Proces oceny zgodności sprzętu wojskowego w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej w Laboratoriach Badawczych OBR CTM S.A.

W oparciu o nowoczesne zaplecze wytwórcze oraz badawczo-techniczne CTM dostarcza i rozwija swoje wyroby dzięki prowadzonym w trybie ciągłym badaniom naukowym, pracom rozwojowym i wdrożeniowym. Ośrodek pełniąc rolę wiodącego krajowego dostawcy brzegowych systemów dowodzenia, okrętowych systemów kierowania uzbrojeniem, systemów zwalczania zagrożeń asymetrycznych, systemów łączności radiowej i wymiany danych, nadał również wysoki priorytet prowadzonym badaniom laboratoryjnym oraz certyfikacji wyrobów. Posiadana przez Spółkę infrastruktura badawcza (akredytowane: Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej, Laboratorium Wibroakustyki, Odporności Udarowej i Pól Magnetycznych oraz Jednostka Certyfikacji Wyrobów), jak i zdobyte przez ponad dwadzieścia lat akredytacji laboratoriów doświadczenie, pozycjonują CTM niezwykle wysoko, wśród firm i instytucji biorących udział w procesie oceny zgodności wyrobów nie tylko na rzecz szeroko pojętej obronności i bezpieczeństwa, ale również na potrzeby badań komercyjnych.

Współczesne pole walki narzuca wysokie wymagania dotyczące niezawodności i nieuszkadzalności Uzbrojenia i SpW. W tym celu niezbędnym jest przeprowadzanie ich badań laboratoryjnych  już na etapie opracowywania modeli i prototypów ich elementów składowych. Odpowiednio zdefiniowane wymagania i przeznaczenie SpW determinują zakres i parametry badań, ujęte szczegółowo w założeniach i specyfikacji technicznej. Zarówno zakres jak i parametry badań są ściśle powiązane
z wymaganiami obowiązujących norm i standardów. Producenci lub dostawcy SpW analizują możliwości wykorzystania rozwiązań technicznych, typowych dla rozwiązań komercyjnych i dostępnych na rynku (COTS). Urządzenia mogą posiadać potwierdzenie na zgodność z dyrektywami UE (EMC, LVD), wymaganiami towarzystw klasyfikacyjnych (DNV GL, PRS) lub wymaganiami NATO (STANAG). Jednak ze względu na występujące różnice w parametrach lub metodykach badań, zapisanych w odpowiednich normach i dokumentach odniesienia, często wiąże się to z koniecznością wykonania dodatkowych badań.

1.     Cel badań laboratoryjnych

Konieczność prowadzenia badań laboratoryjnych, zarówno w odniesieniu do uzbrojenia i sprzętu wojskowego (SpW) jak i do urządzeń komercyjnych, ma swoje uzasadnienie legislacyjne. Zasady przeprowadzania oceny zgodności wyrobów przeznaczonych na potrzeby obronności i bezpieczeństwa państwa (OiB), w odniesieniu do specyfikacji technicznych, są regulowane przez ustawę^[1] z dnia 17 listopada 2006 roku wraz z późniejszymi uzupełnieniami^[2]. Ustawa określa warunki, jakie powinny spełniać podmioty biorące udział w procesie oceny zgodności wyrobów przeznaczonych na potrzeby OiB oraz zasady nadzoru nad funkcjonowaniem tego systemu [1]. Stosowanie się do zasad przedstawionych w przytoczonych dokumentach wynika z wykazu^[3] wyrobów podlegających ocenie zgodności lub bezpośrednio z wymagań stawianych przez zamawiającego lub gestora^[4]. Dokumenty te mają na celu z jednej strony ochronę interesów państwa, zapewnienie warunków do przeprowadzenia oceny zgodności z uwzględnieniem wymagań zawartych w specyfikacjach technicznych. Z drugiej strony celem jest również ograniczenie zagrożeń stwarzanych przez wyroby dla życia i zdrowia użytkowników oraz dla środowiska. Przywołany wykaz wyrobów [2] określa szczegółowo urządzenia oraz tryb w jakim należy przeprowadzić proces oceny zgodności:

• w trybie I ocenę przeprowadza dostawca w oparciu o przeprowadzoną kontrolę wyrobu w trakcie produkcji lub poprzez kontrolę całego procesu wytwarzania wyrobu, jak również na podstawie badań oraz czynności potwierdzających zgodność z założoną specyfikacją techniczną;
• w trybie II badania wyrobu są prowadzone przez jednostkę badawczą, działającą w oparciu o posiadaną akredytację i zgodnie z metodykami określonymi w specyfikacji technicznej i zakresie akredytacji OiB;
• w trybie III na podstawie wyników badań z laboratoriów badawczych proces oceny zgodności prowadzi akredytowana jednostka certyfikująca.

Postęp techniczny oraz coraz większe wymagania w odniesieniu do SpW przyczyniają się do tego, że dostawcy mogą napotkać trudności związane np. z przeprowadzeniem badań wyrobów,
w szczególności w trybach II i III. Ograniczone możliwości techniczne krajowych jednostek badawczych determinują konieczność analizy wymagań, jakie musi spełnić SpW, już na etapie przystępowania do postępowania przetargowego.

Rynek komercyjny jest regulowany przez ogłoszoną w dniu 13 kwietnia 2016 roku ustawę o systemach oceny zgodności i nadzoru rynku [3]. Niniejsza ustawa w zakresie swojej regulacji wdraża dyrektywy Parlamentu Europejskiego, związane między innymi z wprowadzaniem do obrotu towarów na terenie państw członkowskich. Ponadto określa jednoznacznie zasady przeprowadzania oceny zgodności wyrobów oraz obowiązki podmiotów gospodarczych. Ustawa opisuje także zasady funkcjonowania krajowego systemu akredytacji, również w odniesieniu do jednostek notyfikowanych oraz precyzuje zadania Polskiego Centrum Akredytacji jako krajowej jednostki akredytującej. W ustawie przedstawiono również zasady funkcjonowania systemu nadzoru rynku. Celem ustawy jest zapewnienie konkurencyjności i innowacyjności gospodarki. Podobnie jak w przypadku badań SpW wymagania przedstawione w ustawie mają na celu eliminowanie zagrożeń stwarzanych przez wyroby dla zdrowia i bezpieczeństwa konsumentów i środowiska, poprzez narzucenie producentom/dostawcom wprowadzającym dany towar na rynek, konieczności wystawiania deklaracji zgodności CE^[5].

Osobne regulacje dotyczą sprzętu i urządzeń przeznaczonych na cywilne jednostki pływające. Szczegółowe wymagania są zawarte w publikacjach towarzystw klasyfikacyjnych, takich jak Polski Rejestr Statków (PRS), Det Norske Veritas i Germanischer Lloyd (DNV GL). Dokumenty te przywołują dla poszczególnych prób normy powszechnie stosowane dla sprzętu komercyjnego oraz procedury opracowane na potrzeby tych publikacji. PRS opublikował w styczniu 2016 roku nowe wydanie Publikacji 11/P, która jest spójna z dokumentami innych towarzystw klasyfikacyjnych. Dzięki temu Polski Rejestr Statków jest organizacją uznaną przez Unię Europejską do prowadzenia certyfikacji wyrobów na zgodność z procedurą Mutual Recognition^[6] [5].

Głównym celem prowadzenia badań laboratoryjnych jest wyeliminowanie lub ograniczenie  zagrożeń stwarzanych przez wyroby dla zdrowia i bezpieczeństwa użytkowników/konsumentów i środowiska, poprzez narzucenie producentom/dostawcom wprowadzającym dany towar do obrotu konieczność weryfikacji zgodności z odpowiednimi wymaganiami.

2.     Badania laboratoryjne w ujęciu harmonogramu  opracowania i produkcji SpW

Ważnym etapem realizacji wdrożenia SpW jest odpowiednie zaplanowanie badań laboratoryjnych  już na etapie projektowania i produkcji SpW. W zależności od stopnia skomplikowania i zakresu, badania laboratoryjne mogą być długotrwałe a tym samym kosztowne. Dlatego też, w szczególności w projektach badawczo-rozwojowych SpW, należy przewidzieć konieczność realizacji badań w każdym z etapów  projektu (model, demonstrator technologii, prototyp, itd.)

Rys. 1 Fazy realizacji wdrożenia SpW, dla których należy uwzględnić badania laboratoryjne

Zaplanowanie i wykonanie badań w poszczególnych fazach realizacji projektu B+R dotyczącego SpW  wpływa bezpośrednio na rozwój danego produktu (lub jego technologii) oraz na poprawę jakości, a w rezultacie wpływa na jego niezawodność i konkurencyjność rynkową. Wykonanie badań w trakcie prac rozwojowych pozwala jeszcze na etapie opracowywania urządzeń wyeliminować lub ograniczyć ryzyko nie spełnienia wymagań stawianych przez Gestora.

3.     Klasyfikacja i program badań

Zakres wymagań, jakie powinien spełnić SpW, zależy przede wszystkim od jego przeznaczenia i klasyfikacji. W większości przypadku prawidłowe sklasyfikowanie urządzenia pozwala określić zakres badań. Klasyfikacja SpW wraz z jego właściwościami funkcjonalnymi i użytkowymi (eksploatacyjnymi) jest podstawą zawartości zapisów Warunków Technicznych (WT) dla urządzenia. Uściślenie powyższych zapisów umożliwia określenie zestawu norm przedmiotowych dla urządzenia oraz opracowanie szczegółowego programu badań (PB). Przykładowy opis przygotowania dokumentów związanych z badaniami SpW przedstawia zestaw Norm Obronnych z serii NO-06-A10x:2005 [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]. W tych normach przedstawiono m.in. zestaw wymagań dotyczących SpW, ale również metody badań, kolejności ich prowadzenia oraz wymagania dotyczące stosowanej aparatury i stanowisk badawczych. Na etapie uszczegóławiania wymagań, należy również przeprowadzić analizę możliwości wykonania poszczególnych badań, szczególnie w trybie II Ustawy OiB, czyli za pośrednictwem akredytowanych jednostek badawczych. Zakres możliwości technicznych laboratoriów może być ograniczony np. w odniesieniu do wielkości badanych obiektów, ich masy lub napięcia zasilania. Może to skutkować brakiem możliwości wykonania badań w pełnym zakresie, zgodnie z zapisami WT. Wykaz jednostek akredytowanych przez Ministra Obrony Narodowej jest dostępny na stronie internetowej Wojskowego Centrum Normalizacji, Jakości i Kodyfikacji i jest aktualizowany stosownymi rozporządzeniami MON.

4.     Sprzęt komercyjny w zastosowaniach militarnych

W trakcie opracowania SpW stosuje się czasami typowe rozwiązania komercyjne dostępne na rynku (tzw. COTS^[7]). Owszem, podzespoły czy też elementy typu COTS będą znacznie tańsze, jednak istnieje duże ryzyko nie spełnienia wymagań stawianych przed SpW. Różnica w cenie pomiędzy rozwiązaniami komercyjnymi, przemysłowymi i militarnymi wynika z zastosowanej technologii i technik wytwarzania, ale równie przeprowadzonych badań laboratoryjnych. Pomimo tego, że metodyki badań dla poszczególnych rozwiązań wydają się zbliżone lub często są takie same, istotne różnice znajdują się w ich parametrach, np. wartościach poziomów narażeń, limitach emisji, itp. W przypadku zastosowania elementów typu COTS w SpW należy uwzględnić konieczność ich weryfikacji w odniesieniu do wymagań specjalnych.

5.     Badania OiB w Laboratoriach Badawczych OBR CTM S.A.

Rozwój Laboratoriów Badawczych CTM jest determinowany z jednej strony przez potrzeby wynikające z realizowanych prac badawczo-rozwojowych, z drugiej – potrzebami klientów zewnętrznych w zakresie badań w akredytowanych jednostkach. Stąd też podjęto stosowne starania i w roku 2008 uzyskano akredytacji Ministra Obrony Narodowej w obszarze wykonywania badań i certyfikacji wyrobów przeznaczonych na rzecz bezpieczeństwa i obronności państwa. Obecnie zakończył się 3 cykl akredytacji OiB i Laboratoria Badawcze CTM są po pozytywnej ocenie wznawiającej certyfikaty.

Wraz z upływem czasu i postępem technologicznych zmieniają się wymagania stawiane dla SpW. Wiąże się to z koniecznością ciągłego rozwoju kompetencji oraz infrastruktury technicznej. Inwestycje w kolejne stanowiska, aparaturę pomiarową czy też w kapitał ludzki skutkuje coraz to szerszymi możliwościami technicznymi i kompleksowym zakresem oferowanych usług, zwiększając tym samym konkurencyjność Laboratoriów Badawczych CTM. Dla przykładu, w zakresie badań kompatybilności elektromagnetycznej według wymagań Normy Obronnej N0-06-A200:2012 [15], pozyskane w ostatnim czasie stanowiska umożliwiają wykonanie badań dla 16 z 18 opisanych procedur.

Rys. 2 Wyciąg z Normy Obronnej NO-06-A200:2012 [15] z zaznaczonym zakresem możliwości technicznych Laboratoriów Badawczych CTM

Główne obszary działalności technicznej można podzielić następująco:

• Kompatybilność elektromagnetyczna
• Badania środowiskowe – klimatyczne i mechaniczne
• Badania rozkładu potencjału elektrochemicznego konstrukcji metalowych w środowisku elektrolitycznym
• Badania bezpieczeństwa użytkowania wyrobu
• Pomiary pola magnetycznego od mechanizmów i urządzeń technicznych
• Badania w zakresie BHP – ekspozycja na pole elektromagnetyczne i hałas w środowisku pracy.

W większości przypadków jest to zakres pokrywający zarówno wymagania komercyjne jak i militarne.

Jak przebiega taki proces oceny na przykładzie SpW? Podstawą są zdefiniowane wymagania. Gestor lub zamawiający określa jakie wymagania powinien spełniać sprzęt. Dostawca powinien mieć wiedzę dotyczącą możliwości zweryfikowania stawianych wymagań w akredytowanych laboratoriach. Korzystając z wykazu jednostek akredytowanych przez MON może na podstawie zakresów akredytacji wytypować te jednostki, które mogą w tym pomóc. Badane urządzenia są różne pod kątem rozwiązań technicznych, wielkości, masy i dlatego też należy sprawdzić, czy rzeczywiście urządzenie będzie mogło być zbadane w wytypowanych laboratoriach. Zgodnie z wymaganiami ustawy klient powinien dostarczyć do laboratorium wniosek o przeprowadzenie badań z załączonym opisem urządzenia i niezbędną dokumentacją techniczną. Formularz takie wniosku zazwyczaj jest opracowany przez laboratorium. Na jego podstawie laboratorium może określić możliwość wykonania badań, oszacować ich czas i koszt. Jeżeli te warunki są zaakceptowane można przystąpić do badań. Należy również pamiętać o tym, że w przypadku gdy badania należy prowadzić pod nadzorem Rejonowego Przedstawicielstwa Wojskowego (RPW) o możliwości nadzoru RPW laboratorium musi być powiadomione. Klient ma prawo uczestniczenia w badaniach jako obserwator lub wsparcie techniczne dla badanego obiektu. Dzięki temu może on poznać proces związany z poszczególnymi procedurami i zdobywa nowe doświadczenia, które przekładają się na kolejne projekty. Po zakończonych badaniach laboratorium wystawia świadectwo z badań. W zależności od przedstawionego wcześniej trybu oceny zgodności, klient na podstawie tych dokumentów wystawia deklarację zgodności lub przekazuje je do jednostki certyfikującej wyroby, potwierdzając tym samym spełnienie wymagań Gestora.

Prowadzenie badań laboratoryjnych na kolejnych etapach życia produktu wpływa bezpośrednio na jego jakość, niezawodność i bezpieczeństwo użytkowania. Przykładem mogą być badania w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). Ogólnie ujmując badania EMC mają na celu ograniczenie emisji zaburzeń pola elektromagnetycznego do otoczenia oraz weryfikację odporności SpW na zaburzenia elektromagnetyczne, pochodzące od innych obiektów. Badania te mają szczególne znaczenie ze względu na fakt, iż praktycznie większość nowo produkowanych urządzeń, nawet komercyjnych urządzeń powszechnego użytku, jest wyposażone w jakiś interfejs bezprzewodowy (np. Wi-Fi, Bluetooth, LTE, itp.). Duża cześć urządzeń elektrycznych i elektronicznych jest produkowana w Azji, gdzie dla producenta przede wszystkim istotny jest efekt ekonomiczny. Skutkuje to tym, że nawet poprawnie zaprojektowane urządzenia na etapie montażu nie posiadają wszystkich elementów odpowiedzialnych np. za ograniczenie generowanych zaburzeń.  Konieczne jest zatem sprawdzenie, na ile nowy produkt zapewni poprawną funkcjonalność w środowisku EMC. Najbardziej rozsądnym rozwiązaniem jest weryfikacja tych wymagań jeszcze przed zaangażowaniem środków w produkcję na szerszą skalę, kiedy jeszcze można wprowadzić zmiany lub korekty w projekcie.

Laboratoria CTM umożliwiają prowadzenie badań w dwóch trybach – badania konstruktorskie (ang. pre-compliance) i badania końcowe. W pierwszym przypadku klient ma możliwość skorzystania z posiadanej przez Laboratoria infrastruktury oraz doświadczenia personelu technicznego. W trakcie tych badań jest możliwość wprowadzania na bieżąco zmian np. w sprzęcie lub w oprogramowaniu, weryfikując tym samym różne możliwości rozwiązań technicznych. Na tym etapie można wyeliminować mankamenty konstrukcji również od strony odporności na czynniki środowiskowe i bezpieczeństwo użytkowania. Dla przykładu w laboratoriach CTM można sprawdzić jak urządzenie będzie się zachowywało w warunkach podwyższonej wilgotności i temperaturze i jednocześnie sprawdzić czy nie będzie stanowiło zagrożeń dla użytkownika od strony izolacji elektrycznej. Badania umożliwiają również sprawdzenie na ile te czynniki środowiskowe wpływają na spełnienie wymagań funkcjonalnych oraz dotyczących EMC. Tą metodą da się wyeliminować wadliwe uszczelki, dławnice czy też elementy interfesju użytkownika (klawiatura, wyświetlacz). Na etapie badań końcowych weryfikowana jest zgodność SpW z wymaganiami i wystawiane jest przez laboratorium świadectwo z badań zawierające ich wyniki. W przypadku wyników pozytywnych świadectwo z badań jest podstawą do wystawienia deklaracji zgodności przez klienta lub jednostkę certyfikującą.

6.     Podsumowanie

Świadomość konieczności prowadzenia badań laboratoryjnych ma bardzo istotne znaczenie w procesie projektowania, produkcji i wdrażania SpW. Należy pamiętać o tym podczas planowania, gdyż proces badań może być żmudny i długotrwały.

Posiadanie kosztownej i zaawansowanej infrastruktury badawczej w połączeniu z kompetencjami personelu, umożliwia kompleksowe badania sprzętu, podnosząc jego jakość i niezawodność a tym samym konkurencyjność rynkową. Inżynierowie i konstruktorzy CTM korzystają z takich możliwości
w każdym etapie życia projektu – od założeń technicznych, poprzez badania modeli i prototypów
a kończąc na przygotowaniu do badań kwalifikacyjnych. Laboratoria CTM prowadzą również komercyjną działalność usług badawczych wychodząc naprzeciw wymaganiom norm i standardów ale również samych klientów. Obszar działalności Laboratoriów CTM obejmuje badania sprzętu wojskowego (OiB), urządzeń techniki morskiej (np. na zgodność z wymaganiami PRS, DNV) oraz urządzeń komercyjnych (w celu oznakowania CE). Możliwość skorzystania z zaplecza technicznego Laboratoriów CTM pozwala wykonać kompleksowe badania bez konieczności inwestowania przez producentów SpW w zaawansowaną aparaturę i stanowiska badawcze.

Opracował: dr inż. Przemysław Pozański, dr inż. Rafał Namiotko

Literatura:

1. Ustawa z dnia 17 listopada 2006 roku o systemie oceny zgodności wyrobów przeznaczonych na potrzeby obronności i bezpieczeństwa państwa. Dz. U. z 2006 r. Nr 235, poz. 1700 z późn. zm.
2. Rozporządzenie Ministra Obrony Narodowej z dnia 11 stycznia 2013 r. w sprawie szczegółowego wykazu wyrobów podlegających ocenie zgodności oraz sposobu i trybu przeprowadzania oceny zgodności wyrobów przeznaczonych na potrzeby obronności państwa. Dz. U. z 2013 r. poz. 136. z późn. zm.
3. Ustawa z dnia 13 kwietnia 2016 roku o systemach oceny zgodności i nadzoru rynku.
   Dz. U. z 2016 r. poz. 542.
4. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) NR 765/2008 z dnia 9 lipca 2008 r. ustanawiające wymagania w zakresie akredytacji i nadzoru rynku odnoszące się do warunków wprowadzania produktów do obrotu i uchylające rozporządzenie (EWG) nr 339/93.
5. https://www.prs.pl/__files/parent225/p102p_07_2015_a.pdf (dostęp 20.07.2017 r.)
6. http://ec.europa.eu/transport/modes/maritime/studies/doc/2015-05-29-report-mutual-recognition.pdf (dostęp 20.07.2017 r.)
7. Norma Obronna NO-06-A101:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Postanowienia ogólne.
8. Norma Obronna NO-06-A102:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Wymagania niezawodnościowe.
9. Norma Obronna NO-06-A103:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Wymagania środowiskowe.
10. Norma Obronna NO-06-A104:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Wymagania konstrukcyjne.
11. Norma Obronna NO-06-A105:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Ogólne zasady badań oraz odbioru prototypów i urządzeń produkowanych seryjnie.
12. Norma Obronna NO-06-A106:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Metody badań niezawodności.
13. Norma Obronna NO-06-A107:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Metody badań odporności całkowitej na działanie czynników środowiskowych.
14. Norma Obronna NO-06-A108:2005 Uzbrojenie i sprzęt wojskowy. Ogólne wymagania techniczne, metody kontroli i badań. Metody oceny zgodności z wymaganiami konstrukcyjnymi.
15. Norma Obronna NO-06-A200:2012 Kompatybilność elektromagnetyczna. Dopuszczalne poziomy emisji ubocznych i odporność na narażenia elektromagnetyczne.