Adam Decner

1. Wstęp

Jednym z istotnych elementów nadzoru nad procesami badań i produkcji jest nadzór nad aparaturą kontrolno–pomiarową. Zakres nadzoru zależny jest od charakteru procesu wytwarzania, od rodzaju wyrobu bądź usługi badawczej oferowanej przez Instytut. Nadzór nad wyposażeniem pomiarowym i badawczym w kontekście normy ISO 9001 jest kluczowym elementem systemu zarządzania jakością.

Celem rozważań jest opracowanie założeń oraz algorytmu działania programu do nadzoru wyposażenia pomiarowego i badawczego przygotowanego na potrzeby laboratorium napędów i maszyn elektrycznych. Rozważania przedstawione w artykule mają charakter koncepcyjny i rozpoznawczy. Nadzór nad wyposażeniem pomiarowym jest bardzo istotnym składnikiem systemu zapewnienia jakości, gdzie niezamierzone opóźnienia we wzorcowniach i sprawdzeniach wpływają na proces produkcyjny lub zadania badawcze, powodując uruchomienie odpowiednich działań kontrolnych i naprawczych. Dostępne są komercyjne programy do nadzorowania narzędziowni lub szeroko rozumianych przyrządów pomiarowych. Są to programy posiadające wiele funkcji i narzędzi wykorzystywanych przy prowadzeniu nadzoru bardzo dużej grupy przyrządów, a więc mocno rozbudowane i skomplikowane. Wiele z tych funkcji nie będzie wykorzystywane podczas nadzoru nad wyposażeniem pomiarowym w Centrum Napędów. Algorytm, który powstał w ramach realizacji pracy, w pełni pokrywa aktualne wymagania, potrzeby oraz zakres nadzoru, jak również uwzględnia specyfikę pracy laboratorium maszyn elektrycznych.

2. Podstawowe założenia nadzoru

W celu zapewnienia wysokiej jakości i niezawodności wyników pomiarowych oraz badawczych, konieczne jest opracowanie kompleksowego programu do nadzoru wyposażenia pomiarowego i badawczego. Program ten powinien uwzględniać następujące kluczowe założenia:

• Identyfikację i inwentaryzację. Każdy element aparatury pomiarowej i badawczej musi być jednoznacznie zidentyfikowany. Identyfikacja polega na nadaniu numeru, opisaniu typu urządzenia, jego przeznaczenia oraz lokalizacji. Prowadzenie dokładnej inwentaryzacji pozwala na śledzenie wszystkich urządzeń w danej komórce organizacyjnej.
• Wzorcowanie. Wszystkie urządzenia pomiarowe muszą być regularnie wzorcowane zgodnie z obowiązującymi normami, standardami i harmonogramem. Wzorcowanie powinno być przeprowadzane aby zapewnić najwyższą dokładność pomiarów.
• Monitorowanie stanu technicznego. Niezbędne jest ciągłe monitorowanie stanu technicznego wyposażenia pomiarowego. Wszelkie uszkodzenia, anomalie i odchylenia od normy powinny być natychmiast identyfikowane i eliminowane, aby uniknąć błędów pomiarowych.
• Szkolenie personelu. Personel odpowiedzialny za obsługę i nadzór wyposażenia pomiarowego musi być odpowiednio przeszkolony. Regularne szkolenia i aktualizacje wiedzy są kluczowe dla utrzymania wysokiego poziomu kompetencji.
• Dokumentacja i raportowanie. Wszystkie procedury kalibracji, konserwacji oraz napraw powinny być dokładnie dokumentowane. Raporty z przeprowadzonych działań muszą być dostępne dla audytorów oraz innych zainteresowanych stron.
• Zarządzanie ryzykiem. Program nadzoru powinien uwzględniać analizę ryzyka związanego z eksploatacją wyposażenia pomiarowego. Identyfikacja potencjalnych zagrożeń oraz opracowanie planów awaryjnych są niezbędne dla zapewnienia ciągłości działania.
• Innowacje technologiczne. W miarę możliwości program nadzoru powinien być aktualizowany o najnowsze osiągnięcia technologiczne. Wprowadzenie nowoczesnych metod oraz automatyzacji procesów może znacząco poprawić efektywność nadzoru.
• Częstotliwość wzorcowania. Ustalenie harmonogramu wzorcowania, który będzie dostosowany do częstotliwości użycia i wymagań dokładnościowych przyrządów. W zależności od klasy dokładności oraz warunków użytkowania wzorcowanie powinno być realizowane w równych odstępach czasu np.: co miesiąc, kwartał, pół roku lub rok lub dłuższy okres przy uwzględnieniu wielu czynników wpływających na poprawność wskazań przyrządu.
• Odpowiedzialność. Wyznaczenie osób odpowiedzialnych za nadzór nad wyposażeniem, które będą monitorować terminy wzorcowania oraz prowadzić odpowiednie zapisy.

3. Założenia do opracowania oprogramowania

Program do nadzoru nad wyposażeniem pomiarowym i badawczym powinien być zgodny z wymaganiami normy ISO 9001, która kładzie nacisk na zapewnienie jakości poprzez odpowiednie zarządzanie procesami, w tym monitorowanie i pomiary. Kluczowe założenia programu obejmują:

• Dane. Użycie narzędzi takich jak arkusze kalkulacyjne do tworzenia arkuszy kontrolnych oraz baz danych, które będą zawierały informacje o statusie wyposażenia badawczego, wynikach pomiarów oraz harmonogramach wzorcowania.
• Centralna baza danych. Wszystkie dane dotyczące wyposażenia powinny być przechowywane w centralnej bazie danych, dostępnej dla uprawnionych użytkowników.
• Automatyzacja procesów. Program powinien automatyzować procesy związane z nadzorem, takie jak przypomnienia o kalibracji, generowanie raportów oraz śledzenie historii konserwacji.
• Integracja arkusza kalkulacyjnego z graficznym interfejsem użytkownika. Program może wykorzystywać możliwości arkusza kalkulacyjnego do analizy danych oraz środowiska programistycznego do wykonania interfejsu użytkownika i komunikacji z urządzeniami pomiarowymi.

4. Wybrane narzędzia

Łatwo dostępnymi narzędziami nadającymi się do opracowania aplikacji wspomagającej prowadzenie nadzoru nad wyposażeniem pomiarowym i badawczym są dwa środowiska: MS Excel i NI LabView, ze względu na powszechne stosowanie w Sieć Badawcza Łukasiewicz pakietu MS Office, oraz posiadanie w laboratorium pakietu NI LabView.

• MS Excel: Umożliwia łatwe zarządzanie danymi dotyczącymi kalibracji, konserwacji i monitorowania urządzeń. Dzięki wbudowanym funkcjom użytkownicy mogą w prosty sposób generować raporty i analizować dane.
• NI LabView: Zapewnia interfejs użytkownika oraz umożliwia komunikację z pakietem MS Office. Dzięki graficznemu środowisku programowania, NI LabView pozwala na tworzenie intuicyjnych interfejsów oraz automatyzację systemu nadzoru.

5. Wyzwania

Tworzenie oprogramowania wspomagającego nadzór nad wyposażeniem pomiarowym i badawczym wiąże się z wieloma wyzwaniami. Oto niektóre z nich:

• Zrozumienie wymagań norm i przepisów.
  Wyzwanie: Oprogramowanie musi być zgodne z normami, takimi jak ISO 9001 czy ISO/IEC 17025, które określają wymagania dotyczące nadzoru nad wyposażeniem pomiarowym.
  Rozwiązanie: Dokładne zapoznanie się z wymaganiami norm możliwe konsultacje z ekspertami ds. jakości i metrologii.
• Zarządzanie danymi.
  Wyzwanie: Zapewnienie spójności, dokładności i bezpieczeństwa danych dotyczących wyposażenia pomiarowego.
  Rozwiązanie: Implementacja zaawansowanych mechanizmów zarządzania danymi, takich jak bazy danych SQL, szyfrowanie danych oraz regularne kopie zapasowe.
• Automatyzacja procesów.
  Wyzwanie: Automatyzacja procesów wzorcowania i monitorowania stanu technicznego urządzeń.
  Rozwiązanie: Wykorzystanie narzędzi takich jak NI LabView do automatyzacji komunikacji z urządzeniami pomiarowymi oraz MS Excel do analizy danych i generowania raportów.
• Użytkownik końcowy.
  Wyzwanie: Zapewnienie, że oprogramowanie będzie intuicyjne i łatwe w obsłudze dla użytkowników końcowych.
  Rozwiązanie: Przeprowadzenie testów użyteczności, zbieranie opinii od użytkowników oraz regularne aktualizacje interfejsu użytkownika.
• Skalowalność.
  Wyzwanie: Oprogramowanie musi być skalowalne, aby mogło rosnąć wraz z  poszerzającą się gamą przyrządów i sprostać rosnącym wymaganiom.
  Rozwiązanie: Projektowanie modułowe oraz wykorzystanie skalowalnych technologii, takich jak chmura obliczeniowa.
• Bezpieczeństwo.
  Wyzwanie: Ochrona danych przed nieautoryzowanym dostępem i cyberatakami.
  Rozwiązanie: Implementacja zaawansowanych mechanizmów zabezpieczeń, takich jak uwierzytelnianie wieloskładnikowe, szyfrowanie danych oraz regularne audyty bezpieczeństwa.
• Koszty i zasoby.
  Wyzwanie: Zarządzanie kosztami związanymi z rozwojem, wdrożeniem i utrzymaniem oprogramowania.
  Rozwiązanie: Dokładne planowanie budżetu, poszukiwanie możliwości finansowania oraz optymalizacja procesów rozwojowych.
• Testowanie i walidacja.
  Wyzwanie: Zapewnienie, że oprogramowanie działa poprawnie i spełnia wszystkie wymagania.
  Rozwiązanie: Przeprowadzenie gruntownych testów funkcjonalnych, integracyjnych i wydajnościowych oraz regularna walidacja oprogramowania.

6. Zalety oprogramowania własnego

Specjalista piszący oprogramowanie doskonale zna specyficzne wymagania i procedury swojej komórki organizacyjnej, może on zaprojektować oprogramowanie, które idealnie odpowiada na te potrzeby, eliminując zbędne funkcje i skupiając się na tych najważniejszych.

Własne oprogramowanie można łatwo modyfikować i rozwijać w miarę zmieniających się potrzeb Instytutu. Komercyjne rozwiązania często mają ograniczone możliwości dostosowania i mogą wymagać dodatkowych kosztów za każdą modyfikację.

Choć początkowy koszt stworzenia własnego oprogramowania może być wysoki, w dłuższej perspektywie może to być bardziej opłacalne niż licencje i subskrypcje komercyjnych programów, zwłaszcza jeśli Instytut ma specyficzne wymagania, których komercyjne oprogramowanie nie spełnia w pełni.

Specjalista może zaprojektować oprogramowanie, które bezproblemowo integruje się z już istniejącymi systemami i narzędziami używanymi w organizacji, co może być trudne do osiągnięcia z komercyjnymi rozwiązaniami.

W przypadku wystąpienia problemów lub potrzeby wprowadzenia zmian, twórca oprogramowania może szybko zareagować i wprowadzić niezbędne poprawki. W przypadku komercyjnego oprogramowania, czas reakcji może być dłuższy ze względu na konieczność kontaktu z dostawcą i oczekiwania na wsparcie techniczne.

Twórca oprogramowania, powinien posiadać głębokie zrozumienie procesów i procedur w Instytucie. Dzięki temu może zaprojektować intuicyjny interfejs użytkownika i logikę działania, które będą najlepiej odpowiadać na potrzeby użytkowników końcowych.

7. Zalety oprogramowania komercyjnego

Oczywiście, istnieją powody, dla których komercyjne oprogramowanie może zostać wybrane do prowadzenia nadzoru zamiast oprogramowania przygotowanego przez użytkownika. Komercyjne oprogramowanie może oferować profesjonalne wsparcie, regularne aktualizacje, zaawansowane funkcje, zgodność z przepisami oraz lepsze zabezpieczenia, co czyni je ciekawą alternatywą dla organizacji poszukujących rozbudowanych ale niezawodnych i kompleksowych rozwiązań do nadzoru nad wyposażeniem pomiarowym i badawczym.

Komercyjne oprogramowanie zazwyczaj oferuje wsparcie techniczne, dotyczące działania oprogramowania. Użytkownicy mogą liczyć na pomoc w przypadku problemów, lecz wprowadzenie zmian może wiązać się z długim czasem oczekiwania lub może być niemożliwe, gdyż bardzo często nie są to aplikacje dostosowywane do potrzeb konkretnego użytkownika.

Dostawcy komercyjnego oprogramowania regularnie wydają aktualizacje, które poprawiają funkcjonalność, bezpieczeństwo i zgodność z najnowszymi standardami. Często jednak bywa ograniczone czasowo lub wymagana jest dodatkowa oplata.

Komercyjne oprogramowanie jest zazwyczaj testowane i używane przez wiele firm. Oznacza to, że jest sprawdzone w różnych warunkach i scenariuszach, co zwiększa jego niezawodność.

Oferuje zaawansowane funkcje, które mogą być trudne do zaimplementowania w oprogramowaniu tworzonym wewnętrznie. Przykłady to zaawansowane analizy danych, integracje z innymi systemami oraz funkcje raportowania. Często jednak występuje nadmiar takich funkcji, przez co oprogramowanie staje się mało przejrzyste, trudne lub wymagające dużego zaangażowania w pracę z oprogramowaniem.

Dostawcy komercyjnego oprogramowania dbają o to, aby ich produkty były zgodne z obowiązującymi przepisami i standardami, takimi jak ISO 9001. Własne oprogramowanie może wymagać dodatkowych zasobów i wiedzy, aby zapewnić pełną zgodność.

Choć początkowy koszt komercyjnego oprogramowania może być niezbyt wysoki, to w dłuższej perspektywie może okazać się droższy, ze względu na konieczność opłat licencji, zakup nowszych wersji.

Komercyjne oprogramowanie często posiada zaawansowane mechanizmy zabezpieczeń, które chronią dane przed nieautoryzowanym dostępem i cyberatakami. Własne oprogramowanie może nie mieć takich zaawansowanych zabezpieczeń, co zwiększa ryzyko naruszeń bezpieczeństwa.

8. Działanie programu

Działanie oprogramowania można podzielić na kilka zasadniczych modułów, ściśle współpracujących ze sobą.

Rejestracja wyposażenia.

• Użytkownik wprowadza do arkusza kalkulacyjnego dane dotyczące nowego wyposażenia, takie jak numer seryjny, typ urządzenia, data zakupu, data ostatniej kalibracji itp. Dane są automatycznie przesyłane do centralnej bazy danych.
• Program generuje harmonogram kalibracji i konserwacji na podstawie danych wprowadzonych do arkusza.
• Oprogramowanie monitoruje terminy kalibracji i konserwacji, wysyłając przypomnienia do odpowiednich użytkowników.
• Po wykonaniu kalibracji, wzorcowania lub sprawdzenia, użytkownik aktualizuje status w arkuszu, a dane są synchronizowane z bazą danych.

Monitorowanie stanu wyposażenia.

• Oprogramowanie komunikuje się z bazą danych, zbierając dane o stanie technicznym aparatury pomiarowej.
• Dane są analizowane, program generuje raporty o stanie wyposażenia, wykrywając potencjalne problemy.
• Program informuje użytkownika o zbliżającym się lub upływającym terminie ważności przyrządu.

Generowanie raportów.

• Program automatycznie generuje raporty zgodne z wymaganiami ISO 9001, takie jak raporty wzorcowania, konserwacji oraz stanu technicznego wyposażenia.
• Dane o raportach są przechowywane w centralnej bazie danych, a raporty z przeprowadzonych czynności metrologicznych są zapisywane na dysku oraz są drukowane i przechowywane w dokumentacji poszczególnych przyrządów i są dostępne dla audytorów oraz kierownictwa.

Śledzenie historii wyposażenia.

• Działania związane z wyposażeniem są rejestrowane w centralnej bazie danych, umożliwiając śledzenie historii każdego urządzenia.
• Użytkownicy mogą przeglądać historię kalibracji, konserwacji oraz wszelkie inne działania związane z danym urządzeniem.

Przygotowanie do opracowania algorytmu (rys. 1) działania programu do nadzoru wyposażenia pomiarowego można podzielić na kilka kluczowych kroków:

Wykorzystanie pakietów oprogramowania.

9. Podsumowanie

Implementacja programu do nadzoru wyposażenia pomiarowego zgodnego z normą ISO 9001 wymaga starannego planowania i systematycznego podejścia. Wykorzystanie narzędzi takich jak arkusze kalkulacyjne oraz środowiska programistyczne umożliwiają efektywne zarządzanie danymi oraz automatyzację procesów, co przekłada się na zwiększenie jakości pomiarów oraz zgodności z wymaganiami normy ISO 9001. Regularne przeglądy i aktualizacje procedur są kluczowe dla utrzymania wysokich standardów jakości w Instytucie. Program do nadzoru wyposażenia pomiarowego i badawczego, zgodny z ISO 9001, powinien zapewnić efektywne zarządzanie danymi, automatyzację procesów oraz zgodność z normami jakości. Dzięki centralnej bazie danych, automatycznym przypomnieniom oraz zaawansowanej analizie danych, program ten umożliwi skuteczny nadzór nad wyposażeniem, minimalizując ryzyko błędów i zapewniając wysoką jakość pomiarów i badań. Arkusze kalkulacyjne umożliwiają łatwe wprowadzanie i analizę danych. Dzięki rozbudowanym funkcjom użytkownicy mogą szybko generować potrzebne raporty i analizować dane dotyczące wyposażenia. Środowiska programistyczne zapewniają przyjazny interfejs użytkownika, komunikację z bazą danych oraz mogą współpracować z przyrządami pomiarowymi.

Literatura

1. PN-EN ISO 9001:2015-10. Systemy zarządzania jakością – Wymagania.
2. PN-EN ISO/IEC 17025:2018-02. Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących.
3. AQAP 2110:2016. Wymagania NATO dotyczące zapewnienia jakości w projektowaniu, pracach rozwojowych i produkcji.
4. Grudowski P.: Podejście procesowe w systemach zarządzania jakością w małych i średnich przedsiębiorstwach. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej (Seria Monografie), 2007.
5. Dyrektywa 2014/32/UE w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do udostępniania na rynku przyrządów pomiarowych.

Adam Decner
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny