JP2009230174A - 検査用計測システムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】取引上、あるいは規制上、測定結果の信頼性証明が求められる場合に迅速に対応可能にする。
【解決手段】本発明は、校正事業者及び国家計量標準機関までの遠隔校正或いは持ち込み校正を可能にする計量トレーサビリティーに、検査基準をもつ検査用計測機器及び校正証明書検索システムを組み合わせることにより、インターネットを介して校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証あるいは証明する。
【選択図】図３

Description

本発明は、インターネットを介して校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証あるいは証明する検査用計測システム及び方法に関する。
検査用計測システムは、測定結果の信頼性証明を必要とする原子力発電設備、石油プラント、半導体製造などの設備産業の維持・保全、電子商取引、自動車部品製造などの出荷・受け入れ検査などにおいて、用いることができる。従来、測定結果の信頼性証明を求められる場合には、測定機器の校正証明書、その上位の校正器物の校正証明書、---と階層を遡り、国家計量標準にたどりつくまでの校正証明書を手作業で集めるのが実態であった。校正量目が組み立て単位（註：SI単位系には次元的に独立であると見做される７つの基本量、すなわち長さ、質量、時間、電流、熱力学温度、物資量、光度があり、それらの基本単位はメートル(m)、キログラム(kg)、秒(s)、アンペア(A)、ケルビン（K）、モル（mol）、カンデラ(cd)である。この他の単位（組み立て単位）は、７つの基本単位から四則演算で導き出される）の場合は、膨大な手間を要した。
売り手側からも買い手側からも信頼される検査用計測機器（システム）が求められており、どちらかに有利になることの無いように公平性・信頼性をいかに保つかが重要である。例えば、国境を越える貿易での検査(例えば、自動車の基準認証への適否を判断する検査)や、売り手と買い手が直接顔を会わすことのない電子商取引における検査では計測機器の信頼性が特に重要である。
検査用計測機器の公平性・信頼性を保つ手段の一つとして計測標準トレーサビリティーがあるが、当該規格の要求精度を満たし、かつコスト的、時間的に適切なトレーサビリティー経路の選択も重要である。また、検査において不合格を合格、あるいは合格を不合格とする不適切な判別を可能な限り少なくし、かつ合格あるいは不合格の分析を行って生産ラインにフィードバックすることが信頼性と生産性を向上させることになる。また、原子力発電設備や石油プラント、半導体製造などの設備産業の維持・保全に関しても設備維持規格の検査基準の整備と信頼性のある測定が必要である。
図１は、従来のJCSS(Japan Calibration Service System)に基づく計量標準供給体系（トレーサビリティー）を示す図である。計量標準供給体系とは、国家計量標準を産業現場まで供給する体系のことであるが、現場計測器器からみれば逆に国家計量標準まで遡る体系であると見做すことも出来る。現場の計測機器が信頼できる測定値を示すためには校正（calibration）されていなければならないので、顧客の計量管理部門の常用標準器（実用標準）あるいは登録事業者の常用参照標準器（常用参照標準）に基づいて校正される。常用標準器あるいは常用参照標準器は、より上位の登録事業者の特定二次標準器（二次標準）に基づいて校正され、特定二次標準器は特定標準器（国家計量標準）に基づいて校正される。このように、現場計測器から国家計量標準にまで遡源することができる体系を「計量標準トレーサビリティー体系」という。
検査用計測機器は、計量トレーサビリティーに則って校正されてから使用される。図１に示すように、従来、測定結果を保証するためには
１）国家計量標準機関の国際比較
２）国家計量標準機関から、校正事業者の認定スキーム（例えばJCSS; Japan Calibration Service Systemなど）で登録した校正事業者への計量標準供給
３）供給された計量標準に基づく校正機器の内蔵標準器の校正
４）校正された校正機器による測定機器の校正
というそれぞれ独立した手順で行われてきた。しかし、従来の計量トレーサビリティー（計量標準供給体系）には、以下のような問題点がある。
１）検査の測定結果に信頼性証明を求められることがある。このような場合、従来は図１の一般計測器の層から校正にかかわる実用標準（常用参照標準）→ 二次標準 → 国家計量標準とさかのぼって校正証明書を手作業で集めていた。校正すべき量が単一量の場合も工数がかかったが、組み立て単位の場合は、それを構成する単位ごとに上位の階層を遡って国家計量標準まで連鎖しなければならないので更に膨大な工数を要した。
２）従来は、一方的な計量トレーサビリティー経路で校正するのみで、当該規制、取引条件などから求められる検査条件を満たす適切な計量トレーサビリティー経路を逆に検索することは無かった。
３）従来は、計測の不確かさを合否判別に生かしていなかったので、不合格品を合格に、合格品を不合格品に誤判別することがあった。
４）従来は、一般測定機器を検査用に充当していたので、合否判定の結果についての分析までは行なっていない。
JCSSの概要や、標準供給制度、計量トレーサビリティ方針、供給している計量標準の技術的適用指針、校正方法、不確かさ、登録事業者などについては、非特許文献１に述べられている。
（独立行政法人）製品評価技術基盤機構の適合性認定分野(IAJapan)のURL http://www.iajapan.nite.go.jp/iajapan/index.html
本発明は、取引上、あるいは規制上、測定結果の信頼性証明が求められる場合に迅速に対応できる検査用計測方法及びシステムを提供することを目的としている。
また、本発明は、当該規制、取引条件などから求められる検査条件を満たす精度的、コスト的、時間的に必要十分な計量トレーサビリティー経路を逆に検索する方法も提供することを目的としている。検査においては、誤判別を極力少なくするために、計測の不確かさを判別の閾値に盛り込み、また、検査の合否判別の結果についても分析し、生産ラインにフィードバックする。
本発明の検査用計測システム及び方法は、校正事業者及び国家計量標準機関までの遠隔校正或いは持ち込み校正を可能にする計量トレーサビリティーに、検査基準をもつ検査用計測機器及び校正証明書検索システムを組み合わせることにより、インターネットを介して校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証あるいは証明する。
前記校正証明書検索システムは、計測機器から国家計量標準にまで遡源する計量標準トレーサビリティー体系において、校正器物にアドレスを付与し、該校正器物に関する情報をインターネット上に公開し、インターネット上で上位参照標準器を検索して順次国家標準にいたるまで遡源し、校正証明書の連鎖の検索によって計測結果の信頼性証明を行なう。前記検査用計測機器は、規制、規格、或いは仕様についての検査基準データベースを用いて検査結果の合否判定する。検査基準が複数の構成要素から成り、該複数の構成要素の関数として最終的に不合格と判別された場合、合否判定のどの項目が何故不合格であったかを分析する。合否判定で合格許容範囲の中での分布を調べ、過剰品質になっていないかかどうかを分析し、合格の範疇でもっともコストの低い分布にするように生産ラインにフィードバックする。
本発明によれば、取引上や規制などで、測定結果の信頼性証明を要求される場合に対応することが可能になる。また、単に信頼性証明のみならず、ある規格に対する合否判定や、合格・不合格の場合に何故そうなのかを分析することも可能になる。
一方向の計量標準供給経路であれ、測定現場からみた最適な計量標準供給経路であれ、計量標準供給の各階層での不確かさおよび計測機器自身の不確かさの合成不確かさ（校正証明の不確かさの積極的利用）を検査の判別基準に加味することにより、誤判別を防止することができる。単純に一つの検査項目ではなくて、複数の検査要件からなる1セットの検査基準の場合、検査の合否判別で不合格となった項目を分析し、明示することにより、生産ラインは不具合の原因を迅速に発見できる。
図１は従来の計量トレーサビリティー（計量標準供給体系）を示すもので、校正の実施にあたっての測定や記録はコンピュータ化されているものの、トレーサビリティー体系全体としてシステム化されている状態ではない。従って、最終的な測定結果の信頼性を証明するためには、現場計測器を校正した階層から順次上の階層を遡って国家計量標準に至る校正証明書を収集する必要がある。従来はこの作業を手作業で行なっていたが、膨大な工数を要した。
図２は、本発明の基本構成を示す検査用計測システムの概念図である。本発明の検査用計測システムは、計量トレーサビリティー（遠隔校正を主とする）に、検査（判別）基準をもつ検査用計測機器を有する校正証明書検索システムを導入することにより、インターネットを介して校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証（あるいは証明）する。
図３は、図２に示した検査用計測システムを説明する図である。図示のように、検査結果の信頼性を保証する検査用計測システムとして、計量トレーサビリティー（一点鎖線枠内）に校正証明書検索システムを導入することにより、校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証（あるいは証明）する。検査用計測システムは、検査（判別）基準をもつ検査用計測機器を有する校正証明書検索システムに、図１に示したような計量トレーサビリティーが合体したものである。図３に例示の検査用計測システムは、国際単位系(SI)計量標準トレーサビリティーに基づく校正を行い、かつ校正証明書の連鎖を検索する機能を備えている。
図４は、検査用計測機器を説明する図である。通常の計測機器は測定機能のみであるが、図示の検査用計測機器は、遠隔校正機能（内蔵基準器校正）、零点自己校正機能、測定範囲の直線性自己校正機能、及び双方向通信機能だけでなく、不確かさ算出機能、及び校正証明書検索機能を有している。これによって、計量トレーサビリティーを介して、校正事業者及び国家計量標準機関までの遠隔校正或いは持ち込み校正を可能にするだけでなく、校正証明検索システムを介して、校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証する。さらに、検査用計測機器は、規制、規格、仕様についての検査基準データベースを用いて合否判定する機能を有している。
図５は、校正証明書の連鎖を検索する校正証明書検索システムを説明する図である。図中のA1は同じ量目（例えば、直流電圧標準）の最上位の国家計量標準器である特定標準器を表す。B1〜B4は同じ量目で、特定標準器によって校正される特定二次標準器を表し、以下、C1〜C4は同じ量目の常用参照標準を表し、D1〜D3は計測事業者の有する実用標準器を表し、それぞれの階層に複数の事業者が保有する複数の標準器（仲介標準器）があることを示す。標準器の仕様による精度の違い、事業者の経営方針による校正料金、校正に要する期間、搬送方法には違いがあるので、利用者は校正証明書検索システムに自らの目的に応じた条件（精度優先、コスト優先、あるいは期間優先など）を付加することによりいずれかを選択することができる。
ここでいう校正証明書検索システムとは、例えば、計測機器から国家計量標準にまで遡源する計量標準トレーサビリティー体系において、計測機器校正にかかわる計量標準器或いは仲介標準器を含む校正器物にアドレスを付与し、該校正器物に関する情報を会員制Webを含むインターネット上に公開し、インターネット上で上位参照標準器を検索して順次国家標準にいたるまで遡源し、校正証明書の連鎖の検索によって計測結果の信頼性証明を行なう方法をいう。
図６は、検査結果の保証を説明する図である。従来は、計測機器は一方的な計量トレーサビリティー経路で校正するのみであったが、上述の校正証明書検索システムによって最適な校正トレーサビリティー経路を検出した上で、目的に適した検査精度で検査結果を保証し、合否判別を行なうことが出来る。また、検査しようとする規格・基準・仕様、およびその背景にある一般的に満たすべき規格（安全規格、環境規格など）の特徴的数値をデータベース化して検査基準となし、測定結果とその数値化された基準とを比較し、合否判別機能を持つことができる。検査をしようとする規格・基準・仕様に複数の構成要素がある場合には、それらの関数として最終的な合否判別を行う。また、検査において不合格を合格、あるいは合格を不合格とする不適切な判別を可能な限り少なくするために、測定結果の不確かさ（計量標準にかかわる不確かさ、測定機器の偏り、測定回数依存性の不確かさなどの合成不確かさ）情報を活用する。検査の判別値の上限および下限に測定値の不確かさを加味することにより、不合格品を合格品、あるいは合格品を不合格品と誤る率を低減する。
図７は、検査結果の合否判別を説明する図である。従来は、計測の不確かさを合否判別に生かしていなかったので、不合格品を合格に、合格品を不合格品に誤判別することがあった。例示のシステムでは、校正証明書検索システムによって最適な校正トレーサビリティー経路を検出した上で、検索した計量トレーサビリティー経路の計測標準や計測機器の合成不確かさを判別の閾値に盛り込むことにより、検査における誤判別を極力少なくできる。さらに、当該検査規格・基準・仕様、およびその背景にある一般的に満たすべき規格（安全規格、環境規格など）に対して、必要十分な検査精度を満たし、かつコスト、校正に要する時間が最小になる計量標準トレーサビリティー経路を検索する機能を備えることができる。
図８は、合否判定の結果についての分析を説明する図である。従来は、一般測定機器を検査用に充当していたので、合否判定の結果についての分析までは行なっていない。例示のシステムでは、当該検査規格・基準・仕様が複数の構成要素から成り、校正証明書検索システムによって最適な校正トレーサビリティー経路を検出した上で、複数の構成要素の関数として最終的に不合格と判別された場合、合否判定のどの項目が何故不合格であったかを分析する機能を備える。さらに、当該検査規格・基準・仕様が複数の構成要素から成り、それらの関数として最終的に不合格と判別された場合、合否判定のどの項目が何故不合格であったかを分析する機能を備えることができる。
図９は、生産ラインへのフィードバックを説明する図である。従来は、一般測定機器を検査用に充当していたので、合否判定の結果合格であればそれ以上の追及はしない。例示のシステムでは、当該検査規格、基準、仕様を特徴付ける数値データベースを判定基準としてもち、校正証明書検索システムによって最適な校正トレーサビリティー経路を検出した上で、かつ、合否判別で合格許容範囲の中での分布を調べ、過剰品質（目標値近傍に分布が集中）になっていないかかどうかを分析し、合格の範疇でもっともコストの低い分布にするように生産ラインにフィードバックする機能を備える。さらに、合格品が多数ある場合、許容範囲の中での分布を調べ、過剰品質（目標値近傍に分布が集中）になっていないかかどうかを分析し、（合格の範疇でもっとも合理的な分布にするよう）フィードバック機能を備えることができる。
従来のJCSS(JapanCalibration Service System)に基づく計量標準供給体系（トレーサビリティー）を示す図である。 本発明の基本構成を示す検査用計測システムの概念図である。 図２に示した検査用計測システムを説明する図である。 検査用計測機器を説明する図である。 校正証明書の連鎖を検索する校正証明書検索システムを説明する図である。 検査結果の保証を説明する図である。 検査結果の合否判別を説明する図である。 合否判定の結果についての分析を説明する図である。 生産ラインへのフィードバックを説明する図である。

Claims (7)

  1. 校正事業者及び国家計量標準機関までの遠隔校正或いは持ち込み校正を可能にする計量トレーサビリティーに、検査基準をもつ検査用計測機器及び校正証明書検索システムを組み合わせることにより、インターネットを介して校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証あるいは証明することから成る検査用計測システム。
  2. 前記校正証明書検索システムは、計測機器から国家計量標準にまで遡源する計量標準トレーサビリティー体系において、校正器物にアドレスを付与し、該校正器物に関する情報をインターネット上に公開し、インターネット上で上位参照標準器を検索して順次国家標準にいたるまで遡源し、校正証明書の連鎖の検索によって計測結果の信頼性証明を行なう請求項１に記載の検査用計測システム。
  3. 前記検査用計測機器は、規制、規格、或いは仕様についての検査基準データベースを用いて検査結果の合否判定する請求項２に記載の検査用計測システム。
  4. 検査基準が複数の構成要素から成り、該複数の構成要素の関数として最終的に不合格と判別された場合、合否判定のどの項目が何故不合格であったかを分析する請求項３に記載の検査用計測システム。
  5. 合否判定で合格許容範囲の中での分布を調べ、過剰品質になっていないかかどうかを分析し、合格の範疇でもっともコストの低い分布にするように生産ラインにフィードバックする請求項４に記載の検査用計測システム。
  6. 校正事業者及び国家計量標準機関までの遠隔校正或いは持ち込み校正を可能にする計量トレーサビリティーに、検査基準をもつ検査用計測機器及び校正証明書検索システムを組み合わせることにより、インターネットを介して校正証明書を順次階層を遡って検索し、国家計量標準に至る連鎖を確認して検査結果の信頼性を迅速に保証あるいは証明することから成る検査用計測方法。
  7. 前記校正証明書検索システムは、計測機器から国家計量標準にまで遡源する計量標準トレーサビリティー体系において、校正器物にアドレスを付与し、該校正器物に関する情報をインターネット上に公開し、インターネット上で上位参照標準器を検索して順次国家標準にいたるまで遡源し、校正証明書の連鎖の検索によって計測結果の信頼性証明を行なう請求項６に記載の検査用計測方法。
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