conferma metrologica della strumentazione
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conferma metrologica della strumentazione
La conferma metrologica della strumentazione secondo la UNI 10012 M. BETTINELLI - UNICHIM Milano, 7 - 8 ottobre 2014 1 CONFERMA METROLOGICA DELLA STRUMENTAZIONE 2 UNI EN ISO 10012:2004 3 DOCUMENTI DI RIFERIMENTO 4 DOCUMENTI DI RIFERIMENTO 5 Strumento di misura dispositivo impiegato per eseguire una misurazione, solo o in associazione con altri dispositivi di supporto Nota: Uno strumento di misura può essere uno strumento indicatore o un campione materiale. Sistema di misura insieme comprendente uno o più strumenti di misura e in molti casi altri dispositivi, ivi compresi eventuali reagenti e alimentazioni, appositamente connessi e adattati per fornire, in intervalli specificati, valori misurati di grandezze di una data specie. 6 Catena di misura serie di elementi di un sistema di misura che costituiscono un percorso univoco per il segnale dal sensore all’elemento di uscita. Esempio: catena di misura spettrofotometrica: cellula fotoelettrica, amplificatore di corrente, resistore, voltmetro. 7 Catena di misura Ogni elemento della catena fornisce una misura (cioè il valore) di una particolare grandezza: 1. il sensore che è affetto dalla grandezza di interesse (cioè il misurando), 2. Il trasduttore che rende visibile all’operatore, o registra, il valore della misurazione. Tali grandezze possono essere divise in due categorie: il misurando le grandezze di influenza 8 Taratura e riferibilità Deve esistere una taratura e una riferibilità sia per il misurando che per ciascuna delle grandezze di influenza. Nel concreto, per garantire la riferibilità dei risultati occorre che la taratura di ogni singola grandezza presente nella catena di misura sia eseguita impiegando campioni di misura con valori noti, riferibili e con incertezza trascurabile rispetto a quella delle indicazioni ottenute 9 Taratura e riferibilità ATTENZIONE !! Queste tarature e queste riferibilità dovrebbero realizzate inizialmente dal costruttore al momento della prima messa in opera e controllo del sistema di misura. 10 Modalità di taratura e di riferibilità realizzata dal laboratorio di prova Metodo 1 m C= V Metodo 2 metodo di misurazione diretto: il misurando è quasi sempre la massa di un elemento o di un composto chimico, e la massa/volume della soluzione che contiene l’analita Sono necessari due sistemi di misura diretti: uno avente come misurando la massa dell ’ elemento o composto chimico di interesse e l’altro avente come misurando la massa o il volume dell’intera soluzione 11 Modalità di taratura e di riferibilità realizzata dal laboratorio di prova Metodo m C= V metodo di misurazione indiretto : il misurando è la concentrazione dell’analita espressa come rapporto tra la massa della sostanza e il volume della soluzione che tale massa contiene. 12 Modello Processo Conferma Metrologica (8.4) Miglioramento (5) Cliente Responsabilità della Direzione (6) Gestione delle Risorse Requisiti di misurazione Elementi in ingresso Cliente (8) Analisi e Miglioramento del sistema di misurazione (7.1) Conferma metrologica e (7.2) processi di misurazione Risultati misurazione Soddisfazione Elementi in Uscita 13 UNI EN ISO 10012:2004 14 UNI EN ISO 10012:2004 15 o eseguire le tarature di una o più grandezze di influenza o la loro verifica, significa andare al cuore del funzionamento di un sistema di misura e ciò non può essere fatto senza la dovuta competenza che, ancora una volta, è patrimonio esclusivo del costruttore. SST (System Suitability Test) - consiste nel verificare in modo indiretto che i valori di alcune grandezze di influenza importanti siano compresi nel loro campo di impiego o di riferimento 16 ESEMPIO 17 18 19 Processo di Conferma Metrologica Apparecchiatura Manuali del Costruttore M.R./M.R.C./Campioni del Costruttore C.M.A. Apparecchiature Esigenze Misurazione Metodo Prova Verifica Buon Funzionamento Apparecchiatura Confermata Metrologicamente con riferimento le esigenze di misurazione DEI METODI DI PROVA UTILIZZO Verifica della Taratura Verifica Buon Funzionamento IPV/GLP Manutenzione Procedure IPV/GLP del Costruttore 2 Taratura C.M.A. del Costruttore 1 Apparecchiatura Confermata Metrologicamente con riferimento alle caratteristiche metrologiche dichiarate dal Costruttore INSTALLAZIONE / MANUTENZIONE /AGGIORNAMENTI HD-SW-FW MR / MRC - Campioni Identificati dal Laboratorio 20 1 2 Apparecchiatura Confermata Metrologicamente con riferimento alle caratteristiche metrologiche dichiarate dal Costruttore Apparecchiatura Confermata Metrologicamente con riferimento le esigenze di misurazione DEI METODI DI PROVA Un’apparecchiatura può ritenersi adeguata, quando, note le sue caratteristiche metrologiche di misurazione (CMA), attraverso l ’ effettuazione di un processo di conferma metrologica, si dà evidenza che l ’ apparecchiatura di misurazione soddisfa i requisiti metrologici richiesti (RMC). 21 Dal confronto tra CMA e RMC ne deriva che l’apparecchiatura può essere confermata metrologicamente (confronto positivo) oppure dichiarata non confermata (confronto negativo) per quei determinati requisiti metrologici e conseguentemente non idonea per lo scopo previsto. Requisiti Caratteristiche metrologiche metrologici apparecchiature conferma Caratteristiche metrologiche Requisiti apparecchiature metrologici conferma APPARECCHIATURA CONFERMATA APPARECCHIATURA NON CONFERMATA USO IDONEA NON IDONEA 22 Apparecchiatura Confermata Metrologicamente ASPETTI DA GESTIRE Idoneità all’uso previsto Tempo di permanenza nello stato di idoneità Costi di gestione Adeguatezza Risultati forniti Rischio di Misurazioni Inadeguate CRITICITA’ Intervalli di Conferma Inadeguati 23 Conferma Metrologica mediante TARATURA INIZIO CERTIFICATO RIFERIBILITA’ METROLOGICA PROCEDURA DI TARATURA CARATTERISTIC HE METROLOGICHE TARATURA COSTRUTTORE RAPPORTO/ FORMALIZZAZIO NE TARATURA ANALISI RISULTATI DELLA TARATURA ESIGENZE DI MISURAZIONE NO STOP IDENTIFICAZIONE CARATTERISTICA CRITICA SIGNIFICATIVA DEL CORRETTO STATO DI TARATURA DELL’APPARECCHIATURA RISULTATI SODDISFANO LE ESIGENZE SI APPARECCHIAT URA IDONEA (confermata metrologicamente) TABELLA/CARTA REGISTRAZIONE VERIFICHE CARATTERIZZAZ IONE GRANDEZZA PER VERIFICA UTILIZZO GRANDEZZA PER VERIFICA STATO TARATURA Vedi controllo statistico di processo FREQUENZA DI VERIFICA PROCESSO ANALITICO UTILIZZO APPARECCHIAT URA APPARECCHIAT URA IDONEA (confermata metrologicamente) SI ESITO POSITIVO ? NO Conferma Metrologica mediante VERIFICA 24 IPV/GLP Verifica Buon Funzionamento Taratura Verifica Taratura € € Costi Mancato utilizzo delle Apparecchiature per attività analitiche di linea Costi Personale Interno Costi Assistenza Esterna € Costi relativi a Risultati Inadeguati dovuti allo stato di fuori conferma metrologica delle apparecchiature Costi MR/MRC € Rischio Complessivo legato all’attività con un’ottica di massimizzazione del rapporto tra COSTI E BENEFICI 25 Tali requisiti appartengono specificatamente alle esigenze di misurazione che occorre soddisfare In genere tali caratteristiche sono associate al prodotto (ad esempio una quota critica dimensionale di un particolare meccanico) o al processo (ad esempio un metodo di prova). Requisiti di misurazione (del metodo) 26 Caratteristiche metrologiche delle apparecchiature Requisiti di misurazione (del metodo) il processo di misurazione è adeguato e affidabile , e di conseguenza anche i dati da esso generati. 27 E’ proprio il processo di conferma metrologica che fornisce una risposta in termini di adeguatezza all’uso delle nostre apparecchiature di misurazione 28 1. Verifica caratteristiche metrologiche apparecchiatura 2. Taratura Della apparecchiatura misura Attività afferenti al processo di conferma Metrologica 4. decisione finale sullo stato di conferma (+ / - ) 3. verifica dei risultati ottenuti con i requisiti metrologici richiesti 29 UV-VIS 30 HPLC 31 ICP-MS 32 GFAAS 33 GC 34 GC-MS 35 ICP-OES 36 ICP-MS 37 GC 38 GFAAS 39 Cromatografo liquido HPLC Cromatografo liquido HPLC Caratteristiche Metrologiche Impatto sui risultati Modulo Pompa (importanti per la 1. accuratezza del flusso precisione dei risultati e la 2. precisione della pressione / velocità di ripetibilità del segnale flusso area/altezza del picco) Modulo Autocampionatore 1. precisione del volume di iniezione 2. carryover del sistema di iniezione 3. controllo linearità Modulo Forno 1. accuratezza temperatura del forno 2. precisione nella termostatazione del forno (importante per l’accuratezza dei risultati) (importanti per la precisione dei risultati e la ripetibilità del segnale area/altezza del picco) Modulo Rivelatore 1. noise e drift della linea di base 2. accuratezza della lunghezza d’onda (per UV-VIS es. con caffeina; per FLUO con il picco RAMAN dell’acqua) 3. rapporto segnale / disturbo 4. linearità della risposta del rivelatore Bisogna fare tutte queste rilevazioni per la verifica del Buon Funzionamento ? (importante per la sensibilità delle misure e per il limite di rilevabilità) (importante per l’accuratezza dei risultati) Tab.1-b Risposta strumentale (area, altezza picco NO Concentrazione) Sensibilità Ripetibilità Identificazione Appropriata Caratteristica Metrologica Apparecchiatura (C.M.A.) che rappresenti adeguatamente le caratteristiche fondamentali 40 Un solo metodo per la determinazione dell’intervallo di conferma non coprirà tutte le esigenze del laboratorio La scelta del metodo più appropriato per la determinazione dell’intervallo di conferma metrologica NON PUO’ NON PASSARE attraverso la conoscenza del modo in cui il processo si manifesta (variabili dominanti) Uno dei modi di discriminare le fonti di disturbo, anche nel caso della Conferma Metrologica, è quello di analizzare i dati usando tecniche statistiche con appropriati Indicatori di Processo 41 ILAC-G24:2007 / OIML D 10:2007 (E) METODO 1 Aggiustamento Automatico o "Starcase" DESCRIZIONE Gli intervalli vengono definiti sulla base della distribuzione dei risultati delle tarature in relazione agli scostamenti del valore medio e del range (vedi Sheward) VANTAGGI Adeguamenti rapidi degli intervalli - facilità di applicazione SVANTAGGI Poca programmazione degli intervalli di conferma perché dipendono dai risultati Difficoltà nella gestione perché ogni apparecchiatura deve essere gestita singolarmente con intervalli adeguati 42 ILAC-G24:2007 / OIML D 10:2007 (E) METODO 2 Carte di Controllo DESCRIZIONE Ogni volta che lo strumento viene tarato l'intervallo di conferma viene aumentato o ridotto a seconda che sia entro un % dell'errore max permissibile (es.80%) VANTAGGI Permette la variazione degli intervalli senza invalidare le misure precedenti Permette di capire le cause di eventuali scostamenti significativi Permette di capire se i limiti di specifica del costruttore sono ragionevoli SVANTAGGI Difficoltà nell'applicazione specie in strumenti complessi Richiede una elevata disponibilità di dati per la conoscenza della variabilità del processo 43 ILAC-G24:2007 / OIML D 10:2007 (E) METODO 3 Tempo di Utilizzo DESCRIZIONE L’intervallo di conferma è fissato sull’effettivo funzionamento dello strumento (es. ore di utilizzo). La conferma viene fatta al raggiungimento del tempo di utilizzo prefissato VANTAGGI Il numero di conferme dipende dall'effettivo utilizzo dello strumento SVANTAGGI Non può essere usato per strumenti passivi (resistenze, capacità, etc.) Difficoltà nella definizione dell'intervallo Richiede la continuità nel funzionamento dello strumento Richiede che lo strumento sia sempre in condizioni di buon funzionamento e non sia soggetto a derive Costo installazione e gestione dei timer significativo. Poca programmabilità degli interventi di conferma 44 ILAC-G24:2007 / OIML D 10:2007 (E) METODO 4 Verifiche in fase di utilizzo o “Black Box” Testing DESCRIZIONE Consiste nell’avere disponibile una “Black Box” (M.R., Hw, Sw, Campione, etc.) con la quale si effettua il monitoraggio di alcune Caratteristiche Metrologiche Significative dell’Apparecchiatura in esame VANTAGGI Applicazione negli strumenti complessi SVANTAGGI Difficoltà nella definizione dei parametri critici da monitorare I parametri critici sono frequentemente verificati Disponibilità elevata nell'utilizzo degli strumenti Può essere utilizzato su strumenti posti in siti differenti da quello dove è ubicato il centro di taratura Rappresentatività dei parametri critici monitorati rispetto al corretto stato di conferma metrologica dello strumento Stabilità delle caratteristiche della "black box" 45 ILAC-G24:2007 / OIML D 10:2007 (E) METODO 5 DESCRIZIONE Consiste nell’utilizzo di metodi statistici per la definizione degli intervalli di conferma VANTAGGI Applicabilità a numero elevato di strumenti della stessa tipologia SVANTAGGI Necessità di software per l'elaborazione statistica dei dati Altri approcci Statistici 46 ILAC-G24:2007 / OIML D 10:2007 (E) TABELLA RIEPILATIVA COMPARAZIONE DEI METODI E CARATTERISTICHE Metodo 1 Aggiustamento automatico o “Star Case” Metodo 2 Metodo 3 Carte di Controllo Tempo di Utilizzo Metodo 4 Verifiche in fase di Utilizzo o “Black Box” Testing Metodo 5 Altri approcci statistici Affidabilità Media Alta Media Alta Media Difficoltà nell'Applicazione Bassa Alta Media Bassa Alta Media Media Scarsa Media Scarsa Estensione nell'applicabilità Media Bassa Alta Alta Bassa Disponibilità all'utilizzo degli strumenti Media Media Media Alta Media Distribuzione bilanciata delle attività di conferma 47 PER APPARECCHIATURE COMPLESSE E’ POSSIBILE IPOTIZZARE L’USO DEL CONCETTO “BLACK BOX” ED APPLICARE LE TECNICHE STATISTICHE PER ACQUISIRE DATI E DARE EVIDENZA CHE: La C.M.A. Identificata Rappresenti realmente il maggior numero di variabili dominanti che condizionano il processo di conferma metrologica La C.M.A. Identificata ha un comportamento stabile nel tempo 48 Rischio di Misurazioni Inadeguate AMBIENTE E ALTRE GRANDEZZE DI INFLUENZA INCERTEZZA MR / MRC COMPETENZA DEL PERSONALE Formazione MR/MRC in Matrice Reale Impatto sui Risultati Abilità Bontà Riferibilità Modalità di Controllo Bontà Registrazioni Tecniche Statistiche ANALISI DATI STORICI Validazione SOFTWARE Addestramento Verifica Prestazioni Test Periodici Procedura di VERIFICA RISCHIO DI MISURAZIONI INADEGUATE Procedura di TARATURA PROCEDURA DI CONFERMA METROLOGICA 49 Rischio di Misurazioni Inadeguate IL PUNTO DI PARTENZA NELLA ACCETTABILITA’ DEL RISCHIO E’ IMPLICITAMENTE DEFINITO NEI DATI: Metodi NON Normati DICHIARAZIONE DI VALIDAZIONE VERIFICA DELLE PRESTAZIONI Metodi Normati LA CONFERMA METROLOGICA DELLE APPARECCHIATURE IMPATTA SUI RISULTATI DI PROVA IN TERMINI DI: INCERTEZZA ACCURATEZZA 50 Rischio di Misurazioni Inadeguate INCERTEZZA ACCURATEZZA TROVATE IN FASE DI VALIDAZIONE METODI NON NORMATI / VERIFICA PRESTAZIONALE DEI METODI NORMATI DOVREBBERO ESSERE GARANTITE IN EGUAL MISURA NELLA FASE DI APPLICAZIONE OPERATIVA DEI METODI DI PROVA ATTRAVERSO LA DEFINIZIONE DELLE TOLLERANZE DI ACCETTABILITA’ DELLE TARATURE LA VERIFICA DEL PESO CHE LA TARATURA HA SULL’INCERTEZZA FINALE DEL METODO 51 ANALISI DEI RISCHI LABORATORIO Xyz EVENTO VULNERABILITA' Non corretta installazione dell'apparecchiatur a L’apparecchiatura ICPMS / AA / GC-MS / etc. non è nelle prestazioni sufficienti a rilevare l’assenza di analita entro i limiti consentiti legalmente DANNO Utilizzo dell'apparecchiatura non in corretto stato di installazione e di conferma metrologica IMPATTO GRAVISSIMO FREQUEN ZA DEL RISCHIO (F) Frequente LIVELLO DEL RISCHIO I (Altissim o) AZIONI DI MITIGAZIONE LIVELLO RISCHIO RESIDUO Installazione in accordo alle specifiche del costruttore e relativo superamento delle verifiche previste BASSO Verifica funzionale di corretta esecuzione delle attività di prova in accordo alle GLP definite dal costruttore Conferma metrologica mediante esecuzione autotune prima dell'uso giornaliero della apparecchiatura Mancanza di controlli dell'apparecchiatur a in fase di utilizzo Presenza di analiti in concentrazione superiore a quella consentita ma in quelle specifiche condizioni l’apparecchiatura non le rileva GRAVE (P) Probabile I (Altissim o) conferma metrologica mediante verifica retta di taratura secondo le modalità previste dal metodo di prova BASSO Superamento Controlli di processo previsti dalle procedure di assicurazione qualità dei risultati di prova Mancanza di programmi di manutenzione PROGRAMMATA dell'apparecchiatur a Indisponibilità dell'Apparecchiatura per rotture SIGNIFICATIV O (I) Improbabil e IV (Basso) Nessuna 52 N.A. Rischio di Misurazioni Inadeguate In ultima analisi la regola che andrà ad essere stabilita da una Analisi dei Rischi ha come logica OGGETTIVATA e PESATA in un contesto NON ASSOLUTO ma CHE DIPENDE DAGLI SCOPI LEGATI ALL’UTILIZZO PREVISTO dei metodi di prova la Seguente : MAGGIORE E’ L’IMPATTO DEL CORRETTO STATO DI CONFERMA METROLOGICA SUI RISULTATI DI PROVA, PIU’ SEVERA DOVRA’ ESSERE LA GESTIONE DELL’INTERVALLO DI CONFERMA METROLOGICA 53 Apparecchiatura Confermata Metrologicamente ASPETTI DA GESTIRE Idoneità all’uso previsto Tempo di permanenza nello stato di idoneità Costi di gestione Adeguatezza Risultati forniti CRITICITA’ Intervalli di Conferma Inadeguati 54 L’indice di potenzialità del processo (Cp , process capability) definito come il rapporto tra la differenza dei limiti di specifica e 6 volte lo scarto tipo del processo: LSS − LIS) ( Cp = 6σ L’indice di prestazione del processo (Cpk , shifted capability index) definito come la prestazione effettiva del processo in quanto tiene conto dello spostamento della media rispetto al valore nominale; esso è dato da: min(LSS − media) (media − LIS) Cpk = ; 3σ 3σ 55 La variabilità del processo è superiore al campo di tolleranza ammesso. Dati Sicuramente fuori limite. Il processo rispetta al limite le specifiche (vale solo se il processo è centrato Cp=Cpk. Alcuni dati possono essere fuori dai limiti. Ad esempio i dati in prossimità dei limiti di specifica tenendo conto dell’incertezza che sommata al limite fa superare il valore totale. 56 Il Valore Cp>1 è considerato accettabile in quanto la variabilità del processo è inferiore a quella ammessa dalle specifiche. Si potrebbero avere dei dati fuori limite solo se il processo non fosse centrato In genere si considera CAPACE un processo in cui il valore di Cp=Cpk=1,33. Ciò significa che la differenza tra la media Vm ed il limite di tolleranza è 4 Sigma (dato che 1,33 è 4/3) Con un Cp e Cpk pari a tale valore il 99,994% dei dati cade all’interno delle specifiche. 57 Il vantaggio di avere il processo di misurazione sotto controllo statistico è che il processo diventa prevedibile con conseguente preventiva valutazione della sua capacità di soddisfare le specifiche e quindi, in termini pratici, di poter diminuire i controlli che portano sempre e comunque ad un allungamento dei tempi analitici. 58 10,06 10,04 10,02 10 9,98 9,96 9,94 9,92 9,9 1 2 3 4 5 Riferimento (mg) 6 7 8 9 Misurato (mg) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Limite Inferiore Limite Superiore Media Misure Carta di controllo relativa ai dati della conferma metrologica mediante verifica con una massa nominale di 10 mg. Con i dati registrati nella carta di controllo risultano i seguenti valori: media = 9,9952 mg; scarto tipo=0,0108, Cp= 1,6667, Cpk=0,4690. Si ha un Cp>1,33>CpK, pertanto il processo sarebbe da ritenere sotto controllo statistico in quanto Cp>1,33 e, anche se non centrato perché Cp e Cpk non sono uguali, il contributo del bias dovuto alla centratura tra valore nominale e valore medio è piccolo e quindi trascurabile rispetto ai valori di specifica definiti. Infatti centrando il processo sul valore medio si avrà:Cp=Cpk=1,5165>1,33 59 Risposte strumentali di una massa organica ad elevata risoluzione utilizzata per l'analisi di diossine e furani in matrici biologiche (siero). Cp= 1,5477, Cpk=1,8666. Per entrambi gli analiti si ha un Cp>1,33>CpK I risultati presi in considerazione sono relativi a 1 pg/µl di 2,3,7,8 TCDD e 10 pg/µl di OCDD iniettati come verifica intermedia di taratura nel periodo maggio-agosto 2009. 60 Rapporti con fornitori esterni e conferma metrologica SERVIZIO ACQUISTATO COSTRUTTORE CENTRI TARATURA ESTERNI (SIT) FORNITORI SERVIZI CHIAVI IN MANO Manutenzione / IVP / GLP / Conferma Metrologica Specifiche Costruttore Servizio di Taratura Esterno o Presso la sede ATTIVITA’ DEL LABORATORIO Richiesta di Intervento Possibili Costi di gestione Elevati Verifica Dati della Conferma Metrologica Definizione Specifiche Taratura (Range, U, etc.) Verifica Esiti Taratura e Conferma Metrologica Gestione degli Strumenti (Manutenzione, Taratura, Registrazioni, etc.) CRITICITA’ Definizione Specifiche Taratura (Range, U, etc.) Definizione Lead Time di Intervento Verifica Applicazione Accordi Contrattuali Verifica Esiti Taratura e Conferma Metrologica Costi – Tempi per la taratura – Difficoltà definizione completa Specifiche Difficoltà definizione completa Specifiche anche di erogazione e non solo tecniche – Difficoltà Valutazione e Qualifica Preventiva della reale Competenza – Monitoraggio Erogazione e gestione penali – Triangolazioni con centri esterni di taratura 61 Rapporti con fornitori esterni e conferma metrologica LABO RATO RIO COSTRUTTORE FORNITORE SERVIZI CENTRO SIT CHIAVI IN MANO Sarebbe richiesta anche ai fornitori la competenza sulla ISO/IEC 17025 (vedi p.to 5.6 ISO 10012) 62
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