La metrologia è la scienza della misurazione.
Derivata dalle parole greche metron, che significa "misura", e –ology, che significa "lo studio di", la metrologia è una componente fondamentale che comprende tutto ciò che siamo stati, dove siamo oggi, e ciò che sussisterà andando avanti. La misurazione è, in tutti gli aspetti, un linguaggio che si estende a tutti gli altri, utilizzato per trasmettere quantità, dimensioni, velocità e tempo.
A questa definizione di metrologia si aggiungono le parole “che abbraccia determinazioni sia sperimentali che teoriche a qualsiasi livello di incertezza in qualsiasi campo della scienza e della tecnologia. La scienza delle misurazioni, tuttavia, non è esclusivamente appannaggio degli scienziati. È qualcosa di vitale importanza per tutti noi. L'intricata ma invisibile rete di servizi, fornitori e comunicazioni da cui dipendiamo tutti fa affidamento sulla metrologia per il loro funzionamento efficiente e affidabile. Ad esempio: il successo economico delle nazioni dipende dalla capacità di produrre e commercializzare prodotti e componenti realizzati e testati con precisione ". (The International Bureau of Weights and Measures, What is Metrology?)
Usiamo la misurazione ogni giorno. Ci fornisce informazioni funzionali da cui deriviamo conoscenza, comprensione e lungimiranza. La sua sola presenza è diventata essenziale nella vita moderna. Quando otteniamo una o più misurazioni per un processo o un'attività, ne otteniamo automaticamente una comprensione elementare. Anche se queste informazioni possono non sembrare rilevanti per noi, ci forniscono una rassicurazione inspiegabile. Spesso abbiamo paura di cose che non capiamo. Una volta che qualcosa è stato misurato, tuttavia, possiamo dedurre informazioni e acquisire conoscenza, e con la conoscenza arriva il potere.
Le unità di misura sono universali e non dipendono dalla propria lingua madre. Quando si tratta di misurazioni in un campo particolare, è assolutamente essenziale che parliamo la stessa lingua. Ad esempio, la massima efficienza nella produzione, conseguenza degli strumenti che utilizziamo ogni giorno, si basa in gran parte su misurazioni accurate. Considerare il motore a combustione interna o microprocessori per valvole cardiache artificiali; in questi casi e in altri, l'affidabilità e la durata dei prodotti dipendono dalle tolleranze di fabbricazione di micrometri / micro pollici, e talvolta anche meno.
“Quando puoi misurare ciò di cui parli ed esprimerlo in numeri, ne sai qualcosa; ma quando non puoi esprimerlo in numeri, la tua conoscenza è di tipo scarso e insoddisfacente. Potrebbe essere l'inizio della conoscenza, ma nei tuoi pensieri sei appena arrivato allo stadio della scienza ".
Lord Kelvin (1824-1907)
Da quando l'uomo primitivo ha iniziato a misurare le cose per i propri scopi, ci sono stati molti tentativi (riusciti o meno) di standardizzare. Abbiamo sviluppato molti modi inequivocabili di misurare la lunghezza, dai cubiti ai chicchi d'orzo; oggi abbiamo il pollice, il piede, il iarda e il miglio, tutti derivati dalle unità usuali degli Stati Uniti. Con pochissime eccezioni, quasi ogni aspetto della nostra vita è oggi toccato dal sistema consuetudinario degli Stati Uniti.
La mancanza di un sistema di misurazione standardizzato in passato era una fonte di errori costanti e persino di frodi nelle transazioni commerciali e sociali. Non è stato fino a una grande espansione sia nell'industria che nel commercio che gli standard di misurazione sono stati obbligati all'adozione. Una cosa, tuttavia, è rimasta costante: perché uno standard possa essere utilizzato, deve essere accurato. Nella storia dell'industria del calcestruzzo e di molte altre industrie simili, standard limitati hanno portato a misurazioni necessariamente dipendenti da stime e valutazioni che a volte erano ampiamente sbagliate, anche se effettuate in buona fede. Le metriche standard intese a consentire confronti tra aziende non erano sempre il modo più accurato per giudicare il valore di una determinata azienda. Questo è particolarmente vero per le aziende innovative in economie in rapida evoluzione, che danno luogo a misure non ufficiali che comportano i loro problemi. Altri esempi di inesattezza o incapacità di standardizzare le misurazioni hanno contribuito a una scarsa responsabilità e a prestazioni insoddisfacenti.
Negli Stati Uniti, settori come quello aerospaziale, automobilistico e informatico valgono centinaia di miliardi di dollari. Le prestazioni e la qualità percepita dei prodotti o dei servizi fabbricati da queste industrie hanno avuto un'influenza diretta sul loro successo commerciale. Questi fattori sono stati controllati dal modo in cui i prodotti sono stati realizzati o sono stati resi i servizi. Come in ogni settore, c'è una costante consapevolezza di migliorare entrambi mentre le aziende cercano di superare la concorrenza e conquistare quote di mercato. Questa competizione, insieme alla percezione che il taglio dei costi attraverso scorciatoie (che portano a errori di processo), hanno costretto il declino delle tolleranze ingegneristiche nel loro complesso. La costante evoluzione nella misurazione di precisione (metrologia), insieme all'introduzione di nuove tecnologie di misurazione (ironicamente possibile solo grazie alle prime), ha consentito a queste tolleranze di diminuire continuamente senza troppe speculazioni. Considera la finitura del calcestruzzo: le prestazioni della finitura del calcestruzzo continueranno a migliorare nel tempo grazie alle moderne tecnologie e alla scienza avanzata, nonostante gli errori nel processo dovuti all'ingegneria del valore.
Un classico esempio di come la metrologia di precisione sia legata alla qualità e al successo commerciale si trova nelle forze richieste per aprire le porte delle auto prodotte negli Stati Uniti rispetto ai mercati giapponesi. Negli anni '80, la forza richiesta per aprire una portiera di auto americane e giapponesi differiva di tre volte. L'origine della differenza era che le porte delle auto giapponesi avevano una tolleranza di 1 mm sui loro gruppi di porte e porte ed erano più facili da aprire rispetto alla loro controparte americana che utilizzava una tolleranza di 1/8 di pollice (3,175 mm). La facilità di apertura della porta è un aspetto importante nella qualità percepita del prodotto nel suo insieme, che è direttamente correlata alla precisione di fabbricazione. Questo dettaglio da solo ha portato a notevoli conseguenze economiche per l'industria automobilistica statunitense.
Nel 1989, il volo 232 della United Airlines atterrò all'aeroporto di Sioux City, Iowa, con una perdita di grande entità: 110 dei suoi 285 passeggeri a bordo furono feriti a morte. L'aereo Douglas DC-10 ha subito un guasto al suo motore numero due, che ha distrutto tutti e tre i sistemi idraulici. Senza controlli funzionanti tranne le leve di spinta per i due motori rimanenti, l'aereo si è rotto in segmenti durante il tentativo di atterraggio di emergenza. Il guasto catastrofico del motore era il risultato di un'imperfezione superficiale nel disco della ventola della turbina che è stata giudicata più piccola di un semplice granello di sabbia. Questa imperfezione era il risultato di un errore nella produzione e trascurata da molte misure di controllo della qualità.
La macro e la micro misurazione comportano l'assegnazione di numeri specifici a diversi aspetti e caratteristiche, rendendo tali misurazioni immediatamente confrontabili con altre misurazioni. Se questa variazione corrisponde alle dimensioni di un pallone da calcio, alla fine il prezzo ne risentirà. Tuttavia, il significato di una varianza di misurazione è spesso sottostimato e facilmente trascurato fino a quando non si verifica qualcosa di catastrofico come abbiamo visto dall'esempio precedente.
La misurazione è la radice della ricerca e dell'esame nel campo della metrologia della superficie del calcestruzzo. È l'atto di standardizzazione che dà motivo di effettuare la misurazione. L'argomento che spesso si concretizza è quello della tessitura superficiale, in particolare la quantificazione inequivocabile delle caratteristiche della tessitura superficiale con un software per calcolare facilmente i parametri della tessitura superficiale e creare un'assegnazione numerica della finitura tradotta.
Tradizionalmente, la metrologia di superficie in altri settori è stata interpretata in base alla sua forte associazione con altre discipline, come il controllo della macchina (velocità di processo), la qualità degli utensili / abrasivi e i processi di produzione. Suona familiare? Le stesse discipline e processi, quasi esattamente, possono essere paragonati all'industria del calcestruzzo. Chi produce gli strumenti più superiori per produrre la finitura specificata? Se misuriamo il risultato, possiamo prevedere con sicurezza il risultato con certezza. Chi produce la macchina di qualità superiore per elaborare questi nuovi strumenti premiati in cui abbiamo selezionato? Misureremo. Le superfici in calcestruzzo devono essere prodotte per apparire artistiche ma rifinite con processi misurati e prescrittivi.
Cosa causa la tessitura superficiale? Ogni superficie, anche se può apparire liscia all'occhio umano, ha una qualche forma di struttura della trama che assume la forma di una serie di picchi e valli. L'esame con uno strumento di ingrandimento rivelerà questa complessa struttura di picchi e valli che variano in altezza e spaziatura e costituiscono una particolare struttura superficiale. L'esame di questa trama ha un significato molto pratico. La tessitura superficiale ha proprietà che sono il risultato del modo in cui la superficie è stata prodotta (ad es. Gli utensili da taglio producono una spaziatura uniforme con direzioni definite (fresatura verticale) mentre la molatura produce una spaziatura casuale), così come altri fattori come la struttura cristallina e gli agenti indurenti / densificanti sulla superficie. Sì, anche le sostanze chimiche e le loro reazioni possono essere misurate positivamente poiché anch'esse hanno un effetto diretto non solo sulla consistenza prodotta ma anche sul potenziale della consistenza trattenuta. Questi fattori combinati costituiscono le caratteristiche di un profilo di superficie e influenzano le prestazioni, la qualità e la durata del prodotto in questione. Se potessimo controllare la struttura della superficie, allora potremmo controllare questi aspetti di un prodotto. Per tentare questo, dobbiamo quantificarlo misurandolo prima.
La misurazione della tessitura superficiale durante il processo consente di migliorare il prodotto finito controllando e ottimizzando il processo. Questo controllo della tessitura superficiale è stato utilizzato nell'industria automobilistica per molti anni e ha consentito la riduzione dei periodi di "rodaggio" per motori con maggiore efficienza del carburante e minori emissioni. Naturalmente, questo non ha solo beneficiato l'industria automobilistica: tutto, dalle protesi articolari dell'anca ai dischi rigidi e persino l'odontoiatria ha visto prestazioni migliorate dal controllo della struttura della superficie. La misurazione alla fine del processo rivelerà un programma prescrittivo per il mantenimento della finitura prodotta e contribuirà al miglioramento generale della qualità preservata nel tempo.
Alla fine, tutto ciò che viene fatto sul calcestruzzo influisce sulla sua struttura superficiale e può essere misurato, da come viene utilizzato a come viene mantenuto. Anche in fase iniziale, il calcestruzzo viene misurato a livello macro (planarità / planarità del pavimento, Ff / Fl). Anche se c'è ancora un'enorme crescita da raggiungere a livello micro (struttura superficiale, Ra), possiamo certamente lavorare tutti per acquisire una migliore comprensione della misurazione e delle sue implicazioni e, per impostazione predefinita, diventare potenti fornitori di cambiamento all'interno di un settore dinamico.
