In accordo con la definizione per "Qualità" delle Prove e Misure si intende la capacità di soddisfare i bisogni associati, vale a dire la capacità di fornire la necessaria conoscenza delle propietà ricercate dell' "oggetto p 242d31c rova" (sostanza, materiale, prodotto, sistema) con un sufficiente grado di confidenza o, in altri termini, con un adeguato margine di incertezza.

L'incertezza è quindi un parametro essenziale che caratterizza, in termini metrologici, la qualità dell'operazione di prova e misura, ed è distintivo dall'adeguatezza del metodo impiegato che è costituito dall'applicazione di un determinato procedimento con l'impiego di determinate apparecchiature.

Validità e validazione dei metodi

La validità dei metodi di prova, analisi e misura è la risultante del soddisfacimento di tre requisiti essenziali:

• Il metodo deve essere rappresentativo: deve cioè rilevare le giuste proprietà dell'oggetto prova e deve fornire una stima sufficientemente accurata di suddette proprietà.
• Il metodo deve essere riproducibile: deve poter essere utilizzato in ambienti diversi, da parte di operatori diversi, con impiego di apparecchiature fisicamente diverse anche se concettualmente analoghe.
• Il metodo deve essere ripetibile: per un dato laboratorio e per un determinato sistema di prova o misura e personale impiegati.

I metodi di prova e misura cosiddetti "normalizzati" (stabiliti da norme o documenti tecnici equivalenti), hanno subito un processo di validazione, nella fase di relativa messa a punto, e garantiscono, entro certi limiti, il rispetto dei requisiti, purché correttamente attuati e gestiti.

I metodi "non normalizzati" devono essere validati a cura degli Operatori stessi, ove per validazione si intende la dimostrazione della capacità del metodo di fornire, con un adeguato livello di confidenza la necessaria conoscenza delle proprietà ricercate dell'oggetto prova.

I processi di validazione possono essere basati su due diversi approcci:

Approccio scientifico: consiste innanzi tutto nel fornire evidenza dell'adeguatezza delle proprietà rilevate e dell'incertezza "obiettivo" ad esse associata; richiede poi la dimostrazione della tenuta sotto controllo dei fattori influenzanti.

Approccio comparativo: consiste nella validazione del metodo per confronto diretto con metodo analogo già valicato o con campioni o materiali di riferimento che esprimono, con accuratezza le grandezze o proprietà ricercate.

Concetti e definizioni metrologiche

v Misurazione: insieme di operazioni, generalmente proceduralizzate e condotte con utilizzo di apposita strumentazione, aventi lo scopo di determinare il valore di una grandezza fisica (misurando); il risultato di una misurazione è sempre caratterizzato da tre parametri:

Un valore numerico

Un'unità di misura

Un' incertezza di misura

In una determinata operazione di prova o analisi, sono generalmente comprese più operazioni singole di misurazione.

v Valore vero: il valore che caratterizza una grandezza perfettamente definita, nelle condizioni in cui è presa in considerazione.Non può essere conosciuto esattamente per definizione, anche in virtù degli effetti quantici (principio di indeterminazione di Eisemberg).

v Valore vero convenzionale: valore prossimo al valore vero, il cui scostamento (incognito) rispetto al valore vero e comunque non significativo ai fini del relativo utilizzo (es.valore assegnato ad un campione metrologico).

v Errore assoluto: differenza tra il risultato di una misurazione ed il valore vero del misurando.

v Errore relativo: errore assoluto diviso per il valore vero (o valore misurato).

v Errore casuale: componente d'errore che, nel corso di misure ripetute dello stesso misurando, assume valori non prevedibili.

v Errore sistematico: componente d'errore che, nel corso di misure ripetute dello stesso misurando, assume valori prevedibili, variabili o costanti.

v Precisione (precision): dispersione dei risultati di misure ripetute dello stesso misurando.

v Accuratezza (o esattezza) trueness: scostamento tra il valore medio dei risultati di misure ripetute (o il singolo valore ottenuto nel caso di misure singole) ed il valore vero.

v Incertezza di misura (incertezza associata al risultato di una singola misurazione): ampiezza (stimata) del campo di valori del misurando entro il quale si colloca il valore vero con una data probabilità.

L'incertezza di misura, definita come sopra, rappresenta solo una componente dell'incertezza del metodo, correlata alle singole misurazioni eseguite nell'ambito del metodo stesso.

Incertezza del metodo (incertezza associata ai risultati ottenibili con un determinato metodo di prova o analisi): ampiezza stimata del campo di valori entro il quale si colloca, con una data probabilità, il valore vero della proprietà ricercata dall'oggetto in prova, che è, di norma, ottenuta tramite diverse misurazioni ed altre operazioni tecniche.

Incertezza strumentale: componente d'incertezza dovuta alle limitazioni intrinseche o al non perfetto funzionamento o al degradamento delle prestazioni delle apparecchiature e strumenti utilizzati nell'ambito di un determinato metodo di prova e misura. È spesso, ma non sempre, coincidente con l'incertezza di misura e, come tale, rappresenta solo una componente, importante ma non esclusiva, dell'incertezza del metodo.

Taratura (di un materiale, campione, strumento, sistema di prova e misura): complesso di operazioni che consente di stabilire una correlazione tra i valori di una determinata grandezza (rappresentati dal materiale o dal campione o indicati dallo strumento di misura) ed i valori "noti" forniti da un "elemento di riferimento" (a sua volta materiale, campione, strumento o sistema).

Campione di riferimento: un campione che "esprime" un valore più o meno prossimo al valore vero di una determinata grandezza metrologica, da cui vengono derivate o a cui vengono correlate le misure effettuate in un determinato ambito (generalmente geografico).

Materiale di riferimento: un materiale (o sostanza) la o le cui proprietà (fisiche) sono sufficientemente note e che può essere utilizzato per la taratura di uno strumento, la verifica di un metodo o l'assegnazione di valori ad altri materiali e sostanze.

Criteri generali per la determinazione delle incertezze associate ai risultati di prove e analisi (incertezza del metodo)

Fattori d'influenza

I fattori l'accuratezza dei risultati delle prove, misure ed analisi (in termini di scostamento dal "valore vero") vengono raggruppati in tre macro categorie:

1. Fattori tecnico-strumentali:

sono relativi alle operazioni tecniche proprie dell'operazione di prova o analisi ed alle caratteristiche funzionali delle apparecchiature impiegate. Fra l'altro comprende:

L'imperfetta definizione funzionale delle misurazioni eseguite (correlazione tra il misurando e le grandezze d'ingresso.

La non corretta applicazione del metodo e/o le indeterminatezze proprie del metodo stesso.

L'insufficiente rappresentatività dei campioni o la non corretta preparazione e gestione degli stessi.

Le approssimazioni introdotte negli eventuali algoritmi matematici utilizzati.

Le incertezze dei riferimenti usati per le tarature (2° ordine).

Gli errori intrinseci o l'imperfetto funzionamento o il degradamento delle apparecchiature e strumenti utilizzati.

Quest'ultimo fattore rappresenta la componente strumentale dell'incertezza che, se non tenuta adeguatamente sotto controllo, può costituire un'importante fonte d'errore.

L'effetto dei fattori di cui sopra, può essere, in parte, minimizzato e tenuto sotto controllo mediante:

Corretta applicazione del metodo (istruzioni e procedure)

Corretta impostazione e gestione delle misure effettuate.

Mantenimento della funzionalità e corretto utilizzo delle apparecchiature (manutenzioni, verifiche periodiche, istruzioni d'uso).

Attuazione di adeguati programmi di taratura (controllo dell'incertezza strumentale).

2. Fattori umani:

afferiscono alla competenza e professionalità del personale e comprendono:

Gli eventuali errori di lettura della strumentazione.

Le approssimazioni introdotte in eventuali elaborazioni dei dati grezzi.

L'esperienza, la perizia e la reattività degli individui (per prove e misure particolari).

Vanno controllati tramite la qualificazione del personale (addestramento e istruzioni)

Fattori ambientali:

corrispondono agli effetti di condizioni ambientali non conosciuti o non esattamente quantizzabili. I parametri ambientali che possono influenzare, comprendono:

Le condizioni atmosferiche in genere (temperatura, pressione, umidità).

La presenza di polveri e contaminazione.

Le vibrazioni meccaniche.

Le interferenze elettromagnetiche (EMI).

Vanno controllati mediante adeguato controllo delle condizioni ambientali.

L'importanza dei fattori sopraelencati è funzione del tipo di prova e misura e delle caratteristiche del sistema/oggetto su cui si effettua l'operazione.

Nelle misure elettriche è in genere prevalente la componente strumentale, ma i fattori ambientali (es. EMI ) possono avere un'influenza non marginale.

Le misure sui sistemi fisici

Scopo e natura delle misure

Informazione e misura

Per la conoscenza del mondo fisico è necessario poterne quantificare te diverse grandezze. L'informazione quantitativa su una grandezza fisica è ottenuta attraverso le misurazioni, impiegando degli  strumenti secondo opportuni metodi.

Unità di misura

Misurare una grandezza fisica significa attribuirle un numero (misura) che esprime il rapporto fra l'entità di tale grandezza e una grandezza dello stesso tipo assunta come riferimento, l'unità di misura. Si deduce pertanto che eseguire una misurazione presuppone un confronto.

Misure dirette e indirette

La misura di una grandezza si può ottenere per via diretta: ad esempio quando si utilizza un voltmetro per conoscere una tensione; oppure in modo indiretto, quando si misurano separatamente più grandezze per risalire, tramite un modello noto, ad un'altra grandezza che potremo chiamare dipendente dalle prime.

Incertezza delle misure

Il numero che esprime la grandezza misurata potrà essere dichiarato solo con un certo margine di incertezza in quanto numerosissimi fattori, più o meno influenti, si oppongono alla conoscenza esatta del mondo fisico.

La misurazione perfetta non esiste.

Misure su sistemi fisici

Conversione di grandezze fisiche in grandezze elettriche

Tutte le grandezze fisiche sono oggetto di misurazione e tutte possono essere misurate con metodi elettrici.

La pratica di lavorare con segnali elettrici è dovuta a numerosi fattori che rendono la strumentazione elettrica e soprattutto quella elettronica particolarmente flessibili ed affidabili. In tal caso è necessario che alla generica grandezza fisica venga associato un segnale elettrico tramite un trasduttore.

L'utilizzo della misura, qualora destinata all'operatore, può avvenire secondo un'indicazione analogica su una scala graduata o tramite indicazione numerica su un display (tipicamente a led o a cristalli liquidi) oppure su monitor, per i sistemi basati su PC.

Grandezza fisica  Segnale elettrico

Traduzione di una grandezza fisica  fig.1

Misure e controllo

Nei sistemi di controllo, la misura di una grandezza fisica costituisce il mezzo indispensabile per osservare il processo, al fine di prendere delle decisioni e adottare le appropriate strategie di controllo.

In effetti per esempio se volessi regolare la temperatura di un forno industriale, per mantenerla costante, io devo prendere in uscita la temperatura, tramite un trasduttore portarla ad un segnale elettrico e tramite un determinato sistema far alzare la temperatura se troppo bassa, oppure abbassarla se troppo alta.

Azione di controllo Grandezza di interesse

Valore trasdotto

Misura nei sistemi di controllo  fig.2

I trasduttori

I trasduttori impiegati per la conversione delle grandezze fisiche in segnali elettrici

costituiscono un campo particolarmente esteso e vario.

Si definiscono trasduttori quei componenti o piccoli sistemi in grado di trasformare una grandezza fisica in un'altra grandezza di natura diversa.

In particolare definiamo sensori quei trasduttori in grado di trasformare una grandezza fisica in una grandezza elettrica ed attuatori quei trasduttori in grado di compiere la funzione inversa, cioè di trasformare una grandezza elettrica in una grandezza fisica di qualsiasi natura.

Da un punto di vista strettamente elettrico si può parlare di trasduttori attivi e trasduttori passivi, con riferimento all'esigenza che essi hanno ad essere alimentati.

Trasduttori attivi: detti anche autogeneranti_, non hanno bisogno di alimentazione e forniscono direttamente un segnale elettrico in tensione o in corrente.

Nei trasduttori passivi: producono una variazione di una particolare proprietà fisica del sensore riconducibile a fenomeni elettrici, ad esempio una variazione di resistenza o di reattanza (induttanza e capacità), quindi affinché tale variazione possa essere rilevata è necessaria un'alimentazione in tensione o in corrente, ed è per questo motivo che si parla anche di trasduttori modulanti.

Una categoria di trasduttori in crescente espansione è basata sui sensori al silicio, che spesso integrano nel medesimo chip sia le funzioni del sensore vero e proprio sia quelle di condizionamento (parziale o totale) dei segnali.

Si giunge in tal modo a configurazioni dette sensori intelligenti (smart sensors), cui si affacciano sempre più spesso i microprocessori con compiti di elaborazione dedicata.

Grandezze di influenza

La misura di una quantità fisica è spesso resa difficile da fenomeni esterni che perturbano le condizioni ideali di lavoro. Per caratterizzare le grandezze di influenza, vengono assegnate dal costruttore le condizioni di riferimento nell'uso delle apparecchiature e dei sistemi di misura.

La norma internazionale

L'espressione dell'incertezza nella misurazione non era uniforme a livello internazionale.

Così il CIPM (Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure) promosse negli anni '80 un'indagine dettagliata, con il compito di individuare le linee guida per l'espressione dell'incertezza sperimentale.

La riferibilità nelle misure

Il ruolo della metrologia

La standardizzazione

La globalizzazione dell'economia comporta lo spostamento di capitali e tecnologie, impianti e apparecchiature, beni e servizi, risorse e informazione, in ogni parte del mondo.

È noto lo sviluppo di poli economici di grande rilievo come, per esempio, l'EU (European Union) o il NAFTA ( North American Free Trade Area).

Parallelamente a tali fatti del nostro tempo, si è posta l'esigenza di misurare in modo coerente e universalmente accettato i beni e servizi scambiati.

Gli standard sono accordi scritti, riguardanti specifiche tecniche oppure regole per l'applicazione uniforme delle definizioni e delle norme.

Il loro scopo è quello di assicurare che i materiali, i prodotti, le procedure o i servizi ad essi conformi, risultino adatti allo scopo per il quale sono previsti, realizzati o venduti.

I maggiori organismi di standardizzazione mondiale sono:

IEC (International Electrotechical Commission)

ISO (International Standard Organization)

Il primo si occupa della standardizzazione nel campo dell'ingegneria elettrica ed elettronica, il secondo di tutti gli altri campi.

La conformità ad una normativa internazionale, universalmente riconosciuta agevola gli scambi, poiché non sono più necessari i controlli tecnici ad ogni passaggio e su ogni aspetto del bene scambiato, ma sono sufficienti quelli fatti una sola volta.

Il motto di ISO e IEC è: do it once, do it right, do in internationally.

I loro omologhi a livello europeo sono:

CENELEC (Comité Européen de Normalization Electrotechnique)

CEN (Comité Europèen de Normalization)

Noto è l'ente americano ANSI (American National Standards Institute).

Infine, in Italia operano in stretto coordinamento con i precedenti organismi europei e con le stesse finalità istituzionali:

CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano)

UNI ( Unificazione Italiana)

Necessità della Metrologia

Le misure costituiscono un aspetto importante della società industriale, poiché quando un qualsiasi prodotto passa di mano deve essere misurato.

Ma l'importanza delle misure si estende, oltre che al commercio e all'industria, anche a numerosi altri campi della vita quotidiana abbastanza diversi: si pensi, per esempio, alla diagnostica medica o al monitoraggio dei parametri ambientali.

In tutti casi le misure devono essere comparabili e per questo è necessario un grado di accordo sui risultati ottenuti.

La strumentazione e le procedure utilizzate per le misure devono quindi essere verificate ed accreditate come rispondenti alle loro specifiche e riferibili a standard nazionali internazionali riconosciuti, di precisione più elevata.

La metrologia è la scienza delle misure e comprende tutti gli aspetti sia teorici che pratici connessi alle misure.

In alcuni casi norme di legge impongono precisi requisiti di riferibilità alle misure.

Per esempio nei settori attinenti alla sicurezza o alla salute pubblica.

In altri casi, l'accettazione volontaria di impiegare strumentazione riferibile è condizione necessaria per ottenere la certificazione di qualità sul prodotto o sull'azienda produttrice.

Norme ISO 9000

Le Norme ISO 9000 costituiscono un modello internazionale per realizzare e documentare un sistema di qualità aziendale.

Un sistema di qualità è una forma d'organizzazione che definisce le procedure, le risorse e le responsabilità per conseguire un prefissato obiettivo di qualità.

Le norme ISO 9000 furono introdotte nel 1987 negli Stati Uniti dall'ISO (International Standard Organization).

In seguito sono state recepite dall'Unione Europea come Norma EN 29000.

Nel 1994 le Norme ISO 9000 erano adottate da 74 fra gli stati più industrializzati nel mondo.

La conformità di un'industria o di un produttore alle Norme ISO 9000 non è obbligatoria, tuttavia tale conformità diventa essenziale quando un cliente la pretende.

In tal modo diventa un fattore strategico di competitività sul mercato.

Nell'Unione Europea, per la vendita d'alcuni beni e prodotti occorre una marcatura di conformità (il contrassegno CE) alle Direttive Europee. Valga, com'esempio_,il riferimento alla Direttiva Europea 73/23/CEE, nota come Direttiva Bassa Tensione (riguardante i prodotti elettrici in bassa tensione), recepita in Italia come Legge dello Stato.

Le industrie extraeuropee che vogliono esportare in Europa prodotti soggetti a Direttiva Europea CE, se hanno la certificazione ISO 9000, non sono praticamente soggetti ad ulteriori verifiche.

Le norme ISO 9000 sono costituite da quattro documenti.

Norma ISO 9004: Direttive sulla gestione della qualità e sugli elementi dei sistemi di qualità.

Contiene informazioni generali e definizioni.

Norma ISO 9003: Modello per l'assicurazione della qualità nell'ispezione e nei test finali.

È il documento con il campo d'applicazione più ristretto.

Norma ISO 9002: Modello per l'assicurazione della qualità nella produzione e installazione.

Comprende anche le disposizioni della Norma ISO 9003.

Norma ISO 9001: Modello per l'assicurazione della qualità in progettazione, sviluppo, produzione, installazione e assistenza.

È il documento più completo per i sistemi di qualità e copre tutti gli aspetti delle altre Norme.

Schema di copertura per le norme ISO 9000

Nel caso di un'Azienda che produca beni o servizi secondo il sistema di qualità aziendale conforme alta Norma ISO 9001, occorre applicare, fra l'altro, i contenuti riguardanti il controllo delle apparecchiature di ispezione, misura e collaudo.

Generalità:

Il fornitore deve mantenere procedure documentate per controllare tarare e conservare le apparecchiature di ispezione, misura e collaudo (compreso il softwar di misura) usate per dimostrare la conformità del prodotto a specifici requisiti. Le apparecchiature di ispezione, misura e collaudo debbono essere impiegate in modo da assicurare che l'incertezza di misura risulti nota e sia consistente con le caratteristiche di misura richieste.

Procedure di controllo:

il fornitore deve:

a)  Determinare quali misure devono essere fatte e con quale accuratezza, scegliere la apparecchiature appropriate di ispezione, misura e collaudo in grado di garantire la necessaria accuratezza e precisione.

b)  Identificare le apparecchiature d'ispezione misura e prova che intervengono nella qualità del prodotto, verificarne la taratura ad intervalli di tempo definiti, prima dell'uso, confrontandoli con riferimenti certificati aventi una riferibilità nota con campioni nazionalmente o internazionalmente riconosciuti. Qualora non vengano impiegati tali riferimenti, occorre documentare la base adottata.

Durante la valutazione del sistema di gestione della qualità per la certificazione, si deve controllare la riferibilità della taratura delle apparecchiature d'ispezione, misura e collaudo. 

Le Norme ISO 9000 sono attualmente in fase di revisione con lo scopo di migliorarle e renderle più agevoli nell'applicazione. Il nome provvisorio del progetto è "Vision 2000".

Altre Norme di rilievo sono le ISO 14000 che riguardano la gestione dell'ambiente.

Revisione ISO 9000 - VISION 2000

La revisione non nasce per esigenze particolari o per volontà di qualcuno, bensì per rispettare una precisa logica di fondo.La logica è: la revisione secondo le regole.

Le regole ISO prevedono infatti revisioni periodiche ogni 5 anni:

La 1° ha interessato il periodo 1990/94

La 2° è relativa al periodo che parte dal 1996

Avvicinandoci ora alla fine del secondo periodo ed essendo stati messi a fuoco due elementi significativi quali le esigenze dei clienti e le differenze tra ISO 9000 e ISO 14000, è stato deciso di non aspettare la fine canonica del secondo quinquennio ma di affrontare subito la revisione.

Lo scopo primario quindi della revisione è proprio quello di venire incontro a tutte le necessità del cliente (relativamente sia ai prodotti sia ai servizi) non solo nel senso di affrontarle e risolverle ma anche nel senso di analizzarle e renderle evidenti in modo che siano ben chiare e definite. In tal modo sarà più semplice, per il cliente, valutare la sua situazione e le sue problematiche.

Tutto è partito da una ricerca che ISO/TC 176 ha effettuato nel 1997.

L'inchiesta ha visto coinvolte 1120 aziende, e loro clienti, per capire meglio quali erano le esigenze, in particolare relativamente a:

• Standard
• Revisione standard
• Rapporto tra SQ e SGA

I risultati possono essere così riassunti:

Occorre una maggior chiarezza nel linguaggio usato per le norme

È necessario diminuire (possibilmente annullare) le differenze esistenti tra ISO 9000 e ISO 14000.

Alla luce dei risultati dell'indagine, come naturale conseguenza, sono state formulate le nuove bozze di norma, impostate in modo che:

Siano rispondenti ad una base comune costituita da un "modello a processo" non più basato sui tradizionali 20 elementi, bensì su una metodologia gestionale dell'intero processo, del tipo PDCA (Plan Do Check Act) tipico delle ISO 14000, che comprende comunque i 20 elementi.

Siano rispondenti al principio del "tailoring" cioè "adattabili su misura" nel senso che "possono essere consentiti i tagli di tutti quelli elementi che non competono alla realtà aziendale".

Siano tali da dimostrarsi veramente efficaci

Siano tali d'aiutare a raggiungere benefici reali per tutti (azienda, clienti, azionisti, impiegati, fornitori), cioè tutte "le parti interessate".

Siano facili da usare

Siano espresse con una terminologia di facile comprensione

Siano tali da rendere effettuabile una auto - valutazione

Siano funzionali per ogni tipo di azienda

In particolare i nuovi punti sono:

La customer satisfaction

La filosofia della nuova norma

L'attenzione ai requisiti di prodotto/servizio

L'unicità della norma

Customer satisfaction

La soddisfazione del cliente, da un traguardo da raggiungere, deve diventare un fatto sistematico, una imprescindibile realtà della certificazione. Non più quindi una possibile meta, bensì uno dei cardini della logica del miglioramento continuo.

In termini specifici, il processo di certificazione dovrà assicurare che tutte le aspettative dei clienti siano realmente ed adeguatamente considerate dal Sistema di Gestione della Qualità.

Filosofia della norma

Il principio ispiratore è più aderente all'effettivo funzionamento aziendale poiché si opererà per processi e non più per punti.

Sarà chiesto quindi a tutti uno sforzo concettuale per assimilare le nuove modalità di approccio alle norme. Questo comporterà una fatica iniziale per tutti, aziende, certificatori, valutatori.

Requisiti del prodotto/servizio

La nuova edizione delle norme chiarisce un aspetto già sottolineato in passato da SINCERT e cioè che il Sistema di Gestione della Qualità ha come scopo la soddisfazione del cliente attraverso l'esatta definizione dei requisiti dei prodotti e dei servizi, compresi anche gli aspetti relativi alle leggi ed ai regolamenti.

Questo concetto è ora evidenziato e correttamente inquadrato nell'ambito delle attività legate al riesame del contratto, in modo che tutte le aziende ne debbano tener conto.

Unicità della norma

Essendo la norma unica, verranno a cadere discussioni sulla correttezza della scelta della norma.

Il problema però non è superabile in maniera autonoma, perché sarà necessario che i cercatori capiscano quali sono gli elementi che interessano e servono all'azienda e quali e quanti punti della norma sono da verificare.

L'azienda sarà chiamata ad attuare ciò che è applicabile alla sua attività.

In generale OdC e valutatori saranno chiamati ad operare con maggior cultura professionale e maturità in modo da evitare al massimo possibili disomogeneità di valutazione.