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Avvio corso - Metrologia

Alfredo Cigada

© Misure e Tecniche Sperimentali - Alfredo Cigada

Riferimenti per la prima parte

Brunelli Experimentation & Measurements (NIST)

cd INRIM Evolving needs…BIPM

VIM

documenti presenti sul sito

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www.inrim.it

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Le misure sembrano facili ma…

• La strumentazione è facile da reperire a costi accettabili: questo non necessariamente significa saper eseguire misure con un senso

• Non esiste un metodo, comune a tutte le misure, che metta al riparo da errori grossolani; l’esperienza, la curiosità, la voglia di capire sono le qualità fondamentali

• Una misura sbagliata ha conseguenze importanti (ha una evidenza inconfutabile, porta ad elaborare teorie errate…)

• Il corso ha un approccio particolare: è rivolto al saper fare e richiede competenze multidisciplinari


Il significato del misurare

• Lord Kelvin riafferma l’importanza delle misure:“Io spesso affermo che quando puoi misurare ciò di cuistai parlando e lo puoi esprimere in numeri, tu conosciqualcosa di ciò, ma quando non puoi esprimerlo innumeri, la tua conoscenza è povera ed insoddisfacente”.

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Alcune definizioni per cominciare a muoversi nel mondo della metrologia…

NB: in questa fase si farà riferimento alla norma UNI 4546

• Misurazione: atto del misurare, uso di uno o più strumenti, la eventuale elaborazione matematica e la necessaria valutazione della qualità del risultato. E’ il procedimento attraverso il quale si assegnano valori numerici a rappresentazione di grandezze fisiche

• Misura: è il risultato di una misurazione.

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NB: non tutte le definizioni sono rigorose: servono per avviare il discorso, anche in modo non rigoroso


Definizioni

• Parametro: è ogni grandezza, pertinente a un sistema fisico, alla quale è necessario assegnare valori per descrivere:– il sistema stesso e il suo stato,– la sua evoluzione, – le sue interazioni con altri sistemi e con l'ambiente.

• Alcuni parametri non possono essere quantificati con uno scalare e, come ad esempio i vettori, devono essere espressi con numeri complessi, matrici, tensori.

• Misurando: parametro sottoposto a misurazione.

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Quali tipi di grandezze si misurano

• Estensive : vale la somma; confronto eseguito in termini di rapporti.

Es. lunghezze, correnti elettriche, portate.

• Intensive : esprimono un ordine, non vale la somma ed i rapporti valgono solo in termini di differenze rispetto ad un valore di riferimento; definiscono un modo di essere della materia. Solitamente ci si appoggia ad una misura indiretta (vedi prossima pagina)

Es. pressioni, potenziale elettrico, temperatura.

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Quali tipi di grandezze si misurano

Altro modo per vederne la differenza tra estensive ed intensive:

le proprietà intensive sono quelle proprietà che non dipendono dalla quantità di materia o dalle dimensioni del campione ma soltanto dalla natura e dalle condizioni nelle quali si trova. Al contrario una proprietà si dice estensivase dipende dalle dimensioni del sistema . Se, ad esempio, il sistema in esame è costituito dall'acqua in un contenitore, rimuovere acqua varia il volume (estensivo) ma non la temperatura (intensiva).

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Per riflettere …

• La velocità è una grandezza intensiva od estensiva??

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I metodi di misurazione 10

Procedura che regola le modalità con cui si esegue una misura.

Metodo di misurazione

DIRETTO

INDIRETTO

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Metodo di misura indiretto (cont.)

• Il Misurando non viene messo a confronto con campione omogeneo , ma ottenuto elaborando risultati di una o più misurazioni dirette su grandezze collegate a quella di interesse.

y = f (x1, x2, x3,…)

• Es. Trasduttori con uscita elettrica

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dt

Vm = d/t

Ingressi

Uscita


Altra “catalogazione: metodo di misurazione

• per DEVIAZIONE: spostamento di un indice

• per AZZERAMENTO: confronto con un campione materiale

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opposizione sostituzione

master pezzo

δ

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Una misura costa…

• Una misura COSTA: è dunque opportuno che sia adeguata alle esigenze della situazione specifica. Incidenza dei costi della misura: dal 6% (uovo) al 50 % (aereo militare e tecnologia aerospaziale)

• Valutazione anche economica di una misura (compromesso tra costi e bisogno di conoscenza)

• E’ inutile utilizzare strumenti dalle caratteristiche eccessivamente spinte, se non vi è una reale necessità. (E’ inutile misurare la distanza Milano-Roma in mm!)

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Che cosa è un modello di misura

Bisogna misurare ciò che serve: per questo motivo associato ad ogni misura deve esistere un MODELLO della realtà che si vuole misurare (sempre con misura indiretta).

• Per misurare è necessario elaborare un modello mentaledel fenomeno o dell’oggetto.

• Il modello è frutto di schematizzazioni.

• La scelta del modello influenza il tipo di strumento dausare e la procedura di esecuzione delle misure

• Il tipo di modello dipende dallo scopo per cui le misuresono fatte.

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Che cosa dicono le norme (UNI 4546…)

Definizione di modello (UNI 4546)

Insieme organico di relazioni tra valori di parametri, descrivente leinterazioni e/o la evoluzione dei sistemi.

• Non esistono modelli migliori o peggiori ma solo modelli ± efficaci nel rappresentare le caratteristiche dell’applicazione per cui le misure vengono fatte.

Alcuni esempi aiutano a capire…

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Modello di misura

Es. per un blocco di acciaio

• Modello meccanico:

F = m x a

se voglio conoscere m devo misurare F ed a (misura indiretta).

• Modello geometrico: parallelepipedo (ma lo è davvero)?

• Modello chimico: Composizione, Fe, C, altri materiali

• Modello strutturale: deformazione sotto carico

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Modelli: esempi

• Come schematizzare ad esempio le superfici di una barretta?

– con porzioni di piano

– con tratti di superfici curve

– Considerare solo l’aspetto macroscopico o anche quello microscopico o atomico?

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Misura 1.b

1.a Lunghezza definita come distanza tra due rette tangenti.

1.c....distanza massima tra due segmenti tangenti.

1.b .....distanza massima tra due punti.

Lunghezza?

Misura 1.a Misura 1.c


Modelli: esempi 18

P

P

f

f

f PLEI

=3

f PLEI

≠3

Elasticità nel caso di piccoli spostamenti e grandi spostamenti

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Grandezze principali e disturbi

• Una grandezza è l’oggetto della misura, (ad es la lunghezza di una barra), ma altre grandezze influenzano la misura, le grandezze di disturbo .

• Alcune sono identificabili: la temperatura, l’umidità , lo stato di sollecitazione, altre sono non identificabili, in quanto non tutti i fenomeni sono noti.

• La suddivisione tra grandezze principali e secondarie o di disturbo dipende dal tipo di modello scelto.

• In alcuni casi lo scopo delle misure è proprio l’identificazione dell’effetto di grandezze di disturbo.

• Rimane sempre e comunque una approssimazione legata al modello che si adotta e che resterà intrinseca della misura.

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Che cosa è la metrologia 20

Qualità e le caratteristiche di una misura

METROLOGIA

NORME

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21Due parole sulla metrologia

• Metrologia (dal greco metron+logos, - scienza della misura), è la scienza che studia il linguaggio delle misure, le unità di misura, i metodi più adatti ed accurati per misurare.

• Globalizzazione delle misure: regole riconosciute da tutti, soprattutto perché il contesto in cui si scambiano merci è mondiale.

• Le basi della metrologia sono le norme.


Perché la metrologia è importante 22

Metrology establishes the international standards for measurement used by all

countries in the world in both science and industry

Quando si dimentica la metrologia …

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Chi si occupa della metrologia 23

“The Congress shall have Power To……fix the Standard of Weights and Measures;”

From Article I, section 8 of the U.S Constitution:


Ci sono due tipi di metrologie…• Metrologia scientifica : mondo accademico e scientifico,

ricerca,…(realizzazione dei campioni)Associazioni internazionali (IMEKO, EUSPEN per le nanotecnologie,…)

• Metrologia legale: tutela la fede pubblica , i consumatori, gli scambi commerciali,…(cogente , in quanto soggetta a leggi). Struttura garante, dal 1998, è l’insieme delle Camere di Commercio, Artigianato ed Industria (non lo Stato)� Il legislatore del Testo Unico delle Leggi metriche 23/8/1890, n.7088,

afferma infatti all'art. 11 che: "Ogni convenzione di quantità, che non sia di solo denaro, anche per privata scrittura, dovrà farsi con pesi e misure legali".

� la quantità della cosa scambiata contro il prezzo, deve essere espressa in unità di misura legali , come legali devono essere gli strumenti metrici impiegati, e regolare deve esserne l'impiego: come ad esempio la bilancia utilizzata per la determinazione del peso della merce venduta.

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Da dove nasce la metrologia: dalla necessità di operare secondo le regole della qualità

Definizione di qualità

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“Grado in cui un insieme di caratteristiche intrinseche soddisfa i requisiti” (ISO 9000:2005)

requisito: esigenza o aspettativa che può essere espressa, generalmente implicita o cogente

“Insieme delle caratteristiche di un prodotto o servizio che si riferiscono alla sua capacità di soddisfare bisogni espliciti ed impliciti (Oxford Dictionary of Business)”.

Da Resicato Fedrico II


Il concetto di qualità

Campo di applicazione

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Prodotti / Servizi Processi

Personale Sistemi di gestione

Da Maria Valeria Pennisi

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Il concetto di qualità si applica anche all’impiego degli strumenti: è la base della metrologia

Da Sergio Cotecchia


Che cosa è la qualità

Da Sergio Cotecchia

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Da Sergio Cotecchia



Da Sergio Cotecchia

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Gli attori della qualità in Italia 31

Aziende/Organizzazioni/Associazioni

Laboratori Organismi di certificazione

ACCREDIA (ex SINCERT – SINAL - SIT)

Enti europei e nazionali di normazione



Da Sergio Cotecchia

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LA FILOSOFIA DELLE NORME ISOLA FILOSOFIA DELLE NORME ISO

- Scrivi quello che fai- Scrivi quello che fai

- Fai quello che hai scritto- Fai quello che hai scritto

-Dimostra quello che hai fatto-Dimostra quello che hai fatto

- Pensa a come migliorarlo- Pensa a come migliorarlo



Alla base della qualità c’è il concetto di certificazione

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Certificazione

Atto mediante il quale una terza parte indipendente

dichiara che,

con ragionevole attendibilità, un determinato prodotto,

processo o servizio

è conforme ad una specifica norma

o ad un alto documento normativo

(ISO 9000:2005)

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Certificazione

Da Sergio Cotecchia


La certificazione non è un foglio di carta, ma una foto di un modello organizzativo

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Differenza traaccreditamento e certificazione

ACCREDITAMENTO = Attestazione e riconoscimento della competenza tecnicaProcedura in base alla quale L’organismo autorevole riconosce formalmente che un altro organismo o una persona ha la competenza di eseguire determinati compiti (vedi ISO/CEI 17000).CERTIFICAZIONE = Conferma della conformità a esigenze prestabiliteProcedura in base alla quale L’esterno conferma per scritto che un prodotto, un procedimento o una prestazione è conforme alle esigenze prestabilite (vedi ISO/CEI 17000).


La certificazione attesta che il sistema qualità implementato nella organizzazione rispetta i requisiti della norma (attualmente ISO 9001: 2008) sia dal punto di vista organizzativo sia documentale. La ISO 9001 non entra nello specifico tecnico dell’attività svolta all’interno dell’organizzazione, anche se nelle verifiche ispettive di parte terza la valutazione della documentazione è fatta spesso da un professionista esperto in sistemi di gestione della qualità, mentre la verifica all’interno dei singoli settori entra comunque in parte nello specifico del lavoro effettuato.

L’accreditamento, invece, entra proprio nel merito del “come” vengono svolte le attività all’interno della organizzazione (per il lab, ad es. può entrare nel merito della scelta dei metodi di determinazione, dei traguardi analitici scelti, per un chirurgo sulla tipologia di intervento scelto per una data patologia), etc. L’accreditamento volontario è certamente più “difficile” rispetto alla certificazione,

Accreditamento vs Certificazione

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La norma UNI EN ISO/IEC 17025 è uno standard comprensivo di requisiti gestionali e tecnici, impiegato in tutto il mondo per conseguire l'accreditamento di prove e taratura da parte dei laboratori che se ne occupano.

QUALITA’ ACCREDITAMENTO LABORATORI DI PROVA

ISO/IEC 17025

ISO 9000 e successive

Le regole di accreditamento e certificazione

http://www.17025.it/


Accreditamento vs Certificazione

CERTIFICAZIONE E ACCREDITAMENTO SONO

COMPLEMENTARI

CERTIFICAZIONE E ACCREDITAMENTO SONO

COMPLEMENTARI

Requisiti della Norma

Organizzativi-GestionaliNorma UNI EN ISO 9001:2008

TecniciNorma UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005


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Attenzione!

17025 9001

Compatibili ma non intercambiabili

17025 9001

Compatibili ma non intercambiabili

NO



La struttura di controllo 42

Il Sistema Qualità ItaliaORGANISMI DI ACCREDITAMENTO :

prima del Reg. CE 765/2008

SINCERT

SISTEMA

CERTIFICAZIONEPRODOTTI

SISTEMA

CERTIFICAZIONEQUALITA'

AZIENDALE

SISTEMACERTIFICAZIONE

PERSONALE

LABORATORI

DI PROVA/TARATURA

SINAL/SIT

SISTEMAISPEZIONE


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La struttura di controllo 43

Il Sistema Qualità Italia ORGANISMI DI ACCREDITAMENTO :

dopo il Reg. CE 765/2008

Dipartimento Organismi di

certificazione e ispezione

SISTEMA

CERTIFICAZIONE

PRODOTTI

SISTEMA

CERTIFICAZIONE

QUALITA'

AZIENDALE

SISTEMA

CERTIFICAZIONE

PERSONALE

TARATURA

DipartimentoLaboratori di

taratura

LABORATORI

DI PROVA

ACCREDIA

DipartimentoLaboratori di prova e

Laboratori di prova per la sicurezza degli alimenti

SISTEMA

ISPEZIONE

SIT



ACCREDIA 44

www.accredia.it

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Da Emanuele Riva


Direttive europee 46

La comunità europea ha avuto grande attenzione al problema degli strumenti di Misura: vi sono numerose direttive del Parlamento Europeo

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Es da direttive della Comunità Europea

L’ALLEGATO IV del D.L. 29/12/1992 n. 517 prescrive:1.1. Strumenti sottoposti alla procedura CE di valutazio ne della

conformità CEGli strumenti devono recare:

• a) Il marchio di conformità CE seguito dalle ultime cifre dell’anno in cui è stato apposto; il simbolo di identificazione dell’organismo notificato che ha effettuato le operazioni di sorveglianza CE o di verificazione CE. Il marchio e le iscrizioni sopra indicate sono apposti sullo strumento, raggruppati in modo distinto.

• b) Un contrassegno quadrato di almeno 12,5 mm di lato, verde, recante la lettera M in carattere di stampa maiuscolo, nero;

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Es da direttive della Comunità Europea

• c) le seguenti iscrizioni: se del caso,

� numero del certificato di approvazione del tipo

� Marchio o nome del fabbricante

� Classe di precisione, racchiusa in un ovale o in due lineette orizontali unite da due semicerchi,

� Portata massima, nella forma di Max…

� Portata minima, nella forma di Min…

� Divisione di verifica, nella forma e =

nonché, se del caso

� Numero di serie,

Esempio di etichetta “ DATI METROLOGICI”

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Da Emanuele Riva


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Da Emanuele Riva

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Da Emanuele Riva


ACCREDIA 52

Da Emanuele Riva

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Da Filippo Trifiletti


Con ACCREDIA l'Italia si è adeguata al Regolamento del Parlamento Europeo

e del Consiglio n. 765, del 9 luglio 2008, che dal 1° gennaio 2010 è

applicato per l'accreditamento e la vigilanza del mercato in tutti i Paesi UE.

ACCREDIA


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ACCREDIA valuta la competenza tecnica e l'idoneità professionale degli operatori di valutazione della conformità (Laboratori e Organismi), accertandone la conformità a regole obbligatorie e norme volontarie, per assicurare il valore e la credibilità delle certificazioni.

Le attività dell'Ente si articolano in quattro Dipartimenti:- Certificazione e ispezione;- Laboratori di prova;- Laboratori di prova per la sicurezza degli alimenti;- Laboratori di taratura.

ACCREDIA



Le norme: chi detta le regole del gioco

• Il sistema qualità, che ricomprende anche la gestione degli strumenti e delle misure, è basato sul rispetto di norme

• Le più note regole sulla qualità sono proprio le norme ISO 9000 e successive

• Anche le procedure di accreditamento sono basate su norme

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ORGANISMI DI NORMAZIONE :

Organismo che svolge attività normativa, riconosciuto a livello nazionale o internazionale, la cui principale funzione, in applicazione del proprio statuto, è la preparazione, l’approvazione o il recepimento di norme pubblicamente disponibili.

MondoIEC

Europa CENELEC

ItaliaCEI

MondoISO

Europa CEN

ItaliaUNIItaliaUNIDa Maria Valeria Pennisi

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Le norme

• NORMA: serve a dettare le “regole del gioco” riconosciute da tutte le parti interessate;

• Dà le disposizioni per definire e unificare processi, prodotti, prestazioni, modalità di controllo, prova e collaudo.

• Norma tecnica: Specifica di un Organismo normatore (non obbligatoria )

• Regola tecnica: Regolamento di un’Autorità (obbligatoria ); può incorporare il contenuto di norme tecniche

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Le norme: loro caratteristiche

• Le norme, sono documenti che definiscono le caratteristiche (dimensionali, prestazionali, ambientali, di sicurezza, di organizzazione ecc.) di un prodotto, processo o servizio, secondo lo stato dell'arte e sono il risultato del lavoro di decine di migliaia di esperti in Italia e nel mondo.

• La norma tecnica: caratteristiche • CONSENSUALITÀ: deve essere approvata con il consenso di coloro che

hanno partecipato ai lavori; • DEMOCRATICITÀ: tutte le parti economico/sociali interessate possono

partecipare ai lavori e, soprattutto, chiunque è messo in grado di formulare osservazioni nell'iter che precede l'approvazione finale;

• TRASPARENZA: UNI segnala le tappe fondamentali dell'iter di approvazione di un progetto di norma, tenendo il progetto stesso a disposizione degli interessati;

• VOLONTARIETÀ: le norme sono un riferimento che le parti interessate si impongono spontaneamente.

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Le norme 59

AREA NORMAZIONE

ELETTRICAMECCANICA

IEC

OIML

ISO

CEN

CEE

CENELEC

STATO ITALIANO

UNI CNR CEI

INT

ER

NA

ZIO

NA

LEE

UR

OP

EO

ITA

LIA

NO


Quadro normativo

INTERNAZIONALE

• ISO : International Organization for Standardization

• IEC : International Electrotechnical Commission

• OIML : Organization International de Metrologie Legale

emettono Raccomandazioni alle quali il Paese aderente può attenersi omeno senza alcun limite di vincolo.

EUROPEO

• CEN : Comitato Europeo di Normazione

• CENELEC: Comitato Europeo di Normazione Elettrica

• CEE : Comunità Economica Europea

emettono solitamente delle Regole tecniche e pertanto hanno caratterevincolante per i Paesi che vi aderiscono.

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Quadro normativo

ITALIANO

• UNI : Ente Nazionale di Unificazione

• CEI : Comitato Elettrotecnico Italiano

• CNR : Consiglio Nazionale delle Ricerche

emettono sostanzialmente delle Norme tecniche e con carattere del tipoconsensuale, talvolta rese del tipo vincolante da specifiche leggi delloStato, come per esempio nel campo della sicurezza, ecc.

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La qualità: impatto sulle misure

Un fornitore o un’organizzazione ricorre a un sistema Sistema GestioneQualità (SGQ) certificato ISO 9000 (VISION 2000), quando:

� - ha l’esigenza di dimostrare la sua capacità di fornire conregolarità prodotti che ottemperino ai requisiti dei clienti ed a quellicogenti applicabili;

� - desidera accrescere la soddisfazione dei clienti tramitel’applicazione efficace del sistema SGQ, ivi inclusi i processi per ilmiglioramento continuo e l’assicurazione della conformità.

Tali questioni mirano soprattutto alla soddisfazione del cliente, ma hannoricadute anche sulla manutenzione della strumentazione

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Che cosa significa la qualità

La Garanzia [o Controllo] di Qualità è un sistema di gestione operativa che si può sintetizzare nel seguente detto:

" SCRIVI quello che fai e fai quello che SCRIVI ".

Persegue tre obiettivi principali:

1. Prevenire eventuali difetti durante il processo di lavorazione di un prodotto di modo che non ne venga compromesso l'utilizzo per il quale detto prodotto è stato progettato.

2. Garantire la qualità del prodotto concordata dai due contraenti.

3. Rafforzare la consapevolezza del problema qualità tra i dipendenti.

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Che cosa significa la qualità

REGOLE GENERALI PER IL CONTROLLO DELLE ATTREZZATURE DI MISURA

Da UNI-EN-ISO 9000:4.11

Il fornitore deve:• “Predisporre e mantenere attive procedure documentate per tenere

sotto controllo tarare e mantenere le apparecchiature per prova, misurazione e collaudo (compreso il SW di prova) da lui usate per dimostrare la conformità del prodotto a requisiti specificati. Le apparecchiature di prova per misurazione, collaudo devono essere utilizzate in modo da assicurare che la loro incertezza di misura sia conosciuta e comparabile con le esigenze di misurazione richieste…”

Bisogna dunque dare garanzie che la strumentazione sia in buono stato e fornisca misure corrette, con continue veri fiche. Ma come si danno queste garanzie ????

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Siti di interesse

• EA: http://www.european-accreditation.org

• BIPM: www.bipm .org

• INRIM www.inrim .it

• Ufficio metrico Camera Commercio Milano http://www.mi.camcom.it/show.jsp?page=607213

• SINAL: www.sinal.it

• SINCERT: www.sincert.it

• NIST: http://ts.nist.gov/WeightsAndMeasures/labmetrology.cfm

• SIT: www.sit-italia.it

• 17025 www.17025.it

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