Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung Office fédéral de métrologie et d’accréditation Ufficio federale di metrologia e di accreditamento Swiss Federal Office of Metrology and Accreditation Eidg. Justiz- und Polizeidepartement Département fédéral de justice et police Dipartimento federale di giustizia e polizia Federal Department of Justice and Police Zeitschrift für Metrologie / Journal de métrologie Rivista di metrologia / Journal of Metrology met INFO METAS wird führend in der Partikelmesstechnik Russgenerator weiter entwickelt Hochpräzisions-Ionenanalytik und ihre kommerziellen Anwendungen Les multiples facettes de la métrologie industrielle 1/2004
Transcript
Bundesamt für Metrologie und AkkreditierungOffice fédéral de métrologie et d’accréditationUfficio federale di metrologia e di accreditamentoSwiss Federal Office of Metrology and Accreditation
Eidg. Justiz- und PolizeidepartementDépartement fédéral de justice et policeDipartimento federale di giustizia e poliziaFederal Department of Justice and Police
Zeitschrift für Metrologie / Journal de métrologieRivista di metrologia / Journal of Metrology
met INFO
METAS wird führendin der PartikelmesstechnikRussgenerator weiter entwickelt
Hochpräzisions-Ionenanalytik und ihre kommerziellen Anwendungen
Les multiples facettes de la métrologie industrielle
1/2004
metINFO
Zeitschrift für Metrologie, Vol. 11, 1/2004
Journal de métrologie, Vol. 11, 1/2004
Rivista di metrologia, Vol. 11, 1/2004
Journal of Metrology, Vol. 11, 1/2004
www.metas.ch/de/metINFO
5.04.2004
Herausgeber/Editeur/Editore/Publisher
Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung
Office fédéral de métrologie et d’accréditation
Ufficio federale di metrologia e di accreditamento
Swiss Federal Office of Metrology and Accreditation
Dr. Jacques Morel, Dr. Jürg Niederhauser, Dr. Bruno Vaucher,
Heidi Willumat, Dr. Dieter W. Zickert
Copyright
Nachdruck mit Quellenangabe gestattet, Belegexemplar erwünscht
Reproduction autorisée avec indication de la source, justificatif souhaité
Riproduzione con indicazione delle fonti ammessa, auspicato un esemplare
Reproduction allowed under indication of source, copy of reprint derived
ISSN 1660-4733ISSN 1660-6094 (Online-Edition)
Mit der vom Labor Spiez übernommenen Kalibrieranlage erwei-tert METAS sein Diensleistungsangebot in der Partikelmess-technik und wird zum führenden Labor in Europa (Seite 22).
Avec l'installation d'étalonnage reprise du laboratoire de Spiez,METAS étend ses prestations dans la technique de mesure desparticules et devient un des premiers laboratoires d'Europe (page 22).
Grazie all’impianto di taratura installato nel Laboratorio di Spiez,il METAS amplia l’offerta di servizi per quanto concerne la tecnica di misurazione delle particelle, diventando un laboratorioall’avanguardia in Europa (pagina 22).
METAS expands its range of services in particle measurementtechnology with the take-over of calibration facilities from Spiezlaboratory and becomes Europe's leading laboratory (page 22).
Impressum
1metINFOVol. 11 No. 1/2004
Table des matières / Sommario / ContentsInhalt
Editorial
Partikelmesstechnik
Russgenerator weiter entwickelt
Ionenanalytik
Hochpräzisions-Ionenanalytik und ihre kommerziellen Anwendungen
Métrologie industrielle
Les multiples facettes de la métrologie industrielle
Mesures de comparaison
Comparaison européenne pour les niveaux de tension DC jusqu’à 100 kV
International
Abkommen zur gegenseitigen Anerkennung von Typenprüfungen
CH-Metro
METAS wird führend in der Partikelmesstechnik
CH-Metro
Neues Kursangebot am METAS
CH-Metro
Die Qualitätssicherung von METAS
CH-Metro
Mehrwertsteuer für den Anschluss der Normale akkreditierter Stellen
CH-Metro
Erweiterter Geltungsbereich bei Waagen
Flash
Ziele, Indikatoren und Verzichtsplanung
Flash
Hohe Gesamtzufriedenheit dank ausgezeichneten Mitarbeitenden
Die lebenslange Weiterbildung ist Bestandteil des Berufsalltags.
Wer diese Tatsache nicht zur Kenntnis nehmen will, riskiert, dass
seine Arbeitskraft eines Tages nicht mehr gebraucht wird. Die
Weiterbildung selber ist längst zu einem eigenen Marktsegment
geworden. Es gibt praktisch nichts, was nicht irgendwo angeboten
wird. Umso erstaunlicher mag es auf den ersten Blick erscheinen,
dass in der Schweiz auf dem Gebiet des Kalibrierens Bildungs-
angebote gesucht werden müssen.
Kalibrieren ist eine typische Querschnittstätigkeit. Auf allen
Gebieten der Naturwissenschaften und der Technik ist das Kali-
brieren der verwendeten Messeinrichtungen notwendig. Die
Schulung in Kalibriertechnik kann aber nicht ohne Wissen über
die Grundlagen und die spezifischen Werkzeuge der entsprechen-
den Disziplin durchgeführt werden. Die Ausbildung in Kalibrier-
technik kann deshalb auch nicht als Erst- oder Hauptausbildung
in den Lehrplan technischer Schulen aufgenommen werden. Zu-
dem führt der Nutzer von Messinstrumenten die Kalibrierung oft
nicht selber durch, sondern überlässt diese Tätigkeit einer Eich-
oder Kalibrierstelle, welche über die meistens nicht ganz billigen
Einrichtungen dazu verfügen muss. Das Kalibrieren und das da-
mit verbundene theoretische Fachwissen wird deshalb an tech-
nisch-wissenschaftlichen Schulen oft als Randthema betrachtet,
für das wenig Zeit investiert wird.
Kalibrieren erfordert eine intensive Auseinandersetzung mit dem
Messprozess, die zuverlässige Messergebnisse erst möglich
macht. Sie führt zu einem tieferen Verständnis der Problemlösung
mittels Messinstrumenten und hilft bei der Interpretation von
Messergebnissen. Dieses Verständnis ist in der Forschung ebenso
nützlich wie in der Produktion, der Umweltüberwachung, im
Medizinalbereich oder dem Qualitätsmanagement. Das Fehlen
spezifischer Schulungsmöglichkeiten in Kalibriertechnik, insbe-
sondere auch mit der Möglichkeit zum praktischen Umgang mit
hochwertigen Messeinrichtungen, haben Kunden verschiedentlich
veranlasst, METAS nach der Durchführung spezifischer Schu-
lungsanlässe anzufragen. Diese Anregungen haben wir auf-
genommen und im vergangenen Jahr erstmals auf zwei verschie-
denen Fachgebieten Kurse in Kalibriertechnik durchgeführt. Die
Kursbewertung durch die Teilnehmer ist äusserst erfreulich aus-
gefallen und veranlasst METAS, das Angebot auch auf andere
Gebiete auszudehnen. Weitere Information dazu erhalten Sie in
diesem Heft.
Chères lectrices, chers lecteurs
La formation continue fait partie de la vie quotidienne d'une
carrière professionnelle. Qui ignore ce fait risque de voir un jour
ses services inutilisés. Depuis longtemps la formation continue
occupe à elle seule un créneau du marché. Il n'y a pratiquement
rien qui ne soit pas offert quelque part. Il est d'autant plus éton-
nant qu'en Suisse il faille à première vue chercher des offres de
formation dans le domaine de l'étalonnage.
L'étalonnage est une activité qui en touche beaucoup d'autres.
Il est nécessaire d'étalonner les dispositifs de mesure utilisés
dans tous les domaines scientifiques et techniques. L'enseigne-
ment de la technique d'étalonnage ne peut se faire sans connais-
sance des bases et des outils spécifiques de la discipline con-
cernée. C'est pourquoi la formation en technique d'étalonnage ne
peut pas faire partie du plan d'étude des écoles techniques en
tant que première branche ou branche principale. L'utilisateur
d'instruments de mesure n'effectue la plupart du temps pas
lui-même l'étalonnage, mais le confie à un organisme de vérifi-
cation ou d'étalonnage qui doit disposer d'installations le plus
souvent coûteuses. Dans les écoles technico-scientifiques, l'éta-
lonnage et les connaissances théoriques qu'il implique sont donc
considérés comme des domaines secondaires auxquels on ne
consacre que peu de temps.
Pour obtenir des résultats de mesure fiables, l'étalonnage néces-
site une étude détaillée du processus de mesure; elle permet de
comprendre en détail la résolution du problème de l'utilisation
des instruments de mesure et elle aide à interpréter les résultats.
Cette maîtrise est utile dans la recherche comme dans la produc-
tion, la gestion de l'environnement, la médecine ou la gestion de
la qualité. Le manque de possibilités de formation en étalonnage,
en particulier le manque d'exercices pratiques avec du matériel
de mesure de haute qualité, ont poussé à plusieurs reprises des
clients à demander à METAS d'organiser des cours spécifiques.
L'Office a accédé à ces demandes et organisé pour la première
fois l'année passée des cours d'étalonnage dans deux domaines
différents. L'évaluation de ces cours par les participants a donné
des résultats particulièrement réjouissants. METAS va donc éten-
dre son offre à d'autres domaines. Le présent bulletin vous donne
des précisions à ce sujet.
3metINFOVol. 11 No. 1/2004
Care lettrici, cari lettori
La formazione continua è parte integrante della vita professionale.
Chi non ne prende atto rischia che le sue capacità professionali,
in futuro, non siano più competitive sul mercato del lavoro. La
stessa formazione continua è già da tempo diventata un segmen-
to di mercato. Praticamente è offerto di tutto ovunque. A prima
vista sorprende quindi molto il fatto che in Svizzera occorra an-
dare alla ricerca delle offerte di formazione nell’ambito della tara-
tura.
La taratura è una tipica attività a carattere trasversale visto che
concerne tutti i settori delle scienze naturali e della tecnica. L’in-
segnamento della tecnica di taratura presuppone la conoscenza
delle basi e degli strumenti specifici della rispettiva disciplina.
Per questo motivo la tecnica della taratura non può nemmeno
essere inserita come formazione principale nel programma delle
scuole tecniche. Inoltre, spesso, la taratura non è effettuata
dall’utente stesso, bensì da un laboratorio di verificazione o di
taratura, il quale, per poter svolgere tale attività, deve disporre di
apparecchiature che di solito sono molto costose. Di conse-
guenza, nelle scuole tecnico scientifiche la taratura e le
conoscenze specifiche ad essa associate sono spesso trattate
come materia marginale alla quale è dedicato poco tempo.
La taratura richiede un’approfondita conoscenza del metodo di
misurazione. Di fatto, soltanto tale conoscenza permette di otte-
nere risultati affidabili e porta a una più profonda comprensione
della soluzione del problema realizzata con lo strumento di misu-
razione e facilita l’interpretazione dei risultati della misurazione.
Tale comprensione è utile sia nell’ambito della ricerca sia in quel-
lo della produzione, della tutela dell’ambiente, della medicina o
della gestione della qualità. La mancanza di offerte di formazione
nell’ambito della tecnica della taratura, in particolare anche della
possibilità di impiegare apparecchiature di misurazione di alto
livello, hanno indotto alcuni clienti a chiedere al METAS di or-
ganizzare incontri di formazione specifici. Abbiamo accolto tale
richiesta e, l’anno scorso, abbiamo offerto, per la prima volta,
corsi di tecnica della taratura in due diversi settori specializzati.
Visto che i partecipanti hanno espresso un grande apprezzamen-
to per i corsi, il METAS intende estendere l’offerta anche ad altri
settori. Per altre informazioni vogliate consultare la presente
rivista.
Dear reader
The lifelong undertaking of further career orientated education is
an essential part of professional daily life. He who fails to
acknowledge this, risks being unable to sell his labour one day.
Further career education has, in itself, long since become an
independent market sector. There is practically nothing, which is
not offered somewhere. At first glance, it appears all the more
astonishing that training opportunities in the field of calibration
in Switzerland have to be sought after.
Calibration is a typical, cross-section activity. In all spheres of
natural science and technology, it is essential to calibrate the
measuring instruments in use. Schooling in calibration techno-
logy cannot be performed without adequate knowledge of the
fundamentals and specific tools of the relevant discipline. Trai-
ning in calibration technology can therefore not be offered as a
main faculty in the teaching curriculum at colleges of technology.
Furthermore, the operator of the measuring instruments quite
often does not perform the calibration personally, but delegates
this task to a verification or calibration laboratory, which has to
be equipped with the often not inexpensive apparatus. Cali-
bration, and the theoretical specialised knowledge involved, is
therefore often considered as a subsidiary subject, for which very
little time is invested.
Calibration demands an intensive examination of the measuring
process, only which will enable reliable measurement results.
This leads to a profounder understanding of the problem solving
by means of the measuring instruments and helps towards the
interpretation of results. This understanding is just as beneficial
to research as it is to production, monitoring of the environment,
medicine or quality management. The lack of specialised training
possibilities in calibration technology, in particular offering the
opportunity of practical experience with high-precision measuring
instruments, has caused several customers to inquire at METAS
about specific training opportunities. We took up this suggestion
and, for the first time last year, gave courses in calibration tech-
nology in two different specialist fields. A course assessment
made by the course members proved extremely satisfactory and
has led METAS to extend the range to other fields. Further infor-
mation on this can be read in this magazine.
4 metINFO Vol. 11 No. 1/2004
Medizinische Studien zeigen, dassRusspartikel einen grossen Einfluss aufdie Gesundheit von Mensch und Tierausüben. Aus diesem Grund sindEmissions- und Immissions-Grenz-werte für Russpartikel erlassen worden.Um ihre Einhaltung überwachen zukönnen, sind einfache und geeigneteMessverfahren nötig. Im Rahmen ei-nes Forschungs- und Entwicklungspro-jektes wurde von 1998 bis 2000 der sogenannte Combustion Aerosol Stan-dard (CAST) im METAS entwickelt(siehe OFMETInfo 2/2002). Die ETHZürich, die SUVA sowie die Bundesäm-ter für Umwelt, Wald und Landschaft(BUWAL) und für Strassen (ASTRA)unterstützten dieses Projekt.
Der CAST-Generator wird in ersterLinie in der Automobilindustrie einge-setzt, und zwar als konstante Russ-quelle fürs Kalibrieren von Partikel-messgeräten und für die Prüfung vonFiltern, aber auch für die Entwicklungneuer Partikelmessverfahren. Des Wei-teren laufen seit einigen Jahren medizi-nische und toxikologische Untersu-chungen mit den vom CAST erzeugtenRusspartikeln.
Partikelgenerator für flüssige Brenn- und KraftstoffeDie Grundausführung des CAST-Gene-rators benutzt Propangas, um Flammebzw. Rauchgas zu bilden. Es war eingrosser technischer Fortschritt, für For-schung und messtechnische Anwen-
dungen erstmals standardi-sierte Vergleichspartikel zurVerfügung zu haben, dienicht aus einem Dieselmo-tor stammten. Den Nach-teil, dass der Propanrussaus chemischer, physikali-scher und toxikologischerSicht den Dieselölruss nichtvoll repräsentiert, weil er auseinem anderen Brennstoffals Dieselöl erzeugt wird,nahm man gern in Kauf.
Untersuchungen zeigen,dass der Unterschied vor al-lem die Zusammensetzungdes Russes betrifft. Der Pro-panruss ist im Vergleichzum Dieselölruss der glei-chen Grössenklasse «tro-ckener». Der Gehalt an ele-mentarem Kohlenstoff (EC)liegt beim Propanruss deut-lich höher als beim Russ,der aus einem Dieselmotorausgestossen wird. Entspre-chend klein ist der Anteil Kohlenwas-serstoff, der auf dem Russ abgelagertist. Der typische Geruch des Dieselöl-russes ist z. B. beim Propanruss nichtvorhanden; ein Zeichen dafür, dassdarin gewisse organische, Dieselöl spe-zifische Substanzen fehlen.
Aus diesem Grund kristallisiertesich ein grosses Bedürfnis heraus, denCAST-Generator für den Betrieb mitDieselöl bzw. generell mit flüssigen
Brennstoffen weiter zu entwickeln. Einsolcher Partikelgenerator bietet vielenoch nie da gewesene Vorteile: Bei-spielsweise ist es möglich, Russparti-kel nicht nur aus Dieselöl, sondernauch aus Benzin und sogar aus Kero-sin zu erzeugen, und das unter wieder-holbaren Bedingungen. Die so erzeug-ten Russpartikel können dannuntersucht, miteinander verglichenund charakterisiert werden.
Russgenerator weiter entwickeltDer am METAS entwickelte Generator für die reproduzierbare Herstellung von Russteilchen istnicht nur zur Serienreife gebracht, sondern auch weiter entwickelt worden: Jetzt ist es nicht mehrnur mit gasförmigen Brennstoffen möglich, Russpartikel zu erzeugen, sondern auch mit flüssigenwie Dieselöl, Benzin und sogar Kerosin. Der Bau eines Mammutbrenners für Rauchgasmengenüber 1’000 Liter pro Minute und die Entwicklung eines handlichen Mini-Generators erweitern denAnwendungsbereich zusätzlich.
L i a n p e n g J i n g
Partikelmesstechnik
1: Schematische Darstellung des Russgenerators für flüssige Brenn-und Kraftstoffe.
Partikelstrom Russ
FlammeBre
nnra
um
Löschgas
Verdünnungsgas
Trägergas
Dieselöl
Luft
Fachartikel
Vielfältige Anwendungs-möglichkeitenRussgeneratoren für flüssige Brenn-und Kraftstoffe sind vielseitig verwend-bar. Sie schaffen beste Voraussetzun-gen, um die Emissionseigenschaftenvon Kraftstoffen zu untersuchen. Zu-dem ist es möglich, die Russ-Emissionverschiedener Dieselölqualitäten, mitund ohne Additive, miteinander zu ver-gleichen. Solche Untersuchungen wer-den heutzutage meistens in Formgross angelegter Messkampagnen undoft mit verschiedenen Motorentypenoder mit Hilfe von Fahrzeugflottendurchgeführt. Das ist mit grossemZeitaufwand und enorm hohen Kostenverbunden. Der Russgenerator für flüs-sige Brennstoffe stellt für solche Unter-suchungen eine wesentlich günstigereund sehr zuverlässige Alternative dar.Die Untersuchungsdauer reduziertsich dabei von Monaten auf Tage.
Die Aussagen, die mit seinen Parti-keln gemacht werden können, sind un-abhängig von einem Motorentyp undhaben universellen Charakter, wenn esdarum geht, die Wirkungen der Additi-ve zu erforschen. Der Russ aus demunteren Abschnitt der Flamme, woRusspartikel hauptsächlich gebildetwerden, erlaubt eine Aussage darüber,welche Komponente des verwendetenKraftstoffs mehr zur Russbildung bei-trägt. Wird der Russ jedoch aus demoberen Abschnitt der Flamme entnom-men, wo der Abbrand der Russpartikelim Gang ist, können Schlüsse über dieKraftstoffkomponenten gezogen wer-den, die den Russ schnell oxidieren las-sen. Damit kennt man schon mit ge-ringem Aufwand die verschiedenenKraftstoffkomponenten, die zur Russ-reduktion beitragen. Diese Methodekann auch bei der Untersuchung vonSchmierölen und anderen Brennstof-fen angewandt werden.
Eine weitere wichtige Aufgabe desRussgenerators für Dieselöl bestehtdarin, Referenzruss und Referenzruss-partikel für die Forschung und zur Kali-brierung der Partikelmessgeräte herzu-stellen. Durch die neue Möglichkeit,neben gasförmigem auch flüssigenBrennstoff für die Russerzeugung ein-zusetzen, ist man in der Lage, diese Tä-
5metINFOVol. 11 No. 1/2004
tigkeiten direkt mit dem betreffendenBrennstoff und somit realitätsgetreuerdurchzuführen.
Brennbares Gas hilft Dieselöl entzündenDer neue Brenner hat zwei zylinderför-mige Rohre aus rostfreiem Stahl, dievertikal angeordnet sind. Aus der Öff-nung des mittleren Rohres fliesst einbrennbares Gemisch heraus, währenddie von der Flamme benötigte Luft ausdem Ringspalt zwischen den beidenRohren hinausströmt. Nach dem An-zünden bildet sich über beiden Rohreneine Diffusionsflamme.
Der flüssige Kraftstoff wird vor derZündung zuerst zerstäubt, wie das ineinem direkt einspritzenden Verbren-nungsmotor auch der Fall ist. Dazuwird in das mittlere Rohr ein Zerstäu-ber mit einer Venturi-Düse eingebaut.Der Zerstäuber ist mit dem Gas, Trä-gergas genannt, verbunden, mit demdie Flüssigkeit zerstäubt wird (Illustra-tion 1). Zwischen dem mittleren Rohrund dem Zerstäuber, der an beiden En-den gegenüber dem mittleren Rohrhermetisch abgeschlossen ist, entstehtein Spalt. Dieser Spalt wird mit demflüssigen Kraftstoff verbunden und ge-füllt. Wenn das Trägergas durch denZerstäuber fliesst, kann der flüssigeBrennstoff über eine waagrecht ange-
ordnete Bohrung in die Düse einge-saugt und vom Trägergas in feineTröpfchen zerteilt werden.
Bekanntlich zündet das Dieselöl inder Luft unter atmosphärischen Bedin-gungen nicht selber. Um es dennochzum Brennen zu bringen, wird zumZerstäuben ein brennbares Gas ver-wendet, in unserem Fall Propan. In derFlamme brennen dann die Dieselöl-tröpfchen und erzeugen Russpartikel,wie sie auch in Dieselmotoren vorkom-men. Für selbstzündende Brenn- undKraftstoffe wie Benzin verwendet manStickstoff oder Luft als Trägergas. Ausdem Trägergas und den flüssigenTröpfchen entsteht dann ein brennba-res Gemisch für die Diffusionsflamme.Die Konstruktion des Brenners und dieFliessgeschwindigkeit des Trägergasessind so aufeinander abgestimmt, dassdie Verbrennung in Form einer Diffu-sionsflamme stattfinden kann, die fürdie Erzeugung von Russpartikeln ge-eignet ist.
Um möglichst homogene Tröpfchenzu erhalten, ist der Zerstäuber im mitt-leren Rohr nach unten versetzt. Damitentsteht eine so genannte Beruhi-gungszone, in der sich einerseits dieStrömung beruhigt und andererseitsgröbere Tröpfchen zurückfallen kön-nen. Diese Tröpfchen werden dannüber zwei feine Kanäle in eine im Bren-
2: Der Russgenerator für flüssige Brennstoffe ist nicht nur von der Baugrösse her identisch mit dem herkömm-lichen CAST-Brenner, sondern auch messtechnisch kompatibel. Mit der gleichen Steuerung und mit dem gleichenGerät können beide Betriebsarten gefahren werden, lediglich der Brenner ist auszutauschen. Das Bild zeigt denBetrieb mit Dieselöl, das von der Flasche (rechts im Bild) in den Brenner gesogen wird.
0.0E+00
5.0E+06
1.0E+07
1.5E+07
2.0E+07
2.5E+07
10 100 1000
elektr. Mobilitätsdurchmesser /nm
Partikelkonzentration /Anzahl/cm3
Vol. 11 No. 1/2004
Fachartikel
6 metINFO
ner integrierte Senke zurückgeführtund gesammelt. Dank dieser Vorrich-tung wird die Venturi-Düse nicht vonzurückfallendem flüssigem Brennstoffverstopft. Das gewährleistet einen dau-erhaften Betrieb.
Partikelgrösse variierbarAusgedehnte Experimente mit Dieselölbestätigen die theoretischen Überle-gungen: Gleich wie beim herkömm-lichen, mit Propan betriebenen CAST-Generator werden auch beim neuenPartikelgenerator für flüssige Brenn-stoffe (Bild 2) die Grösse der Russpar-tikel durch die Einstellung der Gasflüs-se und die Löschposition festgelegt.Die durchschnittliche Grösse der Russ-partikel lässt sich in einem Bereich zwi-schen 50 nm und 300 nm variieren(Diagramme 3). Somit wird die Parti-kelgrösse gegenüber dem Propanbe-trieb von 200 nm auf 300 nm erweitert.
Der auf diese Weise hergestellteDieselölruss ist in der Tat eine Mi-schung aus Dieselöl- und Propanruss,weil das Propan bei der Verbrennungauch Russ erzeugt. Allerdings über-wiegt der Dieselölruss bei den meistenBetriebspunkten. In einem Optimie-rungsprozess der ganzen Anlage wirdgegenwärtig daran gearbeitet, den An-teil an Dieselölruss weiter zu vergrös-sern. Denkbar ist, anstelle von Propanein weniger bis sogar nicht Russ bil-dendes Brenngas zu verwenden. Hier-für werden Methan und Wasserstoff inBetracht gezogen.
Generell gesehen besteht der Russmehrheitlich aus elementarem Koh-lenstoff (EC) und organischen Verbin-dungen, die an der Russoberfläche
der auf dem Russ abgelagerten orga-nischen Verbindungen nicht direktaus der Verbrennung des Dieselölsstammt. Es könnte beispielsweisedas Schmieröl sein, das es beimCAST nicht gibt. Dennoch bleibenFragen offen: Wann gelangen die Die-selöl fremden organischen Verbin-dungen auf den Russ, bereits im Ab-gasstrang oder erst beim Sammelnvon Russ auf einem Filter (Artefakt)?Der Russ muss ja zuerst auf ein Fil-terpapier gebracht werden, bevor sei-ne Zusammensetzung untersuchtwerden kann. Welche Bedeutung hatdiese Erkenntnis unter toxikologi-schen Gesichtpunkten?
Das Diagramm 4 zeigt die prozen-tualen Anteile von elementarem undorganischem Kohlenstoff bei verschie-denen Betriebspunkten. Bei den Be-triebspunkten 1 und 2 bewegt sich derAnteil an elementarem Kohlenstoff(EC) im Bereich von 96 % (BP 1) bis90 % (BP 2). In diesem Bereich (mitt-lere Partikelgrösse über 90 nm) liegendie Werte um 1 % bis 2 % tiefer alsbeim entsprechenden Betriebspunktbei der Verwendung von reinem Pro-
abgelagert sind. Mit Hilfe der coulo-metrischen Analyse können der ele-mentare und der in den organischenVerbindungen gebundene Kohlenstoff(OC) quantitativ bestimmt werden.Solche Untersuchungen wurden fürden mit dem CAST erzeugten Dieselöl-russ durchgeführt. Es war interessant,beim Betriebspunkt für 220 nm zu be-obachten, dass der Russ (zahlenmäs-sig 95 % Dieselölruss, 5 % Propanruss)entgegen den Erwartungen bis 96 %aus elementarem Kohlenstoff (EC) be-steht (Diagramm 4). Die gleiche Grös-senklasse des Propanrusses weist ei-nen Wert von 98 % auf.
Verhältnis von elementarem zu organischem BrennstoffDiese Erkenntnis wirft die Frage auf,wie es überhaupt zustand kommt,dass bei Dieselmotoren der EC-Anteilim Gegensatz zum Dieselölruss vomCAST viel tiefer angesiedelt ist, näm-lich bei Werten zwischen 60 % und80 %. Das heisst, dass der Russ vomDieselmotor mehr organische Verbin-dungen enthält. Eine mögliche Ant-wort darauf wäre, dass die Mehrheit
4: Prozentuale Anteile von elementarem und organischem Kohlenstoff bei verschiedenen Betriebspunkten.
Partikelmesstechnik
elektr. Mobilitätsdurchmesser /nm
Partikelkonzentration /Anzahl/cm3
0.0E+00
1.0E+07
2.0E+07
3.0E+07
10 100 1000
elektr. Mobilitätsdurchmesser /nm
Partikelkonzentration /Anzahl/cm3
0.0E+00
5.0E+06
1.0E+07
1.5E+07
2.0E+07
2.5E+07
10 100 1000
elektr. Mobilitätsdurchmesser /nm
Partikelkonzentration /Anzahl/cm3
0.0E+00
4.0E+06
8.0E+06
1.2E+07
10 100 1000
Partikelgrösse 209 nm 141 nm 85 nm 57 nm
–– mit Dieselöl –– ohne Dieselöl
3: Grössenverteilungen bei verschiedenen Betriebspunkten: Die Grössenverteilungen wurde jeweils mit und ohne Dieselöl aufgenommen, um das Verhältnis zwischen Dieselölruss und Propanruss darzustellen.
pan. Die Farbe des Russes ist wie beimBetrieb mit Propan schwarz.
Bei den Betriebspunkten 4 und 5handelt es sich um fettere Verbren-nungsbedingungen, weil das Löscheneines Teils der Flamme auf einer niedri-gen Flammenhöhe erfolgte. Es ist daherzu erwarten, dass der Russ dieser bei-den Betriebspunkte aufgrund unvoll-ständiger Verbrennung einen niedrige-ren EC-Anteil und entsprechendhöheren OC-Anteil aufweist. Der Ver-gleich mit dem Propanbetrieb des CASTzeigt, dass dieser unter fetten Verbren-nungsbedingungen im vergleichbarenDurchmesserbereich ein ähnliches EC-OC-Verhältnis erzeugt. Auch die Ver-schiebung des EC-OC-Verhältnisses mitabnehmender Partikelgrösse verläuftähnlich wie beim Propanbetrieb.
Die Entwicklung des CAST für flüssi-gen Brennstoff geht weiter. Der Proto-typ wird aufgrund der bisherigen Er-kenntnisse weiter verfeinert, um ausihm ein praxistaugliches Prüfinstru-ment zu machen. Der Autor dankt beidieser Gelegenheit den BundesämternMETAS, BUWAL und ASTRA sowie derSUVA für ihre weitere Unterstützungder Entwicklungsarbeiten.
HiVol-CAST-Brenner für grosse RauchgasmengenDie Realisierung des HiVol-CAST stellteinen grossen Schritt in der Weiterent-wicklung des Partikelgenerators dar.Der Name HiVol steht für High Volumeund lässt vermuten, dass es sich dabei
um einen Partikelgenerator für grosseRauchgasmengen handelt. Bild 5 zeigtdie beiden unterschiedlich grossenCAST-Brenner. Rechts neben dem klei-nen «Bruder» mit der bisherigen Bau-grösse steht der neue HiVol-Brenner.Dieser erzeugt aus Propan eine Rauch-gasmenge von 1’500 l/min im Ver-gleich zum bisherigen Modell, das30 l/min generiert.
Der HiVol-Brenner kann somit an-stelle eines Verbrennungsmotors fürbestimmte Anwendungen eingesetztwerden. Beispielsweise können damitdas CVS-System (Constant VolumeSampling) am Motorenprüfstand ge-prüft und die Einflüsse der Verdün-nungsstrecke in diesem System auf dieRusspartikel und somit die Russmes-sung näher untersucht werden. Derneue Brenner ist druckdicht gebautund kann im Gegensatz zum bisheri-
gen in ein geschlossenes System ein-gegliedert werden.
Der Test des neuen HiVol-Brennerswar erfolgreich: Bei geeigneter Fluss-einstellung bildet sich in der Brenn-kammer eine stabile Diffusionsflamme.Die Messungen der Grössenverteilungder Partikel weisen auf einen stabilenBetrieb hin. Der Test bestätigt, dass derHiVol-Brenner analog zum bisherigenBrenner funktioniert. Somit können diebisherigen Erfahrungen bei der Einstel-lung der Partikeleigenschaften genütztwerden.
Mini-CAST-Brenner für mobile EinsätzeIm Gegensatz zum HiVol-CAST verlei-tet der Name Mini-CAST dazu, einenCAST-Generator in Miniaturstil zu ver-muten. Das ist nicht so: Beim Mini-CAST (Bild 9) handelt es sich um einenRussgenerator, der nicht nur andersaussieht, sondern auch auf einem an-deren Verfahren aufbaut, das ebenfallszum Patent angemeldet worden ist.
Im Mini-CAST wird der Russ wiebisher durch das Löschen der Flammemit Löschgas gewonnen. Neu kommthinzu, dass eine im Löschgaskanal ein-
5: Der druckdichte HiVol-CAST für eine Rauchgas-menge bis 1’500 l/min (rechts) im Vergleich zum Brenner für eine Rauchgasmenge von 30 l/min.
0.0E+00
1.0E+07
2.0E+07
3.0E+07
4.0E+07
5.0E+07
6.0E+07
10 1'000
Partikelkonzentration /Anzahl/cm3
elektrischer Mobilitätsdurchmesser /nm
6: Grössenverteilung der mit dem HiVol-CAST-Brenner erzeugten Russpartikel bei drei Betriebspunkten. In der dazu gehörenden Tabelle 7 sind die entsprechenden Partikel-mengen aufgeführt.
8: Einsatz des HiVol-Cast-Rauchgenerators im Prüflabor METAS.
42 63 101
Betriebs- Masse Mengepunkte mg/min Partikel/min
42 nm 0.66 2.57E+1363 nm 0.95 1.78E+13
101 nm 1.35 2.43E+13
7: Russproduktion des HiVol-Brenners bei verschie-denen Betriebspunkten.
Vol. 11 No. 1/20048 metINFO
Partikelmesstechnik
gebaute Düse in der Brennkammer ei-nen Unterdruck erzeugt. Dieser Unter-druck fördert das Brenngas und die fürdie Verbrennung notwendige Luft in dieBrennkammer, um dort eine Diffu-sionsflamme zu bilden. Bei festgelegterFlussrate des Brenngases hängt die an-gesaugte Luftmenge direkt vom Unter-druck und somit von der Flussrate desLöschgases ab, das heisst, dass sich dieFlamme durch die Flussrate des Lösch-gases einstellen lässt. Das gleiche giltauch für den aus der Flamme entzoge-nen Russ bzw. seine Eigenschaften.
Mit diesem Verfahren verringertman den apparativen Aufwand des
CAST und reduziert die Regelung derGasflüsse. Der Mini-CAST-Brennerlässt sich beinahe in beliebiger Grösseherstellen. Er könnte dadurch die Basisfür mobile Prüfgeräte mit Batteriespei-sung bilden. Man verfügt damit überein handliches Gerät, womit Rauchgas-Sensoren und Messgeräte im Feldein-satz auf ihre Tauglichkeit hin getestetwerden können. Aufgrund seiner leich-ten Bauweise und der einfachen Hand-habung ist es denkbar, ihn als Prüfnor-mal in bestimmten Messgeräten fürperiodische Prüfungen einzubauen.
Darüber hinaus wird geprüft, ob dasneue Verfahren auf den bisherigenCAST übertragen werden kann, umdurch das Regeln der Flussrate desLöschgases das Druckverhältnis in derBrennkammer einzustellen. Sollte das
Fachartikel
metINFOmet INFOmet INFO
9: Prototyp des Mini-CAST-Brenners in Form einerRauchpistole. Mit eingebauter Flammeneinheit werdendie Eigenschaften des Rauchs (Grösse und Konzentra-tion der Russpartikel) über das Löschgas festgelegtbzw. variiert.
Lianpeng Jing, Dr. phil. nat., Jing-CAST TechnologyGmbH, Im Park 4, CH-3052 Zollikofen, Tel. +41 31 911 55 93, www.sootgenerator.com.
Ulteriore sviluppo del generatore di fuliggineGrazie allo sviluppo del generatore di fuliggi-ne CAST per combustibili o carburanti liqui-di è ora possibile ottenere un particolato difuliggine normalizzato direttamente dallanafta, dalla benzina e addirittura dal chero-sene. Per la prima volta è possibile analizza-re l’influsso dei componenti di carburanti,p. es. di additivi, sulla formazione della fulig-gine o sulle emissioni di fuliggine in condizio-ni riproducibili e indipendentemente dal tipodi motore. In avvenire si potranno così studi-are anche gli effetti cancerogeni del partico-lato di fuliggine prodotti da un determinatocarburante, in condizioni più vicine alla real-tà e riproducibili.La costruzione di un bruciatore gigantescocapace di produrre oltre 1’000 litri di gas discarico al minuto e lo sviluppo di un minige-neratore di fuliggine permetteranno di am-pliare ulteriormente il campo d’applicazione.
Soot generator further developed Standardised soot particles directly from die-sel, petrol and kerosene have now becomereality, thanks to the development of theCAST soot generator for liquid fuel. A sootgenerator such as this provides the unpre-cedented opportunity to examine the in-fluence of the fuel components, e.g. of addi-tives, on the soot formation or soot emissionunder repeatable conditions, irrespective ofthe type of motor. In the future, the exami-nation of carcinogenic effects of soot parti-cles can be performed directly with the cor-responding fuel, therefore under morerealistic and repeatable conditions. The construction of a giant burner for quan-tities of fumes exceeding 1’000 litres per mi-nute and the development of a handy minisoot generator, additionally widen the scopeof application.
Partikel nach Bedarf reproduzierbar herstellenDer CAST-Generator erzeugt Russpartikel mittels einer stabilen Diffusionsflamme. Durch Löschen des oberen Teils der Flamme werden Russpartikel aus der Flamme gewonnen. Die Eigenschaften dieser Partikel, insbesondere ihre Grösse, werden hauptsächlich durch die Einstellung der Flamme festgelegt. Zudem ist es dank einer ausgeklügelten Konstruktion möglich, die Partikelgrösse in einem Bereich von 20 nm bis 200 nm beliebig zu variieren. Zusammen mit einem Rauchgasverdünner lässt sich zudem auch die Partikelkonzentra-tion nach Bedarf einstellen. Im Gegensatz zu einem künstlichen Aerosol arbeitet man beimCAST-Generator mit echten Russpartikeln bzw. Rauchgasen. Damit wird die Partikel-Emis-sion von Verbrennungsmotoren und Feuerungen wirklichkeitsnah nachgebildet. Darüber hin-aus ist der Betrieb des Russgene-rators im Vergleich zu einem Dieselmotor wesentlich wirt-schaftlicher und effizienter: Der Verbrauch an Brennstoff ist im Vergleich zu einemDieselmotor verschwindend klein.
möglich sein, könnte bei der Kalibrie-rung des CAST der Atmosphärendruckberücksichtigt werden.
Développement du générateur de particulesLa mise au point du générateur de particu-les CAST a permis de produire des particu-les normalisées directement à partir de car-burants liquides, diesel, essence et kérosène.Ce générateur de particules offre une possi-bilité entièrement nouvelle d'étudier l'in-fluence des composants des carburants, parexemple des additifs, sur la production etl'émission de particules dans des conditionsreproductibles et indépendantes du type demoteur. Cela permettra de faire des recher-ches sur les effets cancérigènes des particulesdirectement à partir des carburants concer-nés, donc dans des conditions reproductibleset plus proches de la réalité. La construction d'un brûleur géant pour desquantités de fumées supérieures à 1’000 li-tres par minute et la mise au point d'un pe-tit générateur de particules portable élargis-sent encore le champ d'action.
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wurden Reinstlösungen mit 1 g/kgMassenanteilen von Aluminium, Eisen,Kupfer, Magnesium, Chlorid und Phos-phat. Die internationale Vergleichbar-
keit dieser Analytik ist in Diagramm 1ebenso ersichtlich wie die Spitzenposi-tion der EMPA im Umfeld der 14 natio-nalen Metrologieinstitute. Hierbeikamen die Techniken Titrimetrie, opti-sche Atom-Emissionsspektrometrie(ICP-OES) und die Ionenchromatogra-phie (IC) zur Anwendung, wobei mitder Titrimetrie oft die besten Ergeb-nisse erzielt wurden.
High-Performance-Titration und ihre GrenzenDie Titrimetrie ist eine Primärmethode[6] und in hohem Mass automatisier-bar (Bild 2). Bei einer Titration wird die
Hochpräzisions-Ionenanalytik undihre kommerziellen AnwendungenDie Messinfrastruktur für die Hochpräzisions-Ionen- und Elementanalytik, die an der EMPA St. Gallen aufgebaut wurde, dient der Zertifizierung kommerzieller Kalibrierstandards für ver-schiedene Analysetechniken. Diese zertifizierten Kalibriersubstanzen und -lösungen zeichnen sichdurch eine ausgewiesene Rückverfolgbarkeit und sehr kleine Gehaltsunsicherheiten aus. Sie erfreuen sich steigender Nachfrage.
M i c h a e l W e b e r u n dJ ü r g W ü t h r i c h
Fast alle chemischen Analysetechnikenbenötigen eine Kalibrierung mit einemgeeigneten Normal oder Standard. DieAnforderungen an die Analytik für dieZertifizierung solcher Standards (Cer-tified Reference Material, CRM) sindungleich höher als bei der Routineana-lytik, weil zertifizierte Standards so-wohl rückverfolgbar sein müssen alsauch eine möglichst kleine Messunsi-cherheit aufweisen sollen. An derEMPA St. Gallen wurde in den letztensieben Jahren das Know-how für dieZertifizierung verschiedener CRMaufgebaut und auf ein weltweites Spit-zenniveau weiter entwickelt. DieseMessfähigkeit kann nicht nur in inter-nationalen Vergleichsstudien demonst-riert werden, sondern dient vielmehrder Zertifizierung von jährlich rund2’000 kommerziell vertriebenen Stan-dards.
Internationale Vergleichbarkeitvon Ionen- und ElementanalytikAls vom METAS bezeichnetes Metro-logielabor für anorganische Analytik[1, 2] und Mitglied des Konsultativko-mitees für die Stoffmenge (Comitéconsultatif pour la quantité de la ma-tière, CCQM) pilotierte die EMPASt. Gallen seit 1999 vier internationaleMessvergleiche mit Kationen- und An-ionen-Standardlösungen (Studies undKey Comparisons) [3-5]. Untersucht
IonenanalytikFachartikel
0.99
1.00
1.01
1.02Massenanteil /g/kg
1: Zusammenfassung der Ergebnisse aus drei interna-tionalen CCQM-Vergleichsstudien mit Kationen- undAnionen-Standardlösungen, alle mit einem Nominal-gehalt von 1 g/kg.
2: Eine der vier Titrationsautomaten im Klima kontrollierten Labor der EMPA St. Gallen.
● EMPA-Ergebnisse andere NMI
Vol. 11 No. 1/2004
Fachartikel
10 metINFO
Ionenanalytik
Lösung des zu bestimmenden Stoffes(Analyt) kontinuierlich mit einer zwei-ten Lösung versetzt (Titrant), wobei derAnalyt rasch und vollständig mit demTitrant reagiert. Am Endpunkt der Titra-tion – also wenn die gesamte Mengedes Analyten mit dem Titranten reagierthat – lässt sich von der verbrauchtenMenge Titrant auf die ursprünglich vor-gelegte Menge Analyt zurück rechnen.Die genaue Bestimmung des End-punkts ist hierbei entscheidend. Sie er-folgt z. B. mit einer ionenselektivenCu-Elektrode gegen eine Ag-AgCl-Refe-renzelektrode. Als Beispiel dient hierdie komplexometrische Titration vonKupfer mit Ethylen-Diamin-Tetra-Acetat(EDTA, Illustration 3).
Die Rückverfolgbarkeit des Ergeb-nisses ist durch das Kalibrieren derEDTA-Lösung gegen eine primäre Kup-fer-Referenzlösung gewährleistet, diebeispielsweise durch Auflösen einesvollständig charakterisierten (primä-ren) Reinstkupfers in Säure hergestelltwird. Ausschlaggebend für das Errei-chen höchster Präzision sind einerseitsdas experimentelle Design der Messrei-hen und andererseits die äusseren Rah-menbedingungen. Dazu werden jezehn Analyt- und Referenzlösungen ab-wechselnd mit der gleichen Titrantlö-sung titriert, wodurch die exakte Kon-zentration des Titranten bzw. seineUnsicherheit nicht berücksichtigt wer-den muss. Der Titrant fungiert gewis-sermassen als «Kurzschluss» zwischenAnalyt- und Referenzlösung. Die Ein-stellung aller Lösungen erfolgt gravi-metrisch im Wägeraum, um die ver-gleichsweise hohen Unsicherheitenvolumetrischer Operationen auszu-schliessen. Üblicherweise erhält maneine wiederholbare Standardabwei-chung von ca. 0.02 % für solche Mess-reihen [7, 8].
Wenn die Messtechnik derart auf dieSpitze getrieben wird, werden viele un-
ckverfolgbar und haben deutlich klei-nere (und seriös berechnete!) Unsi-cherheiten als viele andere auf demMarkt erhältlichen Substanzen. Diekontinuierlich steigende Nachfragenach EMPA/BAM-zertifiziertem CRMhat letztes Jahr zum ambitiösen Pro-jekt PRIMUS geführt. PRIMUS steht fürPrimäre Multi-Ionen-Standards undbeinhaltet die Herstellung und Zertifi-zierung mehrerer Tausend Multi-Io-nen-Standards für die Ionenchromato-graphie (Bild 4).
Hierfür konnte nebst der FlukaGmbH auch der weltweit führendeHersteller von Ionananalytik-Instru-menten, die Metrohm AG in Herisau,
als Industrie- und Finanzierungspart-ner gewonnen werden. Die Primärlö-sungen werden im Wägeraum derEMPA St. Gallen gravimetrisch aushoch reinen Salzen hergestellt. BAMund EMPA charakterisieren dabeiunabhängig voneinander die Reinst-substanzen. Für diese Reinheitsbe-stimmung wird nebst demDifferenz-analyse-Verfahren (durch Abziehenaller gefundenen Spurenverunreini-gungen von 100 %) in jedem Reinst-salz mindestens ein Analyt-Ion durcheine direkte Hochpräzisions-Analysebestimmt. Die Übereinstimmung derErgebnisse beider Analyseansätze ga-rantiert schliesslich eine inhärente Si-
ter «Normalbedingungen» unwichtigerscheinende Einflussfaktoren zuneh-mend relevant. Sind beispielsweise dieVolumina von Probe- und Referenzlö-sung nicht gleich, kommt die Nichtli-nearität der Dosiereinheit zum Tragen,wodurch die Messunsicherheit erhöhtwird. Ein Temperatur kontrollierterRaum ist deshalb unabdingbar. So istdie Temperaturänderung schon nurdurch das Ein- bzw. Ausschalten derRaumbeleuchtung in den Messungenerkennbar; aus diesem Grund müssenz. B. PC-Monitore immer eingeschaltetbleiben. Entscheidend für eine erfolg-reiche High-performance-Analytik sindnebst der nötigen Infrastruktur immer
noch Gespür und Know-how des Ope-rators.
Zertifizierungsanalytik an der EMPA St.GallenIn einer Kooperation mit der Bundes-anstalt für Materialforschung und -prü-fung (BAM) in Berlin als Zertifizie-rungspartner werden derzeit zehnUr-Titersubstanzen sowie zwölf Katio-nen- und sechs Anionenlösungen zer-tifiziert und über den IndustriepartnerFluka GmbH in Buchs kommerziellvertrieben. Diese Standards weisensich durch Gehaltsunsicherheiten vondurchschnittlich weniger als 0.3 % aus,sind auf internationale Normale rü-
2-
[Cu (EDTA)]2- vorliegend als oktaedrisch koordinierter Komplex
Cu2+ +[EDTA]4- → [Cu(EDTA)]2-
Cu
3: Reaktionsgleichung der komplexometrischen Titration von Kupfer mit ETDA.
4: Erste, kommerziell erhältliche, primäre Multi-Ionen-Standards mit Rückverfolgbarkeit und einer erweiterten Unsicherheit von 0.2 % (k=2).
11metINFOVol. 11 No. 1/2004
99.8
99.9
100.0
100.1
NaCl NaBr KCl Na2SO 4 Li2CO 3
Reinheit oder Massenanteil /%
5: Zweifache, unabhängige Reinheitsbestimmung hoch reiner Salze für die Herstellung primärer Multi-Ionen-Standardlösungen.
Certified Reference Material (CRM)Certified Reference Material, wobei das Material auch eine Lösung sein
kann. Man findet auch die Bezeichnung CRC für Certified Reference
Calibrant.
Ethylen-Diamin-Tetra-Acetat (EDTA)Ein weit verbreiteter Chelatligand, der mit vielen Übergangsmetallen
sehr stabile (meist oktaedrisch koordinierte) Komplexe bildet. Die hohe
Komplexstabilität und rasche Reaktionsgeschwindigkeit sind Grund-
voraussetzungen für die komplexometrische Titration.
Inductive Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry(ICP-OES)Die flüssige Probe wird als Aerosol in einem induktiv gekoppelten Plas-
ma (ICP) bei ca. 3’000 °C atomisiert und die Atome thermisch ange-
regt. Aufgrund des emittierten, Element spezifischen sichtbaren und
ultravioletten Lichtes werden die in der Probe enthaltenen Elemente im
Spektrometer (OES) identifiziert und über die Intensität der Strahlung
quantifiziert.
Ionenselektive Elektrode (ISE)Die ISE dient der potentiometrischen Erfassung der Aktivität eines
bestimmten Ions in einer Lösung, wobei meist gegen eine gesättigte
Kalomel- (Hg-Hg2Cl2 [s]) oder Silberchlorid-Elektrode (Ag/AgCl [s]) als
Referenz-Elektrode gemessen wird.
6: Begriffe und Definitionen.
Multi-Ionen-StandardKalibrierlösung, in der mehrere verschiedene Ionen mit bekannter
Stoffmengenkonzentration bzw. mit bekanntem Massenanteil enthal-
ten sind. Dies ermöglicht die gleichzeitige Kalibrierung mehrerer
Analyten mit der gleichen Standardlösung. Es wird zwischen Kationen-
und Anionenstandards unterschieden.
Primäre MethodeAnalysenmethode, die den höchsten metrologischen Qualitätsan-
sprüchen genügt, deren Ablauf (durch Messgleichungen) vollständig
beschrieben und verstanden werden kann und deren Messunsicher-
heiten in SI-Einheiten ausgedrückt werden können. So wird bei der
Coulometrie die Stoffmenge direkt aus dem Strom (Ampère) und der
Zeit (Sekunde) berechnet. Bei der Titrimetrie kann nur dann von einer
primären Verhältnismethode gesprochen werden, wenn gegen ein
gravimetrisch hergestelltes Referenzmaterial gemessen wird. Die
Rückverfolgbarkeit bezieht sich dann auf die Masseneinheit (kg). Der
Begriff «primär» ist nicht scharf definiert.
Ur-TitersubstanzKalibrierstandard in fester Form für die Titration. Es werden Säure-
Base-, Redox- und komplexometrische Titrationen unterschieden. Für
die Säure-Base-Titration ist Kaliumhydrogenphthalat (KHP) weit
verbreitet.
cherheit für die daraus berechneteGehaltsangabe des Materials (Dia-gramm 5).
Das Titrimetrie- und ICP-OES-Know-how der EMPA sowie die coulo-metrischen Messmöglichkeiten derBAM sind auch bei den PRIMUS-Stan-dards ausschlaggebend für das Errei-chen von erweiterten Gehaltsunsicher-heiten von <0.2 %, was weltweit fürMulti-Ionen-Standards bislang einzig-artig ist. Die Standards sind bei der Flu-ka GmbH erhältlich.
Referenzen[1] Vereinbarung im Bereich der Stoffmen-
L'analyse ionique de haute précision et ses applications commercialesLe groupe d'experts «Métrologie en chimie»du LFEM de St-Gall a développé une infra-structure métrologique d'analyse de hauteprécision des ions et des éléments. Elle per-met de certifier annuellement quelque2'000 matériaux de référence certifiés(CRM) destinés à différentes techniquesd'analyse. En collaboration avec le «Bun-desanstalt für Materialforschung und -prü-fung (BAM)» de Berlin, les experts certifientà l'heure actuelle 28 étalons de titration, d’anions et de cations, commercialisés par unpartenaire industriel. Avec une exactitudeallant jusqu'à 0.02 %, la titrimétrie repré-sente la meilleure technique d'analyse dis-ponible. Les CRM se caractérisent par unetraçabilité prouvée et une très faible incerti-tude sur la composition du mélange, inféri-eure à 0.3 %, et la demande augmente defaçon réjouissante.En 2003 le projet PRIMUS financé par l'in-dustrie a permis la fabrication et la certifica-tion d'étalons anions-cations multiples.Avec une incertitude sur le mélange inféri-eure à 0.2 % ce sont les premiers étalons pri-maires multi-ions du monde disponiblescommercialement. Le LFEM, avec son labo-ratoire métrologique d'analyse inorganiquedésigné par METAS, fait régulièrement lapreuve de sa position de pointe dans l' ana-lyse des ions et des éléments, en particulierdans sa participation aux intercomparaisonsinternationales organisées par le Comitéconsultatif pour la quantité de matière(CCQM).
Analisi di ioni di elevata accuratezza e loro applicazioni commercialiNella sezione «Metrologia nella chimica»del LPMR di San Gallo è stato approntato ilsistema di misurazione per la determinazio-ne altamente accurata di ioni ed elementi.Tale sistema serve alla certificazione di circa2’000 campioni di taratura (CRM) all’annoper varie tecniche di chimica analitica. Incollaborazione con l’Istituto federale di ri-cerca e prova dei materiali (Bundesanstaltfür Materialforschung und -prüfung, BAM)di Berlino, si stanno attualmente certifican-do 28 diversi campioni di titolazione, di an-ioni e di cationi che saranno gestiti com-mercialmente da un partner industriale.Grazie a un’accuratezza che raggiunge lo0.02 %, l’analisi volumetrica costituisce lamigliore tecnica analitica disponibile. DettiCRM si distinguono per la provata riferibili-tà e per un’esigua incertezza del tenore, in-feriore allo 0.3 %. La loro richiesta sta au-mentando rapidamente.Nel 2003, grazie al progetto PRIMUS,finanziato dall’industria, si è inoltre potutorealizzare la produzione e la certificazione dicampioni di multianioni e di multicationi.Con un’incertezza del tenore inferiore allo0.2 % sono, a livello mondiale, i primi cam-pioni primari commerciali di multiioni. IlLPMR di San Gallo, che il METAS ha desig-nato come laboratorio metrologico per lachimica analitica inorganica, dimostra re-golarmente la sua posizione di punta nell’analisi chimica di ioni ed elementi anche inoccasione di confronti internazionali indettidal Comitato consultivo per la quantità disostanza (Comité consultatif pour la quan-tité de la matière, CCQM).
High-precision ion analysis and its commercial applicationsThe specialist group «Metrology in Chemis-try» at EMPA St. Gallen has built up themeasurement infrastructure for highly accu-rate ion and element analysis. It serves theannual certification of approximately 2’000calibration standards (CRM) for variousanalysis techniques. Together with the Fede-ral Institute for Materials Research and Tes-ting (BAM) in Berlin, it is currently certifying28 different titration, anion and cation stan-dards, which are to be marketed commerci-ally by an industrial partner. With an accu-racy of up to 0.02 %, titrimetry provides thebest analysis technique available. The CRMdistinguish themselves by their proven trace-ability and a very small content uncertaintyof <0.3 %. They are experiencing increasingdemand. In 2003, the industry-financed project PRI-MUS also established the production andcertification of multi-anion and multi-cationstandards. With content uncertainties of lessthan 0.2 %, they are the first commerciallyavailable, primary multi-ion standardsworld-wide. The EMPA St. Gallen, designa-ted by METAS as metrology laboratory forinorganic analysis, demonstrates its leadingposition in ion and element analysis regu-larly in international comparisons of theconsultative committee for amount of sub-stance (Comité consultatif pour la quantitéde matière, CCQM).
Les multiples facettes de la métrologie industrielle
13metINFOVol. 11 No. 1/2004
Métrologie industrielleL’interview
La métrologie a bien évidemment un rôle fondamental à jouer dans le monde industriel. Sa mise enœuvre correcte nécessite cependant une compréhension approfondie, aussi bien des aspects pure-ment physiques de la mesure, que de ceux liés, par exemple, à la définition des tâches et des respon-sabilités de tous les partenaires impliqués dans la réalisation de toute activité de métrologie.
I n t e r v i e w : J a c q u e s M o r e l
metINFO : Avant d’entrer dans le vif dusujet, pourriez-vous nous donner votredéfinition de ce qu’est la métrologie etnous parler un peu plus en détail de sesdifférents domaines d’application ?
Jean Michel Virieux : La métrologieest la science de la mesure. Elle re-groupe trois domaines d’applica-tions essentiels : la mesure de gran-deurs matérielles objectives enphysique, chimie ou biologie, lesmesures faisant intervenir des fac-teurs humains tels que la douleur enchirurgie ou la courbe de sensibilitéde l’œil pour les grandeurs photo-métriques, et enfin la métrologie vir-tuelle, par exemple la déterminationdu degré de satisfaction des clientsou l’attractivité d’un produit. Lesdeux premiers domaines mettent enœuvre des comparaisons avec desétalons matériels alors que le troisi-ème domaine, qui n’en est qu’à sesdébuts, ferait plutôt appel à des éva-luations de questionnaires normali-sés. Pour la suite, nous nous limite-rons aux deux premiers domaines.
La manière de réaliser une mesure dépend bien sûr du type de grandeurque l’on désire connaître. Cependant,est-il possible de définir quelques règlesou méthodes générales permettant d’yparvenir. En particulier, qu’en est-il dela manière de représenter correctementun résultat de mesure ?
Toute mesure doit pouvoir se référerà un étalon qui garantit la justessede l’unité de mesure. Dans de nom-breux cas, ceux-ci peuvent être de
son avec une réalisation reconnue de lagrandeur que l’on considère. Commentcette reconnaissance est-elle garantie ?
La reconnaissance internationaledes étalons joue aujourd’hui un rôletrès important pour la production,la gestion de la qualité et les preu-ves de conformité. Pour cette rai-son, les instituts nationaux demétrologie (NMI) des pays indus-trialisés ont mis en œuvre, sous l’é-gide du Bureau International desPoids et Mesures, un programmetrès exigeant de reconnaissancemutuelle des étalons nationaux etdes certificats d’étalonnage desNMI, basé sur l’évaluation des ca-pacités de mesure, de la participa-tion à des intercomparaisons et dusystème de gestion de la qualité. Ceprogramme est très important pour
nature très différente pour unemême grandeur. Pour les mesuresde longueur par exemple ils peuventêtre des lasers dont la longueur d’onde est l’étalon, des cales-étalonsqui matérialisent une longueur parla distance entre les deux faces po-lies parallèles ou un appareil mesu-reur dont l’échelle graduée donnela valeur mesurée. Il convient doncde juger quel type d’étalon sera leplus approprié pour les mesuresque l’on veut faire. Il faut garder enmémoire que les certificats de me-sure ou de conformité doivent, à l’heure actuelle, faire référence auxétalons utilisés et à leurs certificatsd’étalonnage.
Comme vous l’avez dit précédemment,toute mesure s’effectue par comparai-
1 : La métrologie est omniprésente dans le monde industriel.
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L’interview
14 metINFO
Métrologie industrielle
nibles sur le mar-ché doit permettre d’at-teindre un optimum.
Qu’en est-il du choix desméthodes de mesure ? Peut-on définir une ligne directri-ce permettant de les choisirde manière optimale ?
La méthode de mesuredoit être choisie en te-nant compte des fac-teurs suivants :• Aujourd’hui, dans laplupart des cas, la mé-thode doit être documen-tée, c’est à dire faire l’ob-jet d’une description écri-te. Il est donc avanta-geux, tant que possible,de choisir une méthodedéjà décrite, par exemple dans une norme ; la mé-thode doit être adaptée àl’environnement donné,• La méthode doit dé-
pendre le moins possible de facteursd’influence,• S’il faut faire des corrections oudes budgets d’incertitude, la mé-thode doit faire intervenir des loisphysiques simples, mettant en jeudes grandeurs facilement mesura-bles, ou dont les caractéristiquessont bien connues (coëfficients,modules, . . .), • La méthode doit fournir unevariation aussi grande que possiblede la grandeur mesurée indirec-tement pour les variations à sur-veiller de la grandeur sous contrô-le,• La méthode doit, si possible, per-mettre de répéter les mesures encas de doute,• Lorsque les résultats de mesureservent à faire corriger sur lechamp une production en activité,la méthode doit livrer des résultatsimmédiatement exploitables sanscalculs ou évaluations compli-quées. Une méthode de mesure di-recte est en général plus simplequ’une méthode par comparaisonou qu’une méthode indirecte.
l’industrie, puisque les chaînes d’é-talonnage nationales commencentau niveau des NMI, pour aboutirentre autres aux industries de pro-duction. La reconnaissance interna-tionale des systèmes de gestion dela qualité et des certificats de con-formité de l’industrie s’appuie surcelle des étalons nationaux.
Parlons maintenant un peu des aspectsplus spécifiques à la métrologie indus-trielle. Quels sont les points fondamen-taux qu’une entreprise se doit d’éva-luer dans le but de pouvoir réaliser auxmieux les mesures nécessaires aussibien au contrôle de qualité qu’à la cer-tification de ses produits ?
Les contingences actuelles de l’éco-nomie imposent à la fonction mé-trologique d’une entreprise d’êtreefficace, la plus économique possi-ble, et de remplir les critères néces-saires à la reconnaissance par lesclients. Ces conditions imposentune stricte analyse des spécifica-tions à remplir. Il faut étudier, entreautre, les besoins en mesure, lesméthodes les plus appropriées, lescaractéristiques des locaux où desmesures seront faites, les cahiersdes charges des instruments et desétalons de mesure, les besoins enformation initiale et continue dupersonnel. La saisie des données,les informations à fournir à la pro-duction et aux clients, l’archivage, lasurveillance, l’entretien et l’étalon-nage, interne et externe, des instru-ments de mesure, la facilité d’exa-men d’éventuelles réclamations oude l’établissement de la preuve deconformité de la production au mo-ment où elle a été livrée sont autantd’aspects qu’ils est important debien évaluer.
L’aspect économique joue certaine-ment un rôle important dans l’analysedes besoins de mesure. Qu’en est-il plusprécisément ?
Il est difficile d’apporter une répon-se générale à cette question. Uneapproche possible est celle du bud-get des incertitudes. Il consiste à ad-ditionner toutes les incertitudes par-
tielles d’un processus de mesurepour évaluer l’incertitude finale surle résultat. Les experts en métrolo-gie scientifique partent en généralde l’incertitude de l’étalon donnéesur son certificat d’étalonnage, luiadditionnent l’incertitude de l’in-strument de mesure ou de compa-raison et les incertitudes dues auxdifférents facteurs d’influence quisont les éléments qui ne font paspartie de la mesure elle-même,mais qui influencent son résultat.Ils aboutissent ainsi à l’incertitudefinale sur le résultat. Les responsa-bles dans l’industrie doivent procé-der en sens inverse, car la valeur del’incertitude sur le résultat final leurest imposée par les responsablesde la production, de l’assurancequalité ou de l’évaluation de la con-formité. Ils peuvent donc faire va-rier les exigences sur la maîtrise desfacteurs d’influence, l’exactitudedes instruments de mesure et celledes étalons, bien entendu de mani-ère à aboutir toujours à l’incertitudefinale exigée. L’étude des coûts dechaque composante en fonctionde variations et des éléments dispo-
2 : Les chaînes d’étalonnage (ici la longueur) commencent au niveau des instituts nationaux de métrologie.
Etalon secondaire (Interféromètre à laser)
Etalon de transfert(Cale étalon, classe K)
Etalon de travail(Cale étalon, classe 1)
Etalon primaire(Laser stabilisé au iode)
Instrument de mesure
11
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15metINFOVol. 11 No. 1/2004Vol. 11 No. 1/2004
Quel rôle jouent en particulier les normes dans la définition des métho-des de mesure ? Ont-elles en particulierun caractère obligatoire ?
Sauf exception, l’application desnormes n’est pas obligatoire, maiselle confère la présomption de con-formité. Un des avantages de l’utili-sation des normes est qu’elledispense le producteur de docu-menter la phase correspondante desa production.
Un aspect très important de la mesureest lié au choix des instruments permettant leur réalisation. Quellessont les caractéristiques essentiellesqu’ils doivent posséder ?
Les responsables de la fonction mé-trologique d’une entreprise doiventchoisir les instruments de mesureen fonction de plusieurs critères. Lepremier est évident : les mesures doi-
vent être justes aux incertitudes près. Mais il y en a au moins deux autres,tout aussi importants : l’instrumentdoit être suffisamment précis, maispas plus, afin de maintenir les coûtsd’achat, d’entretien, d’étalonnage etde formation du personnel aussibas que possible. Ensuite les résul-tats de mesure, les certificats de me-sure et de conformité et les garan-ties de qualité émis par l’entreprisedoivent être reconnus par les clientsen pleine confiance, sans contrôlesultérieurs.L’examen de ces critères conduit àconsidérer plusieurs volets pour dé-
Le responsable de la métrologie nepeut souvent pas influencer les con-ditions dans lesquelles les instru-ments de mesure seront utilisés, enparticulier s’ils sont engagés à lasurveillance dans les locaux de pro-duction. Il doit donc penser aux élé-ments suivants :La robustesse. L’instrument doit me-surer correctement dans l’environ-nement où il est utilisé (vibrations,chocs, poussières, humidité, cou-rants d’air, etc.).La compatibilité électromagnétique.Son importance varie en fonction del’environnement de champs électri-ques et électromagnétiques.Les possibilité de transmettre les don-nées de manière sûre. Si l’on veuttransmettre automatiquement lesrésultats de mesure, il faut que lesystème garantisse une transmis-sion sûre. Il ne faut pas oublier lesdonnées sur les facteurs d’influence.L’interchangeabilité. Dans le casd’un parc important d’instruments,c’est un gros avantage si les appa-reils qui mesurent la même gran-deur physique sont interchange-ables.
L’environnement joue donc un rôle im-portant sur la manière de mesurer.Quelles sont les exigences qu’il est né-cessaire de fixer à ce niveau lors de lamise sur pied d’un laboratoire demétrologie industrielle ?
La maîtrise de l’environnement esten effet un facteur décisif pour laqualité des mesures. Si l’on consi-dère que tout processus de mesureimplique• un ou plusieurs étalons destinésà fournir la valeur vraie de l’unité demesure,• un ou plusieurs instruments demesure de comparaison,• un certain nombre d’instrumentsde mesure destinés à déterminer lesvaleurs des facteurs d’influence, c’està dire des grandeurs qui ne sont pasle mesurande mais qui ont un effetsur le résultat de la mesure,on voit clairement que cette maîtri-se joue un rôle important pour par-
finir le cahier des charges de l’ins-trument idéal.La précision doit être suffisante,mais pas plus, pour avoir un instru-ment simple à utiliser, entretenir etétalonner et d’un coût raisonnable.On considère en général que le con-trôle d’une tolérance de fabricationdoit se faire avec un instrumentdont l’incertitude est au plus d’uncinquième de la tolérance.La résolution, si elle est trop élevée,complique la lecture et la stabilisa-tion du résultat.La fréquence du réétalonnage externeest importante. Les délais de rééta-lonnage par un laboratoire tiers, quiprivent l’utilisateur de l’usage deson instrument, et engendrent descoûts non négligeables, peuventêtre prolongés par des instrumentsà très faible dérive, ou dotés d’éta-lons internes adéquats.
Plus l’instrument est simple à utiliser,plus l’instruction du personnel estbrève, et plus la probabilité d’erreurest faible.Il faut examiner soigneusement si lemode d’emploi de l’instrument,dans la langue des utilisateurs, estclair et facile à suivre. Ce point estaussi très important si l’entrepriseconfie l’entretien de tous ses ins-truments à une firme unique demaintenance.
Quelle est l’influence des conditionsd’utilisation sur le choix des instru-ments de mesure ?
3 : Quels instruments (ici des thermosondes) sont les mieux adaptés à la tâche fixée ?
Vol. 11 No. 1/200416 metINFOmet INFO
venir à l’incertitude de mesure de-mandée. Il faut évaluer soigneuse-ment ce qui est réalisable en fonc-tion des locaux existants, desconditions d’utilisation du labora-toire et des fonds disponibles. A cestade il faut bien garder en tête leslois de la physique et les conditionscontraignantes d’utilisation des éta-lons. Il faudra par exemple mettreles parois, plafonds et sols des labo-ratoires climatisés à l’intérieur del’enceinte isolée thermiquement,pour que leur inertie thermique con-tribue à maintenir une températurestable et homogène lorsque le per-sonnel entre et sort du laboratoire.Des cales étalons ne peuvent êtreutilisées valablement que dans unlocal exempt de poussières. Des bo-bines électromagnétiques ne peu-vent être étalonnées que loin desmontants d’acier, etc.Cette étude est particulièrement im-portante, car la construction du labo-ratoire ne pourra souvent plus êtremodifiée ou adaptée après sa miseen service. En établissant le cahierdes charges de tels locaux en fonc-tion des besoins, il faut penser à • l’importance de l’inertie thermi-que de la partie à l’intérieur du volu-me isolé pour annuler l’effet de per-sonnes entrant ou sortant dulaboratoire,• l’évacuation de la chaleur produi-te par les appareils électroniques et
La formation du personnel est eneffet primordiale. Elle vise plusieursbuts. Tout d’abord, le personneldoit pouvoir utiliser l’instrumenta-tion métrologique de manière à ga-rantir que les résultats de mesuresoient corrects, et que les instru-ments ne soient jamais détériorés(chutes, surtensions, surchauffage,rayures de surfaces polies, etc.). En-suite, le personnel doit pouvoir ju-ger en connaissance de cause de lavalidité des résultats obtenus, pouréliminer des résultats manifeste-ment erronés, rechercher la causede l’erreur et répéter le mesuragedès que possible. Finalement, il doitpouvoir, lorsque c’est nécessaire,mais pas évident, donner à la pro-duction des indications quantifiéessur les corrections à apporter.La formation initiale doit être com-plétée chaque fois que la produc-tion ou que l’instrumentation chan-ge. Un responsable doit avoir unevue d’ensemble sur tous les stadesde formation de chaque personneimpliquée.
Comme nous l’avons vu, la mise enroute et l’exploitation d’un laboratoirede métrologie industrielle nécessite lagestion d’un grand nombre de proces-sus qui doivent être parfaitement biencontrôlables. De quels outils dispose-t-on pour y parvenir ?
Un laboratoire doit aujourd’hui dis-poser d’un système complet degestion de la qualité. Sur un planpurement métrologique, ce systèmedoit comprendre entre autres • la saisie et la mise à dispositiondes opérateurs de tous les certifi-cats d’étalonnage des étalons et desinstruments de mesure,• la documentation de toutes lesméthodes de mesure,• la surveillance de toute l’infra-structure métrologique,• la surveillance de la formation ini-tiale et continue du personnel,• le mode d’établissement des cer-tificats de mesure et de contrôle deleur contenu,• le stockage de toutes les donnéesutiles permettant de reconstruire
par certains objets à mesurer telsque résistances électriques oushunts,• créer une circulation d’air lentepour assurer une bonne homogéné-ité de la température et de faiblescourants d’air,• mettre en place un système demaîtrise de l’hygrométrie de l’air,par exemple par afflux d’air à humi-dité relative contrôlée,• prévoir un sas d’entrée pour con-trôler l’air entrant et pour capter lespoussières amenées par les opéra-teurs,• prévoir un système de surveillan-ce et d’alarme si l’on opère avec dessubstances potentiellement dange-reuses (CO par exemple), ou pré-sentant des risques d’explosion,• des moyens de lutte en cas d’ac-cident, par exemple une douched’eau si l’on manipule des substan-ce chimiques agressives,• des parois de séparation en fonc-tion d’exigences variables d’exacti-tude,• des moyens de fournir l’électricité,l’informatique, l’eau, des gaz déter-minés, etc. Un réseau électrique sansdistorsions peut être important.
En dehors des aspects purement maté-riels, la qualité du travail métrologi-que dépend de la qualité de la forma-tion du personnel qui l’exécute. Quepeut-on dire à ce sujet ?
L’interview Métrologie industrielle
4 : Des cales étalons ne peuvent être utilisées valablement que dans un local exempt de poussières.
17metINFOVol. 11 No. 1/2004Vol. 11 No. 1/2004
les mesures faites, en particulier encas de litige.
Un point important est sans aucundoute celui de la traçabilité des résul-tats de mesure. Comment est-elle réalisable ?
La traçabilité des résultats de me-sure est un point central de la mé-trologie. Elle est réalisée par deschaînes d’étalonnage qui prennentleur source à l’institut national demétrologie et aboutissent auprès detous les utilisateurs. Les unités sonttransmises en étalonnant leurs éta-lons dans des laboratoires d’étalon-nage spécialisés, accrédités pour laplupart.
La surveillance des instruments de mesure et de leur traçabilité peut devenir une tâche très conséquente.Comment peut-elle être réalisée dansune entreprise ?
Les entreprises ont le choix entre ex-ploiter elles-mêmes un ou plusieurs
laboratoires d’étalonnage ou con-fier les étalonnages à des sous-trai-tants qualifiés. Les grandes entre-prises préfèrent la premièresolution, alors que les PME utilisentsouvent la seconde pour des ques-tions économiques. Indépendam-ment de ce choix, il faut fixer qui estresponsable de la surveillance duparc des instruments, en particulierdu respect des délais de réétalon-nage. Cela peut être confié soit à unservice centralisé, soit à chacun desutilisateurs, mais le système degestion de la qualité de l’entreprisedoit de toute manière contrôler labonne marche de cette activité.
De très nombreux produits doivent sa-tisfaire à des spécifications bien précises.Comment ces aspects sont-ils réglés?
La grande majorité des produits in-dustriels doivent en effet satisfaire àdes spécifications précises. Soit el-les sont données par le fabricant,
soit ce sont des normes nationalesou internationales pour ce qui con-cerne le domaine non réglementé.Dans le domaine réglementé, cesspécifications sont des prescrip-tions techniques légales. Les pro-duits qui répondent à ces spécifica-tions sont dits conformes.
Quels sont les aspects légaux liés à laconformité, et comment sont-ils réglés ?
Lorsqu’il s’agit de prescriptions lé-gales, le gouvernement est chargéde surveiller la conformité, et les es-sais pour le faire font partie de la lé-gislation. Le non-respect des exi-gences entraîne des sanctions. Lesgouvernements peuvent confier cestâches à des organismes privésdont la compétence a été évaluée.C’est le cas par exemple dansl’Union Européenne. La conformitéest attestée par une marque officiel-le de conformité apposée sur le pro-duit, par exemple le CE dans l’UE.
Quel est le rôle des normes dans l’éva-luation de conformité d’un produit ?
La question est assez complexe.Dans l’UE, le respect des normesapplicables confère au produit laprésomption de conformité. Maisselon les pays et les domaines, cer-taines normes peuvent être renduesobligatoires, par exemple dans lasécurité. Il est donc difficile de don-ner un aperçu global.
Qu’en est-il des spécifications du produitfournies par le fabricant lui-même ?
Un aspect intéressant du problèmeest la création par des associationsprivées de marques de conformité,forcément liées au respect des nor-mes. L’attribution du droit d’appo-ser ces marques de conformité estréglée par l’association. Un problè-me qui peut devenir délicat est queces normes comprennent souventles méthodes d’essais destinées àévaluer le respect des spécificationset que ces méthodes d’essais con-tiennent parfois des exigences ca-chées. Cela peut être le cas parexemple lors de l’usage de tests sta-tistiques. Le fabricant a donc tout
5 : La formation du personnel joue un rôle primordial en métrologie.
Vol. 11 No. 1/200418 metINFO
L’interview
metINFO
Métrologie industrielle
intérêt à étudier soigneusement laméthode d’évaluation de la confor-mité.
Comment et quand la conformité est-elle évaluée lors de la fabrication d’unnouveau produit ?
En règle générale, la conformité estévaluée en détail lors de la concep-tion, en particulier en faisant des es-sais sur des prototypes. Ensuite, austade de la fabrication en série, laconformité est surveillée, soit par lesystème de gestion de la qualité, pardes essais effectués par échantillon-nage, soit par des contrôles simpli-fiés faits sur chaque pièce. L’am-pleur des contrôles dépend dudanger présenté par des pièces nonconformes.
Toute évaluation de conformité impliqueégalement la définition de critères de re-jet. Sur quelle base sont-ils définis ?
Lorsque seule une caractéristiquefait l’objet de l’évaluation, par exem-ple la quantité de remplissage depréemballages, il est relativementsimple d’adopter une méthode sta-tistique convenable et de fixer le cri-tère de rejet en fonction du niveaude confiance que l’on s’est donné.Lorsque plusieurs caractéristiquessont en jeu, souvent indépendantesles unes des autres, et que l’on tra-vaille par échantillonnage, les mo-dèles mathématiques font souvent
Comment les évaluations de confor-mité et leurs reconnaissances sont-ellesréglées au niveau européen ? Qu’en est-il en particulier du statut de la Suisse vis-à-vis de l’Union Européenne ?
Cette question mériterait un chapitreà elle seule. Très succinctement, onpeut dire que les évaluations de con-formité et leurs certifications, effec-tuées par des organismes notifiéspar les gouvernements des pays del’UE, doivent être reconnues par lesautres pays membres. Les fabricantspeuvent faire appel à n’importe quelorganisme notifié dans un pays del’UE pour l’évaluation concernée. Dans le domaine réglementé, les ac-cords bilatéraux UE-Suisse fixentdouze domaines où ces reconnais-sances sont dues; les instruments demesure et les préemballages en fontpartie. Pour être valables dans l’UE,les spécifications contrôlées doiventêtre celles de l’UE. Il faut donc véri-fier si les prescriptions suisses ontdéjà été harmonisées ou non.Dans le domaine non réglementé, ladécision de reconnaissane appar-tient au client. Il se basera très sou-vent sur l’accréditation des labora-toires d’essai par un organismed’accréditation participant à un ac-cord de reconnaissance mutuelledes accréditations et sur la certifica-tion du système de gestion de la qua-lité par un organisme de certificationaccrédité.
défaut. Les critères de rejet sontalors fixés en fonction de l’expérien-ce des experts. Pour la métrologie ilfaut dans tous les cas de figure tenircompte des éléments suivants :Très souvent, la certification de laconformité passe par la comparai-son de résultats de mesure avec desspécifications fixées dans des nor-mes, dans des descriptifs de fabri-cant ou dans un cahier des charges.Pour être valables, ces comparai-sons doivent s’appuyer sur des ré-sultats de mesure obtenus avec desinstruments adéquats. En particu-lier, leur incertitude de mesure nedoit pas dépasser 1/5 de la toléran-ce de fabrication à contrôler.D’autre part, il faut fixer très claire-ment avec le client si l’on travaille àrisque partagé, à risque du fabricantou à risque du client.Risque du fabricant : Le segment detolérance de fabrication est diminuéde l’incertitude de l’instrument decontrôle.Risque partagé : On ne tient pascompte de l’incertitude de l’instru-ment de contrôle.Risque du client : Le segment de tolé-rance de fabrication est augmentéde l’incertitude de l’instrument decontrôle.
metINFO
6 : Jean-Michel Virieux (droit) interviewé par Jacques Morel. Jean-Michel Virieux, Physicien de l'Université de Lausanne, retraité, ancien Chef de lasection Métrologie légale de METAS, Professeur HESde métrologie, actuellement délégué de METAS auCongrès International de Métrologie et consultant du Physikalisch-Technische Bundesanstalt pour lamétrologie au sein de l'Union économique etmonéraire ouest africaine (UEMOA).
19metINFOVol. 11 No. 1/2004
Comparaison européenneMesures de comparaison
Comparaison européenne pour les niveaux de tension DC jusqu’à 100 kV
Sous l’égide d’EUROMET, une comparaison pour les rapports de tension DC 100 kV/1 V, 100 kV/10 V et 100 kV/100 V a été effectuée sous la conduite du National Physical Laboratory(NPL) en Angleterre. Cette comparaison permet de juger de l’équivalence de la réalisation des niveaux de tension DC jusqu’à 100 kV par les différents participants. Les résultats obtenus parMETAS sont bons jusqu’à une tension de 50 kV. Sur le niveau de 100 kV, notre diviseur de référencemontre un comportement difficilement quantifiable qui a péjoré la qualité du résultat. Les faiblesses de notre diviseur nous sont connues et un nouveau diviseur est actuellement en cours defabrication pour améliorer la situation.
Le but de cette comparaison est de tes-ter l’équivalence des systèmes de me-sure des différents laboratoires natio-naux européens (NMI) réalisant desmesures de tension DC jusqu’à un ni-veau de 100 kV. L’étalon de transfertétait un diviseur résistif fourni et carac-térisé par le NPL. Les participants de-vaient mesurer les différents rapports(100’000/1, 100’000/10 et 100’000/100) de ce diviseur pour des tensionsd’entrée de 10 kV, 50 kV et 100 kV.
ParticipationCette comparaison européenne débutaen septembre 1999 et les mesures seterminèrent en mars 2001, la participa-tion de METAS prenant place entre le13 septembre et le 4 octobre 2000. Autotal, 8 laboratoires nationaux ont prispart à cette comparaison.
B l a i s e J e a n n e r e t , M a r c F l ü e l i ,B e a t J e c k e l m a n n
Méthode de mesureLe diviseur fourni par le NPL a été éta-lonné par comparaison avec notre divi-seur de référence aux tensions deman-dées par le laboratoire pilote. Notrediviseur de référence est lui-même éta-lonné en mesurant ses résistances in-dividuelles avec un pont de résistancepotentiométrique. Pour un niveau de
confiance de 95 %, les incertitudes demesure sont de 23 ∞ 10-6 à 10 kV, de26 ∞ 10-6 à 50 kV et de 45 ∞ 10-6 à 100 kVpour tous les rapports de tension me-surés.
Les résultats finaux de la comparai-son pour le rapport de tension100’000/1 sont reportés dans les Figu-res 1, 2 et 3 pour des tensions de 10 kV,
Envoi du spécimen de laboratoire à laboratoire.
1: Dispositif de mesure: Derrière la grille de protection on voit les diviseurs haute-tension à étalonner.
Vol. 11 No. 1/2004
Mesures de comparaison
20 metINFO
Comparaison européenne
met INFO
• autres NMI ■ METAS3: Déviation relative par rapport à la valeur de référence pour les différents laboratoires(NMI) pour le rapport 100’000/1 et une tension d’entrée de 50 kV.
50 kV et 100 kV. Ces graphiques pré-sentent la différence relative par rapportà la valeur de référence pour chaque la-boratoire. Il faut encore mentionnerque la comparaison n’est pas encoreterminée, le rapport se trouvant au ni-veau du «Draft A», raison pour laquellele nom des laboratoires n’est pas indi-qué sur les graphiques. Comme le mon-trent les figures, les résultats obtenus àMETAS sont bons jusqu’à un niveau de50 kV. Le résultat à 100 kV fera prochai-nement l’objet d’une nouvelle compa-raison bilatérale puisque un nouveaudiviseur est en cours de constructionpour améliorer la fiabilité des résultatsà cette tension. Notons cependant quele résultat à 100 kV ne remet pas encause l’incertitude donnée par METASpour cette tension dans les CMC [1],soit 55 ∞ 10-6, plus conservatrice que les45 ∞ 10-6 donnés pour la comparaison.En effet, avec une barre d’erreur de±55 ∞ 10-6, le point de mesure de METASà 100 kV devient compatible avec la va-leur de référence de la comparaison.
Références[1] Les Calibration and Measurement Capabili-
ties (CMC) regroupent les possibilités de me-
sure (avec leurs incertitudes) des différents
laboratoires nationaux. Ils sont maintenus à
jour dans une banque de données entretenue
par le BIPM sous http://kcdb.bipm.org/
AppendixC/default.asp).
• autres NMI ■ METAS2: Déviation relative par rapport à la valeur de référence pour les différents laboratoires(NMI) pour le rapport 100’000/1 et une tension d’entrée de 10 kV.
• autres NMI ■ METAS4: Déviation relative par rapport à la valeur de référence pour les différents laboratoires(NMI) pour le rapport 100’000/1 et une tension d’entrée de 100 kV.
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Déviation relative par rapport à la valeur de référence /µV/V
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21metINFOVol. 11 No. 1/2004
Mutual Confidence (DoMC) abschlies-sen. Die erste DoMC soll im nächstenJahr für den Bereich der Wiegegerätegeschlossen werden.
Präsident ad interimWeil keiner der Kandidaten das erfor-derliche Mehr der Stimmen erreichthat, konnte kein Nachfolger für den ab-tretenden Präsidenten Gerard Faberbestimmt werden. In der Folge wurdeentsprechend den Statuten der ersteVizepräsident des CIML, ManfredKochsiek, der Vertreter Deutschlands,beauftragt, bis zur nächsten Sitzungdes CIML Ende Oktober 2004 in Berlindie Funktion des Präsidenten wahrzu-nehmen.
2005 wird die OIML aus Anlassihres fünzigjährigen Bestehens dieSitzung des CIML in Frankreich durch-führen; voraussichtlich im Juni 2005 inLyon in Verbindung mit dem CongrèsInternational de Métrologie. NähereAngaben zur OIML, ihren Aktivitätenund Dienstleistungen finden sich unterwww.oiml.org.
Die Internationale Organisation für dieLegale Metrologie (OIML) – 1955 durcheinen Staatsvertrag gegründet – hatsich zum Ziel gesetzt, den internationa-len Handel zu fördern und dadurcheinen Beitrag zur wirtschaftlichen Ent-wicklung in den Mitgliedstaaten zu leis-ten. Der erleichterte oder freie Waren-verkehr bedingt natürlich auchVertrauen in die Messungen und Prü-fungen ausländischer Stellen, waswiederum voraussetzt, dass diese Prü-fungen nach harmonisierten Anforde-rungen und Verfahren erfolgt sind.
Technische AktivitätenDie Erarbeitung von harmonisiertennormativen Dokumenten, so genann-ten Internationalen Empfehlungen,durch die einzelnen Technischen Komi-tees und Subkomitees ist deshalb seitjeher eine der Hauptaufgaben derOIML. An der letzten Sitzung des Co-mité International de Métrologie Léga-le (CIML) im November 2003, an derdie Schweiz durch den stellvertretendenDirektor des METAS vertreten war,konnte eine ganze Reihe von Empfeh-lungen gutgeheissen werden. Verab-schiedet wurden Empfehlungen für ein-
B r u n o V a u c h e r
zelne Messmittelkategorien von Spek-trophotometern für medizinische La-boratorien bis zu den Produktmengenin Fertigpackungen.
RahmenabkommenUm die gegenseitige Anerkennung vonBauartprüfungen von Messinstrumen-ten unter den einzelnen Mitgliedstaa-ten zu fördern, hat die OIML 1991 einZertifizierungssystem entwickelt. Kon-formitätszertifikate, die von denMitgliedstaaten innerhalb dieses Zerti-fizierungssystems herausgegeben wer-den, bescheinigen, dass die Prüfungennach den harmonisierten Verfahrendurchgeführt wurden und die geprüftenGeräte die Anforderungen der Interna-tionalen Empfehlungen erfüllen.
Dieses Zertifizierungssystem wirdnun ergänzt durch das in den letztenJahren erarbeitete Rahmenabkommenzur gegenseitigen Anerkennung vonOIML-Typenprüfungen (Mutual Accep-tance Arrangement, MAA). Das CIMLstimmte in Kyoto diesem Abkommenzu. Innerhalb dieses Rahmens könnennun die jeweils interessierten Mitglied-staaten für einzelne Messmittelkate-gorien so genannte Declarations of
Im November 2003 fand in Kyoto die 38. Sitzung des Internationalen Komitees für Legale Metro-logie (CIML), des Steuerungsgremiums der OIML, statt. An dieser Sitzung wurde unter anderemdas in den letzten Jahren erarbeitete Rahmenabkommen zur gegenseitigen Anerkennung von Typenprüfungen verabschiedet.
International
Abkommen zur gegenseitigen Anerkennung von Typenprüfungen
Comité International de Métrologie Légale
METAS wird führend in der Partikelmesstechnik
PartikelmesstechnikCH-Metro
22 metINFO Vol. 11 No. 1/2004
Seit zehn Jahren beschäftigt sich METAS mit Verbrennungsaerosolen. Aus diesen Forschungs- undEntwicklungsarbeiten ist der patentierte Aerosolgenerator CAST (Combustion Aerosol Standard)entstanden. Damit lassen sich Verbrennungspartikel im Bereich von 30 nm bis 200 nm Durch-messer reproduzierbar herstellen. Mit der Übernahme und Weiterentwicklung der Kalibrieranlagefür Latex-Partikel von 100 nm bis 900 nm Durchmesser vom Labor Spiez wird METAS in diesemBereich zum führenden Labor in Europa.
Die Miniaturisierung in der Elektronik,die Fortschritte in der chemischen,pharmazeutischen, medizinischen undbiotechnologischen Forschung sowieverschärfte Sicherheitsbestimmungenim Lebensmittelbereich führen dazu,dass immer mehr Reinräume in Betriebgenommen werden. In diesen Reinräu-men werden nicht nur hoch integrierteelektronische Chips hergestellt oderspezifische Forschungsarbeiten durch-geführt, sondern beispielsweise auchempfindliche Halbfabrikate zwischen-gelagert.
Hauptanwendungsgebiet ReinräumeOptische Partikelzähler werden haupt-sächlich dazu benötigt, um Reinräumeabzunehmen, zu kontrollieren bzw. zuüberwachen. Die VDI-Richtlinie 2083(Reinraumtechnik), Blatt 3, verlangt,dass Abnahmemessungen für Rein-räume nur mit kalibrierten Partikel-zählern vorgenommen werden dürfen.Wer einen Reinraum betreibt, ist alsoauf kalibrierte Partikelmessgeräte an-gewiesen, um die Einhaltung der ent-sprechenden Normen dokumentierenzu können.
J ü r g S c h l a t t e r
Kalibrierte Latexkügelchen als ReferenzgrössenDie Kalibrieranlage (Bild 1), die dasMETAS in einem Labor der SektionAnalytische Chemie in Bern-Waberninstalliert und teilweise erneuert hat,arbeitet mit Latex-Suspensionen. DieLatexkügelchen decken den Durch-messerbereich von 100 nm bis 900nm ab. Die Durchmesser werden mitKügelchen realisiert, die auf das Na-tional Institute of Standards and Tech-nology (NIST) rückverfolgbar sind.
Mit der Übernahme der Kalibrieran-lage und des entsprechenden Know-hows vom Labor Spiez sichert METASdiese Messkette und erweitert gleich-zeitig sein Dienstleistungsangebot imBereich Nanopartikel. Dieser Transfererlaubt zudem, die Kalibrierdienstleis-tungen, die im freien Markt nicht er-hältlich sind, den langjährigen Kundender akkreditierten Kalibrierstelle SCS045 des Labors Spiez ohne nennens-werten Unterbruch weiterhin in dergleichen Qualität anzubieten.
1: Mit der vom Labor Spiez übernommenen Kalibrieranlage erweitert METAS sein Dienstleistungsangebot in derPartikelmesstechnik und wird zum führenden Labor in Europa.
23metINFOVol. 11 No. 1/2004
Mit dem Metrologie-Rasterkraftmikro-skop hat METAS Messmöglichkeitenaufgebaut, um hochwertige Latexkü-gelchen auch selber zu kalibrieren(Bild 3).
Der Ablauf einer Kalibrierung opti-scher Partikelzähler ist klar vorgege-ben. In einem ersten Schritt wird in ei-ner separaten Einrichtung (Bild 2) dieLatex-Suspension einer gewünschtenGrösse aufbereitet. Dabei werden dieentsprechenden Latex-Kügelchen inwässriger Lösung verdünnt. An-schliessend wird diese Suspension imPartikelgenerator zerstäubt undgleichzeitig getrocknet. Das verdünn-te Aerosol wird im Messrohr der Kali-brieranlage homogenisiert; es bildetin räumlicher und zeitlicher Hinsichteinen homogenen Strom.
Isokinetische ProbenahmeDas zu prüfende Messgerät saugt ei-nen Teil des Aerosolstroms isokine-tisch an und bestimmt die Partikelkon-zentration. Anschliessend wird dasgleiche Aerosol ebenfalls isokinetischin den Laser-Partikelzähler von METASgesaugt und dort die Partikelkonzen-tration bestimmt. Der Vergleich der bei-den Messungen ermöglicht eine ge-
naue Kalibrierung von Konzentrationund Durchmesser.
Der Laser-Partikelzähler von METASwurde mit einem neuen, bezüglichStrahlgeometrie und Intensität äus-serst stabilen 5-Watt-Festkörperlasermit einer Wellenlänge von 532 nm aus-gerüstet. Das Aerosol wird in der Mess-zelle mittels einer feinen Düse in einemkontinuierlichen Fluss senkrecht durchden Laserstrahl geleitet. Jedes einzelnePartikel erzeugt beim Durchgang einenkurzen Lichtblitz. Ein Fotodetektor er-fasst diese Streulichtblitze der Partikel.In der Auswertung wird die Rate unddie Intensität der Lichtblitze ausgewer-tet. Aus der Lichtblitzrate und demAerosolfluss kann die Partikelkonzen-tration bestimmt werden und aus derIntensität erhält man ein Mass für diePartikelgrösse.
Die Messgrösse Partikelkonzentra-tion entspricht der Partikelzahl proVolumeneinheit und ist somit auf dieBasiseinheiten rückverfolgbar. DieMessgrösse Partikeldurchmesser wirdbestimmt durch die Auswahl der zerti-fizierten Latex-Suspension und bei je-der Messung überprüft.
Führendes Labor in der PartikelmesstechnikMit der Kalibrieranlage für optischePartikelzähler von 100 nm bis 900 nmDurchmesser und dem Know-how-Transfer vom Labor Spiez erweitertMETAS sein Angebot in der Partikel-messtechnik und wird zum führendenLabor in Europa in diesem Bereich. DerKundenkreis erweitert sich ebenfallsund profitiert von international aner-kannten Kalibrierzertifikaten.
Weitere Auskünfte erteilt Dr. Jürg Schlatter, Leiter LaborPartikelmesstechnik, Tel. +41 31 32 33 328,[email protected], gerne.
2: Einrichtung zur Aufbereitung von Suspensionen mit Latexpartikel.
1 µµm
3: Latex-Kügelchen unter dem Metrologie-Rasterkraft-mikroskop von METAS.
WeiterbildungsangeboteCH-Metro
24 metINFO Vol. 11 No. 1/2004
Neues Kursangebot am METASFür die Wissenschaft der Metrologie gibt es keine eigene Berufsausbildung, sie ist lediglich eine Spe-zialisierung in einem der Fachgebiete des Ingenieurwesens, der Physik oder der Chemie. Trotzdemgibt es viele Spezialisten, die sich mehrheitlich oder ausschliesslich mit Messtechnik beschäftigenund deren Aus- oder Weiterbildung in diesem Bereich ausserordentlich wichtig ist.
Eine kürzlich durchgeführte Umfrageunter Spezialisten, die sich mit Mess-technik beschäftigen hat gezeigt, dassungefähr die Hälfte der Befragten einSchulungsbedürfnis haben, allerdingsmit einer recht grossen Themenvielfalt.
Information ist wesentlicher Bestandteil der DienstleistungenDie Mitarbeitenden des METAS werdenhäufig betreffend geeigneter Messverfah-ren oder Messmittel um Auskünfte gebe-ten. Wiederholt wurde seitens der Kund-schaft auch der Wunsch nach theoreti-schen und praktischen Ausbildungskur-sen geäussert. Bei der technischen Be-gutachtung im Zusammenhang mit derAkkreditierung von Kalibrierstellen hatsich zudem des Öftern die Notwendig-keit fachspezifischer Kurse gezeigt.
R u d o l f T h a l m a n n
Erfolgreiche KalibrierkurseIm Rahmen eines Projektes wurden imOktober und November 2003 zwei Pi-lotkurse durchgeführt, je einer auf demGebiet der Elektrizität und der Längen-messtechnik. Die Kurse richteten sichan die technischen Mitarbeiter von Ka-librierlaboratorien. Die Kurse enthiel-ten theoretische und praktische Modu-le, die später allenfalls auch in anderenFachkursen wiederverwendet werdenkönnen.
In einem allgemeinen Teil wurdenThemen wie das physikalische Einhei-tensystem, die Rückverfolgbarkeit unddie Messmittelüberwachung, die Do-kumentation von Kalbrierverfahrenund die Grundlagen der Messunsi-cherheitsabschätzung behandelt. Ein-zelne dieser Themen wurden in den
An kaum einem anderen Institut inder Schweiz ist das Fachwissen auf demGebiet der Wissenschaft und Technikdes Messens so gross wie am MEATS:Es werden praktisch sämtliche Fachge-biete in der gesamten Tiefe, d. h. vonder Erarbeitung der Grundlagen bis zurErbringung messtechnischer Dienstlei-stungen für die Industrie, abgedeckt.Zudem besteht eine perfekte Infra-struktur von Schulungsräumen, Labo-ratorien und Instrumenten. Es ist des-halb für METAS nahe liegend, einbedarfsgerechtes Kursangebot anzubie-ten, zumal es den strategischen Zielendes METAS entspricht, messtechnischeDienstleistungen nicht nur in Form vonKalibrierungen darzubringen, sondernein ganzheitliches Angebot von Infor-mationen zur Verfügung zu stellen.
Demonstration der Prüfung der Messflächenqualitätvon Endmassen im Reinraum des METAS am KursLängenmesstechnik.
2: Vergleich der Kabeleigenschaften anlässlich desKurses über elektrische Kalibriertechnik bei METAS.
3: Praxisbezogenes Lernen unter fachkundiger Anleitung . . .
25metINFOVol. 11 No. 1/2004
fachspezifischen Teilen wieder aufge-griffen, insbesondere die Messunsi-cherheit, die dann auch an praktischenBeispielen im Detail besprochen wur-de. Am wichtigsten und von den Teil-nehmern am meisten geschätzt warendie Demonstrationen und Übungen anMessgeräten, wo die Kursteilnehmerin kleinen Gruppen mit der praktischenLaborarbeit vertraut gemacht wurden.
Ausgebuchte PilotkurseDie ersten beiden Kurse waren be-
reits kurz nach der Ausschreibungausgebucht. Sie fanden bei den Teil-nehmenden durchwegs positive Reso-nanz. Gemäss einer im Anschluss andie Kurse durchgeführten Umfrage be-treffend Organisation, Infrastruktur,Kursinhalt, Referenten und Dokumen-tation wurden sämtliche Punkte alssehr gut oder gut beurteilt. Die Aussa-gen von einigen Kursteilnehmendenbestätigen diesen Eindruck (siehe Ka-sten).
Ziel dieser Pilotkurse war es natür-lich auch, Hinweise zur Verbesserungkünftiger Kurse zu erhalten. So werdenwir den Kursinhalt gleich behalten, je-doch das Programm mit einer stärke-ren Durchmischung von Theorie undPraxis auflockern und mehr Zeit fürden praktischen Teil vorsehen. Den Be-darf für weitere Kurse zu anderen The-men der Metrologie werden wir nachMöglichkeit gerne erfüllen, demWunsch nach einem eigentlichen Aus-bildungslehrgang allerdings kaumnachkommen können.
Die Kursserie wird 2004 weiterge-führt. Wegen der grossen Nachfragewerden anfangs Jahr die beiden KurseElektrische Kalibriertechnik und Län-genmesstechnik bereits zum zweitenMal durchgeführt. Danach folgen Kur-se in der Thermometrie und in derDruckmesstechnik (siehe Kasten). Dasweitere Kursangebot hängt von derNachfrage ab. Ihre Meinung interes-siert uns weiterhin. Anregungen zumKurswesen oder zu unserem Dienstlei-stungsangebot nimmt Rudolf Thal-mann, Verantwortlicher Metrologie-kurse, Tel. +41 31 32 33 385, [email protected], gern entgegen. Herzlichen Dank.
Kurse 2004 für Mitarbeitende von Kalibrierlaboratorien9. bis 11. März 2004: Längenmesstechnik: Endmasse, Lehren, Handmessmittel
23. und 24. März 2004: Elektrische Kalibriertechnik
19. und 20. Oktober 2004: Thermometrie
26. und 27. Oktober 2004: Druckmesstechnik
Die Meinung von KursteilnehmernDie Umfrage im Anschluss an die Pilotkurse von METAS für Mitarbeitende von Kalibrier-
laboratorien im Bereich Elektrizität und Längenmesstechnik im Jahr 2003 hat interessante
Aussagen zu Tag gebracht:
Kurt Heini, Dozent für Messtechnik an der Hochschule für Technik+Architektur, Luzern, urteilt:
«Der Kalibrierkurs für elektrische Grössen ist der beste Kurs, den ich bisher im Bereich
Messtechnik besucht habe. Die Referenten haben eine sehr hohe Fachkompetenz und die
praktischen Übungen waren ausserordentlich wertvoll. Das Niveau des Kurses war für
mich ideal.»
Und Gerhard Steinmann, Verantwortlicher Messbasis, SR Technics, Zürich-Flughafen, ergänzt:
«Ich werde den Kurs gerne weiter empfehlen.»
Dieter Albrecht, Leiter Kalibrierlabor, von Moos Stahl AG, Emmenbrücke, meint:
«Ich habe im Lauf der Jahre schon einige Weiterbildungskurse bezüglich Längenmess-
technik besucht, aber dieser Kurs in Ihrem Haus war das Beste, was ich je besucht habe,
einmal bezüglich der hervorragend geschulten Referenten, was die Fachkompetenz
betrifft, zum andern die praktische Schulung in vorbildlich ausgestatteten Laboratorien.»
Zudem schlägt Dieter Albrecht eine Grundausbildung für Mitarbeitende von Kalibrier-
laboratorien vor:
«Wer wäre besser geeignet, eine solche Ausbildung zu vermitteln, als METAS? Sie haben
hervorragende Laboratorien und gut ausgebildetes Schulungspersonal. Es wäre eine Über-
legung wert, eine solche Ausbildung anzubieten, denn Qualität und Genauigkeit werden
auch in Zukunft einen sehr hohen Stellenwert haben in unserem Land!»
Schliesslich ergänzt Markus Nägelin, Leiter Kalibrierstelle, Fraisa SA, Oberdorf:
«Ich hoffe, dass das METAS auch künftig solche Kurse anbieten wird.»
4: . . . und Theorie im Plenum. Detaillierte Auskünfte über Weiterbildungsangebote erhalten Sie überwww.metas.ch/de/event/metas/prog_metas, wo Sie sich auch bequem anmelden können.
Vol. 11 No. 1/200426 metINFO
Evaluation
Die Qualitätssicherung von METASMETAS verfügt über ein integrales Qualitätsmanagementsystem, das seine vier Aufgaben-felder sowie die Management- und Supportprozesse abdeckt.
METAS betreibt ein integrales Quali-tätsmanagementsystem, das seinevier Aufgabenbereiche bzw. Produkte-gruppen Nationale Messbasis, LegaleMetrologie, Industrielle Metrologieund Akkreditierung sowie seine Ma-nagement- und Supportprozesse ab-deckt. Das Qualitätsmanagementsys-tem ist in einem übergeordneten, fürdas ganze Bundesamt gültigen Quali-tätsmanagementhandbuch (QMHB)beschrieben. Es umfasst Weisungenfür übergeordnete technische undadministrative Funktionen sowie Do-kumente, welche die Metrologie-,Akkreditierungs-, Führungs- und Sup-portprozesse beschreiben (Illustra-tion 1).
Die Metrologiebereiche unterhaltenein Qualitätsmanagementsystem nachder internationalen Norm ISO 17025.Dieses umfassende Qualitätsmanage-mentsystem ist international überprüftund akzeptiert durch das QS-Forumvon EUROMET. METAS ist Unterzeich-ner des vom Internationalen Komiteefür Mass und Gewicht 1999 geschaffe-nen Mutual Recognition Arrangements(MRA). Zur Sicherung der Qualität tra-gen weitere Massnahmen wie die re-gelmässige erfolgreiche Teilnahme anVergleichsmessungen (Key Compari-sons) und die internationale Prüfungder deklarierten Messmöglichkeiten(Calibration and Measurement Capabi-lities, CMC) bei.
J ü r g R a m s e y e r
rung zum Qualitätsmanagement vonMETAS und zu seiner internationalenAnerkennung findet sich aufwww.metas.ch/de/portraet/qms.html.
Die Schweizerische Akkreditie-rungsstelle unterhält ein Qualitäts-managementsystem nach EN 45003/45010. Sie ist Mitunterzeichnerin desmultilateralen Agreements (MLA) derEuropean co-operation for Accredita-tion (EA) und muss sich, wie jederUnterzeichner, alle drei Jahre durch dieanderen Unterzeichner des MLA reeva-luieren lassen.
Eine ausführliche, mit zahlreicheneinschlägigen Links versehene Erklä-
CH-Metro
1: Struktur des METAS-Qualitätsmanagementsystems.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
27metINFOVol. 11 No. 1/2004
Im Rahmen der Einführung des Qualitätsmanagementsys-tems im METAS sind auch die administrativen Abläufe einerÜberprüfung unterzogen worden. Unter anderem wurde dieHandhabung der Mehrwertsteuer durch METAS in Zu-sammenarbeit mit der Eidgenössischen Steuerverwaltungüberprüft.
Dabei stellte sich heraus, dass METAS neu für die Rück-verfolgbarkeit (den Anschluss) der Normale akkreditierterKalibrier- und Prüfstellen an die nationalen Referenznorma-le den Aufwand mit dem Mehrwertsteuersatz von 7.6 %verrechnen muss. Diese Neuerung trat am 1. Januar 2004 inKraft.
Dans le cadre de l’introduction du système de manage-ment de la qualité à METAS, les procédures administrativesont également été contrôlées. En collaboration avec l’Ad-ministration fédérale des contributions, la manière de trai-ter la question de la taxe sur la valeur ajoutée par METAS aentre autres été revue.
A cette occasion, il s’est révélé que METAS était assujet-tie à la taxe sur la valeur ajoutée au taux d’impôt de 7.6 %pour ses prestations de raccordement des étalons des la-boratoires d’étalonnage et d’essais accrédités aux étalonsde référence nationaux. Cette nouveauté est entrée en vi-gueur le 1er janvier 2004.
Mehrwertsteuer für den Anschlussder Normale akkreditierter StellenTaxe sur la valeur ajoutée pour le raccordement des étalons des organismes accrédités
CH-Metro Mehrwertsteuer / Taxe sur la valeur ajoutée
Konformitätsbewertungen für das Inverkehrbringen vonMessinstrumenten sind seit Februar 2003 im gesamtenRaum von EU, EWR und der Schweiz anerkannt, sofern sievon Konformitätsbewertungsstellen vorgenommen werden,die speziell für diese Tätigkeit bezeichnet worden sind.
Für den Bereich nichtselbsttätige Waagen ist die Abtei-lung Mechanik, Strahlung und Legale Metrologie vonMETAS als Konformitätsbewertungsstelle bezeichnet wor-
Erweiterter Geltungsbereich bei Waagen
den. Der Geltungsbereich dieser Bezeichnung umfasste bisanhin die Bauartprüfung, die Prüfung der Produkte und dieEinzelprüfung von nichtselbsttätigen Waagen. Seit MitteFebruar 2004 ist dieser Geltungsbereich erweitert worden.Die Abteilung Mechanik, Strahlung und Legale Metrologievon METAS ist jetzt, als einzige Stelle in der Schweiz, auchals Konformitätsbewertungsstelle für die Qualitätssicherungin der Produktion von nichtselbsttätigen Waagen bezeichnet.
METAS ist als Konformitätsbewertungsstelle für nichtselbsttätige Waagen bezeichnet – seit kurzem mit erweitertem Geltungsbereich.
4. Kreis: Privatrechtliche oderspezialgesetzliche Unternehmen • Beteiligung des
Bundes am Unter- nehmenskapital
• öffentliche Aufgaben Beispiele: Swisscom, Die Post, SBB
28 metINFO Vol. 11 No. 1/2004
Ziele, Indikatoren und VerzichtsplanungMETAS wird seit 1999 mit Leistungsauftrag und Globalbudget geführt (FLAG). Der erste Leistungs-auftrag dauerte von 1999 bis 2003. Im Dezember 2003 hat der Bundesrat dem METAS einen neu-en Leistungsauftrag für die Jahre 2004–2007 erteilt.
FLAG steht für Führen mit Leistungs-auftrag und Globalbudget. Der Bundes-rat führt FLAG-Ämter mit einem Leis-tungsauftrag, in dem klar definierteProdukte und messbare Ziele festge-halten sind. Ein FLAG-Amt erhält zu-dem einen höheren Grad an Budgetau-tonomie, denn es wird nicht überRessourcen, sondern über Ergebnisund Wirkung gesteuert. Das traditio-nelle Jahresbudget nach Kostenartenwird ersetzt durch ein Globalbudgetüber mehrere Jahre.
FLAG-Ämter gehören zum zweitenKreis des 4-Kreise-Modells des Bundes-rates. Dieses Modell (Illustration 1)stellt die Leitvorstellung des Bundesra-tes zur Führung der Verwaltung dar. Imersten Kreis befinden sich die Organi-sationseinheiten des Bundes, dievorwiegend Steuerungs- und Koordina-tionsleistungen erbringen (Generalse-kretariate und «Querschnittsämter»).Dem zweiten Kreis sind die Verwal-tungsstellen zugeordnet, die mit Lei-stungsauftrag und Globalbudget ge-führt werden.
Der dritte Kreis umfasst Betriebeund Anstalten, die im Eigentum desBundes sind. Als selbständige Organi-sationseinheiten basieren sie auf Spe-zialgesetzen, verfügen in der Regel übereine Rechtspersönlichkeit und eine ei-gene Rechnung. Im vierten Kreis sindgemischtwirtschaftliche Unternehmenoder spezialgesetzliche Aktiengesell-schaften angesiedelt, die Aufgaben desBundes erfüllen. Die Verwaltungsstel-
J ü r g N i e d e r h a u s e r
len des ersten und des zweiten Kreisesbilden die zentrale Bundesverwaltung.
Messbare Leistungen und WirkungenFLAG ist ein Modell der Verwaltungs-führung, das sich nach Grundsätzendes so genannten New Public Manage-ment (NPM) richtet. Ziel dieses Mo-dells ist es, Transparenz und Nutzender Verwaltungstätigkeit zu erhöhen.Das Handeln einer Verwaltungsstellesoll sich an messbaren Leistungen undWirkungen orientieren. Zu diesemZweck muss ein FLAG-Amt auch überdas notwendige Instrumentarium ver-fügen können.
Für die Umstellung auf FLAG bauteMETAS das finanzielle und betrieblicheRechnungswesen aus, um eine aussa-gekräftige Kosten- und Leistungsrech-
LeistungsauftragFlash
nung zu erhalten. Ebenso war ein stu-fengerechtes Controlling einzurichten.Die Führung nach den traditionellenSektoren der Metrologie und Akkredi-tierung wurde ergänzt um eine Control-lingdimension: Produktegruppen undProdukte. Die Leistungen mussten de-finiert und die angestrebten Ziele fest-gelegt werden. «Gemessen» wird dieLeistung mittels monetärer Grössenund nichtmonetärer Indikatoren.
Vom ersten zum zweiten LeistungsauftragDas Inkrafttreten des ersten Leistungs-auftrags auf den 1. Januar 1999 stelltegleichzeitig den Übergang der Führungvon METAS, das damals noch Eidge-nössisches Amt für Messwesen hiess,auf FLAG dar. Diese Umstellung war eingrosser Schritt und erforderte eine in-
1: Das 4-Kreise-Modell des Bundesrates erlaubt differenzierte und flexible Lösungen: Je weiter ein Träger von Bundesaufgaben vom Zentrum entfernt ist, desto grösser ist sein Handlungsspielraum, aber auch die Eigen-verantwortung.
1. Kreis: Zentral- oder Ministe-rial-Verwaltung• Steuerung• Koordination
3. Kreis: Betriebe und Anstalten des Bundes• spezialgesetzliche
Grundlage• eigene Rechtspersön-
lichkeit • eigene RechnungBeispiel: Eidg. Institut für Geistiges Eigentum
29metINFOVol. 11 No. 1/2004
tensive Vorbereitungsphase.Entsprechend betraten das Eidge-
nössische Justiz- und Polizeideparte-ment (EJPD) und das METAS bei derUmsetzung des ersten Leistungsauf-trags in vielerlei Hinsicht Neuland. DieErfahrungen sind positiv: METAS lern-te schnell, mit den FLAG-Instrumentenumzugehen (Produktegruppen undProduktestruktur, Kosten- und Leis-tungsrechnung, Controlling, Repor-ting). 2003 wurde zudem die integrier-te Leistungs- und Wirkungssteuerung(ILW) eingeführt. Sie ermöglicht es,Aufgaben und Ziele des Handelns vonMETAS zu analysieren, mittels Indika-toren Leistung und Wirkung zu über-prüfen und die Tätigkeit zu steuern(Illustration 2). Das ILW-Modell er-leichtert auch die «Quantifizierung»von Leistungen in Bereichen ohne di-rekte Kunden und die Formulierungkünftiger Leistungsaufträge (Bundes-rat) und Leistungsvereinbarungen(Eidg. Justiz- und Polizeidepartement).
Um den neuen Leistungsauftrag zuerarbeiten, wurde nicht einfach bisherErreichtes fortgeschrieben. Vielmehrwurden die Aufgaben und Strategienvon METAS in enger Zusammenarbeitmit dem Generalsekretariat des EJPD,der Eidgenössischen Kommission fürdas Messwesen (EKM) und der Akkre-ditierungskommission (AKKO) wiede-rum eingehend hinterfragt und über-prüft.
ZieleIn dem vom Bundesrat erteilten Leis-tungsauftrag wird festgelegt, welcheZiele und Aufgaben das METAS in derLegislaturperiode erreichen und wie essich in den nächsten Jahren entwi-ckeln soll. Das bisherige Engagementfür die bestehenden, gut funktionieren-
den und einem Bedarf entsprechendenDienstleistungen in Metrologie undAkkreditierung soll beibehalten wer-den. Die dazu notwendigen Grundla-genarbeiten sowie die Aufsichts- undVollzugsmassnahmen im gesetzlichgeregelten Bereich sind weiterzufüh-ren.
Zu den anvisierten Projekten ausdem Bereich der Grundlagenarbeitengehört die Weiterführung des Experi-ments «Watt-Waage». Dieses Projektsoll dazu beitragen, eine neue, auf Na-turkonstanten beruhende Definitionder Einheit Kilogramm zu erreichen.Diese Neudefinition ist dringend not-wendig, weil die Einheit der Masse bisjetzt nur durch eine Verkörperung, dasUrkilogramm in Paris, definiert wird.Die Realisierung und Weitergabe derEinheit lässt sich somit zur Zeit nurdurch den Vergleich mit diesem Urkilo-gramm erreichen.
Als Ziel ist im Leistungsauftrag fest-gehalten, dass die Arbeiten am Experi-ment «Watt-Waage» die erforderlicheGenauigkeit erreichen, um einen Bei-trag zur Neudefinition des Kilos leistenzu können. Ebenfalls zu den Grundla-genarbeiten gehört das Ziel, eine neueAnlage für die dreidimensionaleVermessung von Objekten aus derMikrotechnik fertig zu entwickeln, auf-zubauen und mit vorgesehenen Spezi-fikationen in Betrieb zu nehmen.
Weitere Schwerpunkte des Leis-tungsauftrags sind die Umsetzung derErneuerung des gesetzlichen Messwe-sens, die Stärkung der Wirtschaftlich-keit sowie die Verbesserung derAkkreditierungstätigkeit. Die Dienst-leis tungen werden, wie schon bis anhinbewährte Praxis von METAS, nach Be-darf, Umfang und Qualität überprüftund weiter optimiert. Mit verstärkter na-
tionaler und internationaler Zu-sammenarbeit soll die Weiterentwi-cklung dem sich verändernden Bedarfder Wirtschaft entsprechend in denwichtigsten Gebieten gesichert werden.
Verzichten und SparenUrsprünglich waren für den neuenLeistungsauftrag noch mehr Vorhabenvorgesehen gewesen. Aufgrund der Si-tuation der Bundesfinanzen war es un-umgänglich, in der Schlussphase derErarbeitung eine Verzichtsplanungdurchzuführen. Die brachte es mitsich, dass auf innovative, für den Wirt-schaftsstandort Schweiz wichtige Vor-haben vorläufig verzichtet werdenmuss. Geplant waren Vorhaben zurEntwicklung und Bereitstellung wichti-ger Messgrundlagen und Dienstleis-tungen wie international einheitlicheReferenzmaterialien zu Gunsten inno-vativer und wachstumsorientierterWirtschaftszweige, der KMU und desGesundheitswesens (Chemie, Biotech-nologie, Labormedizin, Nuklearmedi-zin und Umweltüberwachung). Eben-falls vorgesehen war die Entwicklungvon Grundlagen für räumlich verteilteMesssysteme, bei denen nicht zuletztdie Softwareverifikation eine wesentli-che Rolle spielt. Auf diesen Gebietenkönnen somit Arbeiten und Entwi-cklungen nur in sehr bescheidenemUmfang vorgenommen werden.
Der Bundesrat hat die neuen Leis-tungsaufträge 2004–2007 für METASund die anderen FLAG-Ämter im De-zember 2003 erteilt. Auch wenn bei ih-rer Erstellung eine Verzichtsplanungdurchgeführt und die Entlastungs- undSparprogramme berücksichtigt werdenmussten, stehen sie unter dem Vorbe-halt weiterer Entlastungsprogrammedes Bundeshaushalts.
Politische Zielsetzung Vollzug Output Impact Outcome
Politische Organe Amt ProduktLeistung
Reaktionder Zielgruppe
Wirkung bei den Betroffenen
VerVV änderungder Zielgrösse
Rückkopplung
2: Mit dem Modell der integrierten Leistungs- und Wirkungssteuerung (ILW) kann die Wirkung des Handelns staatlicher Stellen erfasst und gesteuert werden.
30 metINFO Vol. 11 No. 1/2004
Hohe Gesamtzufriedenheit dankausgezeichneten MitarbeitendenIm September 2003 hat das METAS zum zweiten Mal seit 1999 eine Umfrage zur Kundenzufrie-denheit im Metrologiebereich durchführen lassen. Die Gesamtzufriedenheit der Kunden ist hoch.Insbesondere den Mitarbeitenden von METAS wird ein hervorragendes Zeugnis ausgestellt. DerVergleich mit der alten Umfrage zeigt eine stabile Zufriedenheit auf hohem Niveau.
Als technisch-wissenschaftliches Bun-desamt bietet das METAS im Rahmenseines gesetzlichen Auftrags Dienst-leistungen für Wirtschaft, Industrie,Forschung und Gesellschaft an. Zielvon METAS, das als FLAG-Amt geführtwird (siehe Seite 28), ist es, seineDienstleistungen nach den Bedürfnis-sen der Kunden auszurichten. Wegender hoheitlichen Natur vieler Dienst-leistungen gehören zur Kundschaft vonMETAS auch viele «Zwangskunden».Ein weiterer Grund für METAS, be-sonders darauf zu achten, seineDienstleistungen in der Metrologiezur Zufriedenheit der Kunden zu er-bringen.
Aufbau der BefragungUm die Zufriedenheit seiner Kund-schaft und die Qualität seiner Dienst-leistungen systematisch erfassen zukönnen, führt das METAS regelmässigMessungen der Kundenzufriedenheitdurch. Die erste Befragung wurde 1999durchgeführt. Im September 2003 fandnun eine Wiederholungsmessung statt.Für diese Nachfolgebefragung wurdeder Fragebogen von 1999 weitgehendübernommen, um so die Vergleichbar-keit der Resultate über die Zeit zu ge-währleisten. Einige Frageblöcke wurdenverbessert, und zudem wurde der Fra-
J ü r g N i e d e r h a u s e r
gebogen mit einer Reihe von Fragen zuaktuellen Themen erweitert.
Das Hauptaugenmerk der Befra-gung liegt darauf, die Zufriedenheitder Kunden mit dem aktuellen Leis-tungsangebot in der Metrologie zuerfassen, und zwar nach den verschie-denen Qualitätsdimensionen der METAS-Leistungen, von der eigentlichen Mes-sung über den Ablauf einer Prüfungbis zur administrativen Zusammenar-beit (Illustration 1). Auf diese Weisekönnen nicht nur die Gesamtzufrie-denheit der Kunden, sondern auchTeilzufriedenheiten, die Zufriedenhei-ten mit den einzelnen Qualitätsdimen-sionen, erhoben werden. Eine solch
Flash
detaillierte Erfassung erlaubt genauereRückschlüsse auf zu verbesserndeAspekte. Durch die Analyse einzelnerBewertungsmerkmale kann ein diffe-renziertes Bild der Kundenzufrieden-heit gewonnen werden, das nicht nurden Gesamteindruck wiedergibt, son-dern in der Detailbeurteilung auch Hin-weise auf positive oder negative Ent-wicklungen liefert.
Weiter wurden auch Fragen gestellt,um den künftigen Bedarf an Dienst-leistungen zu erfassen, seien es Mes-sungen, Informationen, Schulungen.Und natürlich wurde auch nach kon-kreten Verbesserungsvorschlägen ge-fragt.
Aktuelles Leistungsangebot im Metrologiebereich
Fragen zu Messungen und Prüfungen
TZ Prüfungen/Messungen
Fragen zum Mess- und Prüfablauf
TZ Mess- und Prüfablauf
Fragen zur Flexibilität von METAS
TZ Flexibilität
Fragen zu den Mitarbeitenden von METAS
TZ Mitarbeitende
Fragen zu Dokumenten und zur Zusammenarbeit
TZ Dokumente/Zusammenarbeit
Fragen zum Interneteinsatz von METAS
TZ Interneteinsatz
Künftiger Bedarf
Gesamtzufriedenheit
Beurteilung des künftigen Bedarfs, der Informationsbedürfnisse, des Leistungsumfangs und Bemerkungen
TZ = Teilzufriedenheit
1: Der Aufbau der Befragung orientiert sich an den Qualitätsdimensionen der Leistungen von METAS.
Kundenumfrage
31metINFOVol. 11 No. 1/2004
Durchführung durch unabhängige FirmaDie Umfrage wurde als Vollerhebungbei sämtlichen Metrologiekunden vonMETAS vorgenommen. Um die Anony-mität der Antworten zu gewährleistenund eine neutrale Auswertung sicher-zustellen, wurde die Erhebung von ei-ner spezialisierten Privatfirma durch-geführt.
Bei der Umfrage von 1999 war einfür Umfragen ausserordentlich hoherRücklauf von 33.6 % zu verzeichnen.Der Rücklauf der zweiten Umfrage liegtmit 16.7 % deutlich darunter. Weil dieStruktur der Antwortenden jedoch mitjener der letzten Befragung vergleich-bar ist, liefern die Resultate verlässlicheAngaben über die Zufriedenheit derMETAS-Kundschaft. Wertet man dieAngaben zur Unternehmens- bzw. Or-ganisationsgrösse aus, ergibt sich eineGrössenverteilung mit einem dominie-renden Anteil KMU. Diese Verteilungwiderspiegelt ziemlich genau die Ver-hältnisse in der Schweizer Wirtschaftund entspricht derjenigen der letztenBefragung (Illustration 2).
Die Mehrheit der Befragten (71.4 %)stammt bei der Umfrage 2003 wiede-rum aus der Deutschschweiz, 25.4 %aus der Romandie und nur gerade3.1 % aus der italienischen Schweiz. ImVergleich zu 1999 ist eine leichte Ver-schiebung von deutschsprechenden zu
französisch- und italienischsprechen-den Teilnehmern festzustellen.
Ausgezeichnete Mitarbeitende Insgesamt überzeugen die Leistungenvon METAS: Das Amt weist einen ho-hen Anteil von sehr zufriedenen (53 %)und zufriedenen (39 %) Kunden auf.Die Gesamtzufriedenheit erreicht ei-nen vergleichsweise hohen Wert von4.46 auf einer Fünferskala. Ein Ver-gleich mit dem Ergebnis von 1999 zeigteine stabilisierte Kundenzufriedenheitauf hohem Niveau.
Besonders ausschlaggebend für die-se gute Beurteilung sind die Qualitätder Messungen und Prüfungen und vorallem die Mitarbeitenden von METAS.Das zeigt sich bei der detaillierten Aus-wertung der einzelnen Qualitätsdimen-sionen. Die Resultate stellen denMitarbeitenden ein hervorragendesZeugnis aus (Illustration 3). Für zweiDrittel der Befragten sind die Kunden-kontakte sehr zufriedenstellend. Mit ei-nem Wert von 4.67 auf einer Fünfer-skala wird bei der Qualitätsdimension«Mitarbeitende von METAS» das Spit-zenergebnis der gesamten Umfrage er-zielt. Die hohe Zufriedenheit äussertsich auch darin, dass sich kaum An-merkungen zu diesem Thema finden.Ebenso sind für die Qualitätsdimen-sion «Messungen und Prüfungen»kaum Anregungen oder Verbesse-
rungsvorschläge aufgeführt worden.Administrative Aspekte der Zu-
sammenarbeit werden etwas wenigergut bewertet als Aspekte des persön-lichen Kontakts. Die Auftragsdauer unddie Lieferfristen werden nach wie vorals relativ lang empfunden. Hingegenwird der Bearbeitungsablauf als rei-bungslos wahrgenommen und die Ter-mintreue als zufriedenstellend. Von ei-nigen Kunden wird auch die späteAusstellung der Zertifikate kritisiert.Ungünstiger wahrgenommen wirdauch die Flexibilität von METAS. Eineverhältnismässig kritische Einstellungist auch gegenüber dem Preis-Leis-tungs-Verhältnis festzustellen. Bei derWahrnehmung des Preis-Leistungs-Verhältnisses machen sich übrigensdie grössten Unterschiede zwischenverschiedenen Kundengruppen be-merkbar.
Wenig bekannter InternetauftrittBei der Frage nach dem Preis-Leis-tungs-Verhältnis zeigen sich keine sig-nifikanten Veränderungen gegenüberder letzten Umfrage. Deutlich verbes-sert hat sich hingegen die Informationüber Neuerungen. Dazu trägt unter an-derem auch das metINFO bei, dasmittlerweile einen vergleichsweise ho-hen Bekanntheitsgrad von 54 % er-reicht. Dagegen spielt der Internetauf-tritt für viele Kunden eine eherunwichtige Rolle. Ein Drittel der Kund-schaft nutzt diesen Informationswegbis jetzt noch kaum oder überhauptnicht.
Gefragt ist nicht nur die Informationüber Neuerungen, sondern auch dieVermittlung einschlägigen Fachwissens.Bei den Kunden von METAS scheint je-denfalls ein recht grosses Bedürfnisnach Schulung auf messtechnischenGebieten vorhanden zu sein. Das hatsich auch bei den ersten Schulungen fürKalibrierlabors bestätigt, die METAS imletzten Jahr durchgeführt hat (siehe Sei-te 24). Entsprechend ist METAS daran,sein Schulungsangebot auszubauen,um so das am Amt erarbeitete Spezialis-tenwissen der Schweizer Wirtschaftnoch besser zugänglich zu machen.
30
20
10
0 Unternehmensgrösse
Häufigkeit in %
1-10
51-1
00
101-
500
11-5
0
> 50
0
2: Die Struktur der antwortenden Unternehmen und Organisationen entspricht der Struktur der Schweizer Wirtschaft mit der Dominanz der KMU.
■ Umfrage 2003 ■ Umfrage 1999
Umsetzung der RückmeldungenIm Leistungsauftrag von METAS istfestgehalten, dass mindestens einmalpro Leistungsauftragsperiode die Kun-denzufriedenheit im Metrologiebereichmittels einer Umfrage zu erheben ist.Die Durchführung dieser Kundenum-frage stellt jedoch für METAS nicht ein-fach nur eine zu erledigende Pflicht dar.Vielmehr ist diese Umfrage ein Mittel,das es erlaubt, Bedürfnisse der Kundenzu erfassen und Möglichkeiten zur Ver-besserung der Dienstleistungen zu er-kennen. Eine detaillierte Auswertungder Umfrage nach einzelnen Aspektender verschiedenen Qualitätsdimensio-nen des Leistungsangebots vonMETAS und, soweit möglich, nach ein-zelnen Fachbereichen liegt vor. Sie bil-det die Grundlage zur Umsetzung vonVerbesserungsvorschlägen und Mass-nahmen, die unter anderem in die Zie-le der Leistungsvereinbarungen desAmtes mit dem Eidgenössischen Ju-stiz- und Polizeidepartement (EJPD)einfliessen werden. Ein Beispiel dafürstellt der vorhin erwähnte Ausbau des
Schulungsangebots dar. Gerade das insgesamt erfreuliche
Resultat ist für METAS Ansporn, seinLeistungsangebot, wenn immer mög-lich, zu verbessern. Mit Hinweisen undVorschlägen kann jeder Kunde dazubeitragen, dass das FLAG-Amt METASseinen gesetzlichen Auftrag noch bes-ser zur Zufriedenheit seiner Kunden er-
füllt. Anliegen und Wünsche unsererKunden interessieren uns selbstver-ständlich nicht nur im Rahmen einersystematischen Erhebung. Wir sind je-derzeit für Rückmeldungen dankbar.Eine Zusammenstellung der wichtigs-ten Resultate der Kundenumfrage findet sich unter www.metas.ch/de/actual/umfrage.html.
■ Ultrapräzise Prüflineale und -winkel inverschiedenen Materialien. Entwicklung undProduktion von innovativen Messgeräten fürGeradheit, Rechtwinkligkeit und Länge inhöchster Präzision.
■ Ultra-precise standards, such as straight-edges and squares from various materials.Development and production of innovativemeasuring devices for straightness, squarenessand length in highest precision.
Schweizerischer KalibrierdienstService suisse d'étalonnageServicio di taratura in SvizzeraSwiss Calibration Service
SCS
Reg.-Nr. 006
Our Precision – YourSuccess
70
60
50
40
30
20
10
0 Zufriedenheit
Häufigkeit in %
1 2 3 4 5
3: Die Resultate der Umfrage stellen den Mitarbeitenden von METAS ein hervorragendes Zeugnis aus.
Zufriedenheit: 1 = überhaupt nicht, 5 = voll und ganz
