วันนี้เรามาพูดถึงการควบคุมเครื่องมือวัดในภาคอุตสาหกรรมกันซักหน่อยครับ เรื่องหนึ่งที่มักเป็นปัญหาพบเจอบ่อยๆของเจ้าหน้าที่ควบคุมดูแลเกี่ยวกับเครื่องมือวัดในโรงงานอุตสาหกรรมคือ เรื่องการตั้งค่า เกณฑ์การยอมรับ (MPE หรือ Maximum Permissible Error) ของเครื่องมือวัดว่าจะสามารถนำเกณฑ์อะไรเพื่อมาตั้งค่าเกณฑ์การยอมรับ(MPE)

เรามาดูกันครับว่าการตั้งค่าเกณฑ์การยอมรับของเครื่องมือวัด สามารถตั้งได้จากเกณฑ์อะไรบ้าง…ไปดูกันเลย!!!

1. กำหนด เกณฑ์การยอมรับ (MPE) จาก Spec ของเครื่องมือแต่ละ Brand หรือ Model ที่ทางผู้ผลิตระบุไว้ใน Catalog 

 ข้อดี : หาข้อมูลได้ง่าย เพราะสามารถหาข้อมูลได้จากเว็บไซต์ของแต่ละแบรนด์ ยี่ห้อเครื่องมือนั้นๆ

ข้อเสีย : กรณีเครื่องมือมีอายุการใช้งานมาก จะควบคุมให้อยู่ใน Spec ค่อนข้างยาก ซึ่งเครื่องมือที่มีค่าเกินจาก Spec ก็จะต้องดำเนินการตัดสินยกเลิกการใช้งานเครื่องมือ

1. 2. จากข้อกำหนดมาตรฐานสากลที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเป็นมาตรฐานอ้างอิงในการผลิต หรือ กิจกรรมที่ดำเนินการอยู่ เช่น การฆ่าเชื้อในอุตสาหกรรมอาหารจะต้องใช้ Auto Clave ที่มี Accuracy ± 0.5 °C ในกิจกรรมฆ่าเชื้อนั้น เป็นต้

3. 3. เกณฑ์การยอมรับตามข้อกำหนดของทางการ ซึ่งเป็นข้อกำหนดในกระบวนการผลิต และ ตรวจสอบ ผลิตภัณฑ์ที่กำหนดนั้นใช้ในแต่ละประเทศหรือเฉพาะกิจกรรมของแต่ละหน่วยงาน เช่น การผลิตผลิตภัณฑ์ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม(มอก.)จะมีการกำหนดค่าความผิดพลาดของการผลิตและตรวจสอบอยู่ที่เท่าใด เป็นต้น

               4. ตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิต ซึ่งโดยทั่วไป เป็นการกำหนดมาจากค่าเกณฑ์ยอมรับของผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในขั้นตอนใดๆ โดยพิจารณา Ratioในการวัดอยู่ที่ 3:1 หมายความว่าค่าความถูกต้องของเครื่องมือจะต้องมีความถูกต้องมากกว่าเกณฑ์การยอมรับของการผลิตในขั้นตอนนั้นๆ 3 เท่า เช่นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตมีข้อกำหนดในการผลิตยอมรับที่ 1.00 ± 0.03 mm ค่าความถูกต้องของเครื่องมือวัดควรอยู่ที่ 0.03/3 =0.01 mm เป็นต้น

             เป็นอย่างไรกันบ้างครับ สำหรับวิธีการตั้งค่า เกณฑ์การยอมรับของเครื่องมือวัด (MPE) ทั้ง 4 แบบ ที่นำมาฝากกันพอสังเขป หวังว่าจะเป็นประโยชน์แก่ผู้ที่สนใจ หรือเจ้าหน้าที่ที่ดูแลควบคุมเครื่องมือวัดในโรงงานอุตสาหกรรมที่อยากทราบวิธีกำหนดเกณฑ์การยอมรับไม่มากก็น้อย หากต้องการลงรายละเอียดของเครื่องมือแต่ละประเภทสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมจากแหล่งข้อมูลต่างๆที่ได้กล่าวไว้ในบทความ หรือหากต้องการคำปรึกษาเกี่ยวกับด้าน เกณฑ์การยอมรับ (MPE) นี้ ทางบริษัท Calibration Laboratory เรายินดีให้คำปรึกษา และสามารถส่งสอบเทียบเครื่องมือวัดกับทางเราได้ครับ

       แล้วพบกันใหม่ในบทความชุดต่อไปนะครับ สวัสดีครับ….          

Chok_AM & NC

บทความ วิธีอ่านค่าใบ Calibration Certificate 

—

ขอใบเสนอราคา  ติดต่อเรา

พูดคุยกับเรา

มาตรวิทยา คืออะไร?

ประวัติความเป็นมาของมาตรวิทยา

“การวัดที่ไม่ได้มาตรฐาน ค่าที่ได้ก็ไร้ความหมาย” ย้อนกลับไปในปี 2900 ก่อนคริสตศักราช บันทึกแรกของมาตรฐานการวัดเกิดขึ้นในราชวงศ์อียิปต์ เมื่อมีการสลักสร้างหินแกรนิตสีดำให้มีความยาวหนึ่งศอก (Cubit) โดยใช้ความยาวของแขนจากศอกไปจนถึงปลายนิ้วกลางของฟาโรห์เป็นเกณฑ์ ซึ่งภายหลังคนงานก่อสร้างนำไปใช้ก็ประสบความสำเร็จในการสร้างพีระมิดที่มีความยาวฐานผิดเพี้ยนน้อยกว่า 0.05 เปอร์เซ็นต์ยิ่งเมื่อยุคสมัยมีการพัฒนา มาตรฐานการวัดอื่นๆ ก็ยิ่งเกิดขึ้นด้วยวิธีการที่แตกต่างกันไป อย่างในโรมันและกรีกที่มีมาตรฐานการวัดเกิดขึ้นมากมายตามแต่ละท้องที่ แต่ด้วยความยากลำบากในการเทียบกัน และภายหลังการล่มสลายของจักรวรรดิและเข้าสู่ยุคมืดก็ทำให้มาตรฐานเหล่านั้นเลือนหายไปตามกาลเวลา ในคริสตศักราช 1996 อังกฤษได้จัดตั้งคณะศาลเพื่อกำหนดมาตรฐานการวัดความยาว และได้ออกกฎหมายเกี่ยวกับการวัดซึ่งประกอบไปด้วยการตวงสุราจำพวกไวน์และเบียร์ในปี 1215

สำหรับมาตรฐานการวัดในปัจจุบันมีรากฐานมาจากแรงกระตุ้นทางการเมืองในช่วงการปฏิวัติฝรั่งเศส ที่ต้องการให้หน่วยวัดทั่วทั้งประเทศสอดคล้องกัน ดังนั้นมาตรฐานการวัดความยาวจากวัสดุธรรมชาติจึงถือกำเนิดขึ้น และในเดือนมีนาคม คริสตศักราช 1791 นั้นเองที่หน่วยวัด “เมตร” ถือกำเนิดและนำไปสู่การสร้างระบบเมตริกด้วยเลขฐานสิบในปี 1795 ซึ่งหลายประเทศก็ได้นำเอาระบบเมตริกนี้ไปใช้ในช่วงระหว่างปี 1795 ถึง 1875 ด้วยเหตุนี้เองเพื่อให้แน่ใจได้ว่าทุกประเทศทั่วโลกจะมีมาตรฐานการวัดที่ตรงกันจึงได้มีการจัดตั้งสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ตามสนธิสัญญาเมตริกขึ้น ซึ่งถึงแม้ว่าสำนักงานดังกล่าวเดิมทีแล้ว ถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อกำหนดหน่วยวัดและมาตรฐานการวัดให้เป็นสากล แต่ขอบเขตการทำงานในภายหลังก็ขยายไปจนถึงมาตรฐานการวัดค่ากระแสไฟฟ้า ความเข้มของแสง และปริมาณการแผ่รังสีไอออไนซ์ และในปีคริสตศักราชที่ 1960 ระบบเมตริกก็ถูกพัฒนาไปเป็นระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ (SI) ด้วยมติที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยการชั่งตวงวัดครั้งที่ 11

สาขาของมาตรวิทยา

สำนักงานช่างตวงวัดระหว่างประเทศได้ให้ความหมายของคำว่ามาตรวิทยา (Metrology) เอาไว้ว่า “เป็นวิทยาศาตร์ศาสตร์ของการวัดที่ครอบคลุมทั้งทางด้านทฤษฎีและปฎิบัติทดลอง กับค่าความไม่แน่นอนของการวัดในสาขาใดๆ ทั้งทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี” มาตรวิทยาถือเป็นศาสตร์ที่มีความสำคัญและกว้างมาก โดยมีกิจกรรมหลักสำคัญ 3 ประการ คือ การนิยามหน่วยวัดที่เป็นที่ยอมรับของนานาชาติ การทำให้หน่วยวัดนั้นสามารถนำมาใช้ได้จริง และกระบวนการสร้างสายโซ่ของการสอบกลับได้โดยนำเอาค่าการวัดไปเทียบกับมาตรฐาน พื้นฐานสำคัญเหล่านี้ถูกนำไปปรับใช้ในมาตรวิทยาที่ระดับแตกต่างกันไปตามสาขาย่อย อันได้แก่ มาตรวิทยาเชิงเทคนิค มาตรวิทยาเชิงอุตสาหกรรม และมาตรวิทยาเชิงกฎหมาย

มาตรวิทยาเชิงเทคนิค (Scientific metrology)
มาตรวิทยาเชิงเทคนิคเกี่ยวข้องกับการสร้างหน่วยวัดและพัฒนามาตรฐานวิธีการวัดใหม่ๆ ทำให้หน่วยวัดเป็นจริงในทางปฏิบัติและสามารถสอบกลับได้ มาตรวิทยาสาขานี้ถือเป็นสาขาที่ต้องการความแม่นยำสูงสุด ทั้งนี้ตามปกติแล้วสำนักงานชั่งตวงวัดจะมีฐานข้อมูลความสามารถในการวัดและการสอบเทียบเครื่องมือกับค่ามาตรฐานที่สามารถสอบกลับได้ของทุกสถาบันทั่วโลกซึ่งจะมีการตรวจประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญ โดยจะสามารถแยกประเภทการวัดออกเป็น 9 สาขาอันได้แก่ เสียง ไฟฟ้าและแม่เหล็ก ความยาว มวลและปริมาณที่เกี่ยวข้อง แสงสว่างและการกระจายของคลื่นแสง การแผ่รังสีของไออนแตกตัว เวลาและความถี่ อุณหภูมิ และเคมี
นอกจากนี้มาตรวิทยาเชิงเทคนิคยังเป็นสาขาที่มีความสำคัญในการนิยามหน่วยวัดใหม่ โดยในเดือนพฤษภาคม ปีคริสตศักราช 2019 ถือเป็นวันที่ไม่มีหน่วยฐานใดถูกกำหนดด้วยวัตถุทางกายภาพ เนื่องจากความต้องการที่จะให้ทุกหน่วยฐานนั้นได้มาจากค่าคงตัวทางฟิสิกส์ จึงทำให้มวลของกิโลกรัมต้นแบบ (IPK) ถูกยกเลิกการใช้และถือเป็นจุดสิ้นสุดของการนิยามหน่วยด้วยวัตถุลง ในกรณีของการนิยามหน่วยกิโลกรัมใหม่นั้น ด้วยมาตรวิทยาเชิงเทคนิคและการพัฒนาของตาชั่งคิบเบิลที่อาศัยการวัดน้ำหนักด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ก็ทำให้นักวิทยาศาตร์สามารถนิยามหน่วยกิโลกรัมใหม่ได้ด้วยค่าคงตัวของพลังค์ (Plank constant)

มาตรวิทยาเชิงอุตสาหกรรม (Industrial metrology)
มาตรวิทยาเชิงอุตสาหกรรมเกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้การวัดกับอุตสาหกรรมกระบวนการผลิต สร้างความมั่นใจว่าเครื่องมือวัดที่ใช้นั้นมีความเหมาะสม มีการควบคุมคุณภาพและการสอบเทียบเครื่องมือวัดอย่างถูกต้อง เนื่องจากประสิทธิภาพและความถูกต้องของการวัดนั้นจะส่งผลโดยตรงต่อมูลค่าและคุณภาพของสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ รวมไปถึงต้นทุนการผลิต อีกทั้งมาตรวิทยาสาขานี้ยังนับเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการพัฒนาทางเศรษฐกิจและอุตสาหกกรรม และยังเป็นตัวบ่งชี้ถึงสภาพเศรษฐกิจของประเทศนั้นๆอีกด้วย ทั้งนี้การยอมรับความสามารถทางมาตรวิทยาในอุตสาหกรรมนั้น สามารถเกิดขึ้นได้จากสามวิธีหลัก อันได้แก่ การปฎิบัติตามข้อตกลงต่างๆ ที่มีการยอมรับร่วมกัน การได้รับการรับรองจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง หรือการตรวจประเมินจากผู้เชี่ยวชาญ (Peer review)

มาตรวิทยาเชิงกฎหมาย (Legal metrology)

สำหรับมาตรวิทยาเชิงกฎหมายจะเกี่ยวข้องกับกิจกรรมที่เกิดขึ้นตามข้อตกลงในกฎหมาย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการวัด หน่วยวัดและวิธีการวัดโดยหน่วยงานที่มีอำนาจหน้าที่เกี่ยวข้อง ซึ่งส่วนใหญ่แล้วบทกฎหมายต่างๆ ก็มักจะถูกร่างขึ้นด้วยจุดประสงค์เพื่อการป้องกันทางด้านสุขภาพ ความปลอดภัยของสาธารณะ สิ่งแวดล้อม การจัดเก็บภาษีอากร และเพื่อปกป้องผู้บริโภคและการค้า ด้วยเหตุนี้เององค์การระหว่างประเทศด้านการชั่งตวงวัดทางกฎหมาย (OIML) จึงถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อช่วยให้ข้อกำหนดทางกฎหมายระหว่างประเทศมีความสอดคล้องกันและไม่เกิดอุปสรรคทางการค้า ทำให้มั่นใจได้ว่าเครื่องมือวัดที่ผ่านการรับรองในประเทศหนึ่งจะตรงตามมาตรฐานและสามารถยอมรับได้ในอีกประเทศหนึ่ง ทำให้สามารถขายสินค้า รวมไปถึงอุปกรณ์เครื่องมือวัดได้

แนวคิดหลัก

การนิยามหน่วยวัด (Definition of units) ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ (SI) ประกอบไปด้วย 7 หน่วยฐาน อันได้แก่ ความยาว มวล เวลา กระแสไฟฟ้า อุณหูมิอุณหพลวัติ ปริมาณสสาร และความเข้มของการส่องสว่าง ซึ่งตามข้อตกลงแล้วหน่วยฐานแต่ละหน่วยจะมีความอิสระและไม่ขึ้นอยู่กับอีกหน่วยฐาน แต่ในความเป็นจริงแล้วกลับมีความเกี่ยวข้องกันอยู่ เช่นกรณีการใช้หน่วยฐานหนึ่งเพื่ออธิบายนิยามของอีกหน่วยฐาน เป็นต้น

เนื่องจากหน่วยฐานถูกใช้เป็นจุดอ้างอิงสำหรับการวัดทั้งหมดที่ใช้หน่วย SI ดังนั้นหากค่าอ้างอิงเปลี่ยนแปลงไปย่อมทำให้ค่าที่ได้จากการวัดก่อนหน้าเกิดความคลาดเคลื่อน ยกตัวอย่างเช่นหากมวลกิโลกรัมต้นแบบเกิดความเสียหาย แตกหักไปบางส่วน มวลต้นแบบก็ยังคงจะถูกพิจารณาเป็นมาตรฐานการวัดในหน่วยกิโลกรัม ซึ่งก็เท่ากับว่าค่าที่ได้จากการวัดก่อนหน้านั้นทั้งหมดจะหนักมากขึ้นกว่าปกติ และด้วยความสำคัญของการทำซ้ำได้ของผลการวัดด้วยหน่วยฐาน SI สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศจึงได้ริเริ่มนิยามหน่วยฐานด้วยค่าคงที่ทางฟิสิกส์ ด้วยเพราะสามารถทำให้การเป็นไปได้จริงในทางปฎิบัตินั้นมีความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำได้ของการวัดสูงขึ้นและด้วยการเปลี่ยนนิยามของหน่วยฐานที่เกิดขึ้นในวันที่ 20 พฤษภาคม 2019 หน่วยฐานอันได้แก่ กิโลกรัม แอมแปร์ เคลวิน และโมล ก็ถูกเปลี่ยนนิยามใหม่โดยใช้ค่าคงที่ทางฟิสิกส์ที่มีค่าแน่นอนอย่าง ค่าคงตัวของพลังค์ (h) ประจุมูลฐาน (e) ค่าคงที่บ็อลทซ์มัน (k) และค่าคงตัวอาโวกาโดร (NA) ตามลำดับ

การทำให้หน่วยวัดเป็นไปได้จริงในทางปฎิบัติ (Realisation of units)

เป็นการทำให้หน่วยวัดสามารถใช้ได้จริง โดยมี 3 วิธีการที่เป็นไปได้ตาม คำศัพท์มาตรวิทยานานาชาติ (VIM) ที่บัญญัติไว้ได้แก่ การทำให้เป็นจริงจากนิยามของหน่วยวัด การทำให้เป็นจริงจากการทำซ้ำได้ของผลการวัด และการทำให้เป็นจริงด้วยการใช้วัตถุเพื่อเป็นมาตรฐานในการวัด

มาตรฐานการวัด

มาตรฐานการวัด คือ วัตถุ ระบบ หรือการทดลองใดๆ ที่มีนิยามความสัมพันธ์กับหน่วยวัดและปริมาณทางกายภาพ ซึ่งถือเป็นค่าอ้างอิงหลักในระบบการวัดและชั่งตวง โดยสามารถแบ่งออกเป็น 3 ระดับ อันได้แก่ มาตรฐานปฐมภูมิ มาตรฐานทุติยภูมิ และมาตรฐานขั้นใช้งาน
สำหรับมาตรฐานปฐมภูมิที่มีคุณภาพสูงสุดจะไม่มีการใช้มาตรฐานใดมาเป็นตัวอ้างอิง ในขณะที่มาตรฐานทุติยภูมิจะมีการสอบเทียบโดยใช้มาตรฐานปฐมภูมิอ้างอิง และมาตรฐานขั้นใช้งานซึ่งจะถูกใช้ในการสอบเทียบหรือตรวจการทำงานของเครื่องมือวัดอื่นๆนั้น จะใช้มาตรฐานทุติยภูมิเป็นเกณฑ์ในการสอบเทียบ ด้วยลำดับขั้นของมาตรฐานนี้เองที่เป็นตัวรักษาให้ระดับความแม่นยำของมาตรฐานยังคงสูงอยู่เสมอ ยกตัวอย่างเช่น เครื่องมือมาตรฐานความยาวอย่างเกจบล็อค (Gauge block) ซึ่งเป็นแท่งเทียบมาตรฐานที่อาจทำจากเหล็กหรือเซรามิค โดยมีหน้าตัดเรียบขนานกันสองฝั่ง และมีระยะห่างกันที่แม่นยำเทียบเท่ากับความยาวที่แสงเดินทางได้ในสุญญากาศ ในช่วงเวลา 1/299,792,458 วินาที ดังนั้นเกจบล็อคจึงถือเป็นมาตรฐานปฐมภูมิและสามารถนำไปใช้ในการสอบเทียบมาตรฐานทุติยภูมิได้

ความสามารถสอบกลับได้ และการสอบเทียบเครื่องมือวัด (Tractability and calibration)

การสอบกลับได้มีนิยามว่าเป็นคุณสมบัติของผลการวัดที่สามารถเชื่อมโยงไปยังค่าอ้างอิงมาตรฐาน โดยไม่มีการขาดช่วงของการสอบเทียบซึ่งจะก่อให้เกิดความไม่แน่นอนของการวัดขึ้น ทั้งนี้การสอบกลับได้ทำให้สามารถเปรียบเทียบผลการวัดไม่ว่าจะกับผลการวัดครั้งก่อนในห้องทดลองเดียวกัน กับผลการวัดเมื่อหนึ่งปีก่อน กระทั่งเทียบกับผลการวัดที่เกิดขึ้นจากเครื่องมือเดียวกันไม่ว่าจะที่ใดในโลก สายโซ่การสอบกลับจะเป็นตัวที่เอื้อให้สามารถเปรียบเทียบการวัดที่เกิดขึ้นกับการวัดที่มีมาตรฐานสูงกว่าจนกระทั่งย้อนกลับไปยังนิยามของหน่วยวัดได้ความสามารถในการสอบกลับได้มักทำได้เมื่อเครื่องมือวัดมีประวัติการสอบเทียบ ซึ่งหมายถึง การสร้างความสัมพันธ์ระหว่างค่ามาตรฐานการวัดที่ทราบค่าความไม่แน่นอนกับเครื่องมือวัดที่ต้องการสอบเทียบ กระบวนการสอบเทียบนี้เองจะเป็นตัวบ่งชี้ค่าที่ได้จากการวัดและความไม่แน่นอน และสร้างความสามารถในการสอบกลับได้ไปยังมาตรฐานการวัด

สำหรับเหตุผลหลักในการสอบเทียบเครื่องมือ ประกอบไปด้วย 4 ประการ อันได้แก่เพื่อให้สามารถสอบกลับเครื่องมือได้ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าเครื่องมือวัดหรือกระทั่งมาตรฐานการวัดสอดคล้องกับการวัดอื่นๆ เพื่อตรวจสอบความแม่นยำถูกต้องของเครื่องมือวัด และเพื่อสร้างความน่าเชื่อถือให้กับเครื่องมือ

อาจพูดได้ว่าการสอบกลับได้ของเครื่องมือวัดมีรูปแบบคล้ายกันกับพีระมิด นั่นคือที่บริเวณยอดบนสุดจะเป็นระดับของมาตรฐานนานาชาติ ถัดมาเป็นสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ ซึ่งทำหน้าที่ในการสอบเทียบมาตรฐานปฐมภูมิ ตลอดจนทำให้หน่วยวัดเป็นจริงในเชิงปฏิบัติ ดังนั้นในขั้นนี้จึงสามารถสอบกลับจากมาตรฐานปฐมภูมิไปยังนิยามของหน่วยวัดได้ สำหรับในขั้นถัดลงไปอีกจะเป็นการสอบเทียบในห้องปฎิบัติการการสอบเทียบ และในฐานพีระมิดก็จะเป็นห้องปฎิบัติการเพื่อการทดลองและอุตสาหกรรม

ซึ่งถ้าดูในเรื่องของทิศทางแล้วการทำหน่วยวัดให้เป็นจริงในเชิงปฏิบัติจะเกิดขึ้นตั้งแต่การสอบเทียบจากทางด้านบนของพีระมิดจนกระทั่งถึงฐาน แต่ในทางกลับกันการสอบกลับเครื่องมือจะมีทิศทางย้อนจากฐานพีระมิดไปยังด้านบนสุด ที่เริ่มจากค่าที่ได้จากการวัดในห้องปฏิบัตการทดลองและอุตสาหกรรมเชื่อมโยงกลับขึ้นไปยังนิยามของหน่วยวัดที่อยู่บนสุดของสายโซ่การสอบกลับซึ่งเกิดขึ้นการสอบเทียบเครื่องมือวัด

—

ขอใบเสนอราคา  ติดต่อเรา

พูดคุยกับเรา