Инструменты обеспечения качества продукции, работ и услуг: стандартизация, метрология и сертификация

Стандартизация, метрология и сертификация являются инструментами обеспечения качества продукции, работ и услуг. Овладение методами обеспечения качества является одним из главных условий создания конкурентоспособных продукции, работ и услуг. В последние годы подтверждение соответствия продукции, работ, услуг производится не только посредством сертификации, но и самим изготовителем продукции или исполнителем услуги. В этих условиях возрастают роль и ответственность руководителей организаций в грамотном применении персоналом правил стандартизации, метрологии и сертификации. В стандартизации, как и в любой области научной и практической деятельности, требуется чёткая научно обоснованная терминология; без стандартизации научных и технических терминов невозможно создать нормативно-техническую, конструкторскую и технологическую документацию. Только на основе стандартизованных терминов, понятий, условных обозначений возможно взаимопонимание специалистов, занятых проектированием, производством, эксплуатацией и ремонтом техники. Соблюдение правил метрологии в различных сферах деятельности позволяет свести к минимуму материальные потери от недостоверных результатов измерений. Целью изучения учебной дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» является формирование у студентов знаний, умений и навыков в указанных областях для обеспечения эффективности практической деятельности. Условно в учебной дисциплине можно выделить три части: -метрология — это наука об измерениях; -стандартизация — деятельность по установлению норм, правил, характеристик; -сертификация — форма осуществляемого органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров. Учебная дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация» базируется на знаниях и умениях, полученных при изучении учебных дисциплин: «Математика», «Информатика» и др.; связана с дисциплинами: «Экологические основы природопользования», «Основы экономики», «БЖД», «Компьютерная графика», «Цифровая схемотехника», «Основы алгоритмизации и программирования» и др. В отрасли связи роль и значение стандартизации особенно велика. Это вызвано чрезвычайно большой номенклатурой составных частей изделий радиоэлектроники и средств связи (деталей, блоков, приборов, устройств), широким использованием этих изделий практически во всех отраслях. Предпри1 ятия связи предлагают населению услуги. Для того чтобы они были реализованы, необходима их конкурентоспособность и качественность. Учебная дисциплина способствует овладению работой с нормативными документами, позволяет получить представление о метрологическом обеспечении на производстве, знакомит с условиями обязательной, добровольной сертификации, декларированием соответствия, необходимыми для обеспечения качества продукции, процессов, услуг. Необходимость разработки данного учебного пособия была вызвана: -отсутствием единого учебника, охватывающего все разделы и темы учебной дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация», учебный материал разрознен, находится в различных источниках; -изменением законодательства в данной области, в связи с этим большинство изданных книг автоматически устарели. При работе над учебным пособием использован опыт преподавания учебной дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация». Информация, приведённая в учебном пособии, соответствует действующим Законам РФ и нормативным документам в рассмотренных областях. Лекция 2 Метрология Метрология — наука об измерениях. В ее задачи входят: поиск методов измерения интересующих нас характеристик, обеспечение сопоставимости и достоверности результатов измерений. В виду огромной практической значимости решаемой метрологией проблем, метрологические службы имеются практически на каждом предприятии. Для организации их взаимодействия в России действует Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения являются одним из важнейших путей развития научнотехнического прогресса, познания природы и общества человеком. В практической деятельности мы постоянно имеем дело с измерениями, имеющими первостепенное значение во всех сферах производства и потребления, при оценке качества товаров, внедрении новых технологий и управлении ими. Наука, изучающая измерения, называется метрологией. Слово "метрология" образовано из двух греческих слов: "метрон" – мера и "логос" – учение. Дословный перевод слова "метрология" – учение о мерах. Долгое время метрология оставалась в основном описательной (эмпирической) наукой о различных мерах и соотношениях между ними. Существенное развитие метрология получила в XX в. благодаря развитию математических и физических наук. 2 Метрология в её современном понимании – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности [1]. Метрология состоит из трёх самостоятельных и взаимодополняющих разделов – теоретического, прикладного и законодательного. Теоретическая метрология занимается общими фундаментальными вопросами теории измерений, разработкой новых методов измерений, созданием систем единиц измерений и физических постоянных. Законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленные на обеспечение единства и точности измерений в интересах общества. Прикладная метрология изучает вопросы практического применения результатов разработок теоретической и законодательной метрологии в различных сферах деятельности. Предметом метрологии является получение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью. Средства метрологии – это совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование. Во всех случаях проведения измерений, независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений, есть общее, что составляет основу измерений, – это сравнение опытным путём данной величины с другой, подобной ей, принятой за единицу. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую величину в виде некоторого числа принятых для неё единиц, т.е. находим её значение. В настоящее время установлены следующие определения измерения: - измерение – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины [2]; - измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с её единицей и получение значения этой величины [1]. Основные задачи метрологии [1]: 1. Установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений. 2. Разработка теории, методов и средств измерений и контроля. 3. Обеспечение единства измерений. 4. Разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля. 3 5. Разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. Одна из главных задач метрологии – обеспечение единства измерений. Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Единство измерений может быть обеспечено при соблюдении двух условий, которые можно назвать основополагающими: - выражение результатов измерений в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин; -установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и пределов, за которые они не должны выходить. Погрешностью называют отклонение результата измерений от действительного (истинного) значения измеряемой величины. Следует иметь в виду, что истинное значение физической величины считается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях; действительное значение физической величины устанавливается экспериментально в предположении, что результат измерения максимально приближается к истинному значению. Точность измерений – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. 1.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МЕТРОЛОГИИ 1.2.1. Физические величины, единица физической величины, система единиц физических величин Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство – философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления, процесса), которая обусловливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство – это качественная категория. Для количественного описания различных свойств, процессов и физических тел вводится понятие величины. Величина – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь по- 4 стольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной [11]. Величины можно разделить на два вида: реальные и идеальные. Идеальные величины в основном относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий. Реальные величины делятся, в свою очередь, на физические и нефизические. К нефизическим относятся величины, присущие общественным (нефизическим) наукам – философии, социологии, экономике и т.д. Нефизические величины, для которых единица измерения в принципе не может быть введена, могут быть только оценены. Но оценивание нефизических величин не входит в задачи теоретической метрологии [5]. Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Например, свойство "прочность" в качественном отношении характеризует такие материалы, как металл, дерево, стекло и т.д.; в то время как степень (количественное значение) прочности – величина для каждого из них разная. Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин. В 1960 г. XI Международная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц физических величин, получившую у нас в стране сокращённое название СИ (от начальных букв System Internationale d’Unites – Международная система единиц). В нашей стране Международная система мер является обязательной с 1 января 1980 г. Физические величины принято делить на основные и производные. Основные физические величины не зависимы друг от друга, но они могут служить основой для установления связей с другими физическими величинами, которые называют производными от них. Например, в формуле Эйнштейна E = mc2 (m – масса, с – скорость света) масса – основная единица, которая может быть измерена взвешиванием; энергия (Е) – производная единица. Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным – производные единицы измерений. Таким образом, система единиц физических величин (система единиц) – совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами, положенными в основу данной системы физических величин. Первой системой единиц считается метрическая система. 5 1.2.2. Основные, дополнительные и производные единицы системы СИ Основные единицы Международной системы единиц были выбраны в 1954 г. Х Генеральной конференцией по мерам и весам. При этом исходили из того, чтобы: 1) охватить системой все области науки и техники; 2) создать основу образования производных единиц для различных физических величин; 3) принять удобные для практики размеры основных единиц, уже получившие широкое распространение; 4) выбрать единицы таких величин, воспроизведение которых с помощью эталонов возможно с наибольшей точностью. Международная система единиц включает в себя две дополнительные единицы – для измерения плоского и телесного углов. Основные и дополнительные единицы СИ приведены в табл. 1.1. 1.1. Основные и дополнительные единицы СИ Величина Единица измере- Сокращенное обозначение единицы ний русское Международное Основное Длина метр м m Масса килограмм кг kg Время секунда с s Сила электр. тока ампер А А Термодин. темпер. кельвин К К Сила света кл сd моль mol Количество щества кандела ве- моль Дополнительные Плоский угол радиан рад rad Телесный угол стерадиан ср cr Метр – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1 / 299 792 458 долю секунды. 6 Килограмм – масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиновая цилиндрическая гиря, высота и диаметр которой равны по 39 мм). Секунда – продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей. Ампер – сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2×10–7 Н на каждый метр длины. Кельвин – 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг. Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540×1012 Гц. Производные единицы Международной системы единиц образуются с помощью простейших уравнений между величинами, в которых числовые коэффициенты равны единице. Например, для линейной скорости в качестве определяющего уравнения можно воспользоваться выражением для скорости равномерного прямолинейного движения v = l / t. Тогда при длине пройденного пути l (в метрах) и времени t (в секундах) скорость выражается в метрах в секунду (м/с). Поэтому единица скорости СИ – метр в секунду – это скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой она за время 1 с перемещается на расстояние 1 м. ЛЕКЦИЯ 3 (29.09.2015) 1.2.3. Кратные и дольные единицы СИ Различают кратные и дольные единицы физической величины [9]. 7 Кратная единица – единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы. Дольная единица – единица физической величины, в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы. Наиболее прогрессивным способом образования кратных и дольных единиц является принятая в метрической системе мер десятичная кратность между большими и меньшими единицами. В соответствии с резолюцией XI Генеральной конференции по мерам и весам десятичные кратные и дольные единицы от единиц СИ образуются путём присоединения приставок. 1.2. Множители и приставки для образования кратных и дольных единиц и их наименований Множитель Приставка Обозначение приставки Русское Международное 1018 экса Э Е 1015 пета П Р 1012 тера Т Т 109 гига Г G 106 мега М М 103 кило к k 102 гекто г h 101 дека да da 10-1 деца д d 10-2 санти с с 10-3 милли м m 10-6 микро мк µ 10-9 нано н n 10-12 пико п р 10-15 фемто ф f 10-18 атто а а Например, единица длины километр равна 103 м, т.е. кратна метру, а единица длины миллиметр равна 10–3 м, т.е. является дольной. Множители и 8 приставки для образования кратных и дольных единиц СИ приведены в табл. 1.2. Внесистемные единицы [10] – единицы физических величин, которые не входят в принятую систему единиц. Они подразделяются на: - допускаемые к применению наравне с единицами СИ; - допускаемые к применению в специальных областях; - временно допускаемые; - устаревшие (не допускаемые). 1.3. ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Измерение физических величин заключается в сопоставлении какойлибо величины с однородной величиной, принятой за единицу. 1.3.1. Области и виды измерений Область измерений – совокупность измерений физических величин, свойственных какой-либо области науки или техники и выделяющихся своей спецификой. Вид измерений – часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. В метрологии различают следующие области и виды измерений: 1. Измерение геометрических величин: длин, углов, отклонений формы поверхностей. 2. Измерение механических величин: массы, силы, прочности и пластичности, крутящих моментов. 3. Измерение параметров потока, расхода, уровня, объёма веществ. 4. Измерение давления: избыточного, атмосферного, абсолютного, вакуума. 5. Физико-химические измерения: вязкости, плотности, концентрации, влажности. 6. Теплофизические и температурные измерения. 7. Измерение времени и частоты. 8. Измерения электрических и магнитных величин на постоянном и переменном токе: силы тока, ЭДС, напряжения, мощности, сопротивления, ёмкости, индуктивности. 9. Радиоэлектронные измерения: интенсивности сигналов, параметров формы и спектра сигналов. 9 10. Измерения акустических величин в различных средах (воздушной, твёрдой, жидкой). 11. Оптические и оптико-физические измерения: оптической плотности, коэффициента пропускания. 12. Измерения ионизирующих излучений и ядерных констант: дозиметрических и спектральных характеристик ионизирующих излучений. 1.3.2. Классификация измерений Измерения могут быть классифицированы по ряду признаков: по способу получения информации, по характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по количеству измерительной информации, по отношению к основным единицам. 1. По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные. Прямые измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (измерения массы на весах, температуры термометром, длины с помощью линейных мер). Косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями (определение плотности однородного тела по его массе и объёму, удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения). Совокупные измерения – измерения нескольких однородных величин, при которых искомое значение величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (измерения, при которых масса отдельных гирь набора находится по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь). Совместные измерения – одновременные измерения двух или нескольких неодноимённых величин для нахождения зависимости между ними (проводимые одновременно измерения приращения длины образца в зависимости от изменений его температуры и определение коэффициента линейного расширения). В результате измерения должны быть определены 3 величины [9]: 1) Число, выражающее отношение измеряемой физической величины к общепринятой единице измерения A= X / x , где A – числовое значение измеряемой величины; X – измеряемая величина; x – единица измерения. 10 2) Погрешность результата измерения. 3) Доверительная вероятность допущенной погрешности (при обычных технических измерениях погрешность определяется с вероятностью 95%). П р и м е р, иллюстрирующий значение доверительной вероятности. Вероятность того, что спектакль в театре состоится, составляет 95%. Люди, купившие билеты на спектакль, обычно не задумываются о небольшой вероятности (5%), что спектакль может быть отменен или не состоится по какойлибо причине. Ввиду того, что в этой ситуации вероятность отмены спектакля, равная 5%, является низкой, то зрители не задумываются, покупать билет или нет. С другой стороны, вероятность того, что (когда вы выходите на улицу) с вами ничего плохого не случится (на голову не упадёт кирпич, вы не провалитесь в люк и т.п.), составляет 99,9999%. Вероятность обратного составляет 0,0001%, что ничтожно мало. Поэтому нормальный человек, выходя из дома, не задумывается о том, что с ним что-то может случиться. Но если предположить, что и в этом случае, как и в случае со спектаклем, вероятность благополучного похода на улицу составит 95%, то многие начнут сомневаться, а стоит ли выходить на улицу. Можно сказать, что доверительная вероятность допущенной погрешности зависит от важности производимых измерений (чем более важны и ответственны измерения, тем более высокая доверительная вероятность допущенной погрешности должна быть задана). 2. По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают статистические, динамические и статические измерения. Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д. Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна. Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения. Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки. 3. По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения. Однократные измерения – это одно измерение одной величины, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда приводит к большим погрешностям, поэтому следует проводить не менее трёх однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение. 11 Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений больше трёх. Преимущество многократных измерений – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения. 1.3.3. Шкалы измерений [10] Шкала физической величины – это упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая исходной основой для измерений данной величины. Различают следующие типы шкал измерений: – Шкалы наименований характеризуются оценкой (отношением) эквивалентности различных качественных проявлений свойства. Эти шкалы не имеют нуля и единицы измерений, в них отсутствуют отношения сопоставления типа "больше-меньше". Это самый простой тип шкал. Пример: шкалы цветов, представляемые в виде атласов цветов. При этом процесс измерений заключается в достижении (например, при визуальном наблюдении) эквивалентности испытуемого образца с одним из эталонных образцов, входящих в атлас цветов. – Шкалы порядка описывают свойства величин, упорядоченные по возрастанию или убыванию оцениваемого свойства, т.е. позволяют установить отношение больше/меньше между величинами, характеризующими это свойство. В этих шкалах отсутствует единица измерения, так как невозможно установить, в какое число раз больше или меньше проявляется свойство величины. Пример: шкалы измерения твёрдости, баллов силы ветра, землетрясений. – Шкалы интервалов (разностей) описывают свойства величин не только с помощью отношений эквивалентности и порядка, но также и с применением отношений суммирования и пропорциональности интервалов (разностей) между количественными проявлениями свойства. Эти шкалы могут иметь условную нулевую точку. Пример: летоисчисление по различным календарям, температурные шкалы (Цельсия, Фаренгейта, Реомюра). – Шкалы отношений описывают свойства величин, для множества количественных проявлений которых применимы логические отношения эквивалентности, порядка и пропорциональности, а для некоторых шкал также отношение суммирования. В шкалах отношений существует естественный нуль и по согласованию устанавливается единица измерения. Пример: шкала массы, шкала термодинамической температуры Кельвина. 12 – Абсолютные шкалы кроме всех признаков шкал отношений обладают дополнительным признаком: в них присутствует однозначное определение единицы измерения. Такие шкалы присущи таким относительным единицам, как коэффициенты усиления, ослабления, полезного действия и т.д. – Условные шкалы – шкалы величин, в которых не определена единица измерения. К ним относятся шкалы наименований и порядка. 1.3.4. Характеристики качества измерений [10] Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью, а также размером допускаемых погрешностей. Точность измерений – характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Достоверность измерений определяется степенью доверия к результату измерения и характеризуется вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных пределах. Данная вероятность называется доверительной. Правильность измерений – характеристика измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей результатов измерений. Сходимость результата измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно одними и теми же методами и средствами измерений и в одних и тех же условиях. Сходимость отражает влияние случайных погрешностей на результат измерения. Воспроизводимость результатов измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами и средствами измерений, разными операторами, но приведённых к одним и тем же условиям. 1.4. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ [9] Средства измерений представляют собой совокупность технических средств, используемых при различных измерениях и имеющих нормированные метрологические свойства, т.е. отвечающих требованиям метрологии в части единиц и точности измерений, надёжности и воспроизводимости получаемых результатов, а также требованиям к их размерам и конструкции. ЛЕКЦИЯ 4 (06.10.15) Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, вос13 производящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. К средствам измерений относят: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки, измерительные системы, измерительные принадлежности. Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью (гиря – мера массы, точный кварцевый генератор – мера частоты электрических колебаний). Меры бывают однозначные и многозначные. Однозначные меры (например, гиря, образцовая катушка сопротивлений) воспроизводят одно значение физической величины. Многозначные меры служат для воспроизведения ряда значений одной и той же физической величины. Примером многозначной меры является миллиметровая линейка, воспроизводящая наряду с миллиметровыми также и сантиметровые размеры длины. Применяются также меры в виде наборов и магазинов мер. Набор мер представляет собой комплект однозначных мер разного размера, предназначенных для применения в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины). Магазин мер – набор мер, конструктивно объединённых в единое устройство, в котором предусмотрено ручное или автоматизированное соединение мер в необходимых комбинациях (например, магазин электрических сопротивлений). Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Различают приборы прямого действия и приборы сравнения. Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем соответствующую градуировку в единицах этой величины. К таким приборам относятся, например, термометры, амперметры, вольтметры и т.п. Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Например, приборы для измерения яркости, давления сжатого воздуха и др. Эти приборы более точные. По способу отчёта значений измеряемых величин приборы подразделяются на показывающие (в том числе аналоговые и цифровые) и регистрирующие. Регистрирующие приборы по способу записи делятся на самопишущие и печатающие. В самопишущих приборах запись показаний представляется в графическом виде, в печатающих – в числовой форме. 14 Измерительный преобразователь – техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Преобразуемую величину называют входной, а результат преобразования – выходной величиной. Основной метрологической характеристикой измерительного преобразователя считается соотношение между входной и выходной величинами, называемое функцией преобразования. Измерительные преобразователи входят в состав измерительных приборов или применяются вместе с каким-либо средством измерений. Самыми распространёнными являются первичные измерительные преобразователи (ПИП), которые служат для непосредственного восприятия измеряемой величины (как правило, неэлектрической) и преобразования её в другую величину – электрическую. ПИП, от которого поступают измерительные сигналы, конструктивно оформленный как обособленное средство измерений (без отсчётного устройства), называется датчиком. Промежуточными измерительными преобразователями называются преобразователи, расположенные в измерительной цепи после ПИП и обычно по измеряемой (преобразуемой) физической величине однородные с ним. По характеру преобразования измерительные преобразователи делятся на аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП). АЦП и ЦАП всегда являются промежуточными. Измерительная установка – совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте. Измерительную установку, применяемую для поверки, называют поверочной установкой. Измерительную установку, входящую в состав эталона, называют эталонной установкой. Некоторые большие измерительные установки называют измерительными машинами. Измерительная система – совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещённых в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях. В настоящее время большинство измерительных систем являются автоматизированными. Несмотря на различные наименования (АИС – автоматизированная измерительная система, ИИС – информационно-измерительная система, ИВК – измерительно-вычислительный комплекс), все они обеспечивают автоматизацию процессов измерений, обработки и отображения резуль- 15 татов измерений. Измерительные системы широко используются для автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности. Измерительные принадлежности – это вспомогательные средства измерений величин. Они необходимы для вычисления поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности. Например, термометр может быть вспомогательным средством, если показания прибора достоверны только при строго регламентированной температуре; психрометр – если строго регламентируется влажность окружающей среды. 1.5. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ Принцип измерения – совокупность физических принципов, на которых основаны измерения. Метод измерения – это приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерения [1]. Метод измерения – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности [2]. од измерения должен по возможности иметь минимальную погрешность. Методы измерений классифицируют по следующим признакам. 1. В зависимости от измерительных средств, используемых в процессе измерения [10], различают методы: инструментальный, экспертный, эвристический, органолептический. Инструментальный метод основан на использовании специальных технических средств, в том числе автоматизированных и автоматических. Экспертный метод основан на использовании данных нескольких специалистов. Широко применяется в спорте, искусстве, медицине. Эвристический метод основан на интуиции. Широко используется способ попарного сопоставления, когда измеряемые величины сначала сравниваются между собой попарно, а затем производится ранжирование на основании результатов этого сравнения. Органолептический метод основан на использовании органов чувств человека (осязание, обоняние, зрение, слух, вкус). 2. По способу получения значений измеряемой величины различают [9]: метод непосредственной оценки и методы сравнения (дифференциальный, нулевой, замещения, совпадений). Сущность метода непосредственной оценки состоит в том, что о значении измеряемой величины судят по показанию одного (прямые измерения) 16 или нескольких (косвенные измерения) средств измерений, которые заранее проградуированы в единицах измеряемой величины. Это наиболее распространённый метод измерения Его реализуют большинство средств измерений. Простейший пример – измерение напряжения вольтметром. К методам сравнения относятся все те методы, при которых измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Таким образом, отличительной особенностью этих методов является непосредственное участие мер в процессе измерения. При дифференциальном методе измеряемая величина Х сравнивается непосредственно или косвенно с величиной Хм , воспроизводимой мерой. О значении величины Х судят по измеряемой прибором разности ΔХ = Х – Хм и по известной величине Хм , воспроизводимой мерой. Следовательно, Х = Хм + ΔХ. При этом методе производится неполное уравновешивание измеряемой величины. Пример метода – измерение массы весами с набором гирь. Нулевой метод – разновидность дифференциального метода. Его отличие в том, что разность ΔХ →0, что контролируется специальным прибором высокой точности – нуль-индикатором. В данном случае значение измеряемой величины равно значению, воспроизводимому мерой. Погрешность метода очень мала. Пример метода – взвешивание на весах, когда на одном плече находится взвешиваемый груз, а на другом – набор эталонных грузов. Или измерение сопротивления с помощью уравновешенного моста. Метод замещения заключается в поочередном измерении прибором искомой величины и выходного сигнала меры, однородного с измеряемой величиной. По результатам этих измерений вычисляется искомая величина. Пример метода – измерение большого электрического сопротивления путём поочередного измерения силы тока, протекающего через контролируемый и образцовый резисторы. Питание цепи осуществляется от одного и того же источника постоянного тока. При методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой метой, определяют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Этот метод широко используется в практике неэлектрических измерений. Пример – измерение длины при помощи штангенциркуля. 1.6. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ПЕРЕДАЧА ИХ РАЗМЕРОВ 1.6.1. Понятие о единстве измерений 17 При проведении измерений необходимо обеспечить их единство. Под единством измерений понимается характеристика качества измерений, заключающаяся в том, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам воспроизведённых величин, а погрешности результатов измерений известны с заданной доверительной вероятностью и не выходят за установленные пределы. Понятие "единство измерений" довольно ёмкое. Оно охватывает важнейшие задачи метрологии: унификацию единиц физических величин, разработку систем воспроизведения величин и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью и ряд других вопросов. Единство должно обеспечиваться при любой точности, необходимой науке и технике. Согласно Закону РФ "Об обеспечении единства измерений" единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в РФ единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. На достижение и поддержание на должном уровне единства измерений направлена деятельность государственных и ведомственных метрологических служб, проводимая в соответствии с установленными правилами, требованиями и нормами. На государственном уровне деятельность по обеспечению единства измерений регламентируется стандартами Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) или нормативными документами органов метрологической службы. Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие средства измерений одной и той же величины. Это достигается путём точного воспроизведения и хранения в специализированных учреждениях установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений. 1.6.2. Эталоны и рабочие средства измерений Средства измерений (СИ) можно разделить на эталоны и рабочие средства измерений. Рабочие средства измерений применяют для определения параметров (характеристик) технических устройств, технологических процессов, окружающей среды и т.д. Воспроизведение, хранение и передача размеров единиц осуществляются с помощью первичных, вторичных и рабочих эталонов. Рабочие эталоны раньше назывались образцовыми средствами измерений. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны. Эталон – это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы физической величины (ФВ) с целью передачи её размера другим средствам измерений. 18 От эталона единица величины передаётся разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений. Эталон должен обладать тремя существенными признаками: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью. Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимости единицы ФВ в течение длительного интервала времени. Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы ФВ с наименьшей погрешностью для достигнутого уровня развития техники измерений. Лекция Сличаемость – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, с наибольшей точностью для достигнутого уровня развития техники измерений. В определение эталона входят понятия: воспроизведение, хранение, передача. Воспроизведение единицы ФВ – совокупность операций по материализации единицы ФВ с помощью государственного первичного эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц. Передача размера единиц – приведение размера единицы ФВ, хранимой поверяемым СИ, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при их поверке (калибровке). Размер единицы передается "сверху вниз". Хранение единиц – совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному СИ. Различают следующие виды эталонов. Первичный эталон – эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным. Государственный первичный эталон – государственный эталон единицы ФВ, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу единицы ФВ с наивысшей в РФ точностью, утверждаемый в этом качестве в установленном порядке и применяемый в качестве исходного на территории РФ [2]. Международные первичные эталоны принимаются по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ними размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами. Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие эталоны. Вторичные эталоны получают размер единицы путём сличения с первичными эталонами рассматриваемой единицы. 19 Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и, в свою очередь, служат для передачи размера менее точному рабочему эталону и рабочим средствам измерений. Рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, 3-й, ...). Эталоны сравнения – эталоны, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом. Эталоны в обычных измерениях не используются. 1.6.3. Поверочные схемы Обеспечение правильной передачи размера единиц физических величин (и, как следствие, обеспечение единства измерений) во всех звеньях метрологической цепи осуществляется посредством поверочных схем (ПС). Поверочная схема – это нормативный документ, который устанавливает соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче). Различают государственные и локальные поверочные схемы. Государственная ПС распространяется на все СИ данной ФВ, имеющихся в России. Локальная ПС распространяется на СИ данной ФВ, применяемые в регионе, области, ведомстве или на отдельном предприятии. Государственная поверочная схема передачи единиц измерения физических величин от эталонов к образцовым и рабочим средствам измерений представлена на рис. 1.1. ЛЕКЦИЯ 5 (13.10.2015) 3. СТАНДАРТИЗАЦИЯ 3.1. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И ПРИНЦИПЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ Стандартизация является одним из эффективных средств организации общественных, производственных и экономических отношений в обществе. Определение, данное Международной организацией по стандартизации (ИСО) и Международной электротехнической комиссией (МЭК) [15]: Стандартизация – деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определённой области посредством уста20 новления положений для всеобщего и многократного использования в отношении реально существующих или потенциальных задач. Важнейшими результатами такой деятельности являются: - повышение степени соответствия продукции, процессов и услуг их функциональному назначению; - устранение барьеров в торговле; - содействие научно-техническому прогрессу и сотрудничеству. В 2002 г. был принят федеральный закон "О техническом регулировании", в котором дано следующее определение стандартизации. Стандартизация – деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ и услуг. Стандартизация осуществляется в целях [3]: 1. Повышения уровня безопасности жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, экологической безопасности, безопасности жизни или здоровья животных и растений, содействия соблюдению требований технических регламентов. 2. Повышения уровня безопасности объектов с учётом риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и технического характера. 3. Обеспечения научно-технического прогресса. 4. Повышения конкурентоспособности продукции, работ и услуг. 5. Рационального использования ресурсов. 6. Технической и информационной совместимости. 7. Сопоставимости результатов исследований и измерений, технических, экономико-статистических данных. 8. Взаимозаменяемости продукции. Взаимозаменяемость – это пригодность одного изделия, процесса или услуги для использования вместо другого изделия, процесса или услуги в целях выполнения одних и тех же требований. Для реализации целей отечественной стандартизации сформулированы основные задачи стандартизации [4]: 1. Обеспечение взаимопонимания между разработчиками, изготовителями, продавцами и потребителями. 2. Установление требований к качеству продукции с учётом её безопасности. 3. Установление метрологических норм и правил, требований по совместимости, взаимозаменяемости, требований к технологическим процессам. 21 4. Обеспечение вопросов стандартизации по всем стадиям жизненного цикла продукции. 5. Совершенствование системы информационного обеспечения в области стандартизации. Стандартизация как техническая наука базируется на исходных положениях – принципах, которые изложены в [3] и [4]. Основные принципы стандартизации: 1. Разработка документов по стандартизации на основе консенсуса (согласия) всех заинтересованных сторон. 2. Целесообразность разработки стандарта с точки зрения социальной, технической и экономической необходимости. 3. Приоритет в разработке – это стандарты, способствующие обеспечению безопасности для жизни, здоровья людей и имущества, охраны окружающей среды, обеспечивающие совместимость и взаимозаменяемость продукции. 4. Комплексность стандартизации взаимосвязанных объектов. 5. Установление требований и их однозначность к основным свойствам объекта стандартизации, которые могут быть объективно проверены. 6. Добровольное применение стандартов. 7. Максимальный учёт при разработке стандартов интересов заинтересованных лиц. 8. Использование международных стандартов как основы для разработки национальных стандартов. 9. Недопустимость создания препятствий производству и обращению безопасной продукции, международной торговле. 10. Недопустимость установления стандартов, которые противоречат техническим регламентам. 3.2. ОБЪЕКТЫ, АСПЕКТЫ, ОБЛАСТИ И УРОВНИ СТАНДАРТИЗАЦИИ Согласно [4], объект стандартизации – продукция, работа (процесс), услуга, подлежащие или подвергшиеся стандартизации. Большинство объектов стандартизации представляет собой материальные предметы, но существует также множество более абстрактных предметов, таких как допуски и посадки, оценка уровня шумов, а также буквенные и графические изображения, например используемые в электротехнике или для обозначения микроструктуры поверхности. 22 Объектами стандартизации могут являться: конкретная продукция, конкретные услуги, конкретные работы (конкретный производственный процесс) или группы однородной продукции, группы однородных услуг, группы однородных производственных процессов. Конкретная продукция (конкретные услуги) – это продукция (услуги) данной модели (марки, типа, артикула, фасона и т.п.), характеризующаяся определёнными конструктивно-технологическими решениями, конкретными значениями показателей её (их) целевого (или функционального) назначения и конкретными значениями показателей уровня качества (полезности) и уровня потребительной экономичности. Группы однородной продукции (однородных услуг) – это совокупность конкретной продукции (услуг) определённого вида, характеризующаяся общим целевым (или функциональным) назначением и обладающая общими основными свойствами уровня их качества (полезности) и уровня их потребительной экономичности. Составными частями группы однородной продукции (группы однородных услуг) могут быть подгруппы однородной продукции или услуг (представленные, например, семействами, гаммами, рядами однородной конкретной продукции или услуг), характеризующиеся общностью конструктивнотехнологических решений, но с различными значениями их главных параметров, являющихся показателями целевого (или функционального) назначения продукции (или услуг). Конкретный производственный процесс – это процесс, используемый для производства (изготовления, строительства, выращивания, хранения, транспортирования, а также восстановления, утилизации, захоронения или уничтожения) конкретной продукции или оказания конкретной услуги. При решении задач стандартизации они обычно рассматриваются как состоящие из двух частей: основной технологической и организационно-технической (управляющей). Группы однородных производственных процессов – это совокупность конкретных производственных процессов, используемых для производства группы однородной продукции или для оказания группы однородных услуг. Из-за наличия большого числа объектов стандартизации в целях удобства их целесообразно объединить в отдельные области. Аспект стандартизации – направление стандартизации выбранного объекта стандартизации, определяет вид требований, предъявляемых к нему. Так, аспектами стандартизации конкретной продукции или группы однородной продукции являются: термины и определения, классификация, требования к главным параметрам, требования к методам и средствам хранения и транспортировки, требования к методам, методикам и средствам контроля и т.д. 23 Областью стандартизации называют совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации. Областями стандартизации являются: химическая промышленность, машиностроение, транспорт, продовольствие, сельское хозяйство, лёгкая промышленность, наука, образование, медицина, экология и т.д. Например, химическая промышленность является областью стандартизации, а объектами стандартизации в химической промышленности могут быть технологические процессы, продукты, безопасность и экологичность оборудования и т.д. Стандартизация осуществляется на разных уровнях. Уровень стандартизации различается в зависимости от того, участники какого географического, экономического, политического региона мира принимают стандарт. Всего выделяют четыре основных уровня: международный, региональный, национальный и уровень предприятия (фирмы). Международная стандартизация – это международная деятельность по стандартизации, участие в которой открыто для соответствующих органов всех стран мирового сообщества. Она осуществляется в рамках не только таких организации, как ИСО и МЭК, но и многих других (неправительственных и межправительственных), например: Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) при ООН; Продовольственной и сельскохозяйственной Организации Объединённых наций (ФАО); Международной организации гражданской авиации (ИКАО); Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЕ); Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН) и др. Региональная стандартизация – деятельность, открытая только для соответствующих органов государств одного географического, политического или экономического региона мира, например страны-члены СНГ, ЕЭС и т.д. Региональными организациями по стандартизации являются такие, как Европейский комитет по стандартизации (CEN), Европейский комитет по стандартизации в электротехнике (CENELEC), Арабская организация по стандартизации и метрологии (АСМО), Панамериканский комитет стандартов (COPANT) и др. Национальная стандартизация – стандартизация в одном конкретном государстве. В одних странах мира национальная стандартизация осуществляется государственными органами управления (например, в России, Украине, Белоруссии, Японии, Китае, КНДР, Республике Куба), в других – негосударственными организациями (в ФРГ, Великобритании, Финляндии). При этом национальная стандартизация также может осуществляться на разных уровнях: на государственном, отраслевом уровне, в том или ином секторе экономики (например, на уровне министерств), на уровне ассоциаций, производственных фирм, предприятий (фабрик, заводов) и учреждений. 24 Стандартизацию, которая проводится в административнотерриториальной единице (провинции, крае и т.п.), принято называть административно-территориальной стандартизацией. Уровень предприятия (фирмы) – стандартизация в рамках отдельного предприятия (или в некоторых случаях группы предприятий). Разработанные стандарты определяют политику предприятия в области закупок, производства, сбыта и других операций. Объекты, аспекты и уровни стандартизации образуют так называемую сферу стандартизации. Графически её можно представить в виде трёхмерной ортогональной системы координат (рис. 3.1). Рис. 3.1. Сфера стандартизации 3.3. НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ 3.3.1. Виды нормативных документов Нормативный документ (НД) – это документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов. В соответствии с [3], к НД по стандартизации в РФ относятся: - национальные стандарты (ГОСТ Р); - международные (региональные) стандарты, правила, нормы и рекомендации по стандартизации; - стандарты организаций (СТО); - общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации (ОК); - правила (ПР), нормы (Н) и рекомендации (Р) по стандартизации. Технические условия (ТУ) отнесены к техническим, а не нормативным документам. Но ТУ рассматриваются как нормативные документы, если на них есть ссылка в контрактах или договорах на поставку продукции. Стандарт – это документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процесса производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или услуг. Стандарт также может содержать требования к терминологии, символике, методам испытаний, упаковке, маркировке или этикетке и правилам их нанесения. Добровольное применение стандартов означает, что вы его добровольно выбираете. Такую добровольность можно сравнить со вступлением в по25 литическую партию – если вы добровольно вступили, то обязаны соблюдать устав, программу и т.д. В каких случаях национальный стандарт становится обязательным к применению? Ниже даётся ответ на этот вопрос [14]. 1. Изготовитель на добровольных началах применяет знак соответствия национальному стандарту или заявляет об этом соответствии в рекламной или сопроводительной документации. 2. Поставщик и потребитель по договорённости сделали ссылку на стандарт добровольного применения в контракте на поставку продукции. 3. Продукция, изготовленная по требованиям национального стандарта добровольного применения, поставляется для государственных нужд (по контракту с правительством). 4. Изготовитель по собственной инициативе сертифицировал свою продукцию в той или иной системе добровольной сертификации на соответствие требованиям национального стандарта. 5. Национальный (региональный) стандарт применяется в составе доказательной базы технического регламента, осуществляя презумпцию соответствия (практика стран Европейского Союза). 6. Проектировщик, производитель применяет национальный стандарт на добровольной основе, так как в нём сосредоточен богатый прошлый опыт, включены самые новые технологии. Сделаешь, как записано в стандарте – получишь с гарантией эффект. Не последуешь его требованиям – будешь находиться в условиях неопределённости, в зоне повышенного риска. Правила разработки и утверждения национальных стандартов и стандартов организации определены в третьей главе федерального закона № 184ФЗ [3]. Выделим несколько основных характеристик стандарта, который представляет собой документ: – утверждённый признанным и компетентным органом; - направленный на достижение оптимальной упорядоченности в определённой области; - разработанный на основе сотрудничества и консенсуса, доступный для общественности; - разработанный для пользы общества с целью технического прогресса и утвержденный всеми заинтересованными сторонами; - для многократного или постоянного применения; - для добровольного использования. Основные отличия стандарта от технического регламента: 26 - стандарт носит добровольный характер для использования, а технический регламент является обязательным для применения документом; - стандарт должен устанавливать гармонизированные с техническими регламентами требования на продукцию или услугу, а технический регламент устанавливает обязательные требования к объектам технического регулирования; - на услуги и работы технические регламенты разрабатываться не будут; - стандарт представляет собой результат сотрудничества всех заинтересованных сторон и рассмотрения его общественностью, а технический регламент, хотя и разрабатывается с участием всех заинтересованных сторон (производителей и потребителей), в исключительных случаях может приниматься Указом Президента без обязательного согласия всех сторон. Национальный стандарт Российской Федерации (ГОСТ Р) – стандарт, утверждённый Национальным органом РФ по стандартизации (ФАТР). Международный (региональный) стандарт – стандарт, утверждённый международной (региональной) организацией по стандартизации. ЛЕКЦИЯ 6 (20.10.2015) Стандарты организаций (СТО) разрабатываются (и утверждаются) организациями самостоятельно для совершенствования производства и обеспечения качества продукции, выполнения работ и оказания услуг. СТО могут разрабатываться на применяемые в данной организации продукцию, процессы и оказываемые в ней услуги, а также на продукцию, работы, услуги, предназначенные для внутреннего и внешнего рынка. Общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации (далее – общероссийские классификаторы) – нормативные документы, распределяющие технико-экономическую и социальную информацию в соответствии с её классификацией (классами, группами, видами) и являющиеся обязательными для применения при создании государственных информационных систем и информационных ресурсов. Порядок разработки, принятия, введения в действие, ведения и применения общероссийских классификаторов устанавливается Правительством Российской Федерации. Правила по стандартизации (ПР) и рекомендации по стандартизации (Р) – это организационно-методические документы, устанавливающие содержание, порядок и методы проведения работ или отдельных их этапов. Они могут касаться организации работ по проведению сертификации различных видов продукции, контроля и надзора за соблюдением требований стандартов и за сертифицированной продукцией, правил применения знака соответ27 ствия и др. Правила и рекомендации разрабатываются институтами и организациями Национального органа РФ по стандартизации (ФАТР). 3.3.2. Виды и содержание стандартов Как и в мировой практике, в РФ действует несколько видов стандартов, которые отличаются спецификой объекта стандартизации. В соответствии с [4], различают следующие виды стандартов: - стандарты основополагающие (организационно-методические и общетехнические); - стандарты на продукцию, услуги; - стандарты на работы (процессы); - стандарты на методы контроля (испытаний, измерений, анализа). Основополагающие организационно-методические стандарты устанавливают: - цели, задачи, классификационные структуры объектов стандартизации различного назначения, общие организационно-технические положения по проведению работ в определённой области деятельности и др.; - порядок (правила) разработки, утверждения и внедрения нормативных документов, технических (конструкторских, технологических, проектных, программных) документов. Основополагающие общетехнические стандарты устанавливают: - условные обозначения (наименования, коды, метки, символы и т.д.) для различных объектов стандартизации, их цифровые, буквенно-цифровые обозначения, в том числе обозначения параметров физических величин (русскими, латинскими, греческими буквами), их размерность, заменяющие надписи, символы и т.п.; - требования к построению, изложению, оформлению и содержанию различных видов документации (нормативной, конструкторской, проектной, технологической, программной и др.); - общетехнические величины, требования и нормы, необходимые для технического, в том числе метрологического обеспечения производственных процессов. На продукцию, услуги разрабатывают: - стандарты общих технических условий, которые должны содержать общие требования к группам однородной продукции, услуг; - стандарты технических условий, которые должны содержать требования к конкретной продукции, услуге. В стандартах на продукцию, услуги устанавливают: - всесторонние требования к разработке и производству продукции; 28 - типоразмерные и параметрические ряды, обеспечивающие унификацию и взаимозаменяемость продукции; - условия обеспечения сохранности свойств продукции при её транспортировании и обращении. Состав, содержание и наименование разделов стандарта определяют в соответствии с особенностями стандартизуемой продукции и характером предъявляемых к ней требований. Стандарты на работы (процессы) устанавливают основные требования к методам (способам, приёмам, режимам, нормам) выполнения различного рода работ в технологических процессах разработки, изготовления, хранения, транспортирования, эксплуатации, ремонта и утилизации продукции (услуг), обеспечивающие их техническое единство и оптимальность. Стандарт на работы (процессы) должны содержать требования безопасности для жизни и здоровья населения и охраны окружающей среды при проведении технологических операций, а также, при необходимости, требования к оборудованию, приспособлениям, инструменту и вспомогательным материалам. На современном этапе большое значение приобретают стандарты на управленческие процессы в рамках систем обеспечения качества продукции (услуг). Стандарты на методы контроля (испытаний, измерений, анализа) устанавливают методы (способы, приёмы, методики) проведения испытаний, измерений, анализа продукции при её создании, сертификации и использовании. Такие стандарты должны в наибольшей степени обеспечивать объективность, точность и воспроизводимость результатов оценки обязательных требований к качеству продукции (услуг). Выполнение этих условий в значительной степени зависит от наличия в стандарте сведений о погрешности измерений. Несмотря на многообразие методик, приёмов и способов контроля, можно выделить общие положения, подлежащие стандартизации. К ним относятся: средства контроля и вспомогательные устройства; порядок подготовки и проведения контроля; правила обработки и оформления результатов контроля; допустимая погрешность испытания. Чтобы результаты были достоверны и сопоставимы, в стандартах даются рекомендации относительно способа и места отбора пробы от партии товара с её количественными характеристиками, схемами испытательных установок, правилами, определяющими последовательность проводимых операций и обработку полученных результатов. Возможны и смешанные стандарты, например в стандартах на продукцию (услуги) оговариваются и методы контроля. 29 3.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ 3.4.1. Система предпочтительных чисел Теоретической базой современной стандартизации является система предпочтительных чисел. Предпочтительными называются числа, которые рекомендуется выбирать преимущественно перед всеми другими при назначении величин параметров для вновь создаваемых изделий. В науке и технике широко применяются ряды предпочтительных чисел, на основе которых выбирают предпочтительные размеры. Ряды предпочтительных чисел нормированы ГОСТ 8032–84, который разработан на основе рекомендаций ИСО. По этому стандарту установлено четыре основных десятичных ряда предпочтительных чисел (R5, R10, R20, R40) и два дополнительных (R80, R160), применение которых допускается только в отдельных, технически обоснованных случаях. Эти ряды построены в геометрической прогрессии со знаменателем q, равным: q = 5 10 ≈ 1,6 для ряда R5 (1,00; 1,60; 2,50; 4,00; …); q = 10 10 ≈ 1,25 для ряда R10 (1,00; 1,25; 1,60; 2,00; …); q = 20 10 ≈ 1,12 для ряда R20 (1,00; 1,12; 1,25; 1,40; …); q = 40 10 ≈1,06 для ряда R40 (1,00; 1,06; 1,12; 1,18; …); q = 80 10 ≈ 1,03 для ряда R80 (1,00; 1,03; 1,06; 1,09; …); q = 160 10 ≈ 1,015 для ряда R160 (1,00; 1,015; 1,03; 1,045; …). Номер ряда предпочтительных чисел указывает на количество членов ряда в десятичном интервале (от 1 до 10). При этом число 1,00 не входит в десятичный интервал как завершающее число предыдущего десятичного интервала (от 0,10 до 1,00). Ряды являются бесконечными как в сторону малых, так и в сторону больших значений, т.е. допускают неограниченное развитие параметров или размеров в направлении увеличения или уменьшения. Ряды с ограниченными пределами обозначаются следующим образом: R40(15 ... 190) – основной ряд R40, ограниченный членом 15 в качестве нижнего предела и членом 190 в качестве ≈верхнего предела; R20(22,4 ...) – основной ряд R20, ограниченный членом 22,4 в качестве нижнего предела; R10(... 50) – основной ряд R10, ограниченный членом 50 в качестве верхнего предела; 30 Стандартизация - это деятельность по установлению норм, правил и характеристик (далее - требования) в целях обеспечения: • безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества; • технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции; • качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии; • единства измерений; • экономии всех видов ресурсов; • безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций; • обороноспособности и мобилизационной готовности страны. Во всех перечисленных задачах нам необходимо определить перечень требований и правил, которым должны подчиняться все, от кого зависит решение данных задач. Образно говоря, если мы хотим быстро и качественно выполнить какую-то большую работу, мы должны договориться о том, кто и как будет делать свою часть этой работы, чтобы в результате получилось то, чего мы хотели. Чтобы самим не забыть о своих договоренностях, познакомить с ними новых участников нашей работы, а также, чтобы потом разобраться, почему часть работы не получилась, все наши договоренности должны быть оформлены в виде документов. Технические требования к изделиям, правила их изготовления и проверки, маркировки и упаковки, хранения и транспортировки называются нормами. Документы, со31 держащие нормы, называются нормативными документами или стандартами. Нормативные методы управления Методы управления, заключающиеся в создании и применении нормативных документов, называются нормативными методами управления. Когда нужно применять нормативными методами управления? Разработка, производство и использование достаточно сложных объектов требует, чтобы все участники этого процесса договорились по техническим вопросам и придерживались этих договоренностей в своей деятельности. Договоренности, достигнутые сотрудниками одного предприятия, оформляются в виде стандарта предприятия (СТП). После утверждения руководителем предприятия, требования СТП становятся обязательными для всех сотрудников данного предприятия. Для обеспечения взаимодействия предприятий также требуются стандарты. Совокупность требований, отражающих специфику одной отрасли, оформляется в виде отраслевых стандартов (ОСТов). Требования, специфичные для данного региона, оформляются в виде региональных стандартов. Наконец, требования, касающиеся всех граждан и предприятий страны, оформляются в виде государственных стандартов (ГОСТов). Для вхождения в мировую экономическую систему, Россия должна присоединиться к международным соглашениям и принять на себя ряд обязательств. Одним из механизмов присоединения страны к мировому сообществу является признание Россией международных стандартов. В этом случае в стране выпускается национальный стандарт, полностью идентичный международному стандарту. 32 Изменение целей и методов стандартизации при развитии рыночных отношений В настоящее в России происходят непростые и весьма противоречивые процессы перехода от административных методов управления экономикой к рыночным. При административной системе только государство могло владеть средствами производства. Фактически, все предприятия страны являлись филиалами одной фирмы – государства. Для обеспечения управления в такой огромной фирме требовались специальные методы (см. левую часть рис. ?). Государство создало два ведомства: ГОСПЛАН и ГОССТАНДАРТ. ГОСПЛАН осуществлял всеобщее планирование, определял производственные задания всем предприятиям, подбирал для них поставщиков и определял потребителей их продукции. ГОССТАНДАРТ отвечал за обеспечение единства требований. Он разрабатывал и утверждал стандарты, являющиеся обязательными для всех участников экономического процесса, обеспечивал единство измерений и терминологии. Таким образом, в социалистической экономике стандарт отражал требования единого хозяина-государства. Устанавливая стандарты и осуществляя контроль за выполнениям их требований, государство управляло своей огромной фирмой. Как показал опыт, такой способ управления национальной экономикой оказался весьма не эффективным. Сложность задач централизованного управления десятками тысяч предприятий оказалось столь высокой, что приводила к постоянным сбоям и 33 ошибкам планирования и управления народным хозяйством. В рыночной экономике государство берет на себя значительно меньше обязательств (см. правую часть рис. ?). Рис Различия применения нормативных методов управления в административной и рыночной системах управления экономикой страны. Важнейшими из них являются обеспечение: • безопасности граждан и общества; • законности и порядка взаимодействия всех членов общества. Формирование требований к товару и его цене обеспечивает рынок. Никому не нужные товары, предлагаемые по завышенным ценам или не обладающие требуемым качеством, просто ни кто не купит. Следовательно, производители этих товаров не будут иметь доход и вынуждены будут или уйти с рынка, или изменить свое отношение к производству. Таким образом, в рыночной экономике, государство контролирует соблюдение интересов своих граждан, связанных с безопасностью их жизни и здоровья, а также формирует «правовое поле» - правила и законы взаимоотношений граждан, организаций и государства. 34 Различие в подходах к стандартизации: Официальные и фактические стандарты В настоящее время существуют два подхода к стандартизации: официальные и фактические стандарты. В период всеобщей государственной собственности на средства производства проблемами унификации и обеспечения совместимости могло заниматься только государство. Было выпущено множество государственных стандартов (ГОСТов), устанавливающих требования практически ко всей номенклатуре выпускаемой продукции. Это позволило обеспечить достаточно высокий уровень унификации отечественной продукции. В странах с рыночной экономикой требования государственных стандартов распространяются только на продукцию, закупаемую или производимую государством. Кроме того, требования государственных стандартов обеспечивают безопасность потребляемой в стране (отечественной и импортной) продукции. Для обеспечения совместимости основные предприятия, выпускающие данную продукцию, разрабатывают собственные стандарты. Предприятия поменьше, заинтересованные в выпуске той же продукции (клонов), вынуждены придерживаться стандартов предприятий-лидеров. Таким образом, стандарты абсолютных лидеров становятся фактическими национальными, а иногда и международными стандартами на данный вид продукции. Яркими примерами фактических стандартов являются стандарты на процессоры фирмы Intel. Государственная система стандартизации Цели и задачи 35 Государственное управление стандартизацией в Российской Федерации осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России). ГОССТАНДАРТ: • формирует и реализует государственную политику в области стандартизации, • осуществляет государственный контроль и надзор за соблюдением обязательных требований государственных стандартов • проводит координацию деятельности госорганов; • взаимодействие с органами власти субъектов Федерации, городов, а также с общественными объединениями и субъектами хозяйственной деятельности, • организует профессиональную подготовку и переподготовку кадров в области стандартизации • участвует в работах по международной стандартизации, устанавливает правила применения международных стандартов на территории РФ. Объектами государственной стандартизации являются: продукция, работы и услуги, имеющие межотраслевое значение. Государственные стандарты должны содержать (обязательные требования подчеркнуты): • требования к продукции, работам и услугам по их безопасности: o для окружающей среды, o жизни, здоровья и имущества, o пожарной безопасности o техники безопасности и производственной санитарии; 36 • требования по технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции; • правила и нормы, обеспечивающие техническое и информационное единство при разработке, производстве и использовании продукции: o правила оформления технической документации, o допуски и посадки, o общие правила обеспечения качества продукции, работ и услуг, o сохранения и рационального использования всех видов ресурсов, o термины и их определения, o условные обозначения, o метрологические и другие общетехнические и организационно-технические правила и нормы • основные потребительские (эксплуатационные) характеристики продукции: o методы контроля, o требования к упаковке, маркировке, транспортированию, хранению, применению и утилизации продукции. Обязательные требования (подчеркнуты) должны соблюдаться всеми государственными органами управления и субъектами хозяйственной деятельности. Соответствие продукции и услуг обязательным требованиям государственных стандартов определяется в порядке обязательной сертификации продукции и услуг. Иные требования государственных стандартов становятся обязательными только если они включены договора или в техническую документацию изготовителя 37 (поставщика). При этом соответствие продукции и услуг этим требованиям может определяться в порядке добровольной сертификации. Структура стандарта Требования к структуре и содержанию стандарта устанавливает ГОСТ 1.5 «Государственная система стандартизации. Построение, содержание и изложение стандартов». Основными частями текста стандарта являются: • Наименование стандарта – предназначено для однозначной идентификации документа, должно отражать его смысл и принадлежность системе стандартов; • Вводная часть (преамбула) – указывается область распространения, уточняется сфера действия стандарта; • Требования стандарта – содержит формулировки требований к объектам стандартизации; • Ссылки на другие нормативные документы – дается перечень документов, на которые ссылается данный стандарт. • Кроме того, в стандартах принято давать разделы: • «Используемая терминология» - содержащие определения или пояснения специальных терминов, используемых в стандарте; • «Классификация» - приводится классификация объектов стандартизации. Как пользоваться стандартом В таблице приведены ситуации, в которых Вам придется изучать и использовать стандарты. Ситуация Зачем и как используются стандарты 38 Вы производите Вы должны определить перечень требований к Вашей продукцию, например, продукции, стандартные методики определения соответствия Вашей продукции предъявленным требованиям, требования к маркировке, упаковке, хранению и транспортировке продукции. программу для ЭВМ Вы заключаете договор на производство продукции Кроме обязательных требований в договоре могут быть указаны дополнительные требования. Вместо того чтобы самостоятельно формулировать все требования, Вы можете подобрать стандарты, в которых эти требования сформулированы. Вы тестируете свою Все требования к Вашей продукции записаны в технической документации. Вам нужно подобрать стандартпродукцию ные методики выполнения измерений Ваших характеристик. Только если стандартные методики отсутствуют, Вам придется разрабатывать свою методику. Вы передаете продукцию на сертификацию Вам нужно определить схему сертификации и согласовать ее с сертифицирующим органом. В схеме должны быть указаны требования, соответствие которым подлежит подтверждению, нормативные документы, содержащие эти требования и методики измерения. Внимательно прочитайте преамбулу стандарта. Определите, распространяются ли его требования на Вашу ситуацию. Разберитесь, что является объектом стандартизации. В каком отношении находятся объект стандартизации, указанный в стандарте и Ваша ситуация. Если Ваш объект является частным случаем, объекта, указанного в стандарте, требования стандарта распространяются на него. Определите, все ли требования стандарта являются обязательными в Вашей ситуации. Кроме обязательных для всех требований, Вам следует учесть требования, указанные в Договорной документации. 39 Лекция 7 Сертификация Вы написали хорошую программу. Она реализует оригинальный алгоритм, позволяющий просто и быстро решать очень важные задачи. Вам Ваша программа очень нравится. Но как убедить пользователя в том, что Ваша программа – это именно то, что ему нужно? Вот если бы кто-то, к чьему мнению прислушивается пользователи, подтвердил, что Ваша программа действительна хороша! Тогда бы, рекламируя свою программу, Вы могли бы сослаться на мнение уважаемого эксперта, что позволило бы Вам быстрее убедить пользователей приобрести именно Вашу программу. Сущность сертификации Дословный перевод термина «сертификация» - «Я подтверждаю». Любая сертификация – это подтверждение соответствия объекта сертификации предъявленным к нему требованиям. В процессе сертификации можно выделить следующие элементы (см. таблицу) Элемент Роль Объект сертифи- Объект, свойства которого подтверждаются кации Заказчик Хозяин объекта сертификации, государство или третье лицо, потребовавшее проведение сертификации. Цель сертифика- Зачем проводится сертификация? Как будут использовации ны ее результаты? Требования Орган Перечень свойств объекта сертификации, наличие которых подтверждается в процессе сертификации. Требования могут быть определены законодательно или предъявлены Заказчиком. сертифи- Государственное учреждение или частная фирма, 40 кации Схема кации проводящая сертификацию сертифи- Правила проведения сертификации, включающие перечень подтверждаемых требований, методику их контроля и подтверждения, а также вид и юридический статус выдаваемого документа. Сертификат Документ, выдаваемый органом сертификации, подтверждающий соответствие объекта сертификации, предъявленным к нему требованиям. Требования к безопасности и качеству Как уже говорилось, в рыночной экономике государству вовсе не обязательно контролировать все требования к продукции, ее производству и потреблению. Закон разделяет требования на: Обязательные (для государства) – подтверждать выполнение которых должен государственный орган; Необязательные – выполнять которые исполнитель должен только, если они указаны в договоре. Обязательные требования включают требования к безопасности производства и потребления продукции, а также требования к совместимости. Необязательные требования, в основном, требования к качеству продукции. Правила проведения сертификации обязательных и необязательных требований определяются в законе РФ «О техническом регулировании»4. Федеральный закон N 184-ФЗ принят 27 декабря 2002 года. Вступил в силу 27 июня 2003 г. (через 6 месяцев после опубликования). 4 Документальное удостоверение соответствия продукции или иных объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договора, получило название подтверждение соответствия. Обязательное подтверждение соответствия осуществляется в формах: принятия декларации о соответствии (далее - декларирование соответствия); 41 обязательной сертификации. Обязательная сертификация Организация и проведение работ по обязательной сертификации возлагаются на ГОСТАНДАРТ, а в случаях, предусмотренных законодательными актами Российской Федерации в отношении отдельных видов продукции, могут быть возложены на другие федеральные органы исполнительной власти. На рис. ? приведена схема формирования требований к конкретному объекту при его обязательной сертификации. Федеральный закон «О техническом регулировании» Закон определяет основные понятия, устанавливает правила и требования государственного контроля технических характеристик производства и выпускаемой продукции. Техническое регулирование - правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также в области установления и применения на добровольной основе требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки соответствия. Технический регламент - документ, который принят международным договором Российской Федерации, ратифицированным в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, или федеральным законом, или указом Президента Российской Федерации, или постановлени42 ем Правительства Российской Федерации и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе зданиям, строениям и сооружениям, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации). Безопасность продукции, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации (далее - безопасность) - состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений. Риск - вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда. Декларирование соответствия - форма подтверждения соответствия продукции требованиям технических регламентов. Сертификат соответствия - документ, удостоверяющий соответствие объекта требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров. Добровольная сертификация Роль рынка в повышении качества продукции и услуг Смысл добровольной сертификации. Торговля рисками 43 Добровольное подтверждение соответствия осуществляется по инициативе заявителя на условиях договора между заявителем и органом по сертификации. Добровольное подтверждение соответствия может осуществляться для установления соответствия национальным стандартам, стандартам организаций, системам добровольной сертификации, условиям договоров. Объектами добровольного подтверждения соответствия являются продукция, процессы производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, работы и услуги, а также иные объекты, в отношении которых стандартами, системами добровольной сертификации и договорами устанавливаются требования. Орган по сертификации: - осуществляет подтверждение соответствия объектов добровольного подтверждения соответствия; - выдает сертификаты соответствия на объекты, прошедшие добровольную сертификацию; - предоставляет заявителям право на применение знака соответствия, если применение знака соответствия предусмотрено соответствующей системой добровольной сертификации; - приостанавливает или прекращает действие выданных им сертификатов соответствия. Организационная структура Система добровольной сертификации может быть создана юридическим лицом и (или) индивидуальным предпринимателем или несколькими юридическими лицами и (или) индивидуальными предпринимателями Схема проведения сертификации Последовательность сертификации (картинка) Рис. ?. Последовательность проведения сертификации 44 Постановка задачи на программирование Что такое постановка задачи Современный компьютер – мощный инструмент, облегчающий работу с информацией, позволяющий одному человеку быстро и качественно выполнить работу, ранее непосилзлоьную и для десятков сотрудников. Однако очень часто компьютер используется в офисе только как печатающая машинка. Это объясняется тем, что сотрудники не умеют использовать возможности компьютера для решения своих задач. Собственно говоря, работа программиста заключается в придумывании и создании новых инструментов и способов применения компьютера для решения задач пользователя. Чтобы желание использовать компьютер превратилось в готовую программу, должны поработать люди различных специальностей. • В чьей-то голове должна родится идея программы. • Идея должна быть обсуждена и оценена с точки зрения реализуемости, практической полезности и коммерческого успеха. • Чтобы программа продавалась (внедрялась) должен быть определен пользователь программы, исследованы его особенности и предпочтения, определены его проблемы. • Странно было бы разрабатывать новую программу, если аналогичные программы, решающие нашу задачу, уже существуют. Поэтому необходимо поискать программы–аналоги задуманной. • Если все-таки придется писать свою программу, стоит продумать ее общую структуру, определить набор задач, которые она способна решать и подобрать методы 45 решения этих задач. • Современные программы весьма громоздки, а время на их разработку ограничено. Поэтому, разработку серьезных программ, обычно поручают нескольким программистам. Для этого весь проект необходимо представить как систему взаимодействующих программных модулей. Такое представление полезно и при разработке сложной программы одним исполнителем, так как систематизирует его работу и исключает множество ошибок, связанных со сложностью программного кода. • Разбив программу на модули и определив четкие требования к каждому из них, мы можем приступить к написанию программного кода. Как видим, от идеи программы до написания кода надо сделать множество дел. Вся эта совокупность дел, предшествующая программированию получила название постановка задачи. Этапы постановки задачи Рассмотрим более подробно все этапы (дела), из которых состоит постановка задачи на программирование. Идея программы Жизнь новой программы начинается с идеи использования компьютера для новой задачи. Идея может родиться у программиста наблюдающего, как мучаются его коллеги, у самих информационных тружеников, просто у любознательного и умного человека. Одна и та же идея может быть реализована несколькими программами, в одной программе может быть заложено несколько идей. Но, без хорошей идеи не будет и программы. Например. Замечательная идея Питера Нортона, автора “Norton Commander”, в последствии была повторена в десятке различных программ, разбивающих экран на два окна 46 со списками файлов и позволяющих в наглядном виде осуществить процедуры копирования и переноса файлов. 47 48