Tại sao cần hiệu chuẩn thiết bị?

Hiệu chuẩn trong các ứng dụng công nghiệp

Khi một cảm biến hoặc thiết bị có sự biến đổi nhiệt độ hay sức ép về vật lý, công suất của nó sẽ bắt đầu giảm, hay còn gọi là “độ lệch”. Điều này có nghĩa là dữ liệu đo lường từ cảm biến trở nên không tin cậy hoặc thậm chí có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản xuất của một công ty.
Mặc dù độ lệch không thể loại bỏ hoàn toàn, nó có thể được phát hiện và chỉnh sửa thông qua hiệu chuẩn. Mục đích của hiệu chuẩn là xác định thiết bị đo hay cảm biến chính xác ở mức độ nào.

Chi phí và sự rủi ro của việc không hiệu chuẩn

Việc hiệu chuẩn thường rất tốn kém và trong nhiều trường hợp, hoạt động này thường bị làm ngơ hay khoảng thời gian giữa các hoạt động kiểm tra hiệu chuẩn trên thiết bị có thể bị kéo dài nhằm cắt giảm chi phí, hay đơn giản là do thiếu phương pháp và nhân lực. Tuy nhiên, bỏ qua việc hiệu chuẩn có thể dẫn đến ngừng hoạt động sản xuất và ngừng máy không mong muốn, gây ra các vấn đề về chất lượng sản phẩm và chất lượng quá trình, thậm chí là thu hồi sản phẩm hàng loạt và làm lại.
Hơn nữa, nếu thiết bị quan trọng với quá trình hoặc đặt nơi nguy hiểm, cứ để cảm biến bị lệch theo thời gian có thể gây ra mất an toàn cho nhân viên.
Tương tự, một sản phẩm được sản xuất tại nhà máy với các thiết bị được hiệu chuẩn kém có thể gây ra nguy hiểm cho người tiêu dùng. Trong những trường hợp cụ thể, điều này thậm chí còn làm cho công ty bị tước giấy phép hoạt động do công ty không đáp ứng các yêu cầu. Điều này đặc biệt đúng đối với ngành thực phẩm, đồ uống và đối với các nhà sản xuất dược phẩm.

Các thiết bị cân cũng cần được hiệu chuẩn thường xuyên

Định lượng sản phẩm và vật liệu chính xác đặc biệt quan trọng đối với các công ty cung cấp thép, giấy và bột giấy, điện, các công ty hàng không, bến cảng và các điểm bán lẻ, những đơn vị lập hóa đơn cho khách hàng dựa trên số lượng những gì mà họ cung cấp. Các công ty này cần chứng minh không chỉ khối lượng chính xác mà trang thiết bị tạo ra giá trị đọc phải được hiệu chuẩn chính xác. Lập hóa đơn trong các ngành này thường dựa trên các phương pháp đo quá trình.
Sản xuất sản phẩm cũng dựa trên khối lượng chính xác và do đó các phòng thí nghiệm và phân xưởng sản xuất trong các ngành thực phẩm và đồ uống, dầu khí, năng lượng, hóa chất, dược phẩm cũng cần phải hiệu chuẩn các dụng cụ cân định lượng của mình.

Vì sao việc hiệu chuẩn trở nên quan trọng?

Hiệu chuẩn giúp đảm bảo giảm thiểu độ lệch của thiết bị. Thậm chí các thiết bị chất lượng cao nhất sẽ bị lệch và không có khả năng cung cấp chỉ số đo chính xác. Do đó điều quan trọng là tất cả các thiết bị được hiệu chuẩn trong những khoảng thời gian phù hợp.
Độ ổn định của một thiết bị phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng của nó và môi trường nó hoạt động. Điều kiện nhiệt độ biến đổi, môi trường sản xuất nguy hiểm (bụi bẩn) và thời gian sử dụng lâu dài đều là những nhân tố tác động đến độ ổn định này. Thậm chí các thiết bị được sản xuất bởi cùng một nhà sản xuất cũng có thể biến đối công suất của chúng theo thời gian.
Hiệu chuẩn cũng đảm bảo rằng chất lượng sản phẩm cũng như chất lượng mẻ luôn duy trì cao và ổn định theo thời gian. Các hệ thống chất lượng như ISO 9001, ISO 9002 và ISO 14001 đòi hỏi hiệu chuẩn có hệ thống, được cấp phép với sự ưu tiên về độ chính xác, khả năng lặp lại, độ bất định và các cấp độ tin cậy. Điều này ảnh hướng tới tất cả các nhà sản xuất quá trình.
Armando Rivero Rubalcaba là người đứng đầu bộ phận thiết bị đo lường của Heineken, một nhà sản xuất bia (Tây Ban Nha). Ông cho biết: “Đối với Heineken, chất lượng của bia là ưu tiên hàng đầu. Tất cả các nhà máy ở Tây Ban Nha đều nhận được các chứng nhận tiêu chuẩn ISO 9001 và ISO 14001, bên cạnh chứng nhận BRC về an toàn thực phẩm.
Các nhà máy này phải đảm bảo rằng tất cả các quá trình đều tuân theo các đặc điểm được lập sẵn. Vai trò của hiệu chuẩn là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và an toàn của các quá trình.”
Các nhà sản xuất dược phẩm phải tuân theo tiêu chuẩn thực hành tốt sản xuất (cGMP). cGMP yêu cầu hồ sơ hiệu chuẩn phải được giữ gìn và hiệu chuẩn phải được thực hiện theo các thủ tục được văn bản hóa và được chứng nhận. Điển hình là, một thiết bị có một hồ sơ lịch sử chính và một ID riêng.
Tất các sản phẩm, quá trình và thiết bị an toàn cũng phải được đánh dấu cụ thể. Hơn nữa, khoảng thời gian hiệu chuẩn và các giới hạn lỗi sẽ được xác định đối với mỗi thiết bị. Các tiêu chuẩn cũng sẽ có khả năng truy vết theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. Tiêu chuẩn cũng phải chính xác hơn độ chính xác yêu cầu của thiết bị được hiệu chuẩn.
Về mặt con người, phải có bằng chứng ghi lại về những gì người lao động liên quan trong quá trình hiệu chuẩn đã được đào tạo và có đủ năng lực. Công ty cũng phải có một hệ thống quản lý thay đổi được ghi lại với tất cả các hệ thống điện tử tuân theo các quy định FDA 21 CFR Part 11.
Trong các ngành sản xuất điện, năng lượng, việc hiệu chuẩn thiết bị có thể giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất của một công ty hoặc tăng năng lực sản xuất của nhà máy. Thí dụ, tại nhà máy điện hạt nhân Almaraz ở Tây Ban Nha, với việc nâng cao thông số công suất lò phản ứng từ 2% tới 0.4%, đã cho phép công suất lò phản ứng ở mỗi tổ máy tăng 1,6%, điều này có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất sản xuất hàng năm của công ty.
An toàn là một lý do quan trọng khác để hiệu chuẩn các thiết bị.

Hiệu chuẩn để an toàn sản xuất và chất lượng thành phẩm

Môi trường sản xuất là khu vực có độ nguy hiểm cao đối với công nhân và có thể gây ra nhiệt độ và áp suất cao. Số liệu đo không chính xác trong khu vực nguy hiểm này có thể dẫn đến những hậu quả khôn lường, đặc biệt trong ngành dầu khí, hóa dầu và hóa chất. Các nhà sản xuất thực phẩm và đồ uống hay các sản phẩm dược có thể dẫn đời sống khách hàng của họ gặp nguy hiểm với việc không hiệu chuẩn thiết bị quá trình.
Không hiệu chuẩn thiết bị quá trình cũng có thể ảnh hưởng đến lợi nhuận sau thuế của công ty. Điều này đặc biệt đúng nếu lập hóa đơn kinh doanh dựa trên các số liệu quá trình chính xác, thí dụ như cân đĩa hay các thiết bị chiết ga.
Thật vậy, theo nghiên cứu của Nielsen Research/ATS Studies năm 2006 và 2008, hiệu chuẩn chất lượng kém bình quân làm tốn kém cho các nhà sản xuất trên 1,7 triệu USD mỗi năm. Khi xét đến các công ty lớn với doanh thu hơn 1 tỉ USD, con số này tăng dần tới hơn 4 triệu USD mỗi năm.
Do đó, hiệu chuẩn rất quan trọng đối với các công ty năng lượng và công ty dịch vụ công cộng. Jacek Midera, chuyên gia đo lường tại công ty ga Mazovian nhấn mạnh: “Điều quan trọng nhất, các phương pháp đo chính xác đảm bảo xuất hóa đơn đúng. Khách hàng muốn trả chi phí cho lượng ga chính xác mà họ nhận được. Các thiết bị chiết ga phải hết sức chính xác trong việc đo lường ga được chuyển. Điều này có nghĩa là các yêu cầu về hiệu chuẩn cực kỳ cao”.
Ngày nay, kiểm soát khí thải là một yếu tố quan trọng khác đối với các nhà sản xuất quá trình. Hiệu chuẩn các thiết bị có thể giúp tiêu thụ hiệu quả hơn trong các lò nung và nồi hơi công nghiệp.

Những quan niệm sai lầm phổ biến

Có một số quan niệm sai lầm phổ biến khi nói đến hiệu chuẩn thiết bị. Thí dụ, một số nhà sản xuất nói rằng họ không cần hiệu chuẩn các thiết bị fieldbus của mình vì chúng là các thiết bị số luôn luôn chính xác. Quan niệm này hoàn toàn không đúng. Sự khác nhau lớn nhất giữa các các fieldbus và transmitter truyền thống là tín hiệu ra hoàn toàn là tín hiệu fieldbus số. Thay đổi tín hiệu ra không thay đổi yêu cầu đối với hiệu chuẩn định kỳ.
Phương pháp xác định hiệu quả nhất khi một thiết bị cần hiệu chuẩn là sử dụng một số phân tích xu hướng lịch sử. Khoảng thời gian hiệu chuẩn tối ưu đối với các thiết bị khác nhau chỉ có thể được xác định với việc phân tích xu hướng lịch sử sử dụng phần mềm. Với phương pháp này, các cảm biến có độ ổn định cao không cần được hiệu chuẩn thường xuyên như cảm biến dễ bị lệch.
Mặc dù các transmitter fieldbus đã được cải tiến về độ chính xác đo khi so sánh với các transmitter analog, điều này không loại bỏ được yêu cầu hiệu chuẩn.
Một quan niệm sai lầm phổ biến khác là các thiết bị mới không đòi hỏi hiệu chuẩn. Điều này một lần nữa không đúng. Bởi một cảm biến mới được lắp đặt không có nghĩa là nó sẽ hoạt động theo các thông số yêu cầu. Bằng việc hiệu chuẩn một thiết bị trước khi lắp đặt, một công ty có thể nhập tất cả dữ liệu thiết bị cần thiết vào cơ sở dữ liệu hiệu chuẩn hoặc phần mềm quản lí hiệu chuẩn cũng như bắt đầu giám sát độ ổn định hay độ lệch của thiết bị theo thời gian.

Khi nào cần hiệu chuẩn

Do có độ lệch, tất cả các thiết bị cần hiệu chuẩn theo khoảng thời gian cố định.
Tần số chúng được hiệu chuẩn phụ thuộc vào một số yếu tố. Trước hết, nhà sản xuất thiết bị sẽ cung cấp khoảng thời gian hiệu chuẩn tham khảo. Khoảng thời gian này có thể được rút ngắn nếu thiết bị được sử dụng trong một quá trình hay một ứng dụng quan trọng. Các tiêu chuẩn chất lượng cũng có thể quyết định tần suất một cảm biến áp suất hay nhiệt độ cần hiệu chuẩn.