Yrityksen mittauskyvyn varmistaminen 1
Mittauskyvyn peruselementit Toiminnan rahoitus Oikea mittayksikkö Kunnossa olevat mittavälineet Kelvollinen mittauspaikka Pätevät mittaajat 2
Johdon vastuu Lopulta on aina kysymys rahan myöntämisestä laadunvalvontaan, jota pidetään tuottamattomana toimintana. Mittauskyvyn ylläpito on ylimmän ja keskijohdon vastuualuetta. Laadunvalvonnan laatu Vastuu on siellä, missä on rahoituksen myöntämisoikeuskin. 3
Oikea mittayksikkö Yrityksellä on pituudenmittaustoiminnassaan käytössä oikea mittayksikkö silloin, kun sen tuotteen lopulliseen laatuun vaikuttavat mittavälineet on jäljitettävästi kalibroitu. Kalibrointiin tarvitaan jäljitettävästi kalibroitu mittanormaali ja vaatimustasoa vastaavat kalibrointiolosuhteet. Kalibrointi voidaan tehdä itse tai teettää. 4
Metri Metri määritellään nykyään siten, että se on jodistabiloidun heliumneonlaserin valon tyhjössä ajassa 1/299.792.458 s kulkema matka. Asian ydin on se, että aineeton säde kulkee aineettomassa tyhjössä, jolloin lämpöpiteneminen ei voi vaikuttaa mihinkään materiaaliin. Määritelmä kertoo sen, että lämpötilan merkitys pituudenmittaukselle on ratkaiseva. 5
Kalibroijan kauhukuva Kaarimikrometri käy kalibroitavana ja sen mukana asetussauva. Molemmat kalibroidaan ja palautetaan asiakkaalle. Mikrometrin käyttäjä saattaa tarkastaa mittavälineensä em. sauvan avulla, ja pahimmassa tapauksessa hän nollaa sen uudelleen, jolloin kalibrointi menetetään, ja jäljitettävyys siirtyy kalibrointilaboratorion mittauskoneen asteikon sijasta sauvaan. Se on tosin kalibroitu samalla mittauskoneella, mutta sauvan välityskyky on huono. Miksi? 6
Jatkuu Sauvalla ei ole aivan yksiselitteistä mittaa, koska sen päät eivät ole yhdensuuntaiset. Jos sauva tuetaan päistään, sen päiden alareunat pullistuvat ulos monta myytä. Tuenta on tehtävä Besselin pisteistä. Käsiteltäessä sauva lämpiää ja venyy lisää ja lisää Paljonko? Mittaväline muuttuu vastaavasti. Kaarimikrometrin lukematarkkuus ei vastaa pituudenmittauskonetta. Mittausepävarmuuteen tulee yksi termi lisää. 7
Mittavälineiden kunto Johdolle tiedoksi: Hyviksi luulemanne mittavälineet ovat yleensä kepulissa kunnossa, koska ette ole myöntäneet rahaa niiden määräaikaishuoltoon ja kalibrointiin. Huollontarve on näistä kiireellisempi. Lika jäykistää ja pilaa mittausvoiman. Vain harvat niistä täyttävät mittavälinestandardien vaatimukset. Osa on suorastaan jumissa ja vielä useamman säätöä on löysätty jumittumisen laukaisemiseksi. Huollon ajaksi tarvitaan vaihdokkaat. Ne ovat halpoja. 8
Mikrometrien sallitut kokonaisvirheet VDI/VDE/DGQ 2618 mukaan 0 50 mm 4 µm Vanha VTT:n ohje sallii 50 100 mm 5 µm 1 µm:n isommat virheet. 100 150 mm 6 µm 150 200 mm 7 µm 200 250 mm 8 µm 250 300 mm 9 µm 300 350 mm 10 µm 350 400 mm 11 µm 400 450 mm 12 µm 450-1000 mm 13 µm Vastaa 1,1 ºC lämpötilaeroa 9
Mittauslämpötila ISO 1-standardin mukaan vertailulämpötila on 20 ºC (reference temperature). Tämä on yleensä ymmärretty mittauspaikan lämpötilaksi, ja kappaleiden on ajateltu asettuvan samaan lämpötilaan, kun ne saavat olla huoneessa pari tuntia. Pimeässä ajatus toteutuu melko hyvin, mutta valojen lämpösäteily lämmittää sekä mittavälineet että kappaleet eri lämpötiloihin. Mitattaessa rakenneteräskappaleita teräksisillä mittavälineillä lämpötilataso ei ole niin tärkeä, mutta kun mitan ja mitattavan lämpöpitenemiskertoimien ero on suuri, silloin molempien on oltava 20 ºC:ssa.. 10
11
Mittauspaikka Tila on melko kallis investointi, ja siksi se useimmiten jää toiminnan heikoimmaksi lenkiksi, joka pilaa kaikki muut ponnistukset. Lopullista laaduntarkastusta ja myös itse tehtävää kalibrointia varten tarvitaan kelvollinen mittauspaikka, mikä tarkoittaa puhdasta, hyvin valaistua ja +20 C-asteista tilaa, jossa vaihtelurajat ovat 1 C ja vaihtelunopeus 0,3 C/h. 12
Kalibroidako itse vai teettääkö? Teollisuuden mittaushuoneita vaivaavat yleensä korkea tai epämääräinen lämpötila ja likaisuus. Pituudenmittauskoneen asteikko toimii yrityksen mittanormaalina, mutta aina sitä ei ole kalibroitu edes 4 vuoden välein, mitä pidetään maksimivälinä. Kalibrointi on tehtävä laserinterferometrillä. Mittausepävarmuus on melko suuri (harvoin tunnettu), ja se syö käytettävissä olevaa valmistustoleranssia: toleranssi 2u. Mittavälineet on parasta huoltaa ennen kalibrointia kalibroinnin onnistumisen ja välineen toiminnan varmistamiseksi. Kalibrointitodistuksia ei aina itselle kirjoiteta, ja siksi näyttö puuttuu tiukan paikan tullen. 13
Oman kalibroinnin kustannukset Kalibrointi edellyttää omia mittanormaaleja. Normaalit on kalibroitava 1 4 vuoden välein, mikä maksaa n x 1k /a. Tulokset on kirjattava todistuksiin tai tiedostoon. Työhön täytyy kouluttaa pääkäyttäjä ja mahdollinen varahenkilö, joilla täytyy olla hyvä mittaustaito pohjana. Kalibrointi vaatii konepajatiloja selvästi puhtaamman tilan, jossa lämpötila on vakio 20±1 ºC. Lämpötilan ylläpito maksaa n x 1 k /a. Mittanormaalien lisäksi tarvitaan hyvä pintalämpömittari. 14
Uudet mittavälineet Tehdasuudet mittavälineet on koottu ilmeisesti jonkinlaisissa jigeissä siten, että ne näyttävät lähes oikein. Niitä ei kuitenkaan ole edes säädetty kovin huolellisesti, koska löysä säätö tuntuu herkältä ja tyydyttää asiakasta. Niitä ei ole kalibroitu ollenkaan. Käyttöönottajan täytyy varautua ainakin 15 µm virhenäyttämään. 15
Mitä kannattaa hankkia? Hankittavien mittavälineiden täytyy olla vakiintuneissa teollisuusmaissa valmistettuja. Ongelmana ovat hyvienkin brändien halpamaissa omalla nimellään teettämät mittavälineet. Vastaavasti Kiinassa voi olla mielenkiintoisiakin valmistajia, mutta ne eivät vielä tule esiin omilla nimillään. Halpoja ei missään tapauksessa kannata ostaa, sillä niiden ylläpito tulee todella kalliiksi. 16
Koordinaattimittauskone KMK ei ole vielä aivan joka konepajan käyttämä väline, mutta ne lisääntyvät sitä mukaa, kuin geometriset tuotemäärittelyt yleistyvät (GPS = Geometrical Product Spesifications). 17
Jatkuu Koordinaattimittauskone on myös tilan suhteen vaativa ainakin, jos siltä odotetaan suurta mittaustarkkuutta. Millään mittavälineellä ei päästä huonoissa olosuhteissa parhaaseen mahdolliseen tulokseen. Investoinneissa on otettava huomioon, että olosuhteet voivat maksaa ison osan kokonaisuudesta. Ja niiden ylläpito maksaa jatkuvasti. 18
Pätevät mittaajat Tuotannon ja laadunvalvonnan piirissä on oltava ainakin muutama henkilö, joka pystyy mittaamaan vaikeitakin kappaleita luotettavasti. Mittaaminen vaatii myös sopivaa luonnetta. Kehityskelpoiset henkilöt yleensä seuloutuvat esille työyhteisöstä itsestään. Luonnonvalintaa kannattaa tukea koulutuksella, jonka tarjontakin on vihdoin selkiytymässä. 19
Jatkuu Investointimielessä on muistettava, että uusien pitkälti tietotekniikkaan perustuvien mittalaitteiden käyttöönotto edellyttää useammankin käyttäjän perusteellista kouluttamista. 20
Mittauskyvyn ylläpito Saavutettu taso ei säily ilman ylläpitoa eikä riitä ilman kehittämistä. Laadunvalvonnan toteutumista ja mittauskykyä on katselmoitava sisäisesti toimivaltaisen ylemmän tai vähintään keskijohdon toimesta. Havaitut puutteet on korjattava alkaen mittavälineiden kunnosta ja mittanormaalien kalibroinnista. 21
ISO 10012 Standardi ISO 10012 esittää asian huomattavasti laajemmin: Measurement management systems- Requirements for measurement processes and measuring equipment Järjestelmän auditointiohjeet ovat standardissa ISO 19011. 22