Роль зважування. Посібник з метрології для роздрібних магазинів.

Опубліковано на mt.com

23 Листопада 2019

Вступ

Метрологія – це наука про вимірювання, і жодна операція на прилавку не обходиться без її головного інструмента – ваг. Без ефективних, зручних і, перш за все, точних ваг неможливо забезпечити прибутковість і задовольнити вимоги клієнтів. Надійне зважування продукції надзвичайно важливе для відстеження обсягів продажів і для відповідності галузевим стандартам.

Мета цього посту – дати визначення термінів, пов'язаних з процесом зважування в роздрібній торгівлі, і пояснити важливість кожного з них, оскільки вони застосовуються у повсякденній роботі. Наведені визначення наступних термінів:

• Точність
• Клас точності
• Лінійність
• Датчик ваги
• Кутове навантаження
• Відтворюваність
• Вплив температури
• Дискретність
• Двохдіапазонні ваги
  
• Тара
• Поверка
• Гістерезис
• Чутливість
• Місце установки ваг
• Прецизійність
• Калібрування

Точність

Точність завжди була головною характеристикою будь-якого ваговимірювального приладу. Усі інші терміни, що розглядаються в цьому довіднику, так чи інакше пов'язані і впливають на точність вимірювального пристрою. Але що саме мається на увазі під точністю, застосованою до зважування? Точність вимірювання вказує на те, наскільки показання вимірювання близькі до істинної ваги зважуваного об'єкта. Якщо ці значення рівні, точність можна назвати абсолютною. Звісно, до ідеалу потрібно прагнути, але абсолютної точності досягти практично неможливо.

Тому правильніше буде говорити про певний рівень точності, виражений у відсотках. Найчастіше цей відсотковий показник виражає рівень не точності, а похибки. Таким чином, ваги з точністю 0,001 % дають більш достовірні результати, ніж ваги з точністю 0,075%.

Сучасні торгові ваги — це складні пристрої. Тому калібрування ваг під потрібну точність важливо проводити безпосередньо на місці установки, а не на заводі виробника. На надзвичайно чутливі компоненти приладу можуть вплинути умови транспортування, висота, температура та інші фізичні фактори.

Клас точності

Ваги мають спеціальну маркувальну табличку, на якій вказується або клас I, або клас II, або клас III або навіть клас IIII. Що це означає? Це один із способів позначити клас точності ваг. Така класифікація використовується для того, щоб показати вам, які межі допустимої похибки повинен демонструвати цей тип ваг.

Ваги класу I – найчутливіші та найточніші. Вони призначені головним чином для лабораторій, на них можна зважувати предмети вагою від одного міліграма і більше.
Ваги класу II також використовуються переважно в лабораторіях або ювелірних магазинах.
В середині класу II існує два типи ваг: одні призначені для зважування предметів вагою від одного до 50 міліграмів, а інші – для предметів вагою більше 100 міліграмів.
Ваги класу III також поділяються на два типи, інколи їх називають торговими, і використовуються в різних торгових закладах або на пошті. Індикація ваги на цих приладах, як правило, в грамах.
Найбільші ваги відносяться до класу IIIL або IIII. Вони використовуються для зважування вантажівок, вагонів та інших дуже важких об'єктів.

Лінійність

Термін «лінійність» походить від слова «лінія». У відношенні зважування лінійність означає рівномірність чутливості ваг у всьому діапазоні допустимого навантаження. Іншими словами, на вагах з максимальною навантаженням 1000 г результат зважування контрольного гиря в 50 г буде рівний 50 г, гиря в 500 г – 500 г, а гиря в 1000 г – 1000 г. Якщо ваги мають ідеальну лінійність, значних відхилень при зважуванні об'єктів різної ваги немає. Не важливо, зважується чи один шматочок сиру або ціла голова – результат буде однаково точним.

Можливі відхилення від лінійності встановлюють на заводі для всіх високоточних ваг. З часом можуть виникати неприпустимі відхилення, що потребує регулярних перевірок лінійності ваг. Ці перевірки виконуються за допомогою набору відкаліброваних і перевірених контрольних гир, маса яких в сумі відповідає максимально допустимому навантаженню ваг. Перевірка починається з гирі малого ваги, і показання реєструються. Поступово навантаження збільшуються до максимальних. У всіх випадках показання повинні відповідати вазі перевірених гир. Якщо спостерігаються розбіжності (більше ніж на одне поділ шкали) на будь-якому ділянці діапазону ваг, прилад необхідно регулювати.

Датчик ваги

У багатьох сучасних вагах використовуються датчики ваги. Що таке датчик ваги? Передусім, це перетворювач – пристрій, який перетворює одну форму енергії в іншу. У більшості торгових ваг використовуються датчики ваги з чотирма «тензоелементами», які реєструють всі можливі навантаження, що виникають при зважуванні. Як правило, «тензоелементи» виготовляються з металевої фольги або плівки, наклеєної на металеву балку з алюмінію або сталевого сплаву. Усі деформації балки, що виникають під впливом навантаження на ваги, реєструються «тензоелементами» шляхом вимірювання електричного опору (тензорезистивний принцип). Зміна опору прямо пропорційна прикладеному навантаженню. Під час зважування датчики ваги піддаються деформації, тому при зважуванні важких об'єктів дуже важливо враховувати максимально допустиме навантаження. Ваги можуть бути оснащені спеціальними пристроями, що запобігають датчики ваги від перевантаження. Під впливом надмірного навантаження датчик ваги може не повернутися в початкову форму після зняття навантаження, тому подальші показання будуть неточними. При правильній експлуатації ваги з тензометричними датчиками обходяться недорого і служать довго і надійно. Однак, як і будь-яке обладнання, вони потребують догляду та обережного використання.

Кутове навантаження

На практиці продавці не завжди зважують товар точно в центрі платформи для прийому вантажу. Очевидно, що ваги повинні показувати точні значення ваги незалежно від розташування вантажу. Якщо така залежність виявляється, то говорять про так звану «помилку нецентрального навантаження» або «погрішність кутового навантаження». При наявності цього дефекту помилка зазвичай стає тим більшою, чим далі від центру знаходиться вантаж і чим більша його вага.

Якщо ж при будь-якому розташуванні вантажу показання не змінюються, ваги не мають погрішності нецентрального навантаження. Це якість важлива для будь-яких ваг і особливо тих, що використовуються в динамічному середовищі торгового залу.

Відтворюваність

Точні ваги повинні давати однакові показання при повторних зважуваннях одного й того самого вантажу в однакових умовах вимірювання. Цей показник ваг перевіряється одним і тим самим оператором, з використанням того самого методу зважування, при тому ж самому положенні вантажу на платформі, в одному й тому самому місці установки, при сталих умовах навколишнього середовища (температура, потоки повітря, вібрації, вологість тощо) і без перерв у роботі. У цьому і є суть відтворюваності, а для її характеристики можна використовувати стандартне відхилення, розраховане за серією вимірювань. Важливо розуміти, що відтворюваність сама по собі не є синонімом точності. Цілком можлива ситуація, в якій ваги раз по разу видаватимуть повторювані, але неточні показання. Тим не менш, відтворюваність — важлива характеристика торгових ваг. Надійні та правильно відкалібровані ваги повинні при перевірці видавати або абсолютно однакові результати, або результати з незначним стандартним відхиленням.

Вплив температури

Зміни температури можуть вплинути на чутливість ваг і, відповідно, на їх точність. Встановлено, що показання тензодатчиків при низьких температурах дещо нижчі за фактичні значення. Для компенсації таких відхилень обчислюють так званий температурний коефіцієнт чутливості. Але цей підхід далеко не ідеальний і дає лише наближені результати. Торгові ваги при роботі в рекомендованому виробником температурному діапазоні (зазвичай між –10°C і +40°C) дають стабільні та точні показання, які не змінюються при помірних коливаннях температури навколишнього повітря. Однак після перевезення ваг і зміни температури слід перед калібруванням дати внутрішнім механізмам ваг достатньо часу для акліматизації.

Дискретність

Точність вимірювань на будь-яких вагах визначається за допомогою дискретності показів. Це мінімальна різниця між виміряними значеннями. Іншими словами, це різниця між двома виміряними значеннями, що відповідають двом сусіднім міткам шкали.

У торгових вагах з електронними цифровими дисплеями мінімальна різниця може становити один грам, два грами або п'ять грамів. Хоча насправді вага об'єкта знаходиться в інтервалі між двома сусідніми значеннями, ваги покажуть тільки те значення, яке ближче до істинної ваги. Величина дискретності (або розмір ціни поділу) визначається тіми застосунками, для яких розроблені ваги. Зрозуміло, що у ваг для зважування вантажів ціна поділу буде значно відрізнятися від ціни поділу ваг для зважування спецій чи чаю.

Дво-діапазонні ваги

Зазвичай у вагах використовується шкала з однаковою ціною поділу на всьому діапазоні зважування. Залежно від виду вантажів і області застосування ціна поділу на вагах може бути різною: і один кілограм, і один грам, тощо. В більшості випадків однодіапазонні ваги забезпечують достатню точність вимірювання для обраної області застосування.

Але в деяких галузях – зокрема, в роздрібній продуктовій торгівлі – на тих самих вагах можуть зважувати великі, важкі товари і товари, що є набагато легшими, аж до грамових кількостей. При цьому точність необхідно забезпечити в обох випадках. Уявіть, що один покупець вирішив придбати п’ять кілограмів рису басматі, а слідом за ним інший покупець бере дві-три нитки шафрану. Саме для таких ситуацій були розроблені ваги, шкала яких має два діапазони. Ці ваги автоматично працюють з тією дискретністю зважування, яка забезпечує потрібну точність для даного товару.

Тара

Слово «тара» походить від арабського слова, що означає «річ, яка відкидається». Тара – це контейнер, у якому зберігається матеріал, вага якого нас цікавить. У більшості торгових ваг є кнопка тарування, натисканням якої можна скинути показання ваг на нуль при розміщенні на вантажоприймальній платформі порожнього контейнера. Припустимо, що ваги показують 0,00 кг. Покладіть на ваги порожній контейнер. Наприклад, на дисплеї індикація показує 0,05 кг. Натисніть кнопку тарування, і ваги знову покажуть 0,00 кг. Наповніть контейнер продуктом. Тепер, наприклад, ваги показують 0,56 кг. Це – істинна вага продукту. Якщо зняти контейнер з ваг, вони будуть показувати мінус 0,05 кг. Наприклад, при продажу дорогих цукерок тара важить 4 грам. Однодіапазонні 15 кг ваги з ціною поділу 5 грам відобразять округлене значення 0,005 кг. Отже, магазин може віддати безкоштовно 0,001 кг товару! У дво-діапазонних ваг мінімальна ціна поділу буде менша. Вони покажуть вагу тари 0,004 кг, а значить, магазин виключить будь-які втрати при зважуванні. Дво-діапазонні ваги дозволяють магазину економити на кожній операції. При сотнях операцій на день економія за рік виявиться значною.

Повірка

Торгові ваги повинні повірятися відповідно до державного законодавства. Повірка захищає покупців від небажаних наслідків неправильних вимірювань та захищає репутацію компанії від звинувачень у шахрайстві. Таким чином, повірка забезпечує успіх у роботі продавця та виключає будь-які ризики. Процес повірки ваг може складатися з одного або двох етапів, в залежності від моделі ваг, виробника та місця, де використовуються ваги. Перший етап повірки відбувається на заводі виробника. Другий етап повірки проводиться на місці експлуатації ваг, виконує його або уповноважений сервісний фахівець, або представник місцевих органів метрологічного нагляду.

Правила повірки ваг можуть суттєво відрізнятися в залежності від того, в якій країні вони експлуатуються. Йдеться про частоту повірок, правила опломбування та ті вимоги, які пред'являються до повірників. В Німеччині, наприклад, повірка здійснюється раз на два роки в органах метрологічного нагляду. В США повірка ваг проводиться щорічно. В Нідерландах немає встановленого строку повірки. У кожній країні є свої регламенти та правила.

Гістерезис

Термін «гістерезис» походить від грецького слова «відставання, затримка». Це властивість системи, коли її поведінка визначається попередньою історією. У вагах це проявляється, коли поточні показання змінюються залежно від того, який вантаж на них зважувався раніше. Наприклад, якщо після зважування предмета масою 6,8 кг на платформу поміщається легкий предмет масою 0,11 кг, відображене значення ваги може бути більше фактичного.

У чому ж суть цього властивості? Найчастіше гістерезис обумовлений пружними властивостями конструкції ваг. Вона «запам’ятовує» попередню вагу і при наступному зважуванні видає неточний результат вимірювання ваги. Серед інших факторів, що викликають гістерезис, можна назвати тертя, наявність сильного магнітного поля і навіть час між вимірюваннями.

Чутливість

Застосовно до зважування термін «чутливість» може мати різні значення залежно від контексту. В загальному випадку чутливість означає здатність ваг виявляти найменші вагові різниці при зважуванні. Іншими словами, чутливість показує, на скільки повинна змінитися навантаження, щоб ваги відобразили наступну за шкалою ваги ціну поділу. На чутливість ваг можуть впливати вік обладнання, тертя між рухомими частинами вагового механізму і навіть дії оператора.

Крім цього, під чутливістю може розумітися реакція ваг на коливання температури. Це досить складне питання, суть якого зводиться до наступного: існує залежність між зміною температури зважуваного предмета і показаннями ваг. Розроблені спеціальні формули, що дозволяють розраховувати зміни показань ваг залежно від коливань температури. У нашому випадку краще всього просто пам’ятати, що зважування одного й того ж предмета в сильно нагрітому або охолодженому стані чи при кімнатній температурі може дати різні результати.

Місце встановлення ваг

Цей термін позначає точне географічне положення місця, де встановлені ваги. Фактори, пов'язані з цим поняттям, це висота та географічна широта місця встановлення. Зміна географічного положення ваг вплине на точність їх вимірювань. Якщо ваги точно відкалібровані в одному місці, а потім перевезені в інше, то вони, ймовірно, будуть показувати інший результат при зважуванні тієї ж контрольної гирі. Будь-який прилад повинен бути налаштований відповідно до того місця, де йому доведеться працювати. Цю настройку можна виконати безпосередньо на місці або скористатися вибором у налаштуваннях ваг МЕТТЛЕР ТОЛЕДО одного з геокодів, що відповідає місцю встановлення. Те, що прийнято називати «вагою», насправді є результатом впливу на об'єкт сили тяжіння Землі. Чим далі об'єкт знаходиться від центру Землі, тим менший буде його виміряний вага. Вага об'єкта на рівні моря більша, ніж на висоті трьохсот метрів над рівнем моря, хоча маса об'єкта залишається сталою. Крім того, центробіжна сила, що створюється обертанням Землі, протидіє силі тяжіння. Вона більша на екваторі та зменшується при русі до полюсів. Предмети в буквальному сенсі стають важчими при віддаленні від екватора. Саме з цих причин слід проводити налаштування ваг, якщо нове місце їх встановлення має інші висоту та широту.

Прецизійність

В ідеалі вагоизмерювальний прилад повинен мати високу точність і прецизійність. Але на практиці не кожен інструмент володіє обома характеристиками. Ось основні відмінності між цими термінами:

• Точність — це близькість виміряного значення до істинного значення вимірюваної величини;
• Прецизійність — це близькість між виміряними значеннями величини, отриманими при повторних вимірюваннях для одного й того ж об'єкта.

Щоб краще зрозуміти цю різницю, уявімо дві ваги. Назвемо їх ваги А і ваги Б. На кожних вагах ми п’ять разів зважимо контрольну гирю вагою 1 – кг. Ваги А дали наступні результати вимірювань:

Які з ваг мають більшу точність, а які — прецизійність? Показання ваг Б відрізняються одне від одного максимум на 0,003 кг, але всі вони щонайменше на 0,132 кг відрізняються від істинного значення ваги гирі. Близькість між показаннями говорить про те, що ваги Б мають більш високу прецизійність, ніж ваги А, які, в свою чергу, точніші за ваги Б, оскільки їх показання відрізняються від істинної ваги не більше ніж на 0,005 кг.

Калібрування

Калібрування — термін, знайомий майже всім, але часто використовується неправильно. Справа в тому, що калібрування полягає лише в установленні відповідності між відомим значенням і результатом його вимірювання за заданих умов. Іншими словами, ми беремо гирю з відомою вагою і зважуємо її на вагах з реєстрацією різниці в вазі. В деяких вагах є вбудовані калібрувальні гирі, за допомогою яких визначається відповідне відхилення. Важливо зазначити, що всі ваги можна калібрувати звичайними зовнішніми гирями. Калібрування дозволяє визначити, що саме потрібно зробити, щоб відрегулювати ваги під необхідний рівень точності. З часом деталі ваг зношуються. Тому всі працюючі ваги слід систематично калібрувати і за потреби регулювати. Торгові ваги, на яких зважуються продукти для розрахунку вартості, регулярно перевіряються. Їх точність повинна відповідати державному законодавству. Якщо ваги не будуть відповідати прийнятим стандартам, власника бізнесу чекають покарання та штрафи. Багато продавців правильно вважають, що витрати на придбання високоякісних ваг, а також їх регулярне калібрування виправдовують себе, дозволяючи уникнути штрафів і скоротити втрати прибутку через неточність вимірювань.

Чи знаєте ви?

Для забезпечення заявлених вагових характеристик, що вказані в сертифікатах, ваги необхідно відкалібрувати на місці експлуатації. Спеціалісти сервісної компанії можуть провести калібрування та введення в експлуатацію ваг з виїздом на місце, забезпечивши виконання вимог державних органів метрологічного нагляду.