Kalibrierung: Vorteile vor Ort

Kalibrierung direkt am Einsatzort

Bei einer Vor-Ort-Kalibrierung wird das Messmittel nicht in ein Kalibrierlabor transportiert, sondern direkt an seinem Einsatzort mit geeigneten Referenzgeräten kalibriert. Dies kann in der Produktion, im Entwicklungs- oder Prüflabor, in der Qualitätssicherung oder an fest installierten Anlagen erfolgen. Besonders sinnvoll ist dieses Vorgehen bei schwer transportierbaren Messmitteln, grösseren Gerätebeständen oder Anlagen mit hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit.

Der wesentliche Vorteil liegt in der Reduktion von Stillstandszeiten und organisatorischem Aufwand. Transport, Verpackung und Demontage entfallen, und empfindliche Geräte werden keinen zusätzlichen Belastungen ausgesetzt. Bei integrierten Systemen kann zudem vermieden werden, dass Kabelverbindungen, Schnittstellen oder Konfigurationen durch einen Ausbau verändert werden. Dadurch reduziert sich der Aufwand für anschliessende Funktionsprüfungen oder eine erneute Inbetriebnahme.

Besonders relevant ist dies bei automatisierten Prüf- und Messsystemen. DAQ- und PXI-Systeme, Digitizer, Source Measure Units, Netzgeräte, Hochspannungsprüfgeräte und Oszilloskope sind häufig über Schaltmodule, Adapter und kundenspezifische Verkabelungen in komplexe Testumgebungen eingebunden. Der Ausbau einzelner Komponenten kann dadurch nicht nur das Messmittel selbst, sondern den gesamten Prüfablauf beeinflussen.

Vor-Ort-Kalibrierungen kommen in zahlreichen Industriebereichen zum Einsatz – beispielsweise in der Automobiltechnik, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie Informations- und Kommunikationstechnik. Entscheidend ist dabei weniger die Branche als die Bedeutung des Messmittels für qualitäts-, sicherheits- oder prozessrelevante Entscheidungen.

Eine Vor-Ort-Kalibrierung ist jedoch nicht in jedem Fall die optimale Lösung. Der Einsatzort muss geeignete Umgebungsbedingungen bieten, da Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, elektromagnetische Einflüsse oder Erschütterungen die Messung beeinflussen können. Zudem muss geprüft werden, ob die erforderlichen Messgrössen, Bereiche und Verfahren ausserhalb des stationären Labors innerhalb des akkreditierten Geltungsbereichs abgedeckt sind. Massgebend ist daher nicht der Ort der Kalibrierung, sondern die technische Eignung des Verfahrens für die jeweilige Anwendung.

Besonders deutlich wird diese Abwägung bei modular aufgebauten, automatisierten Prüfsystemen, wie sie beispielsweise mit Plattformen von National Instruments realisiert werden.

Modulare Prüfsysteme als besondere Herausforderung

Mess- und Schaltmodule von National Instruments bilden die messtechnische Basis vieler automatisierter Prüf- und Validierungssysteme. In PXI-, PXIe-, PCI- oder PCIe-basierten Plattformen übernehmen sie unterschiedliche Aufgaben: von der hochgenauen Messung elektrischer Grössen über die Erfassung schneller Signalverläufe bis hin zur Ausgabe definierter Spannungen und Ströme oder der automatisierten Umschaltung von Messpfaden. Gesteuert durch Testsoftware wie LabVIEW, TestStand oder kundenspezifische Anwendungen ermöglichen sie reproduzierbare Prüfabläufe mit hohem Automatisierungsgrad.

Die einzelnen Module sind dabei meist Teil einer komplexen Messkette. Für die Qualität der Prüfergebnisse sind nicht nur die Eigenschaften des Messmoduls selbst relevant, sondern auch die Systemumgebung – beispielsweise Signalpfade, Adapter, Schaltmodule, Verkabelung, Softwarekonfiguration und definierte Prüfkriterien.

Eine Kalibrierung stellt sicher, dass die Messabweichungen der eingesetzten Module bekannt sind und dokumentiert werden. Sie bildet damit eine wichtige Grundlage für zuverlässige Prüfprozesse. Bei automatisierten Testsystemen kann es darüber hinaus sinnvoll sein, die Funktion des Gesamtsystems mittels einer Verifizierung zu beurteilen.

Kalibrierung und Verifizierung erfüllen dabei unterschiedliche Aufgaben: Die Kalibrierung beschreibt die messtechnischen Eigenschaften eines einzelnen Messmittels und dokumentiert Abweichungen sowie Messunsicherheiten. Die Verifizierung bewertet hingegen, ob das Gesamtsystem unter den vorgesehenen Bedingungen eine definierte Anforderung erfüllt. Ein kalibriertes Modul ist somit eine wesentliche Voraussetzung für einen zuverlässigen Prüfplatz, ersetzt jedoch nicht automatisch die Bewertung der gesamten Messkette.

Die technische Bewertung eines Messsystems endet jedoch nicht bei der Kalibrierung einzelner Module. Entscheidend ist, dass die Messergebnisse nachvollziehbar und vergleichbar bleiben.

Rückführbarkeit schafft Vertrauen in Messwerte

Rückführbarkeit bedeutet, dass ein Messergebnis über eine dokumentierte, ununterbrochene Kette von Kalibrierungen auf nationale oder internationale Normale bezogen ist. Jede Stufe dieser Kette trägt mit ihrer Messunsicherheit zur Unsicherheit des Endergebnisses bei. Erst die dokumentierte Kette macht Messwerte unabhängig von Ort und Zeitpunkt vergleichbar. Dies ist eine Voraussetzung, um Prüfresultate zu reproduzieren und Konformität gegenüber internen Spezifikationen, Normen oder regulatorischen Vorgaben nachzuweisen.

Die Akkreditierung nach ISO/IEC 17025 ist die formelle Bestätigung der Kompetenz eines Kalibrierlabors für festgelegte Tätigkeiten. In der Schweiz erfolgt die Begutachtung durch die Schweizerische Akkreditierungsstelle SAS. Der konkrete Geltungsbereich eines Kalibrierlabors ist im zugehörigen SCS-Verzeichnis beschrieben. Für Vor-Ort-Kalibrierungen ist besonders auf die entsprechenden Angaben in der Spalte «Bemerkungen» zu achten. Eine allgemeine Akkreditierung bedeutet nicht automatisch, dass jede Messgrösse, jeder Messbereich oder jede Kalibrierung beim Kunden akkreditiert angeboten werden kann.

Ist die Vor-Ort-Tätigkeit in den akkreditierten Geltungsbereich eingebunden, gelten die Anforderungen an Verfahren, Referenzmittel, Kompetenz des Personals, Messunsicherheit, Aufzeichnungen und Qualitätssicherung auch ausserhalb des stationären Labors. Das akkreditierte Kalibrierzertifikat dokumentiert die Ergebnisse und bestätigt die Einordnung in die metrologische Rückführungskette. Über internationale Anerkennungsvereinbarungen können solche Zertifikate zudem grenzüberschreitend akzeptiert werden, was insbesondere für international tätige und regulierte Unternehmen von Bedeutung ist.

Die Auswahl des Kalibrierpartners sollte dennoch nicht allein anhand des Akkreditierungszeichens erfolgen. Zu prüfen sind der konkrete Scope, die abgedeckten Messbereiche, die erreichbare Messunsicherheit und die Eignung des Verfahrens für die Anwendung. So kann etwa die Kalibrierung eines Gerätetyps grundsätzlich im Scope enthalten sein, während ein bestimmter Messbereich, eine benötigte Funktion oder der Einsatz vor Ort nicht abgedeckt ist.

Gute Vorbereitung verkürzt den Unterbruch

Neben der Wahl des geeigneten Kalibrierverfahrens entscheidet auch die Organisation vor Ort wesentlich über die Effizienz des Einsatzes.

Eine Vor-Ort-Kalibrierung entfaltet ihren Vorteil erst durch eine sorgfältige Vorbereitung. Als Richtwert ist eine Kontaktaufnahme etwa zwei Monate vor dem gewünschten Termin sinnvoll. So bleibt genügend Zeit, Geräteliste, Kalibrierumfang, Messpunkte, Umgebungsbedingungen und Terminfenster abzustimmen. Bei wiederkehrenden Einsätzen erleichtert eine langfristige Zusammenarbeit die Planung. Standorte, Ansprechpartner, Sicherheitsbestimmungen und technische Besonderheiten sind bekannt und können in einen standardisierten Ablauf überführt werden.

Ausgangspunkt ist eine vollständige Messmittelliste. Sie sollte mindestens Inventarnummer, Hersteller, Typ, Seriennummer, Standort, gewünschten Kalibrierumfang und Verfügbarkeit enthalten. Benötigtes Zubehör, Anschlussleitungen, Adapter und technische Unterlagen sind ebenfalls einzuplanen. Die Geräte müssen zum vereinbarten Zeitpunkt zugänglich und betriebsbereit sein. Erforderliche Aufwärm- und Stabilisierungszeiten sind ebenso zu berücksichtigen wie Freischaltungen und Sicherheitsmassnahmen an fest installierten Anlagen.

Produktion, Entwicklung, Qualitätssicherung und Unterhalt sollten den Ablauf gemeinsam abstimmen. Messmittel lassen sich dann gebündelt und nach Priorität aus dem Betrieb nehmen, während andere Anlagenteile weiterarbeiten. Bei redundanten Prüfplätzen kann eine gestaffelte Kalibrierung die Verfügbarkeit zusätzlich erhöhen. Eine Kontaktperson vor Ort erleichtert die Koordination bei Zugang, technischen Fragen und Abweichungen. Zutrittsregeln, Arbeitssicherheit, notwendige Schulungen, Arbeitsflächen und Stromversorgung gehören ebenfalls in die Vorbereitung.

Qualität sichern und Verfügbarkeit erhalten

Die Vor-Ort-Kalibrierung verbindet zwei Anforderungen: Messmittel müssen für belastbare Qualitätsnachweise regelmässig überprüft werden, sollen dem betrieblichen Prozess aber möglichst kurz entzogen werden. Besonders bei fest integrierten, empfindlichen oder zahlreichen Messmitteln kann die Kalibrierung am Einsatzort deshalb die technisch und wirtschaftlich sinnvollste Lösung sein.

Sie reduziert Unterbrüche und vermeidet unnötige Eingriffe in bestehende Mess- und Prüfsysteme. Voraussetzung sind ein geeigneter akkreditierter Umfang, klar definierte Anforderungen und eine Planung, welche metrologische Qualität und Anlagenverfügbarkeit gleichwertig berücksichtigt.