Wewnętrzna kalibracja kluczy dynamometrycznych czy outsourcing?

Wstęp: Problem nadzoru nad narzędziami dynamometrycznymi

W nowoczesnych zakładach produkcyjnych, montażowych oraz serwisowych połączenia śrubowe stanowią jeden z najbardziej krytycznych punktów procesu technologicznego. Zapewnienie właściwego momentu dokręcenia bezpośrednio przekłada się na bezpieczeństwo finalnego wyrobu, trwałość konstrukcji oraz uniknięcie kosztownych reklamacji.

Narzędziem pierwszego wyboru w większości aplikacji produkcyjnych są ręczne narzędzia dynamometryczne typu 2 (tzw. klik).

Każda firma działająca w oparciu o systemy zarządzania jakością ISO 9001, IATF 16949 czy AS9100 stoi przed obowiązkiem regularnego nadzorowania i wzorcowania swojego parku narzędziowego. Przy średniej wielkości flocie – wynoszącej np. 70 kluczy dynamometrycznych – koszty corocznych lub półrocznych usług zewnętrznych zaczynają stanowić zauważalną pozycję w budżecie Firmy.

W tym artykule przeanalizujemy przypadek biznesowy firmy, która rozważa rezygnację z outsourcingu i przejście na wewnętrzną kalibrację 70 kluczy typu 2, dwa razy w roku, wykorzystując budżetowy tester (np. Gedore DREMOTEST E), własne stanowisko obciążające typu „Kaizen” oraz dedykowany model matematyczny niepewności pomiaru zgodny z normą ISO 6789-2:2017.

Czym są klucze typu 2 według ISO 6789?

Zanim przejdziemy do wyliczeń finansowych, uporządkujmy terminologię metrologiczną. Aktualna norma ISO 6789:2017 dzieli ręczne narzędzia dynamometryczne na dwie główne grupy (typy):

• Typ 1 (Type 1): Ręczne narzędzia dynamometryczne wskazujące (Indicating torque tools) – np. klucze zegarowe lub elektroniczne z wyświetlaczem.
• Typ 2 (Type 2): Ręczne narzędzia dynamometryczne wyzwalające (Sensing / Releasing torque tools) – potocznie nazywane kluczami typu „klik” (click wrench).

Klucze typu 2 po osiągnięciu nastawionego momentu dokręcania sygnalizują ten fakt mechanicznym „przeskokiem”, odczuwalnym kliknięciem lub załamaniem rękojeści. Są one powszechnie stosowane na liniach produkcyjnych ze względu na prostotę obsługi i dużą wydajność.

Norma ISO 6789:2017 dzieli się ponadto na dwie kluczowe części:

1. ISO 6789-1:2017 – określa minimalne wymagania dotyczące deklaracji zgodności.
2. ISO 6789-2:2017 – określa wymagania dotyczące wzorcowania (kalibracji) oraz wyznaczania niepewności pomiaru. Jest to fundament formalny dla dowolnego wewnętrznego lub zewnętrznego laboratorium metrologicznego.

Dwa warianty strategii kalibracji: Outsourcing vs. Wewnętrzne laboratorium plus „Kaizen”

Rozważmy zakład produkcyjny posiadający 70 kluczy dynamometrycznych typu 2 (np. o zakresach roboczych w przedziale 10–300 Nm). Ze względu na intensywność eksploatacji i wymogi jakościowe, firma przyjmuje interwał kalibracyjny 2 razy w roku (co 6 miesięcy). Daje to łącznie 140 operacji wzorcowania rocznie.

Porównujemy dwa skrajne podejścia:

• Wariant A (Outsourcing 100%): Zlecanie wszystkich 140 kalibracji w roku do zewnętrznego laboratorium metrologicznego / dostawcy usług.
• Wariant B (Inwestycja wewnętrzna Kaizen 100%): Zakup fabrycznego elektronicznego testera momentu (np. Gedore DREMOTEST E 8612-300), dorobienie własnego sztywnego stanowiska z korbą/śrubą pociągową (podejście Kaizen), stworzenie arkusza MS Excel do obliczeń niepewności pomiaru wg ISO 6789-2 oraz wykorzystanie istniejącego etatu kontrolera jakości / metrologa.

Szczegółowa kalkulacja finansowa i ROI (dla 70 kluczy)

Przejdźmy do twardych danych finansowych (ceny netto PLN).

Wariant A: Outsourcing (2 razy w roku na zewnątrz)

Średni rynkowy koszt kalibracji jednego ręcznego klucza dynamometrycznego typu 2 w akredytowanym laboratorium lub u certyfikowanego dostawcy wynosi od 150 do 250 PLN netto. Do kalkulacji przyjmujemy, średnią stawkę rynkową 200 PLN netto / szt. (z transportem / wysyłką).

• Liczba kluczy: 70 sztuk.
• Częstotliwość: 2 razy w roku (co ok. 6 miesięcy).
• Liczba badań rocznie: 70 x 2 = 140 usług.
• Roczny koszt zewnętrzny (OPEX): 140 x 200 PLN = 28 000 PLN netto / rok.
• Nakłady inwestycyjne na start (CAPEX): 0 PLN.

Wariant B: Inwestycja wewnętrzna Kaizen (2 razy w roku wewnątrz)

W tym wariancie firma inwestuje w stanowisko własne i rezygnuje z wysyłania kluczy na zewnątrz.

1. Nakłady inwestycyjne początkowe (CAPEX – jednorazowo):

• Elektroniczny tester kluczy (np. Gedore DREMOTEST E 8612-300, zakres 9-320 Nm): ok. 4 700 PLN netto.
• Konstrukcja Kaizen (stojak, prowadzenie, przekładnia śrubowa/korba do osiowego zadawania siły): ok. 1200 PLN netto (koszt materiałów + czas wykonania przez wewnętrzny dział utrzymania ruchu).
• Zakup normy ISO 6789:2017 (PKN / ISO): ok. 800 PLN netto.
• Budowa arkusza Excel do kalkulacji niepewności wg ISO 6789-2: 0 PLN (w ramach czasu pracy własnego metrologa).
• ŁĄCZNY CAPEX: 6 700 PLN netto.

2. Koszty operacyjne coroczne (OPEX – powtarzalne rocznie):

• Wzorcowanie testera master (Gedore DREMOTEST E): 1 500 PLN netto / rok. (Uwaga: Aby zachować spójność pomiarową z państwowymi wzorcami jednostek miar, sam czujnik master musi być raz w roku wysłany do akredytowanego laboratorium PCA/DKD).
• Czas pracy metrologa:
  • Wykonanie pełnej procedury wg ISO 6789-2:2017 zajmuje wprawnemu metrologowi około 25 minut na klucz.
  • 140 badań w roku x 25 minut = ok. 58 roboczogodzin rocznie.
  • Praca ta jest wykonywana w ramach istniejącego etatu kontrolera jakości (brak dodatkowego kosztu etatu).

Wniosek finansowy: Przy 70 kluczach i wymogu badania 2 razy w roku, przejście na wewnętrzne stanowisko „Kaizen” zwraca się całkowicie już po pierwszym półrocznym cyklu kalibracyjnym (po ok. 3-4 miesiącach). W każdym kolejnym roku firma oszczędza czysto ok. 26 500 PLN netto.

Wymagania ISO 6789-2:2017 przy kalibracji własnej

Mimo, że rachunek ekonomiczny jest wyjątkowo korzystny, wdrożenie kalibracji wewnętrznej wymaga spełnienia rygorystycznych zapisów normy ISO 6789-2:2017. Niedopełnienie tych warunków może skutkować zakwestionowaniem procedury przez audytora ISO 9001 lub IATF 16949.

A. Stanowisko i obciążnik (korba / stanowisko przekładniowe)

Załącznik normy ISO 6789-2 zabrania ręcznego wywierania siły podczas procesu kalibracji kluczy dynamometrycznych. Ręczne ciągnięcie za klucz wprowadza powtarzalne błędy operatora: skośne przyłożenie siły, niekontrolowaną prędkość narastania momentu w punkcie kliknięcia oraz zmienny punkt przyłożenia siły na rękojeści.

Wymagania dla stanowiska „Kaizen”:

1. Osiowość i sztywność: Rama musi być sztywna, aby pod wpływem momentu (np. 300 Nm) nie dochodziło do odkształceń kątowych.
2. Płynność obciążania: Zastosowanie śruby pociągowej z korbą lub przekładni pozwala na wolny, płynny i jednostajny przyrost momentu obrotowego, aż do zadziałania mechanizmu wyzwalającego.
3. Punkt przyłożenia siły: Podpora rękojeści klucza musi dokładnie trafiać w oznaczony przez producenta punkt na rękojeści klucza (zazwyczaj środek chwytu).

B. Budżet niepewności pomiaru w Excelu

Norma ISO 6789-2 wymaga, aby świadectwo/raport z wzorcowania zawierał obliczoną rozszerzoną niepewność pomiaru. Nie wystarczy porównanie wartości ustawionej z wartością zmierzoną.

Pracownik Firmy musi stworzyć w arkuszu Excel model uwzględniający składowe niepewności:

• Rozdzielczość: Niepewność wynikająca z rozdzielczości narzędzia.
• Powtarzalność: Rozrzut statystyczny z powtórzonych serii pomiarowych w punktach kalibracyjnych (standardowo 20%, 60% i 100% zakresu klucza).
• Wpływ przyłożenia siły / geometrii: Zmienność wynikająca z pasowania kwadratu napędowego oraz geometrii przyłożenia siły.
• Wpływ adapterów: Niepewność związana ze stosowanymi redukcjami / przejściówkami.
• Niepewność testera master: Wartość odczytana bezpośrednio ze świadectwa wzorcowania przetwornika momentu.

C. Nadzór nad testerem wzorcowym (Master)

Posiadanie własnego testera nie zwalnia całkowicie z kontaktu z zewnętrznymi laboratoriami. Tester wzorcowy staje się tzw. wzorcem roboczym (Master).

Aby utrzymać tzw. łańcuch spójności pomiarowej:

• Tester master musi być wzorcowany raz w roku w laboratorium akredytowanym.
• Koszt ten (ok. 1 500 PLN netto) został uwzględniony w naszej kalkulacji OPEX.

Analiza ryzyk technicznych i metrologicznych

Przejście na model 100% wewnętrzny niesie ze sobą kilka kwestii technicznych, które należy uwzględnić na etapie planowania:

1. Zakres pomiarowy testera: Przykładowy tester Gedore 8612-300 posiada zakres roboczy 9 – 320 Nm.
   • Ryzyko: Jeśli w parku narzędziowym znajdują się klucze bardzo małe (np. 1–5 Nm) lub duże (np. 500–1000 Nm), jeden tester ich nie obsłuży.
   • Rozwiązanie: Konieczny byłby zakup drugiego przetwornika dla skrajnych zakresów.
2. Naprawy i regulacje kluczy: Wzorcowanie wykazuje jedynie, czy klucz mieści się w wymaganej tolerancji. Jeśli klucz „klika” poza tolerancją, wymaga regulacji (mechanicznej korekty sprężyny) lub naprawy.
   • Rozwiązanie: Metrolog musi zostać przeszkolony z procedury regulacji i ewentualne drobnej naprawy posiadanych typów kluczy.

Podsumowanie i rekomendacje dotyczące kalibracji

Czy wdrożenie własnego stanowiska kalibracyjnego dla 70 kluczy typu 2 przy częstotliwości badania 2 razy w roku się opłaca?

Odpowiedź brzmi: Zdecydowanie TAK.

Główne korzyści wdrożenia:

1. Oszczędność finansowa: Około 26 500 PLN netto oszczędności rocznie od drugiego roku eksploatacji.
2. Błyskawiczny zwrot: Inwestycja w sprzęt i stanowisko (~6 700 PLN) zwraca się w zaledwie 3-4 miesiące.
3. Ciągłość operacyjna: Brak konieczności pakowania i wysyłania kluczy poza zakład (brak ryzyka braku narzędzi na produkcji).
4. Zgodność z ISO/IATF: Zachowanie pełnej spójności pomiarowej dzięki corocznej re-kalibracji testera master w akredytowanym laboratorium oraz arkuszowi niepewności wg ISO 6789-2:2017.

Krok po kroku – jak zacząć?

1. Przeprowadź audyt floty: Sprawdź o jakim zakresie momentu potrzebujesz tester. Upewnij się, że zakresem testera pokrywasz 100%. Jeżeli nie, musisz rozważyć zakup 2-3 testerów momentu.
2. Zamów sprzęt i normę: Zakup tester oraz normę ISO 6789-2:2017.
3. Zbuduj stanowisko Kaizen: Dział Utrzymania Ruchu powinien przygotować stabilne stanowisko z przekładnią pociągową wyeliminowującą operowanie ręczne.
4. Przygotuj arkusz niepewności Excel: Zbuduj wzór obliczeniowy uwzględniający dane z certyfikatu testera master oraz parametry geometryczne.
5. Wdrożenie i procedura: Spisz procedurę wewnętrzną (SOP) i rozpocznij samowystarczalny nadzór nad dynamometrią w Twoim zakładzie.

Autor: dr inż. Rafał Popiel

Jeżeli artykuł Ci się podobał, to podziel się nim proszę w mediach społecznościowych:

• LinkedIn
• Facebook
• Instagram

Zaufali nam:

.

Co mówią nasi zadowoleni Klienci:

.

W przypadku pytań zapraszamy do kontaktu:

.