Hiệu chuẩn công cụ - Quy trình và tầm quan trọng

Hiệu chuẩn công cụ rất quan trọng đối với sản xuất, nơi mà phép đo chính xác là tối quan trọng. Trong xưởng, các quy trình hiệu chuẩn giúp đo lường và giảm thiểu lỗi máy móc. Hơn nữa, hiệu chuẩn công cụ đảm bảo độ chính xác, chất lượng và an toàn của sản phẩm được sản xuất. Các phương pháp hiệu chuẩn giúp giảm thiểu thời gian chết, đảm bảo sự hài lòng của khách hàng, duy trì sự tuân thủ quy định, giảm chi phí và mang lại cho doanh nghiệp và người tiêu dùng sự tin tưởng vào thiết bị của họ.

Bài viết này khám phá quy trình hiệu chuẩn công cụ, tầm quan trọng của nó và các công cụ thường được hiệu chuẩn. Đọc đến cuối để tìm hiểu những cân nhắc và thực hành hữu ích cho việc hiệu chuẩn công cụ.

Hiệu chuẩn trong sản xuất là gì?

Đây là quá trình so sánh các phép đo được thực hiện bởi các công cụ với các phép đo chuẩn có độ chính xác đã biết phù hợp với tiêu chuẩn hiệu chuẩn bắt buộc. Người vận hành máy sẽ phải điều chỉnh các phép đo để đưa máy, thiết bị hoặc công cụ trở lại hiệu suất và độ chính xác ban đầu, miễn là không nằm trong thông số kỹ thuật. Một nguyên tắc chung là thực hiện một phép đo khác sau khi điều chỉnh công cụ để đảm bảo nó nằm trong thông số kỹ thuật.

Có thể sử dụng một công cụ để đo lường, miễn là nó vượt qua quy trình hiệu chuẩn. Tuy nhiên, phải hiệu chỉnh hoặc thay thế nếu hiệu chuẩn không thành công. Sau đó, hiệu chuẩn lại công cụ sau khi sửa chữa hoặc thay thế. Sau quy trình hiệu chuẩn thành công, hãy ghi lại và thêm vào hồ sơ cơ sở vì các cơ quan quản lý và tiêu chuẩn hóa, bao gồm FDA và ISO, đánh giá các tài liệu này trong quá trình kiểm tra thường xuyên của họ.

Tại sao hiệu chuẩn công cụ lại quan trọng?

Hiệu chuẩn công cụ đảm bảo độ chính xác trong quá trình sản xuất, độ tin cậy và độ chính xác của phép đo hoặc hoạt động trong giới hạn dung sai được chỉ định, tính nhất quán và tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt.

Thông thường, hao mòn, sử dụng không đúng cách hoặc sử dụng quá mức thiết bị hoặc máy công cụ là nguyên nhân điển hình khiến dụng cụ bị xuống cấp. Đầu ra của phép đo thường bị lệch, khiến chúng không đáng tin cậy và kém chính xác.

Hiệu chuẩn dụng cụ là yêu cầu chính đối với các tổ chức muốn tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp như ISO 9001. Nó cũng góp phần vào hiệu suất quy trình hoặc chất lượng sản xuất vì nó giúp phát hiện sớm tình trạng hao mòn, giảm thiểu sự xuống cấp của dụng cụ và duy trì chất lượng sản phẩm. Một số tác động khác của hiệu chuẩn dụng cụ bao gồm:

• Phát hiện sớm các sai lệch trong quy trình;
• Đảm bảo tối ưu hóa các quy trình sản xuất;
• Hiệu chuẩn công cụ phù hợp là rất quan trọng đối với Kiểm tra bài viết đầu tiên (FAI) và đưa chúng vào sản xuất hàng loạt;
• Hiệu chuẩn công cụ sản xuất giúp giảm chi phí phế liệu.

Những công cụ nào cần được hiệu chuẩn trong xưởng?

Các nhà sản xuất sản phẩm và kỹ sư tận dụng nhiều công cụ khác nhau để tạo ra các sản phẩm an toàn, chính xác, chất lượng đáp ứng các thông số kỹ thuật. Mỗi công cụ này có chức năng riêng trong hoạt động sản xuất. Chúng cùng nhau giúp căn chỉnh các phép đo của máy với các tiêu chuẩn hiệu chuẩn đã thiết lập để đạt được độ chính xác và dung sai mong muốn trong sản xuất sản phẩm. Ví dụ về các công cụ tiêu chuẩn cần hiệu chuẩn trong xưởng.

Công cụ đo lường

Các công cụ đo lường như micrômet, thước đo chiều cao, thước đo độ sâu, thước cặp, đồng hồ đo quay số và micrômet cần được hiệu chuẩn để đo chính xác kích thước của các bộ phận.

Máy CNC

Bao gồm máy phay CNC, máy tiện, máy cắt...phải được hiệu chuẩn thường xuyên để đảm bảo độ chính xác của chuyển động và độ chính xác của dụng cụ cắt.

Máy kiểm tra

Việc hiệu chuẩn các máy thử vật liệu như máy thử va đập, máy thử kéo và máy thử độ cứng thường xuyên giúp đảm bảo kết quả chính xác và đáng tin cậy.

Thiết bị hàn

Các thiết bị hàn như máy đo hàn, máy cắt plasma, máy hàn TIG và MIG thường được hiệu chuẩn để cung cấp khí, dòng điện và điện áp thích hợp cho chất lượng mối hàn đồng đều.

Máy Laser

Máy cắt và khắc laser phải được hiệu chuẩn thường xuyên để có thể căn chỉnh và lấy nét laser chính xác.

Các thiết bị điện và cầm tay khác

Các dụng cụ điện như máy khoan, máy chà nhám, máy cưa, máy mài và các dụng cụ cầm tay như cờ lê, kìm, tua vít, giũa và búa cần được hiệu chuẩn thường xuyên để tránh hỏng hóc cơ học do mô-men xoắn không phù hợp.

Tiêu chuẩn hiệu chuẩn công cụ

Vì hiệu chuẩn công cụ rất quan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp, các nhà sản xuất tuân thủ nhiều tiêu chuẩn hiệu chuẩn khác nhau để đảm bảo an toàn và chứng minh độ chính xác hoặc chất lượng của sản phẩm được sản xuất. Sau đây là các tiêu chuẩn hiệu chuẩn công cụ phổ biến:

Tiêu chuẩn ISO9001

Tiêu chuẩn hiệu chuẩn quốc tế này thiết lập các yêu cầu của hệ thống quản lý chất lượng (QMS) của các tổ chức. Tiêu chuẩn này định nghĩa các điều kiện về hiệu chuẩn trong điều khoản 7.1.5 trong phần có tiêu đề Giám sát và Đo lường tài nguyên – được coi là hướng dẫn tối thiểu cho bất kỳ hiệu chuẩn công cụ nào. Các yêu cầu hiệu chuẩn công cụ cho tiêu chuẩn ISO 9001 rất rộng, bao gồm:

• Việc hiệu chuẩn dụng cụ đo phải được thực hiện theo các khoảng thời gian quy định theo các tiêu chuẩn có thể truy xuất nguồn gốc quốc gia hoặc quốc tế.
• Các công ty phải đảm bảo các thiết bị đo lường của họ lý tưởng cho hoạt động đo lường mà chúng dự định thực hiện.
• Các tổ chức phải duy trì các công cụ và thiết bị của mình để đảm bảo chúng được liên tục.
• Các thiết bị này phải được bảo vệ khỏi những điều chỉnh có thể làm mất hiệu lực trạng thái hiệu chuẩn hoặc hư hỏng.

Tiêu chuẩn AS 9100

AS 9100 là hệ thống quản lý thiết yếu cho ngành hàng không vũ trụ. Nó dựa trên các yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 9001. NQA tuyên bố rằng tiêu chuẩn này áp dụng cho các công ty thiết kế, phát triển hoặc cung cấp các sản phẩm và dịch vụ quốc phòng, hàng không và vũ trụ. AS 9001 bao gồm các khuyến nghị cụ thể về hàng không vũ trụ về an toàn trong quá trình phát triển và sản xuất các bộ phận. Do đó, thiết bị đo lường phải trải qua các mức độ giám sát chặt chẽ hơn so với các ngành công nghiệp khác.

Tiêu chuẩn ISO 17025

Tiêu chuẩn hiệu chuẩn này là tiêu chuẩn cụ thể nêu chi tiết các quy định về năng lực kỹ thuật của phòng hiệu chuẩn. Mặc dù ISO 17025 tập trung nhiều hơn vào cấu trúc quản lý và quy trình của phòng hiệu chuẩn, nhưng nó có chung một số nguyên tắc với ISO 9001. Bên cạnh đó, nó yêu cầu khả năng truy xuất nguồn gốc phép đo và áp dụng độ không chắc chắn của phép đo.

Trình độ đào tạo của nhân viên phòng thí nghiệm, các yếu tố môi trường và thiết bị hiệu chuẩn được sử dụng là các quy trình điển hình mà một cuộc kiểm toán ISO 17025 bao gồm. Do đó, các công ty lựa chọn dịch vụ hiệu chuẩn có chứng nhận ISO 17025 có thể yên tâm rằng thiết bị của họ sẽ được hiệu chuẩn với tiêu chuẩn năng lực cao và độ chính xác cao hơn.

Tiêu chuẩn ISO13485

Các nhà sản xuất thiết bị y tế hoặc các tổ chức cung cấp dịch vụ liên quan đến y tế tuân thủ các yêu cầu hiệu chuẩn ISO 13485. Những tổ chức này bao gồm các công ty phát triển, sản xuất, phân phối, lắp đặt hoặc bảo dưỡng thiết bị và dụng cụ y tế. Không giống như các ngành công nghiệp khác, các công ty xử lý thiết bị y tế phải đáp ứng các quy định do ngành quy định như Chỉ thị thiết bị y tế của EU. Hơn nữa, các tổ chức này được chuẩn bị tốt hơn để đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn nghiêm ngặt khi họ áp dụng ISO 13485 làm chiến lược hiệu chuẩn công cụ của mình.

Tiêu chuẩn IATF 16949

IATF 16949 là hệ thống quản lý chất lượng dành cho ngành công nghiệp ô tô. Giống như AS 9100, IATF 16949 được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn hiệu chuẩn ISO 9001. Tuy nhiên, nó bao gồm các yêu cầu cụ thể cho ngành công nghiệp ô tô. Theo NQA, tiêu chuẩn IATF 16949 nhấn mạnh vào việc phát triển hệ thống quản lý chất lượng theo quy trình cho phép cải tiến liên tục, ngăn ngừa khuyết tật và giảm lãng phí và biến động trong chuỗi cung ứng.

IATF đại diện cho một nhóm các nhà sản xuất và hiệp hội thương mại với mục tiêu cải thiện chất lượng sản phẩm ô tô trên toàn cầu. Yêu cầu hiệu chuẩn của IATF 16949 áp dụng cho bất kỳ công ty nào trong chuỗi cung ứng ô tô.

Quy trình hiệu chuẩn cho nhiều mục đích khác nhau

Hiệu chuẩn là dành cho mọi thiết bị và công cụ đo bất kỳ thông số vật lý nào. Tuy nhiên, các nhà sản xuất dành riêng các quy trình hiệu chuẩn cho các quy trình chỉ yêu cầu độ chính xác cao nhất hoặc khi có quy định bắt buộc vì quy trình này có thể tốn thời gian và tốn kém.

Hiệu chuẩn thiết bị cơ khí

Hiệu chuẩn thiết bị cơ học tương tự như các quy trình hiệu chuẩn khác. Nó bao gồm hiệu chuẩn các đại lượng vật lý có kích thước, bao gồm trọng lượng, lực và mô-men xoắn. ​​Nó bao gồm các thiết bị đo lường, cân, dụng cụ mô-men xoắn, cảm biến lực và cân.

Một giá trị đã biết của một tham số cụ thể được áp dụng cho thiết bị cơ học đang được thử nghiệm, sau đó đầu ra được so sánh với giá trị tham chiếu đã biết. Tuy nhiên, hiệu chuẩn thiết bị cơ học đòi hỏi một số công cụ vì mỗi tham số được tạo ra bởi các lực vật lý khác nhau.

Hiệu chuẩn thiết bị điện

Hiệu chuẩn thiết bị điện tương thích với các thiết bị và dụng cụ tính toán lượng điện thông thường, bao gồm dòng điện, điện dung, điện áp, điện trở và độ tự cảm. Máy hiện sóng và máy đo phạm vi, cũng như đồng hồ vạn năng kỹ thuật số và tương tự, là các thiết bị điện tiêu chuẩn cần hiệu chuẩn.

Các kỹ sư so sánh các phép đo đầu ra của họ với các phép đo của các thiết bị chính xác có hiệu suất đã biết để hiệu chuẩn các thiết bị điện. Các thiết bị này tạo ra các chức năng đo lường như dòng điện, điện trở và điện áp. Các công cụ hiệu chuẩn có thể theo dõi sẽ tạo ra một phạm vi rộng lớn về số lượng mong muốn, bao gồm cả nguồn cung cấp điện áp để thử nghiệm đồng hồ đo, có thể phát triển từ một phần của vôn đến hàng trăm.

Hiệu chuẩn áp suất

Cảm biến áp suất analog và kỹ thuật số có thể được hiệu chuẩn vì cảm biến analog đưa ra tín hiệu dòng điện/điện áp dựa trên áp suất chất lỏng. Ngược lại, cảm biến áp suất kỹ thuật số (rời rạc) bật hoặc tắt ở mức chính xác. Nhiều công cụ hiệu chuẩn áp suất khác nhau dựa trên môi trường chất lỏng (khí hoặc chất lỏng).

Trong hiệu chuẩn áp suất, một máy bơm di động tạo ra áp suất đã biết. Thiết bị áp suất được thử nghiệm được kết nối với một máy bơm di động thông qua các đầu nối thích hợp. Áp suất của máy bơm di động được so sánh với áp suất của thiết bị đang được thử nghiệm. Các chỉ báo kỹ thuật số, đồng hồ đo áp suất, bộ chuyển đổi và bộ truyền áp suất là các thiết bị áp suất điển hình cần hiệu chuẩn.

Hiệu chuẩn nhiệt độ

Hiệu chuẩn nhiệt độ bao gồm việc xác minh các cảm biến nhiệt độ (RTD, nhiệt điện trở, cặp nhiệt điện, v.v.). Nó giúp xác định xem bất kỳ độ lệch nào trong đầu ra của cảm biến nhiệt độ có nằm trong phạm vi chấp nhận được hay không. Ở đây, quá trình hiệu chuẩn diễn ra bằng cách kích thích và so sánh giá trị nhiệt độ đã biết với thiết bị nhiệt độ được thử nghiệm. Mô phỏng vật lý và điện tử là các bộ hiệu chuẩn nhiệt độ thông thường.

Các công cụ mô phỏng vật lý bao gồm một nguồn nhiệt được kiểm soát cẩn thận, như bồn tắm nước nóng, có khả năng tạo ra nhiệt độ mong muốn. Cảm biến nhiệt độ được thử nghiệm được đặt trong nguồn nhiệt (bồn tắm nước nóng) và đầu ra của nó được so sánh với nhiệt độ của nguồn nhiệt.

Ngược lại, các công cụ mô phỏng điện tử là các thiết bị cầm tay mô phỏng giá trị nhiệt độ ưa thích dưới dạng tín hiệu điện, như 0 – 10 V hoặc 4-20 mA. Quá trình hiệu chuẩn này có thể kiểm tra các dây tín hiệu sau khi nhiệt độ vật lý thay đổi thành mức tín hiệu công nghiệp.

Hiệu chuẩn độ ẩm

Định dạng hiệu chuẩn này là cốt lõi đối với các ngành sản xuất như hóa chất, dược phẩm và thực phẩm, mặc dù độ ẩm ảnh hưởng đến bất kỳ quy trình hoặc hệ thống điện nào. Độ ẩm và độ ẩm không được kiểm soát có thể gây ra hiện tượng ngưng tụ và ăn mòn. Máy tạo độ ẩm bên trong máy hiệu chuẩn tạo ra hơi khí có mức độ ẩm đã biết được so sánh với giá trị của cảm biến độ ẩm.

Màn hình hiển thị trực quan trên máy tạo độ ẩm cho biết lượng độ ẩm được tạo ra. Hiệu chuẩn có thể được đánh dấu là không đạt hoặc đạt tùy thuộc vào màn hình hiển thị trực quan và tín hiệu đầu ra của cảm biến độ ẩm.

Tần suất hiệu chuẩn dụng cụ cần thiết là bao lâu?

Mặc dù tần suất hiệu chuẩn dụng cụ đôi khi dựa trên tỷ lệ sử dụng thiết bị, nhưng không có lịch trình hiệu chuẩn chuẩn chung. Nhiều yếu tố, chẳng hạn như loại dụng cụ, tỷ lệ sử dụng và môi trường hoạt động, quyết định tần suất hiệu chuẩn.

Ngoài ra, ISO 9001 không xác định thời gian hiệu chuẩn nhưng yêu cầu sổ đăng ký hiệu chuẩn chỉ ra từng công cụ, tần suất hiệu chuẩn và xác nhận rằng công cụ đã được hiệu chuẩn đúng lịch trình. Dưới đây là các tiêu chí cần xem xét khi quyết định tần suất hiệu chuẩn công cụ.

• Độ ổn định của lịch sử đo lường của công cụ: Với việc kiểm tra công cụ thường xuyên và ghi chép kết quả, có thể dễ dàng xác định sự không nhất quán hoặc độ lệch đáng kể so với các phép đo đã hiệu chuẩn.
• Khuyến nghị về tần suất hiệu chuẩn dụng cụ: Một số nhà sản xuất thường khuyến nghị hiệu chuẩn thiết bị hoặc máy móc sau một số chu kỳ sử dụng được xác định trước. Khuyến nghị này đóng vai trò là cân nhắc lý tưởng để lên lịch hiệu chuẩn dụng cụ.
• Tầm quan trọng của phép đo được thực hiện: Hiệu chuẩn dụng cụ sẽ ít quan trọng hơn nếu dụng cụ chỉ được sử dụng để đo các kích thước tham chiếu mà không được sử dụng để xác nhận độ chính xác của sản phẩm.
• Rủi ro và hậu quả tiềm ẩn: Độ chính xác của một số kích thước quan trọng hơn các kích thước khác. Bên cạnh đó, máy công cụ liên quan không yêu cầu hiệu chuẩn nhất quán nếu dung sai không chính xác không có tác động đáng kể đến sản phẩm cuối cùng.

Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu suất cao nhất của máy, các chuyên gia khuyên bạn nên hiệu chuẩn dụng cụ ít nhất ba đến sáu tháng một lần dựa trên mức sử dụng. Có thể cần hiệu chuẩn dụng cụ thường xuyên hơn trong các tình huống sản xuất khối lượng lớn.

Những cân nhắc và thực hành để hiệu chuẩn dụng cụ

Hiệu chuẩn dụng cụ là điều cơ bản để đạt được hiệu suất máy tối ưu và đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của phép đo để có chất lượng sản phẩm hàng đầu. Quy trình này khôi phục các dụng cụ, máy móc và thiết bị không đạt tiêu chuẩn về độ chính xác hiệu suất ban đầu của chúng. Sau đây là các biện pháp hữu ích để hiệu chuẩn dụng cụ.

Thực hiện hiệu chuẩn công cụ thường xuyên

Cam kết hiệu chuẩn công cụ thường xuyên giúp đạt được dữ liệu chất lượng cao và đáng tin cậy. Bên cạnh các công cụ nhất quán, lịch trình hiệu chuẩn mang lại lợi ích tiết kiệm chi phí, tăng biên lợi nhuận và sản xuất các đối tượng chính xác và chất lượng hàng đầu.