計測機器の校正と検証をわかりやすく解説
計測機器の校正と検証の基礎を解説し、性能の最適化や規制要件への適合、メンテナンス作業の負担軽減に役立つポイントをご紹介します。
要約
- 校正では、測定誤差を定量的に把握し、計測機器が要求される性能基準を満たしていることを確認できます。
- 検証では、校正サイクルの合間に、計測機器が規定の要件を満たして動作していることを客観的に確認できます。
- 最大許容誤差（MPE）は、計測機器が校正に合格するかどうかや、校正頻度を判断する際の基準となります。
- インライン検証を活用することで、ダウンタイムやメンテナンスコストを削減し、校正間隔の延長につなげることができます。
- 内蔵の診断機能と監査に対応したレポートにより、計測機器の状態を監視できるほか、適合性の維持やプロセスの信頼性向上にも役立ちます。
プロセス産業における計測機器の校正の重要性
プロセス環境では、計測機器が重要な役割を果たしています。製品品質、操業効率や安全性を維持するには、正確な測定が欠かせません。しかし、信頼性と精度に優れた計測機器であっても、時間の経過に伴って測定値にドリフトが生じたり、予期せぬ故障が発生したりする可能性があります。
測定誤差の程度は、計測機器の種類や機能、使用条件によって異なります。そのため、計測機器には定期的な校正が必要です。校正によって測定誤差を定量的に把握し、測定値がその用途に求められる信頼性を備えているかどうかを確認します。
計測機器の校正と検証の定義
計測機器の校正とは、測定結果とトレーサブルな参照標準との関係を明らかにする標準化された手順です。一方、検証では、規定された要求事項を満たしていることを客観的な証拠によって確認します。つまり、校正では測定データを取得し、検証ではその結果が規定の合格基準を満たしていることを確認します。Endress+Hauserでは、校正によって数値を得て、検証、トレーサビリティ、認定によってその数値の信頼性を確保します。
校正とは、被試験器（UUT）を既知の参照標準と比較して、その測定誤差の程度を求めるプロセスです。特性が明らかになったUUTは、他の機器の校正に使用できます。測定結果の信頼性を維持するには、一連の校正を通じて、広く認められた国家標準または国際的な一次標準までトレーサビリティが確保されている必要があります。
校正における重要な基準の1つが最大許容誤差（MPE）です。これは、計測機器が要求される性能を満たすことのできる測定誤差の最大値です。MPEは製造者、規制機関や業界規格によって規定され、校正の合否判定基準として使用されます。計測機器の誤差がこの限度内にあり、規定の要求事項を満たしていれば、校正試験に合格となります。
MPEは規制要件とあわせて、個々の計測機器の校正頻度や校正手順を決定する際の基準として使用されることがあります。
MPEの要件が厳しい計測機器では、多くの場合、厳格に管理された条件下でのラボ試験が必要になります。一方、MPEの要件がそれほど厳しくない計測機器では、操業への影響が少ない校正方法や、場合によってはインライン検証を採用することが妥当と判断されるケースも少なくありません。
検証は、より包括的な概念です。校正と同様の方法で実施することもできますが、一般的には、校正で求められる計量トレーサビリティの要件を満たさない参照基準を使用して行われます。たとえば、クランプオン超音波流量計を使用してインライン流量計を検証する場合がこれに該当します。また、測定信号に関わる各コンポーネントを個別に試験し、正常に機能していることを確認する方法も一般的です。たとえば電磁流量計では、電極電圧をトレーサブルな内部または外部の基準と比較することで検証を行い、機器が想定される性能範囲内で動作していることを確認できます。
Endress+HauserのHeartbeat Technology搭載機器など、高度な検証機能を備えた計測機器では、インライン検証が定期校正に代わる、より迅速で効率的な方法となります。インライン検証によって頻繁な校正の必要性を減らすことで、プラントの可用性向上、メンテナンスコストの削減、輸送中の損傷リスクの低減、計測機器の再設置時に生じるエラーの低減につながります。
さらに、容易に実施でき、より高い頻度で行えるこの検証方法により、計測機器の性能を継続的に追跡し、測定値のドリフトを早期に把握できます。これにより、予定外のダウンタイムを削減し、高い生産品質を維持できます。
検証を活用した校正間隔の延長
校正間隔、つまり校正から次の校正までの期間は、計測機器の重要度と許容できない測定誤差が生じるリスクを考慮して決定する必要があります。このような誤差のリスクは時間の経過とともに高まりますが、定期的に校正を行うことで許容可能なレベルに抑えることができます。しかし、全面的な校正を行う場合には多くの時間とコストがかかることがあります。
校正では計測機器の誤差を直接測定できますが、校正後に検証を行うことで、その結果を規制要件に照らして評価し、計測機器の性能が引き続き要件に適合していることを確認できます。
校正と校正の間に検証を実施することで、校正間隔を延長できる場合もあります。これは、インライン検証に対応した計測機器では特に有効です。搭載された診断データを活用して定期的に機器の状態をチェックすることで、適合性や安全性を損なう可能性のある重大な偏差を早期に把握できます。
現在の計測機器には、問題の診断、検証の実施、監査可能なレポートの生成といった機能が組み込まれているものも少なくありません。これにより、校正や手動での検証に伴う作業負担が軽減され、オペレータによる介入やプラントのダウンタイムを大幅に削減できます。さらに、認証された校正・検証手順で必要となるトレーサビリティも確保できます。
計測機器の校正と検証によるプロセス改善
正確な測定と効率的な生産は、競争力を維持するうえで欠かせません。その第一歩は、校正と検証の関係を理解し、設置されている計測機器全体で両者の適切なバランスを見極めることです。校正と検証を適切に組み合わせることで、計測機器の性能を最適化し、稼働時間を最大化できるほか、規制要件への適合を維持し、操業の安定性を確保できます。
