یکی از اولین و اساسی ترین پرسشهای پیشروی کاربران و بهره برداران از  تجهیزات ابزاردقیق و  اندازه گیری اینست که ” چه وقت ، موقع کالیبراسیون یا عملیات تصدیق (Verification) یک دستگاه اندازه گیری است؟ “

شاید بهترین پاسخ به این سئوال این باشد که خیلی کوتاه بگوئیم “همیشه”!

اما در این زمینه  دو معیار اساسی وظاهرأ متضاد هم وجود دارند که برای تصمیم گیری در مورد فاصله کالیبراسیون مجدد هر دستگاه اندازه گیری باید مد نظر قرار گیرند و لازمست تعادلی بین آنها ایجاد شود ،  این معیارها عبارتند از :

• ریسک خارج شدن وسیله  اندازه گیری از رواداری خود در موقع استفاده هر چه ممکن است کم باشد ،
• هزینه های کالیبراسیون سالیانه باید به حداقل برسد

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

مطابق این راهنما  عوامل مختلفی برروی فرکانس کالیبراسیون مجدد تأثیر گذارند که مهمترین آنها عبارتند از:

• نوع دستگاه
• توصیه سازنده
• روند داده های بدست آمده از سوابق کالیبراسیون قبلی
• سوابق تعمیر و نگهداری
• میزان و شرائط استفاده
• تمایل به فرسودگی و تغییر مشخصات اندازه شناسی با مرور زمان
• شرائط محیطی
• درستی اندازه گیری خواسته شده
• هم چنین هزینه کالیبراسیون را نمی توان در تعیین فواصل کالیبراسیون مجدد مد نظر قرار نداد.

 اساس اولین تصمیم گیری در تعیین فاصله کالیبراسیون مجدد میتواند تجربه افراد در زمینه اندازه گیری یا خصوصأ در زمینه تجهیزی که می خواهد کالیبره شود باشد و همچنین می تواند فواصل استفاده توسط سایر آزمایشگاهها یا مراکز معتبر مد نظر قرار گیرد . برای تعیین فاصله کالیبراسیون در اولین بار ، توصیه میشود فقط موارد زیر مد نظر قرار گیرند :

• توصیه سازنده
• میزان و شرائط استفاده
• تأثیر محیط
• درستی اندازه گیری خواسته شده

 ولی برای تعیین فواصل بعدی ، بهتر است با توجه به نتایج حاصل از اولین دوره و روشهای ذکر شده زیر ، نسبت به تعیین دقیقتر پریود مجدد کالیبراسیون تصمیم گیری شود.

توصیه میشود برای هریک از وسائل اندازه گیری بالخصوص وسائل اندازه گیری مرجع ، معیار های اشاره شده در بالا برای تعیین فاصله کالیبراسیون مجدد بصورت کمی درآید تا بتوان با توجه به آن در مورد پریود کالیبراسیون مجدد تصمیم گیری کرد. برای کمی کردن ، میتوان هریک از معیارها را با توجه به شرائط موجود بین صفر تا ۱۰۰ امتیاز بندی کرد و با توجه به میانگین وزنی معیارها ، پریود را تعیین کرد.

روشهای بازنگری فواصل بین کالیبراسیون

به احتمال زیاد اولین فاصله کالیبراسیون مجدد انتخاب شده بهترین نتیجه از نظر تعادل بین هزینه و ریسک خارج شدن از رواداری مد نظر را نخواهد داد. زیرا ممکن است تجهیز مطابق انتظار ما عمل نکند،میزان استفاده از آن مطابق آنچه پیش بینی میشد نباشد، تجهیز بجای کالیبراسیون کامل به کالیبراسیون محدودتری نیاز داشته باشد ویا میزان تغییر مشخصات اندازه شناسی آن با زمان یا رانش(Drift) کم تر از آنچه پیش بینی شده بود باشد و بتوان بدون افزایش ریسک ، فاصله کالیبراسیون مجدد را طولانی تر کرد.

روشهای زیادی برای بازنگری فواصل کالیبراسیون مجدد می توان بکار بست که عمده آنها بشرح زیر میباشند:

روش ۱)  تنظیم اتوماتیک یا “پلکانی “

 هرزمان که تجهیز کالیبره می شود ، اگر مشاهده شد که مشخصات اندازه شناسی تجهیز در محدوده رواداری خود قرار دارد ، فاصله بعدی کالیبراسیون را طولانی تر و اگر از محدوده رواداری خود خارج شده است این فاصله کوتاهتر  می شود.این روش پلکانی می تواند خیلی سریع منجر به تنظیم کالیبراسیونها شود.

روش ۲)  استفاده از نمودارهای کنترلی (Control Chart)

نقاط کالیبراسیون مهم انتخاب و نتایج آنها بر حسب گذر زمان در قالب یک سیستم کنترل کیفیت آماری (بطور مقال کنترل میانی ) رسم می شود. از این نمودار ، دو مطلب پراکندگی داده ها و تغییر مشخصات با زمان یا رانش(Drift) تعیین میشوند .تغییر مشخصات با زمان  می تواند بصورت میانگین رانش در یک فاصله کالیبراسیون یا برای تجهیزات بسیار پایدار در چند دوره کالیبراسیون اندازه گیری شود.سپس با توجه به داده های بدست آمده و نمودار ترسیم شده بهترین فاصله را میتوان بدست آورد.

 سطوح کنترلی (UCL و LCL ) و یا سطوح هشدار(UWL و LWL ) میتوانند با توجه به درستی یا رواداری مورد نیاز در فرآیند اندازه گیری که آن وسیله در آن بکار گرفته میشود تعیین شوند ، یا با استفاده از مشخصات فنی ارائه شده توسط سازنده در خصوص میزان درستی آن وسیله.

پراکندگی داده ها برروی این نمودارها نیز نیاز به تفسیر دارد تا بتوان عامل پراکندگی داده ها یا همان عامل رانش  را در صورت امکان شناسائی و کنترل کرد تا اثر آن به حداقل برسد و در نتیجه بتوان پریود کالیبراسیون را طولانی تر کرد.

روش ۳)  زمان “در حال استفاده”

این روش ، تغییر یافته روشهای قبلی است . اساس روش بدون تغییر باقی می ماند ولی فاصله کالیبراسیون بر حسب ساعتهای استفاده از دستگاه بجای ماههای تقویمی بیان می شود. در این روش دستگاه به یک زمان سنج مجهز می شود تازمان استفاده از دستگاه را نشان داده و بتوان آنرا ثبت کرد و وقتی زمان ثبت شده به مقدار مشخصی رسید دستگاه را برای کالیبراسیون مجدد ارسال می کنند .

بعنوان مثال برای تجهیزاتی که  این روش را برای آنها می توان بکار بست  به  ترموکوپل هائی که در دماهای حداکثر خود کار می کنند ، آزمونگرهای بار راکد برای فشار گازها ، تجهیزات اندازه گیری طول می توان اشاره کرد.(توجه داشته باشید که دستگاههائی که می تواند در معرض فرسودگی یا صدمه مکانیکی باشد )

مزیت مهم این روش ، تعداد کالیبراسیونهای انجام شده و بنابراین هزینه آنهاست  که بستگی مستقیم به طول مدت زمان استفاده دستگاه دارد .علاوه براین یک روش برای کنترل میزان استفاده از دستگاه است.

اما معایب عملی این روش نیز زیاد است که میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

•  این روش را برای تجهیزات غیر فعال (Passive) بطور مثال تضعیف کننده ها یا استانداردهای کاری مانند مقاومت استاندارد ،خازن استاندارد و…  نمی توان بکار بست ،
• زمانیکه  بدانیم در اثر حمل یا حتی در موقع نگهداری در قفسه ها (بدون آنکه از وسیله استفاده شود) ، مشخصات اندازه شناسی آن ممکن است بمرور زمان تغییر کند (رانش) یا خراب شود  یا وقتی که تعداد فرکانس روشن و خاموش کردن آن زیاد باشد ، از  این روش نمی توان استفاده کرد و بایستی کالیبراسیون بر مبنای تقویم زمانی انجام شود(روشهای ۱و ۲) ،
• تهیه و نصب زمان سنج و همچنین زمانیکه برای بازرسی و کنترل آن بکار میرود میتواند هزینه رابالا ببرد،
• چون آزمایشگاه یا کاربر وسیله اطلاع دقیقی از موعد کالیبراسیون بعدی را ندارد ، کنترل کار مشکل میشود.

روش ۴)  کنترل در حین کار،یا آزمون “جعبه سیاه”

این روش تغییر یافته روشهای ۱و ۲ است و برای دستگاههای پیچیده یا کنسولهای آزمون مناسب است.

در این روش پارامترهای اصلی و بحرانی با یک وسیله قابل حمل و نقل یا ترجیحأ “جعبه سیاه” که برای کنترل پارامترهای انتخاب شده ساخته شده است ، بصورت مرتب در قالب یک سیستم کنترل میانی  کنترل می شود. اگر دستگاه از رواداری خارج شده باشد، برای کالیبراسیون کامل آن اقدام می کنند.

مزیت بزرگ این روش اینست که در دسترس ماندن دستگاه نزد استفاده کننده را به حداکثر میرساند .این روش برای دستگاههائی که از محل کالیبراسیون خود فاصله جغرافیائی زیادی دارند مناسب است، زیرا فقط در زمانیکه نیاز باشد کالیبراسیون کامل آن انجام می گیرد.

مشکل این روش نیز تصمیم گیری در مورد انتخاب پارامترهای بحرانی و طراحی “جعبه سیاه”  است . با اینکه از نظر تئوری این روش قابلیت اطمینان زیادی دارد ولی کمی مبهم است ،زیرا دستگاه ممکن است در برخی پارامترها که توسط “جعبه سیاه” اندازه گیری نمی شود ،از رواداری خارج یا خراب شده باشد . علاو براین ممکن است مشخصات خود “جعبه سیاه”  ثابت نماند .

روش 5)  رویکرد آماری

وقتیکه تعداد زیادی دستگاه یکسان  (گروهی از دستگاهها) بخواهند کالیبره شوند ، فاصله کالیبراسیون را می توان با استفاده از روشهای آماری  بازنگری کرد.

عدم قطعیت (Uncertainty) به معنی تردید در خصوص اعتبار نتیجه است. عدم قطعیت اندازه گیری به ما اطلاعاتی درباره کیفیت اندازه گیری ارائه می دهند. عدم‌قطعیت اندازه‌گیری تردیدی است که همواره در مورد نتیجه یک اندازه‌گیری وجود دارد.

هنگامی که نتیجه اندازه گیری یک کمیت فیزیکی گزارش می شود، الزامی است که بعضی اشارات کمی در مورد کیفیت نتیجه ارائه شود. تا کسی که آن را استفاده می کند بتواند قابلیت اطمینان آن را ارزیابی کند. بدون این اطلاعات نتایج اندازه گیری را نمی توان با یکدیگر مقایسه کرد. دلایل نوسانات مربوط به نتایج اندازه‌گیری‌های تکرار شده، کمیت‌های تاثیرگذار می‌باشند که می‌توانند نتیجه اندازه‌گیری را تحت تاثیر قرار دهند. تعیین تمام کمیت‌های تاثیرگذار بر روی نتیجه اندازه‌گیری غیر ممکن است. آنهایی که بیشترین تاثیرات را دارند را می‌توان شناسایی نمود و میزان تاثیر آنها برنتیجه اندازه‌گیری را تخمین زد. در بسیاری از موارد، تاثیر آنها روی نتیجه اندازه‌گیری را می‌توان به صورت ریاضی مدل نمود.بیان نتیجه اندازه‌گیری بدون بیان عدم‌قطعیت اندازه‌گیری تخمین زده شده ناقص، و یا حتی بدون معنی است

از آنجا که همواره و در هر اندازه گیری حاشیه تردید وجود دارد، باید دید این حاشیه چقدر بزرگ است؟ تا چه میزان به این حاشیه اطمینان داریم؟

در نتیجه برای کمی نمودن عدم قطعیت دو عدد وجود دارد.

• عرض این حاشیه با فاصله
•  سطح اطمینان : بیان کننده میزان اطمینان ما از این نکته است، که مقدار واقعی در حاشیه قرار دارد.

ما ممکن است بیان کنیم که طول یک قطعه چوب ۲۰ سانتی‌متر مثبت و منفی ۱ سانتی‌متر اندازه‌گیری می‌شود (با سطح اطمینان ۹۵%) این نتیجه می‌تواند به صورت زیر نوشته شود:

سطح اطمینان ۹۵% , ۲۰cm ± ۱ cm

این جمله به ما می‌گوید ما ۹۵%  مطمئن هستیم که طول چوب بین ۱۹ سانتی‌متر و ۲۱ سانتی‌متر خواهد بود.

خطا و عدم قطعیت در اندازه گیری

تشخیص تفاوت بین خطا و عدم قطعیت مهم است. خطا به شکل اختلاف بین یک نتیجه تک و مقدار واقعی تعریف می شود. در عمل، خطای اندازه گیری مشاهده شده، اختلاف بین مقدار مشاهده شده و مقدار مرجع می باشد. بدین ترتیب، خطا چه تئوری، چه مشاهده شده یک مقدار تک است. در اصل، مقدار خطای معین میت واند به صورت یک تصحیح برای نتیجه به کار گرفته شود.خطا یک مفهوم ایده آل است و امکان شناخت دقیق خطاها وجود ندارد.

در حالی که، عدم قطعیت شکل یک گستره یا بازه را به خود گرفته و چنانچه برای یک روش آنالیزی و نوع نمونه معین تخمین زده شود، میتواند برای تمام تعیین های دیگر نیز توضیح داده شود. عموماً نمی توان از عدم قطعیت برای تصحیح یک نتیجه اندازه گیری استفاده کرد.

برای این که باز هم بیشتر این تفاوت را نشان دهیم، می توان گفت که نتیجه یک آنالیز پس از تصحیح آن ممکن است این شانس را داشته باشد که بسیار نزدیک به اندازه ده قرار گرفته و در نتیجه خطای قابل چشم پوشی در آن وجود داشته باشد، در حالی که، خیلی ساده عدم قطعیت آن آنالیز ممکن است همچنان بزرگ باشد. علت آن میتواند این باشد که تجزیه گر هنوز در مورد میزان نزدیکی آن نتیجه به مقدار اندازه ده اطمینان بالایی ندارد.

عدم قطعیت نتیجه اندازه گیری هرگز نمی بایست به عنوان خود خطا و یا خطای باقیمانده پس از تصحیح تفسیر شود.

شکل 1

فرآیند تخمین عدم قطعیت:

گام 1: تعیین اندازه ده

گام 2: تعیین منابع عدم قطعیت

گام 3: تعیین کمی مولفه های عدم قطعیت

گام 4: محاسبه عدم قطعیت مرکب

شکل 2

یکی از روش های محاسبه عدم قطعیت روش مونت کارلو است که به اختصار توضیح داده خواهد شد:

گام ۱: تعریف مدل ریاضی سیستم اندازه گیری

رابطه ریاضی میان کمیت مورد اندازه گیری (اندازه ده y) وابسته است، مشخص شود

و عوامل مؤثر بر آن (کمیت های ورودی یا X_i ها) که کمیت مورد اندازه گیری به آنها (Y = f(X₁, X₂, .., X_n

گام ۲: اختصاص توابع چگالی احتمال به کمیتهای ورودی

بر اساس دانش و اطلاعات در دسترس توابع چگالی احتمال به کمیتهای ورودی X_i اختصاص داده می شود. برای کمیت های ورودی که از هم مستقل نیستند، لازم است تابع توزیع احتمال مشترک اختصاص داده شود.

گام ۳: بدست آوردن توابع چگالی احتمال کمیت خروجی

توابع چگالی احتمال کمیت های ورودی از طریق مدل تعیین شده، به منظور بدست آوردن تابع چگالی احتمال کمیت خروجی با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو انتشار می یابند. بدین منظور براساس توابع چگالی احتمال مشخص شده در گام قبلی برای هر یک از کمیتهای ورودی، تعدادی زیادی اعداد تصادفی (M بار) مطابق با تابع توزیع آنها ایجاد می شود. اعداد تصادفی ایجاد شده برای هر یک از کمیتهای ورودی در مدل ریاضی سیستم اندازه گیری قرار داده میشود و بر اساس آن M مقدار برای متغیر خروجی Y بدست می آید. در نهایت بر اساس مقادیر بدست آمده، تابع چگالی احتمال متغیر خروجی بدست می آید.

گام ۴: تعیین عدم قطعیت سیستم اندازه گیری

در این مرحله با استفاده از تابع چگالی احتمال تعیین شده برای کمیت خروجی Y، امید ریاضی Y (مقدار تخمینی کمیت خروجی)، انحراف استاندارد Y (عدم قطعیت استاندارد نسبت داده شده به متغیر خروجی) و فاصله اطمینانی که در برگیرنده Y با احتمالی مشخص شده است یا همان احتمال پوشش تعیین می شود.

نرم افزار قابل استفاده برای محاسبه عدم قطعیت:

QMSys GUM Software Releases ابزار جامع نرم افزاری برای تجزیه و تحلیل عدم قطعیت اندازه گیری ابزار فیزیکی، تجزیه و تحلیل شیمیایی و کالیبراسیون است. این نرم افزار از سه روش قدرتمند برای محاسبه عدم قطعیت اندازه گیری استفاده می کند: چارچوب عدم قطعیت GUM برای مدل های خطی، چارچوب عدم قطعیت GUM برای مدل های غیر خطی و روش مونت کارلو.

تهیه پروتکل DQ

تهیه پروتکل IQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل OQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Validation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Revalidation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل و گزارش مربوط به ارزیابی ریسک (Risk Assessment)

کالیبراسیون کلیه Instrument ها

اهم تست های اجرایی عبارتند از:

• تست فشار و Leakage در زمان تست توزیع دمایی
• تست ارزیابی توزیع دمایی ( mapping) چمبر خالی
• تست ارزیابی توزیع دمای ( mapping) چمبر بارگذاری شده
• تست Bowie dick
• تست TST
• تست میکروبی با Bio Indicator
•  گراف های ارزیابی توزیع های دمایی

تهیه پروتکل DQ

تهیه پروتکل IQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل OQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Validation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Revalidation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل و گزارش مربوط به ارزیابی ریسک (Risk Assessment)

کالیبراسیون کلیه Instrument ها

اهم تست های اجرایی عبارتند از:

• بررسی عملکرد سیستم کنترلی دستگاه
• تست ارزیابی دمایی ( Mapping) چمبر خالی
• تست ارزیابی توزیع دمایی ( mapping) چمبر بارگذاری شده
• ارائه گراف های ارزیابی توزیع دمایی

تهیه پروتکل DQ

تهیه پروتکل IQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل OQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل PQ  اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Validation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Revalidation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل و گزارش مربوط به ارزیابی ریسک (Risk Assessment)

کالیبراسیون کلیه Instrument ها

اهم تست های اجرایی عبارتند از:

• Filter Integrity
• Cleanliness class
• Smoke study
• Differential pressure
• Temperature
• Relative Humidity
• I luminance
• Sound
• Air change
• Air flow
• DOP
• Balancing
• Recovery

تهیه پروتکل DQ

تهیه پروتکل IQ

تهیه پروتکل OQ

تهیه پروتکل و گزارش مربوط به ارزیابی ریسک (Risk Assessment)

اهم تست های اجرایی در این فاز عبارتند از:

• پارتیکل سنجی هوا (N₂,O₂,CA) در نقطه ورودی به شبکه توزیع و در نقاط مصرف
• تست فشار در نقاط مصرف (N₂,O₂,CA)
• بررسی Oil free بودن نقاط مصرف (N₂,O₂,CA)
• بررسی گازهای CO وCO₂ در مجموعا 5 نقطه هوایی N₂,O₂,CA
• اندازه گیری نقطه شبنم (Dew point) در مورد هوا (N₂,O₂,CA) در نقاط مصرف

تهیه پروتکل DQ

تهیه پروتکل IQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل OQ اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Validation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل Revalidation اجرای تست و ارائه گزارشات مربوطه در فرمت تعریف شده در استاندارد

تهیه پروتکل و گزارش مربوط به ارزیابی ریسک (Risk Assessment)

• کالیبراسیون کلیه Instrument ها
• بررسی سلامت و صحت عملکرد سیستم سرمایشی و یا تهویه نصب شده
• بررسی اثر باز و بسته شدن درب در شرایط دمایی تعیین شده
• بررسی اثر از کار افتادگی سیستم سرمایشی بر شرایط دمایی محیط
• ارزیابی ریسک جهت تعیین نقاط Monitoring (worst case) برای Temperature mapping
• اجرای تست توزیع دما در حالتهای متفاوت از بارگذاری چمبرها
• Data analysis (آنالیز داده ها)
• مشخص کردن نقاط خارج از رنج دمایی
• تعیین تعداد دیتا لاگر مورد نیاز و تعیین پلان Monitoring دائمی سیستم پس از اجرای Temperature mapping
• ارائه گزارش داده های برداشت شده و آنالیز داده در طی جریان
• تست ها همچنین برای شرایط خالی و بارگذاری شده نیز انجام می شود.