La metrologia e il controllo di qualità
Come si garantisce la riferibilità
Come si organizza la riferibilità
Che cosa significa riferibilità
Ruolo dell’incertezza
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Importanza della riferibilità
Quando un prodotto subisce un processo di trasformazione,
specialmente se è oggetto di transazione commerciale, deve essere
misurato.
Le misurazioni sono eseguite sia in uno stesso laboratorio sia in
laboratori differenti e debbono essere tra loro comparabili perché i
risultati possano essere correttamente utilizzati nelle successive
trasformazioni.
Questa necessità è esprimibile mediante il concetto di riferibilità.
La strumentazione e i processi di misurazione devono potersi confrontare
con un comune riferimento di più alto livello e meglio noto, che permetta di
considerarli conformi per l’impiego previsto.
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Dove si presenta l’esigenza di riferibilità?
* Quando vi sono imposizioni di legge (sicurezza e salute, ..)
* Quando vi è una disposizione volontaria verso l’affidabilità dei
processi (certificazione o meno)
* Quando si debbono realizzare processi produttivi dislocati su
più siti
* Quando si eseguono transazioni commerciali basate su
dichiarazioni di conformità a specifica.
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nome, date e luogo della conferenza
Organizzazione della riferibilità
Livello Internazionale La Convenzione del Metro è il trattato, cui
aderiscono i paesi più industrializzati, che definisce il Sistema
Internazionale di Unità di Misura (SI).
La responsabilità delle attività di mantenimento e aggiornamento delle unità
SI è assegnata al CGPM (Conférence Générale des Poids et Mesures)
mediante il proprio organismo tecnico CIPM (Comité Intarnational des
Poids et Mesures). L’attuale SI fu approvato per la prima volta dalla 11°
CGPM, nel 1960, e viene costantemente aggiornato e integrato.
A livello nazionale Ciascuno Stato membro provvede alla
realizzazione, al mantenimento e alla disseminazione delle unità SI a
livello nazionale. In Italia questo ruolo è svolto dagli Istituti Metrologici
Primari (IMP), ossia INRIM (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica) e
INMRI (Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti)
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nome, date e luogo della conferenza
Organizzazione della riferibilità
Disseminazione
Fino agli anni ’70 gli istituti Primari gestivano direttamente nei propri
laboratori la taratura della strumentazione industriale.
In seguito, a livello europeo, si creò l’esigenza di riconoscere
organismi che rispondessero alla crescente domanda di tarature e
che fossero controllati dagli IMP per assicurare attività omogenee,
affidabili e confrontabili. Venne quindi sancito che l’attività di controllo
dei laboratori di taratura fosse affidata agli IMP.
In Italia, in particolare, fu emanata la legge 11/08/1991 n. 273 che
istituisce il Servizio Nazionale di taratura (SIT).
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Organizzazione della riferibilità
Disseminazione
A partire dal 1979 gli Istituti Metrologici Primari (IMGC-CNR, IEN e IMRIENEA), mediante le loro strutture di accreditamento, coordinate dalla
Segreteria Centrale del SIT, hanno effettuato l’accreditamento dei
Laboratori Metrologici secondari, detti Centri di Taratura, costituendo così il
“SIT”- Servizio di taratura in Italia “
Il 1° gennaio 2006 è diventato operativo l’INRIM, che ha unificato
IMGC-CNR e IEN , il SIT acquisisce autonomia organizzativa e
funzionale, per mantenere lo stato di firmatario degli accordi di mutuo
riconoscimento (MILA).
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L’INRIM
• compie ricerche, ampiamente riconosciute a livello internazionale, nel campo
della scienza delle misure e dei materiali e sulle tecnologie innovative.
•effettua studi e ricerche finalizzati alla realizzazione dei campioni
primari delle unità di base e derivate del Sistema Internazionale SI,
mantiene nel tempo, confronta a livello internazionale e mette a
disposizione i campioni realizzati. Numerosi sono gli ambiti di ricerca di
base ed applicata, le costanti fisiche fondamentali, i materiali, la
metrologia per la chimica, le nanotecnologie, la realizzazione di nuovi
dispositivi e strumentazione innovativa per la misurazione, studi
sull'informazione quantistica e la visione artificiale.
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L’INRIM inoltre:
- realizza, promuove e coordina, anche nell'ambito di programmi dell'Unione
Europea e di organismi internazionali, attività di ricerca scientifica e
tecnologica, sia tramite le strutture proprie sia in collaborazione con le
università e con altri soggetti pubblici e privati, nazionali e internazionali;
- promuove e coordina la partecipazione italiana ad organismi, progetti ed
iniziative internazionali, fornendo competenze e consulenze scientifiche;
- svolge attività di comunicazione e promozione della ricerca, curando la
diffusione dei relativi risultati economici e sociali all'interno del paese;
- promuove la formazione e la crescita tecnico-professionale dei ricercatori nei
campi scientifici di propria competenza, attraverso l'assegnazione di borse,
assegni di ricerca e corsi di dottorato;
- svolge, su richiesta, attività di consulenza tecnico-scientifica a favore di
istituzioni scientifiche, della pubblica amministrazioni, di imprese o di altri
soggetti privati e fornisce servizi a terzi in regime di diritto privato.
l'I.N.RI.M. ha sede in Torino, strada delle Cacce 91 e sedi operative in Torino e
Pavia.
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Organizzazione della riferibilità
Disseminazione
Il 20 marzo 2009 venne costituita la Società Consortile a responsabilità
limitata denominata “Consorzio Pubblico per l’accreditamento (COPA
SCrl)” per assicurare al SIT la rispondenza ai requisiti previsti dalla
normativa internazionale e dal Regolamento europeo 765/2008.
In ottemperanza a tale Regolamento, il Parlamento italiano approvò la legge
99/2009, e i 22 dicembre 2009 il Ministero per lo Sviluppo Economico, di concerto
con gli altri Ministeri interessati, designò ACCREDIA come unico Organismo di
accreditamento nazionale italiano.
Dal 1° luglio 2010 l’attività di accreditamento dei laboratori di taratura é
effettuata dal Dipartimento laboratori di taratura di ACCREDIA-DT
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Organizzazione della riferibilità
Disseminazione
La procedura di accreditamento si conclude con l’emissione di un Certificato
di accreditamento, in cui si attesta la competenza del Laboratorio ad
effettuare tarature nazionali o internazionali.
Il laboratorio accreditato entra a far parte del Sistema Nazionale di taratura
istituito dalla legge 273/91 e diventa centro di taratura.
Il Centro è autorizzato ad emettere certificati di taratura che, avendo la
stessa validità tecnica di quelli rilasciati dagli IMP, garantiscono la
riferibilità metrologica.
I certificati sono riconosciuti validi a livello nazionale e internazionale sulla base
di accordi di mutuo riconoscimento tra ACCREDIA e gli analoghi Organismi di
accreditamento di Paesi firmatari degli accordi di mutuo riconoscimento (MILA)
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Riferibilità
• Riferibilità metrologica
Proprietà di un risultato di misurazione
secondo cui esso è posto in relazione ad
un riferimento attraverso una documentata
catena ininterrotta di tarature, ciscuna
delle quali contribuisce all’incertezza di
misura.
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Riferibilità
La riferibilità è una proprietà del risultato di una misurazione consistente nel
poterlo riferire a campioni appropriati, generalmente nazionali od
internazionali attraverso una catena ininterrotta di confronti, tutti con
incertezza determinata
.
La riferibilità è una caratteristica che viene acquisita attraverso
l’operazione di taratura.
La riferibilità implica che sia stata definita una gerarchia di campioni
materiali e di strumenti di misura dal campione primario ai dispositivi di
misura. Essi sono caratterizzati da un’incertezza intrinseca crescente, dal
momento che la catena di confronti aggiunge ad ogni passaggio nuovi
contributi all’incertezza.
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Taratura
STRUMENTO
DA TARARE
LETTURA
INCERTEZZA
CAMPIONE DI
RIFERIMENTO
VALORE IN
USCITA
INCERTEZZA
ERRORE, ovvero correzione da apportare, con la sua INCERTEZZA
Calibrazione deriva dall’inglese calibration e NON DEVE ESSERE
USATO.
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Taratura
Operazione eseguita in condizioni specificate, che
in una prima fase
stabilisce una relazione tra i valori di una grandezza con le rispettive
incertezze di misura, forniti da campioni di misura e le corrispondenti
indicazioni dello strumento in taratura, comprensive delle incertezze di
misura associate,
e in una seconda fase
usa queste informazioni per stabilire una relazione che consente di ottenere
un risultato di una misurazione a partire da una indicazione.
L’operazione di taratura consente di impostare le opportune relazioni con i
valori noti della grandezza d’uscita della strumentazione
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Incertezza di misura
Un parametro associato al risultato di una misurazione che
caratterizza la dispersione dei valori che possono essere
ragionevolmente attribuiti al misurando.
La parola “incertezza” significa dubbio, e pertanto “incertezza di
misura “ significa dubbio circa la validità del risultato di una
misurazione. Si tratta di un concetto generale.
Le specifiche grandezze che forniscono misure quantitative di tale
concetto, sono espresse con la stessa parola seguita da un aggettivo.
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Incertezza estesa
Grandezza che definisce, intorno al risultato di una misurazione, un
intervallo che ci si aspetta comprendere una frazione rilevante della
distribuzione di valori ragionevolmente attribuibili al misurando.
Note:
La frazione può essere interpretata come la probabilità di copertura o
livello di fiducia dell’intervallo.
Per poter associare uno specifico livello di fiducia all’intervallo definito
dall’incertezza estesa è necessario fare delle ipotesi sulla distribuzione di
probabilità caratterizzata dal risultato della misurazione…
Il livello di fiducia che può essere attribuito a questo intervallo può essere
conosciuto solo nei limiti entro i quali quelle ipotesi sono giustificate.
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Come si garantisce la Riferibilità
Rivolgendosi ad un Laboratorio accreditato
Un certificato di taratura che riporta il logo dell’organismo di accreditamento
emesso da un laboratorio di taratura accreditato secondo la norma
internazionale UNI EN ISO 17025 (2005), per la taratura, costituisce
un’evidenza sufficiente della riferib ilità dei dati di taratura riportati.
L’organismo di Accreditamento, quindi ACCREDIA, mediante l’accreditamento,
garantisce:
• La competenza del laboratorio ;
•La riferibilità dei risultati delle tarature (anche per legge – 273/91)
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Come si garantisce la Riferibilità?
Mantenendo attivo un proprio sistema di gestione della strumentazione
e del processo impostato sui seguenti elementi:
•Catena ininterrotta di confronti che parte da campioni/strumenti essi stessi
riferibili;
•Catena ininterrotta di tarature o confronti che può realizzarsi in più fasi
effettuati da differenti laboratori;
• A ciascun gradino della catena è associata l’opportuna e corretta incertezza;
•L’incertezza del risultato della misurazione tiene conto delle incertezze dei
singoli componenti e li combina correttamente;
• Le operazioni sono rintracciabili perché opportunamente registrate;
•Le operazioni sono eseguite mediante procedure validate;
•E’ dimostrabile la competenza nell’esecuzione della misurazione;
•E’ dimostrabile l’affidabilità di campioni e strumenti, ossia è gestito in modo
opportuno un sistema di conferma metrologica della strumentazione.
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Come si garantisce la Riferibilità
Attuando un sistema di gestione della strumentazione secondo i
requisiti della norma:
UNI EN 17025 (2005): requisiti generali per la competenza
dei laboratori di prova e taratura
In particolare 5.6
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5.6.1 Generalità
Tutte le apparecchiature utilizzate, comprese quelle per misurazioni ausiliarie ( per
esempio per le condizioni ambientali) che hanno un’influenza significativa sulla
accuratezza e sulla validità del risultato, devono essere tarate prima di essere
messe in servizio. Il laboratorio deve stabilire un programma ed una procedura per
la taratura delle proprie apparecchiature.
5.6.2.1.1 Requisiti specifici
Il programma di taratura delle apparecchiature deve essere concepito ed
attivato in modo da assicurare che le tarature e le misurazioni eseguite
siano riferibili al Sistema Internazionale di Unità (SI).
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5.6.2.1.2 Requisiti specifici
Tarature interne
La riferibilità dei propri campioni di misura e degli strumenti di misurazione,
relativi al SI, si ottiene a mezzo di una catena ininterrotta di tarature e confronti
che li collegano ai relativi campioni primari delle unità di misura SI.
Tarature esterne
Quando si utilizzano servizi di taratura esterni, la riferibilità delle misure deve
essere assicurata dall’impiego di servizi di laboratori di taratura che possano
dimostrare competenza e capacità nell’eseguire misurazioni ed assicurare la
riferibilità. I certificati di taratura emessi da questi laboratori devono contenere i
risultati delle misurazioni, compresa l’incertezza di misura.
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IMP
• Realizzaz
delle Unità
• Messa in
pratica e
conservaz.
Camp.Naz.
• Dissemin
• Centri
competenza
dominio
misure
Utilizzatori
della Metrologia
Centri di
taratura
Organismi di
Accreditamento
Lab.di Prova
Metrologia legale
Leggi
Direttive
Norme
Produz e Commercio
Sanità e sicurezza
APAT e ARPA (ISPRA)
Ricerca
Comunicazione
Trasporti Navigazione
Produz.distribuz.energ
Topografia e Geodesia
Servizi ministeriali per
Applicaz. regolamenti
Forze armate
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Il Sistema Qualità Italia
Sistema Nazionale
di Taratura
Legge 273/1991
produce
Strumenti
Tarati
Sistema Nazionale
di Accreditamento
ACCREDIA
servono alla
Norme Tecniche
Metodi di Prova
produce
Sistema Nazionale
di Normazione
Certificazione
di Conformità
A
Norme
Tecniche
A
Requisiti
Essenziali
produce
effettua
Lab.di Tar.Prova
Sistemi Qualità
ACCREDITATI
Sistema di Leggi
e Direttive dello
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Stato
e della U.E.
UNI/CEI
produce
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Accordo dio mutuo
riconoscimento dei
campioni nazionali
di misura e dei
certificati di taratura
Firmato nel 1999
INRIM
ENEA
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Esempio di lista di “capacità di taratura” (Calibrationn
and Measurement Capabilities –CMC)
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Esempio di
certificato di
taratura emesso
dall’INRIM
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Esempio di
certificato di
taratura emesso
da un centro di
taratura
accreditato da
ACCREDIA
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Perché è importante l’incertezza
Quando si vuole provare la conformità o non conformità rispetto ad una
specifica si deve tenere conto del valore stimato dell’incertezza di misura.
UNI EN 14253-1 (2001): specifiche geometriche dei prodotti. Verifica
mediante misurazione dei pezzi e delle apparecchiature per misurazioni.
Regole decisionali per provare la conformità rispetto alle specifiche.
La norma illustra come trattare le specifiche in relazione all’incertezza di
misura e definisce le regole decisionali per provare la conformità o non
conformità rispetto alle specifiche.
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Perché è importante l’incertezza
La UNI EN 14253-1 stabilisce le regole per determinare se:
• le caratteristiche di un particolare pezzo lavorato sono conformi o non conformi
rispetto a una data tolleranza, tenuto conto dell’incertezza di misura
• Le caratteristiche di una apparecchiatura di misurazione sono conformi o non
conformi rispetto ai limiti di errore massimo ammesso, tenuto conto
dell’incertezza di misura
Specifiche
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Tolleranza
Valori specificati della caratteristica, che definiscono i confini superiore e/o
inferiore del valore ammesso
Massimo errore ammesso
Valore estremo dell’errore di misura, rispetto a un valore di riferimento
noto, consentito da specifiche tecniche o regolamenti fissati, per una
misurazione, uno strumento di misura o un sistema di misura.
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Perché è importante l’incertezza
Limite inferiore
SI
NO
Limite superiore
NO
Fase di
verifica
2u
Zona
Zona di Ambigua
NO certo
Zona di SI certo
2u
Zona
Ambigua
Zona di
NO Certo
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Perché è importante l’incertezza
Secondo la norma UNI EN ISO 14253, l’incertezza di misura deve essere stimata
e calcolata secondo quanto indicato nella GUM; pertanto l’incertezza di misura è
espressa in termini di incertezza estesa, U, avendo convenzionalmente assunto
per il fattore di copertura k=2.
UNI EN ISO 14253 -2 (2011): specifiche geometriche dei prodotti. Verifica
mediante misurazione dei pezzi lavorati e delle apparecchiature di
misura.
Parte2: guida alla stima dell’incertezza nelle misurazioni, nelle tarature delle
apparecchiature di misura e nella verifica dei prodotti.
UNI EN ISO 14253-3 (2011): specifiche geometriche dei prodotti.
Verifica mediante misurazione dei pezzi lavorati e delle
apparecchiature di misura.
Parte 3: Linee guida per raggiungere accordi circa dichiarazioni
dell’incertezza di misura.
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Il metodo PUMA
La norma UNI EN 14253-2
1. Deve essere nota l’incertezza di misura necessaria, che
definiamo “incertezza obiettivo”.
2. Deve essere effettuata una stima pessimistica dell’incertezza e
confrontato il risultato con l’incertezza necessaria stabilita a priori.
Presupposti
• l’obiettivo della misurazione è ben definito
•
Il principio ed il metodo di misura sono ben definiti
• la procedura di misurazione, inclusa la scelta della strumentazione di misura
e delle apparecchiature ausiliarie, è delineata nella sua struttura essenziale.
•Le condizioni di misura sono definite e note.
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Inserire schema
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Procedimento iterativo di
applicazione del metodo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Definire univocamente il misurando
Identificare tutti i contributi dell’incertezza
Decidere quali correzioni, di tutte quelle possibili, devono essere
applicate
Valutare in termini di scarto tipo, ucl, l’influenza di ciascun
contributo sull’incertezza del risultato della misurazione.
Procedere ad una prima iterazione secondo.
Calcolare l’effetto totale di tutti i contributi
Confrontare l’incertezza estesa risultante, pari a due volte
l’incertezza tipo composta, con l’incertezza necessaria definita
inizialmente verificando che risulti minore o eguale a quest’ultima.
Affinare se necessario la valutazione e ripetere l’iterazione.
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Modello di misurazione
M = P+ Cp + C1 + C2 + C3 + ………..+ C10
M = risultato della misurazione
P valore proposto dallo strumento (lettura)
Cp eventuale correzione nota del valore proposto
C1, …. C10 eventuali correzioni dovute alle varie sorgenti di errore
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Bilancio dell’incertezza
u2(M) = u2(Cp) + u2(C1) +….. u2(C10)
u(M) incertezza del risultato della misurazione
u(Cp), u(c1)….u(c10) contributi all’incertezza delle varie correzioni
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