Digitálny kalibračný certifikát (1)

Digitalizácia v metrológii odráža zavádzanie moderných informačno-komunikačných technológií do všetkých oblastí každodenného života. Jedným z dôležitých krokov bude aj postupný prechod na vydávanie digitálnych kalibračných certifikátov. V článku sa pokúsime priblížiť problematiku takýchto kalibračných certifikátov, ich súčasti, navrhované technické riešenia a výhody aj výzvy, ktoré sú s nimi spojené.
Digitálny kalibračný certifikát (1)

Obr. 1 Funkcie, ktoré by mala obsahovať digitálna reprezentácia meradla – tzv. digitálne dvojča (upravené z [2])

Kalibračné certifikáty v papierovej forme vydávajú kalibračné laboratóriá a používajú ich zákazníci už dlhé roky. Manipulácia s tlačenými dokumentmi je dobre zvládnutá na obidvoch stranách. Prebiehajúci technický rozvoj v oblasti informačných a komunikačných technológií ovplyvňuje aj tradičné postupy používané pri kalibrácii meradiel vrátane vydávania príslušných dokumentov a manipulácie s nimi.

Táto séria článkov sa zameriava na digitálny kalibračný certifikát (angl. Digital Calibration Ceritificate – DCC), modernú formu dokumentácie, ktorá obsahuje výsledky kalibrácie a ďalšie informácie týkajúce sa kalibrácie meradla. Súčasnou výzvou je vytvorenie bezpečnej a normalizovanej štruktúry digitálnych informácií (DCC) na univerzálne použitie v infraštruktúre kvality, ako aj u zákazníkov metrologických služieb.

Digitalizácia v metrológii – aktuálne výzvy

Keď uvažujeme o súčasnom technickom vývoji, masívnej digitalizácii vo všetkých oblastiach každodenného života vrátane hospodárstva a priemyslu, keď vezmeme do úvahy požiadavky, ktoré už dnes klienti metrologických služieb vyjadrujú, prídeme k jasnému záveru, že digitalizácia v metrológii je nezastaviteľný proces, ktorý už v súčasnosti viac či menej ovplyvňuje väčšinu poskytovateľov a spotrebiteľov metrologických služieb. Napríklad podľa [1] digitalizácia metrológie prináša mnohé výzvy, medzi ktoré patria (ale rozhodne sa neobmedzuje iba na ne):

a) digitálna transformácia metrologických služieb – zameriava sa na digitálnu modernizáciu infraštruktúry kvality vrátane legálnej metrológie,

b) metrológia v analýze veľkého množstva údajov – cieľom je vyvinúť metrologické metódy na analýzu veľkého množstva údajov a na hodnotenie strojového učenia rozsiahlych údajov,

c) metrológia komunikačných systémov pre digitálnu infraštruktúru – zameriava sa na podporu poskytovania a metrologickú validáciu spoľahlivej, zabezpečenej a efektívnej komunikácie v komplexných systémoch,

d) metrológia pre simuláciu a virtuálne meradlá – pokrýva vývoj analytických metód a postupov určených pre prepojené a virtualizované meracie systémy.

Digitalizácia v metrológii je však veľmi zložitá a vyžaduje veľa úsilia pri riešení jednotlivých prvkov. Tento proces je typickým príkladom, kde sa vyžaduje medzinárodná spolupráca.

Digitálny kalibračný certifikát a digitálne dvojča

Digitálny kalibračný certifikát predstavuje zásadnú nevyhnutnosť na vývoj digitálnej reprezentácie meradla, takzvané digitálne dvojča (angl. digital twin). Literatúra [2] opisuje digitálnu reprezentáciu ako hierarchickú databázu, ktorá by mala obsahovať administratívne údaje aj informácie o príslušných procesoch. Mala by zbierať údaje, vyhodnocovať ich, posielať na potrebné miesta a v prípade splnenia určitých podmienok vyvolávať príslušné akcie (napríklad služby založené na chytrých údajoch). Na to by malo digitálne dvojča obsahovať informácie o type meradla aj o konkrétnom meradle (pozri obr. 1).

Predstavte si napríklad komplexný výrobný závod s veľkým počtom zabudovaných snímačov a rôznych meradiel. Snímač sa vyberie zo systému, okalibruje sa a vydá sa digitálny kalibračný certifikát. Po kalibrácii sa snímač dá použiť vo výrobnom zariadení jednoduchým pridaním do existujúcej siete snímačov; riadiaci softvér zariadenia by sa potom automaticky prispôsobil na základe digitálnych informácií o kalibrácii (tzv. plug'n'measure). Digitálne dvojča snímača sa tak vytvára automaticky pomocou údajov z digitálneho kalibračného certifikátu.

Požiadavky kladené na kalibračný certifikát

Kým sa začneme podrobne zaoberať (digitálnym) kalibračným certifikátom, pozrime sa medzinárodnú definíciu kalibrácie, ktorú uvádza medzinárodný slovník metrológie VIM [3] v ustanovení 2.39:
Kalibrácia – operácia, ktorá za špecifikovaných podmienok v prvom kroku stanovuje vzťah medzi hodnotami veličiny s neistotami merania poskytovanými etalónmi a zodpovedajúcimi indikáciami s príslušnými neistotami merania a v druhom kroku používa tieto informácie na stanovenie vzťahu s cieľom získať výsledok merania z indikácie.

Táto definícia opisuje kalibráciu ako nástroj, ktorý realizuje správne šírenie jednotiek vertikálne pozdĺž reťazca nadväznosti z národných etalónov na pracovné meradlá. Výsledky kalibrácie sa zvyčajne vydávajú vo forme dokumentu, ktorý sa vo všeobecnosti označuje ako kalibračný certifikát. Kalibračný certifikát bez ohľadu na to, v akej forme bol vydaný (tlačený na papieri alebo digitálny), musí spĺňať viacero medzinárodných požiadaviek.

Všetky tieto požiadavky sú zhrnuté v medzinárodnej norme ISO/IEC 17025: 2017 [4]. Tab. 1 uvádza prehľad oblastí definovaných v norme ISO/IEC 17025: 2017, ktoré treba zohľadniť pri riešení kalibračných certifikátov. Pri čítaní tejto tabuľky je jasné, že nie je presne definovaný len obsah kalibračného certifikátu (ktorý musí dodržiavať aj DCC), ale pri vydávaní elektronického DCC namiesto klasického tlačeného dokumentu sa musí riešiť aj množstvo ďalších oblastí.

Článok v ISO 17025:2017 Oblasť Krátky opis/vysvetlenie Vzťah k DCC
4.24.2.1 Dôvernosť Pravidlá zabezpečenia dôvernosti laboratórnych operácií Vytvorenie digitálne bezpečného prostredia v laboratóriu aj pri doručovaní DCC zákazníkovi
6.2.6 Oprávnenie personálu Požiadavky kladené na definovanie oprávnení personálu na vykonávanie metrologických činností a na schvaľovanie vydávaných dokumentov Definícia úrovní oprávnení pre personál v internej počítačovej sieti
6.4.13 Záznamy o zariadeniach, ktoré sa použili na kalibráciu Záznamy týkajúce sa údržby laboratórnych zariadení Dajú sa automaticky pridať k DCC ako prídavná informácia (komentár k DCC)
6.5 Metrologická nadväznosť Demonštrácia metrologickej nadväznosti zariadenia, ktoré sa používa na kalibráciu Dá sa automaticky pridať k DCC ako prídavná informácia (komentár k DCC)
7.5 Technické záznamy Kalibračné certifikáty sa považujú za technické záznamy, preto pre ne platia všeobecné požiadavky kladené na záznamy Uchovávanie kryptograficky zabezpečených údajov a ich pravidelná aktualizácia v dôsledku vývoja softvéru; zabezpečenie ochrany údajov a definícia prístupu k nim
7.8 Oznamovanie výsledkov Podrobnosti o štruktúre a obsahu správ vrátane kalibračných certifikátov (pozri tab. 2 a 3) Zabezpečenie pracovných postupov na dodanie údajov potrebných na vytvorenie DCC
7.11.3  Laboratórny systém na manažovanie informácií Požiadavky, ktoré sa v laboratóriu kladú na prácu s informáciami Laboratórny systém na manažovanie informácií musí zabezpečiť všetky požiadavky na tvorbu, uchovávanie a odosielanie DCC zákazníkom

Tab. 1 Články normy ISO 17025: 2017 týkajúce sa kalibračných certifikátov

Táto norma v časti 7.8 Vykazovanie výsledkov definuje spoločné požiadavky na správy (o skúškach, kalibráciách alebo odbere vzoriek) – pozri tab. 2, ako aj ďalšie špecifické požiadavky na kalibračné certifikáty (tab. 3). Je dôležité zdôrazniť, že norma výslovne uvádza, že „správy sa môžu vydávať v tlačenej podobe alebo elektronicky za predpokladu, že sú splnené požiadavky tohto dokumentu“ – pozri poznámku 2 v článku 7.8.1.2, ISO/IEC 17025: 2017.

ISO 17025: 2017, článok 7.8.2.1:
a) Názov (napr. Správa o skúške, Kalibračný certifikát, Správa o vzorkovaní)
b) Názov a adresa laboratória
c) Miesto výkonu laboratórnych aktivít vrátane prípadu, keď sa vykonávajú u zákazníka alebo na mieste vzdialenom od stáleho sídla laboratória, alebo v dočasných alebo mobilných zariadeniach
d) Jednoznačná identifikácia, že všetky jeho časti sa pokladajú za časť celej správy a jasné označenie konca správy
e) Názov zákazníka a jeho kontaktné informácie
f) Identifikácia použitej metódy
g) Opis, jednoznačná identifikácia a v prípade potreby aj stav objektu skúšania
h) Tam, kde je to kritické pre platnosť a využitie výsledkov, dátum prijatia objektu skúšania alebo kalibrácie a dátum vzorkovania
i) Dátum (dátumy) vykonania laboratórnej aktivity
j) Dátum vydania správy
k) Tam, kde je to dôležité pre platnosť a využitie výsledkov, odkaz na plán vzorkovania a metódu vzorkovania, ktoré používa laboratórium alebo iné orgány
l) Vyhlásenie o tom, že výsledky platia iba pre daný objekt skúšania, kalibrácie alebo vzorkovania
m) Výsledky, v prípade potreby s meracími jednotkami
n) Odchýlky od metódy, pridané alebo nevykonané časti metódy
o) Identifikácia osoby schvaľujúcej správu
p) Jasné vyznačenie výsledkov od externých poskytovateľov

Pozn.: Vrátane vyhlásenia o tom, že správa sa bez povolenia laboratória nesmie reprodukovať inak ako v celku, čím sa zaistí, že časti správy sa nevytrhnú z kontextu

Tab. 2 Všeobecné požiadavky na správy

ISO 17025:2017, článok 7.8.4.1:
a) Neistota merania spojená s výsledkom merania, vyjadrená v tých istých jednotkách ako meraná veličina alebo spôsobom vzťahujúcim sa na meranú veličinu
b) Podmienky (napríklad podmienky prostredia), za ktorých sa vykonala kalibrácia a ktoré mohli mať vplyv na výsledky merania
c) Vyhlásenie o metrologickej nadväznosti meraní
d) Ak sa vykonáva, výsledky pred nastavením alebo opravou a po nich
e) V prípade potreby vyhlásenie o zhode s požiadavkami alebo špecifikáciami
f) Ak sa vyžadujú, názory a interpretácie

Tab. 3 Špecifické požiadavky na kalibračné certifikáty

Okrem požiadaviek definovaných normou kalibračný certifikát zvyčajne obsahuje aj doplňujúce informácie. Môžu zahŕňať:

  • logo kalibračného laboratória,
  • odkaz na akreditačný orgán a akreditačné rozhodnutie (v prípade potreby),
  • odkaz na CIPM MRA (v prípade potreby),
  • odkaz na certifikačný orgán systému manažérstva kvality (v prípade potreby),
  • identifikačné číslo kalibračného certifikátu,
  • podpis osoby (osôb) schvaľujúcej správu.

Takže všetky informácie uvedené v tab. 2 a 3, ako aj ďalšie doplnkové informácie sa musia previesť do digitálnej podoby.

Literatúra

[1] Executive Summary. PTB-Mitteilungen. Heft 4. Metrologie für die Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft. [online]. Citované 3. mája 2019. Dostupné na: https://www.ptb.de/cms/de/presseaktuelles/zeitschriften-magazine/ptb-mitteilungen/verzeichnis-der-ptb-mitteilungen/ptb-mitteilungen-2017/heft-4-metrologie-fuer-die-digitalisierung-von-wirtschaft-und-gesellschaft.html.

[2] THIEL, F. – ESCHE, M. – TORO, F. – G., PETERS, D. – OPPER­MANN, A. – WETZLICH, J. – DOHLUS, M. The European Metrology Cloud. [online]. Citované 3. mája 2019. Dostupné na: https://www.ptb.de/cms/de/presseaktuelles/zeitschriften-magazine/ptb-mitteilungen/verzeichnis-der-ptb-mitteilungen/ptb-mitteilungen-2017/heft-4-metrologie-fuer-die-digitalisierung-von-wirtschaft-und-gesellschaft.html.

[3] JCGM 200: 2012 International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM). 3rd edition. 2008 version with minor corrections. [online]. Citované 3. mája 2019. Dostupné na: https://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_200_2012.pdf.

[4] ISO/IEC 17025: 2017 General requirements for the competence of testing and calibration laboratories.

  
doc. Ing. Martin Halaj, PhD.
Strojnícka fakulta STU v Bratislave
martin.halaj@stuba.sk