Tutto_Misure n. 2 - 2018 by Tutto_Misure

TUTTO_MISURE LA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - PERIODICO FONDATO DA SERGIO SARTORI ORGANO UFFICIALE DELL’ASSOCIAZIONE “GMEE” E DI “METROLOGIA & QUALITÀ”

ANNO XX N. 02 ƒ 2 018

XISSN 2038-6974 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in Abb. Post. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n° 46) art. 1, comma 1, NO / Torino - nr 2 - Anno 20- Giugno 2018 In caso di mancato recapito, inviare al CMP di Torino R. Romoli per restituzione al mittente, previo pagamento tariffa resi

TUTTO_MISURE - ANNO 20, N. 02 - 2018

AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIA

EDITORIALE

Il futuro tradito

IL TEMA La misura dell’energia elettrica

GLI ALTRI TEMI Taratura e riferibilità metrologica Disseminazione del campione di tempo

NUOVE PROSPETTIVE PER LA METROLOGIA Appunti di Metrotronica: Temperatura

ALTRI ARGOMENTI Misure e fidatezza: Manutenzione e operazione di grandi acceleratori Smart Metrology La 17025: Organizzazione – Parte 4 Metrologia legale: C’è metrologia negli ospedali? WWW.TUTTOMISURE.IT

TUTTO_MISURE

ANNO XX N. 02 ƒ 2018

Misura della potenza e dell’energia elettrica dalla prospettiva di un ispettore metrico Electric power and energy measurement C. Capozza

99 Metrotronica: la temperatura Metrotronics: temperature F. Rosi

113 Manutenzione e operazione d’impianti complessi: infrastrutture per acceleratori Experience and strategy for the maintenance and operation of CERN’s technical infrastructures L. Serio

129 Tecnologie in campo Technologies in action M. Mortarino

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IN QUESTO NUMERO

Editoriale: Il futuro tradito (Alessandro Ferrero) 85 Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 87 Il tema: Misure di energia elettrica La misura dell’energia elettrica in Italia (Alessandro Ferrero) 89 Importanza dei confronti di misura per i Laboratori di taratura accreditati in Potenza ed Energia (F. Galliana, D. Serazio) 95 Misura della Potenza e dell’Energia Elettrica dalla prospettiva di un ispettore metrico (Claudio Capozza) 99 Gli altri temi: Metrologia primaria Commutatore per scale di tempo (R. Costa, G. Cerretto, A. Mura, M. Sellone) 105 Gli altri temi: Tra taratura e riferibilità metrologica I pezzi mancanti – Parte Seconda (Giuseppe La Paglia) 109 Nuove prospettive per la metrologia Appunti di Metrotronica: Temperatura (F. Rosi) (a cura di Alessandro Ferrero) 113 La pagina di ACCREDIA Notizie dall’Ente di Accreditamento (a cura di R. Mugno, S. Tramontin, F. Nizzero) 115 La pagina di IMEKO Aggiornamenti sulle attività IMEKO nel 2018 (a cura di Enrico Silva) 124 Visione artificiale Open Source e visione artificiale (S. Pasinetti) (a cura di Giovanna Sansoni) 125 Misure e fidatezza Manutenzione e operazione d’impianti complessi: infrastrutture per acceleratori (L. Serio) (a cura di L. Cristaldi, M. Catelani, M. Lazzaroni e L. Ciani) 129 Tecnologie in campo Il ruolo primario di testing e misure nell’innovazione (a cura di Massimo Mortarino) 133 Metrologia generale C’è ancora una differenza tra misurare e calcolare? (L. Mari, A. Giordani, D. Petri) (a cura di Luca Mari) 139 Manifestazioni, Eventi e Formazione 2018: eventi in breve 142 I Seriali di T_M: Misura del software Metrologia e Contratti – Parte 8 (a cura di Luigi Buglione) 143 Metrologia legale e forense Dica 33...? (a cura di Veronica Scotti) 147 Spazio Associazioni Universitarie di Misuristi Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi 149 (a cura di A. Ferrero, P. Daponte e N. Paone) Smart Metrology Soluzioni smart a pratiche costose (a cura di Annarita Lazzari) 151 Metrologia... per tutti! I requisiti metrologici applicabili nella norma IATF 16949:2016 (a cura di Michele Lanna) 153 Commenti alle norme: la 17025 La 17025: Organizzazione – Parte Quarta (a cura di Nicola Dell’Arena) 158 Abbiamo letto per voi 160 News 128-138-146-150-154-156

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Alessandro Ferrero

EDITORIALE

Il futuro tradito

Betrayed future Cari lettori, l’evento italiano più rilevante, per le misure nell’industria, di questi ultimi mesi è stata la 12a edizione di A&T che si è tenuta a Torino dal 18 al 20 aprile scorsi e ha visto una consistente partecipazione di espositori e visitatori, grazie soprattutto ai molti eventi tecnico-scientifici di assoluto interesse in programma. Tra questi la Giornata della Misurazione che, pur senza rinunciare alla sua tradizionale vocazione di forum in cui discutere dei fondamenti della misurazione, sta assumendo anche un carattere divulgativo, a rimarcare l’importanza che questi fondamenti siano assimilati anche da chi utilizza ben note tecniche di misura, e non solo da chi le crea. Partecipare all’evento, oltre a darmi modo di conoscere in dettaglio alcune soluzioni davvero interessanti, mi ha anche consentito, come membro del comitato scientifico, di vedere tutte le proposte pervenute al Premio Innovazione 4.0, divise per categorie: aziende, start-up, università e ricerca, scuole superiori, ITS. Ho trovato proposte veramente interessanti, anche se talvolta ho avuto quasi l’impressione che si confondesse innovazione con inseguire l’innovazione (fatta da altri). L’aspetto più interessante e sorprendente è stato leggere le proposte inviate dalle scuole superiori e dagli ITS. Ho trovato – e devo confessare che non me lo aspettavo – proposte molto ben confezionate dal punto di vista tecnico e realizzativo, per tutte quelle che sono arrivate fino alla realizzazione di un prototipo, e per la cura posta nella validazione dei risultati, che nulla avevano da invidiare alle proposte preparate da team di ben altra esperienza. L’aspetto che più mi ha colpito è stato l’entusiasmo che già traspariva dalla lettura dei progetti (e in qualche caso dalla visione di alcuni video allegati per mostrarne il funzionamento) e che si è manifestato appieno durante la cerimonia di premiazione. Entusiasmo che ha accomunato studenti e docenti e dovrebbe sempre rappresentare l’ingrediente di base di quella bellissima e complicatissima ricetta che è la scuola. A quell’entusiasmo, a quella voglia d’imparare,

di fare e d’innovare divertendosi (che vorrei potesse contagiare ogni scuola e ogni classe) ha fatto da contrappunto lo spettacolo post-elettorale della nostra classe politica. Non uso volutamente nessun aggettivo: sono sicuro che chi legge avrà mentalmente aggiunto quello che ritiene più consono alle proprie convinzioni. Penso però che si possa concordare tutti che non è stato uno spettacolo all’altezza della passione e dedizione profusa dai ragazzi e dai loro insegnanti che hanno partecipato al nostro Premio Innovazione. Temo che l’interesse della nostra classe politica per formazione e ricerca, senza le quali non ci può essere innovazione, si stia riducendo ai minimi termini e si limiti a fugaci apparizioni alle sessioni inaugurali di eventi come questo di Torino – quelle dove ci sono le televisioni, per intenderci – dimenticando, o facendo finta di dimenticare, che la reale innovazione nasce a scuola e si nutre dei risultati della ricerca scientifica e tecnica. E dimenticando che entrambe hanno bisogno di risorse per svilupparsi. Purtroppo le risorse dedicate a scuola e ricerca si vanno sempre più riducendo. Non mi riferisco soltanto alle risorse in termini assoluti, ma in termini di percentuali del PIL, cioè di quella percentuale di reddito prodotto che si intende reinvestire per sviluppare il futuro e per non tradirlo: il futuro di tutti quei giovani che nella scuola prima, e poi come insegnanti, tecnici e ricercatori, vorrebbero costruire innovazione, ne avrebbero le capacità e le competenze, ma le vedono frustrate dall’insipienza di una classe politica, in questo assolutamente bi-partisan, che non sa reperire le risorse necessarie. Con l’aggravante che così facendo regaliamo la più preziosa di tutte le risorse – la risorsa umana qualificata – agli altri Paesi, con un’operazione in perdita sotto tutti i punti di vista. Riusciremo a farlo capire ai politici di turno a cui, prima o poi, toccherà governarci? Da vecchio melomane mi viene voglia di rispondere: “Io spero ancora”, salvo poi ricordare che è la frase pronunciata da Rodolfo al capezzale di Mimì, nell’ultimo atto di Bohème … Buona lettura! Alessandro Ferrero

(alessandro.ferrero@polimi.it)

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081-124:01-34 13/06/18 07:50 Pagina 87

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

La Redazione di Tutto_Misure (alessandro.ferrero@polimi.it)

Notizie nel campo delle misure e della strumentazione Da Laboratori, Enti e Imprese

NEWS IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION This section contains an overview of the most significant news from Italian R&D groups, associations and industries, in the field of measurement science and instrumentation, at both theoretical and applied levels. RIASSUNTO L’articolo contiene una panoramica delle principali notizie riguardanti risultati scientifici, collaborazioni, eventi, Start-up, dei Gruppi di R&S Italiani nel campo della scienza delle misure e della strumentazione, a livello sia teorico sia applicato. Le industrie sono i primi destinatari di queste notizie, poiché i risultati di ricerca riportati possono costituire stimolo per attività di Trasferimento Tecnologico.

alla International Electrotechnical Commission (IEC). Gli obiettivi di GRACE sono lo sviluppo di metodi riferibili e mutuamente validati, e di nuova strumentazione, per la misura delle proprietà elettriche del grafene; la stesura di linee guida per l’applicazione dei metodi stessi in ambito industriale; il dialogo con il Comitato Tecnico IEC/TC 113 Nanotechnology for electrotechnical products and sy stems, mirato alla pubblicazione di normativa di riferimento. Tra i metodi di misura oggetto d’indagine del progetto possiamo distinguere quelli cosiddetti “per contatto” con elettrodi posti sulla superficie del grafene (misure di resistività a quattro punte e van der Pauw, misure di parametri di scattering su guide d’onda coplanari), più accurate, e altre “senza contatto” (microscopia a scansione di potenziale superficiale e capacitiva, spettroscopia nel dominio del tempo in banda THz, metodi a cavità risonante in microonda), di maggiore interesse perché non di struttive, ma per le quali occorre costruire una riferibilità al Sistema Internazionale. Il progetto, ancora nel suo primo anno di vita, può già contare su una disponibilità di campioni di grafene su grande area (1 cm2) distribuiti ai gruppi di ricerca partecipanti per sperimentare i diversi metodi. INRIM sta sviluppando un metodo di tomografia a resistenza elettrica che consentirà di produrre mappe della resistività della superficie del grafene, a partire da misure di resistenza tra elettrodi posizionati sul bordo del campione, e quindi con un danneggiamento trascurabile della superficie attiva del grafene.

phene electronics è un progetto di ricerca triennale dell’European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR), il principale programma per la ricerca metrologiCristina Cassiago, ca in Europa. GRACE vede la parteAlessandro Cultrera, cipazione dei tre istituti metrologici Luca Callegaro (INRIM primari (oltre all’INRIM, il National Istituto Nazionale di Ricerca Physical Laboratory, – NPL, Regno Metrologica) – Unito, e il Centro Español de Metro[c.cassiago, a.cultrera, logía – CEM, Spagna), d’industrie l.callegaro]@inrim.it che producono grafene e strumentaIl grafene è un materiale costituito da zione di misura, di società tecniche e un reticolo bidimensionale di atomi di di consulenza strettamente collegate carbonio. È stato isolato per la prima volta nel 2004; le particolari proprietà di trasporto elettronico lo rendono di grande interesse come nuovo potenziale materiale per l’elettronica. La crescita di film di grafene di grande area e elevata qualità, con proprietà elettriche uniformi e riproducibili, costituisce a oggi il principale fattore che ne limita l’adozione come materiale industriale. Lo sviluppo di metodi di caratterizzazione accurati e riproducibili delle proprietà elettriche del grafene è limitato, e mancano linee guida per un’applicazione dei metodi stessi nei laboratori industriali o sulla linea di produzione. Figura 1 – Il logo del progetto GRACE Per ulteriori informazioni e contatti: GRACE – Developing electrical chahttp://empir.npl.co.uk/grace racterisation methods for future graGRACE: METROLOGIA ELETTROMAGNETICA PER IL GRAFENE

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MISURE DI ENERGIA ELETTRICA

IL TEMA

Alessandro Ferrero

La misura dell’energia elettrica in Italia La tracotanza dell’incompetenza

ELECTRIC ENERGY MEASUREMENT IN ITALY This paper covers the situation of electrical energy measurement in Italy, starting from a brief historical survey and focusing on the present situation, after the electricity market deregulation. Some critical points of the present situation are analyzed, also considering the available competence in metrology, and indications on possible solutions are provided. RIASSUNTO L’articolo analizza la situazione della misura dell’energia elettrica in Italia, partendo da un breve excursus storico per poi focalizzarsi sulla situazione attuale, a valle della liberalizzazione del mercato elettrico. Vengono analizzate alcune criticità della situazione attuale, anche alla luce delle competenze metrologiche disponibili, e si fa breve cenno alle possibili soluzioni.

UN BREVISSIMO CENNO STORICO

Quando si parla di misure di energia elettrica è inevitabile inquadrarle nel panorama della metrologia legale ed è altrettanto inevitabile inquadrarle nella corretta prospettiva storica, perché, altrimenti, si rischia di non comprendere come si è arrivati alla situazione attuale, largamente insoddisfacente proprio dal punto di vista della metrologia legale e di ciò che la metrologia legale dovrebbe tutelare: il mercato, la fede pubblica e la lealtà delle transazioni commerciali. La moderna metrologia si è affermata, in Italia come nelle altre nazioni, a seguito della firma della Convenzione del Metro nel 1875 ed è stata regolamentata dal famoso Regio Decreto n. 7088 del 23 agosto del 1890, tuttora in vigore per tutti gli aspetti non superati dall’evolvere delle conoscenze scientifiche e della tecnica. Inutile dire che la metrologia elettrica non era menzionata, per il semplice fatto che l’impiego dell’energia elettrica era agli albori: la prima centrale elettrica italiana risale al 1883 ed è quella di via S. Radegonda a Milano, e produce l’energia sufficiente ad alimentare l’illuminazione pubblica di Piazza del Duomo, di alcuni negozi

quasi totalità, di sei società elettrocommerciali a carattere regionale, regolasse gli scambi di energia e le relative transazioni commerciali basandosi su misure e strumenti che non rientravano tra quelli regolamentati dalla metrologia legale. Nel 1962, dopo un acceso dibattito politico che ha riconosciuto l’importanza strategica del settore dell’energia elettrica per lo sviluppo economico del paese e, conseguentemente, l’inefficienza di una gestione affidata a società a carattere regionale e le cui linee di sviluppo potevano non essere coordinate, viene approvata la legge di nazionalizzazione del comparto dell’energia elettrica e la costituzione di ENEL, a cui è demandata l’intera filiera elettrica. Sopravvivono solo alcune aziende municipalizzate, autorizzate a continuare a produrre, distribuire e vendere energia elettrica nelle aree territoriali di loro competenza. Per quanto riguarda le misure, nulla è cambiato e le misure a fronte delle quali veniva richiesto un corrispettivo economico per l’energia venduta hanno continuato a essere gestite al di fuori della metrologia legale. Ciò nonostante la decisione della CGPM del 1954 che, avendo fatto rientrare le grandezze elettriche nel novero delle grandezze misurate con unità dell’allora sistema MKSA, dal 1961 SI, aveva di fatto inserito le misure delle grandezze elettriche fra quelle considerate dal Regio Decreto 7088 del 1890, quanto meno dallo spirito di quel decreto se non, per ovvie ragioni, dalla lettera. Va ovviamente detto, a evitare maliziose interpretazioni, che, ai tempi, esisteva un’unica tipologia di strumenti in grado di misurare e conteggiare

dei portici meridionali della piazza e della Galleria Vittorio Emanuele, del teatro Manzoni e del teatro alla Scala. È ben noto che i decenni successivi videro un impressionante sviluppo dell’industria elettrica, sia per quanto riguarda la generazione, sia per quanto riguarda le possibilità d’impiego di questa nuova e flessibile forma di energia. Come sempre, gli Organismi che si occupavano – e tuttora si occupano – di regolamentazione e normazione sono arrivati con grande ritardo. La proposta di Giovanni Giorgi di aggiungere una unità elettrica alle tre unità di base dell’allora sistema MKS per poter misurare anche le grandezze elettromagnetiche utilizzando un unico sistema coerente di unità è del 1901. Il CCE (Comité Consultatif pour l’Electricité) la fece sua nel 1939, proponendo l’adozione dell’ampere come unità elettrica, ma solo nel 1954 venne accolta dalla CGPM. Fino ad allora il settore elettrico utilizzava le cosiddette unità pratiche, mutuamente coerenti, ma al di fuori della Convenzione del Metro e, quindi, della metrologia legale. Nessuna meraviglia quindi che il settore elettrico, per tutta la prima metà Politecnico di Milano – DEIB del ‘900 appannaggio, per la sua alessandro.ferrero@polimi.it T_M

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N. 02ƒ ;2018 IL DECRETO BERSANI: FU VERA LIBERALIZZAZIONE?

Passano i decenni e gli orientamenti politici ed economici mutano, in una situazione di mercato divenuta sempre più globale, grazie anche allo sviluppo di nuove tecnologie. I monopoli, di fatto o di diritto, in settori strategici come quello dell’energia e delle telecomunicazioni sono visti come un ostacolo alla libera concorrenza e, conseguentemente, allo sviluppo economico. Il punto di svolta, per quanto riguarda il settore elettrico, arriva nel 1996 con la direttiva 96/92/CE della Comunità Europea, recante norme comuni sul mercato interno dell’energia elettrica [1]. La Direttiva viene recepita in Italia nel 1999 con il DM 79/99, conosciuto come Decreto Bersani sulla liberalizzazione del mercato elettrico. Senza assolutamente voler entrare nel dettaglio di questo decreto e delle disposizioni di legge successive, che richiederebbero non un articolo, ma un intero volume, riassumo brevemente gli aspetti che riguardano più da vicino il mondo delle misure. La produzione è stata interamente liberalizzata e sono stati introdotti i certificati verdi per incentivare la pro-

duzione da fonti rinnovabili. È stato istituito il GRTN (Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale) al quale è stata assegnata l’intera rete AT da gestire in modo del tutto indipendente con accesso libero (purché nel rispetto di ben precise regole di connessione) a chiunque ne facesse richiesta. Dal GRTN hanno avuto origine le attuali cinque società: TERNA (gestore di rete), GSE (gestore dei servizi elettrici), GME (gestore del mercato elettrico), AU (acquirente unico) e RSE (ricerca). Infine, è stata prevista una graduale liberalizzazione della vendita di energia, con la possibilità, per l’utente finale, di acquistare energia sul mercato libero dai cosiddetti trader. L’attività di distribuzione è stata solo in parte liberalizzata, limitando le concessioni da parte del Ministero dell’Industria a una sola concessione di distribuzione per ambito comunale. Anche con queste limitazioni, si potrebbe ritenere raggiunta la liberalizzazione se non fosse per un particolare: le attività di misura non sono state liberalizzate, ma sono rimaste in capo esclusivamente ai distributori. Questa mancata liberalizzazione pone diversi interrogativi. A parte quello più immediato, e cioè per quale motivo chi è ritenuto avere le competenze tecniche e la solidità economica per produrre, trasmettere e vendere energia non può avere anche le competenze per misurarla, ne sorgono diversi altri, in parte già trattati su questa rivista per alcuni aspetti specifici di ordine giuridico [2-6]. IL MONOPOLIO DELLE MISURE

Il primo quesito che ci si pone è se, in ottemperanza alla direttiva MID [7, 8], i contatori di energia siano finalmente rientrati nel novero degli strumenti di metrologia legale. La risposta è oggi finalmente affermativa, ma il percorso è stato lungo e le società distributrici, responsabili del servizio di misura, si sono prese tutto il tempo che la legge ha dato loro per mettersi in regola. Infatti, la MID, nella sua prima formulazione del 2004 [7], recepita in Italia con il D.Lgs.

nel tempo l’energia elettrica (attiva e, con l’accorgimento di sfasare di 90° elettrici la tensione, reattiva): il contatore a induzione, uno degli strumenti più complessi tra quelli di uso comune e, ben presto, uno di quelli più diffusi. Proprio per questo motivo, il suo principio di funzionamento era ben noto e talmente trasparente che per lunghi anni le calotte dei contatori restarono trasparenti consentendo di vedere come era realizzato lo strumento. Essendo uno strumento elettromeccanico, quindi soggetto a usura, l’invecchiamento portava nella quasi totalità dei casi lo strumento a misurare meno del dovuto, proteggendo in tal modo l’utente finale e rendendo le verifiche periodiche, se pure auspicabili dal punto di vista della buona pratica delle misure, non strettamente necessarie per garantire l’utente finale, parte più debole nella transazione economica.

IL TEMA

22/2007, all’art. 23 consentiva, in deroga a quanto disposto dall’art. 8, comma 2, l’impiego fino al 30/10/2016 di strumenti installati anteriormente al 30/10/2006. Questo termine è stato confermato nella seconda edizione della MID del 2014 [8]. In particolare, il D.Lgs. 22/2007 precisa che gli strumenti già installati al 30/10/2006 per i quali l’allora vigente normativa non prevedeva controlli metrologici legali (quindi i contatori elettrici), potevano restare in servizio fino al 30/10/2016 purché mai rimossi dal luogo di utilizzazione. Se ne deduce che l’Italia, uno dei paesi firmatari della Convenzione del Metro nel 1875, a 62 anni dall’inclusione nell’SI delle grandezze elettriche, consentiva che il più diffuso e impiegato strumento di metrologia legale – si stima che in Italia siano installati circa 30 milioni di contatori – non fosse sottoposto ad alcun controllo metrologico legale. Solo nel 2017, con l’entrata in vigore del DM 93/2017 sui controlli degli strumenti di misura in servizio, i contatori di energia elettrica sono ufficialmente en trati nel novero degli strumenti di metrologia legale, anche se aver posto a 15 anni la periodicità delle verifiche periodiche suona come una solenne presa in giro. Ma torniamo al monopolio. Perché? Credo non ci siano dubbi che l’Italia è uno dei Paesi con elevate competenze metrologiche: basta un’occhiata alla letteratura scientifica e tecnica (e questa rivista ne è un chiaro esempio) per accorgersene. Nello specifico, strumenti basati sull’elaborazione numerica dei segnali per misure di potenza ed energia sono stati studiati fin dai primi anni ’80 del secolo scorso, molto prima che venissero presi in considerazione dai distributori. Si può ragionevolmente ritenere che, se la funzione di misura fosse stata liberalizzata, sarebbero potute nascere diverse e qualificate realtà aziendali in grado di offrire il servizio di misura ai diversi attori del sistema elettrico, fornendo garanzie d’imparzialità molto più ampie di quelle fornite adesso, in cui l’attività di misura è eseguita dallo T_M ƒ 91

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consumi conseguenza di guasti al misuratore, o errata programmazione dello stesso, fanno sorgere il più che ragionevole dubbio da un lato che un intervallo di 15 anni tra una verifica e l’altra sia forse un po’ troppo ottimistico e dall’altro che così tanti errori di programmazione siano indice di una non così elevata preparazione di chi quei misuratori li installa e manutiene. Dubbio che si rafforza dando un’occhiata a certe perle che si trovano sui verbali di verifica o sulla documentazione prodotta a giustificazione delle ricostruzioni effettuate, come quella di Fig. 1, in cui si sostiene che, essendo interrotto il circuito amperometrico nel punto indicato con una croce, la corrente non possa circolare nella corrispondente fase. Peccato che, come indicato dal percorso in rosso da me aggiunto, la corrente circoli benissimo. Una seconda perla è quella trovata in un verbale di verifica e riportata in

stesso soggetto (distributore) che acquista energia dai produttori e la rivende ai trader.Certamente la metrologia italiana è in grado di garantire questo servizio. L’articolo che segue [9] dimostra che siamo perfettamente in grado di garantire la riferibilità metrologica: quasi uno spreco, vista dalla prospettiva di [10], che afferma, limitatamente a Milano e provincia, non esservi mai stata alcuna verificazione periodica di contatori. L’unica ragione che riesco a immaginare per non aver voluto liberalizzare la funzione di misura è che il legislatore l’abbia ritenuta – a ragione – così criticamente importante da averla voluta affidare a un soggetto ritenuto, probabilmente in base alla storia passata, l’unico in grado di fornire le alte competenze tecniche necessarie. Ma è davvero così oggi? Esistono ancora, in quell’ambito, le competenze metrologiche necessarie? Uno sguardo al documento per la consultazione redatto dall’Autorità di regolazione per energia, reti e ambienti per presentare le caratteristiche dei contatori di seconda generazione – i contatori 2G – che presto sostituiranno gli attuali [11], offre, a chi si occupa di misure, un panorama desolante. In 62 pagine non si trova un solo termine metrologico: non si parla d’incertezza, ma neppure di errore, né di accuratezza. Sembrerebbe che l’ultima cosa di cui ci si preoccupa, nel definire le specifiche di uno strumento, siano proprio le prestazioni metrologiche! Ci si chiede su che base si sia potuta stabilire una durabilità di 15 anni per strumenti destinati a lavorare in ambiente spesso elettromagneticamente inquinato, in condizioni ambientali di temperatura e umidità molto variabili con andamento ciclico (che notoriamente contribuiscono all’invecchiamento), quando una normale bilancia, oggi realizzata con componenti elettronici molto simili a quelli di un contatore elettronico e che si trova in un ambiente molto più controllato, viene verificata ogni 3 anni. Peraltro, il numero significativo di azioni legali promosse da utenti che si vedono recapitare fatture a conguaglio, a seguito di ricostruzione dei

IL TEMA

sede di verifica abbiamo riscontrato morsetto sul GME surriscaldato con viti lente”. Come faccia un morsetto a surriscaldarsi in mancanza di corrente è cosa che mi sto ancora domandando. Ma forse non sono aggiornato e non mi sono accorto del pensionamento della legge di Joule … Qui mi fermo, sia per mancanza di spazio, sia per carità di patria, pur avendo collezionato molte altre perle. Sarò forse stato sfortunato a incappare in questi “incidenti” che certamente nulla tolgono alla grande professionalità di chi opera nel settore. Ma sono un sintomo e come tale andrebbero considerate. ESISTE UNA CURA?

Le posizioni di monopolio, garantendo il mercato, finiscono inevitabilmente per non incentivare l’aggiornamento, ma, anzi, incentivano azioni volte a proteggere la posizione per garantirsi le rendite di mercato. Ben comprendendo la criticità che le attività di misura hanno nel campo dell’energia, ma anche riconoscendo l’esistenza di competenze in materia, è forse giunto il momento, da parte di tutti gli attori della metrologia, di riconsiderare questo settore così strategico per lo sviluppo del Paese. Ci vuole il coraggio di riaffrontare tutti i probleFigura 1 – Esempio d’indicazione di presunto guasto mi, dalla verifica periodiche avrebbe impedito il passaggio della corrente nella fase, corrente che invece circola nel percorso indicato in rosso ca alle modalità di ge(documento originale, pubblicato senza miglioramenti grafici stione della stessa. Se è per correttezza di cronaca) ovvio che 30 milioni di strumenti non possono Fig. 2, in cui, per ovvi motivi di priva- essere verificati con la stessa periodicy, sono stati mascherati tutti i dati che cità di poche migliaia o decine di avrebbero potuto ricondurre ai sog- migliaia, non foss’altro che per motivi getti coinvolti. La riporto integralmen- economici e organizzativi, è altrettante perché è troppo bella: “Complesso to ovvio che definire un periodo di di misura con mancanza di una verifica superiore, di fatto, alla vita corrente fase T che impedisce la cor- utile dello strumento suona come una retta registrazione dei consumi. Nella colossale presa in giro. Con un po’ di T_M ƒ 93

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IL TEMA

tà INRIM, Tutto_Misure, vol. XX, n. 2, 2018, pp. 95-98 10. C. Capozza, Misura della potenza e dell’energia elettrica dalla prospettiva di un ispettore metrico, Tutto_ Misure, vol. XX, n. 2, 2018, pp. 11. A.R.E.R.A., Sistemi di smart metering di seconda generazione per la misura di energia elettrica in bassa tensione, Documento per la consultazione 416/2015/R/EEL. Disponibile on-line su: www.arera.it/allegati/ docs/15/416-15.pdf.

Alessandro Ferrero è Professore Ordinario di Misure Elettriche ed Elettroniche al Politecnico di Milano. Si occupa di misure sui sistemi elettrici di potenza, di elaborazione numerica di segnali, di metodi di valutazione ed espressione dell’incertezza di misura e Figura 2 – Esempio di verbalizzazione di presunto guasto (assenza di corrente) di metrologia forense. Ha presieduto il rilevato in base al surriscaldamento di un morsetto GMEE nel triennio 2004-2007 e la Instrumentation and Measurement Society dell’IEEE nel biennio 2008-2009. È stato Editor coraggio, nell’era dell’IoT e del tutto mi a posteriori?, Tutto_Misure, vol. in Chief delle IEEE Transactions on Instruconnesso, si potrebbe pensare a una XIV, n. 3, 2012, pp. 215-216. mentation and Measurement dal 2012 al costante interazione del misuratore 3. V. Scotti, I contatori elettrici: il caso 2016. È l’attuale direttore di Tutto_Misure.

con i carichi in modo da realizzare periodiche conferme metrologiche e confinare le verifiche solo a quei casi che non abbiano superato la conferma metrologica con esito positivo. Con altrettanto coraggio si potrebbe aprire il mercato, pur con tutte le necessarie garanzie, agli altri soggetti (inclusi i venditori) o, soluzione forse più auspicabile, a soggetti terzi a cui viene affidata la sola attività di misura e non altre attività. Se ne avvantaggerebbe la trasparenza dell’intero sistema a tutta garanzia della fede pubblica, che dovrebbe essere lo scopo ultimo della metrologia legale. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. Direttiva 96/92/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 19 dicembre 1996 concernente Norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica. 2. V. Scotti, Verifiche sui contatori di energia: legittimo il calcolo sui consuT_M ƒ 94

in Parlamento in attesa di specifiche norme di riferimento, Tutto_Misure, vol. XVI, n. 1, 2014, pp. 67-70. 4. V. Scotti, Ricostruzione dei consumi di energia elettrica – Parte II, Tutto_Misure, vol. XVI, n. 3, 2014, pp. 215-218. 5. V. Scotti, La ricostruzione dei consumi di energia elettrica, Tutto_Misure, vol. XIX, n. 2, 2017, pp. 133-135. 6. V. Scotti, La tutela dell’utente di energia elettrica, Tutto_Misure, vol. XIX, n. 3, 2017, pp. 205-207. 7. Direttiva 2004/22/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 31 marzo 2004 relativa agli strumenti di misura. 8. Direttiva 2014/32/UE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 26 febbraio 2014, concernente l’armonizzazione delle legislazioni degli Stati membri relative alla messa a disposizione sul mercato di strumenti di misura (rifusione). 9. F. Galliana, D. Serazio, Importanza dei confronti di misura per i Laboratori di taratura accreditati in Potenza ed Energia: stato dell’arte e attivi-

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MISURE DI ENERGIA ELETTRICA

IL TEMA

Flavio Galliana, Danilo Serazio

Importanza dei confronti di misura per i Laboratori di taratura accreditati in Potenza ed Energia Stato dell’arte e attività INRIM

THE IMPORTANCE OF MEASUREMENT COMPARISONS FOR CALIBRATION LABORATORIES ACCREDITED FOR POWER AND ENERGY: STATE OF THE ART AND INRIM ACTIVITY Current legislation requires the verification of the energy counters of residential and industrial plants and those of energy producers by certified bodies or by accredited calibration laboratories. These last would assure better reliability as surveyed also by means of inter-laboratory comparisons. INRIM provides since 2016 comparisons of power and energy at industrial frequency whose positive results confirm the correctness of the processes of the dissemination and of the accreditation. RIASSUNTO La legislazione corrente richiede la verifica dei contatori di energia residenziali e industriali e dei produttori di energia da parte di organismi certificati o Laboratori di taratura accreditati. Questi ultimi assicurerebbero maggiore affidabilità perché sottoposti a sorveglianza anche mediante confronti di misura. L’INRIM dal 2016 fornisce confronti di potenza ed energia a frequenza industriale i cui risultati positivi confermano la correttezza dei processi di disseminazione e accreditamento. I CONFRONTI DI MISURA

I confronti di misura fra Laboratori (CIL) servono a confrontare le misure dei Laboratori e sono quindi un mezzo per accertarne la competenza tecnica anche ai fini di un accreditamento secondo la normativa vigente [1]. I risultati dei CIL si valutano mediante l’errore normalizzato En, definito come rapporto fra la differenza tra un valore di riferimento e il valore misurato dai partecipanti e l’incertezza estesa di tale differenza. Tipicamente un CIL si svolge fra un Istituto Nazionale di Metrologia (NMI) o un fornitore di CIL adeguato tecnicamente e operante secondo la [2] e Laboratori secondari dello stesso paese accreditati o meno. Per determinare il valore di riferimento di un CIL si considerano solo le misure dell’NMI o del fornitore delle misure di riferimento. I risultati di un CIL sono soddisfacenti se |En|≤1 per tutti i punti di misura esaminati, condizione di compatibilità delle misure. Questa è garanzia di: idonee competenze, apparecchiature, proce-

dure tecniche dei Laboratori, valutazione dell’incertezza di misura e corretta disseminazione delle unità di misura dai campioni nazionali tramite la taratura della strumentazione di riferimento dei Laboratori. In altre parole, è garanzia di affidabilità del sistema.

MISURE DI POTENZA ED ENERGIA E RECENTE LEGISLAZIONE

linee elettriche del fornitore e sulle installazioni dell’utilizzatore. Le misure di potenza ed energia a frequenza industriale costituiscono la base delle relazioni commerciali tra un fornitore di energia elettrica e un utente. Il decreto 21 aprile 2017, n. 93 del MISE stabilisce che gli strumenti per le funzioni di misura legali quali i contatori di energia elettrica d’impianti residenziali e industriali conformi alla direttiva MID devono essere verificati nonché i controlli da effettuare. Tale direttiva è entrata in vigore nel 2007 per cui i primi contatori conformi sono stati installati dal 2008. Agli utenti in MT e AT (circa 97.000), tra gli anni 2004 e 2006, è stato sostituito il contatore da elettromeccanico ad elettronico e tutti i contatori ENEL delle utenze residenziali, sono stati sostituiti tra il 2001 e 2004 per cui tutti questi non sono contatori MID. I contatori BT di altri distributori, sostituiti tra il 2008 e 2011, sono MID. Quindi, ad oggi si hanno: a. 8.000.000 contatori MID soggetti al DM 93: con periodicità di verifica di 15 anni per impianti in BT e 10 anni per impianti in MT o AT. Siccome l’autorità dell’energia stabilisce che la vita utile di un misuratore di energia elettrica è 15 anni i contatori in BT presumibilmente non saranno mai verificati. b. 29.000.000 contatori non MID soggetti al controllo casuale (art. 5 DM 93 con tolleranza di errore del 50% in più!). Questi sono in fase di sostituzione, per cui è un problema che si porrà tra 15 anni. Si teme quindi che le verifiche ai sensi del DM 93 non saranno mai attivate. Inoltre non sapremo mai se i vecchi contatori stessero funzionando bene o

La distribuzione di elettricità avviene oggi in regime alternato in cui la tensione e la corrente sono funzioni sinusoidali del tempo i(t) e v(t). Le grandezze potenza attiva e reattiva sono date rispettivamente da I×V×cosF e I×V×sinF, con F angolo di fase tra v(t) e i(t) e I e V valori efficaci di i(t) e v(t). Le corrispondenti energie attiva e reattiva sono rispettivamente il lavoro che il sistema elettrico produce e l’energia di scambio fra fornitore e uti- Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica lizzatore. Quest’ultima serve anche a (INRIM), Torino valutare le perdite di energia sulle f.galliana@inrim.it T_M

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male prima della loro sostituzione. Esistono poi i contatori soggetti ai controlli dell’Agenzia delle Dogane (relativi agli utenti produttori di energia), circa 500.000, con periodicità di taratura di 3 anni. Attualmente, i Laboratori accreditati per le verifiche su questi contatori sono una ventina (a ISO17025, ISO 17020, vecchi accreditamenti dell’Agenzia delle Dogane), la cui dimensione permette di fare circa un migliaio di tarature l’anno: quindi i contatori tarati annualmente verosimilmente sono circa 20.000. Mediamente si dovrebbero eseguire 166.666 tarature annue, ma in realtà un 30% esegue tali verifiche solo a seguito di controlli da parte dell’autorità. La lettura del DM93 desta inoltre perplessità quali l’accettazione dell’accreditamento degli organismi verificatori secondo ISO/IEC 17020 o ISO/IEC 17025 o ISO/IEC 17065, trascurando che tali accreditamenti hanno diversa valenza tecnica maggiormente considerata nella norma ISO 17025. Inoltre il decreto rivela la scarsa conoscenza metrologica del legislatore che confonde errore, incertezza e classe strumentale. In ambito di accreditamento il campione deve avere una classe di errore migliore di 1/3 di quello in prova. Il decreto riporta le misurazioni minime da eseguire per verificare l’accuratezza di un contatore. Un Laboratorio di taratura fornirebbe maggiore garanzia di corretta esecuzione e interpretazione dei risultati. Nelle circolari dell’Agenzia delle Dogane invece si legge che le verifiche sono eseguite escludendo l’incertezza di misura. In tal modo si rischiano falsi giudizi sul rispetto o meno degli errori massimi tollerati. La considerazione: inutile valutare l’incertezza se poi bisogna misurare un errore che è di diversi ordini di grandezza maggiore” è spesso erronea. L’indicazione dell’accreditamento secondo ISO/IEC 17020 rischia di escludere i Laboratori di taratura mettendo a rischio l’affidabilità dei controlli. Vi è la sensazione che alcuni organismi non conoscano il loro livello d’incertezza. La partecipazione a CIL (di qui la loro importanza) li stimolerebbe ad analizzare l’incertezza T_M ƒ 96

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IL TEMA

con cui forniscono i risultati e a verificarne il rispetto. Capitolo a parte sono i furti di energia per cui, al momento attuale, per le utenze residenziali i controlli non vengono praticamente fatti anche dopo denuncia di utenti frodati in quanto per il fornitore si tratta di volumi di energia molto bassi, per cui il cittadino non è tutelato. Per grandi utenze industriali, quando il fornitore si accorge di cali consistenti di consumo di energia, avvia, di concerto con la guardia di finanza, verifiche con propri misuratori in linea, volti a individuare eventuali furti non inferiori al 20-30%. Per questi valori non si ritiene necessaria la taratura dei misuratori anche perché difficile sarebbe trovare chi li tara e i costi sarebbero esorbitanti.

tre sistemi e quattro fili e a due sistemi e tre fili (Aron) con connessioni di tensione monofase L1-N, neutro collegato al morsetto di terra, connessioni di tensione trifase L1, L2, L3-N, neutro collegato al morsetto di terra. In Tab. 1 (a pagina seguente) sono riportati i dettagli dei CIL svolti. VALUTAZIONE DEI DATI

Prima dell’esecuzione dei CIL sono stati inviati protocolli con istruzioni di misura, per la gestione degli strumenti e per la trasmissione dei risultati. Come misurando nei confronti si è considerato l’errore relativo:

I LABORATORI DI TARATURA ACCREDITATI

L x Ls Ls

(1)

con Lx e Ls rispettivamente le letture dello strumento in taratura e di quello I Laboratori di taratura accreditati so- campione. Gli errori dell’INRIM e dei no dotati di convertitori watt-metrici Laboratori sono stati definiti rispettiva(monofase) e wattmetri trifase. Questi mente: ultimi sono in classe 0,01-0,02% o (2) 0,05-0,1%. Quelli delle due classi miH I r UI e H L r UL gliori sono usati come strumenti di riferimento mentre gli altri sono utilizza- con UI e UL le rispettive incertezze ti per tarature on-site di contatori di estese. Sono state calcolate le diffeenergia. Essendo questi normalmente renze per ciascun punto di misura: in classe 0,2-1, contatori in classe y HL HI (3) 0,05-0,1 tarati con riferibilità ai campioni nazionali sono idonei alla loro verifica. I Laboratori italiani accreditati e le rispettive incertezze Uy. Si è conin questo settore sono quindici, alcuni siderata una componente d’incertezdei quali anche per la verifica dei con- za correlata poiché i Laboratori fanno tatori di energia in ambito fiscale. tarare all’INRIM i campioni di riferimento. En si calcola secondo [2, 7]: SORVEGLIANZA TECNICA DEI LABORATORI

I Laboratori per mantenere l’accreditamento devono partecipare a CIL. Il settore metrologia elettrica dell’INRIM ha svolto CIL per altre grandezze elettriche [3-6]. Dal 2016, l’INRIM opera come fornitore di CIL per le proprie grandezze di competenza. Nei CIL in potenza ed energia sono stati utilizzati diversi strumenti da tarare con metodo del carico fittizio a 23±1 °C come misuratori di potenza/energia mono (fase 1) e trifase; in trifase in configurazione a

y Uy

(4)

L’esito di un CIL è positivo se |En |≤1 in ogni punto di misura. RISULTATI

L’INRIM e i Laboratori hanno eseguito le misure secondo le proprie procedure riportando i risultati in certificati o rapporti taratura. In Tab. 2 sono riportate le gamme d’incertezza dei CIL svolti e i loro risultati in termini di En.

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IL TEMA

Tabella 1 – Dettagli dei CIL eseguiti

CIL

Grandezze

Strumento

Classe (%)

Tensione

Corrente

Bilat.

En. att. reatt.

Cont. Trif. ISKRA

0.05

230 V

1 mA÷80 A

Mono-trif.

TEMP 100

En. Pot. att.

Misuratore En. Pot.

reatt. mono-

Zera RMM3006

2 Bilat.

cosF

Multilat.1

Bilat.

53 57,7 V÷480 V

30 mA÷120 A

0,02

cont.En. att.-reatt.

mono-trif.

trif. ZERA MT786

En. att. reatt.

cont.En. att-reatt.

Mono-trif.

Prometer-W

Calib. potenza

0,05

30V÷ 420 V

10 mA÷100 A

0,1,

ind. cap.

0,2

57,73 V

250 mA÷6 A

23 V

30V ÷ 480 V

1, 0,5 0,1, ind. cap.

100 mA÷20 A

Fluke 6105A 1

1, 0,5 ind.cap.

En. att. reatt.

Pott. att. Monof.

f(Hz)

1, 0,5 0,1, ind. cap.

trif., diff. fase Bilat.

sin F

1, 0,5

un p.to

ind. cap.

fasi 2,3

0,8 cap

1, 0

ind.cap

In questo CIL sono stati coinvolti quattro laboratori in fase di accreditamento per la verifica metrologica dei contatori per la metrologia legale

Nel CIL con il calibratore di potenza attiva si è considerato l’errore:

Lm Pg S

(5)

Con Lm le letture di potenza dello strumento campione e Pg e S (NdA: S è stata introdotta per poter normalizzare per qualunque valore di cosF, incluso 0) rispettivamente le potenze attiva e apparente impostate e fornite dal calibratore.

Figura 1 – CIL con contatore ISKRA TEMP 100

Figura 2 – CIL con contatore ZERA RM3006

Tabella 2 – Incertezze e risultati dei CIL eseguiti

Strumento

UI range

UL range

Uy range

lEn l

ISKRA TEMP 100

1,0×10-4÷1,0×10-3

1,8×10-4 ÷2,0×10-3

1,6×10-4÷2,2×10-3

£1

Zera RMM3006

1,2×10-4 ÷1,5×10-3

1,6×10-4 ÷3,2×10-3

1,6×10-4÷3,4×10-3

£1

ZERA MT786

1,3×10-4÷4,8×10-4

1,4×10-4 ÷ 4,7×10-4

1,7×10-4÷6,7 ×10-4

CEWE Prometer-W

4,0×10-4÷8,0×10-4

5,0×10-4 ÷1,3×10-2

6,0×10-4÷1,3×10-2

£1

Fluke 6105A

1,0×10-4

2,3×10-4 ÷ 3,3×10-4

2,4×10-4÷ 3,4×10-4

£1

£1,1,1 un p.to

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IL TEMA

CONSIDERAZIONI FINALI

Figura 3 – CIL con il contatore ZERA MT786

Nei CIL forniti dall’INRIM ai Laboratori italiani accreditati in potenza ed energia elettriche a frequenza industriale si è ottenuta la compatibilità. Tale risultato significa che il trasferimento della riferibilità dall’INRIM ai Laboratori tramite la taratura dei loro campioni di riferimento e il processo di accreditamento sono efficaci. Questo è un risultato rilevante per l’importanza che rivestono queste misure. L’auspicio è che le autorità preposte tengano conto della maggiore preparazione dei Laboratori di taratura rispetto a organismi di certificazione e ispezione a svolgere i compiti verifica in ambito legale. Inoltre la nuova ISO17025 aumenta l’attenzione ai requisiti d’imparzialità venendo incontro alle richieste dell’Agenzia delle Dogane. Da parte INRIM, l’obiettivo è la prosecuzione del servizio a vantaggio del sistema e il miglioramento delle capacità di misura utilizzando il wattmetro di precisione recentemente acquisito [8]. RINGRAZIAMENTI

Gli autori ringraziano i tecnici dei Laboratori che hanno partecipato ai CIL e gli Ingg. Chirulli e Carazza per le importanti informazioni fornite per la scrittura dell’articolo.

Figura 4 – CIL con il contatore CEWE Prometer W

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. EN ISO/IEC 17025:2017 “General requirements for the competence of testing and calibration laboratories”. 2. EN ISO/IEC 17043:2010 “Conformity assessment-General requirements for proficiency testing”. 3. F. Galliana, P. P. Capra, E. Gasparotto, Report of the Italian inter-laboratories comparison of high dc resistance on the calibration of a 10 MW and a 1 GW resistors Measurement, Vol. 42 (2009), pp. 1532-1540. 4. F. Galliana, P. P. Capra, E. Gasparotto, Inter-laboratories comparison at 100 GW and 1 TW level to evaluate the traceability transfer from INRIM in the field of high dc resistance, Measurement, Vol. 45 (2012), pp. 615-621. 5. F. Galliana, E. Gasparotto, Analysis of a National Comparison in the field of electrical low Dc Resistance”. Measurement, Vol. 52 Figura 5 – CIL con il calibratore FLUKE 6105A (2014), pp. 64-70. 6. F. Galliana, M. Lanzillotti, Accurate comparison between INRIM and a secondary calibration Flavio Galliana Pinerolo, (TO), 1966. Laurea Fisica all’Università di Tori- laboratory using a top-class multifuncno. Dal 1993 all’Istituto Elettrotecnico Nazionale “Galileo Ferraris (IEN), tion electrical calibrator, Measuresi occupa di misure di resistenza e di Accreditamento di Laboratori della ment, Vol. 103 (2017), pp. 353-360. cui struttura diviene Responsabile per l’IEN. Dal 2006, con l’Istituto 7. JCGM 100:2008, Evaluation of Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) continua l’attività di misure measurement data-Guide to the elettriche e si occupa di confronti di misura. expression of uncertainty in measurement, first ed., 2008, previously Danilo Serazio Torino, 1966. Diplomi tecnici e in elettronica Istituto BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, tecnico Avogadro nel 1982 e 1999 rispettivamente. Dopo aver lavora- OIML, Guide to the expression of to in ditte private dal 1995 al Settore Metrologia elettrica dell’IEN, ora uncertainty in measurement, first ed., INRIM. Attualmente coinvolto nelle misure e nello sviluppo di metodi 1993. di misura per potenza ed energia, nonché di apparecchiature meccani8. Zera COM 5003 Three-phase Comche ed elettriche impiegate in corrente alternata. parator, Operation Manual, 2016. T_M ƒ 98

MISURE DI ENERGIA ELETTRICA

IL TEMA

CLaudio Capozza

Misura della Potenza e dell’Energia Elettrica dalla prospettiva di un ispettore metrico

pose grazie anche ai lavori sul trasformatore di Galileo Ferraris. E qui le cose si complicarono ulteriormente, perché ci si rese conto che, in regime alternato sinusoidale, comparivano potenza ed energia reattive, a cui non era associato alcun lavoro utile, ma che contribuiva non poco alle perdite in linea e alle cadute di tensione. Se la misura dell’energia attiva, sempre espressa dalla (1), rappresentava la grandezza da “fatturare” e doveva quindi essere sempre misurata, era RIASSUNTO però necessario misurare anche l’eQuesto articolo ha lo scopo d’illustrare in maniera divulgativa due aspetti nergia reattiva per quantificare quanfondamentali del settore dell’elettricità, segnatamente quelli della misura to l’utente “sfruttava” la rete di alidella potenza e dell’energia elettrica, non solo in relazione alla branca mentazione e, eventualmente, applidella Fisica che tratta dell’elettricità, ma anche in relazione agli aspetti pracare penali se lo sfruttamento superatici e legali che riverberano nella vita quotidiana. Ha lo scopo innanzitutto va un prefissato limite contrattuale. di chiarire i concetti fondamentali delle suddette grandezze, le metodologie Senza entrare in dettagli ben noti, ci che sono alla base della loro misurazione, gli strumenti utilizzati e le prosi limita qui a ricordare che la misura blematiche connesse alla misurazione. Verranno quindi affrontate le novità di queste grandezze rappresentò una introdotte con l’entrata in vigore del D.M. 21.4.2017, n. 93 e la situazioenorme sfida e che gli strumenti reane della misura elettrica in Italia. lizzati, i contatori a induzione, di cui in Fig. 1 si mostra uno dei primi esemPOTENZA necessario misurare la potenza nel pi, furono tra i più complessi strumenED ENERGIA ELETTRICA punto di consegna e integrarla nel ti dell’epoca, ma anche tra i più stutempo. Operazione apparentemente diati e tra i più diffusi. La corretta misura della potenza e del- semplice, in corrente continua, se tenl’energia elettrica transitante in una sione e corrente non variano, ma subisezione di rete ha rappresentato una to complessa se le stesse variano nel delle sfide più grandi fin dalle origini tempo, come normalmente accade. dello sfruttamento a fini commerciali Detta v(t) la tensione sulla sezione di dell’energia elettrica. misura e i(t) la corrente transitante Inizialmente, quando le prime forniture nella stessa sezione, e detto t0 l’istanerano in corrente continua, si pensava te a partire dal quale si inizia a misufosse sufficiente misurare la corrente rare, l’energia transitante è data dalla assorbita, integrandola nel tempo. ben nota formula: Nacquero strumenti, tanto ingegnosi t (1) E ³t Q (W ) L (W )dW quanto presto dimenticati, gli ampero0 rametri, per misurare l’integrale della 1 – Uno dei primi contatori a induzione corrente nel tempo. Ci si rese però im- Ci si stava ancora interrogando su FiguraSiemens-Ferraris prodotto nel 1900 mediatamente conto che, al variare come misurarla quando, nelle ultime (dalla raccolta di strumenti storici della corrente assorbita, variavano decadi dell’800, Edison, sostenitore del Politecnico di Milano) anche le cadute d tensione in linea, per della distribuzione in corrente conticui variava la tensione di alimentazio- nua, perse inesorabilmente la “guerra ne del carico e quindi il semplice inte- delle correnti” combattuta contro We- Responsabile Servizio Verifiche grale della corrente non era più rap- stinghouse, sostenitore della distribu- Metriche e Vigilanza – CCIAA presentativo dell’energia assorbita. Era zione in corrente alternata che si im- claudio.capozza@mi.camcom.it SUMMARY This paper aims to briefly survey two fundamental issues typical of the electricity field, in particular those concerning power and energy measurement, not only from the point of view of that the branch of physics that deals with electricity, but also considering the practical aspects that reverberate in the everyday life. Its main purpose is to clarify the fundamental and legal concepts of these aforementioned quantities, the methodologies that are the basis of their measurement, the tools used, and the problems related to measurement. The innovations originated when the D.M. 21.4.2017, n.93 came into force and the situation of the electrical measurement in Italy will be also considered.

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GLI STRUMENTI

Ancora oggi, per misurare l’energia elettrica transitante in una sezione di rete vengono impiegati questi strumenti, comunemente noti come contatori elettrici. A questa famiglia di strumenti elettromeccanici a induzione se ne è recentemente aggiunta un’altra: quella dei contatori statici. Entrambe le tipologie hanno in comune un elemento: integrano nel tempo la potenza attiva, cioè la parte di potenza in grado di produrre lavoro elettrico utile, nella sezione di misura. Il contatore elettromeccanico a induzione (quello con un disco girevole) è stato il più diffuso tra i misuratori di energia nei sistemi elettrici in corrente alternata. Si compone essenzialmente di tre parti: un motore a induzione che sviluppa una coppia motrice proporzionale alla potenza assorbita dal-

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IL TEMA

l’utenza, un magnete permanente che sviluppa una coppia resistente proporzionale alla velocità di rotazione del motore, un ruotismo contagiri detto anche totalizzatore. Un disco di alluminio per effetto della coppia elettromotrice, generata dalle interazioni elettromagnetiche tra i flussi magnetici generati da un elettromagnete di tensione e un elettromagnete di corrente e le correnti da questi indotte nel disco, viene posto in rotazione. Ovviamente la velocità di rotazione è proporzionale alla potenza attiva P. La Fig. 2 mostra uno dei contatori a induzione ancora oggi in uso, pronipote di quello rappresentato in Fig. 1. Detto Dn il numero di giri effettuato dal disco tra gli istanti t1 e t2 si ha che la costante 1 'n prende il nome di coN stante del contatore e K 'E rappresenta il numero

Figura 2 – Esempio di contatore elettromeccanico a induzione

N. 02ƒ ;2018 in cui si inizia a conteggiare energia. Un lampeggio equivale a un wattora di energia transitante. Se si accende una stufetta elettrica, che si comporta come un carico puramente resistivo, dedotta dalla targa la potenza (in kilovattora) di tale stufetta, e la si lascia funzionare per un determinato tempo T, contando i lampeggi emessi dal led e moltiplicandoli per il tempo T, si è in grado di conoscere il valore (in wattora) dell’energia elettrica E che è stata conteggiata in quel determinato tempo. Confrontando questo valore con quello corrispondente al consumo del carico collegato (la stufetta in questo esempio) dedotto dal prodotto della potenza di targa per il tempo T, si è in grado di stabilire se il contatore conteggia o meno regolarmente l’energia attiva. Ovviamente questa non è la metodologia che le norme legali prevedono per l’esecuzione di una verifica metrologica diretta ad accertare l’errore di cui è affetto il contatore: ciò è previsto in seno alle norme metrologiche applicabili che si rinvengono in seno alla Direttiva 2004/22/CE conosciuta come Direttiva MID e quelle previste dal D.M. 21.4.2017, n. 93. A tal, proposito è bene innanzitutto chiarire il concetto di errore e quello d’incertezza in una qualsiasi operazione di misurazione, quale che sia la grandezza fisica oggetto di misura. In metrologia legale per errore s’intende la differenza tra un valore del misurando ottenuto in occasione di una serie di misurazioni e quello ritenuto vero, fornito dal campione di riferimento. Ad esempio, se ho una massa di valore nominale di 1 kg (misurando), e voglio sapere qual è l’errore di cui è affetta, devo confrontarla con un’altra massa di classe superiore (campione), svolgendo una serie di Figura 3 – Esempio di contatore statico di energia elettrica pesate, e perveni-

di giri per kilowattora. Pertanto, l’energia misurata è data da 'n E K * 'n N dove E è misurato in kWh, Dn sono i giri ed N è dato da giri/kWh. Un modo empirico in grado di accertare il corretto funzionamento di un contatore elettromeccanico è verificare se, come nel caso del contatore di Fig. 2, a N giri del disco il totalizzatore s’incrementa di 1 kWh. Viceversa, la verifica metrologicolegale è ben più complessa, come ci si può aspettare, e ne parlerò più avanti dopo aver brevemente introdotto i contatori statici: la metodologia è la stessa. I contatori statici sono invece costituiti da un sistema di trasduttori, da uno stadio di conversione analogico-digitale e da un sistema di elaborazione dei segnali così campionati sul quale un particolare algoritmo calcola l’energia attiva. Il risultato della misurazione compare sul display del contatore ed è essenzialmente basato sulla frequenza d’impulsi emessi che è proporzionale alla potenza attiva al momento. Anche per questi strumenti, un metodo empirico per controllarne il corretto funzionamento è quello di conteggiare gli impulsi emessi da un led presente solitamente a sinistra del display a cristalli liquidi di cui è dotato il contatore. Il led lampeggia nel momento

IL TEMA

re a un valore finale, ad esempio di 1,005 kg. Si dirà allora che l’errore in più di cui è affetto il misurando è di 5mg. Tale attività viene detta anche taratura del misurando. In metrologia scientifica, le cose non sono così semplici, poiché in realtà, anche la massa campione, seppure riferibile a una di classe ulteriormente superiore, è affetta anch’essa da un errore (seppure assai piccolo). Nasce così il concetto d’incertezza di misura che dà una stima della probabilità che il valore vero della grandezza misurata sia compreso in un certo intervallo; se per l’esempio precedente l’incertezza fosse di 0,25 mg, allora il risultato della misurazione dovrebbe essere così espresso: M = 1,005 kg ± 0,25 mg. LA METROLOGIA LEGALE IN AMBITO ELETTRICO IN ITALIA

Non si ha notizia di contatori elettromeccanici omologati dallo Stato italiano e pertanto, in mancanza di omologazione metrologico-legale, nessuno di essi ha mai potuto subire alcuna verificazione metrica periodica, né tanto meno quella cosiddetta “prima”, prevista dall’art. 12 del T.U. 23.8.1890, n. 7088: il contatore elettrico non era previsto nemmeno come strumento metrico, e infatti non trovava cittadinanza tra gli strumenti di misura elencati nella tabella B allegata al T.U. Per verificazione periodica s’intende il controllo diretto a stabilire l’affidabilità metrologica di quello strumento, ovvero il mantenimento nel tempo dei requisiti metrologici dalla legge previsti. Beninteso, tale categoria di strumenti poteva essere sì sottoposti a operazioni di taratura, da parte di laboratori riconosciuti, ma la loro certificazione non aveva valore metrologico-legale: tutto ciò almeno sino alla data dell’entrata in vigore del D.M. 93/2017. Infatti all’art.4, comma 10 del citato D.M. 93/2017 è detto che: “Gli errori massimi tollerati in sede di verificazione periodica degli strumenti di misura sono pari a quelli fissati per i controlli in servizio, in corrisponT_M ƒ 101

N. 02ƒ ; 2018 denza della stessa tipologia e classe di accuratezza, dalla pertinente norma nazionale o europea o, in assenza di tali disposizioni, dalla norma armonizzata o dalla Raccomandazione OIML”. Per i contatori elettrici elettromeccanici viene presa in con-siderazione la norma EN 50470-2:2006, mentre per quelli statici la norma EN 50470-3:2006 e la EN 62053-33. Lo stesso D.M. 93/2017, all’art.2, comma a) definisce funzione di misura legale la funzione di misura giustificata da motivi d’interesse pubblico, sanità pubblica, sicurezza pubblica, ordine pubblico, protezione dell’ambiente, tutela dei consumatori, imposizione di tasse e di diritti e lealtà delle transazioni commerciali; al comma c), verificazione periodica, il controllo metrologico legale periodico effettuato sugli strumenti di misura dopo la loro messa in servizio, secondo la periodicità definita in funzione delle caratteristiche metrologiche, o a seguito di riparazione per qualsiasi motivo comportante la rimozione di sigilli di protezione, anche di tipo elettronico; al comma g), titolare dello strumento, la persona fisica o giuridica titolare della proprietà dello strumento di misura o che, ad altro titolo, ha la responsabilità dell’attività di misura. Tale ultima definizione pone non pochi problemi, segnatamente nei casi d’individuazione del titolare quando trattasi di strumenti di misura utilizzati da Imprese operanti nei settori eroganti Servizi di Pubblica Utilità, quali somministrazione di gas, elettricità, ecc. Per necessità di separazione, nota sotto il nome di unbundling, tra il soggetto che vende l’energia e quello che la trasporta, che rende possibile l’esecuzione del contratto di somministrazione d’energia dal venditore verso il cliente finale, a lettera del D.M., il titolare dello strumento è il proprietario dello stesso: il quale è anche il proprietario della rete che trasporta l’energia. Però colui il quale scambia la cosa contro il prezzo – in questo caso l’energia – è il venditore il quale escute il proprio cliente in funzione della quantità indicata dal contatore: il dato quantitativo gli viene fornito dal trasportatore, ma il venditore se ne assume la responsabilità verso il cliente pur non avendo la possibilità di verificare la correttezza del dato misurato. Il D.M. 93/2017 ha soppresso la figura storica dell’Utente metrico, inteso come colui il quale, per l’esercizio della vendita a misura di un bene e/o servizio, si avvaleva di uno strumento di misura ed era responsabile dell’attività di misura, così come oggi è responsabile un gestore di una stazione di rivendita al minuto di carburanti, esercitata in forza di un contratto di Comodato d’uso gratuito con la Società Petrolifera che è proprietaria dei sistemi di erogazione. È però il gestore che ricava il frutto della vendita dei carburanti il cui quantitativo è determinato appunto a mezzo degli erogatori: in tale esempio il gestore è correttamente, a mio modo di vedere, il titolare degli strumenti di misura impiegati nell’attività di quantificazione del carburante venduto, in quanto responsabile dell’attività di misura. All’allegato II al citato D.M. 93/2017, è stato stabilito al

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traddittorio tra le parti. Per i contatori di energia elettrica attiva, il D.M. rinvia alle procedure per i controlli previsti alla scheda F comprendente gli allegati A (elenco delle procedure di prova) e B (lista di controllo – check list) indicativa per la verifica dei requisiti dell’allegato A. Preme a questo punto mettere in risalto due punti. Il primo riguarda le diverse condizioni ambientali di funzionamento dei contatori di energia elettrica, molti dei quali sono situati in contenitori esposti alle intemperie, e l’impatto che tali condizioni hanno sulla congruità degli intervalli di verificazione così come enumerati nell’Allegato IV, dove è indicata, per ogni tipo di strumento, la periodicità della verificazione degli strumenti in servizio. La parte della tabella dell’allegato IV in cui è riportata la periodicità della verificazione degli strumenti di misura in servizio riguardante i contatori di energia elettrica è riportata in Tab. 1. Innanzitutto, per i contatori elettromeccanici non è facile conoscere qual è la data di messa in servizio dalla quale far partire il termine dei 18 anni; altra questione è quella relativa a quali garanzie strumenti di misura, di tipo elettromeccanico, ovvero con parti in movimento, possano dare di mantenere per tale rilevante periodo di tempo i propri requisiti metrologici, al punto da rendersi necessaria la verificazione periodica dopo 18 anni dalla loro messa in servizio. Peraltro, è difficile pensare anche che i contatori statici possano mantenere i propri requisiti metrologici per 15 anni. Il secondo punto riguarda la differenza intercorrente tra uno strumento di

comma 1.2 che “Gli strumenti utilizzati per l’esecuzione della verificazione periodica e dei controlli casuali non devono essere affetti da un errore superiore a 1/3 dell’errore massimo tollerato per la grandezza che si sta misurando e l’incertezza estesa con cui è stato determinato l’errore dello strumento non deve superare 1/3 dell’errore misurato”: definizione che è fonte di non poche problematiche per alcune tipologie di strumenti, come già discusso su questa stessa rivista [1]. Al comma 1.3 è previsto “che detti strumenti sono muniti di certificato di taratura rilasciato da laboratori accreditati da enti designati ai sensi del regolamento (CE) n.765/2008 del Parlamento europeo e del Consiglio, per la grandezza e il campo di misura che gli strumenti sono destinati a misurare e la periodicità di tale taratura è riportata nell’allegato IV”. Il D.M. prevede anche le schede per le procedure di verificazione periodica da eseguirsi da parte di coloro che sono legittimati ai controlli: gli Uffici metrici delle CCIAA possono procedere all’esecuzione della verifica periodica dei soli strumenti di misura di tipo Nazionale sino a marzo del 2019, ma non possono eseguire quella per gli strumenti regolati dalla Direttiva MID. Alla predetta data possono eseguire la verifica periodica i Laboratori accreditati dalle CCIAA sugli strumenti nazionali, mentre su quelli MID possono eseguire la verifica periodica i Laboratori riconosciuti con SCIA (Segnalazione Certificata di Inizio Attività) da Unioncamere nazionale. Dopo la predetta data, gli Uffici metrici non potranno più eseguire l’attività di verificazione periodica in quanto questa potrà essere svolta esclusivamente da quei Laboratori che nel frattempo, avendo conseguito l’accreditamento da parte di ACCREDIA e presentato apposita SCIA a Unioncamere, saranno diventati “Organismi” secondo la definizione data dal D.M. all’art. 2, comma q). Agli Uffici metrici delle CCIAA residua pertanto la sola attività di vigilanza e dei controlli casuali, a richiesta, tra i quali quelli cosiddetti in con-

IL TEMA

misura e un sistema di misurazione. Uno strumento che effettua una misura lineare, p. es. un metro, assolve alla funzione cui è destinato, senza ausilio di alcun altro dispositivo. Un contatore di energia elettrica attiva di tipo elettromeccanico assolve autonomamente alla funzione cui è destinato: misurare l’energia elettrica consumata. Un contatore di energia elettrica di tipo statico, collegato a un concentratore di dati, e poi a un Server remoto con il quale scambia dati sia in ingresso (dati di predisposizione necessari all’espletamento delle funzioni di misura), sia in uscita (valori misurati), risulta inserito in un vero e proprio network. Quindi, a parere dello scrivente, una tale situazione integra la fattispecie di sistema di misura: basti pensare che da remoto posso cambiare la potenza contrattuale, oppure altre variabili come il tempo. Tra le varie funzionalità dei contatori statici vi è quella della remotazione del dato prodotto dal contatore. Tuttavia, la Direttiva MID, unica norma metrologica che ne regola i requisiti essenziali – all.I – e specifici nell’allegato MI-003, prevede al p.to 10.5 dell’allegato I che “A prescindere dal fatto che sia possibile o meno leggere a distanza uno strumento di misura destinato alla misurazione di servizi forniti da imprese di pubblica utilità, esso deve comunque essere dotato di un visualizzatore metrologicamente controllato facilmente accessibile al consumatore senza alcun ausilio. La lettura di tale visualizzatore è il risultato della misurazione che costituisce la base su cui è calcolato il prezzo da corrispondere”.

Tabella 1 – Periodicità della verificazione per i contatori di energia elettrica

Tipo di strumento

Periodicità della verificazione

Contatori di energia elettrica attiva Elettromeccanici: 18 anni Statici: bassa tensione (BT- fra 50 V e 1.000 V di classe di precisione A, B, o C: 15 anni media e alta tensione (MT – AT > 1.000 V): 10 anni

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Pertanto, il dato teletrasmesso non fa fede tra le parti. Anzi se si ricevono bollette con consumo presunto, è evidente che il meccanismo della trasmissione del dato a distanza non è così tanto efficiente. Mi preme da ultimo precisare che la MID, tranne l’allegato MI-005, prende in considerazione gli strumenti di misura e non i sistemi di misurazione. Anzi, nell’allegato I della Direttiva MID, il legislatore comunitario si preoccupa che qualora a uno strumento MID, vengano associate apparecchiature ausiliarie, le stesse devono rispettare le prescrizioni previste ai punti 7, 8 e 9 dell’allegato I riguardanti l’idoneità, l’inalterabilità, la sicurezza metrologica e requisiti di compatibilità con interfacce, sottouni-

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N. 02ƒ ; 2018

IL TEMA

tà o strumenti di misura. A puro titolo informativo, allo stato esistono solo due Organismi che possono eseguire operazioni di verificazione periodica su strumenti conformi alla MID allegato MI 003, cioè i contatori di energia elettrica attiva. A Milano e Provincia non è stata eseguita dall’Ufficio Metrico della CCIAA di Milano alcuna operazione di Verificazione periodica, né su contatori elettromeccanici, né su contatori elettrici statici. Sembra quindi, sempre a parere dello scrivente, che la strada verso l’applicazione dei principi fondativi della metrologia legale anche al settore elettrico sia ancora lunga e richieda il superamento di concetti, stratificatisi nel corso dei decenni, che con la metrologia legale poco hanno a che fare.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. A. Ferrero, V. Scotti, Il DM 93/2017 sui controlli degli strumenti di metrologia legale, Tutto_Misure, vol. XIX n. 4, 2017, pp. 257-262.

Claudio Capozza è il Responsabile del Servizio Metrico e Vigilanza della Camera di Commercio di Milano Monza Brianza e Lodi. Si occupa da più di 42 anni di Metrologia legale ed è stato CTP e CTU di svariati Distretti Giudiziari in diversi procedimenti Penali e Civili aventi a oggetto strumenti di Misura.

METROLOGIA PRIMARIA

GLI ALTRI TEMI

Roberto Costa, Giancarlo Cerretto, Alberto Mura, Marco Sellone

Commutatore per scale di tempo Utilizzato per la generazione del “tempo campione” italiano

DEDICATED SWITCHING MATRIX FOR TIME SCALE, USED FOR THE GENERATION OF THE ITALIAN STANDARD TIME The INRIM Time and Frequency Laboratory (LTF) realizes the reference unit of the standard time for Italy. The Italian time scale UTC(IT) is generated with a hydrogen maser supported with commercial atomic frequency standards and atomic cesium fountains. The device under test allows the simultaneous use of two different chains of generation, sending “on line” the best time scale using the other as active backup, ensuring phase and frequency integrity. This makes more reliable the “Italian standard time”. RIASSUNTO Il laboratorio di Tempo e Frequenza dell’INRIM (LTF) realizza l’unità di misura del secondo per l’Italia. La scala di tempo italiana UTC(IT) è generata grazie a un maser attivo all’idrogeno, supportato da oscillatori atomici commerciali e da campioni primari a fontana di cesio. Il dispositivo sviluppato consente d’utilizzare in parallelo due catene di generazione diverse, mandando “in linea” la scala di tempo migliore e utilizzando l’altra come riserva attiva, garantendo continuità di frequenza e coerenza di fase. Questo rende più affidabile il sistema di generazione del “tempo campione” nazionale.

L’IMPORTANZA PER L’INDUSTRIA Architecture) in ambito Horizon DEL “TEMPO CAMPIONE” 2020, oltre che il progetto TSP (Time

Il notevole sviluppo di servizi ad alto contenuto tecnologico, soprattutto negli ultimi anni, ha aumentato la necessità di avere un riferimento di tempo sempre più stabile e accurato per le industrie e i centri di ricerca. Gli ambiti industriali e di ricerca in cui è necessaria una scala di tempo con queste caratteristiche sono molteplici: dalla finanza alle reti informatiche, dai sistemi di navigazione satellitare alla geodesia, ecc. Il Laboratorio di Tempo e Frequenza (LTF) lavora nel tentativo di garantire al meglio il riferimento di tempo italiano per queste attività. Per questo motivo nel LTF sono presenti sistemi di disseminazione del campione nazionale (come il Network Time Protocol – NTP, per reti informatiche) e i segnali generati vengono utilizzati anche per i contratti europei DEMETRA (DEMonstrator of EGNSS services based on Time Reference

Service Provider) per il nuovo sistema di navigazione satellitare europeo Galileo [1]. Inoltre, a supporto del tessuto industriale nazionale, l’INRIM si occupa di certificazione e taratura di dispositivi di tempo e frequenza. IL LABORATORIO DI TEMPO E FREQUENZA DELL’INRIM

Il LTF dell’INRIM, quindi, realizza e rende disponibile agli utenti il campione nazionale di tempo UTC(IT). Per far questo utilizza orologi atomici a fascio di cesio e maser attivi all’idrogeno (AHM) e sistemi di sincronizzazione satellitari (GPS e TWSTFT – Two Way Satellite Time and Frequency Transfer) per confrontarsi con le scale di tempo dei più importanti laboratori internazionali (National Metrological Institutes – NMI). L’UTC(IT) è mantenu-

to in accordo con l’UTC internazionale (Universal Time Coordinated) realizzata dal Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) di Parigi [2]. Il LTF è formato da diversi locali: la sala di controllo, la sala in cui sono custoditi gli oscillatori a fascio di cesio in dotazione, quella dove sono presenti i quattro AHM e il sistema di generazione del tempo campione, il Laboratorio di Radionavigazione (LRN) dove sono custoditi i ricevitori satellitari GPS. A differenza di altre “grandezze fondamentali”, la peculiarità del riferimento di tempo nazionale è che i segnali forniti (frequenza e riferimento del secondo 1pps - pulse per second) devono essere generati senza interruzioni e resi disponibili 24 ore al giorno per tutto l’anno. La necessità di garantire il funzionamento in “tempo reale” comporta un notevole impegno per gli operatori del laboratorio. Risulta quindi estremamente utile un sistema che consenta operazioni di manutenzione sulla scala principale in tutta sicurezza, come quello che è stato sviluppato, eliminando dalla “linea” una catena di generazione in favore di una di riserva. Inoltre, il sistema risulta estremamente vantaggioso in caso di anomalie impreviste. Se la scala principale ha un problema, automaticamente viene mandata in linea quella di riserva, garantendo la continuità di frequenza 10 MHz in uscita, e limitando i salti di tempo del segnale 1 pps a qualche ns.

Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), Torino r.costa@inrim.it g.cerretto@inrim.it a.mura@inrim.it m.sellone@inrim.it

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GLI ALTRI TEMI

Per fare questo si è studiato un commutatore attivo che può essere configurato e controllato da un computer interfacciato su rete LAN. In commercio non esistono dispositivi con queste caratteristiche, e proprio questo ha spinto a sviluppare un dispositivo dedicato. In Fig. 1 il banco di misura per le prove e il collaudo iniziale del commutatore. SPECIFICHE DEL COMMUTATORE

Per generare la scala di tempo si utilizzano i segnali di orologi atomici mantenuti in accordo con l’UTC internazionale mediante correzioni di frequenza e di deriva di frequenza, dette “steering della scala”, effettuate sulla base di valutazioni provenienti dal BIPM (con cadenza settimanale e mensile). Queste periodiche operazio-

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Figura 1 – Commutatore di scala di tempo (in alto sul banco di misura per il collaudo iniziale)

ni di correzione sono applicate sul segnale 5 MHz proveniente da un AHM per mezzo di un dispositivo chiamato Auxiliary Output Generator (AOG). L’LTF possiede quattro AHM che consentono di generare più di una scala di tempo contemporaneamente. In questo modo si sono potute

creare diverse catene di generazione con più AHM e AOG in parallelo. Utilizzando poi il “sistema di commutazione intelligente” si ha la possibilità di mandare in linea una catena di generazione, utilizzando le altre come riserve attive. Questo rende più robusto il sistema di generazione della scala di tempo nazionale. Per rendere “completamente automatico” il sistema si sta anche studiando un metodo che consenta di calcolare i dati di correzione sulla base di diverse informazioni in ingresso, prendendo in considerazione le valutazioni dei bollettini BIPM, ma anche i dati di tutti gli orologi atomici a disposizione del LTF (maser e cesi), oltre ai dati provenienti dal campione primario di frequenza a fontana di cesio criogenica. Progettando il commutatore sono emersi alcuni imprescindibili punti che il dispositivo doveva soddisfare per ga-

N. 02ƒ ;2018 SCHEMA DI PRINCIPIO DEL SISTEMA

Il sistema si basa su più catene di generazione di scala di tempo sviluppate in parallelo (in questo caso due: UTCn e UTCn+1). La singola catena è composta da un AHM e un AOG controllato da un PC dedicato, che applica periodicamente la correzione di frequenza e di deriva di frequenza per mantenere la scala in accordo con il Tempo Universale Coordinato (UTC) entro alcuni ns. A seconda dei comandi effettuati sul pannello frontale del commutatore, lo stesso consente di: – Inviare in uscita i segnali della scala UTCn (identificata come principale); – Inviare in uscita i segnali della scala UTCn+1 (identificata come riserva); – Modalità di funzionamento automatico: in caso di assenza in ingresso dei segnali della scala principale, il commutatore automaticamente manda in uscita la catena di riserva.

rantire il corretto funzionamento. Di seguito un breve elenco delle caratteristiche del dispositivo di commutazione per un’affidabile generazione della scala di tempo UTC(IT): – La commutazione non deve provocare discontinuità nei segnali in uscita: – Ci dev’essere continuità di frequenza in uscita: ossia non si devono perdere cicli di 100 ns del segnale a 10 MHz in uscita, indipendentemente dalla catena utilizzata per la generazione; – Ci dev’essere coerenza del segnale di tempo in uscita: ossia le scale di tempo vengono commutate in uscita mantenendo i reciproci rapporti di fase; – La stabilità di frequenza del segnale in uscita a 10 MHz deve avere valori in linea con quanto si ottiene in assenza del commutatore (qualche unità in 10-13 a un secondo); – Il commutatore deve accettare in ingresso i segnali elettrici provenienti dall’AOG e fornire in uscita segnali 1pps e frequenze a 10 MHz, normalmente utilizzati in laboratorio dai vari dispositivi utilizzati e dai servizi offerti.

GLI ALTRI TEMI

1pps in uscita: il segnale, monitorato per oltre un mese, non ha presentato anomalie o salti di tempo indesiderati; – Continuità del segnale 10 MHz in uscita: il segnale, anche in caso di commutazione, ha garantito continuità di frequenza; – Stabilità del segnale 10 MHz in uscita: il segnale in uscita al commutaFigura 2 – Schema di principio per la generazione della scala di tempo UTC(IT), con l’utilizzo del commutatore a due canali tore non è stato degradato in termini di stabilità di frequenza. A titolo d’esempio delle prove effettuate: in Fig. 3 è proposto il grafico nel tempo del segnale 1pps in uscita al commutatore, mentre in Fig. 4 sono elencati i dati di misura del fasometro ad alta risoluzione utilizzato per verificare la stabilità del segnale 10 MHz in uscita. Figura 3 – Grafico del segnale in uscita al commutatore nel periodo agosto 2017. Nelle prove è stato inserito un offset arbitrario In Tab. 1 vengono di circa 20 ns, per meglio visualizzare confrontati i dati di eventuali commutazioni indesiderate stabilità del segnale, con e senza il ANALISI SPERIMENTALI commutatore sulla catena. SUL PROTOTIPO

Sono state effettuate analisi preliminari e prove sperimentali sul prototipo del commutatore, sviluppato sulla base delle specifiche descritte. Di seguito un rapido elenco delle prove effettuate nel periodo di prova, simulando anomalie oppure operando manualmente per commutare le scale in uscita: – Andamento nel tempo del segnale 1pps in uscita: questo segnale, in caso sia di commutazioni manuali sia di simulazioni d’avarie impreviste, ha mantenuto la coerenza di fase; – Affidabilità nel tempo del segnale

Figura 4 – Misure del fasometro ad alta risoluzione tra i segnali a 10 MHz del maser attivo all’idrogeno e quello proveniente dal commutatore

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Tabella 1 – Misura con il fasometro ad alta risoluzione Input A: Segnale in esame; Input B: 10 MHz maser libero

Input A τ [s]

0,1

100

Senza commutatore sulla catena di generazione

4,4⋅10-12

5,9⋅10-13

1,0⋅10-13

2,0⋅10-14

Con commutatore sulla catena di generazione

4,4⋅10-12

5,9⋅10-13

1,0⋅10-13

2,0⋅10-14

RINGRAZIAMENTI

Si ringrazia la ditta SKK Electronics, per la collaborazione e lo sviluppo del sistema. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI [1] G. Signorile, P. Tavella, D. Calonico, F. Levi, G. Costanzo, G. Cerretto, R. Costa, E. Cantoni, I. Sesia, “Preliminary step for a UTC(IT) steering algorithm based on the ITCsF2 primary frequency standard measurements”, Proc. of EFTF’15 (European Time and Frequency Forum) Denver, Colorado (USA). [2] R. Costa, G. Cerretto, E. Cantoni, G. Fantino, “Sistemi di generazione, disseminazione e monitoraggio del “tempo campione” italiano”, Tutto_Misure n. 3 settembre 2015. Roberto Costa: laurea in ingegneria elettronica al Politecnico di Torino. Dal 1999 coinvolto nelle attività del LTF dell’INRIM. Si occupa dell’attività di taratura e certificazione e del mantenimento del campione nazionale di tempo, dei sistemi di disseminazione e monitoraggio e degli orologi atomici in dotazione al LTF. Dal 2009 è referente per la qualità della Divisione. Giancarlo Cerretto: laurea magistrale in ingegneria delle telecomunicazioni e Dottorato di Ricerca in Metrologia, entrambi presso il Politecnico di Torino. Attualmente è ricercatore presso il gruppo di Tempo e Frequenza della Divisione di Metrologia Fisica dell'INRIM. Alberto Mura: Dottore di Ricerca nel 2009 con una tesi sulla misura della costante di gravitazione universale.Attualmente si occupa della disseminazione di portanti coerenti ultra-stabili in fibra ottica, e del mantenimento e disseminazione dell'unità di tempo in Italia presso la Divisione. Marco Sellone: laurea magistrale in fisica e Dottorato di Ricerca in Metrologia al Politecnico di Torino. Da marzo 2017 lavora come ricercatore presso il LTF dell’INRIM occupandosi della generazione della scala di tempo e degli algoritmi di steering. Precedentemente si è occupato di misure a radiofrequenza.

TRA TARATURA E RIFERIBILITÀ METROLOGICA

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Giuseppe La Paglia

I pezzi mancanti Parte seconda La conferma metrologica

BETWEEN CALIBRATION AND METROLOGICAL TRACEABILITY – PART 2 Metrological traceability is one of the most essential properties required to a measurement result. To achieve it, periodic calibration of the measurement instrument must be performed. But this is not enough. In this second part we introduce the concept of metrological confirmation that can help us to achieve a wider approach and define the operation required to assure the metrological traceability of the obtained results. RIASSUNTO La riferibilità metrologica è uno dei requisiti più importanti richiesti al risultato di una misura. Per ottenerla è necessario effettuare, periodicamente, la taratura dello strumento di misura che la esegue. Ma non basta. In questa seconda parte approfondiremo il concetto di conferma metrologica che ci consente di ottenere una visione più ampia e complessiva dei meccanismi necessari per assicurare una corretta riferibilità delle misure effettuate.

LA CONFERMA METROLOGICA

Da quanto riportato nella prima parte [1], emerge la necessità di prevedere, sullo strumento di misura, un insieme di operazioni che consenta di poter

assicurare la riferibilità delle misure effettuate a partire dai risultati ottenuti nella taratura. Risulta quindi naturale riferirsi al concetto di “conferma metrologica”, il cui significato è riportato al par. 3.5 della

Figura 1 – Operazioni di conferma metrologica

norma UNI EN ISO 10012 “Sistemi di gestione della misurazione – Requisiti per i processi e le apparecchiature di misurazione”: conferma metrologica: Insieme di operazioni richieste per garantire che un’apparecchiatura per misurazione sia conforme ai requisiti per l'utilizzazione prevista. Nota 1 La conferma metrologica generalmente comprende: la taratura e la verifica; ogni aggiustamento o riparazione necessari e la conseguente nuova taratura; il confronto con i requisiti metrologici per l’utilizzo previsto dell’apparecchiatura; ogni sigillatura ed etichettatura richiesta. Nota 3 I requisiti per l’utilizzazione prevista comprendono considerazioni quali il campo di misura, la risoluzione, gli errori massimi ammessi. La parola chiave è in effetti “requisiti per l’utilizzazione prevista”, che possono essere interpretati come la capacità dello strumento di misura di effettuare misurazioni nel campo di misura richiesto con l’incertezza d’uso stimata (che si presume adeguata). Le operazioni che possono essere eseguite su uno strumento di misura nell’ambito della conferma metrologica sono diverse. In Fig. 1 è riportato uno schema in cui sono individuate le operazioni che possono essere rilevanti al fine di assicurare la riferibilità metrologica dei risultati di misura ottenuti. Quelle effettivamente da svolgere, e la loro complessità, dipendono molto dalla tipologia di strumento e anche dall’utilizzo previsto dello strumento.

Ispettore ACCREDIA-DT, Torino giuseppe.lapaglia@yahoo.com

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Approfondiamo il significato e la funzio- ta al Laboratorio di taratura già in fase ne delle operazioni presenti in Fig. 1. di richiesta del preventivo. A volte è sufficiente far riferimento a quanto riportato nel manuale di utilizzo dello Taratura dello strumento strumento. di misura Come già detto è un’operazione ne- Regolazione dello strumento cessaria al fine di assicurare la riferi- di misura bilità delle misure effettuate con lo Questa operazione, definita spesso strumento. anche come “messa a punto” (o “in A meno che le modalità di taratura punto”) o “aggiustamento” o ancora per la specifica tipologia di strumento più erroneamente “Calibrazione”, è non siano scontate o definite in nor- descritta al par. 3.11 del VIM3: mativa, è necessario che siano indivi- “insieme di operazioni svolte su un duati i punti di misura da effettuare sistema di misura, affinché esso forni(devono coprire il campo di misura sca indicazioni prescritte in corrisponprevisto) e le relative incertezze da denza di determinati valori di granassicurare (essenziali per la valutazio- dezze da sottoporre a misurazione”. ne dell’incertezza d’uso dello stru- Si tratta, quindi, di un’operazione che mento). Questa informazione dovreb- allinea l’indicazione fornita dallo strube essere contenuta nei documenti mento al valore della grandezza effet(procedura, istruzione operativa, ecc.) tivamente applicata (nel caso di strudi chi utilizza lo strumento e comunica- menti indicatori) o che allinea il valo-

T_M ƒ 110

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GLI ALTRI TEMI

re effettivo della grandezza generata a quello nominalmente fornito (nel caso di campioni materiali). Ovviamente l’operazione non è effettuabile su tutti gli strumenti di misura ma diventa essenziale per diversi strumenti di tipo elettronico al fine di mantenere la riferibilità metrologica dei risultati di misura ottenuti. Dando per scontato che una regolazione iniziale sia stata effettuata dal costruttore durante la realizzazione dello strumento, questa operazione può essere eseguita dallo stesso Laboratorio che esegue la taratura e la sua effettuazione può essere prevista periodicamente (per esempio ogni anno) o al superamento di determinati limiti di errore nel corso della taratura. Come riportato sia nel VIM3 che al par. 7.8.4.1 della UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018, se si esegue la regolazione dello strumento, il cer-

N. 02ƒ ;2018 Elaborazione dei dati riportati nel certificato di taratura Le operazioni da effettuare possono essere molto semplici o complesse e ciò dipende principalmente dalla tipologia di strumento di misura che è stato tarato, ma anche dalla sua prevista utilizzazione. La valutazione dei risultati dovrebbe essere eseguita dall’azienda che utilizza lo strumento dal momento che sua è la responsabilità della loro corretta interpretazione. Tuttavia, a volte essa può essere delegata, almeno in parte, al Laboratorio esterno che esegue la taratura, purché gli siano comunicati i requisiti a cui lo strumento deve rispondere. A volte una parte rilevante dell’elaborazione può essere già stata fatta sul certificato. È il caso degli strumenti le cui caratteristiche metrologiche e le relative modalità di verifica sono definite in norme nazionali o internazionali. In questi casi è possibile richiedere al Laboratorio che esegue la taratura una dichiarazione di conformità ai requisiti definiti dalle norme. Si tratta di casi particolari: per esempio, per quanto riguarda le misure elettriche, se escludiamo gli strumenti di misura di tipo analogico (tipologia in via di progressiva scomparsa), la conformità a norme può essere richiesta per i trasformatori di misura e per i contatori di energia per installazione su impianto. Molto più discutibile è richiedere la conformità a specifiche dichiarate dal costruttore. Al fine di assicurare la riferibilità metrologica delle misure effettuate dallo strumento, gli scopi che ci si può prefiggere con l’elaborazione dei risultati della sua taratura possono essere diversi: – Verificare il corretto funzionamento dello strumento e controllare l’efficacia dell’eventuale avvenuta regolazione; – Determinare valori o curve di correzione da applicare ai risultati ottenuti

dallo strumento; – Valutare componenti d’incertezza coinvolte nella stima dell’incertezza d’uso dello strumento. La verifica del corretto funzionamento dello strumento è un punto chiave dell’intero processo. Si tratta di controllare i requisiti che interessano la riferibilità delle misure, ovvero la capacità dello strumento di effettuare misurazioni in tutto il campo di misura previsto con l’incertezza d’uso che è stata valutata. Questo controllo non dev’essere effettuato solo guardando il passato, ma tenendo conto anche dell’impiego futuro, in quanto i requisiti devono essere ragionevolmente assicurati sino alla successiva taratura. Se, per esempio, si identifica l’incertezza d’uso di uno strumento con l’errore massimo riportato nella relativa norma, non è sufficiente che l’errore rilevato in fase di taratura rientri in tale valore, ma che presumibilmente non lo superi sino alla prossima taratura e ciò è rilevante in particolare per quegli strumenti che presentano una non trascurabile deriva nel tempo. L’operazione in genere consiste nella determinazione, per ogni punto rilevante riportato nel certificato di taratura, dello scarto/errore rispetto al valore atteso e dal suo confronto con uno o più limiti ricavati componendo l’incertezza d’uso, l’incertezza di taratura e la presumibile deriva nel tempo dello strumento. Se nel certificato di taratura sono riportati i risultati delle tarature effettuate prima e dopo la regolazione, questi ultimi sono tipicamente confrontati con limiti più ristretti al fine di verificare l’efficacia della regolazione stessa. La determinazione di valori o curve di correzione da applicare ai risultati ottenuti dallo strumento può essere rilevante in particolare per gli strumenti di misura che non contemplano la possibilità di una regolazione come, ad esempio i campioni materiali di tipo fisico. Essi consentono di correggere eventuali errori sistematici dello strumento di misura (significativi spesso nel caso di sistemi di misura) e di compensare derive nel tempo e eventuali non li-

tificato di taratura dovrebbe riportare sia i risultati della taratura ottenuti prima, sia quelli ottenuti dopo l’effettuazione della regolazione.

GLI ALTRI TEMI

nearità. L’utilizzo di queste correzioni consente di migliorare sensibilmente l’incertezza d’uso dello strumento. Ne deriva che l’applicazione di queste correzioni è un passo essenziale nella definizione della riferibilità delle misure effettuate dallo strumento. La valutazione di componenti d’incertezza coinvolte nella stima dell’incertezza d’uso dello strumento può essere un’operazione importante al fine di controllare che il loro effettivo valore non sia superiore a quello stimato. Anche se la loro valutazione è stata correttamente effettuata in fase iniziale, le caratteristiche metrologiche di uno strumento di misura possono decadere nel tempo. Un effetto di questo genere può comportare un aumento dell’incertezza d’uso dello strumento e la sua eventuale presenza dev’essere controllata se si vuol valutare correttamente la riferibilità dei risultati di misura ottenuti dallo strumento. Verifiche intermedie e controllo dell’effetto del trasporto Le operazioni che abbiamo sinora analizzato sono collegate in modo più o meno diretto con l’operazione di taratura. Il problema è che non possiamo dare per scontato che lo strumento si comporti sempre nel modo previsto tra l’esecuzione di una taratura e la successiva e che anomalie impreviste o eventi di vario genere non possano in questo lasso di tempo alterare le sue caratteristiche metrologiche. Se vogliamo poter assicurare la riferibilità delle misure effettuate dallo strumento tra le due tarature bisogna quindi prevedere operazioni che consentano di rilevare eventuali scostamenti delle capacità di misura dello strumento da quanto previsto. Per tenere conto di questa esigenza, nella norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018 al par. 6.4.10 si suggerisce la possibilità di eseguire verifiche intermedie. Esse sono effettuate dall’utilizzatore o comunque all’interno della realtà aziendale in cui esso opera. È necessario prevederle? Come si possono eseguire? Ogni quanto tempo? La risposta positiva o meno alla prima domanda dipende dalla criticità della T_M ƒ 111

misurazione effettuata dallo strumento e dalla possibilità che lo specifico tipo di apparato si alteri senza che l’utilizzatore se ne accorga. Per gli strumenti di misura utilizzati come strumenti campione per tarare altri strumenti questa operazione è in genere necessaria a meno che la probabilità che si alterino in modo non controllato sia trascurabile. Nella definizione delle modalità esecutive delle verifiche intermedie bisogna aver presente che esse sono dei controlli (in inglese “intermediate checks”) e non delle semi-tarature. Le modalità esecutive con cui si possono effettuare le verifiche intermedie possono essere diverse, in funzione della tipologia di strumento e della dotazione strumentale dell’utilizzatore. Spesso possono consistere nel confronto dello strumento di misura con un altro avente caratteristiche metrologiche analoghe se non migliori in un numero di punti limitato, ma significativo. Anche la periodicità con cui viene effettuata la verifica intermedia dipende dalla situazione specifica. Per strumenti di misura che rimangono all’interno di un Laboratorio può essere sufficiente prevedere l’esecuzione della verifica ogni 3 – 4 mesi. Se lo strumento è utilizzato in modo intenso e stressante può essere consigliabile ridurre i tempi: se, ad esempio, si effettuano impegnative campagne di misura in esterno può essere necessario controllare lo strumento al termine di ogni campagna. L’esecuzione di una verifica intermedia non programmata dovrebbe essere, inoltre, prevista nei casi in cui avvengano eventi che possano provocare alterazioni nello strumento (per esempio shock meccanici/elettrici) o comportamenti anomali (per esempio presenza di una rilevante instabilità nell’indicazione dello strumento). Un fatto che viene spesso trascurato è che le caratteristiche metrologiche degli strumenti di misura che vengono inviati in taratura presso un Laboratorio di taratura esterno possono essere modificate dalle sollecitazioni meccaniche e termiche dovute al trasporto. Per gli strumenti che potrebbero subire questo tipo di alterazione è opportuno prevedere l’operazione di conT_M ƒ 112

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trollo dell’effetto del trasporto. Le modalità operative sono tipicamente analoghe a quelle utilizzate per le verifiche intermedie e consistono, in genere, in un doppio confronto con un altro strumento dell’utilizzatore prima e dopo l’invio in taratura. Se oltre alla taratura il Laboratorio di taratura esegue anche la regolazione dello strumento bisogna tenere conto del relativo effetto.

ve nel tempo di parametri più complessi come gli errori di guadagno degli amplificatori, la linearità dei convertitori analogico/digitali e il valore dei riferimenti interni. Ciò permette di migliorare le caratteristiche nel tempo dello strumento riducendo la sua incertezza con conseguenti effetti sulla riferibilità delle misure eseguite.

Effettuazione dei processi automatici di autoregolazione e autocontrollo È un’attività che può essere necessario definire se si utilizzano strumenti di misura elettronici di tipo complesso. Questa tipologia di apparati può disporre della possibilità di avviare processi automatici interni il cui scopo può essere duplice: 1) Controllare che non siano presenti anomalie all’interno dello strumento. 2) Regolare il valore di componenti interni dello strumento al fine di migliorare le sue capacità di misura. I processi automatici che si prefiggono di raggiungere il primo scopo possono essere più o meno complessi. In diversi strumenti elettronici possono essere molto semplici e si avviano automaticamente all’accensione dello strumento, limitandosi presumibilmente al controllo della correttezza delle alimentazioni interne o poco più. Per strumenti più complessi possono essere presenti processi più articolati che posso essere avviati dall’utilizzatore e che controllano la coerenza dei componenti di misura presenti all’interno. È bene prevedere che questi processi siano avviati periodicamente al fine di controllare che lo strumento non presenti impreviste anomalie. In alcuni casi i processi automatici non si limitano a controllare e a visualizzare un OK se tutti i parametri rientrano nei limiti ma possono modificare i parametri stessi. Il caso più diffuso negli strumenti elettrici è quello dei processi di auto-azzeramento che consentono allo strumento di ridurre gli errori causati dagli offset presenti nei componenti interni dello strumento. Il processo può però essere più complesso e consentire di correggere deri-

ULTERIORI CONSIDERAZIONI

Nel prossimo articolo (il terzo) ragioneremo in primo luogo sulla struttura e sui contenuti della documentazione che può essere redatta al fine di definire le modalità di effettuazione delle diverse operazioni di conferma metrologica eseguite sugli strumenti utilizzati. Tale documentazione è necessaria per i Laboratori di taratura accreditati ma è anche utile e opportuna per tutte quelle realtà che sono tenute a dimostrare la riferibilità delle misure effettuate Verranno quindi illustrati alcuni esempi di valutazione dell’incertezza d’uso di alcune categorie di strumenti tipiche, ponendola in relazione alle loro caratteristiche metrologiche, al loro utilizzo previsto e alle operazioni di conferma effettuate. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] G. La Paglia, Tra taratura e riferibilità metrologica – I pezzi mancanti – Parte prima, Tutto_Misure, vol. XX, n. 1, 2018, pp. 19-22.

Giuseppe La Paglia attualmente svolge la funzione d’ispettore tecnico e di sistema per il Dipartimento Laboratori di taratura di ACCREDIA. Dal 1972 al 2015 ha operato all’interno dell’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris e quindi nell’INRiM nel gruppo Metrologia Elettrica e nella struttura per l’accreditamento dei Laboratori di taratura (SIT).

NUOVE PROSPETTIVE PER LA METROLOGIA

Rubrica a cura di Alessandro Ferrero

(alessandro.ferrero@polimi.it)

Articolo di Fabio Rosi

Appunti di Metrotronica: Temperatura La metrologia esce dal Laboratorio ed entra in fabbrica

NEW PERSPECTIVE IN METROLOGY This column aims at representing a forum in which the readers of Tutto_Misure can find topics of discussion on the perspective that the use of new technologies, both in the industrial field as well as in the everyday life, opens to measurements and the practitioners that somehow deal with measurements. This column, differently from all other columns, is not edited by a single columnist. Each and any of our readers who wishes to share, with the other readers, a case study, a particular application or a new problem that open new perspectives, or wishes to discuss one of the new perspectives presented in this column, are invited to submit their contribution to the editorial board, who will select the most interesting ones. NUOVE PROSPETTIVE PER LA METROLOGIA Questa rubrica vuole essere un forum in cui i lettori di Tutto_Misure possano trovare spunti di discussione sulle prospettive che l’impiego delle nuove tecnologie, tanto in ambito industriale, quanto nella vita quotidiana, apre per le misure e per chi, a vario titolo, si occupa di misure. Questa rubrica, a differenza delle altre, non ha un responsabile. Chiunque dei nostri lettori ritenga di avere un caso di studio, una particolare applicazione o un nuovo problema che schiuda nuove prospettive e che possa interessare gli altri lettori, o voglia contribuire alla discussione delle nuove prospettive presentate in questa rubrica può inviare il proprio contributo direttamente alla redazione, che selezionerà quelli ritenuti di maggiore interesse. Con questo articolo approfondirò uno degli aspetti che più influenza le misure effettuate in linea di produzione. Faccio un breve riassunto per chi non avesse letto Fabio Rosi l’articolo precedente. Nel comparto manifatturiero, soprattutto in quello legato all’automobile, si è registrato un notevole incremento nella richiesta di misure eseguite direttamente in linea di produzione. Da qui nasce l’esigenza di garantire che la totalità dei prodotti sia conforme alle specifiche, rendendo così insufficiente il controllo statistico a campione effettuato in laboratorio. La necessità di uscire dal laboratorio comporta una serie di attività non indifferenti e tutto ciò che rientra nell’ambito dell’adattamento degli strumenti metrologici, in modo che possano operare direttamente ed efficacemente in un

automatica in ambiente non controllato evidenzio ora quello termico. La temperatura è sicuramente uno dei parametri più controllati in un ambiente di laboratorio, soprattutto se vengono eseguite misure di lunghezze. Solitamente in parecchi laboratori metrologici la temperatura è mantenuta entro una tolleranza di ± 1° C. Per avere un riferimento tangibile dell’incertezza generata da questa tolleranza faccio presente che un blocco di alluminio di 42 mm per ogni grado centigrado si dilata di circa 1µm. In ambiente di produzione, dove la temperatura può variare anche tra i 15 e i 35 gradi gli effetti di questa incertezza, vengono decuplicati. Per questa ragione, per misurare in laboratorio un pezzo di qualche Kg proveniente dalla produzione bisogna attendere che si stabilizzi anche per più di un’ora (vedi Fig.1).

Figura 1 – Tempi di stabilizzazione termica di un pezzo per la misura in sala metrologica

ambiente di produzione industriale, è stato identificato con il termine “metrotronica”, parola composta di metro(logia) e (mecca)tronica. Tra i vari aspetti della misurazione

In linea di produzione, invece, la prassi più comunemente adottata per ridurre Fabio Rosi (VEA srl, Canegrate, MI)

vea@vea.it

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questa incertezza è quella di tarare gli strumenti tramite campioni di riferimento con periodicità adeguate all’incertezza che si vuole ottenere, solitamente almeno una volta al giorno. Si presume infatti che la dilatazione del campione di riferimento e del pezzo misurato siano uguali e la taratura, o forse in questo caso è meglio dire l’azzeramento dello strumento, permette di compensare la temperatura ambiente. Uno dei problemi di questa prassi è che i campioni di riferimento spesso non sono dello stesso materiale del misurando, per cui hanno coefficienti di dilatazione differenti e questo incide negativamente sull’incertezza. Esistono anche sistemi di misura compensati in temperatura o, più semplicemente, fogli elettronici di calcolo che trasformano il dato letto tenendo conto della temperatura ambiente rilevata da un termometro. Qui siamo ancora nel campo della misurazione a campione, effettuata però in ambiente di produzione. Si tratta di una procedura forse non corretta dal punto di vista formale, ma ancora molto utilizzata, in primis da aziende che non dispongono di un laboratorio a temperatura controllata, ma anche da aziende che lo possiedono e usano questa procedura per i controlli a maggior frequenza. Passiamo ora ai sistemi di misura

Figura 2 – Sensore di temperatura ad alta velocità per usi metrologici con software di stima della temperatura interna

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NUOVE PROSPETTIVE PER LA METROLOGIA

automatica. Che si usino sonde LVDT (Linear Variable Displacement Transducer), righe ottiche, sistemi ottici di visione, laser o altro ancora, il principio non cambia: la temperatura fa comunque dilatare il pezzo misurato, con tutto ciò che ne consegue. Alcuni di questi strumenti permettono la compensazione della temperatura, solitamente quella ambiente, più raramente quella del pezzo analizzato. Misurare la temperatura del pezzo sembrerebbe l’azione più logica; in pratica, tuttavia, la velocità con cui normalmente vengono effettuate le misure da parte di questi impianti automatici non permette di fatto una lettura affidabile della temperatura. Infatti le sonde termiche di tipo a contatto, come le termocoppie o le Pt100, sono molto lente a causa dall’inerzia termica dei materiali da cui sono costituite; per contro, le sonde termiche a infrarossi (pirometri) risentono, soprattutto per i metalli, del problema dell’emissività, che ne inficia la precisione. Inoltre, qualunque tipo di sonda si usi, si misurerà solo la superficie esterna del pezzo, e in metrotronica questa conoscenza non è sempre sufficiente. I pezzi misurati in linea spesso provengono da processi che ne innalzano la temperatura, più raramente da processi che l’abbassano. Anche in condizioni di presunta stabilità, ossia nel caso di pezzi che provengono da magazzini o da lavorazioni che non influiscono sull’aspetto termico, spesso è normale rilevare differenze di qualche grado rispetto alla temperatura ambiente. In queste circostanze è facile che la temperatura media del pezzo non corrisponda alla temperatura della sua superficie, né tantomeno alla temperatura ambiente. La conoscenza della temperatura media del pezzo risulta però necessaria per una corretta misurazione, soprattutto se l’accuratezza richiesta è inferiore a un millesimo della misura. Probabilmente esistono soluzioni diverse a queste problematiche ma, da parte nostra, abbiamo esaminato il problema focalizzandoci su due aspetti. Il primo è quello di realizzare una sonda IR sufficientemente veloce e ripetibile che, partendo dalla morfologia del pezzo, compensi il problema dell’emissività in un

Figura 3 – Sensore di temperatura ad alta velocità montato su un impianto

modo più efficace rispetto al classico parametro di compensazione RTC (reflected temperature compensation). Il secondo è quello di applicare un metodo per conoscere la temperatura media di un oggetto che si sta, ad esempio, raffreddando. Per raggiungere questo obiettivo ci viene in aiuto il fatto che normalmente i pezzi misurati in ambiente di produzione sono sempre gli stessi e ne conosciamo le caratteristiche. Avendo come dati di partenza alcune caratteristiche del pezzo, quali il volume, la morfologia e il materiale, è possibile determinare alcuni parametri di termodinamica, come HTC (Heat Transfer Coefficient) e il numero di Biot. Da qui, misurando la temperatura superficiale in tempi diversi sulla linea di produzione è possibile stimare la temperatura media tramite formule di termodinamica. L’applicazione della legge di Fourier per il flusso di conduzione nel solido in superficie e la legge di raffreddamento di Newton per la perdita convettiva in superficie, permettono di ottenere già discreti risultati; formule più complesse permettono una migliore attendibilità. Il risultato di queste due ricerche sono i nuovi sensori termici particolarmente compatti della serie HCE-TMP espressamente progettati per compensare termicamente i sistemi di misura in produzione.

LA PAGINA DI ACCREDIA

Rubrica a cura di Rosalba Mugno 1, Silvia Tramontin 2 e Francesca Nizzero 3

La pagina di ACCREDIA Notizie dall’Ente di Accreditamento THE PAGE OF ACCREDIA ACCREDIA, the Italian National Accreditation Body plays an active role in “TUTTO_MISURE”, as a permanent strategic partner, ensuring a high added-value contribution to the quality of the Magazine, in the context of the measurement and testing sector, for the benefit of the industry.

RIASSUNTO ACCREDIA, l’Ente unico di Accreditamento Nazionale gioca un ruolo attivo nella squadra di “TUTTO_MISURE”, garantendo valore aggiunto a livello contenutistico per quanto riguarda l’ambito delle misure e delle prove. RELAZIONE ACCREDIA SULL’ATTIVITÀ 2017

Garantire l’affidabilità delle attestazioni di conformità rilasciate dagli Organismi e dai Laboratori accreditati, ampliando le competenze e gli ambiti di valutazione, promuovere la competitività delle imprese italiane e la qualità della loro offerta di prodotti e servizi per i consumatori, supportare le Autorità nelle attività di regolazione e sorveglianza del mercato. Questi gli obiettivi che ACCREDIA ha perseguito nel 2017, rafforzando le

funzioni tecniche, consolidando il proprio ruolo istituzionale, posizionandosi come partner affidabile per gli operatori economici e autorevole interlocutore nei rapporti con gli stakeholder, anche a livello internazionale. Un impegno costante di cui rende conto la Relazione annuale approvata dall’Assemblea dei Soci dell’Ente, insieme al bilancio di esercizio, lo scorso 9 maggio a Roma. Positivo il riscontro degli accreditamenti di Organismi e di Laboratori, che nel 2017 raggiungono quota 1.699, chiaro segnale del valore che

il mercato riconosce all’accreditamento nel garantire l’efficienza, la sicurezza e la salute del sistema economico. Tra i 1.699 accreditamenti, 1.168 riguardano i Laboratori di prova, 351 sono relativi agli Organismi di certificazione, ispezione e verifica e 180 i Laboratori di taratura. La conferma del ruolo strategico riconosciuto all’accreditamento arriva inoltre dalla positiva dinamica delle attività dei tre Dipartimenti in termini di numero dei soggetti accreditati, con una crescita costante negli ultimi otto anni, pari in media al +41%. Questa ha riguardato in particolare gli Organismi di certificazione, ispezione e verifica, che registrano un significativo aumento del +115% tra 2010 e 2017. Analogamente, nel triennio 20152017 il corpo ispettivo è aumentato del +6,4%. Dei 483 ispettori operativi nel 2017, 326 svolgono le verifiche dei Laboratori di prova, 81 gestiscono gli accreditamenti degli Organismi di certificazione, ispezione e verifica, e 76 sono attivi per il Dipartimento Laboratori di taratura. Nel 2017, gli accreditamenti più diffusi, rilasciati agli Organismi e ai Laboratori nei differenti settori, si confermano, al netto delle prove e delle tarature, quelli per la certificazione di prodotti e servizi, l’ispezione, la certificazione dei sistemi di gestione per la qualità e delle figure professionali. Rispetto al 2016, gli incrementi più significativi riguardano gli schemi ispe-

Figura 1 – Attività di valutazione 2010-2017 – Soggetti accreditati

Direttore Dipartimento Laboratori di taratura, ACCREDIA Torino r.mugno@accredia.it 2 Direttore Dipartimento Laboratori di prova, ACCREDIA Roma s.tramontin@accredia.it 3 Relazioni esterne, ACCREDIA Roma f.nizzero@accredia.it

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Dei 180 Laboratori accreditati dal Dipartimento di taratura, 179 operano come Laboratori di taratura e 5 in qualità di produttori di materiali di riferimento (RMP). Un dato significativo rispetto al volume di attività gestito dal Dipartimento, che in otto anni è Figura 2 – Accreditamenti cre sciuto del per i diversi schemi 2017 10%, a rappresentare il valore zione (10 accreditamenti in più), pro- che il mercato dà alla taratura e alla dotti e servizi (9 accreditamenti in più) verificazione periodica degli strumenti e personale (9 accreditamenti in più). di misura, resi affidabili da grandezze

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accreditate in conformità agli standard internazionali. In particolare, il numero delle pratiche per l’accreditamento dei Laboratori di taratura e degli RMP è passato da 228 a 284, con il raddoppio delle attività volte al rilascio del primo accreditamento (da 6 a 12), e l’aumento significativo delle pratiche di estensione. Queste riguardano un +71% di soggetti accreditati che allargano il proprio perimetro di attività alla taratura di nuove grandezze e strumenti di misurazione. La rilevanza che il mercato riconosce alle attività di taratura e verificazione periodica degli strumenti, finalizzate a garantire l’affidabilità di ogni tipo di misura, comprese quelle per fini legali e fiscali, è dimostrata dalla continua crescita dei certificati di taratura. Nel 2017, con oltre 130mila certificati emessi dai Laboratori accreditati

N. 02ƒ ;2018 mativo. In che modo l’accreditamento dei Laboratori di taratura può incidere sulle scelte industriali, perché cambiano leggi e norme di riferimento, e come l’accreditamento stesso si sviluppa con l’evolversi della stessa norma di riferimento. Di fronte a circa 500 partecipanti, il Dipartimento Laboratori di taratura di ACCREDIA, dopo un caloroso benvenuto da parte degli organizzatori di A&T, nella persona di Luciano Malgaroli, del Presidente di ACCREDIA Giuseppe Rossi, e del Presidente dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Diederik Wiersma, ha aperto i lavori del convegno. Di particolare interesse per il mondo della taratura accreditata la mattinata, perché sono stati affrontati tutti i temi legati alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018. Le trasformazioni in atto sono state affrontate sia in termini di pianificazioni temporali delle transizioACCREDIA ALLA FIERA ni che di modifiche ai processi, a livelA&T – AUTOMATION & TESTING lo delle attività di laboratorio e delle registrazioni conseguenti. Il 20 aprile si è tenuto il XXXII Conve- Anche il 19 aprile si è diffusamente gno dei Centri di taratura Accreditati parlato nella norma di accreditamenall’interno della dodicesima edizione to delle prove e delle tarature, con della manifestazione A&T di Torino. Il un’ancora più cospicua partecipaziofilo conduttore dell’edizione di que- ne al convegno specialistico sulla st’anno è stato il cambiamento nor- ISO/IEC 17025, in cui UNI e ACCREDIA hanno fornito un chiaro quadro dei cambiamenti. Un’ultima nota va anche al terzo incontro organizzato da ACCREDIA nella cornice di A&T, che il 19 aprile ha tenuto il convegno dedicato ai produttori dei materiali di riferimento. È stata l’occasione per sottolineare come ormai l’uso di materiali di riferimento abFigura 3 – Evoluzione dei certificati di taratura per regione 2016-2017 bia ampi spazi di sviluppo sia

ai loro clienti, si rileva un trend di crescita dei certificati di taratura del +41% rispetto al 2010. A livello di distribuzione regionale, il 2017 registra il boom della Toscana, con 1.399 certificati di taratura in più dell’anno precedente. Con un totale di quasi 10mila certificati di taratura, la regione è al 4° posto per diffusione delle attività di verifica degli strumenti di misura, dopo Lombardia (oltre 69mila certificati), Emila Romagna (più di 19mila) e Piemonte (circa 12mila), queste ultime in crescita, in media, di circa 600 certificati rispetto al 2016. Umbria e Sicilia sono le uniche due regioni nelle quali il trend registrato è stato negativo. La Relazione annuale ACCREDIA 2017 è pubblicata sul sito di ACCREDIA www.accredia.it nella sezione Pubblicazioni/Relazioni annuali.

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in campo metrologico, con la definizione di nuovi campioni di misurazione, sia in campo medicale che industriale. Dopo l’introduzione da parte di UNI, focalizzata sul contenuto della norma di riferimento per l’accreditamento, la UNI CEI EN ISO/IEC 17034:2017 pubblicata lo scorso novembre, sono state presentate le nuove sfide in campo metrologico, i campi ancora inesplorati in cui la necessità di materiali di riferimento sta diventando sempre più pressante, per finire con l’esperienza di un produttore italiano di materiali di riferimento. Tutti gli interventi hanno testimoniato che l’utilizzo di materiali certificati costituisce uno strumento fondamentale per garantire la riferibilità metrologica e l’accuratezza delle misure e, più in generale, il miglioramento della qualità dei sistemi di misura. NUOVA NORMA ISO/IEC 17025:2017 PER L’ACCREDITAMENTO DELLE PROVE E DELLE TARATURE, LE SCADENZE PER I LABORATORI

Pubblicata da UNI lo scorso 20 febbraio, la UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018 definisce i requisiti per l’accreditamento delle prove e delle tarature e interessa oltre 1.300 Laboratori accreditati da ACCREDIA che dovranno adeguarsi ai nuovi requisiti entro il 30 novembre 2020, in base alla transizione fissata dall’International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC). La norma, versione italiana della ISO/IEC 17025:2017 “General requirements for the competence of testing and calibration laboratories” emessa a novembre dello scorso anno da ISO, è destinata a sostituire la vecchia edizione del 2005, che è stata contestualmente ritirata, ma che continuerà a valere, ai fini dell’accreditamento, nel periodo di transizione. Dal 1° dicembre 2020, quindi, saranno validi solo gli accreditamenti conformi alla ISO/IEC 17025:2017, mentre già dal 30 maggio ACCREDIA accetta le domande di accreditamento ai sensi della nuova norma. T_M ƒ 117

Le novità della norma Esito di un processo di revisione importante, in cui ACCREDIA ha dato il suo contributo attraverso il lavoro dei propri funzionari tecnici coinvolti nei tavoli del Working Group 44 di ISO/CASCO, i nuovi requisiti della ISO/IEC 17025 rispondono ad alcuni obiettivi generali: – aggiornare i riferimenti; – armonizzare la norma alla nuova ISO 9001:2015 per i sistemi di gestione per la qualità, di cui mutua, in particolare, l’approccio per processi e il concetto di gestione del rischio; – adeguare il linguaggio di alcuni requisiti rispetto allo stato dell’arte; – inserire per alcuni requisiti il linguaggio “obbligatorio” e adottare una “struttura simile” a quella delle norme della serie 17000. La norma introduce alcune novità e approfondisce concetti della versione

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precedente. Di seguito si riportano quelli di maggiore impatto per le attività accreditate. È stata introdotta la definizione di Laboratorio, inteso come organismo che svolge attività di prova (testing), taratura (calibration) o campionamento associato a successiva prova o taratura (sampling). Il concetto di decision rule percorre l’intero contenuto normativo e testimonia il maggiore orientamento alla trasparenza verso il cliente. Nello specifico, il Laboratorio, qualora sia chiamato per contratto a rilasciare una dichiarazione di conformità, deve aver stabilito preliminarmente le sue regole decisionali e averle concordate con il cliente in sede di riesame del contratto. In tema di presentazione dei risultati, per quanto riguarda la dichiarazione di conformità, viene ribadito che il Laboratorio deve documen-

tare la regola decisionale utilizzata e, tenendo conto della fonte da cui è ricavata, indicare il livello di rischio associato. Inoltre, nel rapporto di prova/certificato di taratura dev’essere chiaro: – a quali risultati si riferisce la dichiarazione di conformità; – quali specifiche, norme o parti di esse sono soddisfatte o non soddisfatte; -– la regola decisionale applicata (a meno che non sia già contenuta nella norma o nella specifica richiesta). Anche in linea con la ISO 9001, la norma focalizza l’attenzione sulla gestione del rischio, per il quale il Laboratorio dev’essere lasciato libero di decidere il tipo di approccio senza necessariamente prevedere metodi formali. Questa impostazione ha consentito di ridurre i requisiti prescrittivi sostituendoli con requisiti basati sulle prestazioni. In particolare, nell’intro-

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necessari per gestire ed eseguire le proprie attività. Con particolare attenzione al personale, il Laboratorio deve documentare i requisiti di competenza per ogni funzione che influenza i risultati delle attività di laboratorio, inclusi i requisiti d’istruzione, qualifica, formazione, conoscenza tecnica, abilità ed esperienza. Le relazioni presentate in occasione del Convegno “La nuova UNI CEI EN ISO/IEC 17025 per l’accreditamento dei Laboratori: cosa cambia?” sono pubblicate sul sito di ACCREDIA www.accredia.it nella sezione Pubblicazioni/Atti dei Convegni. La transizione degli accreditamenti A livello internazionale, ILAC, durante la 20° Assemblea Generale di novembre 2016 – con decisione successivamente ratificata da EA – ha stabilito un periodo transitorio di 3 anni dalla data di pubblicazione della ISO/IEC 17025:2017, per permettere ai Laboratori di prova e taratura di adeguarsi ai nuovi requisiti. Questo significa che, al termine del periodo di transizione, dal 1° dicembre 2020, l’accreditamento secondo l’edizione 2005 della norma non sarà più riconosciuto e tutti i certificati di accreditamento dovranno fare esclusivo riferimento alla ISO/IEC 17025:2017. Infatti, non saranno più validi i certificati in conformità all’edizione 2005 della norma, e verrà revocato l’accreditamento ai Laboratori che al 30 novembre 2020 non avranno completato la transizione all’edizione 2017. ACCREDIA ha già concluso l’aggiornamento della documentazione applicabile per i Laboratori che richiedono l’accreditamento con l’emissione delle nuove revisioni dei Regolamenti tecnici RT-08 “Prescrizioni per l’accreditamento dei laboratori di prova” e RT25 “Prescrizioni per l’accreditamento dei laboratori di taratura” entrati in vigore dal 30 maggio e della relativa modulistica.

duzione si richiede ai Laboratori di pianificare e attuare azioni per affrontare rischi e opportunità, un’attività che dev’essere intesa come una base per incrementare l’efficacia del sistema di gestione, ottenere risultati migliori e prevenire effetti negativi. Il Laboratorio è responsabile di decidere quali rischi e opportunità devono essere affrontati. Rispetto alla precedente edizione di norma, si riscontra una maggiore flessibilità documentale, dal momento che si chiede al Laboratorio di documentare le proprie procedure nella misura necessaria ad assicurare una esecuzione regolare e coerente delle attività di Laboratorio e la validità dei risultati. La nuova ISO/IEC 17025 utilizza termini quali “documentare, assicurare, avere una procedura” e non adotta il termine “informazioni documentate” della ISO 9001. In molti punti, in continuità con il linguaggio della versione 2005, viene mantenuto il termine “procedura”, prestando tuttavia maggiore enfasi a registrazioni ed evidenze di come la procedura è attuata. In linea con l’evoluzione del contesto, in tema di gestione delle informazioni, alcuni requisiti aggiuntivi sono focalizzati sul sistema informativo e le tecnologie informatiche, prendendo atto di una definitiva transizione dall’utilizzo della carta alla gestione informatica delle registrazioni. Per quanto riguarda i principi, rispetto alla precedente edizione, viene enfatizzato il concetto dell’imparzialità, che diventa un requisito a sé stante, l’unico che espressamente richiede d’identificare i rischi e di farlo su base continuativa. L’obiettivo è assicurare che le attività del Laboratorio siano effettuate in modo imparziale e strutturate e gestite in modo da salvaguardare l’imparzialità. In particolare, se viene identificato un rischio per l’imparzialità, il Laboratorio dev’essere in grado di dimostrare come tale rischio viene eliminato o minimizzato. È inoltre rafforzato il principio della competenza, a cui devono essere improntate tutte le azioni del Laboratorio, che deve disporre del personale, delle infrastrutture, delle dotazioni, dei sistemi e dei servizi di supporto,

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domande di accreditamento possono essere effettuate a fronte della nuova ISO/IEC 17025:2017 e, dal 1° dicembre 2018 – a un anno dalla pubblicazione della norma – non verranno accettate nuove domande di accreditamento (o trasferimento dell’accreditamento) a fronte dell’edizione 2005. Visite di accreditamento, sorveglianza, rinnovo Con l’emissione dei nuovi Regolamenti tecnici per l’accreditamento, ACCREDIA può avviare, per quanti lo richiedano, valutazioni a fronte della norma ISO/IEC 17025:2017. Tutte le visite di transizione dovranno essere effettuate entro il 1° marzo 2020 per i Laboratori di taratura ed entro il 1° giugno 2020 per i Laboratori di prova, per garantire la conclusione della valutazione e l’emissione dei nuovi certificati di accreditamento entro il 30 novembre 2020. È facoltà del Laboratorio scegliere in quale visita di accreditamento/sorveglianza/ rinnovo effettuare la transizione all’edizione 2017 della norma, ma la scelta dev’essere comunicata al funzionario tecnico di riferimento entro e non oltre il 1° dicembre 2018. La ”Circolare informativa DL N° 12/2017 – Transizione degli accreditamenti dei Laboratori di Prova alla norma ISO/IEC 17025:2017” e la ”Circolare informativa DT N° 04/2017 – Transizione degli accreditamenti dei Laboratori di Taratura alla norma ISO/IEC 17025:2017” sono disponibili sul sito di ACCREDIA www.accredia.it nella sezione Documenti. UNI ISO 45001 SUI SISTEMI DI GESTIONE PER LA SALUTE E SICUREZZA SUL LAVORO, LA TRANSIZIONE DELLE CERTIFICAZIONI ACCREDITATE

Una norma internazionale al passo con l’attuale processo di globalizzazione: con la pubblicazione, il 12 marzo scorNuove domande so, della ISO 45001:2018, recepita di accreditamento Dal 30 maggio, con l’entrata in vigore contestualmente dall’UNI come norma dei Regolamenti RT-08 e RT-25, le italiana UNI ISO 45001:2018, nasce T_M ƒ 119

la prima norma ISO per certificare i sistemi di gestione per la salute e sicurezza sul lavoro. Diverse le caratteristiche che armonizzano la ISO 45001 alle altre norme di sistemi di gestione. Per garantire l’uniformità e favorire l’integrazione dei sistemi certificati, il documento adotta la struttura ad alto Livello (HLSHIGH Level Structure) e ne recepisce le principali novità, come l’approccio basato sul rischio, l’analisi del contesto in cui opera l’organizzazione, la partecipazione attiva dell’alta direzione e la consultazione e partecipazione di lavoratori. Dopo tre anni dalla pubblicazione, la norma ISO 45001:2018 sostituirà la BS OHSAS 18001:2007 che dal 12 marzo 2021 non sarà più valida. La decisione è stata presa dall’Assemblea Generale IAF (International Accreditation Forum) del 2016, e con-

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fermata dal documento IAF MD 21:2018 “Requirements for the Migration to ISO 45001:2018 from OHSAS 18001:2007”, che ha definito in maniera uniforme il processo di migrazione delle certificazioni di sistema di gestione per la salute e sicurezza sul lavoro rilasciate in tutto il mondo dagli Organismi accreditati.

partire dal 12 marzo 2020, gli audit di certificazione dei sistemi di gestione per la salute e sicurezza sul lavoro potranno essere eseguiti solo secondo i requisiti della norma ISO 45001:2018. Gli Organismi di certificazione devono anche assicurarsi che il personale coinvolto direttamente nelle attività di valutazione sia formato sui nuovi requisiti e verificare il raggiungimento dell’adeguato livello di competenza. Nell’intraprendere il percorso di migrazione delle certificazioni accreditate, è dunque necessario che gli Organismi di certificazione siano pienamente consapevoli sia delle tempistiche sia dello scenario che si sta delineando a livello internazionale.

La migrazione delle certificazioni Durante il processo di migrazione, saranno valide sia le certificazioni emesse a fronte della ISO 45001:2018 sia quelle rilasciate secondo la BS OHSAS 18001:2007. Tuttavia, le certificazioni emesse secondo tale standard, dopo il 12 marzo 2018, dovranno riportare la data di scadenza I documenti internazionali dell’11 marzo 2021. Inoltre, dopo due anni dalla pubbli- Per agevolare il processo, il 18 gencazione della norma ISO, ovvero a naio scorso IAF ha pubblicato il docu-

N. 02ƒ ;2018 SISTEMI DI GESTIONE PER LA QUALITÀ E AMBIENTALI: DAL 15 SETTEMBRE SONO VALIDE SOLO LE CERTIFICAZIONI ALLE NUOVE ISO 9001 E ISO 14001 DEL 2015

Entro il 15 settembre 2018, le imprese certificate secondo le norme UNI EN ISO 9001:2008 e UNI EN ISO 14001:2004 sono chiamate ad adeguare la propria certificazione alle edizioni 2015 delle due norme ISO più diffuse al mondo (circa un milione e mezzo d’imprese, quasi 200 mila in Italia). Le aziende che effettuino audit di sorveglianza o rinnovo senza allinearsi ai nuovi standard, incorrerebbero in costi maggiori, perché obbligate a rifare un audit di adeguamento alla versione 2015 entro il prossimo settembre.

mento IAF MD 21 che specifica i requisiti per la migrazione delle certificazioni alla ISO 45001:2018, e dal 25 gennaio è in vigore il documento IAF MD 22:2018 “Application of ISO/IEC 17021-1 for the Certification of Occupational Health and Safety Management System (OH&SMS)”, che definisce i criteri per l’accreditamento degli Organismi di certificazione dei sistemi di gestione per la salute e sicurezza sul lavoro, senza sostituire quelli della ISO/IEC 170211:2015 che rimangono applicabili. Infine, è stato pubblicata la specifica tecnica ISO/IEC TS 17021-10:2018 “Conformity assessment – Requirements for bodies providing audit and certification of management systems – Part 10: Competence requirements for auditing and certification of occupational health and safety management systems”, sui requisiti di competenza del personale coinvolto nel processo di certificazione dei sistemi di gestione per la salute e la sicurezza sul lavoro. La “Circolare informativa DC N° 3/2018 Migrazione alla UNI ISO 45001:2018 delle certificazioni emesse sotto accreditamento ACCREDIA e transizione al documento IAF MD 22:2018” è disponibile sul sito di ACCREDIA www. accredia.it nella sezione Documenti.

LA PAGINA DI ACCREDIA

Inoltre, dal 15 marzo 2018 gli Organismi di certificazione sono tenuti a svolgere tutte le verifiche per la prima certificazione, le sorveglianze o i rinnovi, secondo le nuove edizioni delle due norme. Lo ha deciso IAF nel corso dell’Assemblea Generale tenutasi a Vancouver lo scorso ottobre.

petenza, indipendenza e imparzialità, sono in grado di offrire un più alto grado di affidabilità. “La certificazione accreditata ai sensi delle nuove norme ISO – afferma Giuseppe Rossi, Presidente di ACCREDIA – è oggi più che mai strategica per le imprese che intendano competere sul mercato italiano e interIl ruolo degli Organismi nazionale. Inoltre in alcuni casi la ceraccreditati tificazione sotto accreditamento è un “È importante sensibilizzare il mercato requisito obbligatorio per poter parte– segnala Lorenzo Orsenigo, Presi- cipare ai bandi di gara pubblici“. dente di Conforma (una delle Associazioni socie di ACCREDIA che rappre- Le revisioni del 2015. Novità sentano gli Organismi e i Laboratori e vantaggi per le imprese accreditati) – perché siamo prossimi Oggi le imprese sono chiamate ad alla scadenza. Le verifiche richiedono affrontare sfide diverse da quelle di una programmazione, quindi consi- qualche decennio fa. Inoltre consumagliamo alle imprese di attivarsi in tori più consapevoli, con largo accestempo. Se si venisse a creare una con- so alle informazioni e aspettative più centrazione delle richieste di adegua- elevate, richiedono un livello di qualimento negli ultimi mesi a disposizione, tà sempre crescente. gli Organismi di certificazione potreb- Le norme UNI EN ISO 9001:2015 e bero avere difficoltà a soddisfare la UNI EN ISO 14001:2015 intervendomanda, tenendo anche conto delle gono nella gestione della strategia pause per le ferie estive. ISO e IAF, le aziendale in un momento di rilancio Organizzazioni Internazionali rispetti- dell’economia, a supporto delle imvamente per la standardizzazione del- prese nel posizionamento su un merle norme e per la valutazione di con- cato globale che si fa sempre più diformità alle stesse, hanno del resto ri- versificato e complesso. badito che non ci saranno proroghe”. “Le revisioni 2015 delle norme ISO – UNI EN ISO 9001:2015 prosegue Orsenigo – puntano su stru- sul sistema di gestione menti di gestione che favoriscono l’ef- per la qualità ficienza e la capacità d’incontrare le La ISO 9001:2015 è una norma interaspettative dei propri clienti, con po- nazionale, recepita in Italia dall’UNI, tenziali vantaggi sostanziali per le l’Ente nazionale di normazione, che imprese, in termini di ritorno e compe- fissa i requisiti standard di un sistema di titività. Tra le novità, il maggiore coin- gestione per la qualità. La UNI EN ISO volgimento dell’imprenditore, chiamato 9001 può essere applicata a qualsiasi a fare un’analisi del rischio, identifi- organizzazione, grande o piccola, incando gli aspetti che potrebbero met- dipendentemente dal campo di attività. tere a repentaglio il suo business, e Il principio di fondo è la ricerca di un un’analisi del contesto, individuando i miglioramento continuo. È una norma punti di forza e di debolezza del mer- fondamentale, se si considera che oltre cato di riferimento, dei competitor e di un milione di aziende e organizzaziotutte le parti interessate”. ni, in oltre 170 paesi, ha un sistema di Le attività di verifica ai sensi delle gestione per la qualità certificato. norme UNI EN ISO 9001 e 14001 Tra gli elementi innovativi della UNI sono svolte dagli Organismi di certifi- EN ISO 9001 maggiore motivazione cazione: è a questi che le imprese e coinvolgimento del top management, devono rivolgersi quanto prima. Gli anche attraverso l’introduzione del Organismi di certificazione accredita- concetto di rischio – Risk Based Thinti dall’Ente unico nazionale di accre- king – e dell’analisi del contesto; il rafditamento (ACCREDIA per l’Italia) in forzamento del focus sul cliente; una virtù dell’attestato della propria com- maggior efficienza organizzativa; più T_M ƒ 121

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enfasi sul raggiungimento dei risultati; il potenziamento dell’approccio volto al miglioramento continuo; una miglior applicabilità della norma alle imprese che erogano servizi. La nuova norma supporta le aziende nella realizzazione di prodotti sempre più in grado d’incontrare la soddisfazione dei consumatori, con evidenti vantaggi commerciali per le imprese stesse. Le organizzazioni con un sistema di gestione della qualità certificato UNI EN ISO 9001:2015 dimostrano il proprio impegno verso una maggiore efficienza organizzativa, attraverso una puntuale definizione degli obiettivi e il loro riesame una volta che questi siano stati raggiunti.

Figura 4 – ISO 9001 – Certificazioni valide (var. % annua)

Certificazioni di sistemi di gestione per la qualità: i dati L’Italia è in cima alla classifica europea, con oltre 150 mila certificazioni valide. In tutta Europa sono 451 mila, mentre nel mondo sono più di un milione. UNI EN ISO 14001:2015 sul sistema di gestione ambientale Anche la ISO 14001:2015 è una norma internazionale, recepita in Italia dall’UNI, che fissa i requisiti standard di un sistema di gestione ambientale. La nuova edizione UNI EN ISO 14001 pone per la prima volta l’accento sull’analisi del ciclo di vita – Lifecycle Thinking – per la certificazione del sistema di gestione, prendendo in considerazione le conseguenze economiche, ambientali e sociali di un prodotto o di un processo, nell’arco del suo intero ciclo di vita. Le imprese certificate UNI EN ISO 14001:2015 dimostrano il proprio impegno al fine di salvaguardare l’ambiente e migliorare costantemente le proprie prestazioni ambientali. Certificazioni di sistemi di gestione ambientale: i dati L’Italia è prima in Europa per numero di certificazioni UNI EN ISO 14001, sono infatti quasi 27 mila quelle valide, con un aumento del 19,3%, rispetto al 2015, su un totale di 120 mila rilasciate nel Vecchio Continente. T_M ƒ 122

Figura 5 – ISO 14001 – Certificazioni valide (var. % annua)

CERTIFICAZIONI, ISPEZIONI E VERIFICHE: UN MERCATO CHE ESPRIME VALORE

420 milioni di euro. Questo è il volume di affari delle valutazioni di conformità accreditate nel 2016. I 330 Organismi di certificazione, ispezione e verifica che hanno partecipato alla rilevazione ACCREDIA dei dati economici rappresentano quasi la totalità degli operatori del mercato con ben 580 accreditamenti rilasciati da ACCREDIA. Di questi circa il 70% è relativo agli schemi di certificazione dei sistemi di gestione e prodotto, mentre tra i sistemi di gestione circa la metà degli accreditamenti riguarda la qualità. Il valore delle attività accreditate è cresciuto negli ultimi anni e di circa 20 milioni di euro dal 2015 al 2016.

In particolare, l’aumento annuale del fatturato sotto accreditamento per lo schema prodotto è stato del 12%, come diretta conseguenza dell’aumento nel numero degli accreditamenti, mentre il fatturato sotto accreditamento per i sistemi di gestione ha registrato una lieve flessione rispetto al 2015 come conseguenza della progressiva saturazione del mercato delle certificazioni dei sistemi di gestione per la qualità. Sostanzialmente stabile il volume di fatturato sotto accreditamento per gli schemi personale e ispezione. Proprio questi ultimi hanno tuttavia registrato un forte aumento dei rapporti d’ispezione emessi, soprattutto nel settore del manifatturiero dove sono raddoppiati rispetto all’anno precedente. Una crescita double digit dell’ispezione quindi, pari al 10,5% rispetto al 2015.

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presenta, con un volume di affari di poco superiore ai 17 milioni di euro, il 4,1% del totale fatturato sotto accreditamento. È proprio lo schema personale che, più di altri, ha mostrato un aumento dei certificati attivi rispetto all’anno precedente: al 31.12.2016 erano 307.719 con una crescita tendenziale del +27%. Questa è una chiara indicazione dell’esigenza, anche dei professionisti, di poter definire sulla base di standard condivisi la propria professionalità per potersi collocare in maniera efficiente nel mercato. Figura 6 – Distribuzione degli accreditamenti per schema – anno 2016

In generale, il mercato delle certificazioni si caratterizza per pochi operatori con ampie quote di fatturato. Un mercato concentrato quindi, nel quale 11 Organismi su 330 hanno un fatturato superiore ai 10 milioni di euro e rappresentano circa la metà del totale fatturato sotto accreditamento. Dall’altra parte troviamo ben 180 Organismi con un volume di affari inferiore ai 300mila euro che movimentano un totale di circa 20 milioni di euro pari al 4,7% del totale. L’eterogeneità delle attività di certificazione, ispezione e verifica è ben rappresentata dalla distribuzione del fatturato per schema di accreditamento della Fig. 8. Oltre alla netta predominanza del fatturato riconducibile alle attività accreditate per lo schema prodotto e per i sistemi di gestione, a loro volta suddivisi in diversi schemi di certificazione (dalla qualità alla sicurezza sul lavoro, dall’energia alla sicurezza informatica), troviamo una quota rilevante di fatturato sotto accreditamento per lo schema ispezione (11,6%). Gli schemi ambientali (dichiarazione ambientale di prodotto, certificazione per l’attività di verifica ambientale Regolamento CE 1221 del 2009 e verifica delle emissioni di gas a effetto serra) rappresentano una quota residuale delle attività degli Organismi, mentre lo schema personale rap-

Figura 7 – Analisi degli Organismi per classi di fatturato sotto accreditamento – anno 2016

Figura 8 – Distribuzione del fatturato per schema di accreditamento – anno 2016

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LA PAGINA DI IMEKO

Rubrica a cura di Enrico Silva

(enrico.silva@uniroma3.it)

La pagina di IMEKO Aggiornamenti sulle attività IMEKO nel 2018 AN INTRODUCTION TO IMEKO IMEKO, International Measurement Confederation, has been added to the permanent collaborations to the Journal starting from the beginning of 2014. This section contains information about the Association, publications, events and news of interest to our readers.

RIASSUNTO IMEKO, International Measurement Confederation, si è aggiunta tra i collaboratori stabili della Rivista a partire dall’inizio del 2014. Questa rubrica contiene informazioni sull’Associazione, pubblicazioni, eventi, e notizie di utilità per i nostri lettori.

Questa prima parte del 2018 vede ancora, e vedrà fino a settembre, l’attività di IMEKO concentrata sul congresso mondiale. I comitati tecnici (TC) interrompono la loro usuale attività congressuale per concentrarsi sulle sessioni del XXII World Congress, che si terrà a Belfast (Irlanda) dal 3 al 6 settembre 2018, ed è quindi naturale che la maggior parte delle manifestazioni si incentri su questo evento: gli aggiornamenti su www.imeko2018.org. Usando le parole di Graham Machin (NPL, laboratori nazionali di fisica britannici), presidente del Comitato Tecnico di EURAMET per la termometria, il XXII IMEKO World Congress “sarà l’ultima riunione principale della comunità mondiale di metrologia prima della ridefinizione del Sistema Internazionale di Misura”, da cui la grande importanza che sta assumendo per la comunità stessa. Durante il XXII World Congress, organizzato dall’Institute of Measurement and Control dell’IOP (l’Istituto di Fisica britannico), si terrà il primo Festival della Misura. Il Festival si propone di promuovere la cultura della misura accurata nell’industria, accrescere la coscienza dell’importanza delle misure nella vita quotidiana e promuovere T_M

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la metrologia come carriera nonché sottolinearne l’importanza nelle discipline scientifiche, ingegneristiche e matematiche. L’intero programma e gli aggiornamenti sono disponibili sul sito www.festivalofmeasurement.com. Il World Congress diventa la sede naturale anche delle attività collegate: a questo proposito, in congiunzione con il XXII World Congress viene organizzata anche la terza edizione ella conferenza internazionale OFSIS (Conferenza internazionale sui sensori fotonici e a fibra ottica per applicazioni industriali e di sicurezza). Tutte le informazioni sul sito www.ofsis2018.org. Alcuni eventi co-sponsorizzati da IMEKO vengono comunque stati organizzati nel 2018. Fra di essi, la CMT’18, “XIII INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE Coordinate Measuring Technique” a BielskoBiała (Polonia), dall’11 al 13 aprile 2018 (sito: http://wtp.pl). Gli argomenti hanno spaziato su tutte le scale delle tecniche di misura delle coordinate, dalle misure utili alle applicazioni per macchine industriali fino alla nanometrologia. Sempre cosponsorizzato da IMEKO, a settembre, dal 26 al 28, si terrà in Belgio a

Les Bons Villiers il congresso ISMCR2018, “21th International Symposium on Measurement and Control in Robotics”. L’argomento delle misure e dei controlli nella robotica è di grande attualità. Il sito è https://www.ici-belgium.be/ international-symposium-onmeasurement-and-roboticsismcr2018/ IMEKO pubblica un utile e completo bollettino sul proprio sito web www. imeko.org, nel quale sono riassunte le attività effettuate nell’anno, gli esiti delle riunioni degli officer di IMEKO e altre notizie d’interesse per chi si occupa di misure. Altri documenti sono liberamente scaricabili dal sito IMEKO. Si tratta di presentazioni, di documenti di governo dell’associazione e di newsletter. ACTA IMEKO ACTA IMEKO, rivista scientifica di IMEKO e indicizzata su Scopus, rende disponibili liberamente (open access) tutti gli articoli pubblicati all’indirizzo: https://acta.imeko.org/index. php/acta-imeko La prima uscita del 2018 contiene articoli originati dal “15th IMEKO TC10 Workshop on Technical Diagnostics”, tenuto a Budapest (Hungary) nel giugno 2017, e dalla “5th International Conference IMEKO TC16”, tenutasi a Pereira, Colombia nel maggio 2017. Il comitato editoriale di ACTA IMEKO si è recentemente allargato, anche per meglio supportare l’espansione della rivista e del numero di articoli previsti per la pubblicazione. Si nota con soddisfazione la nutrita presenza italiana nel comitato editoriale, a ulteriore dimostrazione della eccellenza italiana in tutto il settore delle misure.

Rubrica a cura di Giovanna Sansoni (giovanna.sansoni@unibs.it)

VISIONE ARTIFICIALE

Articolo di Simone Pasinetti (simone.pasinetti@unibs.it)

Open Source e visione artificiale Appassionati makers condividono le proprie conoscenze a vantaggio della comunità OPEN SOURCE AND ARTIFICIAL VISION: SHARING THE FUTURE The section on Artificial Vision is intended to be a “forum” for Tutto_Misure readers who wish to explore the world of components, systems, solutions for industrial vision and their applications (automation, robotics, food&beverage, quality control, biomedical). Write to Giovanna Sansoni and stimulate discussion on your favorite topics.

RIASSUNTO La rubrica sulla visione artificiale vuole essere un “forum” per tutti i lettori della rivista Tutto_Misure interessata a componenti, sistemi, soluzioni per la visione artificiale in tutti i settori applicativi (automazione, robotica, agroalimentare, controllo di qualità, biomedicale). Scrivete alla Prof. Sansoni e sottoponetele argomenti e stimoli.

CONDIVISIONE

È questa la parola d’ordine che sta sempre più prendendo piede nel mondo tecnologico (ma non solo). La facilità di accesso alle ultime tecnologie da parte di un pubblico sempre più eterogeneo e meno “professionistico” sta contribuendo alla creazione delle più disparate applicazioni, in gran parte ludiche, che spesso rappresentano il punto di partenza anche per soluzioni di tipo industriale. Ma se la condivisione rappresenta il fine, l’open source rappresenta sicuramente il mezzo. Tramite la filosofia open source infatti appassionati makers da tutto il mondo possono condividere le proprie conoscenze a van-

Figura 1 – Condivisione e open source come mezzo per la circolazione d’idee

taggio della comunità (Fig. 1). Condivisione e open source sono i concetti sui quali si fondano numerose comunità web nate negli ultimi anni. Tra di esse GitHub [1] è sicuramente quella che sta riscontrando maggior successo. GitHub rappresenta una comunità web che conta oramai più di 27 milioni di utenti e ha come obiettivo fondante la promozione della libera circolazione di software (e quindi d’idee). GitHub non è altro che un “contenitore” di software, sviluppato e condiviso da e per i propri utenti. Nata nell’ottobre del 2007, la comunità GitHub ospita nei suoi server più di 80 milioni di progetti (dato aggiornato a marzo 2018), accessibili e modificabili liberamente. I progetti sono gestiti sotto forma di “repository”, cioè di magazzini virtuali in cui depositare il proprio lavoro: il concetto alla base del sito è che ogni utente può sviluppare del software per una determinata applicazione partendo da zero, quindi creando un nuovo repository, oppure basandosi su repository sviluppati da altri utenti. In quest’ultimo caso viene generato un nuovo branch cioè una nuova ramifi-

cazione del repository originale. Ogni branch può ricongiungersi al branch master (se i creatori del repository originale approvano il merge) oppure continuare su un binario parallelo sviluppando quindi una nuova applicazione (Fig. 2).

Figura 2 – Logica di condivisione sulla quale si basano i repository della comunità GitHub

GitHub rappresenta anche un ottimo database per la ricerca di driver. Quante volte i produttori di hardware, per negligenza o interesse commerciale, non forniscono i driver necessari all’utilizzo del loro hardware su una determinata piattaforma? Grazie alla comunità GitHub è possibile individuare la soluzione software che consente di utilizzare l’hardware di cui si dispone sulla piattaforma software voluta. I driver, come il resto dei progetti, sono sviluppati direttamente dagli utenti. VISIONE ARTIFICIALE

Ma cosa ha a che fare tutto questo con la visione artificiale? Ebbene, esplorando i vari progetti ci si rende conto che le applicazioni che utilizzano telecamere (e più in generale sistemi di visione) sono sempre più numerose, a riprova del successo che la visione artificiale sta avendo negli ultimi anni anche in campi diversi da quello industriale. Questo è dovuto al fatto che l’hardware per lo sviluppo di tali sistemi sta diventando sempre più T_M

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accessibile e che i produttori sempre più sembrano orientarsi verso un mercato di tipo consumer. Si possono così trovare applicazioni di riconoscimento facciale, progetti per la navigazione autonoma di robot mobili, applicazioni di skeleton detection, così come software per l’analisi d’immagini biomediche, algoritmi di visione avanzati basati su reti neurali, e molto altro. Ogni progetto viene sperimentato e corretto dagli utenti stessi, che diventano in questo caso beta-tester. Navigando tra i repository di GitHub salta all’occhio la grossa componente d’innovazione. In particolare, penso a una serie di progetti basati su telecamere a tempo di volo e, più in dettaglio, sul sensore Kinect One prodotto da Microsoft [2]. Questo tipo di telecamera sfrutta lo stesso principio fisico dei sonar nauti-

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VISIONE ARTIFICIALE

ci: misurando il tempo che intercorre tra l’emissione e la ricezione di un impulso luminoso infrarosso, è possibile risalire alla distanza dell’oggetto che ha riflesso l’impulso stesso. Estendendo questo concetto alla matrice di pixel che compongono il sensore, il risultato è l’acquisizione di una nuvola di punti 3D, che contiene le coordinate spaziali dei punti appartenenti alla scena ripresa dalla telecamera. Questa tecnologia, ancora acerba in termini metrologici rispetto alle classiche tecnologie di misura 3D, sta tuttavia avendo molto successo in svariate applicazioni, per le quali non sono richieste le specifiche stringenti tipiche dell’ambito industriale [3]. Il sensore Kinect ad esempio risulta molto utilizzato in ambito universitario e di ricerca, grazie anche al suo ottimo rapporto qualità prezzo: all’interno della comunità di GitHub è possibile trovare

driver che ne consentono il pieno controllo, per tutte le piattaforme software disponibili (Windows, Linux, Mac) [4]. Tra i progetti basati sul sensore Kinect, tra i più affascinanti è il progetto OpenPTrack [5] che sfrutta questa tecnologia per il riconoscimento di persone e oggetti. OpenPTrack nasce nel 2013 da un gruppo di laboratori di ricerca coordinati dal Center for Research in Engineering, Media and Performance (REMAP) dell’UCLA University [6]. Fra i laboratori coinvolti è presente l’Intelligent Autonomous Systems Laboratory dell’Università di Padova [7]. Il sistema è stato inizialmente pensato per applicazioni nell’ambito educativo, artistico e culturale ma si presta anche ad applicazioni in altri ambiti [8, 9]. OpenPTrack si basa sulla piattaforma

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VISIONE ARTIFICIALE

ROS (Robot Operating System) [10] e, allo stato attuale, è in grado di riconoscere la presenza, la posizione nello spazio e la postura di persone e di oggetti. Il riconoscimento della persona (Fig. 3) è basato sull’analisi combinata d’immagini RGB (bidimensionali) e d’immagini di profondità (tridimensionali), entrambe fornite dal sensore Kinect. La misura della postura invece sfrutta la libreria OpenPose [11], altra libreria nata da un progetto GitHub per l’identificazione realtime dello scheletro di una o più persone riprese da una telecamera RGB. Per il riconoscimento di oggetti la versione corrente sfrutta solamente immagini RGB. Nella prossima versione è previsto un miglioramento dell’algoritmo di riconoscimento di oggetti che sarà basato sull’utilizzo combinato d’immagini RGB e d’immagini di profondità. In questo modo si potranno avere prestazioni decisamente migliori, dato che non verrà considerato solo il colore dell’oggetto che sta ricercando, ma anche la sua forma. La logica open source sulla quale è basato il progetto, unitamente alla modularità dell’ambiente ROS, consente potenzialmente a chiunque di aggiungere funzionalità o di personalizzare quelle presenti. Inoltre, dato che il progetto prevede l’utilizzo di più sensori Kinect, tramite OpenPTrack è possibile avere a disposizione un software completo e free per l’acquisizione multipla di nuvole di punti: ciò apre la porta allo sviluppo di altri progetti basati su più sensori Kinect, nei quali ogni utente può partire da un livello di programmazione più

alto e concentrarsi maggiormente su- RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI gli aspetti specifici del proprio pro1. https://github.com. getto. 2. https://www.xbox.com/itIT/xbox-one/accessories/kinect. 3. L. Cruz, D. Lucio, L. Velho, Kinect OPENPTRACK and RGBD images: Challenges and IN AMBITO INDUSTRIALE applications, Proceedings of the 25th Fra le potenzialità di OpenPTrack vi è SIBGRAPI – Conference on Graphics, la robotica collaborativa in ambi- Patterns and Images Tutorials, art. no. to Industria 4.0: essa infatti richiede 6382717, pp. 36-49, 2012. il riconoscimento real-time dell’opera- 4. https://github.com/Open tore e la gestione dell’interazione col- Kinect/libfreenect2. laborativa e in sicurezza nell’area di 5. http://openptrack.org. lavoro del robot. Risulta quindi neces- 6. http://remap.ucla.edu. sario prevedere un ambiente di lavoro 7. http://robotics.dei.unipd.it. flessibile dove robot e operatori pos- 8. M. Munaro, F. Basso, E. Menegatsano muoversi liberamente in tutta si- ti. OpenPTrack: Open Source Multicurezza. Ovviamente, l’industrializza- Camera Calibration and People Traczione del sistema OpenPTrack neces- king for RGB-D Camera Networks. sita ancora di miglioramenti in termini Journal on Robotics and Autonomous di affidabilità, ma questo non significa Systems, vol. 75, part B, pp. 525che le logiche e gli algoritmi sviluppa- 538, Elsevier, 2016. ti non possano essere utilizzati per 9. https://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S0921 questo tipo di applicazioni. In questo contributo ho voluto fare una 889015002304. breve incursione nel mondo open 10. M. Carraro, M. Munaro, J. Burke source, evidenziandone i vantaggi, an- and E. Menegatti. Real-time markerche per bilanciare i commenti che me- less multi-person 3D pose estimation diamente si leggono sul tema e che ne in RGB-Depth camera networks. arXiv preprint arXiv:1710.06235, 2017. evidenziano l’inaffidabilità. 11. www.ros.org. 12. https://github.com/CMUPerceptual-ComputingUN SUGGERIMENTO Lab/openpose. Pensiamo a strumenti open source come a officine d’idee e di soluzioni e/o come a campi di allenamento per il kick-off dei propri progetti in modalità Giovanna Sansoni è professore ordinacondivisa (FabLab di nuova rio di Misure Elettriche ed Elettroniche generazione?). In un mondo sempre presso il Dipartimento d’Ingegneria Meccapiù complesso e variegato, dove la tecnica e Industriale dell’Università degli Studi nologia avanza a di Brescia. Si occupa dello sviluppo e della ritmi serrati, sono caratterizzazione di sistemi e di algoritmi di necessarie la col- visione. laborazione e la Simone Pasinetti, nato a condivisione traBrescia nel 1985, laureato sversale del sapere in Ingegneria dell’Automatra i diversi mondi zione Industriale presso applicativi. Solo col’Università degli Studi di sì sarà possibile Brescia nel 2011 e dottora“stare al passo” e to in Meccanica Applicata assicurarsi un’inno- (curriculum Biomeccanica) presso la mevazione continua desima università nel 2015, attualmente che possa giovare lavora come postdoc presso il Laboratorio Figura 3 – Esempio di utilizzo di OpenPTrack all’intero tessuto pro- di Sistemi di Visione per la Meccatronica per il riconoscimento di persone all’interno di una scena e per la misura della loro traiettoria (Vis4Mechs) della Prof.ssa Sansoni. duttivo. T_M ƒ 127

N. 02ƒ ; 2018 NUOVO MICRO-SPETTROMETRO MEMS-FPI Hamamatsu Photonics, azienda leader nel settore dell’optoelettronica, ha sviluppato un innovativo dispositivo in tecnologia MEMS (microelectromechanical system): il micro-spettrometro MEMS-FPI (Fabry-Perot Interferometer) a singolo elemento, che integra un fotodiodo PIN InGaAs e un filtro interferenziale Fabry-Perot. Il dispositivo, che permette di eseguire misure spettroscopiche nel vicino infrarosso, risulta molto compatto rispetto agli spettrometri tradizionali grazie all’assenza di un reticolo e di un sensore lineare. Presenta inoltre una struttura miniaturizzata (package TO-5) e ultra leggera (peso di circa 1 g), che lo rende ideale per l’integrazione in strumenti di misura portatili. Questo sensore può essere usato anche in ambienti con elevata umidità, in quanto il package è sigillato ermeticamente. Sono stati sviluppati due modelli: il C13272-02, con risposta spettrale compresa tra 1.350 nm e 1650 nm, e il C14272, con risposta tra 1.550 nm e 1.850 nm. Questo spettrometro compatto trova applicazione nell’ambito della caratterizzazione tramite assorbimento IR: ad esempio, per la discriminazione di diversi materiali (specialmente le plastiche), oppure di campioni dello stesso materiale ma di diverso spessore. Lo strumento può essere usato per la caratterizzazione delle molecole contenute nei combustibili, nelle soluzioni farmaceutiche e, in generale, in quella di polimeri. La spettroscopia IR può essere impiegato anche nell’ambito agroalimentare, per la caratterizzazione delle diverse specie vegetali, ma anche per il rilevamento e il riconoscimento di diversi tipi di gas. Per ulteriori informazioni: www.hamamatsu.it.

NUOVO ESAPODE PER APPLICAZIONI DI MEDIO CARICO A ULTRAPRECISIONE Gli esapodi HexGen™ di Aerotech, oggi unici sul mercato a garantire una precisione di posizionamento sotto i 5 m, rappresentano un progresso significativo nelle prestazioni di posizionamento a sei gradi di libertà. L’ultimo modello della famiglia HexGen, HEX300-230HL, è pensato per applicazioni ultra-precise di medio carico, quali ad esempio il collaudo di sensori e la manipolazione di campioni nei sincrotroni. Sei gradi di libertà nel posizionamento, con corse lineari fino a 60 mm, corse angolari fino a 30° e capacità di carico fino a 45 kg. Design ultra-preciso con specifiche di precisione di posizionamento garantite. Minimo step incrementale fino a 20 nm lungo XYZ e 0,02 rad lungo x y z. Controllore e software potenti con visualizzazione dei sistemi di coordinate del pezzo e dell’utensile. L´HEX300-230HL è mosso da sei attuatori, realizzati con cuscinetti precaricati, viti a sfere e componenti di azionamento per alte precisioni. A differenza degli esapodi concorrenti azionati da servomotori DC brush, l´HEX300-230HL utilizza servomotori brushless slotless Aerotech, massimizzando prestazioni e affidabilità nel tempo. Per ulteriori informazioni: https://www.aerotech.com/ product-catalog/drives-and-drive-racks/hex-rc.aspx. Aerotech Italy: Simone Gelmini – Tel. 327/8360128 E-mail: sgelmini@aerotech.com

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MISURE E FIDATEZZA

Rubrica a cura di L. Cristaldi, (loredana.cristaldi@polimi.it), M. Catelani, M. Lazzaroni, L. Ciani Articolo di Luigi Serio

Manutenzione e operazione d’impianti complessi: infrastrutture per acceleratori Diagnostiche, tecniche e sviluppi

EXPERIENCE AND STRATEGY FOR THE MAINTENANCE AND OPERATION OF CERN’S TECHNICAL INFRASTRUCTURES CERN operates and maintains the world largest technical infrastructure for particle physics experiments, ranging from ageing installations supplying detectors, test facilities and general services, to the state-of-the-art systems serving the flagship LHC machine complex. After several years of exploitation we have developed and implemented an efficient and reliable operation and maintenance methodology based on lessons learned and the use of advanced techniques and appropriate diagnostic tools. RIASSUNTO L’infrastruttura tecnica per gli acceleratori di particelle del CERN è attualmente riconosciuta a livello mondiale come la più complessa e geograficamente estesa. Dopo anni di operazione e manutenzione, nuove tecniche di diagnostica e metodologie per l’operazione e la manutenzione sono state sviluppate e implementate per garantire i più elevati livelli di affidabilità e disponiblità necessari per garantire il programma sperimentale dell’Organizzazione. LE INFRASTRUTTURE TECNICHE PER IMPIANTI COMPLESSI

Il CERN è l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare. Le installazioni (Fig. 1) sono distribuite su una vasta area geografica sul confine Franco-Svizzero alla periferia di Ginevra. La missione principale del CERN

Figura 1 – Le installazioni del CERN

è quella di progettare, costruire e operare acceleratori e rivelatori di particelle. Gli acceleratori e i rivelatori di particelle sono sistemi complessi e geograficamente distribuiti. L’insieme dei sistemi e componenti che costituiscono l’infrastruttura tecnica [1] di supporto all’operazione degli acceleratori e rivelatori può essere considerata come un’infrastruttura critica [2] in quanto ogni guasto o perdita delle condizioni operative nominali ha un impatto significativo sulle prestazioni e sulla disponibilità per gli esperimenti. Il CERN opera nell’ambito di queste infrastrutture tecniche da molti decenni e nel corso degli ultimi anni la disponibilità e affidabilità è stata significativamente migliorata [3], nonostante l’invecchiamento progressivo di sistemi e com-

ponenti, grazie a un importante programma di analisi dei guasti, consolidazione e manutenzione programmata e assistita da calcolatore. La complessità delle installazioni, l’intricata sequenza dei processi e delle dipendenze funzionali e fisiche dei vari sistemi, richiedono studi approfonditi e assistiti da calcolatore, nonché tecniche avanzate di gestione e analisi della disponibilità, affidabilità e manutenzione dell’insieme dei sistemi e individualmente dei componenti che li costituiscono. Inoltre, metriche qualitative e quantitative sono necessarie per individuare facilmente e rapidamente componenti, sistemi e strategie di consolidazione e manutenzione per limitare i costi d’investimento e funzionamento. Le attività di sistemi complessi e continui, quali la criogenia [4] (capacità di raffreddamento di oltre 160 kW equivalenti a -269 °C), l’infrastruttura elettrica (distribuzione di oltre 1 TWh e una potenza istantanea di circa 200 MW) e di raffreddamento (oltre 200 im pianti, equivalenti a circa 500 MW tra 6 e 20 °C) e ventilazione (oltre 1.500 unità di ventilazione e 300.000 m3/h di portata) richiedono risorse e metodologie adeguate e l’utilizzazione d’indicatori oggettivi delle prestazioni e della qualità delle attività. L’OPERAZIONE DEGLI IMPIANTI

Le installazioni del CERN sono gestite con il supporto di contratti industriali per operazioni di routine e manutenzione (gestione preventiva, correttiva e delle parti di ricambio). Il funzionamento continuo degli impianti viene CERN - Ginevra, Svizzera luigi.serio@cern.ch

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interrotto soltanto per interventi critici di manutenzione correttiva. Inoltre, per la maggior parte degli impianti considerati critici (es. distribuzione elettrica e criogenia) sono stati progettati sistemi alternativi di alimentazione o ridondanza, con lo scopo di garantire il funzionamento continuo per la sicurezza personale, ambiente e materiale. La manutenzione preventiva viene eseguita durante le interruzioni annuali (durata di circa un mese) e, ogni quattro o cinque anni, durante le interruzioni più lunghe (uno o due anni), che vengono eseguite in accordo con il programma di ricerca dell’Organizzazione. Queste interruzioni più lunghe permettono di effettuare i programmi di manutenzione straordinaria pluriannuale nonché gli interventi di consolidamento e miglioramento identificati durante le fasi operative. Il programma di manutenzione implementato progressivamente per l’ultimo acceleratore (LHC), divenuto operativo nel 2008 e in modo retroattivo per tutte le altre installazioni, utilizza il sistema di gestione della manutenzione assistita da computer Infor EAM™ [5, 6] che gestisce le attività di operazione e manutenzione di oltre 5 milioni di beni e attività operative dell’Organizzazione. Il programma consiste nelle seguenti attività principali: – Inventario e gestione dei beni; – Procedure di manutenzione e gestione della documentazione; – Analisi e gestione delle parti di ricambio; – Gestione delle attività, amministrazione e fatturazione; – Controllo delle attività e ottimizzazione continua; – Implementazione e analisi degli indicatori di prestazione (Key Performance Indicator). L’analisi completa che definisce le attività di manutenzione, inclusi i pezzi di ricambio necessari per gli interventi correttivi, si basa solitamente sull’analisi funzionale e di guasto e sull’analisi della criticità del sistema, tenendo conto anche dei requisiti della macchina, della documentazione e delle raccomandazioni dei fornitori dei componenti. Tuttavia, in particolare per gli T_M ƒ 130

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MISURE E FIDATEZZA

impianti più vecchi, un’analisi a posteriori dei dati operativi e di manutenzione, quantità e cause degli eventi, classificati per frequenza e criticità, consente di ottenere informazioni sufficientemente buone per stabilire o aggiornare il programma di manutenzione e di gestione delle parti di ricambio. Per ragioni strategiche di ottimizzazione delle attività e, in particolare, delle risorse umane dell’Organizzazione, il CERN ha implementato progressivamente oltre 20 anni fa, con la messa in servizio degli acceleratori più recenti e importanti (LEP e LHC), l’esternalizzazione attraverso contratti industriali delle attività di operazione e manutenzione delle infrastrutture tecniche. Progressivamente la manutenzione degli impianti e la gestione dei pezzi di ricambio è passata da un tipo di remunerazione basata sulle attività completate a un altro basato sui risultati ottenuti (tenendo conto dell’eventuale penalizzazione dei periodi di malfunzionamento). Le revisioni principali di motori e compressori, la manutenzione di componenti specifici sviluppati e costruiti dal CERN o le consulenze specifiche (es. analisi delle vibrazioni) sono eseguite tramite contratti industriali separati o direttamente da personale del CERN. I servizi dei partner industriali sono gestiti direttamente in Infor EAM™ e consistono in: – Ispezioni regolari dello stato degli impianti in base al piano d’ispezione; – Manutenzione correttiva; – Manutenzione preventiva secondo il piano di manutenzione e il programma concordato; – Gestione della documentazione di manutenzione, gestione del database delle attrezzature, aggiornamenti ed elaborazione dei piani d’ispezione e manutenzione; – Gestione degli ordini di lavoro; – Gestione delle parti di ricambio, comprendente: gestione del magazzino ricambi esistente, gestione dei materiali di consumo, approvvigionamento dei pezzi di ricambio; – Assicurazione e controllo della qualità; – Monitoraggio delle prestazioni delle attività di manutenzione per ottimiz-

zare disponibilità, affidabilità e costi degli impianti. Il CERN sovrintende e ispeziona le attività e, rivedendo i KPI concordati con il partner industriale, fornisce una guida generale, implementa le decisioni strategiche, richiede e approva la modifica dei piani di manutenzione e dei pezzi di ricambio. LA MANUTENZIONE DEGLI IMPIANTI

A causa dell’aumento delle dimensioni e della complessità degli impianti, il CERN ha progressivamente implementato un sistema di gestione della manutenzione assistita da calcolatore (Computer Assisted Maintenance Management System), basato inizialmente su transazioni di parti di ricambio e interventi via un semplice database e che ora si sono evoluti in un completo ed efficace programma di gestione della manutenzione basato su Infor EAM™. Il continuo monitoraggio delle installazioni esistenti ha permesso di raccogliere una quantità significativa di dati per analizzare e rivedere la metodologia di manutenzione, i piani di manutenzione, i pezzi di ricambio richiesti e, infine, per migliorare l’affidabilità e la disponibilità del sistema criogenico. Programma e metodologia di manutenzione Per implementare un programma adeguato alla criticità delle installazioni è innanzitutto necessario eseguire l’inventario completo, la classificazione e il caricamento nel database delle seguenti informazioni: – Sistemi, sottosistemi e componenti, con la relativa documentazione e le informazioni tecniche (caratteristiche tecniche, costruttore, date, numero di serie, disegni, documentazione operativa e di manutenzione); – Piani di manutenzione (manutenzione preventiva con le informazioni richieste sulle istruzioni di lavoro, periodicità e ricambi richiesti); – Istruzioni di lavoro di manutenzione correttiva e il tipo e le quantità dei pezzi di ricambio critici;

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MISURE E FIDATEZZA

– Attività di monitoraggio (ispezioni, re la grande quantità di attività e risor- nonché gli errori in fase di manipolase, ma anche la necessità delle ispezione. checklist, ecc.). zioni di controllo qualità per ridurre al Idealmente questo viene eseguito du- minimo la quantità di rilavorazioni per I costi delle attività di manutenzione rante la chiusura della fase di costru- ristabilire le prestazioni nominali. zione del progetto iniziale, ma richiede Tra le attività aggiuntive, richieste negli ultimi anni comunque un aggiornamento continuo dopo l’ispezione o in seguito a inter- Le attività di manutenzione eseguite venti correttivi non risolti si possono negli ultimi cinque anni sono riepiloper tutta la durata di vita dei sistemi. L’esecuzione del lavoro è gestita nel menzionare le revisioni principali gate come costi relativi di manutenCAMMS tramite un sistema di ordini (eseguita ogni 40.000 ore) dei moto- zione (escluse le revisioni principali, di lavoro contenente tutte le informa- ri e dei compressori che ha mostrato, pari a circa il 4% del costo delle inzioni richieste (tipo, pezzi di ricambio oltre alla normale usura, alcuni danni stallazioni) nella Fig. 2. richiesti, tempi d’intervento program- e marcature su parti rotanti e fisse pro- Nonostante la complessità dei sistemi, mato, risorse, documentazione corre- babilmente dovute a lubrificazione il rapporto dei costi di manutenzione correttiva e preventiva è distribuito lata, ecc.) ed è eseguito attraverso insufficiente e particelle metalliche. una sequenza definita di accettazio- La revisione e taratura della strumen- omogeneamente su diverse tipologie ne, revisione e passaggi di approva- tazione è stata invece significativa- d’installazioni e risulta essere in linea zione. Gli ordini di manutenzione pre- mente ridotta limitando il lavoro a ciò con gli standard industriali [7] con ventiva vengono automaticamente che era stato identificato dal team d’o- valori che oscillano tra il 10 e il 15%. emessi e pianificati dal CAMMS sulla perazione o a tutti i sensori e trasdutbase delle informazioni del piano di tori appartenenti al monitoraggio e Gestione dei pezzi di ricambio controllo dei sistemi di sicurezza. La La distribuzione del costo dei ricambi manutenzione. Il sistema di controllo e miglioramento possibilità di effettuare interventi sulla durante l’intero periodo di utilizzo del lavoro si basa su indicatori di pre- strumentazione principalmente nel- (interventi correttivi durante l’operastazioni che consentono non solo di l’ambito della manutenzione corretti- zione e manutenzione pianificata) è sorvegliare il lavoro del partner indu- va è fattibile grazie alla configurazio- indicata nella Fig. 3 in valore relativo striale ma anche di monitorare le pre- ne (circuiti di controllo chiusi con percentuale del costo delle installaziostazioni del piano di manutenzione e diversi parametri fisici diretti e indiret- ni. Un importo significativo è destinal’utilizzo e la criticità dei pezzi di ti e la possibilità di taratura e verifica to alle attività di manutenzione prein linea tra gruppi di sensori di misu- ventiva e all’acquisto delle quantità ricambio. I principali KPI (completamente o par- ra diversi in tipologia e segnale) e la minime stimate attraverso una valutazialmente implementati nel CAMMS) ridondanza dei sensori che ne agevo- zione qualitativa dei bisogni e dei lano il funzionamento stabile e corret- rischi. Il costo dei ricambi per la mautilizzati fino a oggi sono: – Ore e costi di manutenzione pre- to anche in caso di perdita parziale nutenzione preventiva e correttiva amdei segnali di diagnostica. È proprio monta a meno dello 0,1% annuale del ventiva; – Ore e costi di manutenzione corret- in questi casi che un’attenta analisi costo degli impianti. del rapporto tra il costo capitale dei Sulla base dell’analisi dei dati è stato tiva; – Rapporto delle ore e dei costi di sensori installati e il costo dell’opera- introdotto un programma di revisione manutenzione correttiva e preventiva; zione e manutenzione, por ta a una dei ricambi necessari per migliorare e – Ricambi e transazioni di consumo e scelta d’investimento orientata a ridur- ottimizzare l’inventario (tipi e quantità). re gli interventi e i costi di esercizio, La metodologia si basa su una matriallarme quantità minime; – Quantità degli ordini di lavoro aperti e chiusi e utilizzo delle risorse; – Qualità del lavoro di manutenzione; – Quantità degli incidenti e “nearmiss”. Inoltre, il personale del CERN esegue ulteriori controlli e verifiche durante o dopo un intervento per verificare la sicurezza, la qualità, i tempi di esecuzione e le transazioni di parti di ricambio. Le dimensioni e la complessità delle attività di manutenzione non solo hanno confermato l’assoluta necessità di un Figura 2 – Costi relativi di manutenzione CAMMS e l’uso di adeguati strumenti di progetto per monitorare e coordinaT_M ƒ 131

Figura 3 – Costi dei ricambi in % sul costo delle installazioni

ce di criticità che tiene conto della frequenza, numero e tipo di ricambi usati, ritardi nell’approvvigionamento, rilevabilità del guasto, quantità e costi. Infine, i risultati vengono rivisti e ottimizzati tramite un’analisi di Pareto dei ricambi più utilizzati e una revisione continua del tipo e delle quantità effettivamente acquistate. Un efficace programma di manutenzione può essere implementato con successo e in modo efficiente, se esistono basi solide in termini di analisi, metodologia, documentazione e procedure, se possibile implementate con un CAMMS. Un sistema di controllo del lavoro e l’uso d’indicatori di prestazioni sono necessari per adattare e migliorare efficacemente il programma di manutenzione in base ai requisiti e ai vincoli dell’operazione. TECNICHE E METODOLOGIE AVANZATE DI GESTIONE E ANALISI DELL’OPERAZIONE DELLE INFRASTRUTTURE

Le infrastrutture tecniche del CERN sono composte da un insieme di sistemi interconnessi, con tecnologie differenti e che svolgono funzioni diverse. A causa della complessità della topologia, della distribuzione geografica e delle differenze nelle funzionalità, i vari sistemi sono progettati e costruiti in modo indipendente, prendendo in considerazione solo le interfacce fisiche dirette e assumendo un certo numero di dipendenze funzionali basate sugli scenari operativi identificati in fase di progettazione. Inoltre, i sistemi possono cambiare nel tempo, ad es. T_M ƒ 132

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MISURE E FIDATEZZA

crescere di dimensione e complessità, includendo nuovi componenti o aggiornando vecchi componenti come risultato di progressi tecnologici, consolidamenti e esigenze operative. In generale, le interconnessioni tra i diversi sistemi e le dipendenze funzionali tra i loro componenti sono in molti casi modificate rispetto al progetto iniziale, sia a livello fisico che funzionale. Data l’importanza delle interdipendenze tra sistemi nelle analisi di rischio e disponibilità, si è reso necessario creare una metodologia e tecniche di gestione delle dipendenze tra componenti di sistemi diversi e insiemi di componenti interconnessi e rendere il tutto automatizzato con il supporto di un calcolatore per le attività di operazione (CAOP) [8]. La possibilità di sfruttare e utilizzare nuove tecniche di machine learning, big data, intelligenza artificiale, e soprattutto l’avvento dell’ Internet Of Things, con la disponibilità quasi illimitata di raccolta, gestione e analisi di dati anche attraverso sistemi industriali come Infor EAM™, permette di sviluppare tecniche e metodologie per facilitare e accrescere la capacità di analisi e gestione dei sistemi e dei loro componenti. Il sistema e le tecniche di CAOP sviluppati permettono d’implementare tecniche di data mining e machine learning per “scoprire” e poi “aggiornare” dinamicamente modelli predittivi di dipendenze fisiche e funzionali tra componenti, sottosistemi e sistemi. Le informazioni raccolte e i modelli sviluppati possono poi essere usati come ausilio alle attività di operazione e manutenzione degli impianti e in supporto alle strategie di gestione tecnica e finanziaria degli interventi. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. J. Nielsen, L. Serio, “Technical Services: Unavailability Root Causes, Strategy and Limitations”, in Proc. 7th Evian Workshop on LHC beam operation, Evian Les Bains, France, December 2016.

2. S.M. Rinaldi, J.P. Peerenboom e T.K. Kelly, “Identifying, understanding and analysing critical infrastructure interdependencies”, IEEE Control Systems, 21.6 (2001). 3. B. Todd et al, “LHC Availability 2017: Standard Proton Physics”, CERN, Geneva, Switzerland, Rep. CERN-ACC.NOTE-2017-0063, December 2017. 4. Ph. Lebrun, Cryogenic Systems for Accelerators, in Frontiers of Accelerator Technology, World Scientific p. 681 (1996). 5. S. Mallon Amerigo, P. Martel, S. Petit, D. Widegren, CERN’s global equipment data repository, Proc. ICALEPCS Kobe Japan pp. 72-74 (2009). 6. L. Serio et al, CERN experience and strategy for the maintenance of cryogenic plants and distribution systems, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 101 (2015). 7. S.F. Imam, J. Raza, R.M. Chandima Rathnayake, World Class Maintenance (WCM): Measurable Indicators creating opportunities for the Norwegian Oil and Gas industry, IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management pp. 1479-1483 (2013). 8. U. Gentile, L. Serio, “A Machinelearning based methodology for performance analysis in particles accelerators facilities”, First International Conference on Electrical Engineering & Computer Science (EECS), IEEE, 2017, to be published.

Luigi Serio è capo gruppo al CERN di Ginevra (Svizzera) nel dipartimento d’Ingegneria e presidente del comitato per l’operazione delle infrastrutture tecniche degli acceleratori. Si è laureato al Politecnico di Milano in Ingegneria Nucleare e ha conseguito un dottorato di ricerca in Ingegneria alla Cranfield University in Inghilterra. Esperto in tecnologie e ingegneria applicata agli acceleratori di particelle e alla fusione nucleare.

TECNOLOGIE IN CAMPO

Rubrica a cura di Massimo Mortarino

(mmortarino@affidabilita.eu)

Il ruolo primario di testing e misure nell’innovazione Prove su motori elettrici – Affidabilità di sistemi di posizionamento – Scansione 3D per sviluppare attrezzature sportive

con sistema plug-and-play. Genesis HighSpeed acquisisce in modo affidabile i dati misurati, calcola i risultati delle misurazioni in tempo reale e li rende disponibili per il controllo su banco prova. È possibile creare forRIASSUNTO mule di calcolo definite dall’utente La Rubrica “Tecnologie in campo” presenta un compendio di casi di studio senza conoscenze di programmaziodi Aziende e/o istituzioni che hanno tratto valore aggiunto dalla moderna ne ed è anche possibile applicarlo a strumentazione di misura. valori misurati in tempo reale e salvare dati nel post-elaborazione. Il risultato è un’esecuzione dei test più ibridi, oltre che per macchinari per efficiente con minori costi per il perINNOVAZIONE NEI MOTORI edilizia e agricoltura. Gli sviluppatori sonale. ELETTRICI Schabmüller si affidano alla comproSchabmüller GmbH, vata tecnologia di misura HBM per il Un banco prova moderno in collaborazione con HBM, loro nuovo banco prova sincrono, per motori elettrici innovativi ha sviluppato un nuovo ovvero al sistema di acquisizione dati In qualità di promotore di questa tecconcetto di banco prova Genesis HighSpeed e al software Per- nologia nel suo settore, Schabmüller per un nuovo tipo di motore Le macchine elettriche sono i motori di ception. Per automatizzare e control- ora offre ai clienti anche motori eletoggi e del futuro. Mentre l’industria lare il banco prova utilizzano un soft- trici sincroni a magnete permanente. automobilistica è ancora in piena fase ware sviluppato con l’ambiente di svi- Questo nuovo tipo di motore, senza di transizione, è da oltre 50 anni che luppo LabVIEW di National Instru- cambiare il concetto di raffreddamenle macchine elettriche sono ormai lo ments (NdR: LabVIEW è un marchio to, produce la stessa potenza dei mostandard tra i veicoli come i carrelli commerciale di National Instruments. tori asincroni equiparabili, pur richieelevatori. Inoltre, le esigenze in termi- Né HBM, né altri programmi software dendo però uno spazio decisamente ni di prestazioni ed efficienza del o altri beni o servizi offerti da HBM inferiore. Ottimizzare o rivedere il motore sono in costante aumento. Per sono associati, sostenuti o sponsoriz- concetto di raffreddamento consente di aumentare la potenza in modo più questo i fabbricanti di motori elettrici zati da National Instruments). lavorano costantemente per sviluppa- “Il sistema di misura Genesis High- che proporzionale alle dimensioni. re nuovi azionamenti e, nel contem- Speed è assolutamente semplice da Per ottenerlo, i motori sincroni devono po, cresce la domanda di nuovi ban- usare e tutti i processi funzionano in soddisfare alte esigenze, essere chi prova, in grado di testare questi parallelo e in tempo reale. Questo potenti ed efficienti e avere un’elevata nuovi motori con la dovuta precisione. rende i processi di sviluppo del nostro efficienza nella conversione energetiLa sfida è mirata a ottenere risultati software per banchi prova molto più ca per usare in modo ottimale l’eneraffidabili controllando con accuratez- semplice e meno complesso” spiega gia fornita. Per garantire test precisi Martin Hafner, responsabile per lo per i nuovi motori elettrici, Schabmülza i processi delle prove. Anche Schabmüller GmbH, il princi- sviluppo tecnologico delle macchine ler ha collaborato con gli esperti HBM pale fabbricante indipendente al sincrone a magnete permanente pres- per ottimizzare l’intera catena di misumondo di motori elettrici per veicoli so Schabmüller. “Con Genesis High ra dei banchi prova. alimentati a batteria, applica questi Speed, i costi relativi al personale so- “Abbiamo scelto di abbinare Genesis requisiti ai propri dispositivi di prova. no decisamente inferiori rispetto a HighSpeed e il software Perception, In collaborazione con HBM, il produt- quelli del sistema di misurazione ba- insieme all’ambiente di sviluppo Labtore di motori elettrici ha sviluppato un sato soltanto su componenti di Natio- VIEW perché Perception e LabVIEW sono molto facili da collegare con concetto di banco prova che consente nal Instruments”. di acquisire i valori misurati e di valu- Grazie al database dei sensori di Per- un’interfaccia”, afferma Stefan ception, è possibile integrare una Lauck, ingegnere per lo sviluppo di tarli in linea con questi requisiti. Schabmüller progetta motori elettrici vasta gamma di sensori diversi al si- Schabmüller. “Grazie al database dei per carrelli elevatori, furgoni e bus stema di misura, in modo semplice e sensori di Perception, possiamo TECHNOLOGIES IN ACTION The section “Technologies in action” presents a number of recent case studies of industries or institutions gaining profit from the latest innovation in measuring instruments and systems.

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anche integrare nel sistema di misura in modo piuttosto semplice un gran numero di sensori diversi per corrente, tensione e coppia, con sistema plug-and-play, ad esempio inserendo un dispositivo USB in un computer. Si possono integrare i sensori delle vibrazioni senza problemi, come parte del dispositivo elettrico di misurazione. Ci consente di risparmiare tempo e risorse nella messa a punto del banco prova”. Il banco prova Schabmüller si usa per diverse operazioni di misura per stabilire in modo affidabile l’efficienza della conversione di potenza ed energia a breve termine o continua nelle macchine sincrone, oppure individuare la loro vita utile e l’affidabilità dei componenti. Gli esperti di Schabmüller misurano la velocità di rotazione e la coppia, generano mappe di efficienza e, sulla base di questi dati misurati, determinano le induttanze longitudinali e trasversali. Inoltre, Schabmüller implementa esperimenti sulla vita utile dei componenti soggetti alle massime sollecitazioni meccaniche. Gli esperimenti termici a lungo termine determinano anche come i diversi pattern a lungo termine e di carico individuale incidono sul funzionamento del motore. “I motori elettrici devono raggiungere una vita utile di almeno 50.000 ore” spiega Stefan Lauck.

Figura 1 – Catena di misura ottimizzata: Schabmüller ha collaborato con gli esperti HBM per sviluppare un nuovo concetto di banco prova. L’unione tra il sistema di acquisizione software Genesis HighSpeed e il software Perception di HBM con l’ambiente di sviluppo LabVIEW consente una misurazione precisa e un’analisi comoda e rapida

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TECNOLOGIE IN CAMPO

Figura 2 – Operazioni di misura complesse: nel banco prova di Schabmüller, i trasduttori di coppia misurano la coppia e trasmettono i risultati alle schede di acquisizione dati di HBM GN610B e GN1610B, che registrano i dati misurati con frequenze di campionamento ad alta risoluzione fino a 2 MS/s

Figura 3 – Sincronismo assoluto: il software Perception di HBM comunica con l’ambiente di sviluppo LabVIEW con un’interfaccia software liberamente programmabile

Un sistema ottimale per test in tempo reale estremamente rapidi Per determinare in modo sicuro e affidabile tutti i dati misurati, i singoli componenti del banco prova devono lavorare insieme perfettamente. I sensori acquisiscono i segnali di misurazione, quali corrente, tensione, temperatura e coppia, e li inoltrano al sistema di acquisizione dati. Il sistema di acquisizione dati Genesis HighSpeed GEN7tA è usato sul banco prova Schabmüller insieme alle schede di acquisizione dati GN610B. I processori dei segnali digitali DSP sulle schede elaborano i dati misurati e calcolano i risultati iniziali in tempo reale. I risultati di misura calcolati sono inoltrati a LabVIEW per l’analisi fino a 1.000 volte al secondo, grazie al collegamento EtherCAT. In parallelo, il software Perception di HBM salva anche tutti i dati grezzi acquisiti. “I dati misurati e i risultati di calco-

lo in tempo reale sono acquisiti e inoltrati simultaneamente e con la stessa marca temporale. Un vantaggio enorme per l’analisi” sottolinea Stefan Lauck. “Possiamo anche creare le nostre formule per i calcoli in Perception e salvarli nel database delle formule. Queste formule possono essere usate nella post-elaborazione e per i calcoli in tempo reale nei DSP, senza programmazione dell’architettura dei computer corrispondente”. Perception comunica con il software LabVIEW tramite un’interfaccia software liberamente programmabile. Il software LabVIEW è responsabile del controllo e dell’automazione dei processi su banco prova. Sulla base dei risultati di calcolo in tempo reale, controlla il carico e il setting point negli inverter delle macchine. “I dati misurati possono essere elaborati per valori individuali sincroni con il ciclo. Successivamente, sono usati soltanto i risultati di calcolo sincroni per il ciclo rilevanti per il controllo e l’automazione dei processi di prova. Per esempio, i valori RMS di corrente e tensione oppure i valori della coppia”, dice Stefan Lauck. “Dato che, se necessario, i dati grezzi vengono sempre salvati, possiamo anche usarli per analisi post-elaborazione più approfondite”. Oltre ai valori individuali sincroni con il ciclo, è possibile collegare i dati misurati in modo continuo al database delle formule Perception ed elaborarli in tempo reale. Neppure per questo sono necessarie conoscenze specifiche in materia di programmazione. Facile integrazione del sensore e sincronizzazione del canale “L’abbinamento di LabVIEW e del software Perception di HBM ci offre davvero tanti vantaggi”, dice Stefan Lauck. “Genesis HighSpeed registra in modo sincrono i dati misurati dei sensori e consente di raggiungere frequenze di campionamento fino a 2 MS/s su 51 canali di potenza. Sincronizza in modo automatico le frequenze di campionamento di diversi canali e schede d’input, riducendo in modo drastico le spese degli utenti.

N. 02ƒ ;2018 AFFIDABILITÀ DEI SISTEMI DI POSIZIONAMENTO VITA OPERATIVA, APPLICAZIONI PER IL VUOTO, USURA

Principi di funzionamento del motore piezoelettrico Q-MOTION I nuovi sistemi di posizionamento miniaturizzati della serie Q-Motion di PI (Physik Instrumente) garantiscono diversi vantaggi: oltre alle ridotte dimensioni, che permettono il loro impiego anche in condizioni di lavoro limitate, sono economici, hanno una forza di bloccaggio relativamente elevata e una corsa potenzialmente illimitata. Il loro movimento continuo è ottenuto per mezzo del micro-strisciamento intermittente, noto come fenomeno stick-slip, che prevede cicli intermettenti di strisciamento tra guida e attuatore piezo. Con una frequenza operativa massima di 20 kHz, l’elemento di contatto sulla guida garantisce inoltre velocità fino a 10 mm/s. Concettualmente ogni sistema Q-Motion usa un motore compatto, composto da un attuatore piezo, un telaio per il motore e un elemento di contatto precaricato sulla guida, che garantisce una forza di trascinamento adeguata. L’attuatore è composto da una cera-

Figura 4 – Diagramma schematico di un motore a inerzia Q-Motion

mica con proprietà piezoelettriche, con assenza di attriti e progettata per un elevato numero di cicli operativi. Viene inoltre spostato da un controllo in tensione (segnale a dente di sega) che permette un movimento in avanti e indietro. Il punto di contatto con la guida è sottoposto a forze di attrito e quindi a usura. Vita operativa in ambiente standard La vita operativa dei sistemi Q-Motion è condizionata principalmente dall’elemento di contatto e dalla guida, entrambi in materiale ceramico. L’elemento di attrito, rispondendo al principio d’inerzia (in particolare nella fase di slittamento) è soggetto a usura, tuttavia una scelta opportuna dei materiali può ridurla, se non eliminarla. Per raggiungere questo scopo viene applicato su tutta la lunghezza della guida un grasso compatibile con il vuoto. L’uso di questo lubrificante non ha comunque alcuna influenza negativa sulla forza che il motore può generare e garantisce al tempo stesso un movimento più uniforme e quindi una migliore controllabilità. I test sulla vita operativa di questi sistemi, iniziati 2 anni fa, attualmente indicano una durata di almeno 80 km. Vita operativa in vuoto L’utilizzo del grasso compatibile con il

Siamo riusciti a sfruttare al meglio i vantaggi di LabVIEW, come il formato dati TDMS, per salvare rapidamente grandi quantità di dati. Anche la successiva analisi dei dati ne risulta semplificata, con un gran numero di software disponibili”. Gli sviluppatori di Schabmüller hanno ricevuto assistenza personalizzata da parte degli esperti HBM su Perception integrando il sistema di acquisizione dati nel banco prova. Secondo Stefan Lauck: “Perception è un software efficiente, in grado di acquisire i dati in modo affidabile. Grazie alle istruzioni da parte di HBM, siamo diventati presto bravi a usarlo. Dato che è facile lavorare con Perception, possiamo definire sequenze di misura per i nostri scopi specifici”. Per ulteriori informazioni: www.hbm.com.

TECNOLOGIE IN CAMPO

vuoto è decisamente più importante quando le slitte lavorano in questo ambiente. In atmosfera standard infatti le ceramiche, contenendo acqua nella loro struttura similmente a una spugna, possono leggermente usurarsi in assenza di un’opportuna lubrificazione. Tuttavia, dopo un certo periodo, si verifica una sorta di saturazione che porta alla frantumazione della guida e della testa di contatto, con conseguente scomparsa di attrito. Se la slitta invece opera in vuoto, le molecole d’acqua presenti nella struttura porosa evaporano, aumentando in maniera drammatica l’usura. Per ovviare a questo problema tutti gli elementi sottoposti ad attrito nella serie Q-Motion sono stati rivestiti di un grasso compatibile con il vuoto che previene il “drying out”. Nonostante l’impiego di un adeguato lubrificante, la vita operativa in vuoto dei sistemi Q-Motion è considerevolmente più corta. I test di durata effettuati con questa categoria di prodotti all’interno della camera a vuoto indicano una vita di almeno 12 km. È assolutamente necessario fissare le slitte Q-Motion a una superficie metallica in modo da permettere la dissipazione del calore. Nella tabella sotto riportata vengono mostrati i consumi energetici per diverse slitte della serie Q-Motion. È stata applicata la massima potenza a una frequenza di 20 kHz; in questo caso è necessario verificare che l’elemento piezoceramico lavori con un’isteresi del 15% (proporzione della potenza reattiva) a che l’energia elettrica introdotta in questa porzione sia convertita in calore che dev’essere opportunamente smaltito così da evitare surriscaldamenti e rotture del motore.

Consumo energetico delle slitte Motor Controller Performance

Q-Motion® Stages

~15% piezo hysteresis and heat input

10 W @ 20 kHz 10 W @ 20 kHz 30 W @ 20 kHz

Q-614, Q-622, Q-632 Q-522, Q-521, Q-821 Q-545, Q-845

Approx. 1.5 W Approx. 1.5 W Approx. 4.5 W

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TECNOLOGIE IN CAMPO

3 AMBIENTI DI TEST Test in ambiente standard I test di durata sono stati eseguiti per i seguenti assi: Q-Motion® Stages

Minimum endurance

Q-614

Approx. 1 million rotations (360°). With load, open loop Max. 570,000 rotations (360°). With load, closed loop 50 km, no load, closed loop 77 km, with load, closed loop 72 km, with load, closed loop

Q-622 / Q-632 Q-522 Q-521 Q-545

I test di durata sono stati eseguiti per i seguenti controllori: Motor controller and driver E-870.1G E-871.1A1 C-885 / E-873.10C885 Assi con e senza sistema anti-creep: Q-Motion® Stages

Anti-creep system yes/no

Q-522 Q-521 Q-545

No anti-creep system No anti-creep system With anti-creep system

Tutti i sistemi sopra menzionati sono attualmente in uso, e ciò significa che l’operabilità delle slitte aumenta continuamente. Il test per ogni slitta viene considerato concluso solo se interviene una rottura. All’inizio dei test gabbie anti-creep non erano disponibili sul mercato e per questo motivo le guide per i sistemi Q-522 e Q-521 ne sono sprovviste. Questo può comportare il così detto “cage-creep” durante le operazioni e il blocco improvviso dell’asse. In questo caso, la gabbia dev’essere spinta indietro manualmente nella posizione corretta e l’asse riavviato. In funzione della specifica applicazione del cliente (con un elevato numero di cicli) è possibile equipaggiare le Q-521/Q-522 con un sistema anti-creep fin dalla fine del Q2, 2017. Il Q-545 è fornito di questo sistema e quindi non è affetto da questo tipo di problematica. In simultanea è stata testata l’affidabilità dell’elettronica; particolarmente importante per applicazioni a lungo termine in progetti OEM dove l’affidabilità del sistema elettronica-asse è fondamentale. T_M ƒ 136

Figura 5 – Test in ambiente standard

Figura 6 – 6x assi lineari con carico parzialmente statico per generare una forza nella direzione del movimento

Conclusioni sulla vita operativa In ambiente standard I sistemi Q-Motion sono idonei per applicazioni che richiedono un numero basso o medio di cicli. Prima di avviare i sistemi è fortemente raccomandata la definizione dei cicli e dell’ambiente di lavoro insieme a PI. Esempio: se la slitta Q-Motion è usata in un’applicazione con step molto piccoli, ripetuti ad alta frequenza, è possibile una prematura usura e quindi rottura. Questo è vero anche se la distanza percorsa della slitta è minore rispetto ai dati misurati durante i test. In applicazioni in cui la stessa parte della guida è continuamente usata, è raccomandata la cosiddetta “corsa di lubrificazione”. Il carello viene spostato sull’intera corsa diverse volte in modo da redistribuire il lubrificante. In ambiente vuoto È stata sviluppata una camera a vuoto specifica per i test di durata. I seguenti sistemi di posizionamento sono stati testati in vuoto: Q-Motion® Stages

Endurance

Q-622.930

Min. 5870 rotations (360°). Without load. Min. 100 cycles Min. 1.2 km Min. 0.4 km

Q-522.14U Q-521.14U Q-545.X4U

I seguenti controllori verranno testati: Motor controller and driver C-885 / E-873.10C885 Assi con e senza sistema anti-creep: Q-Motion® Stages

Cage control yes/no

Q-522.14U Q-521.14U Q-545.x4U

No anti-creep system No anti-creep system With anti-creep system

N. 02ƒ ;2018 Figura 8 – Vista nella camera da vuoto

Il numero di cicli misurati è basso sia perché i test sono iniziati parecchi mesi fa (maggio 2017) sia per i ridotti cicli di lavoro imposti dall’ambiente operativo. Si raccomanda di tenere il numero di cicli basso ed evitare l’uso continuo. Il moto punto-a-punto è l’ideale per le classiche applicazioni di posizionamento. Per ulteriori informazioni: www.pionline.it. SCANSIONE 3D FONDAMENTALE NELLO SVILUPPO DI ATTREZZATURE SPORTIVE

Figura 9 – SCOTT Sports e Creaform: un approccio senza scorciatoie alla sicurezza e al comfort nello sport

negli Stati Uniti nordoccidentali, nel 1958. L’azienda si affacciò sul mercato per la prima volta producendo bastoni da sci, seguiti quindi dagli occhiali, per poi passare al ciclismo negli anni ’80. Nel 1998 si verificò una svolta improvvisa: l’azienda fu acquistata dal proprio partner europeo di distribuzione e vendita, trasferendosi a Givisiez, una pittoresca cittadina nei pressi di Friburgo. Il trasferimento della sede centrale in Svizzera conferì nuova linfa vitale all’azienda che espanse notevolmente la propria linea di prodotti. Oggi, SCOTT Sports sviluppa e produce una gamma completa di attrezzature per sci, ciclismo, motocross, veicoli da neve e trail running. Con tema comune: questi sport vengono praticati in montagna o all’aperto. Passione per il superamento dei limiti Qual è l’elemento che distingue SCOTT Sports nel competitivo mercato delle attrezzature sportive? Secondo Bertrand Didier, ingegnere capo della divisione sportiva dell’azienda, si tratta

“Anche se è possibile sviluppare prodotti senza HandySCAN 3D, questa soluzione ci ha offerto numerosi vantaggi in termini di tempo, precisione, flessibilità ed efficienza dalla fase di progettazione a quella di sviluppo“ (Bertrand Didier). Celebre per una vasta e completa gamma di articoli sportivi di qualità, SCOTT Sports vanta una storia peculiare: l’azienda è stata fondata in Idaho,

Figura 10 – Responsabili di prodotto, design e ingegneri sono sempre più coinvolti nel ciclo di vita del progetto, a causa della crescente importanza degli aspetti tecnici

Figura 7 – Camera da vuoto e controllore multi-asse C-885

TECNOLOGIE IN CAMPO

della spinta verso l’innovazione e il superamento dei limiti dei prodotti. Lo slogan dell’azienda è “Nessuna scorciatoia”: queste parole d’ordine permeano l’intero processo di design e sviluppo di questa dinamica realtà. Per creare attrezzature adatte allo sport e alla sua pratica quotidiana, l’azienda deve rivedere in continuazione gli aspetti più importanti dei prodotti: vale a dire sicurezza, protezione, ergonomia, affidabilità e stile. Anche se SCOTT Sports preferisce ispirarsi alla tradizione statunitense, è un’azienda svizzera caratterizzata da un’elevata efficienza e precisione. Nella sede di Givisiez lavorano oltre 20 tecnici in divisioni dedicate ai diversi sport. Ogni nuovo sviluppo dei prodotti deriva dalla collaborazione fra tre team: responsabili di prodotto, design e ingegneri. Proprio questi ultimi sono sempre più coinvolti nel ciclo di vita del progetto a causa della sempre maggiore importanza degli aspetti tecnici. La necessità di una tecnologia di scansione 3D Bertrand ha assistito per la prima volta a una dimostrazione dei prodotti Creaform in una fiera di settore, restando molto colpito dalla tecnologia. “Sembrava molto semplice da usare, pur essendo molto precisa”. Inizialmente, SCOTT Sports aveva dubbi circa l’effettiva necessità di acquistare uno scanner 3D nella propria divisione tecnica. In passato, l’azienda si era rivolta a servizi esterni. Era possibile considerare un dispositivo a uso interno come un investimento utile ed efficace? Inizialmente, l’azienda decise di effettuare un piccolo investimento in un miniscanner 3D realizzato internamente come prova concettuale. Dopo un po’ di tempo SCOTT Sports comprese di poter utilizzare con profitto tecnologie di scansione 3D e, quindi, sostituire il miniscanner con una soluzione completa. Per Bertrand e il suo team, HandySCAN 3D era la soluzione giusta essendo “molto più intuitivo, rapido e facile da usare” rispetto allo scanner di prova. Inoltre, rimasero colpiti dalla risoluzione del prodotto e dalla caT_M ƒ 137

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TECNOLOGIE IN CAMPO

pacità di lavorare su qualsiasi superficie o colore. Il team apprezzò anche la potenza e semplicità d’uso del software Creaform, che ha consentito di semplificare il lavoro con le mesh successivo alla scansione.

Figura 11 – HandySCAN 3D ha consentito ai team di design e progettazione dell’azienda di ottenere la forma e la vestibilità richieste dai clienti ai prodotti SCOTT Sports

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Figura 13 – HandySCAN 3D è un prodotto molto versatile per qualsiasi tipo di attrezzatura sportiva realizzata

Essendo i caschi oggetti molto complessi e caratterizzati da difficoltà specifiche in termini di volumi ed ergonomia, sarebbe impossibile partire con lo sviluppo di un prodotto senza uno scanner 3D. Questo tipo di prodotto presenta problemi di sicurezza e comodità (punti di pressione) che complicano la realizzazione di una vestibilità ottimale. Tuttavia, la TRUsimplicity di HandySCAN 3D ha consentito di vincere la sfida grazie a una notevole semplicità d’uso e versatilità, contribuendo al successo del Symbol 2, arrivato a vincere il primo premio agli ISPO Award del 2017. Oltre a utilizzarlo nel proprio processo di sviluppo, SCOTT Sports utilizza lo scanner Creaform 3D anche per attività di reverse engineering, controllo delle dimensioni e rendering dei prodotti da conservare in archivio e da inviare sotto forma di modelli 3D ai produttori che collaborano con l’azienda.

Inoltre, non temono di mettere in discussione i propri processi e, alla ricerca della perfezione, sono disposti a cambiare direzione improvvisamente. L’attenzione ai dettagli e lo sviluppo di prodotti attraverso scenari tecnologici in continuo mutamento, sono due dei problemi da risolvere per SCOTT, per cui non verranno prese scorciatoie, parafrasando il motto dell’azienda. Certamente potranno contare su HandySCAN 3D per raggiungere i propri obiettivi. Guarda il video: https://www.youtube.com/ watch?v=xn424CWRg6o&t=15s.

Rivolto al futuro Quali sono i prossimi passi per SCOTT Sports? Le tecnologie 3D, come ad esempio scansione e stampa, hanno aperto nuove possibilità per questa azienda dinamica. Grazie a una notevole conoscenza del settore, Didier e il suo team intendono migliorare ancora i propri prodotti e renderli sempre più sicuri, confortevoli, efficaci dal punto di vista aerodinamico e via dicendo. Sono poche le aziende a offrire una linea di prodotti così ampia: questo li rende in grado di trasferire in maniera agevole conoscenze e funzionalità da uno sport o un equipaggiamento all’altro.

NEWS

Un vantaggio competitivo Abbiamo chiesto a Bertrand se HandySCAN 3D avesse offerto un vantaggio competitivo a SCOTT Sports, ottenendo una risposta totalmente positiva. Il prodotto viene utilizzato dall’intero team, ed è stato rapidamente integrato nel flusso di lavoro aziendale. “Apprezziamo il fatto di avere il prodotto in casa: è così semplice da utilizzare. La disponibilità del prodotto consente di misurare senza remore, anche solo per ottenere un riferimento o eseguire confronti tra misure, come ad esempio fra i prototipi”. Dettagli sull’applicazione: l’utilizzo della tecnologia Creaform per lo sviluppo del recente casco da sci Symbol 2 “si è dimostrata molto efficace in termini di velocità e flessibilità a livello di design, per il confronto fra versioni e per il controllo del prodotto al termine del ciclo di vita di sviluppo. Questi elementi hanno consentito di creare un prodotto eccellente, nel rispetto dei tempi previsti e con la forma e la vestibilità richieste dai clienti”. Secondo Bertrand, l’utilizzo di HandySCAN 3D ha consentito a SCOTT Sports “di risparmiare diverse settimane” di lavoro “trial & error”, che avrebbero previsto l’impegno di tecnici e designer e la realizzazione di diversi prototipi, ciascuno dal costo compreso fra 700 e 1000 euro.

Figura 12 – HandySCAN 3D è uno scanner utile ai progettisti per ridurre il tempo di accesso al mercato dei nuovi prodotti

FLIR RICEVE IL PREMIO RED DOT: BEST OF THE BEST 2018 AWARD La FLIR T500-Series è stata selezionata come vincitrice per il 2018 del Red Dot: Best of the Best, il riconoscimento all'innovazione nel design di prodotto che viene assegnato ai migliori prodotti di ogni categoria. La FLIR T500-Series incorpora un’eccellente ergonomia in una robusta termocamera ad alte prestazioni. Il telaio in magnesio e il blocco ottico orientabile a 180° garantiscono ore di funzionamento confortevole, mentre il touchscreen infrangibile Dragontrail® rappresenta una garanzia anche nelle situazioni più difficili. Per ulteriori informazioni: www.flir.it/T500series.

METROLOGIA GENERALE

Rubrica a cura di Luca Mari Articolo di Luca Mari, Alessandro Giordani, Dario Petri

C’è ancora una differenza tra misurare e calcolare? Seconda parte

La Redazione si scusa con i co-autori Alessandro Giordani e Dario Petri, per avere involontariamente omesso i loro nomi in testa alla pubblicazione dell’articolo, pubblicato in questa stessa rubrica nello scorso numero di Tutto_Misure, a causa dell’urgenza di consegnare in tipografia la rivista e poterla distribuire in tempo utile anche alle parecchie migliaia di visitatori di A&T 2018, svoltasi a Torino il 18-20 aprile con grande successo.

GENERAL METROLOGY In this permanent section of the Journal our colleague and friend Luca Mari, world-recognized expert in fundamental metrology and member of several International Committees, informs the readers on the new development of the fundamental norms and documents of interest for all metrologists and measurement experts. Do not hesitate to contact him!

can’t have in real life. I will never hold a circle in my hand, but I can hold one in my mind. And I can measure it”.

Interessante, vero? Ciò che Lockhart pare assumere è che possiamo misurare solo ciò che esiste in modo deterMETROLOGIA GENERALE minato e stabile. Quindi, se niente nel In questa Rubrica permanente il collega e amico Luca Mari, internazional- mondo empirico esiste in modo determente riconosciuto quale esperto di metrologia fondamentale e membro di minato e stabile, niente nel mondo numerosi tavoli di lavoro per la redazione di Norme, informa i lettori sui più empirico è misurabile. Confrontiamo recenti temi d’interesse e sugli sviluppi di Norme e Documenti. Scrivete a Luca questa posizione con la nota affermaper commentare i suoi articoli e per proporre ulteriori temi di discussione! zione di Lord Kelvin (W. Thomson, Electrical Units of Measurement, Popular Lectures and Addresses, 3 vols., Nella prima parte di questo articolo, prendiamo qualche idea dal capitolo London, 1889-91, Vol. I, p. 73): pubblicata nel numero precedente di introduttivo, “Reality and imagination”, “I often say that when you can Tutto_Misure [1], abbiamo introdotto del libro “Measurement” di Paul Locmeasure what you are speaking e cominciato a discutere il problema khart (Belknap, 2012) (i corsivi sono about, and express it in numbers, che ci stiamo ponendo – c’è una dif- nostri). you know something about it; ferenza tra misurare e calcolare? – but when you cannot measure it, mostrandone la rilevanza anche stra- “There are many realities out there. when you cannot express There is, of course, the physical tegica per la metrologia. Non è in diit in numbers, your reality we find ourselves in. Then scussione, naturalmente, l’importanza knowledge is of a meagre and del calcolo nella misurazione: si pensi there are those imaginary universes unsatisfactory kind; it may be the that resemble physical reality very per esempio alle tecniche, analitiche beginning of knowledge, but you closely. [...] The thing is, physical o numeriche, per la propagazione have scarcely, in your thoughts, reality is a disaster. It’s way too dell’incertezza di misura presentate advanced to the stage of science, complicated, and nothing is at all nella Guida all’espressione dell’incerwhatever the matter may be”. what it appears to be. Objects tezza di misura (GUM) e nei suoi supplementi (www.bipm.org/en/ expand and contract with temperapublications/guides/#gum). La ture, atoms fly on and off. In particu- Se Lockhart e Kelvin avessero entramquestione è piuttosto se e come, in un lar, nothing can truly be measured. bi ragione – e quindi se le proprietà empiriche non fossero “davvero misuA blade of grass has no actual contesto culturale e tecnico sempre più rabili” (Lockhart) e se una conoscenza length. Any measurement made carico di informazione e di “virtualinon basata su misure fosse “povera e in this universe is necessarily tà”, la misurazione possa mantenere insoddisfacente” (Kelvin) – ne dovrema rough approximation. [...] una propria identità, o se invece sia Mathematical reality, on the other destinata a perdere progressivamente hand, is imaginary. It can be as le sue caratteristiche tradizionali e disimple and pretty as I want it to be. I LIUC - Univ. Cattaneo (Castellanza – VA) ventare al più un tipo di calcolo. Per ricominciare la nostra analisi, get to have all those perfect things I lmari@liuc.it T_M

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mo concludere che il mondo empirico non sarebbe conoscibile! Condividiamo la posizione di Kelvin: ci sono proprietà empiriche che sappiamo misurare e proprietà empiriche che non siamo in grado, o non siamo ancora in grado, di misurare. Le proprietà, e in particolare le grandezze, che sappiamo misurare sono tipicamente connesse mediante leggi, che ci consentono di conoscere alcuni aspetti fondamentali del mondo. Lockhart pare dunque confondere la condizione di stabilità di tali leggi con la condizione che gli oggetti empirici possiedano proprietà in modo stabile. La misurazione è possibile perché, per quanto i nostri modelli ci consentono di comprendere, esistono relazioni stabili tra proprietà empiriche, in particolare nella forma di quelli che chiamiamo in metrologia “effetti di trasduzione” (per esempio l’effetto termoelettrico, che connette stabilmente temperature e differenze di potenziale elettrico), interpretate come leggi a loro volta stabili. Dunque, il fatto che le proprietà sono possedute in modo non stabile rende incerti i risultati, non impossibile la misurazione. Inoltre, acquisire informazione su oggetti, fenomeni, ... empirici non è meno importante che esplorare (o creare) la realtà matematica: è necessario per conoscere il mondo, prevederne il comportamento e intervenire efficacemente su di esso, e farlo in modo che l’informazione acquisita sia affidabile è spesso critico. C’è perciò più di una ragione per cui ha senso interessarsi alla misurazione come processo empirico, che questa sia o no considerata una “rough approximation” di una realtà ideale (“immaginaria”, scriverebbe forse Lockhart), ed è di questo che ci occupiamo qui. In generale, nel progettare una misurazione costruiamo un modello astratto, tipicamente matematico, della proprietà che intendiamo misurare, del sistema che supporta questa proprietà e dell’interazione tra il sistema e l’ambiente in cui il processo di misurazione avviene. Questo modello ci aiuta a interpretare i dati che otteniamo empiricamente, con la consapevolezza che ciò che misuriamo, così come il T_M ƒ 140

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METROLOGIA GENERALE

processo di misurazione, è un’entità empirica. Il modello matematico è appunto solo un modello, un’idealizzazione: dunque al contrario di quello che sostiene Lockhart, nel nostro senso misurare è un’attività concreta, non un’elaborazione ideale, che riguarda proprietà empiriche, non variabili matematiche. È proprio da ciò che si origina il problema con cui avevamo chiuso la prima parte dell’articolo: posto che possiamo compiere calcoli sui valori numerici di grandezze empiriche di un oggetto, come possiamo giustificare il fatto che in alcuni casi i risultati di questi calcoli portano informazione su altre grandezze empiriche dell’oggetto, mentre in altri casi i risultati ottenuti sono solo valori di una variabile matematica definita da una funzione di valori di tali grandezze? Poiché una tale funzione è un’entità matematica, dunque parte di un “universo immaginario” nel lessico di Lockhart, il fatto che essa sia definita e calcolabile non ci avvicina alla soluzione del problema, come mostra l’esempio che avevamo citato da Brian Ellis: non è problematico calcolare il prodotto dell’età e dell’altezza di una persona, ma ciò non è sufficiente per garantire che il valore che si ottiene – un numero con unità secondi per metri (o magari anni per centimetri) – porti un’informazione su una proprietà della persona, la sua “hage”, heightage, o come la si voglia eventualmente chiamare. Appare intuitivo assumere che non esiste alcuna proprietà empirica di una persona che corrisponde a hage, e quindi, a maggior ragione, che hage non è niente di (empiricamente) misurabile. La questione dell’esistenza di entità è delicata. Esistono infatti modi di esistenza diversi, così che, per esempio, gli unicorni pur non esistendo biologicamente esistono come entità letterarie. Cosa significhi e cosa comporti l’esistenza di proprietà di oggetti è una questione non ovvia. Nel caso della misurazione di una proprietà con un metodo diretto, è infatti chiaro che c’è una grandezza con cui lo strumento di misura interagisce e che causa la trasduzione: da un punto di vista metrologico il problema non riguarda

dunque l’esistenza di tale grandezza (dimostrata dall’interazione con lo strumento), ma la sua relazione con il misurando, ossia con la proprietà “che si intende misurare”, in accordo al Vocabolario Internazionale di Metrologia (VIM) (www.bipm. org/ en/publications/guides/#vim). Ma nel caso di una pretesa misurazione con un metodo indiretto, l’esistenza della grandezza a cui intendiamo attribuire i valori ottenuti dal calcolo non può essere considerata un dato di fatto, come abbiamo visto. Questo è però un problema che affrontato come tale ci porterebbe davvero troppo lontano. Rimaniamo perciò in una più semplice, e probabilmente più familiare a chi ci legge, dimensione pragmatica chiedendoci, per esempio: a cosa può servire calcolare la hage di una persona? Se infatti questo calcolo avesse una ragione, e questa ragione avesse a che vedere con la persona in considerazione, ne potremmo trarre una giustificazione a supporto dell’ipotesi che attraverso il calcolo abbiamo in effetti misurato qualcosa di quella persona. Facciamo un esempio, volutamente molto semplice. Supponiamo di aver calcolato (per ora non scriviamo ancora “misurato”) la hage di un certo numero di persone e di aver scoperto che le persone sono raggruppabili (“clusterizzabili”) secondo il loro valore di hage in modo tale che l’appartenenza di una persona a un gruppo fornisce un’informazione su una proprietà di quella persona (i) diversa dalla sua età e dalla sua altezza e (ii) ritenuta fino a prima della scoperta indipendente dall’età e dall’altezza. Chiamiamo X tale proprietà (potrebbe essere una proprietà fisica, magari relativa allo stato di salute delle persone, ma anche sociale, economica, ...), che è dunque connessa in modo statisticamente significativo con la hage. Dunque, attraverso il valore della hage di una persona veniamo a sapere qualcosa sulla sua X (in un contesto di data mining, si riconosce qui un caso di analisi non-supervisionata, che potrebbe essere realizzata con algoritmi di k-means, clusterizzazione gerarchica, ecc). Se tutto ciò accadesse,

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volume proporzionale a L3. A densità costante, il volume del corpo risulta allora proporzionale alla massa, L3 ≈ M, e quindi L ≈ M1/3. Assumendo la proporzionalità tra la velocità del metabolismo e il calore disperso, e sapendo che la dispersione di calore è proporzionale alla superficie del corpo, possiamo concludere che la velocità del metabolismo VM è proporzionale alla superficie del corpo, ossia che VM ≈ L2, da cui VM ≈ M2/3. Queste assunzioni circa la struttura dei corpi porterebbero a ipotizzare che la velocità del metabolismo sia proporzionale a M2/3, al contrario di quanto indicato dai dati empirici, che supportano l’ipotesi di proporzionalità a M3/4. I ricercatori si sono quindi concentrati sull’identificazione di proprietà in grado di giustificare tale proporzionalità, intesa precisamente come un indizio dell’esistenza di proprietà più fondamentali. Alla luce di questo, possiamo concludere che l’esistenza di una relazione tra una variabile funzione di proprietà note (come M3/4) e altre proprietà note (come VM) non sia ancora sufficiente per stabilire che tale variabile rappresenti effettivamente una proprietà empirica: ciò che è essenziale è che essa non sia eliminabile a vantaggio di altre proprietà empiriche note. Le considerazioni precedenti ci consentono quindi di precisare la condizione necessaria introdotta in precedenza perché una variabile matematica funzione di proprietà empiriche sia considerabile come modello di una proprietà empirica: 1. tale variabile dev’essere connessa con altre proprietà empiriche attraverso una rete di relazioni; 2. tale funzione non dev’essere una mera rappresentazione della dipendenza di queste proprietà da proprietà più fondamentali. La seconda condizione ha conseguenze importanti, perché limita il numero di proprietà che occorre assumere come proprietà empiriche. Se poi le due condizioni, prese insieme, siano anche condizioni sufficienti perché una funzione di grandezze note sia una grandezza, è un tema che lasciamo aperto a ulteriore discussione. Ci sem-

avremmo un indizio a favore dell’ipotesi che le persone hanno una hage, che quindi esiste, e che sappiamo misurare almeno con un metodo indiretto, calcolandone i valori in funzione di altezza ed età. Ci sembra quindi di avere identificato una condizione necessaria per concludere che una funzione di proprietà empiriche sia a sua volta una proprietà empirica: che i valori della funzione siano connessi mediante una legge, eventualmente anche solo stocastica ma considerata statisticamente significativa, con i valori di almeno un’altra proprietà empirica nota, ossia che la proprietà candidata sia inserita in una rete di relazioni fondate su leggi empiriche. Ci possiamo ora chiedere: ciò è anche una condizione sufficiente perché una variabile matematica sia il modello di una proprietà empirica? A questo proposito consideriamo un secondo esempio. Non è problematico calcolare una potenza della massa M di un oggetto. In base a quanto stabilito, non possiamo però in generale concludere che, supponiamo, M2/3, o M3/4, o M4/5 (e così via) sia una proprietà empirica degli oggetti in considerazione. Tuttavia, studi sperimentali sui mammiferi mostrano una relazione di proporzionalità tra M3/4 e la velocità VM del metabolismo dei mammiferi, cioè la velocità con cui essi consumano energia (legge di Kleiber: assumiamo per fini argomentativi che questa relazione sia fondata). La condizione necessaria proposta sopra è rispettata, e possiamo assumere questa relazione almeno come un indizio a favore dell’ipotesi che M3/4 sia anche una proprietà empirica dei mammiferi. Possiamo basarci su questo solo indizio per giustificare l’ipotesi che quando si calcola la potenza 3/4 di M si sta in effetti misurando una proprietà empirica? La risposta ci sembra ancora una volta negativa. Infatti, una volta identificata una correlazione tra M3/4 e VM, dobbiamo interrogarci sulla ragione di tale correlazione, a partire dalla nostra conoscenza della struttura dei mammiferi. Ebbene, è un fatto della geometria che un corpo di lunghezza L ha una superficie proporzionale a L2 e un

METROLOGIA GENERALE

bra dunque che si debba mantenere una differenza fondamentale tra calcolare e misurare, basata sull’esistenza di proprietà empiriche. Infatti, mentre la misurazione è, per definizione, acquisizione d’informazione su proprietà empiriche, l’esito di un calcolo potrebbe non corrispondere ad alcuna proprietà, perché la variabile il cui valore è calcolato potrebbe non essere associata ad alcuna proprietà esistente. Questa conclusione porta a interrogarci sulle condizioni di esistenza di una proprietà empirica: un problema non semplice, e interessante. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. L. Mari, A. Giordani, D. Petri, C’è ancora differenza tra misurare e calcolare? Una questione apparentemente solo semantica, ma non è così …, Tutto_Misure, vol. XX, n. 1, 2018, pp. 51-52. Luca Mari è Professore Ordinario di scienza della misurazione presso la Scuola d’ingegneria Industriale dell’Università Cattaneo – LIUC di Castellanza. È chairman del TC 1, Terminology, dell’International Electrotechnical Commission (IEC) ed esperto per l’IEC nel Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM) – WG 2 (VIM). Alessandro Giordani è Professore Associato di logica e filosofia della scienza presso l’Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano e visiting professor presso l'Istituto di Studi Filosofici di Lugano. Dario Petri è Professore Ordinario di misure e strumentazione elettronica e direttore del Dipartimento d’ingegneria Industriale dell’Università di Trento. È stato presidente dell’Associazione nazionale Gruppo di Misure Elettriche ed Elettroniche (GMEE) dal 2013 al 2016. È IEEE Fellow member e un Vicepresidente della IEEE Instrumentation and Measurement Society. T_M ƒ 141

MANIFESTAZIONI EVENTI E FORMAZIONE

2018 eventi in breve Segnalazione di manifestazioni ed eventi d’interesse 2018 28th International

10 - 14 giugno

Columbus, OH, USA

Conference on Flexible Automation and Intelligent Manufacturing (FAIM 2018)

https://www.faim2018.org

10 - 15 giugno

Philadelphia, PA, USA

IEEE/MTT-S International Microwave Symposium - IMS 2018

https://ims2018.org

11 - 13 giugno

Roma, Italy

13th

Annual IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications

http://memea2018.ieee-ims.org

12 - 14 giugno

Ottawa, Canada

2018 IEEE International Conference on Computational Intelligence & Virtual Environments for Measurement Systems and Applications – CIVEMSA

http://civemsa2018.ieee-ims.org

12 - 15 giugno

Caims, Australia

27th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE)

www.ieee-isie2018.org

12 - 15 giugno

Miami, USA

28th

www.elsevier.com/events/conferences/world-congress-on-biosensors

20 - 22 giugno

Amalfi, Italy

International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion - SPEEDAM 2018

www.speedam.org

20 - 22 giugno

Roma, Italy

5th IEEE International Workshop on Metrology for AeroSpace (MetroAeroSpace)

www.metroaerospace.org

26 giugno - 1 luglio

Changshou, China

The 2018 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV’18)

www.iv2018.org/

28 giugno

Milano, Italy

Misure distribuite nei sistemi elettrici finalizzate alla efficienza energetica

https://www.deib.polimi.it/ita/eventi/dettagli/1571

3 - 5 luglio

Thessaloniki, Greece

15th

www.nanotexnology.com/index.php/nn

1 - 4 agosto

Toyama, Japan

40th PIERS - Progress In Electromagnetics Research Symposium

http://piers.org/piers2018Toyama

6 - 10 agosto

Roma, Italy

9th

www.sci-en-tech.com/ICCM/index.php/ICCM2018/ICCM2018

3 - 6 settembre

Belfast, UK

XXII World Congress of the International Measurement Confederation (IMEKO)

http://imeko2018.org

10 - 15 settembre Padova, Italy

Anniversary World Congress on Biosensors

International Conference on Nanoscience and Nanotechnologies

International Conference on Computational Method (ICCM2018)

XXXV Congresso Nazionale GMEE e il XXVI Congresso Nazionale GMMT

www.gmee.org

11-14 settembre

Warsaw, Poland

Nanosmat 2018 - 13th International conference on surfaces, coatings and nanostructured materials

www.nanosmat-conference.com/default.asp

12 - 14 settembre

Madrid, Spain

ICVES: IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety (ICVES)

https://www.icves2018.org

17 - 20 settembre

National Harbor, USA IEEE Autotestcon 2018

http://autotestcon.com

19 - 21 settembre

Amsterdam, The Netherlands 4th International Conference on Sensors and Electronic Instrumentation Advances (SEIA' 2018)

www.seia-conference.com

20 - 21 settembre

Ghaziabad, India

26 - 28 settembre Bologna, Italy

2018 2nd International Conference on Micro-Electronics and Telecommunication Engineering (ICMETE)

https://www.ieee.org/conferences_events/conferences/ conferencedetails/index.html?Conf_ID=43082

9th IEEE International Workshop on Applied Measurements for Power Systems – AMPS

http://amps2018.ieee-ims.org

30 sette - 5 ott

CERN, Ginevra, CH

International IEEE Symposium on Precision Clock Synchronization- ISPCS

http://ispcs.org

8 - 10 ottobre

Bari, Italy

2018 IEEE International Workshop on Metrology for the Sea

www.metrosea.org

16 - 18 ottobre

Kraców, Poland

IEEE International Conference on Imaging Systems and Techniques 2018 - IST

http://ist2018.ieee-ims.org/

22 - 24 ottobre

Cassino, Italy

2018 IEEE International Workshop on Metrology for Archaeology and Cultural Heritage

www.metroarcheo.com

5 - 9 novembre

Hong Kong, China

18th International Conference on. Numerical Simulation of Optoelectronic Devices

www.nusod.org/2018

13 - 15 novembre

Portland, USA

2018 Avionics and Vehicle Fiber-Optics and Photonics Conference (AVFOP)

https://www.ieee.org/conferences_events/conferences/ conferencedetails/index.html?Conf_ID=42782

27 - 30 novembre

Nashville, USA

2018 IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS)

https://www.ieee.org/conferences_events/conferences/ conferencedetails/index.html?Conf_ID=418290

5 - 7 dicembre

Brno, Czech Republic

2018 18th International Conference on Mechatronics - Mechatronika (ME)

https://www.ieee.org/conferences_events/conferences/ conferencedetails/index.html?Conf_ID=43312

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LA MISURA DEL SOFTWARE

Rubrica a cura di Luigi Buglione – GUFPI-ISMA

Metrologia e Contratti Parte 8 – Misurazione “Attiva” con i Livelli di Servizio METROLOGY AND CONTRACTS – PART 8: “ACTIVE” MEASUREMENT BY SERVICE LEVELS Eighth paper based on the new GUFPI-ISMA guidelines on the proper use of ‘Principles, Assumptions and Contractual Best Practices’ (vol.1, 2016), it deals with the proactive use of measures and historical data managed by Service Levels in order to improve the monitoring & control for a project.

RIASSUNTO Ottavo articolo basato sulle nuove linee guida GUFPI-ISMA sul corretto uso di ‘Principi, Assunzioni e Best Practice Contrattuali’ (vol.1, 2016), riguarda l’uso proattivo delle misure e dei dati storici alla base della gestione di un Livello di Servizio per un migliore monitoraggio e controllo di un progetto.

un progetto, quanto per la gestione contrattuale cliente-fornitore in termini di penali; Per motivi d’impaginazione le Figu– gli attributi misurati dalle misure in re n° 2, 3 e 4, contenenti altrettanun set di Livelli di Servizio dovrebbete tabelle non adatte alla pubblicaro essere bilanciati, in modo tale da zione cartacea, saranno inserite permettere una gestione dinamica del nella versione integrale, all’interno progetto, correggendo eventuali difdel prossimo numero telematico di formità da quanto richiesto dal comTUTTO_MISURE NEWS, che sarà mittente (business) nel minor tempo e pubblicata online a metà luglio p.v. al minor costo possibile, generando il su www.tuttomisure.it. maggior valore possibile. Vediamo come un tipico accordo quadro (AQ) nel mondo della Pubblica Amministrazione (PA) Italiana affronta INTRODUZIONE il tema e quali spunti migliorativi poOttavo appuntamento con la disami- trebbero essere inseriti... na dell’applicazione di buoni principi di misurazione ai contratti (ICT e non) riprendendo il tema della gestione dei LIVELLI DI SERVIZIO (LDS) Livelli di Servizio [2], questa volta in NEI CAPITOLATI PUBBLICI: modo proattivo, in quella che potrem- UN ESEMPIO DI ANALISI EAM mo definire una misurazione “attiva”, altro spunto incluso nelle nuove “linee In un capitolato pubblico (si considera guida contrattuali” GUFPI-ISMA [2]. questo [3] a titolo di esempio) di norma la definizione e gestione dei livelAlcuni punti di attenzione: – spesso gli SLA (Service Level Agree- li di servizio è regolamentata da un ment) rappresentano, progettualmen- allegato a parte. In Figura 1 si riporte parlando, una misurazione “passi- tano i 18 ‘Indicatori di Qualità (IQ)’ va”, non usando tali dati tanto per il definiti per tale capitolato. monitoraggio e controllo on-going di (Vedi pagina seguente) Nota della Redazione

I 18 IQ sono così classificati: – Governo della Fornitura (3) – Servizi Realizzativi (8) – Servizio di Manutenzione correttiva (2) – Servizio di Gestione Applicativa/ Gestione Contenuti (3) – Servizi Specialistici/Supporto (2) Ciascun IQ è strutturato come indicato nella Fig. 2 (ved. versione integrale su T_Mnews di Luglio 2018), ponendo però alcuni quesiti: Utilizzando l’analisi EAM [4] è possibile classificare il set dei 18 IQ, come illustrato in Fig. 3 (ved. versione integrale su T_M news di Luglio 2018). Abbiamo inserito una colonna “Attributo ISO 25010” per cercare di mappare quanto contenuto nel capitolato con il modello di qualità per i prodotti software della relativa norma ISO [5] che, se utilizzato regolarmente per tali analisi, può offrire spunti utili e significativi sul livello di copertura degli attributi/ sotto-attributi di qualità di una soluzione software (ma altrettanto validi per un servizio, sebbene sia già uscita una norma companion dedicata, la ISO 25011 [6]). Ciò che emerge è un’attenzione posta essenzialmente alle dimensioni “Tempo” e “Qualità”, ambedue con nove (9) misure. Applicando la versione 2D dell’analisi EAM (ovverosia una distribuzione delle misure su una matrice bidimensionale “entità per attributo”) è possibile derivare quanto illustrato in Fig. 4 (ved. versione integrale su T_Mnews di Luglio 2018). Considerando un ulteriore elemento di classificazione e analisi, ovverosia la fase

Presidente GUFPI-ISMA - Gruppo Utenti Function Point Italia Italian Software Metrics Association luigi.buglione@gufpi-isma.org

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N. 02ƒ ; 2018

LA MISURA DEL SOFTWARE

Figura 5 – L’Iceberg dei Requisiti [7]

ALCUNE POSSIBILI SOLUZIONI...

Ecco alcuni argomenti/ temi da osservare per trarre spunti utili per un miglioramento: – Entità: applicando lo schema STAR (Software Taxonomy Revised) [7] si potrebbero considerare (almeno) 5 entità misurabili, non solo due o tre come in molti capitolati. Inoltre altre misure utili, oltre a quelle di prodotto/servizio, potrebbero essere quelle relative alle fasi del processo produttivo. Un buon prodotto/servizio non è necessariamente ottenuto da un processo di produzione efficace/efficiente. – Attributo/i: come già suggerito, i modelli di qualità proposti dall’ISO nella serie 25000 (SQuAre), possono rappresentare altresì una checklist di aree tematiche da “usare” dalla progettazione alla realizzazione ed esercizio di un prodotto/servizio. Ricordiamo le norme in oggetto: ISO/IEC 25010 (prodotto), 25011 (servizio), 25012 (dati) [8]. In particolare quest’ultima diventa sempre più importante, essendo centrali i dati e non il software che li gestisce. In tal senso, modelli quali il DMM [9] o il DAMA DMBOK [10] rappresentano un’evoluzione interessante dei maturity/capability models (MCM) e un utile complemento ai MCM di processo. – Misure: le norme ISO della serie 25000 offrono anche spunti per misure legate ai modelli di qualità di prodotto (ISO 25023) e dati (ISO 25024).

Figura 1 – Elenco degli “Indicatori di Qualità”

del ciclo di vita del progetto nella quale censire tali misure, si può osservare che su 18 IQ non sono previste misure relative alla gestione/controllo dei requisiti e, in generale, delle fasi di Design e Build/Transition, ma quasi esclusivamente al Rilascio/Operatività (ad esempio con la gestione degli Incident o del rispetto di milestone di rilascio). Questo sicuramente è uno dei punti di maggior attenzione da affrontare, perchè il rispetto delle date stabilite per il rilascio di un qualsiasi deliverable di progetto dipende strettamente dalla disponibilità di requisiti lavorabili di cui un fornitore deve poter disporre, ricevendoli o avendo l’incarico di elicitarli per conto del committente. Come indicato nella Fig. 5, metaforizzando la gestione dei requisiti di un qualsivoglia progetto con un “iceberg”, l’obiettivo è quello di massimizzare la zona “verde” e minimizzare il più possibile le zone “giallerosse”, ovverosia quelle che nel Project Management (ma anche nei manuali di Software Measurement) producono un cosiddetto “scope creep” (allargamento/slittamento dell’ambito), comportando una serie di attività (task) differente da quella contrattualmente pattuita nelle fasi “alte” di un progetto con un errore di stima maggiore. T_M ƒ 144

Ricordiamo che l’area della Gestione Requisiti spesso è sottovalutata o assente nella gestione dei livelli di servizio, mentre dovrebbe essere l’entrypoint per verificare anche i possibili livelli di copertura per i casi di test in un Test Plan e via dicendo. Guide come il BABOK [11] o i nuovi capitoli del PMBOK [12] sulla Elicitazione dei Requisiti possono essere possibili riferimenti da considerare. In particolare c’è molta attenzione alla cosiddetta “User eXperience” (UX), ma poche applicazioni pratiche: basti guardare l’implementazione di molti portali web per verificare che spesso il loro target non sarebbero i “nativi digitali” bensì persone con skill e conoscenze informatiche ben più limitate, spesso in difficoltà con i nuovi media. Sarebbero stati coinvolti nell’analisi del “come” realizzare una funzionalità oppure no? – Stakeholders: una terza dimensione EAM può essere quella dello/degli stakeholder di riferimento per una data misura, com’era già indicato nella serie ISO/IEC 9126-x... Ad esempio, nel capitolato esaminato nessun LdS risulterebbe a carico del Business/Utenti ma solo dei Fornitori. Il bilanciamento in una due diligence condivisa può aiutare a generare maggiore valore per tutti gli stakeholder di un progetto, utenti inclusi. – Bilanciamento: applicare la Tecnica BMP (Balancing Multiple Perspectives) [13] permetterebbe nell’esempio proposto di evidenziare come sarebbero presenti solo misure di Tem-

N. 02ƒ ;2018 ALCUNE CONCLUSIONI...

– Quale livello di copertura hanno i Livelli di Servizio (LdS) sullo scope contrattuale? La tecnica BMP potrebbe essere applicata per verificare se il piano di misurazione sia sufficientemente bilanciato. Si potrebbero verificare eventuali scoperture e definire nuove misure con opportune SDM (Schede Definizione Metriche) [15] e analizzare periodicamente i LdS e relativi target (UCL; LCL) sui ns dati storici, partendo da fonti esterne (es: ISBSG) verificabili da tutti gli stakeholder e realistici (non ideali).

po (T) e Qualità (Q) e nulla dal punto di vista dei costi e dei rischi. Il rischio non andrebbe solo valutato, ma anche misurato e censito, con relative contromisure in un cosiddetto “Risk Catalogue”. Bilanciare le dimensioni di analisi è il primo tema, seguito però da quante misure censire... misurare costa, perchè in realtà – come indica ad esempio il titolo del relativo processi CMMI – si tratta di “misurare & analizzare” un dato catturato. Nell’esempio proposto 18 misure (9 per la dimensione T, 9 per la dimensione Q) potrebbero rappresentare un costo eccessivo. BMP suggerisce come ottimizzare il numero di misure bilanciate attraverso una “causal chain”, come in una BSC (Balanced Scorecard). I criteri potrebbero essere diversi...ad esempio per fase SLC, per dimensione di analisi, ecc. – Schema “ABC” (tipo-requisito) + Schema “123” (parti di un progetto) [14]: in precedenti articoli abbiamo presentato i due schemi, rispettivamente per tassonomizzare le possibili parti “atomiche” di un requisito utente (misurabili pertanto con diverse unità di misura) e le possibili parti di un progetto (inteso come 1. sviluppo, 2. erogazione, 3. Manutenzione). Distribuire i Livelli di Servizio tra le parti 123 di un progetto e/o rispetto le diverse tipologie di requisito/attività ABC può essere un altro criterio utile per ‘bilanciare’ i livelli di servizio. La Fig. 6 riassume i due schemi.

LA MISURA DEL SOFTWARE

Figura 6 – Schema ABC+123

 primo aspetto da sanare  tutti i LdS legati alla dimensione “Tempo” si basano/sono influenzati dal tempo di “agreement” su requisiti “certi” e concordati tra le parti, a un opportuno livello di dettaglio. – Cosa misura una misura (e quindi un LdS)? Un servizio può sempre includere tre parti: Schema 123 (Dev-Svc-Ops). FUR/NFR e manutenzione ISO 14764: “divide et impera”  capitolati possibilmente distinti e non misti...quali UoM scegliere? Analisi EAM per comprendere cosa stiamo misurando (e cosa potrebbe serviFig. 7 – Principi, Assunzioni e Best Practice Contrattuali re...), sia in versione 2D sia (PABPC), Vol.1 [1] 3D! – “Think different”: guardare al progetto con – I KPI per uno SLA/OLA/UC occhi “esterni” per trovare aree di rientrano nella gestione on- miglioramento partendo dalle eccegoing di un progetto? Spesso gli zioni per rafforzare buone regole di IQ (Indicatori di Qualità) o KPI in una gestione on-going del progetto, nelgestione SLA sono visti quali misure l’interesse di tutti gli stakeholder (busiex-post per eventuale corresponsione ness/cliente, fornitore, utenti, ...). di penali e non on-going (non solo ex- Nei prossimi numeri continueremo a ante). Nell’analisi presentata nessun commentare ulteriori aspetti derivati KPI relativo alla gestione dei requisiti dall’analisi delle nuove ‘linee guida T_M ƒ 145

contrattuali’ GUFPI-ISMA (in Fig. 7 gli argomenti trattati nel documento), cercando di evidenziare come una corretta applicazione degli aspetti di misurazione permetta a un decision-maker di disporre di dati, informazioni e conoscenze (trend) il più possibile oggettivi utili prendere decisioni consapevoli che tengano in debito conto anche dei rischi da individuare, gestire e possibilmente prevedere in un progetto. “Divide-et-impera” (Filippo il Macedone) RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] GUFPI-ISMA, Principi, Assunzioni & Best Practice Contrattuali (Vol.1), Feb 2016, URL: www.gufpi-isma.org/ newsito/areasoci.html#pabc. [2] Buglione L., Metrologia e Contratti: Parte 2 – Livelli di Servizio, TuttoMisure, n. 4/2016, pp. 301-303, URL: https://goo.gl/isKjrg. [3] Consip, Gara a procedura aperta... ID 18811. [4] Buglione L., Ebert C., Estimation, Encyclopedia of Software Engineer-

NEWS

SISTEMI DI PIANTAGGIO ELETTROMECCANICI DI KISTLER Kistler offre una vasta gamma di prodotti che garantiscono il monitoraggio e il controllo completo dei processi di piantaggio e includono sensori, catene di misura, monitor, unità di valutazione e unità di potenza. Tipicamente questi prodotti sono utilizzati nell’industria automobilistica, ad esempio per assemblare motori o trasmissioni, nel settore elettromeccanico per assemblaggio motori elettrici, elettropompe e molte applicazioni ancora. Il portafoglio di Kistler include la famiglia maXYmos e ciò rende l’azienda unico fornitore a offrire una famiglia completa di prodotti con una filosofia operativa uniforme per compiti che vanno dal monitoraggio del processo XY fino al controllo esteso dei moduli di piantaggio NC. I sistemi Kistler sono straordinariamente user-

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LA MISURA DEL SOFTWARE

ing, Taylor & Francis Publisher, June 2012, ISBN: 978-1-4200-5977-9. [5] ISO/IEC, IS 25010:2011, Systems and software engineering – Systems and software Quality Requirements and Evaluation (SQuaRE) – System and software quality models, URL: https://goo.gl/avLE5P. [6] ISO/IEC, TS 25011:2017, Systems and software engineering – Systems and software Quality Requirements and Evaluation (SQuaRE) – Service quality models, URL: https: //goo.gl/6TnYAn. [7] Buglione L. & Abran A., ICEBERG: a different look at Software Project Management, IWSM2002 in “Software Measurement and Estimation”, Proceedings of the 12th International Workshop on Software Measurement (IWSM2002), October 7-9, 2002, Magdeburg (Germany), Shaker Verlag, ISBN 3-8322-0765-1, pp. 153167: URL: https://goo.gl/gvuwtr. [7] ISO/IEC, IS 25012:2008, Systems and software engineering – Systems and software Quality Requirements and Evaluation (SQuaRE) – Data quality models, URL: https:// goo.gl/Gz6sYd. [8] CMMI Institute, Data Management friendly e il loro controllo sequenziale integrato assicura la massima flessibilità per gestire i processi di assemblaggio, indipendentemente dalla loro complessità. Vantaggi dei sistemi di assemblaggio elettromeccanici di Kistler: Sistemi efficienti dal punto di vista energetico (fino all’80% di risparmio energetico) – Basso costo di installazione, design salvaspazio – Monitoraggio e tracciabilità dei processi di assemblaggio – Funzionamento a manutenzione ridotta. Le presse elettriche Kistler offrono controllo e monitoraggio completi di tutti i processi di giunzione e press-fit. Pressa elettrica NCFN: Design standard per forze medio alte. Type 2153A: i moduli di piantaggio hanno un sensore di forza integrato e forze nominali da 5 a 300 kN. Grazie al suo design modulare risulta essere adatto per molte operazioni di assemblaggio. Pressa elettrica NCFR: per processi di piantaggio e movimento di rotazione. Type 2161A: l modulo di assemblaggio NC

Maturity Model (DMM) v1.0, 2014. [9] DAMA, Data Management Body of Knowledge (DMBOK) v2, 2014. [10] IIBA, A Guide to the Business Analysis Body of Knowledge (BABOK) v3, 2015. [11] PMI, A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBOK) v6, 2017. [12] Buglione L. & Abran A:, Multidimensional Project Management Tracking & Control – Related Measurement Issues, Proceedings of SMEF 2005, Software Measurement European Forum, 16-18 March 2005, Rome (Italy), pp. 205-214, URL: www. semq.eu/leng/ motechbmp. htm. [13] Buglione L., “123”+ “ABC”: interpretare Devops per misurare bene (e meglio) i progetti, Il Project Manager, n.32, 2017, pp. 31-37, Franco Angeli, URL: https://goo.gl/VrdQMs. [14] GUFPI-ISMA, Guida Misure & Metriche: Web Environments, ISMASMC-04-TR-003, 2004, URL: https://goo.gl/oWvc72. [15] ISO/IEC, IS 14764:2006 Software Engineering – Software Life Cycle Processes – Maintenance.

per assemblaggi NCFR copre i campi di misura in forza da 5 e 15 kN e in coppia di picco per la rotazione di 50 Nm. Pressa elettrica NCFH: con motore albero cavo e design compatto. Type 2151B: solo 2 taglie coprono compresi i campi di forze da 1 a 60 kN. L’azionamento diretto offre dinamiche elevate per tempi di ciclo brevi. Per ulteriori informazioni: www.kistler.com.

METROLOGIA LEGALE E FORENSE

Rubrica a cura dell’Avv. Veronica Scotti (www.avvocatoscotti.com)

Dica 33...? Serve un dialogo tra metrologia e medicina LEGAL AND FORENSIC METROLOGY This section intends to discuss the great changes on Legal Metrology after the application of the D.Lgs. 22/2007, the so-called MID directive. This section is also devoted to enlighting aspects of ethical codes during forensic activities where measurements are involved. Please send all your inquiries to Ms. Scotti or to the Director!

RIASSUNTO Questa rubrica intende discutere i significativi cambiamenti in tema di Metrologia Legale a seguito dell'entrata in vigore del D.Lgs. 22/2007, altrimenti detto Direttiva MID. La rubrica tratta anche di aspetti etici correlati allo svolgimento di misurazioni legate ad attività in ambito forense (CTU, CTP). Scrivete all’Avv. Scotti o al Direttore, e verrete accontentati! Il contributo di questo numero trae origine da una recente dolorosa esperienza personale, riguardante un’infelice ospedalizzazione della mia amata nonna Bruna, che, purtroppo, potrebbe accadere nella vita di ciascuno di noi e che presenta, in alcuni casi, profili di misura di una certa rilevanza. Il settore coinvolto è (ahimè) quello sanitario che, sebbene vanti eccellenze anche a livello internazionale, distinguendosi per competenza e progresso tecnologico, è sempre più in degrado quanto a impegno di risorse, sia umane che tecniche, forse in ragione di una revisione dei costi non più sopportabili per un sistema destinato all’implosione. È ormai noto che il soggetto umano, quanto a indagini diagnostiche e successive terapie mediche, è diventato una sorta di misurando in una medicina che sempre più spesso si affida ciecamente alle indagini strumentali trascurando, a volte, un’analisi più personalizzata con la quale il professionista dovrebbe valutare con occhio critico i risultati di misura. Dinanzi a un simile quadro cosa accade quando l’operatore (medico in questo caso) confida totalmente nel risultato di un processo di misura senza riflettere e porsi alcun dubbio e senza, quindi, effettuare approfondimenti ulteriori?

di prelievo effettuato direttamente da un catetere venoso centrale (CVC), utilizzato per la somministrazione di farmaci e nutrizione parenterale, si rendeva necessario effettuare due prelievi, eliminando il primo liquido ematico che, nella maggior parte dei casi, risulta composto da acqua o soluzioni fisiologiche (utilizzate per il lavaggio della CVC). La presenza di tali sostanze, infatti, di-luendo il sangue maschera il “vero valore” della emoglobina riducendolo e portando quindi a ritenere che vi siano stati eventi idonei a incidere su tale parametro ematico e tali da richiedere un intervento subitaneo e immediato, inclusi esami specifici anche invasivi che, nella ipotesi del caso, sarebbero stati inutili e superflui. In questo caso, quindi, a prescindere dal corretto funzionamento degli strumenti di misura (reagenti e materiale di laboratorio), l’errore originario commesso dal soggetto che ha eseguito il campionamento ha inevitabilmente compromesso il risultato della misura rendendo necessario un ulteriore successivo esame, che si sarebbe potuto evitare se le operazioni fossero state condotte conformemente a protocollo. Oltre a circostanze che, per essere verificate, richiedono necessariamente un esame specifico non sostituibile con l’esperienza del professionista, si verificano spesso anche situazioni opposte in cui la (supposta) competenza del (supponente) operatore sostituisce l’uso degli strumenti di misura appositamente introdotti per l’accertamento di una data patologia o sintomo. Un esempio eloquente riguarda la temperatura corporea. Anche nei nostri ospedali da tempo si utilizza il termometro per verificare lo stato febbrile o meno del paziente; tut-

Nel caso di specie, si era verificata una forte emorragia che ha determinato un’importante perdita di emoglobina, cui il personale medico ha cercato di fare fronte mediante trasfusioni d’urgenza. Ora, l’unico parametro rilevante per valutare la risposta del paziente alla terapia somministrata risultava chiaramente essere il valore dell’emoglobina rilevabile attraverso un emocromo sul sangue prelevato. Inizialmente l’esito pareva essere positivo, considerato che il livello di emoglobina si era (sebbene di poco) alzato e ciò deponeva a favore della scelta medica operata, ma un successivo ravvicinato esame del sangue accertava una diminuzione di emoglobina spiegabile solamente attraverso una nuova perdita emorragica (che avrebbe richiesto ulteriori indagini e, come ultima ratio, un intervento chirurgico). Alla luce di una valutazione più accurata delle circostanze, emergeva una realtà ben diversa da quella rispecchiata dall’emocromo: un’errata esecuzione del prelievo!! Infatti, l’operatore che ha proceduto al prelievo del campione di sangue poi sottoposto ad analisi ha omesso alcune cautele necessarie a evitare una “contaminazione”, in Avvocato – Foro di Milano grado di inficiare la validità del risulta- Professore a contratto al Politecnico di Milano to di misura. In particolare, trattandosi veronica.scotti@gmail.com T_M

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tavia, in alcuni casi, accade che il personale si affidi alle proprie conoscenze e utilizzi il proprio corpo come strumento di misura, qualificandosi quindi come campione primario di riferimento (!!): quale grado di incertezza si potrebbe attribuire a tale tipo di misurazione? Spesso questo procedimento risulta del tutto errato alla luce dei (più attendibili e oggettivi) risultati rilevati con l’apposito strumento di misura creato specificatamente per tale scopo. Ulteriori parametri concernenti la salute (oggetto di osservazione in sede ospedaliera) per i quali si rende necessario il ricorso a strumenti di misura concernono il flusso di ossigeno nel sangue che consente di valutare la presenza di eventuali patologie e la necessità della ossigenoterapia. L’apparecchio utilizzato per la misurazione di tale indicatore è il saturimetro (o pulsossimetro) che restituisce il risultato in tempo reale e, conseguentemente, consente l’adozione di misure immediate con possibilità di verifica contestuale della loro efficacia. Tuttavia, i valori suggeriti per un positivo riscontro dell’ossigenazione sono di carattere indicativo, nel senso che è opportuno associare al puro dato numerico reso dal saturimetro una precisa osservazione del paziente, individuando eventuali sintomi di affaticamento o di ipossia in corrispondenza di valori bassi (inferiori a 90%). Sul punto non si possono poi trascurare alcuni studi clinici (di portata comunque ridotta e che richiederebbero, per stessa ammissione degli operatori, un approfondimento in ragione del campione statisticamente ridotto sottoposto a test) che hanno evidenziato il rischio di esecuzione di misure non accurate (2%) per pazienti affetti da diabete di tipo 2 che, ai fini dell’accertamento di un eventuale stato di ipossia, è preferibile sottoporre a prova emogasanalisi che appare certamente più attendibile e idonea allo scopo di monitorare l’andamento del livello dell’ossigeno nell’organismo. Pertanto, nonostante la rilevazione con saturimetro sia (abbastanza) attendibile, è necessario integrare tali dati con ulteriori considerazioni che tengano conto dello stato del paziente (osservazione fisica, eventuali patologie) poiché, ragionando diversamente e affiT_M ƒ 148

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METROLOGIA LEGALE E FORENSE

dandosi integralmente allo strumento di misura, si arriverebbe ad adottare misure improprie (quali la somministrazione di ossigeno che può causare al paziente, anche nel medio periodo, danni di una certa gravità). Infine, un breve cenno meritano anche i glucometri utilizzati per la rilevazione del tasso glicemico funzionale al trattamento di malattie croniche quali il diabete. Anche per tali apparecchi sono necessari alcuni accorgimenti affinché il dato rilevato risulti di qualche utilità. In primis, la misura dev’essere eseguita utilizzando delle strisce reattive, usa e getta, verificandone la validità, in quanto tali dispositivi hanno una scadenza oltre la quale il loro funzionamento non è più garantito (effettivamente dopo la data di scadenza non sono più affidabili e restituiscono risultati errati). Inoltre, come tutti gli strumenti di misura, il glucometro presenta un’incertezza di misura, indicata dalle pertinenti norme tecniche nel ±15% (come definita dalla norma di riferimento ISO 15197:2013 [2]), che sebbene residuale dev’essere tenuta in debita considerazione soprattutto per valori che si avvicinino all’ipoglicemia, atteso che nelle soglie verso il basso potrebbe incidere in maniera rilevante. Accertato quindi tale aspetto, trascurando gli orari in cui la prova dev’essere effettuata (i test della glicemia dovrebbero essere condotti a distanza di almeno 2 ore dai pasti principali), si rende necessario analizzare il valore reso dallo strumento non solo in senso oggettivo con riferimento alle tabelle standard che identificano i diversi valori e il relativo livello di criticità, ma anche tenendo conto delle caratteristiche del paziente da sottoporre a terapia insulinica, in ragione del fatto che ciascun individuo risponde ai farmaci in modo individuale e personalizzato proprio in virtù della caratteristica propria della medicina che non costituisce una scienza esatta, ma si basa su statistiche, peraltro non sempre correttamente interpretate. Mi sia consentita una considerazione che suona davvero beffarda: il giorno in cui la paziente è deceduta, tutti i parametri (quelli normalmente osservati: pressione, ossigenazione, glicemia e temperatura), fino a quel momento

sempre fuori range, erano perfetti! Quindi, in ambito sanitario non si può ridurre la metrologia al solo strumento di misura, ma occorre richiamare il più ampio concetto di sistema di misura dove l’operatore riveste un ruolo determinante ai fini della corretta esecuzione della misura stessa, così come le specifiche (individuali e personali) del misurando rappresentano un ineliminabile elemento (spesso trascurato) di valutazione per la corretta interpretazione dei dati stessi. È inutile dotarsi di strumenti particolarmente accurati e precisi se non si è in grado di utilizzarli o non si conoscono le basi del corretto procedimento di misura. Un primo timido passo è stato compiuto da 7 aziende sanitarie (prevalentemente nelle province di Padova e Verona) che, dal 2016 a oggi, sono state accreditate in conformità alla norma ISO 15189:2012 “Medical laboratories – Requirements for quality and competence” con riferimento ai laboratori di analisi. Ciò consentirà un maggiore controllo e competenza sulle attività coinvolte che, tuttavia, non esauriscono le diverse indagini e analisi che vengono normalmente eseguite dal personale medico e paramedico in ambito ospedaliero senza alcun coinvolgimento dei laboratori di analisi. Appare evidente l’opportunità (necessità) di un dialogo non più rinviabile tra metrologia e medicina che oggi fonda le proprie attività non più sull’ormai desueto metodo di osservazione diretta e fisica del paziente, bensì su dati forniti da apparecchi sempre più complessi i cui meccanismi di funzionamento devono essere ben illustrati agli operatori coinvolti proprio per evitare non solo errate interpretazioni dei risultati, ma anche un uso non corretto e procedure di esecuzione dei test non conformi alle specifiche degli apparecchi utilizzati. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI 1. L. J. Pu, Y. Shen, L. Lu, R. Y. Zhang, Q. Zhang, W. F. Shen, Increased blood glycohemoglobin A1c levels lead to overestimation of arterial oxygen saturation by pulse oximetry in patients with type 2 diabetes, Cardiovasc Diabetol., 2012; 11: 110. 2. EN ISO 15197:2013 In vitro diagnostic test systems – Requirements for blood-glucose monitoring systems for self-testing in managing diabetes mellitus.

SPAZIO ASSOCIAZIONI UNIVERSITARIE MISURISTI

Rubrica a cura di Alessandro Ferrero, Pasquale Daponte e Nicola Paone

Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi Notizie da GMEE e GMMT

THE ITALIAN UNIVERSITY ASSOCIATIONS FOR MEASUREMENT This section groups all the significant information from the main University Associations in Measurement Science and Technology. RIASSUNTO Questa rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle maggiori Associazioni Universitarie che si occupano di Scienza e Tecnologia delle Misure. IEEE WORKSHOP ON METROLOGY FOR AEROSPACE: UNA STORIA DI SUCCESSO E DI COOPERAZIONE TRA MISURISTI

“La metrologia è fondamentale per l’aerospazio”. Con questo breve contributo cerchiamo di dimostrare quanto siano importanti le misure e la strumentazione per tutte le attività coinvolte nel settore aerospaziale. Di fatto, ingegneri e scienziati utilizzano soluzioni di test e misura per l’intero ciclo di vita del prodotto, dalla modellazione e simulazione su un banco di ricerca e sviluppo, ai test di volo e alle applicazioni operative. Rispetto ad altri settori tecnologici, l’innovazione nelle tecnologie aerospazia-

li avviene a un ritmo esponenziale, con le aziende focalizzate allo sviluppo della prossima generazione di elettronica aerospaziale dovendone garantire l’efficacia prima ancora di essere utilizzate in un ambiente operativo. Tutto questo in un settore che tende a budget sempre più “snelli” e con la spinta a fare di più con meno quando si tratta di test e la misurazione. In questo ambito è nata nel giugno del 2014 l’idea di una conferenza focalizzata sulle misure e strumenti per l’aerospazio. Ricercatori dell’Associazione Misure Elettriche ed Elettroniche (GMEE) e dell’Associazione Misure Meccaniche e Termiche (GMMT) hanno cooperato per

definire il programma e gli argomenti e le parole chiavi del nuovo congresso. Il primo congresso, IEEE Workshop on Metrology for AeroSpace, si è tenuto a Benevento, seguito da più di cento ricercatori provenienti da oltre venti paesi. Dopo questo primo evento, visto il notevole successo della prima edizione, MetroAeroSpace si è tenuto successivamente di nuovo a Benevento nel 2015, a Firenze nel 2016, a Padova nel 2017 e la quinta edizione si terrà a Roma il prossimo giugno. La presenza e il sostegno delle Forze Armate si sono anno per anno incrementate, e l’ultima edizione del 2017 ha visto la presenza di relatori e stand espositivi di Esercito, Marina, Aeronautica e dei Carabinieri. MetroAeroSpace è un evento sponsorizzato da due Society dell’IEEE, Aerospace and Electronic Systems Society e Instrumentation and Measurement Society. MetroAeroSpace include, ma non è limitato a, nuove tecnologie per la produzione assistita dalla metrologia nel-

Figura 2 – Esposizione dinamica, durante il 4th IEEE Workshop on Metrology for AeroSpace tenutosi a Padova, di rovers PACKBOT 510, i Robot 110 FIRSTLOOK, tEODor impiegati dall’Esercito Italiano Figura 1 – Esposizione a cura dell’Aeronautica Militare durante il 1st IEEE Workshop on Metrology for AeroSpace tenutosi a Benevento, di un simulacro di Aeromobile a Pilotaggio Remoto (APR) del tipo MQ-1C Predator A+

alessandro.ferrero@polimi.it

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ANCORA UNA PRESA DI SERVIZIO

Lo scorso 7 maggio Paola Saccomandi ha preso servizio come Professore Associato presso il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano. Saccomandi ha conseguito la Laurea Specialistica (2010) e il Dottorato di Ricerca (2014) in Ingegneria Biomedica presso l’Università Campus Bio-Medico di Roma, dove ha sviluppato temi cari al settore delle Misure e della Strumentazione in ambito biomedicale, sotto la guida del Prof. Sergio Silvestri e del Prof. Emiliano Schena. Nel 2016 si trasferisce a Strasburgo, nel nuovo Institute of Image-Guided Surgery (IHU), per lavorare a vari progetti di termometria durante procedure di chirurgia minimamente invasiva. Nel 2017 ottiene l’abilitazione a professore di II fascia nel settore 09/E4, e viene premiata dall’European Research Council con il prestigioso ERC Starting grant. Il progetto quinquennale, con avvio questo maggio 2018, ha l’obbiettivo di sviluppare una piattaforma terapeutica che vede l’utilizzo del laser per la rimozione minimamente invasiva di forme localizzate di tumore del pancreas. La strategia proposta si compone di

tre parti fondamentali: la misura di temperatura in corrispondenza del tumore che viene sottoposto ad ablazione laser, l’utilizzo di nanotecnologie per rendere selettivo il trattamento e limitare il danno termico ai tessuti sani circostanti la lesione, lo sviluppo di modelli matematici per predire l’efficacia del trattamento proposto e per guidare il clinico durante la procedura. Il progetto europeo e le politiche di attrattività dei giovani ricercatori italiani all’estero attuate dal Politecnico di Milano hanno reso possibile l’ingresso di Saccomandi presso la Sezione di Misure del Dipartimento di Meccanica, con l’ulteriore supporto di Fondazione Cariplo e Regione Lombardia. Il progetto ERC vedrà come collaboratori il Laboratorio di Misure e Strumentazione e l’Unità di Endoscopia Digestiva del Campus Bio-Medico e del Policlinico Gemelli di Roma l, l’IHU di Strasburgo e il Beckman Research Institute of the City of Hope di Duarte (California). La Redazione si congratula con la Prof.ssa Saccomandi per i risultati raggiunti.

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Figura 3 – Seminario “From TOMS to TEMPO: Monitoring of atmospheric pollution from space” tenuto durante il 4th Workshop dal Dr. Kelly Chance, Senior Physicist al Smithsonian Astrophysical Observatory e Principal Investigator per il progetto NASA/Smithsonian Tropospheric Emissions

l’industria aerospaziale, misurazione di componenti aeronautici, sensori e condizionamento del segnale associato per l’aerospaziale, metodi di calibrazione per test elettronici e misurazioni per l’industria aerospaziale. Le Sessioni Speciali hanno come obiettivo principale la creazione di un mini-Laboratorio su un argomento specifico, in cui i ricercatori che lavorano sullo stesso argomento possono fare conoscenza, familiarizzare, scambiare idee, creare cooperazione. Potete trovare ulteriori informazioni su come inviare una proposta di sessione speciale all’indirizzo: www.metroaerospace.org/ special-session.

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SPAZIO ASSOCIAZIONI UNIVERSITARIE MISURISTI

HEXAGON ACQUISISCE NEXTSENSE GMBH Hexagon AB, leader nella fornitura globale di tecnologie informatiche, annuncia l’acquisizione di NEXTSENSE, società ai vertici dell’innovazione nella misura non-contatto dei profili e nella verifica di superfici, specializzata nelle soluzioni che migliorano la qualità del prodotto con rapidità, efficienza e precisione nei settori automotive, ferroviario, acciaio e aeronautico/aerospaziale. Fondata nel 2007 e con sede a Graz in Austria, NEXTSENSE conta oltre 80 dipendenti nel mondo. Le sue soluzioni manuali, inline e automatiche avanzate sono supportate dalla tecnologia brevettata CALIPRI. Il principio di misura CALIPRI compensa automaticamente inclinazioni e rotazioni durante la scansione consentendo di affrontare gli scostamenti del profilo e i difetti della superficie con valori di misura estremamente precisi, esenti dall’influenza dell’operatore. “La tecnologia e gli algoritmi avanzati di NEXTSENSE forniscono i risultati necessari ad introdurre tempestivamente le misure correttive. Questo completa adeguatamente il nostro approccio alla smart factory, che mira a liberare il potenziale dei dati della

qualità,” ha affermato Ola Rollén, Presidente e CEO di Hexagon. “Inoltre l’acquisizione estende le possibilità nell’estetica automotive – l’analisi dell’accoppiamento delle parti di un’auto che incide sulla qualità percepita al momento dell’acquisto – come pure nei settori come quello ferroviario e dell’acciaio ove abbiamo oggi una presenza relativamente ridotta. L’unione di sensori, software e analisi avanzata di entrambi i portfolio daranno valore aggiunto ai clienti e allo stesso tempo estenderanno la portata globale delle soluzioni NEXTSENSE a nuovi mercati e regioni”. NEXTSENSE è da oggi pienamente consolidata e opera all’interno della divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon. Il fatturato della società per il 2017 ammontava a 12 milioni di euro. Per ulteriori informazioni: www.hexagonmi.com.

SMART METROLOGY

Rubrica a cura di Annarita Lazzari

Soluzioni smart a pratiche costose Il dualismo monitoraggio/taratura e i “famigerati” MPE THE PAGE OF SMART METROLOGY Deltamu Italia it brings together a group of experts in metrology that share an innovative vision of the profession, so that it is a carrier of added value in companies and in laboratories. Smart Metrology by Deltamu is a metrology that can adapt to all types of industrial facilities, from SMEs to international groups, an opportunity to gradually move from the Metrology of measurement equipment to the Metrology of processes.

RIASSUNTO Deltamu Italia riunisce un insieme di esperti in Metrologia che condividono una visione innovatrice della professione, affinché sia portatrice di valore aggiunto in azienda e nei Laboratori. La Smart Metrology di Deltamu è una metrologia in grado di adattarsi a tutti i tipi di strutture industriali, dalla PMI ai gruppi internazionali, un’opportunità per passare gradualmente dalla Metrologia degli strumenti alla Metrologia dei processi. SMART METROLOGY, SOLUZIONI tire la conformità degli strumenti in DIVERSE E PIÙ PERTINENTI ogni momento e li invia alla taratura

Nel riprendere il tema introdotto nel precedente articolo, passiamo a esaminare alcune delle pratiche “Metrologiche” più frequenti nelle aziende a causa della loro “apparente” rilevanza, ma anche più costose e spesso inutili, se non correttamente circostanziate e definite. In particolare soffermeremo la nostra attenzione su due aspetti principali: il dualismo monitoraggio/taratura e i “famigerati” MPE. Monitoraggio Vs Taratura Nell’industria, le decisioni vengono prese quotidianamente e la loro appropriatezza ha senso solo se garantita tutti i giorni, non in un anno o due come la consuetudine vuole nelle tarature o verifiche periodiche. In questo contesto, e a differenza della metrologia tradizionale, che spesso misura la propria performance osservando il tasso di strumenti che ritornano conformi dalla verifica (che tuttavia sottolinea l’inutilità di averli inviati), il metrologo Smart si concentra su un indicatore totalmente diverso. Egli cerca di garan-

solo in caso di dubbio. Se il suo dubbio è confermato, lo strumento ha un problema e merita davvero di essere riparato o declassato. Quindi, per quanto riguarda le tarature periodiche, si fa solo ciò che è necessario, evocando il principio di “periodicità condizionali”: taro in caso di dubbio! In questo contesto, quindi non si tratta di taratura o verifica cieca, ma eseguita per garantire che si possa o meno rilevare un’anomalia, con un metodo o un altro. Il primo di questi, abbastanza semplice, è quello di rendere consapevoli gli operatori che quando uno strumento subisce uno shock, lo si dovrebbe portare a controllare. L’operatore è in effetti uno dei fattori “chiave” del processo di misura: la sua sensibilizzazione non è limitata alle cadute o agli usi anomali di uno strumento, ma deve anche tener conto della disponibilità di “conoscenza a priori”; sviluppare la capacità dell’operatore di rilevare un’anomalia da solo è l’unica vera garanzia per l’affidabilità dei dati. Un valore dubbio (vale a dire sostanzialmente diverso

da quello che l’operatore si aspetta) deve indurre un’azione, ad esempio una contro misura con un altro strumento, o altro operatore. Talvolta i metodi di monitoraggio possono essere più complicati, o addirittura devono essere formalizzati per cercare di rilevare una deriva e, di conseguenza, prevenirla. Qui la Smart Metrology può utilizzare i documenti esistenti su questo argomento [1, 2]. Anche se ci sono documenti che definiscono la periodicità [3, 4, 5], nessuno di essi sostiene di aver trovato una soluzione per prevedere la data di un incidente. Pertanto, solo il monitoraggio consente di soddisfare l’esigenza industriale permanente della rilevanza delle decisioni sulla base di un risultato di misura. Di conseguenza, il Metrologo Smart non presta attenzione a un programma più o meno arbitrario di taratura o verifica. Si assicura di avere i mezzi per rilevare un’anomalia quando si verifica e mantiene quotidianamente questa capacità di rilevazione. La gestione del rischio, di vedere o non vedere un’anomalia, è al centro delle sue preoccupazioni quotidiane. I “famigerati” MPE La questione degli MPE (Maximum Permissible Error) è un problema ricorrente nel campo della metrologia. Molti metrologi vorrebbero trovare in una norma il valore indubitabile di questo errore massimo ammesso. Purtroppo, può essere conosciuto solo da sé stessi! Ogni processo di misura è singolare e l’impatto dello strumento di misura sulla qualità del risultato finale (incertezza di misura) è diverso. Solo il metrologo dell’azienda è in grado di padroneggiare i processi di misura necesDirettore tecnico-commerciale – Deltamu Italia srl alazzari@deltamu.com

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sari. Credere che una norma scritta da altri possa sposare, senza adattamento, la propria necessità può costare caro: se lo standard impone MPE più rigorosi rispetto al proprio bisogno, ci si ritroverebbe in “over-qualità”, se la norma imponesse MPE meno severi rispetto alla propria necessità ci si ritroverebbe a lavorare in “sub-qualità”. La nozione di MPE, presa in prestito da, e rilevante per, la metrologia legale, in realtà non ha senso nel mondo industriale. Se l’errore dello strumento è di tipo casuale, abbiamo bisogno di conoscere la sua varianza e la modalità applicata per passare da MPE alla varianza è spesso discutibile. Se l’errore è di tipo sistematico, dobbiamo conoscerlo per correggerlo, o aggiungerlo linearmente alla incertezza derivante da effetti casuali. Inoltre, affermare di aver trovato un errore massimo confrontando lo strumento solo con alcuni punti di misura (tra 3 e 10, raramente di più) di nuovo è un’incoerenza. Il VIM3 [6] propone una nuova definizione di taratura che permetterà, quando diffusa, di rispondere alla questione “sistematico/casuale” e, relativamente al numero di punti di taratura, il Collège Français de Métrologie (CFM) ha pubblicato [7] una guida che si occupa di questo tema. Fornisce inoltre ai metrologi un software scaricabile gratuitamente dal proprio sito web, M-CARE, che consente di eseguire tutti i calcoli. È ovviamente possibile definire gli MPE distinguendo, se necessario, gli effetti sistematici o casuali per gli strumenti dello stesso tipo, utilizzati in modo intercambiabile tra loro in azienda. In questo caso, la verifica assicura che le prestazioni di ciascuno strumento non siano degradate e possa continuare a essere utilizzato al posto di un altro senza conseguenze negative per l’azienda. Ma in ogni caso, la valutazione dell’incertezza complessiva che integra tutti i fattori (misurando, operatori, ambiente, strumento, procedura, ...) dovrà essere fatta in modo appropriato. Pertanto, le norme che trattano la valutazione dell’incertezza di misura [8, 9, 10, 11] sono strumenti essenziali per la Smart Metrology. Spesso in ambito industriale ci si affida agli MPE T_M ƒ 152

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SMART METROLOGY

solo perché in generale non si comprende l’effettiva importanza di andare a definire, prima ancora d’iniziare anche solo a pensare a quali strumenti si possano utilizzare, quale sia l’incertezza obiettivo, quell’incertezza cioè che, come ci insegna la Norma ISO 14253-2 [12] è la più grande accettabile basandosi su una valutazione economica di compromesso fra i costi di produzione e i costi del sistema di misura. Tale incertezza è determinabile attraverso una procedura iterativa utilizzata come uno strumento per massimizzare il profitto e minimizzare il costo nelle attività metrologiche dell’azienda: il metodo PUMA (acronimo di Procedure for Uncertainty Management). Ritorneremo su questo argomento, che per motivi di brevità in questa sede è purtroppo necessario tralasciare, ma che a mio avviso rappresenta un aspetto di grande rilevanza, che dovrebbe in realtà essere il punto di partenza di ogni metrologo veramente Smart: chiedersi “cosa voglio”, prima ancora d’iniziare a fare misure senza una precisa comprensione delle proprie reali necessità. Infine, sul tema degli MPE è utile ricordare che la ISO 14978 [13] al par. 6.1.2 afferma: “Standards for specific measuring equipment, with the exception of a few examples (i.e. ISO 1938 and ISO 3650), shall not include any numerical values for MPEs e MPLs (NdA: MPE – Maximum Permissible Error, EMA in italiano; MPL – Maximum Permissible Limit, LMA in italiano), but shall include empty tables for MPE or MPL values as a guidance for the user of the standard”. La Norma dichiara quindi molto esplicitamente che spetta agli utenti definire le prestazioni metrologiche dei loro strumenti, non alla norma. Rimandando le conclusioni al prossimo appuntamento, ancora una volta siamo in grado d’individuare quale valore strategico assuma l’adozione della Smart Metrology nelle aziende e nell’era dei Big Data: la Metrologia non può concentrarsi solo su questioni inerenti la mera considerazione dell’MPE e la definizione spesso arbitraria della periodicità di taratura, ma svincolandosi dal ruolo di puro centro di costo a essa solitamente assegnato, deve operare ba-

sandosi su una corretta stima dei rischi, sulla loro ottimale gestione e bilanciamento con un approccio al miglioramento che utilizzi risorse per ciò che è effettivamente necessario, garantendo la incessante restituzione di dati affidabili per l’azienda. Il futuro sta diventando “Smart” e la metrologia deve prendere il suo posto in questa evoluzione, diventando essa stessa “Smart”. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI 1. Surveillance des processus de mesure : ©Collège Français de Métrologie, www.cfmetrologie.com. 2. AFNOR BiVi: Métrologie – MTL-I-10-81 Les comparaisons inter-instruments: principes et mise en œuvre, J.-M. Pou; – MTL-I-10-82 Comparaisons inter-instruments: exemples industriels, P. Barbier, J.-M. Pou. 3. FD X07-014: Métrologie – Optimisation des intervalles de confirmation métrologique des équipements de mesure. 4. RP-1: Establishment and Adjustment of Calibration Intervals, NCSL International. 5. ILAC-G24/OIML D 10: Guidelines for the determination of calibration intervals of measuring instruments. 6. ISO/CEI GUIDE 99: International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM). 7. Application du nouveau concept d’étalonnage du VIM 3: ©Collège Français de Métrologie, www.cfmetrologie.com. 8. ISO/CEI GUIDE 98-3: Uncertainty of measurement – Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995). 9. ISO/CEI GUIDE 98-3/S1: Uncertainty of measurement – Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995) Supplement 1: Propagation of distributions using a Monte Carlo method. 10. NF ISO 5725-2: Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results – Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method. 11. FDX 07-023: “Métrologie – Évaluation de l’incertitude de mesure par la méthode Monte Carlo – Principes et mise en oeuvre du supplément 1 au GUM”, May 2012. 12. ISO 14253-2: “Geometrical product specifications (GPS) – Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment – Part 2: Guidance for the estimation of uncertainty in GPS measurement, in calibration of measuring equipment and in product verification”, 2011. 13. ISO 14978: Geometrical product specifications (GPS) – General concepts and requirements for GPS measuring equipment.

METROLOGIA... PER TUTTI

Rubrica a cura di Michele Lanna

I requisiti metrologici applicabili nella norma IATF 16949:2016 “Il dubbio cresce con la conoscenza” (Goethe) METROLOGY FOR EVERYONE In this permanent section of the Journal our colleague and friend Michele Lanna, leading expert in metrology, calibration, accreditation of companies, will discuss topics of interest for the majority of industrial measurement users, in simple and immediate terms, with reference to the most recent Norms. Write to Michele to comment his articles and to propose other subjects!

RIASSUNTO In questa Rubrica il collega e amico Michele Lanna, esperto di metrologia, taratura, accreditamento industriale, discute aspetti d’interesse per la maggior parte degli utenti industriali delle misure, con terminologia semplice e immediata, e facendo riferimento alle più importanti e recenti Norme. Scrivete a Michele per commentare i suoi articoli e per proporre ulteriori temi di discussione! In questo secondo articolo sui requisiti metrologici dell’IATF 16949:2016 (International Automotive Task Force), vogliamo richiamare l’attenzione del lettore sugli aspetti caratterizzanti questo nuovo standard, evoluzione della UNI ISO/TS 16949 del 2009. Riassumo gli aspetti descritti nel precedente articolo, che hanno impatto sulla competenza richiesta al personale per l’applicazione efficace del nuovo standard. Si confermano le esigenze di conoscenza e capacità di applicazione relative non solo ad aspetti di strutturazione del sistema di gestione, ma anche competenze specifiche di tipo metrologico, oltre che statistico, utili non solo per tenere sotto controllo processi articolati per la loro strutturazione e gestione, ma anche per le applicazioni metrologiche richieste. In tal senso, l’evoluzione che si è avuta nel Manuale MSA (Measurement System Analysis) dell’AIAG, giunto alla 4° edizione, richiamata nell’attuale IATF, testimonia la predisposizione da parte degli utenti a un acculturamento e capacità di applicazione di nuovi concetti. Intendiamo parlare del GR&R (Gage Repeatability and

Reproducibility), delle misure di stabilità, linearità, scostamento, precisione, sensibilità. L’ossessione (non è eccessiva la parola, quando parliamo del controllo di processi complessi che richiedono abilità e competenze diversificate) è quella per il contenimento della variabilità dei processi. Tra gli scopi dell’MSA possiamo leggere qual è il decalogo per ottenere un processo metrologico ideale:

mostrare efficace risoluzione ed essere piccola se confrontata alla variazione del processo di produzione. Questi aspetti trovano risposte adeguate anche nel processo metrologico e nelle applicazioni che di esso vengono fatte nell’applicazione di standard diversi, quali ad esempio la ISO/IEC 17025, la ISO/IEC 17043. La filiera normativa della serie 17000 in generale è un punto di riferimento obbligato per tutti coloro che intendono applicare la IATF 16949. Ciò giustifica innanzitutto un’unificazione del glossario metrologico, che non risponda soltanto a esigenze specifiche di una norma, ma che tenga conto di una gamma di esigenze per soddisfare i requisiti di più norme. In precedenti articoli (comparsi in Tutto Misure) ho già affrontato il tema dell’applicazione di metodologie preventive ai processi metrologici, dimostrando che metodi quali la FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) e il DOE (Design of Experiments) possano essere utilmente applicati per l’analisi preventiva di processi metrologici, alla stessa stregua dei processi produttivi di un’azienda operante nel settore automotive. Peraltro, il normatore parla esplicitamente anche di controllo del processo metrologico nella nuova ISO/IEC 17025 Alla stessa maniera, l’approccio metrologico alla gestione dei processi produttivi sta diventando un denominatore comune, in termini innanzitutto terminologici, ma essenzialmente applicativi. Il grande sforzo che il mondo della normazione sta facendo in questi ultimi anni è quello di assicurare facile osmosi tra norme adottate anche in ambiti e settori diversi. Riu-

– Adeguata discriminazione (“soglia di discriminazione è la più grande variazione del valore di una grandezza sottoposta a misurazione che non produce una variazione rilevabile dell’indicazione corrispondente” – VIM 4.16); – Il sistema di misura dovrebbe essere in controllo statistico, che significa che, in determinate condizioni di ripetibilità, la variazione nel sistema di misura è dovuta solo a cause comuni e non è attribuibile a cause specifiche; – Per il controllo del prodotto, la variabilità del sistema di misura dovrebbe essere piccola, rispetto ai limiti di specifica; – Per il controllo del processo la varia- Studio Lanna & Associati – Roma bilità del sistema di misura dovrebbe info@studiolanna.it T_M

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L’esigenza di una cultura diffusa nei processi ci introduce alla testimonianza veramente significativa di IFOUNDRY di Avezzano, già Micron e prima ancora Texas Instruments. Ha la sua direzione per l’Europa in Avezzano, mentre la Casa Madre è a Shanghai in Cina. Occupa circa 1800 dipendenti di cui oltre 200 ingegneri e tecnici in Ricerca e Sviluppo. Opera nel settore autoveicolistico fornendo semiconduttori utili per ampie applicazioni in quel settore. L’azienda ha da sempre avuto molta attenzione alla creazione di competenze che permettessero di gestire processi complessi e interrelati. La quality culture dell’azienda è sempre stata un punto cardine della sua strategia, già dai tempi in cui era Texas e poi Micron, a dimostrazione del fatto che le competenze non si possono acquisire solo per l’applicazione di una norma, ma richiedono una preparazione attenta, costante e mirata e, soprattutto, tempi lunghi.

NUOVO AMPLIFICATORE DIGITALE PROGRAMMABILE FUTEK Advanced Sensors Technology Inc. leader mondiale nelle soluzioni di misura di Forza, Torsione e Coppia, aggiunge un nuovo amplificatore dedicato alle misure di processo e controllo di qualità. Con il preciso obbiettivo di semplificare le misure, mediante una connessione diretta tra Sensore e PC, è stata sviluppata la soluzione IDA100. Amplificatore programmabile con elevata dinamica ed eccezionale rapporto segnale/rumore. La custodia in lega di Al e la connessione al sensore mediante connettore a pannello Bendix PT06-A garantiscono un’elevata immunità EMI-RFI. Alcune principali caratteristiche: – Applicazioni su macchine automatiche per assemblaggio di componenti elettronici e micromeccanici sono gli ambiti più ricorrenti. – Banda passante: 1 kHz. – Campionamento: 5-4800 SPS (selezionabile mediante software. – Alimentazione 5 Vdc fornita dalla porta USB. – Uscita elettrica: analogica 0-10 V e digitale USB. – Alimentazione fornita al sensore: +5 Vdc o +10 Vdc programmabili. – Montaggio barra DIN (35 mm rail). Per ulteriori informazioni https://goo.gl/yLm31K Email: info@dspmindustria.it

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L’individuazione di punti di riferimento comuni per tutto il personale ha portato l’azienda a investire fortemente in formazione, veicolo privilegiato per la creazione di competenza. Abbiamo posto all’azienda alcune domande utili a capire se la cultura metrologica fosse o meno applicata nei processi di business e come questi potessero essere compatibili tra loro e con gli obiettivi. Nello specifico riportiamo le risposte alle seguenti domande: 1) IFoundry ha utilizzato i principi dell’MSA (Measurement System Analysis) dell’AIAG per la creazione del sistema qualità in accordo ai requisiti della norma IATF 16949:2016? “La nostra azienda utilizza i principi dello MSA da lungo tempo, da ben prima che ciò fosse richiesto dall’adozione dello standard ISO TS 16949 e dal più recente IATF 16949. Da circa 20 anni quei principi fanno parte della nostra cultura e ovviamente costituiscono uno dei cardini del nostro sistema di gestione per la qualità”.

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TESTIMONIANZA IFOUNDRY

scire a concepire percorsi comuni per applicare norme diverse è un po’ come usare bene i pezzi di un grande “meccano” (vecchio gioco che mi porta all’infanzia!) per costruire competenze diversificate e trasversali. Questa mia convinzione è avvalorata da testimonianze di aziende che operano con successo sul mercato automotive, anche se provenienti da culture diverse e da background specifici. Entrambe operano in Italia. Intendo parlare della IFoundry (ex Micron) di Avezzano e della Bitron di Alatri. La tendenza che si riscontra nel nuovo standard, già significato nell’attuale guida all’MSA, è non solo quello di adeguare le competenze dei gestori dei processi ad aspetti metrologici, e quindi adottare un linguaggio metrologico nella denominazione dei termini utilizzati, ma di uniformare sempre più le competenze, che, da un lato si ampliano, mentre dall’altro si focalizzano su termini e concetti che prendono spunto dalla statistica, dalla metrologia e da altre norme.

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METROLOGIA... PER TUTTI

NON SOLO SERVOPRESSE ELETTRICHE MA ANCHE AVVITATORI Da 10 anni burster Italia è rappresentante per l’Europa delle servopresse elettriche Coretec. I buoni risultati ottenuti, sia per l’eccellente qualità hardware e software di Coretec sia per la competenza di burster Italia, hanno contribuito a riconoscere a quest’ultima la possibilità di rappresentare anche gli avvitatori prodotti da Coretec da oltre 30 anni. Lavorare con i giapponesi rappresenta per burster Italia un’ulteriore spinta al continuo miglioramento. Oltre alle ottime caratteristiche e all’insuperabile affidabilità, sono molto interessanti l’azionamento e il software, identici a quelli usati per le servopresse. La caratteristica principale degli avvitatori Coretec è il peso contenuto unito alla compattezza, che consentono avvitature multiple in spazi ridotti con più avvitatori. Il software operativo consente la selezione del programma desiderato con applicazioni per il controllo del punto di snervamento, memoria interna dei risultati e storico verso PC. Infine, ma non di minore importanza, i prezzi sono decisamente competitivi. Per ulteriori informazioni: www.burster.it

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– il controllo statistico di processo (SPC, APC, FDC) – carte di controllo Shewhart, CUSUM ed EWMA, determinazione delle strategie di controllo (settaggio limiti, re gole e campionamenti) per ottenere predeterminati tempi medi di attesa al segnale (ARL), metodi di controllo di processo con meccanismi di feedback (APC), tecniche di analisi dei segnali macchina (FDC). L’intero percorso formativo si articolava su circa 100 ore di formazione. Alle figure meno professionalizzate operanti in ambiente produttivo o a supporto di esso vengono comunque forniti dei corsi introduttivi su analisi dei dati, tecniche di controllo di processo e principi di metrologia per un totale di circa 20 ore”. 4) Nel bagaglio di conoscenze del personale addetto ai controlli e alla gestione del Laboratorio interno dell’azienda come i principi di metrologia sono stati recepiti e applicati (es. sistemi di misura, sistemi di taratura, incertezza di misura, ecc.)? “Come filosofia aziendale, abbiamo deciso da qualche anno che il Laboratorio interno di taratura dovesse seguire i principi della ISO/IEC 17025, pur non prevedendo l’accreditamento in alcuna grandezza tra le numerose che il nostro Laboratorio di taratura è in grado di offrire (grandezze elettriche, anemometria, temperatura, umidità e altre). Nel 2012 abbiamo fatto partire un progetto, con l’aiuto di specialisti del settore, che ha portato a rivedere tutte le nostre procedure interne di taratura al fine di renderle compatibili ai metodi approvati da ACCREDIA per la corretta determinazione delle incertezze di misura. I nostri rapporti di taratura sono in linea con quanto richiesto dalla ISO/IEC 17025 e i nostri tecnici di Laboratorio sono stati certificati sulle procedure operative e formati sui contenuti e sul rispetto dei metodi normati. Dal solo punto di vista tecnico quindi il nostro Laboratorio interno di taratura è conforme ai requisiti della ISO/IEC 17025”.

2) L’MSA tratta molti aspetti relativi a principi di metrologia; in che modo questi principi sono stati utilizzati per creare la competenza del personale che opera all’interno dei processi aziendali? “I principi dello MSA, e più in generale della metrologia, hanno portato nella nostra organizzazione alla definizione di specifici ruoli. Ciascuna area tecnologica, e non solo, ha particolari figure professionali che sono responsabili dell’esecuzione degli MSA, del controllo della stabilità e della consistenza degli strumenti di misura, delle tarature periodiche nonché dell’esame dei certificati di taratura emessi dal Laboratorio interno di calibrazione o ricevuti dai Laboratori esterni accreditati che utilizziamo (MSA e Calibra Champions). Costoro sono responsabili della diffusione delle informazioni relative a tutti gli aspetti metrologici agli ingegneri di linea, i quali, da parte loro, sono formati nella comprensione della metodologia e nell’interpretazione dei risultati”. 3) Come l’azienda ha adottato interventi di formazione mirata all’acquisizione d’idonee competenze nelle tecniche di stima dell’incertezza di misura? “Già negli anni ’90 ogni ingegnere riceveva una formazione obbligatoria sui principi metrologici (taratura, accuratezza, ripetibilità, riproducibilità, …). Ciascun ingegnere è chiamato a partecipare a un corso di formazione della durata di 10 ore al termine di un percorso formativo che comprende anche: – i principi dell’analisi dei dati – statistica descrittiva e tecniche di esplorazione dei dati, metodi di test d’ipotesi sia parametrici che non parametrici, modelli lineari inclusa l’analisi della varianza e la regressione lineare e multipla; – la progettazione sperimentale (DOE) – tecniche di modellazione empirica inclusi i progetti sperimentali fattoriali e fattoriali-frazionati, la ricerca degli ottimi locali mediante i percorsi di più ripida pendenza, la caratterizzazione delle regioni degli ottimi mediante modelli del secondo ordine, e le tecniche sperimentali in spazi vincolati;

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TESTIMONIANZA BITRON

1) L’Azienda ha utilizzato i principi dell’MSA (Measurement System Analysis) dell’AIAG per la creazione del sistema qualità in accordo ai requisiti della norma IATF 16949:2016? 2) L’MSA tratta molti aspetti relativi a principi di metrologia; in che modo questi principi sono stati utilizzati per creare la competenza del personale che opera all’interno dei processi aziendali? 3) Come l’azienda ha adottato interventi di formazione mirata all’acquisizione d’idonee competenze nelle tecniche di stima dell’incertezza di misura? 4) Nel bagaglio di conoscenze del personale addetto ai controlli e alla gestione del Laboratorio interno dell’azienda come i principi di metrologia sono stati recepiti e applicati (es. sistemi di misura, sistemi di taratura, incertezza di misura, ecc.)? “La Bitron nasce nel 1955 grazie alla capacità innovativa e imprenditoriale dei fratelli Bianco, che hanno sviluppato un nuovo business nei componenti per apparecchiature elettrodomestiche. Già all’inizio degli anni ’60 vengono create nuove unità produttive, prima in Italia e poi in Spagna. La politica di acquisizione di aziende operanti in settori similari prosegue sia in Italia che all’estero, permettendo alla Bitron di assumere un ruolo internazionale in diversi Paesi, quali: Brasile, Spagna e successivamente in Polonia, in Cina all’inizio degli anni 2000, (attraverso acquisizioni di aziende cinesi), in Messico e recentemente in Romania. L’adozione dello standard IATF 16949 si colloca in un percorso di acquisizione di competenze, sia nella gestione ambientale, attraverso l’acquisizione della certificazione del sistema di gestione in accordo alla ISO 14001, sia di gestione della salute e sicurezza, in accordo alla OHSAS 18001. L’adozione di norme diversificate sta a significare un’attenzione all’acquisizione di competenze diversificate, utili per la gestione dei propri processi di business. La Bitron unità di Alatri, che è rientrata nel mercato Automotive nel 2015 T_M ƒ 155

CONCLUSIONI

Le testimonianze presentate indicano i passi che possono essere fatti per allargare le competenze e far sì che esse consentano non solo di soddisfare i requisiti dell’IAFT 16949:2016, ma anche rispondere ai requisiti di metrologia necessari a porre in atto criteri di buona gestione del laboratorio, in accordo con la norma ISO/IEC 17025. Mettono in evidenza che, innanzitutto, la competenza non si improvvisa, ma richiede tempi adeguati per la sua creazione e consolidamento; inoltre mette in evidenza che gli sforzi aziendali per creare competenze interrelate

devono essere coerenti e continui, evitando percorsi a “stop and go”, che a volte caratterizzano i processi di applicazione di nuove metodologie o norme; infine – e non meno importanti – devono avere una ben chiara “investitura direzionale” e da questa devono essere supportati, perché non se ne vanifichino i risultati. Ciò comporta l’adozione di training mirati che hanno lo scopo di: – Uniformare i linguaggi – Permettere lo sviluppo di una cultura che privilegi sempre la prevenzione, adottando metodologie e tecniche specifiche – Misurare attraverso opportuni indicatori la competenza conseguita Un possibile progetto formativo per creare competenze metrologiche, che si coniughino con i requisiti della IATF 16949 è quello di puntare su una cultura uniformante, che tratti le tematiche generali di metrologia, il glossa-

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legate alla metrologia, quali: catena metrologica, sistemi informatici per le attività di taratura, metodi per la registrazione dei controlli eseguiti e lo scadenziario della strumentazione”.

dopo una pausa di circa 10 anni, per poter essere allineata alle richieste dei vari OEM da noi forniti, ha necessariamente ripreso l’utilizzo specifico di tale strumento con varie applicazioni anche in diversi comparti aziendali (Industrializzazione), oltre che specificatamente nel laboratorio di metrologia. Nello specifico con l’applicazione dello studio R&R. Le persone che operano nel laboratorio metrologico e con conoscenza dell’MSA hanno partecipato a corsi di formazione di approfondimento della metodologia MSA. Le competenze del personale operante in relazione alla conoscenza dell’incertezza di misura sono circoscritte solo alla capacità di lettura dei rapporti di prova/taratura provenienti dai laboratori esterni. Tali principi sono stati assimilati e inglobati in procedure interne per una corretta gestione delle varie attività

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MISURAZIONE PRECISA DI IMPULSI DIGITALI IN AMBIENTI DIFFICILI

SISTEMA MODULARE DI CONTROLLO, ACQUISIZIONE DATI E CONDIZIONAMENTO

Avete necessita di misurare la coppia, la velocità di rotazione, l’angolo, la posizione o lo spostamento in ambienti ostili? Il modulo digitale per la misurazione di impulsi e frequenza MX460B-R a 4 canali, con un robusto alloggiamento e dotato di connettori circolari, è la soluzione che fa per voi. MX460B-R è adatto per l’acquisizione di precisione dei segnali digitali nei test sui veicoli fuori strada o nelle applicazioni sui banchi prova, e acquisisce anche le informazioni derivanti dalle misurazioni dell’ampiezza degli impulsi o dei sensori dell’angolo della manovella per semplificare l’analisi del TDC (Top Dead Center) o l’analisi dei dati sulla base dell’angolo nelle prove dei motori a combustione. Il modulo consente l’analisi torsionale delle vibrazioni e il calcolo dell’angolo differenziale in tempo reale, grazie alla sua capacità di inoltrare i risultati all’automazione di prova e ai sistemi di controllo. I moduli robusti rappresentano ovviamente la prima scelta, in particolare nei test della trasmissione, in quanto vibrazione, temperatura e liquidi che perdono non devono avere impatti sul modulo e sul compito di prova. SomatXR MX460B-R, unito ai sensori di coppia HBM, e l’uso di interpolazione ed estrapolazione digitale avanzata garantiscono misurazioni digitali ad alta risoluzione della coppia e della velocità di rotazione con la maggiore dinamica fino a 1 MP/s e una frequenza di campionamento di 100 kS/s.

LUCHSINGER rappresenta in Italia Pacific Instruments, società acquisita recentemente da Vishay Precision Group. La Serie 6000 di Pacific Instruments è un sistema modulare di controllo, acquisizione dati e condizionamento per trasduttori, che garantisce performance e accuratezze uniche, acquisisce dati dalla maggior parte dei trasduttori ed è completamente personalizzabile per soddisfare qualsiasi esigenza di misura. Per esempio, è possibile configurare da due a migliaia di canali, alte e basse velocità, segnali analogici o digitali. Per adattarsi a quasi tutti gli ambienti di prova, sono disponibili rack portatili o fissi di grandi e piccole dimensioni, con alimentazione in corrente alternata o continua e con configurazioni USB, Ethernet o GPIB. I moduli di ingresso/uscita della Serie 6000 condizionano, amplificano, filtrano e digitalizzano i segnali analogici e digitali provenienti dai trasduttori, per poi mostrare e registrare i dati. Alle aziende che non dispongono di risorse o interesse nel creare software applicativi propri, Pacific Instruments offre il software per il Test & Measurement PI660: un’applicazione preconfigurata, utilizzabile con i sistemi operativi Microsoft Windows. Il software PI660 dispone anche di un’interfaccia di programmazione API, che permette di integrare l’hardware della Serie 6000 nei software degli utenti senza la necessità di partire dalle basi.

Per ulteriori informazioni: https://www.hbm.com/it/2224/somat-robusti-sistemiper-acquisizione-mobile-dei-dati.

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Per ulteriori informazioni: www.luchsinger.it.

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mento di concetti relativi a diversi principi statistici (molti dei quali già adottati nella gestione del sistema qualità aziendale). Nello specifico si citano ad esempio: le cifre significative e i criteri di definizione, le distribuzioni statistiche, in particolare quel le: normale, t di Student e le altre applicabili, l’introduzione dei principali concetti base di statistica descrittiva, che rappresentano l’ossatura su cui basare analisi e valutazioni più “avanzate”, quali: l’analisi della varianza, la regressione (semplice e multipla), il campionamento statistico e i suoi principi e tanti altri concetti. 5) I sistemi qualità e gli standard – introduce i concetti della ISO/IEC 17025 e della vasta gamma di standard metrologici che implica, ma anche tutte quelle che caratterizzano e qualificano una misura, necessari a interpretarla. Questo modulo lo potremmo definire come il punto nodale di raccordo, unitamente al precedente, tra l’IATF 16949 e l’ISO/IEC 17025. I principi di creazione del sistema qualità del laboratorio si basano sul consolidato P-D-C-A e quindi sulla pianificazione del sistema, con declinazioni diverse a seconda che si tratti di ISO/IEC 17025 o IATF 16949 e sulle tecniche di miglioramento continuo, sulle varie modalità di Check adottabili, ma anche sulle metodiche di gestione del miglioramento, partendo dai vecchi e acquisiti “seven tools”, e ancora sulle tecniche e metodologie di miglioramento, quali il Sei Sigma o altri strumenti. È evidente che questi ultimi devono essere dosati sulla base dei reali obiettivi del laboratorio e sulle ambizioni di eccellenza che l’azienda vuole portare nel sistema. L’attuazione rappresenta il momento della “verità”, cioè dell’applicabilità di ciò che è una costruzione puramente teorica, fatta di documentazione non mirata sempre alle esigenze o piuttosto di un sistema calzato su misura delle esigenze interne/esterne. Il Check rappresenta la “cartina di tornasole”, o il divario tra quanto si voleva attuare e quanto si è attuato, basandosi su: audit interni, indicatori del processo di gestione e gli altri strumenti, espres-

rio e le tematiche relative, ma anche i sistemi di misura, nonché i criteri di taratura, una sintesi dei principi statistici comuni adottabili sia nelle applicazioni metrologiche che in quelle specifiche per l’IATF 16949:2016, l’incertezza di misura e i criteri di stima adottabili e – per finire – il sistema di gestione di un laboratorio, area che permette di creare relazioni unificanti tra l’approccio metrologico (es. procedure di taratura, di prova, metodi di controllo del prodotto, ecc.) e quello autoveicolistico. Questo percorso deve assicurare il raggiungimento di livelli di competenza consoni alle esigenze di entrambi gli schemi. Nello specifico si indicano le possibili competenze acquisibili in ognuno dei moduli indicati: 1) Tematiche generali di metrologia – È importante innanzitutto acquisire un glossario comune, identificare, in accordo al sistema internazionale di misura, le unità base, quelle derivate, i multipli e sottomultipli, le costanti fondamentali, le misure comuni, i principi di riferibilità delle misure. Tutto ciò serve a creare la base per poter ragionare in modo metrologicamente corretto, valido anche all’applicazione dell’IATF 16949. 2) Sistemi di misura – Inquadra i metodi di misura e i dati di misura, le caratteristiche delle misure, le specifiche delle apparecchiature d’ispezione, misure e prove, le sorgenti di errore, i sistemi di misura e le capacità, i programmi di assicurazione della misura. Rappresenta l’ossatura portante per l’applicazione dei principi metrologici e detta le basi per declinare fino in fondo l’equazione della misura, già riportata nel precedente articolo, distinguendo tra componenti casuali dell’errore e componenti sistematiche, indicando i criteri per la stima delle specifiche componenti. 3) Sistemi di taratura – procedure di taratura, metodi di taratura e loro definizione, le pratiche industriali e le regolazioni, la registrazione delle tarature e i criteri di lettura di un certificato di taratura, la gestione delle registrazioni. 4) Statistica per i metrologi – La costruzione della “qualità della misura” richiede l’acquisizione o il consolida-

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sione di quello che può costituire l’insieme degli strumenti di analisi per monitorare l’andamento del sistema, riportati nel Riesame della Direzione. 6) Incertezza di misura – È uno dei punti veramente qualificanti del risultato di una misura, che ne esprime la qualità. È una sintesi dei passi da compiere per stimarla, applicando concetti di statistica, declinati da ACCREDIA nelle varie linee guida sia per i laboratori di taratura che di prova. Essa è entrata prepotentemente nella metrologia ed è uno dei concetti che ha preso sempre più “corpo” negli anni 2000 (fino ad allora era riportato solo nella GUM, rivista e aggiornata) e riportata nella prima norma italiana, l’UNI 13005, emessa nel 2000 e sostituta dalla UNI CEI 70098-3 nel 2016 (“Incertezza di misura – Parte 3a – Guida alla stima dell’incertezza di misura”). Come si può vedere, il quadro di riferimento per le sinergie da attuare tra la IATF 16949 e la ISO/IEC 17025:2017 è ampio, dimostrazione dell’entità delle sfide da sostenere per ottenere competenze sempre più complete, che si basino su percorsi formativi durevoli nel tempo ed efficaci. È questo il tempo delle competenze integrate, che permettono di gestire processi sempre più interrelati e interagenti. Solo un’attenta progettazione della competenza del personale e la sua declinazione in tutti i processi di business permettono l’acquisizione di vantaggi competitivi in grado di sostenere le sfide del mercato. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. IATF 16949:2016 “Requisiti per il sistema di gestione per la qualità per la produzione di serie e delle parti di ricambio nell’automotive” – 1a Edizione. 2. MSA – AIAG:2010 – 4a edizione “Measurement Systems Analysis”. 3. UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018 “Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e taratura”. 4. UNI CEI 70098-3:2016 “Incertezza di misura – Parte 3: Guida all’espressione dell’incertezza di misura. T_M ƒ 157

COMMENTI ALLE NORME

Rubrica a cura di Nicola Dell’Arena

La 17025 - Organizzazione Parte Terza Personale direttivo e tecnico e struttura dell’organizzazione COMMENTS ON STANDARDS: UNI CEI EN ISO/IEC 17025 A great success has been attributed to this interesting series of comments by Nicola Dell’Arena to the UNI CEI EN ISO/IEC 17025 Standard.

RIASSUNTO Prosegue con successo l’ampia e interessante serie di commenti di Nicola Dell’Arena alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. I temi trattati sono: La struttura della documentazione (n. 4/2000); Controllo dei documenti e delle registrazioni (n. 1/2001 e n. 2/2001); Rapporto tra cliente e Laboratorio (n. 3/2001 e n. 4/2001); Approvvigionamento e subappalto (n. 3/2002 e n. 1/2003); Metodi di prova e taratura (n. 4/2003, n. 2/2004 e n. 3/ 2004); Il Controllo dei dati (n. 1/2005); Gestione delle Apparecchiature (n. 3/2005, n. 4/2005, n. 3/2006, n. 4/2006, n. 1/2007 e n. 3/2007); Luogo di lavoro e condizioni ambientali (n. 3/2007, n. 2/2008 e n. 3/ 2008); il Campionamento (n. 4/2008 e n. 1/2009); Manipolazione degli oggetti (n. 4/2009 e n. 2/2010), Assicurazione della qualità parte 1.a (n. 4/2010), parte 2.a (n. 1/2011), parte 3.a (n. 2/2011); Non conformità, azioni correttive, ecc. parte 1.a (n. 4/2011), parte 2.a (n. 1/2012), parte 3.a (n. 2/2012), parte 4.a (n. 3/2012), parte 5.a (n. 4/2012), parte 6.a (n. 1/2013), parte 7.a (n. 2/2013), parte 8.a (n. 3/2013), parte 9.a (n. 4/2013), parte 10.a (n. 1/2014); Audit interno parte 1.a (n. 2/2014), parte 2.a (n. 3/2014), parte 3.a (n. 4/2014), parte 4.a (n. 1/2015), parte 5.a (n. 2/2015), parte 6.a (n. 3/2015), parte 7.a (n. 4/2015); Riesame parte 1.a (n. 1/2016), Riesame parte 2.a (n. 2/2016); Personale parte 1.a (n. 3/2016), Personale parte 2.a (n. 4/2016), Personale parte 3.a (n. 2/2017); Organizzazione parte 1.a (n. 3/2017); Organizzazione parte 2.a (n. 4/2017); Organizzazione parte 3.a (n. 1/2018).

POSIZIONE DI ACCREDIA SUL SOTTOPARAGRAFO 4.1.5 E)

Per i laboratori di prova, riporto due requisiti aggiuntivi che si adattano sia per il sottoparagrafo a) sia per i sottoparagrafi e) ed f). Il primo, oltre alla frase “si applica il requisito di norma”, aggiunge le seguenti: “1) Il laboratorio deve disporre di un organigramma gestito dal sistema qualità che rifletta chiaramente la sua organizzazione e le relazioni con eventuali altre funzioni che hanno influenT_M

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fa parte il Laboratorio, in cui si evidenzi la posizione dello stesso Laboratorio e di ii) un organigramma nominativo del personale del Laboratorio, con l’identificazione di eventuali figure che pur operando sia nell’organizzazione sia all’interno del Laboratorio, ricoprono diversi ruoli nei due ambiti”. Come si legge, entrambi richiedono un organigramma che comprenda tutta la società dove il laboratorio è inserito (chiamandolo “generale” per quelli di prova e “complessivo” per quelli di taratura). Addirittura, per quelli di taratura si definisce organigramma complessivo e organigramma nominativo sapendo la differenza tra organigramma e struttura. Cosa significa e cosa bisogna fare? Semplice. Il documento “organigramma” dev’essere identificato, riportare lo stato di revisione, la data di emissione, la firma di approvazione, il numero di pagina e il totale e gestito in accordo alla procedura gestionale adottata. Tutti sanno che nel Manuale della Qualità, da quanto è nato negli anni ‘70, si deve riportare la struttura organizzativa, per cui mi chiedo se fosse davvero necessario prescrivere questo requisito. L’unica cosa importante è che viene precisato di riportare l’organigramma di tutta la società, anche se era implicito farlo. Nel caso di un laboratorio inserito in una società con diverse attività è necessario mettere in evidenza, nella struttura, il laboratorio (doppi rettangoli, figure colorate diversamente).

za sull’operatività del laboratorio”. Il secondo “Quando il laboratorio appartiene a un’organizzazione più vasta deve inoltre esistere un organigramma generale nel quale sia riportata la posizione del laboratorio”. Per i laboratori di taratura, ACCREDIA si rifà al requisito del paragrafo 4.1.4 e, oltre alla frase: “si applica il requisito di norma” aggiunge la seguente Nota: “si raccomanda la presenza nel Sistema di Gestione per la Former: Responsabile Qualità - ENEA Qualità di i) un organigramma com- Casaccia -RETIRED plessivo dell’organizzazione di cui ndellarena@hotmail.it

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COMMENTI ALLE NORME

POSIZIONE DI ACCREDIA SUL SOTTOPARAGRAFO 4.1.5 F)

Per i laboratori di prova ACCREDIA prescrive “inoltre il laboratorio deve disporre di documenti in cui siano descritti i compiti assegnati, le qualifiche, l’istruzione, l’esperienza, la formazione e l’addestramento relativi al ruolo e agli incarichi ricoperti da tutto il personale; tali documenti devono: essere portati a conoscenza del personale in modo che lo stesso conosca l’estensione e i limiti delle proprie responsabilità; essere a disposizione di ACCREDIA per il loro esame. In particolare devono essere definite per iscritto le deleghe che riguardano la firma per l’emissione dei rapporti di prova, con riferimento a eventuali specifiche aree di pertinenza”. Per i laboratori di taratura, ACCREDIA, oltre alla solita “si applica il requisito di norma” aggiunge la seguente Nota: “si raccomanda che venga data evidenza che il personale del Laboratorio conosca limite ed estensioni delle proprie attività, ad esempio firma per accettazione di mansionari e incarichi”. Per i laboratori di prova ACCREDIA richiede come requisito aggiuntivo l’esistenza di documenti in cui… Mi ripeto ancora una volta, ma sono dell’opinione che non ci fosse bisogno di esplicitare questo requisito: il manuale della qualità è nato per riportare i compiti e le funzioni, e il requisito 5.2 della norma richiede l’esistenza di questi documenti. Il requisito “conosca l’estensione e i limiti delle proprie responsabilità”, riportato per entrambi i Laboratori, è semplice da prescrivere ma rischia di essere difficile da verificare. Certamente un valutatore esperto non avrà difficoltà a capire se il personale conosca le proprie responsabilità. La firma per accettazione dei documenti dimostra che il personale ha letto la descrizione dei propri compiti, ma non dimostra se poi, nel corso delle proprie attività, li applica realmente. La firma sbagliata su un documento o su una registrazione può

essere dovuta al fatto che il personale non conosce i propri limiti. Il requisito “essere portati a conoscenza del personale” é facile da applicare e da dimostrare. I seminari e le riunioni organizzate per illustrare le procedure e il manuale servono a far conoscere i limiti e l’estensione delle proprie responsabilità. La firma di presenza al seminario dimostra che il corso è stato fatto e che la persona era presente. Il requisito “venga data evidenza” è più difficile da dimostrare. Il seminario dice che al personale sono stati illustrati i propri compiti, ma non dà evidenza che li conosca realmente. Questo dipende dall’impegno e dalla passione che ciascuna persona mette nel suo lavoro. Il requisito “che tali documenti siano a disposizione del personale ACCREDIA per il loro esame” mi sembra superfluo. Lo scopo della verifica di accreditamento è quello di esaminare TUTTA la documentazione preparata e redatta dal Laboratorio: a che serve specificare che si vuole esaminare questi documenti…? Anche il requisito “devono essere definite per iscritto le deleghe che riguardano la firma ...”, a mio parere, è superfluo in quanto il paragrafo 5.10 della norma lo richiede espressamente. Un piccolo commento a questo re quisito aggiunto. Mentre per i Laboratori di prova viene richiesto formalmente, per quelli di taratura è posto in una nota. Benché le frasi utilizzate siano leggermente diverse, il risultato finale è analogo. È da notare il diverso modo, senza apparente spiegazione, con cui ACCREDIA tratta i Laboratori di prova e quelli di taratura. SUPERVISIONE

Al sottoparagrafo 4.1.5 g) la norma prescrive il seguente requisito: “fornire adeguata supervisione del personale che esegue le prove e le tarature, compreso il personale in addestramento, per mezzo di personale avente familiarità con i metodi e le proce-

dure e lo scopo di ciascuna prova e/o taratura e con la valutazione dei risultati di prova e/o delle tarature”. Il requisito afferma che il Laboratorio deve effettuare la supervisione del personale in un modo generico e senza specificare nulla; anzi con la frase “compreso il personale in addestramento” fa capire che ci sono più figure da supervisionare. La domanda che sorge immediatamente è chi dev’essere supervisionato e per quali attività. A mio parere ci si dovrebbe limitare al personale in addestramento e al personale neo assunto, ma sempre da addestrare. Che senso avrebbe supervisionare il personale esperto, capace e ricco di esperienza? Per quanto riguarda le attività da supervisionare, a mio parere, dovrebbero essere coinvolte tutte le attività di prova/taratura, dall’inizio fino all’emissione del Rapporto di Prova/Certificato di Taratura. Chi deve effettuare la supervisione? Questa volta la norma è chiara. Personale esperto, che conosce la materia. La norma lo definisce “avente familiarità”, in modo molto leggero e più semplice di personale esperto. Cosa bisogna fare durante la supervisione? La norma non dice nulla e io specificherei suggerimenti, consigli e, alla fine, valutazione dei risultati conseguiti. La norma non lo chiede, ma lavorando all’interno di un Sistema qualità, bisogna produrre la registrazione delle attività di supervisione. Cosa produrre? A mio parere, una lettera da parte del supervisore in cui si dichiara cosa è stato fatto e quali risultati sono stati raggiunti (con esito positivo). Sembra tutto molto chiaro e di facile attuazione. Ma la norma sembra non tenere nel giusto conto il fatto che, assai spesso, il Laboratorio consiste, al massimo, di due o tre persone, per cui questo requisito, benché certamente posto in essere sul personale neo assunto, potrebbe risultare particolarmente gravoso da documentare. Pertanto, spero che venga quanto meno rivisto, se non eliminato. T_M ƒ 159

T U T T O _ M I S U r E Anno XX - n. 2 - Giugno 2018 ISSN: 2038-6974 Sped. in A.P. - 45% - Art. 2 comma 20/b Legge 662/96 Filiale di Torino Direttore responsabile: Alessandro Ferrero Vice Direttori: Alfredo Cigada, Pasquale Daponte Comitato di redazione: Bruno Andò, Pasquale Arpaia, Loredana Cristaldi, Zaccaria Del Prete, Nicola Giaquinto, Michele Lanna, Rosalba Mugno, Claudio Narduzzi, Carmelo Pollio, Lorenzo Scalise, Bernardo Tellini, Gaetano Vacca, Emanuele Zappa, Luciano Malgaroli, Massimo Mortarino

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