن در بازارهای جهانی سخن گفت.

فراگیری روش اندازه گیری کمیتهای گوناگون و در نگاهی وسیعتر کالیبراسیون دستگاه ها،راهی برای نیل به این خواسته است.

عوامل متعددی بر کیفیت یک محصول تاثیر می گذارند که در این جا میتوان از دانش فنی،مواد اولیه،نیروی انسانی ، تکنولوژی  و  ماشین  آلات و ... نام برد. یکی  دیگر از این عوامل موثر،ابزارهای

 اندازه گیری هستند که وظیفه محک زدن کیفیت محصول را با توجه به استاندارد ها بر عهده دارند.برای حصول اطمینان از کیفیت یک محصول ،باید ابزارها از صحت و دقت عملکرد لازم برخوردار باشند.به همین دلیل مفهوم کالیبراسیون و کالیبره کردن ابزارهای اندازه گیری مطرح می گردد.

تعریف اندازه گیری(Measurement)

عبارتست از مقایسه اندازه داده شده به وسیله یک آزمایش فیزیکی با مقداری که به عنوان واحد تعیین شده است که نتیجه اندازه گیری به کمک عددی بیان می شود که بیانگر نسبت کمیت مجهول به واحد اندازه گیری انتخاب شده است که به کمک وسیله اندازه گیری یا دستگاه اندازه گیری(Measurement Instrument) این مقایسه، انجام می پذیرد.

هرچه نتیجه اندازه گیری بعمل آمده با مقدار واقعی کمیت تحت اندازه گیری نزدیکتر باشد،اندازه گیری یا درستی (Accuracy) بهتری انجام شده است.اما بدلیل اینکه نمی توان مقدار واقعی یک کمیت را تعیین کرد تا نتیجه اندازه گیری با آن مقایسه شود و به جای آن از مقدار قراردادی برای ارزیابی درستی استفاده می شود.نتیجه میتوان گرفت که درستی مفهوم کیفیتی دارد نه کمی.

اندازه گیری موضوعی نیست که کسی با آن آشنایی نداشته باشد.هر شخصی به نوعی در ارتباط با کاری که انجام میدهد مجبور است در طول روز چندین کمیت را اندازه گیری کند.از خانم خانه دار گرفته تا فروشنده ، مکانیک ،نجار،مهندس،پزشک و... همه بدون اینکه متوجه باشند،مبادرت به اندازه گیری می نمایند.پس می توان گفت اندازه گیری یکی از فعالیت های اساسی و عمده در تمدن بشری است که تحول کنونی ما بر آن بنا شده است.

اندازه گیری تنها روش مطلوب جهت رسیدن به نتایج عملی است ، بطوریکه لردکلوین در سال 1883 می گوید: هر گاه شما بتوانید آنچه را که درباره اش صحبت میکنید،اندازه بگیرید و به عدد نشان بدهید در این صورت می توان گفت شما به آن آگاهید ولی اگر نتوانید آن را اندازه گرفته و به عدد نشان دهید در این صورت دانش شما ضعیف و ناچیز است.

نوع و دقت وسایل اندازه گیری یقینا" یکی از مهمترین فاکتور ها در اندازه گیری کمیتها بشمار می رود و بهمین دلیل پیشرفت تکنولوژی، دقت و توانایی وسایل اندازه گیری بشدت افزایش پیدا کرده، به طوریکه امروز کمیتها را با دقت بسیار بالا و باور نکردنی اندازه گیری می نماید.

بدیهی است افزایش دقت وسایل اندازه گیری در بالا بردن کیفیت محصولات بسیار موثر است.

ویژگی های دستگاه های اندازه گیری

امروزه دستگاه های اندازه گیری متعددی وجود دارند که برای اندازه گیری های مختلف مورد استفاده قرار می گیرندو می توانند هزاران کمیت مکانیکی،الکتریکی را در هر ثانیه بطور خودکار اندازه گیری کنند که از این قبیل می توان به D.W.T ، منبع تغذیه،میکرومتر،کولیس و ... اشاره کرد.

در این بخش ویژگی های مهم یک دستگاه اندازه گیری را مورد بررسی قرار می دهیم و با آگاهی از ویژگی و خصوصیت هر دستگاه اندازه گیری می توان اندازه گیری را با کمترین خطا در آزمایشگاه کالیبراسیون انجام داد.لیکن قبل از آن می بایست کالیبراسیون را تعریف کنیم:

بنابراین کالیبراسیون را چنین تعریف میکنیم:

الف )کالیبراسیون به معنی مقایسه یک دستگاه با یک مرجع استاندارد آزمایشگاهی در شرایط استاندارد،جهت اطمینان از دقت و سلامت آن و تعیین میزان خطای این وسیله نسبت به آن استاندارد.

ب ) کالیبراسیون یعنی مقایسه دو سیستم یا وسیله اندازه گیری(یکی با عدم قطعیت معلوم و دیگری با عدم قطعیت نامعلوم)به منظور محاسبه عدم قطعیت وسیله ای که عدم قطعیت آن نامعلوم است تعریف میشود.

ج) کالیبراسیون به معنی مجموعه عملیاتی ک تحت شرایط مشخص میان نشاندهی یک دستگاه یا سیستم اندازه گیری با مقدار یک سنجه مرجع که از استاندارد های اندازه گیری حاصل می شود رابطه ای برقرار میکند.طبق این تعاریف کالیبراسیون منجر به گزارش یا گواهی خواهد شد که در آن مقادیر واقعی و قراردادی کمیت تحت اندازه گیری ثبت می شود و برای آنها گواهی تصدیقVerification Certificate)) صادر میشود.

کالیبراسیون در شرکت ملی حفاری ایران

 کالیبراسیون شرکت ملی حفاری ایران شامل تجهیزات اندازه گیری و کنترل در بخش عملیات حفاری ؛خدمات فنی  مهندسی و عملیات ویژه؛همچنین تجهیزات ابعادی در ادارات  و  واحدهای تابعه آن میباشد.

تجهیزات عملیات عبارتند از : تجهیزات  فشار-دما- لود سل- دورسنجها – گشتاورسنج ها  و ابزار الکتریکال مانند ولتمتر،کلمپ آمپرمتر،میگرو... میباشد.

در بخش فنی و مهندسی تجهیزات ماشین آلات و موتورآلات شامل دورسنج-دماسنج - سرویس میتر- فشارسنج های سوخت و روغن-ودمای هوای تولید شده .

تجهیزات ابعادی شامل :کولیس-میکرومتر- ساعت اندازه گیری- ضخامت سنج فلز و رنگ - عمق سنج - آچار تورک

 به بیان دیگر:کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری و کنترل شرکت ملی حفاری به شرح ذیل می باشد:

1.      کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری در بخش عملیات حفاری

2.      کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری در کارگاه های داخلی

تجهیزات این دو  گروه شامل آن تجهیزاتی میباشد که بر روی دکل های حفاری و کارگاه های داخلی  قرار داشته و به طور کلی به دو دسته تقسیم میشوند:

الف- الکترومکانیک و ابعادی

ب- الکتریکال

نکته :لازم به ذکر است که تجهیزات الکترومکانیک شامل تجهیزات مکانیک و ابزار دقیق می باشند.و تجهیزات الکتریکال شامل تجهیزات برقی و الکترونیکی میباشد.

آزمایشگاه اندازه گیری

آزمایشگاه مکانی است با خصوصیت ویژه که مجاز به داشتن استانداردهای مرجع است ومسئولیت

کالیبراسیون ، تایید وتعمیرونگهداری وسایل اندازه گیری دقیق راعهده دارمیباشد .

دربرنامه مترولوژی کالیبراسیون، آزمایشگاه مجموعه ای متشکل از استانداردهای اندازه گیری، نیروی انسانی متخصص ومجرب ، وسایل سنجش وتجهیزات اندازه گیری دقیق ومنابع علمی مورد نیاز برای یک سیستم جامع منطبق با استانداردهای جهانی است.  

شرایط محیطی

شرایط محیطی در یک آزمایشگاه اندازه گیری دقیق بیشترین  میزان تاثیر رادر کیفیت عملیات کالیبراسیون دستگاهها دارد .

موارد زیر شامل شرایط محیطی آزمایشگاه کالیبراسیون محسوب میشوند:

الف) روشنایی : مقدار نور مورد نیاز یک آزمایشگاه بین 50 تا 150 فوت شمع میباشد بطوریکه

روی میزکار ایجادسایه نکند.

ب) دما: میزان دمای آزمایشگاه میبایستی بطور دائم تحت کنترل باشد دمای مورد نیاز برای آزمایشگاه الکترونیک  º1 ±º23سانتیگراد  وبرای بخش مکانیک  º1 ± º20سانتیگراد باشد .

ج) گردوغبار: آزمایشگاه از لحاظ عدم وجود گرد وغبار به کلاسهای مختلف تقسیم میشوند هر چه شماره کلاس کمتر باشد وجود گرد وغبار به همان نسبت کمتر و کلاس برای انجام آزمایشات مناسبتر است .

د) رطوبت: مقداررطوبت سنجی آزمایشگاه بین 35 تا 55 درصد است .

ه) لرزش : محیط آزمایشگاه باید بنحوی طراحی شود تا حتی الا مکان ازانواع لرزشهای احتمالی بدور باشد.

و) صدا : مقدار صدا بایستی کمتر از Db 75 باشد.

ویژگی های دستگاه های اندازه گیری:

1-اندازه گیری(Measurement):

تعیین بزرگی یا به عبارتی تعیین مقدار یک کمیت را اندازه گیری می گویند.

2-صحت یا درستی(Accuracy):

نزدیکی بین نتایج اندازه گیری با مقدار واقعی قراردادی کمیت تحت اندازه گیری را درستی دستگاه گویند.

3-دقت(Precision):

نزدیکی بین نتایج حاصل از چند بار اندازه گیری متوالی یک اندازه ده به یکدیگر را دقت گویند،یا به عبارتی مقدار پراکندگی در اطراف میانگین می باشد.

4-گستره اسمی یا گستره نشاندهی(Nominal Range):

تفاضل بزرگترین و کوچکترین مقدار نشاندهی را گستره نامی یا اسمی تجهیز گویند.

5-تلرانس یا رواداری یا خطای مجاز(Tolerance):

تفاضل بزرگترین اندازه مجاز و کوچکترین اندازه مجاز قطعه کار را تلرانس گویند.یا مقدار خطای قابل گذشتی که یک دستگاه می تواند داشته باشد.

6-خطا یا ضریب تصحیح:

خطا یا Error برابر است با اندازه خوانده شده منهای اندازه واقعی.

تذکر:در بعضی جاها به جای خطا از معیار دیگری بنام ضریب تصحیح استفاده میشود که به صورت   ±یک عدد نشان داده میشود.

7-عدم قطعیت(Uncertainty):

بطور ساده محدوده احتمالیست که کمیت اندازه گیری در آن قراردارد و غالبا" با علامت± بیان میشود.

8-دامنه اندازه گیری(Scuterange):

برابر است با تفاضل بیشترین و کمترین مقدار متوسط وسیله اندازه گیری که توسط وسیله اندازه گیری   می توان   مورد   تشخیص  قرار داد ،به  عنوان مثال دامنه اندازه گیری میکرومتری که بین

50-25 میلی متر درجه بندی شده است برابر است با:

                                                                                 50-25=25mm

9-حساسیت(Sensitivity):

نسبت تغییرات پاسخ دستگاه اندازه گیری به تغییرات متناظر در عوامل تحریک را حساسیت گویند.

10-پایداری(Stability):

توانایی دستگاه اندازه گیری در ثابت نگه داشتن مشخصه های اندازه شناختی خود نسبت به زمان را پایداری گویند.  

11-رانش:

تغییرات مشخصات اندازه شناسی دستگاه اندازه گیری با زمان که به آهستگی انجام میگیرد را رانش گویند.

12-پهنه(Spam):

قدر مطلق تفاضل دو حد گستره نامی را پهنه گویند.

13-قابلیت ردیابی (Traceability):

قابلیت ارتباط دادن مقدار یک نتیجه اندازه گیری با مرجع های ملی یا بین المللی از طریق زنجیره پیوسته مقایسه ها که همگی عدم قطعیتی معین دارند.

کد تجهیز

کلیه تجهیزات اندازه گیری و کنترل در سیستم نظام کیفیت باید دارای کد شناسایی باشند.این کد شناسایی دارای دو بخش است که به ترتیب عبارتند از:

الف-علامت اختصاری نوع تجهیز

ب-شماره سریال تجهیز

تعریف و تشریح دوره کالیبراسیون و تاریخ انقضای کالیبراسیون:

شاید بهترین پاسخ به سؤال "چه وقت موقع کالیبراسیون است؟" این باشد که خیلی کوتاه بگوییم: "همیشه"

مطالعات انجام شده بسیاری در زمینه استقرار روشی برای تثبیت فواصل کالیبراسیون انجام شده است. برخی از این روشها در مدرک بین المللی OIML-D10 توسط سازمان بین المللی اندازه شناسی قانونی و با عنوان راهنما برای تعیین فواصل کالیبراسیون مجدد وسایل اندازه گیری مورد استفاده در آزمایشگاه های آزمون منتشر شده است.

مطابق این راهنما عوامل مختلفی بر روی فرکانس کالیبراسیون مجدد تاثیر گذارند که مهمترین آنها عبارتند از:

1- نوع دستگاه

2- توصیه سازنده

3- روند داده های بدست آمده از سوابق کالیبراسیون قبلی

4- سوابق تعمیر و نگهداری

5- میزان و شرایط استفاده

6- تمایل به فرسودگی و تغییر مشخصات اندازه شناسی با مرور زمان

7- شرایط محیطی

8- درستی اندازه گیری خواسته شده

همچنین هزینه کالیبراسیون را نمی توان در تعیین فواصل کالیبراسیون مجدد مد نظر قرار نداد.

انتخاب اولین فاصله کالیبراسیون:

اساس اولین تصمیم گیری در تعیین فاصله کالیبراسیون مجدد میتواند تجربه افراد در زمینه اندازه گیری یا خصوصا"در زمینه تجهیزی که میخواهد کالیبره شود باشد و همچنین می تواند فواصل استفاده توسط سایر آزمایشگاه ها مد نظر قرار گیرد.

در این گونه موارد بهتر است پارامترهای زیر در اولین انتخاب فاصله کالیبراسیون مد نظر قرار گیرند:

الف-توصیه سازنده

ب-میزان و شرایط استفاده

ج-تاثیر محیط

د-درستی اندازه گیری خواسته شده

انواع برچسب های مورد استفاده در شرکت ملی حفاری ایران:

اداره کالیبراسیون شرکت ملی حفاری ایران برای کالیبره کردن تجهیزات از چهار نوع برچسب استفاده می کند.

الف) کالیبره شده: تجهیزاتی که کالیبره شده اند و قابل استفاده در محل سرویس میباشد.و با رنگ سبز مشخص می باشند.

ب) تحت کنترل:1-تجهیزات اندازه گیری که به تشخیص موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی امکان کالیبره نمودن آنها در داخل کشور میسر نبوده و برای کالیبراسیون به خارج از کشور ارسال نشده و یا یکی از شرایط کالیبراسیون را دارا نمی باشند.2-تجهیزاتی که ارزش کالیبره مجدد پس از طی دوره مشخص شده را ندارد،تعویض و یا در صورت خرابی از رده خارج و کنار گذاشته میشوند.3- تجهیزات  اندازه گیری  که  در  سیستم  کیفیت   وجود   دارند  و  غیر   قابل   استفاده می باشند (بعضی تجهیزات که به دلیل تغییر کاربری دستگاه قابل استفاده نیستند)این سه گروه از تجهیزات توسط اپراتور مربوطه تحت کنترل دوره ای می باشند.تجهیزات تحت کنترل با برچسب زرد رنگ مشخص میباشند.

ج) خارج از سرویس:تجهیزات اندازه گیری که در حال حاضر در سرویس نمیباشند و در آینده مورد استفاده قرار خواهند گرفت(مانند تجهیزاتی که در واحدهای تعمیراتی می باشند)این گروه از تجهیزات با رنگ سفید قابل تشخیص می باشند.

د) رد شده:تجهیزاتی که کلیه قابلیت های مختلف و گستره کاری آن و تلرانسهای اندازه گیری بدست آمده با شرایط پذیرش مطابقت نداشته باشد،و در نتیجه نیاز به کالیبراسیون،تعویض یا تعمیر دارد.این گروه از تجهیزات با رنگ قرمز مشخص می شوند.

اطلاعات روی برچسب

اطلاعاتی که روی برچسب کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری نصب می شود برحسب نوع برچسب اطلاعات زیر درج می گردد:

الف) نوع برچسب

ب) تاریخ کالیبراسیون

ج) کد تجهیز

د)مدت اعتبار کالیبراسیون

ه)ضریب تصحیح

ر)میزان خطا

21-تعریف شناسنامه تجهیز و روش استفاده ،شرایط نگهداری و شرایط جابجایی موجود در شناسنامه

برای هر تجهیز اندازه گیری پس از کالیبراسیون شناسنامه ای صادر که این شناسنامه بیانگر هویت تجهیز در سیستم طبقه بندی تجهیزات کالیبراسیون می باشد که بوسیله این شناسنامه می توان به اطلاعاتی در مورد تجهیز اندازه گیری پی برد.

یک شناسنامه از قسمت های گوناگونی تشکیل شده که به اختصار به تعریف آنها در ذیل خواهیم پرداخت:

·        نام تجهیز:در این قسمت نام تجهیز کالیبره شده قرار دارد که به عنوان نمونه میتوان به فشار سنج،دماسنج و ... اشاره کرد.

·        نوع تجهیز:در این قسمت مرجع و غیر مرجع بودن تجهیز مشخص میشود.

·   وضعیت تجهیز:بیان کننده وضعیت تجهیز برای استفاده پس از کالیبراسیون است که مشخص میشود تجهیز کالیره،تحت کنترل،رد شده و یا خارج از سرویس است.

·        دقت و گستره نامی تجهیز:در این دو قسمت میزان دقت و گستره تجهیز نشان داده میشود.

·        تناوب کالیبراسیون:بیانگر مدت زمان کالیبراسیون تجهیز میباشد.

·        کشور سازنده:در این قسمت کشور سازنده تجهیز مشخص میگردد.

·        تاریخ انقضا:تاریخ اتمام اعتبار شناسنامه می باشد.

·        محل استقرار:در این قسمت مکان کاربرد تجهیز قید می شود.

·        واحد استفاده کننده:مدیریت و اداره مربوط به تجهیز می باشد.

·        کد دستورالعمل کار با ابزار:

·   روش استفاده و شرح کار وسیله :در این قسمت با توجه به نوع تجهیز شرح مختصری در مورد طریقه کار آن تجهیز نمایش داده میشود.

·   شرایط نگهداری و شرایط جابجایی:در این دو قسمت نیز بنا به نوع و شرایط مکانی و زمانی استفاده از تجهیز شرایط نگهداری و شرایط جابجایی آن به صورت مختصر بیان می شود.

در قسمت پایین شناسنامه نیز مطالب زیر قابل رویت میباشد:

·        تاریخ انجام کالیبراسیون

·        تاریخ کالیبراسیون بعدی

·        تاریخ بازدید بعدی

·        کنترل کننده:که شامل نام و واحد کنترل کننده میباشد

·        نفر و ساعت صرف شده

·        شرایط محیطی:که به طور میانگین 25c می باشد

·        سنجه استاندارد:که بنا به نوع تجهیز متفاوت است.مانندD.W.T و منبع تغذیه و ...

·        عدد مرجع

·        تولرانس مجاز

·        عدد خوانده شده

·        میزان خطا

·        نتیجه کالیبراسیون

·        امضا کالیبراسیون

·        ضریب تصحیح

و در انتهای شناسنامه نام و امضای تهیه کننده،امضا مسئول واحد کالیبره شده و نام و امضا تایید کننده قید می گردد.