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food TECHNOLOGIE 5/2022

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Food Technologie, Magazin für Inhaltsstoffe, Herstellung und Verpackung ist die Fachpublikation für Führungskräfte im deutschsprachigen Raum, sowie einigen Ländern Osteuropas. In praxisorientierten Fachbeiträgen, Kurzartikeln und Meldungen berichten wir über Roh- und Zusatzstoffe, ihre Anwendungen und Märkte, Herstellungstechnologie, Verfahrenstechnik sowie Verpackungstechnologien und -material.

VERFAHRENSTECHNIK ·

VERFAHRENSTECHNIK · MESS- UND WÄGETECHNOLOGIE Reduzierung von Risiko und Kosten Datenbasierte Berechnung von optimalen Kalibrierintervallen Die richtige Balance zwischen „zu viel“ und „zu wenig“ Kalibrierung von Messgeräten zu finden, war schon immer eine Herausforderung für alle, die auf präzise Messergebnisse angewiesen sind. Endress+Hauser hat nun zwei neue Methoden zur Optimierung von Kalibrierintervallen entwickelt. Diese haben das Potential, das schwer fassbare Kosten-Risiko- Verhältnis in eine optimale Balance zu bringen. Selbst die genauesten Messgeräte weisen Messfehler auf, die sich in der Regel mit der Zeit erhöhen. Solche Fehler müssen regelmäßig quantifiziert werden, um festzustellen, ob die Messungen zuverlässig genug sind, um ihren Verwendungszweck zu erfüllen. Dies erfüllt die Kalibrierung. Sie ist der Vergleichsprozess der Ausgangswerte eines Messgerätes mit einer bekannten Referenz für eine bestimmte Messgröße. Eine Kalibrierung soll die Messfehler eines vorhandenen Gerätes ermitteln, oft UUT (Unit Under Test) genannt. Sobald die Messfehler bekannt sind, könnte wiederum ein UUT als Referenz zur Kalibrierung eines anderen Instruments verwendet werden. Letztlich führt diese „ununterbrochene Kette“ von Kalibrierungen zurück zu nationalen oder internationalen Primärreferenzen, die so eine Garantie für eine messtechnische Rückverfolgbarkeit schaffen (Bild 1). In der Praxis ermöglicht die gemeinsame Referenz für Messungen Industrieunternehmen, eine Vergleichbarkeit und einen Transfer von Produktrezepturen zu jedem beliebigen Ort der Welt herzustellen. Kalibrierungen ermöglichen es auch, Messgeräte zu verwalten und Messdrifts zu erkennen, die einen negativen Einfluss auf die Einhaltung von Produktrezepturen und auf damit verbundene Produktionsprozesse haben. Dennoch verfolgen viele Unternehmen einen reaktiven Ansatz und kalibrieren nur, wenn sie aufgrund lokaler Anforderungen oder Qualitätsvorgaben dazu gezwungen sind. Selbst in einfachen Prozessen kann über einen längeren Zeitraum hinweg ein kleiner Messfehler leicht zu einer erheblichen Verschwendung von Ressourcen führen (Energieverbrauch, Rohstoffeinsatz, Ausschuss), deren Kosten die einer Kalibrierung bei weitem übertreffen. Werden Sicherheits- und Umweltbelange davon betroffen, sollte die Notwendigkeit von regelmäßigen Kalibrierungen generell außer Frage stehen. Bild 1: Kalibrierkette 16 foodTECHNOLOGIE 5 · 2022 NOVEMBER

MESS- UND WÄGETECHNOLOGIE · VERFAHRENSTECHNIK gleichzeitig Betriebskosten minimiert. Leider stehen diese beiden Ziele typischerweise im Widerspruch zueinander. Das eine Extrem wäre, auf Kalibrierungen ganz zu verzichten, um das Kostenziel zu erfüllen, wobei das Risiko im Laufe der Zeit steigt. Das Gegenteil wäre der Fall, wenn täglich kalibriert würde. Das Optimale Kalibrierintervall ist demnach der optimale Kompromiss aus Kosten und Risiko (Bild 2). Bild 2: Kosten-Risiko Kalibrierintervalle als Quelle für Mehrwert Kalibrierungen werden oft eher als kostspieliger Aufwand denn als potenzielle Quelle für Mehrwert wahrgenommen. Es ist daher kein Wunder, dass Kalibrierungen oft „blind nach festgelegten Regeln“ durchgeführt werden, anstatt Regeln anzupassen, um das Produktionsrisiko zu minimieren und mehr Prozesskontrolle zu erhalten. Fixe Kalibrierintervalle sind eine typische Folge dieser starren und veralteten Regeln. Kalibrierintervalle sollten so gewählt werden, dass bei einem tolerierbaren Risiko ein Messfehler nicht außerhalb eines akzeptablen Bereichs abgedriftet ist. In der Praxis wird das meist anders gehandhabt: Oft sind Kalibrierintervalle pauschal auf ein Jahr definiert – der Bequemlichkeit halber, da sie sich gut in jährliche Planungszyklen einarbeiten lassen. Diese Praxis ist so tief verwurzelt, dass oft behauptet wird, dieser Zeitraum sei als Anforderung in der ISO 9001 angegeben. Der Standard besagt jedoch lediglich „Soweit zur Sicherstellung gültiger Ergebnisse erforderlich, müssen die Messmittel in festgelegten Abständen oder vor dem Gebrauch kalibriert und / oder verifiziert werden“. Das bedeutet, die Intervalle müssen im Voraus bestimmt und festgelegt werden. Es bedeutet nicht, dass die Intervalle für sämtliche Messinstrumente alle gleich sein sollten. Die einzige andere relevante Anforderung von ISO 9001 für Kalibrierintervalle ist, „deren fortlaufende Eignung von Ressourcen zur Überwachung und Messung sicherzustellen.” Das beste Intervall ist jenes, welches den Zeitraum, während dessen ein Messgerät „out of tolerance“ (OOT) ist, reduziert und Optimale Balance zwischen Risiko und Kosten finden Es gibt mehrere Methoden, um geeignete Kalibrierintervalle zu bestimmen; die meisten von ihnen beruhen auf dem „risikobasierten Ansatz“: Dabei wird das akzeptable Risiko definiert und daraus werden die resultierenden Kosten abgeleiet – und nicht umgekehrt. Die optimale Balance zwischen Risiko und Kosten kann nun mit zwei verbesserten Methoden gefunden werden. Jede der beiden Methoden bietet Vor- und Nachteile und erfordert unterschiedliche Voraussetzungen. Bei der ersten Methode wurde eine statistische Methode weiterentwickelt. Sie erfordert vergleichsweise wenige Daten und erlaubt eine Vorhersage aus dem letzten Kalibrierergebnis. Dafür werden je nach Gerätetyp, Messtechnologie und Erfahrungswerten verschiedene Zuverlässigkeitsmodelle ausgewählt (Bild 3). Die Methode legt fest, wie die „normierte Zuverlässigkeit“ durch Zuverlässigkeitskurven (farbige Linien) segmentiert werden. Die entsprechende Zuverlässigkeitskurve wird dann anhand der Messfehler der letzten ausgewählten Kalibrierung ausgewählt. Als nächstes wird ein Zuverlässigkeitsziel Rt angewendet (bestimmt durch die Gerätekritikalität), um den Wert zu finden, an dem sich der Schnittpunkt mit der Zuverlässigkeitskurve ergibt. Daraus folgt das normierte Intervall, aus dem schließlich das neue Kalibrierintervall berechnet wird. Die Methode lässt sich relativ einfach anwenden erfordert wenig Eingangsdaten wie Kritikalität und Kalibrierwerte, die zudem leicht verfügbar sind. Im Gegensatz dazu verwenden alle bisher bekannten Methoden nur Bestanden-/Nicht bestanden-Ergebnisse und nicht die Kalibrierwerte selbst. Auch dann, wenn Daten nur begrenzt verfügbar sind, ist das Verfahren robust genug, um Kalibrierintervalle zu liefern. Zudem kann die Metho- REMBE® Druckentlastung und Explosionsschutz. REMBE ® GmbH Safety+Control Gallbergweg 21 59929 Brilon, Germany T +49 2961 7405-0 hello@rembe.de © REMBE® | All rights reserved NOVEMBER 5 · 2022 foodTECHNOLOGIE 17

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