校正の概要およびIIoTをレポート管理に活用する方法

校正とは、簡潔に言うと、校正対象機器の測定値を既知の高精度の参照標準と比較するプロセスです。つまり、機器が許容範囲内の測定値を提供するかどうかを確定するプロセスです。

校正を実施するには、特定のツールと機器が必要であり、これは校正の種類に応じて異なります。一般的な例としては、有効な校正証明書を持つ校正器、標準機器、校正装置などがあります。

校正は正確な測定を保証するために不可欠です。計測機器は多様な産業環境に設置されるため、摩耗、振動、急激な温度変化、過酷な条件、機械的衝撃などの課題に直面します。これらの要因は機器の性能に影響を与える可能性があるため、校正により精度を検証する必要があり、さらに、アプリケーションの仕様に適合させるために機器の調整が必要となる場合もあります。

正確な校正は、信頼性の高い測定を保証し、製造プロセスに良い影響を与えます。また、校正によって測定値のばらつきを技術仕様範囲内に収めることができるため、予防保全に役立ち、測定のトレーサビリティを確保できます。

さらに、Endress+HauserのHeartbeat Technology搭載機器などの最新のスマート機器では、健全性ステータス情報を継続的に提供できるため、機器の状態と測定の信頼性をより明確に把握できます。

校正中は、手動作業またはオートメーションシステムによって、すべての測定値を記録する必要があります。校正が完了すると、校正証明書と呼ばれる最終資料が作成され、手順に関するすべての技術的詳細が記載されます。

一般的に、証明書には校正対象機器とトレーサブルな参照標準との比較データが含まれます。また、両方の機器の技術仕様、手順に関するデータ、校正の不確かさ、校正回数、責任担当者の署名も記載する必要があります。

すべての計測機器は、校正によって適切な機能とアプリケーションに求められる精度レベルを確保できます。校正のコンセプトは一貫していますが、校正の手順はフィールド機器のタイプに応じて異なります。

たとえば、圧力伝送器の校正では、圧力を生成する基準として校正済みの重錘型圧力計を使用することがあります。また、校正対象機器よりも高精度の別の圧力計を使用する場合もあります。

すべての校正基準には、当該地域で適用される基準への適合を証明する有効な校正証明書を含める必要があります。

一般的に、校正では、測定範囲全体に及ぶ複数のポイント（通常は0％、25％、50％、75％、100％）で、試験対象機器を参照標準と比較します。必要に応じて試験ポイントの追加も可能ですが、その場合、コストが増加します。

使用される参照標準は、機器のタイプに応じて異なります。

• 流量変換器：校正には、マスタ機器、重量計との比較、モバイル試験装置による校正などが利用されます。
• 圧力伝送器：一般的に、より高精度の標準機器、デジタル校正器、または重錘型圧力計が使用されます。
• 温度伝送器：電子部温度センサシミュレータなどの校正基準が利用されます。

校正手順の指針として、各ステップの概要を示す標準作業手順書（SOP）が使用されます。校正間隔については一般的な定義はありませんが、以下のような要因に基づいて決定できます。

• 機器タイプおよびアプリケーション
• 製造者の推奨事項
• 以前の校正のトレンド分析
• 機器の履歴データ
• プラント内の類似機器との比較
• 必要な測定精度

一般的に、校正とは機器を既知のより高精度の参照標準と比較するプロセスと考えられています。調整は、比較により特定された偏差を修正するために、必要に応じて校正後に実施するプロセスです。

校正には、測定範囲を参照標準と照合する手順が含まれます。許容範囲を超える誤差が検出された場合、機器の調整が必要となります。

たとえば、一般的な圧力伝送器の調整作業では、ゼロ調整を行い、次にスパン値を調整します。これらのパラメータは、機器の世代や製造者仕様に応じて、機械的設定またはソフトウェア設定によって変更できます。調整後に、再び測定範囲を標準と照合して、必要な精度レベルを満たしていることを確認する必要があります。

現地校正は、産業環境では一般的なプロセスであり、特に複数の機器で校正が必要な場合において計画的な製造停止期間中に行われます。この場合、外部のサービスプロバイダが圧力計、温度計、流量計の校正を行うのが一般的です。

流量校正などの現場校正は、一般的なサービスとして広く行われています。現在、多くの企業が可動式の校正装置を利用して、このようなサービスを現場で直接実施しています。たとえば、Endress+Hauserが提供する現地校正サービスでは、認定を取得した専門スタッフが高度な可動式装置を使用して校正を行います。

現地校正には、機器輸送の必要性の排除、即時の調整/修理、迅速かつ容易な機器交換、そしてすべての作業を資格を持つ専門スタッフが行う、といった利点があります。このアプローチにより、ダウンタイムを減らし、校正基準を確実に遵守できます。

校正の頻度については共通した基準がなく、いくつかの要因に応じて異なります。ベストプラクティスでは、校正間隔を決定するときに以下の点を考慮することを推奨しています。

• プロセスに対する測定の重要性
• プラントにおける品質のシステム要件
• 法規制の遵守
• 製造者の推奨事項
• 必要な精度レベルに達していない場合の影響
• その他の技術的要件

これらの要因は、適切な校正スケジュールの設定に役立ち、また、必要に応じてスケジュールを調整することも可能です。最新のIIoTソリューションを利用すると、機器データやスケジューリングツールに容易にアクセスできるため、校正計画の作成と実行をさらに効率化できます。

校正の不確かさとは、校正プロセスに伴う不確かさの程度を表し、設置条件、基準トレーサビリティ、環境変数などの要因の影響を受けます。校正の不確かさが校正対象機器の許容誤差を超える場合、校正の有効性を疑う必要があります。

たとえば、クランプオン流量計を使用してインライン機器を校正する場合、校正の不確かさが設置機器の許容誤差を超える可能性があり、これは無効なプロセスとなります。

試験対象機器の校正における合格/不合格の基準には、製造業者が定義した許容範囲、または最初の校正証明書に記載された許容範囲を使用できます。校正において、測定誤差が許容範囲を超えた場合、その校正は不合格とみなされます。この場合、機器を調整して再校正する必要があります。調整後、校正対象機器と参照標準との差が許容範囲内であれば、その機器は合格となります。

校正関連資料は適切に保管し、いつでもアクセスできるようにしておく必要があります。Netilion Libraryなどの最新のIIoTサービスでは、校正レポート、技術データ、関連資料をそれぞれの機器タグによってクラウドベースで一元管理できます。このアプローチにより、すべてのチームメンバーが効率的に情報にアクセスして共有/更新できるため、現場検証や過去の校正記録の検索時に作業時間を短縮できます。

IIoTプラットフォームにエッジデバイスを組み込むと、すべての機器のデジタルツインを自動的に作成し、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコンからファイルにアクセスできるようになります。これにより、コラボレーションが効率化され、技術資料や校正レポートにいつでもアクセスできるようになり、作業効率の向上と法規制遵守を実現できます。