Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny: badania i ocena wyrobów

• Norm i wymagań prawnych oraz branżowych definiujących warunki dopuszczenia produktu do sprzedaży jest dzisiaj tak wiele, że mało kto orientuje się w wymaganiach, jakie powinien spełniać dany produkt. Poza tym te regulacje stale się zmieniają. Skąd zatem czerpać wiedzę na temat tego, co trzeba badać i kontrolować albo jakie wymagania należy spełnić, aby być zgodnym z legislacją?

Sprecyzowaniem zestawu obowiązujących norm dla danego produktu, powiadamianiem producentów o tym, że zaszły jakieś zmiany w interesującym ich obszarze, nowych regulacji, do których trzeba się dostosować w krajach rozwiniętych zajmują się branżowe firmy konsultingowe. Współpraca z nimi ogranicza liczbę problemów wynikających z tego, że czegoś nie dopełnimy, gdyż nie będziemy wiedzieć, że trzeba czemuś sprostać.

Co do zasady, zmiany legislacji można śledzić w monitorach dostępnych na stronie Sejmu, ale wyłowienie potrzebnej informacji nie jest z pewnością łatwe. Lepszym źródłem jest sprawdzanie dzienników urzędowych Unii Europejskiej lub zamieszczanej na stronach www ujednoliconej listy norm zharmonizowanych z dyrektywą EMC. Pomocne bywa też amerykańskie czasopismo „InCompliance”, które publikuje zapowiedzi zmian i warto zapisać się na newslettery, które są stamtąd wysyłane, a także komunikaty płynące z dużych firm branżowych z obszaru medycyny, motoryzacji, które mają działy prawne śledzące legislację i informujące swoich klientów z wyprzedzeniem. Można też szukać informacji samemu, ale to oczywiście jest trudne, bo pochłania mnóstwo czasu. Osobiście liczę, że krajowy „Elektronik”, mógłby także w najbliższej przyszłości stać się źródłem wiedzy o zmianach w normach czy regulacjach prawnych.

Wiadomo, że zawsze znajdzie się ktoś, kto nie zdąży się dostosować, ale przecież zmiany są zapowiadane z rocznym lub nawet jeszcze dłuższym wyprzedzeniem. Są okresy przejściowe, dlatego sytuacja, że coś kogoś ominęło przez przypadek, raczej należy do rzadkości. Częściej jest tak, że firmy kompletnie nie interesują się procesem oceny zgodności lub koniecznością sprostania normom i dopiero gdy zostaną postawione pod ścianą, udają zaskoczenie. Przy takim braku chęci nie pomogą żadne newslettery, publikacje ani stowarzyszenia branżowe.

• Jaką rolę w tym budowaniu świadomości rynku pełnią środowiska branżowe?

W kraju mamy środowisko EMC działające od wielu lat, ale jeszcze nie jest ono tak ustrukturyzowane jak to obserwuję u kolegów w USA czy Niemczech. Tamtejsze środowiska nie tylko odgrywają rolę informacyjną dla swoich członków w formie regularnych spotkań, ale są także aktywną częścią procesu tworzenia wymagań prawnych. Główne normy związane z kompatybilnością elektromagnetyczną. takie jak serii EN 61000-4-X czy EN55032, są pochodną dokumentów IEC i CISPR oraz pośrednio efektem spotkań tych specjalistów. Podobnie jest z laboratoriami badawczymi, które tworzą sieć zapewniającą porównanie wyników badań, akredytację oraz platformę dyskusji wewnętrznej o problemach badawczych. To wszystko jest cenną wartością i rola takiego środowiska branżowego jest duża. Aktualnie nasze krajowe fora wymiany informacji organizowane są spontanicznie, a uczestnictwo polskich specjalistów w globalnych spotkaniach normalizacyjnych EMC ma charakter incydentalny.

Nawet jeśli wszystkim się wydaje, że norma jest napisana jednoznacznie, w praktyce wątpliwości jest wiele, więc najlepiej jak wszystkie placówki będą postępować jednakowo w takich niepewnych przypadkach. Wystarczy, że w treści będzie napisane, że generator ESD należy skierować prostopadle do urządzenia. Wydaje się to jasną wskazówką, dopóki element produktu nie będzie w kształcie kuli, bo wtedy wyniki w zależności od kierunku mogą być różne, co pokazuje nasza praktyka laboratoryjna w Łukasiewicz – PIT. Takich niuansów jest wiele i one właśnie są omawiane w środowiskach branżowych.

W Polsce też tak mogłoby być, aby organ najwyżej umocowany w hierarchii oceny zgodności, a więc PCA, przynajmniej raz na kwartał zwoływał takie forum, którym teoretycznie jest Klub POLLAB – zrzeszenie polskich laboratoriów badawczych. Niemniej w mojej ocenie jest to grupa zbyt szeroka tematycznie i należałoby z niej wydzielić sekcję zajmującą się badaniami elektrycznymi, aby działała ona skutecznie.

Drugą grupą jest IEEE EMC Society. Odkąd jestem przewodniczącym jego Polskiego Oddziału, czyli Towarzystwa Kompatybilności Elektromagnetycznej IEEE EMC-S PL i koordynatorem Regionu 8. (Europa, Afryka i Bliski Wschód), na organizowane regularnie przez nas Maratony EMC zawsze zapraszane są liczne środowiska branżowe, a odzew jest naprawdę imponujący – każdorazowo bierze w nich udział kilkaset osób nie tylko z polskich, ale również innych stref czasowych. Webinary mają charakter praktyczno-aplikacyjny i każdorazowo poświęcane są innej tematyce EMC, np. w kolejnictwie, branży samochodowej, dotyczącej technik pomiarowych, zabezpieczeń elektromagnetycznych i wielu innym aspektom.

Za organizowanie naszych Maratonów EMC i działalność na rzecz światowego środowiska EMC międzynarodowa kapituła przyznała mi specjalną nagrodą, którą odebrałem podczas tegorocznego IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Signal & Power Integrity w USA. Kolejną nagrodę podczas Sympozjum odebrałem także w imieniu Polskiego Oddziału, który poczynił największe postępy wśród wszystkich 80 innych z całego świata. Jednak mimo dwukrotnego wzrostu liczby członków IEEE EMC-S PL, czuję jeszcze niedosyt i liczę na bardziej proaktywną postawę naszych wszystkich członków w Polsce.

W skali kraju jest jeszcze Komitet Techniczny 104 ds. EMC Polskiego Komitetu Normalizacyjnego oraz Warsztaty EMC we Wrocławiu, które pełnią rolę platformy wymiany informacji, niemniej odbywają się one tylko raz w roku, przez co ich znaczenie w kontekście regularnego informowania branży w oczywisty sposób nie może być duże. W mojej ocenie najlepiej byłoby rozwijać potencjał POLLAB-u lub IEEE EMC-S PL, gdyż ich formuła jest najlepsza do pełnienia roli uniwersalnej platformy wymiany informacji. Nie ma sensu tworzyć nic nowego.

• Czy zagadnienia związane z badaniami i oceną wyrobów są dobrze rozumiane w branży?

 

dr inż. Krzysztof Sieczkarek, kierownik Laboratorium Technologii Radiowych i Kompatybilności Elektromagnetycznej w Łukasiewicz – Poznańskim Instytucie Technologicznym

Często problemy wynikają właśnie z tego, że zagadnienia są złożone, firmom się mylą pojęcia, terminologie i normy. Jeśli w treści dokumentu mówimy o zagadnieniach elektromagnetycznych, to może dotyczyć przecież urządzeń radiowych, ale przede wszystkim wielu innych grup wyrobów, także takich, które nie zawierają części radiowej.

Brakuje też w środowisku producentów orientacji na temat procesu oceny zgodności produktu, a wiele fałszywych twierdzeń funkcjonuje mimo przeszło dwóch dekad. Na przykład uznajemy, że normy są regulacjami obowiązującymi, do których trzeba się bezwzględnie podporządkować. Tymczasem w europejskim myśleniu jest to jedynie wskazówka, wzór do naśladowania i pomoc dla firm. Obowiązuje prawo, które nakłada wymagania zasadnicze i może w konsekwencji ono jakąś normę przywołać, aby ustalić reguły. Niemniej wcale nie musi. Tak właśnie jest z normami zharmonizowanymi z dyrektywami nowych ram prawnych UE, które formalnie nie są obowiązkowe, ale w praktyce stosujemy się do ich zapisów, bo inaczej trudno sobie wyobrazić, jak mielibyśmy badać, oceniać, porównywać produkty. Nie mamy lepszych sposobów mimo teoretycznie innych możliwości, stąd w praktyce branża się nimi posługuje.

Oznakowanie wyrobu znakiem CE po to, aby wprowadzić go na rynek, także nie wymaga formalnie badań. Jeśli ktoś chce, może iść z produktem do wróżki zamiast do laboratorium i zaufać jej wskazówkom, by podeprzeć się w stworzeniu deklaracji zgodności. Gorzej będzie, gdy produkt nie będzie spełniał wymagań zasadniczych i zostanie zakwestionowany na etapie kontroli rynku. Wówczas odpowiedzialność i karę poniesie lekkomyślny producent lub importer, który nie sprawdził rzetelnie produktu.

• Od wielu lat mówi się o potrzebie badań przedcertyfikacyjnych, zwanych potocznie „pre-compliance”, o bliskiej współpracy producentów z placówkami i kontroli projektów na możliwie wczesnym etapie. Czy te słuszne pomysły stały się rzeczywistością?

To działa i zawsze takie usługi cieszyły się popularnością. Od lat takie badania proponujemy, mimo że są one z punktu widzenia biznesu mniej dochodowe. Pozytywne jest to, że klienci starają się wykorzystać do maksimum wykupione godziny i wycisnąć maksimum pomiarów w wykupionym czasie, bo przekonuje, że potrzebują takiej pomocy.

Nie ma sensu budowania w firmie laboratorium badawczego za miliony złotych, gdy potrzeby są niewielkie. Lepiej raz na jakiś czas wydać kilkaset złotych, aby pomierzyć kluczowe parametry. Oczywiście ma to największy sens, gdy badania są wykonywane wcześnie, na poszczególnych etapach, bo informacja, że coś wykracza poza normy w gotowym produkcie, zazwyczaj oznacza duże problemy.

• Jak duże jest ryzyko problemów z instytucjami zajmującymi się nadzorem rynku?

Często scenariusz wydarzeń jest taki, że w branży pojawia się ktoś nowy lub jakaś firma „obudziła się” po dekadzie i w końcu dostrzegła, że to, co sprzedaje, musi być oznakowane przez CE oraz wypadałoby wykonać jakieś pomiary, bo konkurencja może na nią donieść. To przebudzenie bywa wynikiem pojawienia się kontroli.

Sytuacja, w której konkurencyjna firma donosi na inną do władz, że ta nie stosuje się do wymagań prawnych, wydaje się nieetyczna. Ale to tylko pozory, gdyż jest to normalne działanie, którego celem jest eliminacja wadliwych produktów z rynku. W Wielkiej Brytanii są przedsiębiorstwa, dla których takie donosicielstwo jest częścią działalności biznesowej. U ich podstaw leży przekonanie, że solidne firmy wydające pieniądze na badania mają prawo bronić się przed nieuczciwością.

U nas postępowania związane z kontrolą rynku przypominają fale, które wynikają z planów urzędów oraz są rezultatem akcji koordynowanych na poziomie unijnym. Szczegóły nie są podawane do wiadomości, ale widzimy to po tym, jak nagle tworzy się do badań kolejka dostawców np. lamp owadobójczych lub jonizatorów powietrza i każdy się bardzo spieszy.

• Jaki obszar zgodności sprawia najwięcej problemów?

Projekty urządzeń cały czas wymagają usprawnień i nawet firmy, które współpracują z nami od wielu lat i z pewnością są kompetentne w zagadnieniach technicznych, mają co jakiś czas problem z kompatybilnością.

W tym obszarze jest najwięcej kłopotów, bo zjawiska elektromagnetyczne są złożone i trudne do uchwycenia. Na przykład badania bezpieczeństwa są dużo prostsze w realizacji i większość inżynierów po przeczytaniu normy wie, jak są realizowane i jak osiąga się zgodność z wymaganiami. Oczywiście nie uzyskają oni wtedy sprawozdania z badań, wydanego przez akredytowana stronę trzecią, co jest często wymagane przez globalnych odbiorców. Jednak dużą część parametrów definiujących bezpieczeństwo użytkowania firmy są w stanie zbadać też samodzielnie, bo aparatura nie jest tak kosztowna. W efekcie w przeważającej części nie muszą one korzystać z usług placówki badawczej, a wiele testów są w stanie wykonać we własnym zakresie. Nawet jeśli ich sprzęt pomiarowy nie będzie dokładny, to zawsze można zostawić odpowiednio duży margines, aby pokryć z zapasem niedoskonałości metrologiczne.

W kompatybilności to nie obowiązuje. To, czy urządzenie emituje zaburzenia, jest niewidoczne i w praktyce dopiero w komorze bezodbiciowej ujawnia się stan rzeczywisty. Emisja promieniowana jest trudniejsza do okiełznania w porównaniu do zaburzeń przewodzonych. W tych zawsze można poratować się wydajnym filtrem przeciwzakłóceniowych. Instrumentarium pomiarowe dla pomiarów emisji promieniowanej jest też bardziej złożone.

Ale firmy często nie chcą przepłacać w stosowaniu drogich filtrów EMI, więc stosują tańsze, które teoretycznie zapewniają osiągnięcie zgodności tylko o kilka dBμV poniżej poziomów dopuszczalnych. W praktyce może się to okazać niewystarczające.

Bez zrozumienia cyklu pracy urządzenia pomiary też mogą nie być wiarygodnie. Konieczne jest wprowadzenie go w stan aktywny, czyli uruchomienie w najbardziej niekorzystnej sytuacji. Inaczej jest to bez sensu. Do takich zadań stosowane są współcześnie specjalne odbiorniki pomiarowe umożliwiające nasłuch w całym paśmie zamiast cyklicznego przemiatania. Bo w tym drugim przypadku zawsze będzie niebezpieczeństwo, że coś przeoczymy.

• Mamy coraz lepsze oprogramowanie projektowe i symulacyjne. Na tematy projektowania pod kątem zachowania kompatybilności napisano setki artykułów i poradników. I dalej są problemy?

Czasem odnoszę wrażenie, że mamy problem z wykorzystaniem tej wiedzy i potencjału, bo często pojawiają się kardynalne błędy, które wydawałoby się nie powinny się już zdarzać. W teorii wszystko wiadomo, a w wykonaniu są błędy: ekran w przewodzie niepołączony dookólnie elektrycznie z masą, drzwiczki w obudowie metalowej bez kontaktu elektrycznego z resztą konstrukcji lub uszczelkami, bo pomalowano je farbą itd.

Efekt jest taki, że pomiarów emisji promieniowanej czy przewodzonej nie przechodzi mniej więcej 40% urządzeń, a badań odporności 25% i trzeba je poprawić. Oczywiście w końcu większość z nich przejdzie ocenę z wynikiem pozytywnym, gdyż zwykle urządzenie da się doprowadzić do stanu kompatybilności elektromagnetycznej, jednak często w wyniku daleko idących zmian konstrukcyjnych. Bardzo rzadko zdarza się, że skala problemów do rozwiązania okazuje się zbyt duża i firma wycofuje się z dalszych testów np. po to, aby całkowicie przebudować projekt lub wręcz nie chce go dalej rozwijać, uznając skalę wymaganych zmian za zbyt dużą.

• Wiele urządzeń wykorzystujących komunikację bezprzewodową buduje się na bazie gotowych modułów, gdyż w zamyśle są one konstrukcją przetestowaną przez producenta, certyfikowaną i tym samym nieproblematyczną. Jest w tym podejściu jakaś pułapka?

Pułapki w tym rozumieniu kryją się w tym, że nowe ramy prawne związane z oceną produktu, czy tak zwane wcześniej nowe podejście, zakładają, że zawsze producent jest odpowiedzialny za produkt, ale nie musi wcale robić badań przed wystawieniem deklaracji zgodności ani korzystać z akredytowanych placówek badawczych. Może zrobić je we własnym zakresie albo nie robić wcale, gdy jest przekonany, że jego urządzenie zaprojektowane jest poprawnie z punktu widzenia efektywnego wykorzystania widma i EMC, i jeśli w kontroli rynku wyjdzie, że produkt spełnia wymagania, nikt do niego nie będzie miał uwag.

W układach radiowych jest to ryzykowne podejście, a założenie, że każdy kupowany moduł komunikacyjny w 100% spełni wymagania po zainstalowaniu go w urządzeniu, jest niestety wykorzystywane przez dostawców.

Zachęcam, aby decydując się na kupno takiego produktu, wybrać taki, dla którego producent dostarczy nie tylko deklarację zgodności, ale także raport z wynikami pomiarów w zakresie wymaganym przez dyrektywę RED, czyli z normami ETSI. Daje to domniemanie, że kupowany moduł może spełniać wymagania, ale nadal warto przekuć to przepuszczenie w pewnik w laboratorium. Niektóre parametry zależą nie od modułu, ale od jego aplikacji i integracji z systemem, stąd nawet najlepszy produkt radiowy, ale źle użyty, może być problemem. Najbardziej widać to w zakresie poziomu emisji pozapasmowej oraz w poziomie efektywnej mocy promieniowanej. To zawsze warto skontrolować w placówce.

Faktem jest, że niewiele firm bada w laboratoriach parametry modułów radiowych, co wynika zapewne z ograniczonej kontroli rynku w tym obszarze. W zakresie kompatybilności jednostki nadzorujące rynek są dobrze wyposażone w sprzęt i mają potencjał do wykrywania naruszeń. W zakresie technologii radiowych baza sprzętowa jest jeszcze ograniczona, szczególnie w obszarze najnowocześniejszych standardów komunikacyjnych, co przekłada się na fakt, że nadzór nie musi dotyczyć wszystkich paramentów radiowych. Jednak moc czy emisje pozapasmowe są podstawowymi elementami kontroli. Drugim powodem jest to, że aby dobrze wykonać badania, trzeba urządzenie wprowadzić w tryb testowy, a to bez współpracy z producentem jest utrudnione.

• Czy pozytywne przejście badań w akredytowanym laboratorium daje gwarancję spokoju?

Pozytywny wynik z laboratorium nie oznacza, że jakiś wyrób nie zostanie kiedyś zakwestionowany. Parametry podczas produkcji się zmieniają, kolejne partie modułów radiowych mogą się różnić od tych, które były użyte w badaniach. To samo dotyczy materiałów, montażu i komponentów. Ale nawet jeśli tak się stanie, to liczy się, że producent zrobił co było w jego mocy, aby wyrób był zgodny z wymaganiami i są na to dokumenty. Nowe ramy prawne zakładają, że dokładamy starań, aby wykazać zgodność, ale wiadomo, że nie możemy kontrolować i badać każdej sztuki. Sprawozdanie z badań też dotyczy jedynie badanego obiektu, niemniej urzędnicy nadzoru rynku czy kontroli celnych słusznie zakładają, że dokument z akredytowanego laboratorium wyczerpuje tak sformułowane kryterium dopełnienia obowiązków i w praktyce obawy mogą mieć jedynie ci, którzy badanie wyrobów po prostu lekceważą.

Na zakończenie dodam jeszcze coś od siebie. Klienci naszego laboratorium są zawsze zadowoleni z wyników badań. Ci, którzy uzyskali wynik pozytywny, mogą z czystym sumieniem sporządzić deklarację zgodności, a ci, którzy uzyskali wynik negatywny, czują zadowolenie, że wykrycie niedoskonałości urządzenia znalezione zostało na tym etapie, a nie w wyniku kontroli rynku.

Rozmawiał Robert Magdziak