Digitale Kalibreringscertifikater (DCC)

Introduktion til DCC

I de senere år er der sket en stigende accept af at modtage kalibrerignscertifikater på digital form, da det passer bedre med nutidens digitale arbejdsgange og arkiveringssystemer. I dag leveres digitale kalibreringscertifikater hovedsageligt i form af PDF filer der evt. er signeret med en digitalt signatur.

PDF formattet har dog en stor begrænsning i forhold til at kunne overføre kalibreringsdataen fra kalibreringscertifikat og ind i modtagerens interne data-systemer. Det skyldes at PDF formatet ikke er et struktureret dataformat, hvilket er nødvendighed for at lave en software der pålideligt kan udtrække data. ’Digital Calibration Certificate’ (DCC) er digitale kalibreringscertifikater implementeret i filformater der løser dette problem. En beskrivelse af den forventede værdiskabelse ved digitalisering af utvetydigt maskinlæsbare kalibreringscertifikater i forhold til administrative processer og anvendeligørelse af kalibreringsdata til procesoptimering og avancerede analyse værktøjer, er beskrevet i følgende whitepaper. Værdiskabelsen vil især opstå i form af: Simplere overførsel/integration til databaser, Simplere kontrol og indstilling af måleudstyr, Forbedret datasikkerhed (reduktion af manuelle fejl i overførsler).

Udviklingen af DCC udspringer af europæiske initiativer og har bl.a. haft finansiering igennem European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR). Forskellige bud på DCC'er er allerede blevet præsenteret bl.a. baseret på opmarkeringssprogene XML og JSON, men det er især en XML baseret løsning ledet af PTB som har vundet mest opmærksomhed i starten af 2020'erne.

Der er mange leverandører af kalibreringscertifikater og hvis den automatiserede udlæsning af data skal fungere i praksis for modtagerne, så er det vigtigt at måden data'et er struktureret i DCC'en er harmoniseret/standardiseret. Ligeledes vil det være uhensigtsmæssigt for kalibreringslaboratorier, hvis hver kunde har individuelle krav til hvordan data skal gemmes i DCC'en.

DANAImet's medlemmer ønsker derfor at der sker en global harmonisering af DCC-formattet.

Danske aktiviteter

Udviklingen inden for digitale kalibreringscertifikater drøftes løbende på DANIAmet's foreningsmøder.

Herudover samarbejder de tre GTS-institutter DFM, Teknologisk Institut og FORCE Technology aktivt i en dansk udvikling af DCC'er, software værktøjer til processering af DCC samt for global harmonisering. Dette sker med finansiering fra GTS resultatkontrakter med Uddannelses og Forskningsministeriet.

Udviklingen af DCC sker i samarbejde med interesserede danske virksomheder, og internationale partnere bl.a. med PTB gennem EMPIR projektet DCC2GO.

Digital Calibration Exchange DCX

I løbet af 2023 til 2024 har DFM ledet udviklingen af et modificeret DCR/DCC format sammen med de danske partere og i consultation med medlemmerne af TC-IM 1448 WG1+2.

Dette materiale som rummer både xml-schema, xml-eksempler samt software til læsning og skrivning af DCC/DCR-xml-filer er tilgængeligt på https://github.com/TC-IM-1448/DCC-Tables.

International harmonisering

Den digitale omstilling har metrologiverdens bevågenhed fra øverste instans og i marts 2022 blev en fælles hensigtserklæring underskrevet af BIPM, den internationale organisation for legal Metrologi (OIML), the International Measurement Confederation (IMEKO), the International Science Council (ISC) and its Committee on Data (CODATA).

CIPM har nedsat en arbejdsgruppe med særligt fokus på digitalisering. Her sigtes mod en bredere digitalisering i metrologisystemet herunder: SI-kernen (dvs. SI definitionen med konstanter, SI Brochuren og Mise en pratique), Servicelaget (VIM, GUM, KCDB, omregning af enheder), anvendelseslaget (Digitale kalibreringscertifikater, Forsknings-dataformater, interfaces for sensor-netværk).

I EURAMET er der oprettet en arbejdsgruppe for digital transformation (WG-M4D), samt projektet TC-IM 1448 for udvikling af digitale kalibreringscertifikater. Her har man bl.a. sat følgende minimale krav til DCC'er:

Krav 1: en DCC skal være maskinlæsbar.

Krav 2: en DCC skal være sporbar direkte eller indirekte til de nationale standarder.

Krav 3: en DCC skal udgøre bevis for metrologisk sporbarhed.

Krav 4: en DCC kan omfatte numerisk kalibrering.

Krav 5: en DCC skal bruge kryptografiske signaturer som sikkerhedsprocedurer for at garantere

a. integritet;

b. ægthed;

c. kalibreringscertifikatets fortrolighed (hvis nødvendigt).

Ved udgangen af 2022 er projektet gået ind i mere intens fase med særligt fokus på harmonisering/standardisering for opbygningen af digitale kalibreringscertifikater for at sikre maskinlæsning kan ske pålideligt. DFM er i denne sammenhæng blevet leder for en arbejdsgruppe som skal sikre harmonisering/standardisering mht. at sikre at relevante data fra DCC'er kan udlæses automatisk på pålidelig vis uanset leverandøren.

XML baseret DCC

Igennem en rækker projekter (SmartCOM, ISAN og GEMIMEG-II) har PTB sammen med sine projektpartnere udviklet det til dato mest modne bud på et harmoniserbart DCC format baseret på XML.

PTB har lavet en hjemmeside (https://www.ptb.de/dcc/) hvor de løbende og udførligt dokumenterer udviklingen, med vejledninger til anvendelse, digital repræsentation af SI, GitLab med software, udkast til protokoller (good practice), wiki-side, samt et online applikation (GEMIMEG-Tool), hvor man kan opbygge sit eget XML baserede DCC.

Billede fra GEMIMEG-Tool.

XML (Extensible Markup Language) er et modent og bredt accepteret format, der er velafprøvet i mange sammenhænge bl.a. inden for sundhedssektoren. Formatet er specifikt designet til opbevaring og transport af data og kan læses af mennesker såvel som maskiner og er uafhængigt af software/hardware.

XML løsningen udnytter en stribe allerede eksisterende værktøjer til at designe data strukturer fx .XSD skema-filer. Skemafilen (også en XML fil) bruges til at definerer hvilke data-felter (samt evt. forventninger til indholdet) der skal være i en DCC. Når et .xml DCC opbygges med data fra en virkelig kalibrering, kan filen efterfølgende kontrolleres op imod .xsd skema-filen og derved validere om strukturen er overholdt. Dette kan gøres på ethver efterfølgende tidspunkt, når man som kunde modtager DCC'en eller efter 10 års arkivering hvis dette skulle være nødvendigt.

Her ved udgangen af 2022 kan de udviklede skemafiler dog ikke tilbyde at certifikaterne er fuldt maskinlæsbare, blandt andet er det muligt at indsætte data på tvetydige måder. Man er derfor gået igang med at udarbejde good-practice protokoller for hvordan data for de mest gængse kalibreringscertifikater skal opstilles. Yderligere arbejder PTB på en betydeligt opgraderet version (ver. 4.0) som vil bestå at en mere generaliseret skema-fil som også vil kunne bruges i tilbuds og ordre-fasen kendt som DCR og DCA (hhv. Digital Calibration Request og Answer).

Overgang til DCC

Selvom XML/JSON formater er læselige for mennesker, så vil de fleste finde det meget besværligt og vil foretrække et velkendt opsætning i PDF-format. Heldigvis kan de to verdner forenes, hvilket er blevet demonstreret af METAS (A PDF/A-3 solution for digital calibration certificates at METAS og artikel i Measurement-Sensors).

METAS anvender PDF/A-3 formattet, som er designet til langtidsarkivering, men også tillader vedhæftning af filer. Det maskinlæsbare DCC vedhæftes som et addon til det almindelige PDF certifikat. Som vist på billedet kan de vedhæftede filer findes frem i en almindelig PDF-reader. METAS sørger for at den vedhæftede fil fremgår af den læselige del af PDF-certifikatet, og for at sikre integritet af den vedhæftede fil udregnes, en hash-kode for filen som også noteres i den almindelige læselige del af PDF-dokumentet. Dermed er det muligt senere validere den vedhæftede fil mod hash-koden i dokumentet. Endelig kan PDF'en signeres med standard værktøjer til digital signering.

Modellen er blevet reproduceret GTS-institutterne, og DFM har en lavet software løsninger til generering af XML-DCC filer fra to kollonner i en Excel-fil samt til udlæsning af vedhæftede DCC'er i en PDF/A-3 som delt på følgende link github.com/TC-IM-1448/DFM_DCC_generator.

På sigt vurderes det at man vil gå fuldt over til det maskinlæsbare DCC, men i en overgangs- og valideringsfase virker PDF-vedhæftnings-modellen meget attraktiv.

Dansk demonstrationsværktøj

DCC giver nye muligheder for at visualisere, analysere og arbejde med kalibreringsdata. På hjemmesiden ”Det Digitale Kalibreringscertifikat” (link), der er udarbejdet og vedligeholdt af Teknologisk Institut, kan du prøve at håndtere DCC og DCR via to fortolkerværktøjer, der maskinaflæser de rå XML-filer.

Hjemmesiden er tænkt som et supplement til PTB’s online GEMIMEG-tool i en mere brugerinteraktiv retning med grafvisning og funktioner såsom zoom, valg af parametre på grafer mm. Det er samtidig et testmiljø under udvikling, hvor der løbende kan arbejdes med DCC-maskinlæsbarhed, sammenligning mellem DCR og DCC, kontrol af justeringsgrænser, MPE-værdier og andre aktuelle udfordringer eller muligheder.

Kontakt vedr. DCC

Kontakt: David Balslev-Harder (dbh@dfm.dk)

DFM's vision for DCC'er:

At implementere DCC’er der er globalt anerkendt, for at øge danske virksomheders kvalitet og konkurrenceevne gennem automatisering.

DFM har fokus på Standardisering/Harmonisering af DCC'er samt generelle datastrukturer for resultater i DCC'er samt cases inden for temperatur, fugt og DCR.