Richtiges Messen – Eine Selbstverständlichkeit?
Viele, die sich mit Qualitätsmanagement befassen, werden die normativen Anforderungen zur messtechnischen beziehungsweise metrologischen Rückführung von Messmitteln, die im Rahmen des Qualitätsmanagements eingesetzt werden (zum Beispiel nach DIN EN ISO 9001), kennen. Aber selbst mancher Auditor kann nicht genau beschreiben, was eigentlich hinter dieser Anforderung steckt und warum diese Anforderung heute meist weltweit problemlos erfüllt werden kann.
Auch die große Nachfrage nach metrologischer Rückführung zur Aufrechterhaltung und Zertifizierung von Qualitätsmanagementsystemen hat zur Entwicklung einer weltweiten und international anerkannten metrologischen Infrastruktur geführt.
Heutzutage besitzen alle entwickelten Länder eine metrologische Infrastruktur, die dafür sorgt, dass weltweit problemlos vergleichbare Messergebnisse erzielt werden. Diese nationalen Gegebenheiten sind dabei stets in eine internationale metrologische Struktur eingebettet. Davon zeugen an historischen Rathäusern und Marktplätzen noch Längenmaßstäbe, wie zum Beispiel die Elle eines bestimmten lokalen Herrschers.
Die Grundlage für das heutige globale Metrologiesystem wurde 1875 gelegt, als zunächst 17 Staaten die Meterkonvention unterzeichneten. Die Unterzeichner verpflichten sich dabei, alle mit denselben Maßen zu messen. Zugleich war mit diesem Vertrag die Gründung des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (BIPM) verbunden.
Das Ziel: die Vereinheitlichung von Messungen weltweit durch eine Zusammenarbeit der Mitgliedstaaten auf dem Gebiet der Metrologie zu fördern. Heute hat die Meterkonvention 69 Mitgliedstaaten und 34 assoziierte Staaten und Volkswirtschaften. Die Internationale Konferenz für Maß und Gewicht (CIPM) fördert die weltweite Einheitlichkeit des Messwesens entweder direkt oder durch die Vorbereitung von Resolutionen für das diplomatische Lenkungsgremium der Meterkonvention, die Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM).
Eine zentrale Rolle für die Internationale Metrologie spielen das Internationale Einheitensystem SI ( SI: Système Internationale des Unités) mit den dazugehörigen SI-Einheiten Das SI-System besteht seit 1960 und wurde seitdem achtmal überarbeitet.
Heute basiert es auf 7 unveränderlichen definierenden Naturkonstanten mit deren Hilfe die 7 Basiseinheiten: die Sekunde s, der Meter m, das Kilogramm kg, das Ampere A, das Kelvin K, das Mol mol und die Candela cd definiert werden.
Alle anderen SI-Einheiten, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit m/s, können aus diesen Basiseinheiten abgeleitet werden. Die vom BIPM veröffentlichte SI-Broschüre enthält detaillierte Informationen zum SI-System, den zugrunde liegenden Definitionen und Hinweise zu deren Gebrauch. In den Anhängen werden zudem Informationen zur Realisierung der SI-Einheiten bereitgestellt. Eine deutsche Übersetzung der SI-Broschüre wird von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) zur Verfügung gestellt.
Die wissenschaftlichen Grundlagen für die Weiterentwicklung des SI-Systems werden auf internationaler Ebene in den beratenden Komitees (CCs: Consultative Committees) erarbeitet, in denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den nationalen Metrologieinstituten (NMI) mitarbeiten.
Mit dem so genannten CIPM-MRA (MRA: Mutual Recognition Arrangement) wurde 1999 ein System geschaffen, das die Gleichwertigkeit der nationalen Normale, die auf den Realisierungen der SI-Einheiten basieren, sicherstellt. Weiterhin sichert es die gegenseitige Anerkennung der von den teilnehmenden NMI ausgestellten Ergebnisberichte. Werden die Voraussetzungen für die Teilnahme am CIPM-MRA erfüllt, so werden die anerkannten Kalibrier- und Messmöglichkeiten der NMI in die CIPM- MRA Datenbank aufgenommen.
Wesentliche Voraussetzungen des CIPM-MRA sind
- die Teilnahme an internationalen Schlüsselvergleichen oder an nachgeordneten Vergleichsmessungen, die im Rahmen des CIPM-MRA organisiert werden
- und die Aufrechterhaltung eines Qualitätsmanagementsystems nach ISO/IEC 17025 beziehungsweise nach ISO 17034, wenn NMI im Bereich der Chemie zertifizierte Referenzmaterialien anbieten.
Die Anerkennung der Qualitätsmanagementsysteme erfolgt dabei über ein Peer Review Verfahren, das von den regionalen Metrologie-Organisationen (RMO) organisiert wird. Die Vergleichsmessungen werden von den CCs und den RMO organisiert. Die Anerkennung der einzelnen Kalibrier- und Messmöglichkeiten erfolgt in einem ersten Schritt durch die Technischen Komitees der RMO – für Europa ist dies EURAMET – und auf der internationalen Ebene in einem zweiten Schritt durch das gemeinsame Komitee der RMO. Ist dieses zweistufige Peer Review Verfahren abgeschlossen, dann werden die Kalibrier- und Messmöglicheiten in die oben genannte CIPM-MRA Datenbank aufgenommen und damit veröffentlicht.
Auf der nationalen Ebene steht das deutsche nationale Metrologieinstitut – die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) – an der Spitze der metrologischen Rückführungskette. Sie ist unter anderem gemäß Einheiten- und Zeitgesetz (EinhZeitG) für die Realisierung und Weitergabe der SI-Einheiten in Deutschland zuständig und betreibt als Ressortforschungseinrichtung Forschung und Entwicklung im Bereich Metrologie. Die PTB bietet zusammen mit den anderen NMI die metrologische Rückführung für die sekundären Kalibrierlaboratorien an. Die Einheitlichkeit des Messwesens auf der Ebene der sekundären Kalibrierungen wird durch den Deutschen Kalibrierdienst (DKD) gefördert, der als Netzwerk für diese sekundären Kalibrierlaboratorien dient und in dessen Fachausschüssen zum Beispiel Kalibrierrichtlinien mit normativem Charakter erarbeitet werden.
Die Anerkennung von sekundären Kalibrierlaboratorien als Quelle der metrologischen Rückführung wird in der Regel durch eine Akkreditierung durch die Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) sichergestellt. Eine weitere Quelle der metrologischen Rückführung stellen in Deutschland die Eichbehörden dar. Insgesamt stellt das hier in groben Zügen beschriebene Metrologiesystem weltweit sicher, dass es heute in den allermeisten Fällen kein Problem ist, die in Qualitätsmanagementsystemen erforderliche metrologische Rückführung sicherzustellen.
Über den Autor:
Kai Stoll-Malke ist Qualitätsmanager der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und vertritt das Qualitätsmanagementsystem der PTB zum Beispiel auch in internationalen Gremien. Er ist Mitglied im DIN Normungsausschuss „Grundlagen der Konformitätsbewertung“ und war als Mitglied der ISO/CASCO WG44 auch an der Erarbeitung der DIN EN ISO/IEC 17025:2018 auf internationaler und nationaler Ebene beteiligt.
