Metrologie ist ein Fachbegriff für alle Aktivitäten und Verfahren im Zusammenhang mit Messungen. Das ultimative Ziel der Metrologie, auch definiert als ‚the science of measurement and its application‘ (International Vocabulary of Metrology, 2010), ist es, korrekte, vergleichbare und zuverlässige Messergebnisse sicherzustellen.
Die Messtechnik kann in folgende Bereiche unterteilt werden:
- Wissenschaftliche oder allgemeine Metrologie. Dieser Teil der Metrologie befasst sich mit Problemen, die allen metrologischen Fragen gemeinsam sind, unabhängig von der Menge selbst. Zum Beispiel berührt es die allgemeinen theoretischen und praktischen Probleme im Zusammenhang mit Maßeinheiten, das Problem der Fehler in der Messung und die Probleme der metrologischen Eigenschaften von Messgeräten.
- Industrielle Messtechnik. Diese Disziplin konzentriert sich auf Messungen in der Produktion und Qualitätskontrolle.
Typische Themen sind Kalibrierverfahren und Kalibrierintervalle, die Steuerung von Messvorgängen und das Management von Messgeräten.
- Rechtliches Messwesen. Dieser Begriff bezieht sich auf obligatorische technische Anforderungen. Ein juristischer Messdienst prüft diese Anforderungen, um korrekte Messungen in Bereichen von öffentlichem Interesse wie Handel, Gesundheit, Umwelt und Sicherheit zu gewährleisten (International Vocabulary of Terms in Legal Metrology, 2000).
Die Messung umfasst praktisch alle kommerziellen Vorgänge, vom Handel mit Schüttgütern (Erdöl, Erdgas, Metallerze) bis zum Einzelhandelsverkauf von Waren an die Öffentlichkeit auf dem Markt. Insbesondere der internationale Handel mit Industriegütern und Produktionsprozesse mit Teilen und Komponenten, die in verschiedenen Regionen der Welt hergestellt werden, erfordern korrekte Messungen auf der Grundlage eines internationalen Messsystems. Dies kann durch die folgenden Beispiele veranschaulicht werden.
- Internationaler Handel und die Bedeutung eines weltweit anerkannten Einheitensystems
Angenommen, Sie möchten den Durchmesser eines Rohrs kennen. Möchten Sie die Abmessung in Zentimetern oder Zoll? Was wird von Ihrem Kunden angefordert? Der Zentimeter und der Zoll sind Einheiten, die zu zwei verschiedenen Einheitensystemen gehören. Während der Zentimeter ein Submultiplex des Meters ist, gehört die Längeneinheit des Internationalen Einheitensystems (SI), der Zoll, zum sogenannten imperialen Maßsystem
. Das SI ist das empfohlene System und wird weltweit angewendet, während imperiale Einheiten in einigen Ländern oder für bestimmte Anwendungen verwendet werden.
- Hochpräzise Messungen als Grundlage der Telekommunikations- und Informationstechnik
‚ Zeit ist die am häufigsten gemessene Größe. Mit der heutigen Technologie wird die richtige Zeit über Radio, Fernsehen, Telefon, Internet und Satellit verbreitet. Ein Beispiel für ultrapräzise Zeitmessungen ist das Global Positioning System GPS, bei dem Zeitsignale von Atomuhren von mindestens drei Satelliten verwendet werden, um die Position des Empfängers auf dem Boden mit einer Genauigkeit von einem Bruchteil eines Meters zu berechnen. Diese außerordentlich genauen Ergebnisse können nur unter der Bedingung erzielt werden, dass jeder Takt Zeitsignale gleicher Genauigkeit erzeugt. Diese Technologie trägt dazu bei, den Versand von Waren schneller und sicherer zu machen, erleichtert und beschleunigt den Austausch und das Abrufen von Informationen und bildet die Grundlage für den elektronischen Handel (Secrets of Electronic Commerce, 2009).
- Beiträge der Metrologie zur Konformitätsbewertung und Zertifizierung
Auf globalen Märkten werden Zertifikate häufig als Nachweis für die Konformität von Produkten oder Dienstleistungen mit festgelegten Normen oder Vorschriften benötigt. Konformitätsbewertungen und die Überprüfung der Einhaltung von Normen oder Vorschriften erfordern in vielen Fällen Messungen und Prüfungen.
Messungen und Prüfungen müssen daher innerhalb bestimmter Grenzen korrekt, vergleichbar und zuverlässig sein, um das Vertrauen in Zertifikate zu gewährleisten.
Im Allgemeinen wird die Genauigkeit von Messgeräten durch regelmäßige Kalibrierungen erreicht. Bei der Kalibrierung wird ein Messgerät mit einem genaueren Messstandard verglichen. Nationale Messstandards, die in der Regel die genauesten Messungen in einem Land liefern, werden mit internationalen oder anderen nationalen Standards verglichen, um die korrekte Verbreitung von Einheiten weltweit sicherzustellen. Besteht eine lückenlose Kette dokumentierter Kalibrierungen vom höchsten Standard bis hin zu gewöhnlichen Messgeräten, so werden die erzielten Messungen als ‚rückführbar‘ bezeichnet.
Die Kosten und Risiken der Nichtkalibrierung
Leider ist die Kalibrierung mit Kosten verbunden, und in unsicheren wirtschaftlichen Zeiten kann diese Aktivität oft vernachlässigt werden oder das Intervall zwischen den Kalibrierungsprüfungen von Instrumenten kann verlängert werden, um Kosten zu senken oder einfach durch einen Mangel an Ressourcen oder Arbeitskräften.
Die Vernachlässigung der Kalibrierung kann jedoch zu ungeplanten Produktions- oder Maschinenstillständen, Produkt- und Prozessqualitätsproblemen oder sogar Produktrückrufen und Nacharbeiten führen.
Wenn das Gerät für einen Prozess kritisch ist oder sich in einem explosionsgefährdeten Bereich befindet, kann es außerdem zu einem Risiko für die Sicherheit der Mitarbeiter führen, dass der Sensor im Laufe der Zeit driftet. In ähnlicher Weise könnte ein Endprodukt, das von einem Werk mit schlecht kalibrierten Instrumenten hergestellt wird, sowohl für Verbraucher als auch für Kunden ein Risiko darstellen. In bestimmten Situationen kann dies sogar dazu führen, dass ein Unternehmen seine Betriebsgenehmigung verliert, weil es seine regulatorischen Anforderungen nicht erfüllt. Dies gilt insbesondere für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie für Pharmahersteller.
Auch Waagen müssen regelmäßig kalibriert werden.
Die Bestimmung der richtigen Masse eines Produkts oder Materials ist besonders wichtig für Unternehmen, die Stahl, Papier und Zellstoff, Energie, Luftfahrtunternehmen, Häfen und Einzelhandelsgeschäfte beliefern, die Kunden auf der Grundlage der Masse ihrer Lieferungen in Rechnung stellen (steuerliche Messung). Diese Unternehmen müssen nicht nur nachweisen, dass die Masse korrekt ist, sondern auch, dass die Geräte, die die Messwerte erzeugen, korrekt kalibriert wurden.
Die Rechnungsstellung in diesen Branchen basiert häufig auf Prozessmessungen.
Es besteht daher ein wachsender Bedarf, die messtechnische Qualität dieser Waagen durch Kalibrierung bestätigen zu lassen.
Die Produktherstellung hängt auch von genauen Massen ab und so müssen Labors und Produktionsabteilungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Öl und Gas, Energie, chemischen und pharmazeutischen Industrie auch ihre Waagen kalibrieren.