Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина» в г. Оренбурге

ПОСОБИЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«метрология, квалиметрия и стандартизация»

Для студентов специальностей ТП, РГ, БР, ТЭ, ТС

БАКАЛАВР

Пособие подготовлено старшим преподавателем отделения ОРПЭНМГиГ В.М Крюковым.

Оренбург 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение...............................................................................................................................4

1 Метрология......................................................................................................................7

1.1. Основные понятия метрологии......................................................................................7

1.2. Физические величины...................................................................................................10

1.3. Единицы физических величин......................................................................................12

1.4. Понятие о контроле и испытании................................................................................18

1.5. Классификация измерений.............................................................................................23

1.6. Методы измерений..........................................................................................................26

1.7. Средства измерений........................................................................................................28

1.8. Меры. Виды мер...............................................................................................................31

1.9. Эталоны. Стандартные образцы состава и свойств вещества и материалов.............31

1.10. Точность и погрешность измерений...........................................................................34

1.11. Природа возникновения погрешностей......................................................................37

1.12.Понятие абсолютной, относительной и приведенной погрешностей.......................38

1.13. Погрешность измерений. Систематическая составляющая погрешности измерений................................................................................................................................40

1.14. Погрешность измерений. Случайная составляющая погрешности измерений.......43

1.15. Характер распределения случайной погрешности.....................................................44

1.16. Виды распределения случайных погрешностей.........................................................48

1.17. Законодательная и нормативная база обеспечения единства измерений.................52

1.18. Виды метрологической деятельности..........................................................................54

1.19. Основные положения Государственной системы измерений (ГСИ). Метрологическая служба........................................................................................................55

1.20. Обеспечение единства измерений................................................................................56

1.21. Поверка и калибровка средств измерений...................................................................61

1.22. Государственный метрологический надзор и контроль.............................................63

2 Квалиметрия.....................................................................................................................65

2.1. Понятие и история возникновения квалиметрии.........................................................65

2.2. Формирование показателей качества. Основные показатели качества продукции. Требования к показателям качества..................................................................68

2.3. Роль услуг в экономической жизни общества...............................................................75

2.4. Особенности подтверждения соответствия изготовителем.........................................78

2.5. Виды контроля качества..................................................................................................80

2.6. Качество продукции. Основные требования к качеству..............................................82

2.7. Показатели качества по применению для оценки. Единичные, комплексные и интегральные показатели качества.....................................................................................88

2.8. Показатели качества: базовые и относительные...........................................................89

2.9. Показатели качества по назначению. Показатели качества по количеству характеризуемых свойств.......................................................................................................90

2

2.10. Экономические показатели качества.............................................................................93

2.11. Шкалы измерений...........................................................................................................96

2.12. Понятие штрихового кодирования..............................................................................106

2.13. Штриховое кодирование в России...............................................................................111

2.14. Методы определения показателей качества. Краткая характеристика определения показателей качества (субъективные и объективные)..................................113

2.15. Методы оценки показателей качества (дифференциальный, комплексный, интегральный)..........................................................................................................................115

2.16. Оценка технического уровня продукции.....................................................................116

3 Стандартизация...............................................................................................................117

3.1. Общие понятия и структура Государственной системы стандартизации РФ............117

3.2. Составные элементы стандартизации.............................................................................119

3.3. Стандартизация и приоритет потребителя.....................................................................121

3.4.Стандартизация и маркетинговые исследования...........................................................123

3.5. Цели и задачи стандартизации........................................................................................126

3.6. Принципы стандартизации..............................................................................................127

3.7. Объекты стандартизации, их характеристика................................................................127

3.8. Категории и виды стандартов..........................................................................................128

3.9. Методы стандартизации...................................................................................................133

3.10. Основные положения и условия разработки стандартов............................................135

3.11. Порядок разработки государственных стандартов (ГОСТ Р). Обновление,

изменения и пересмотр стандартов........................................................................................137

3.12. Порядок разработки стандартов предприятия (СТП), организации (СТО) и технических условий (ТУ).......................................................................................................140

3.13. Стандартизация услуг в России.....................................................................................147

3.14. Стандарты на системы качества....................................................................................149

3.15. Совершенствование стандартизации систем обеспечения качества..........................150

3.16. Единая система классификаций и кодирования технико – экономической и социальной информации (ЕСКК ТЕСИ)...............................................................................151

3.17. Информационное обеспечение стандартизации в России..........................................152

3.18. Задачи международного сотрудничества в области стандартизации........................152

3.19. Региональные организации по стандартизации...........................................................156

3.20. Международная организация по стандартизации........................................................157

3.21. Международная электротехническая комиссия (МЭК)...............................................159

3

ВВЕДЕНИЕ

Предмет и задачи дисциплины. Курс «Метрология, квалиметрия и стандартизация» является связывающим звеном между дисциплинами, посвященными теории и практике технологий и оборудования нефтегазового дела.

Взаимосвязанные элементы системы «Метрология, квалиметрия и стандартизация» позволяют наиболее эффективным образом применять современные технологии, рационально использовать энергетические и сырьевые ресурсы, обеспечивать достижение целей технического регулирования.

Основные причины изучения данной дисциплины:

• смена государственного управления экономикой;

• изменение системы стандартизации, сертификации и метрологии;

• широкое развитие процессов сертификации и аккредитации;

• доступ на внешние рынки большого количества отечественных предприятий;

• качество продукции как доминирующий фактор конкурентоспособности.

В современной рыночной экономике качество выпускаемой продукции определяет конкурентоспособность предприятия, его жизнеспособность и устойчивое развитие.

Проблема качества является важнейшим фактором повышения уровня жизни, экономической, социальной и экологической безопасности.

Качество – это комплексное понятие, характеризующее эффективность всех сторон деятельности: разработка стратегии, организация производства и управление им, маркетинг и т.п. Важнейшей составляющей всей системы качества является качество продукции.

Международная организация по стандартизации ИСО определяет качество как совокупность и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности.

Требования к качеству на международном уровне определены стандартами ИСО 9000. Эти стандарты оказали и оказывают большое влияние на процессы производства, сферу управления и установили четкие требования к системам обеспечения качества, положили начало сертификации систем качества.

Рассматривая триаду метрология, стандартизация и сертификация можно констатировать следующее:

- стандартизация нормирует качество;

- метрология контролирует качество;

- сертификация гарантирует качество.

4

Каждый из видов деятельности (стандартизация, метрология и сертификация) связан с двумя другими, но все три вида имеют общую часть - качество.

Проведение конкретных измерений, обеспечение достоверности и единства измерений, создание и поддержание в актуализированном состоянии нормативной базы стандартов и других документов, осуществление сертификации – все это направлено на обеспечение качества продукции, услуг и иных объектов.

Управление качеством направлено на повышение эффективности технологических процессов (регламентов), на создание безопасных условий труда и охрану окружающей среды.

Задача повышения качества продукции в настоящее время стала одной из главных как в нашей стране, так и за рубежом. Значимость этой задачи в ближайшем будущем еще больше возрастет.

Но для того чтобы улучшить качество, нужно, прежде всего, уметь его количественно определять, поэтому применение численных методов - одна из важнейших предпосылок правильности принимаемых управленческих решений.

Оценка качества - первый и основной этап системы управления качеством. Для этого необходимо разработать объективные методы оценки качества, причем, в первую очередь, методы комплексной оценки, потребность в которых становится все более настоятельной, вызвана она целым рядом серьезных причин и главным образом необходимостью оценки продукции до поступления ее в сферу распределения.

Трудности реализации многих видов продукции связаны с неумением правильно оценивать ее качество на различных стадиях: технического задания, рабочего проекта, опытного образца и, наконец, серийной продукции. Это приводит к замедлению ее реализации, а иногда и к невозможности продажи, что приносит громадные убытки.

Вопрос правильного ценообразования также тесно связан с умением объективно оценивать качество продукции.

Цена по самой своей сути уже имеет числовую форму. Вот почему практические потребности ценообразования в нашей стране настоятельно требуют разработки научно - обоснованных принципов комплексной количественной оценки качества.

Государственная аттестация качества продукции также должна базироваться на объективных и надежных методах оценки качества. Необходимо дальнейшее развитие этой системы с тем, чтобы, во-первых, аттестации подвергалась большая часть выпускаемой продукции, и, во-вторых, чтобы определялось не только соответствие продукции мировому уровню, но и степень отставания от него.

Все сказанное, а также необходимость обеспечения конкурентоспособности продукции на мировом рынке, разработки принципов материальной и моральной заинтересованности за повышение качества, стандартизации показателей качества продук-

5

ции и т. д. обусловливают потребность в количественной оценке качества, особенно в комплексной оценке.

Выпуск более качественной продукции, как правило, связан с крупными затратами на налаживание производства, а период подготовки производства порой затягивается на несколько лет. Поэтому возрастает риск, вызываемый опасностью понести большие убытки, если продукция не будет пользоваться достаточным спросом.

Подобного рода риск может быть значительно уменьшен, если качество продукции, намечаемой к выпуску, будет определено заранее с достаточной степенью точности.

Объектом управления, согласно международным стандартам ИСО 9000, является качество продукции и качество систем.

Основой любого управления является информация о характеристиках объекта

управления. Поэтому необходимо знать характеристики объекта управления и как их измерять в шкале качества, поскольку объектом управления является качество.

Вот почему необходимо уметь оценить все характеристики и качество в целом на соответствие предъявляемым требованиям.

В этом и заключается задача квалиметрии.

6

1 Метрология

1.1 Основные понятия метрологии

1.1.1 Задачи метрологии. Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения заданной точности.

Измерения в современном обществе играют важную роль. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений – одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.

Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, так как для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

Основными задачами метрологии в соответствии с рекомендациями по международной стандартизации (РМГ 29-99) являются:

- установление единиц физических величин (ФВ), государственных эталонов и образцовых средств измерений (СИ).

- разработка теории, методов и средств измерений и контроля;

- обеспечение единства измерений;

- разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;

- разработка методов передачи единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

1.1.2 Краткая история развития метрологии. Потребность в измерениях возникла давно, на заре цивилизации примерно 6000 лет до н.э.

В первых документах из Месопотамии и Египта указывается, что система измерения длины базировалась на футе, равном 300 мм (при строительстве пирамид). В Риме фут равнялся 297,1734 мм; в Англии – 304, 799978 мм.

Древние вавилоняне установили год, месяц, час. Впоследствии 1/86400 часть среднего обращения Земли вокруг своей оси (суток) получила название секунда.

7

В Вавилоне во II веке до н.э. время измерялось в минах. Мина равнялась промежутку времени (примерно равному двум астрономическим часам). Затем мина сократилась и превратилась в привычную для нас минуту.

Многие меры имели антропометрическое происхождение. Так, в Киевской Руси в обиходе применялся вершок, локоть, сажень.

Важнейшим метрологическим документом в России является Двинская грамота Ивана Грозного (1550 г.). В ней регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ – осьмины (104,95 л).

Метрологической реформой Петра I в России к обращению были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение на флоте и кораблестроении: дюймы (2,54 см) и футы (12 дюймов).

В 1736 г. по решению Сената была образована Комиссия весов и мер.

Идея построения системы измерений на десятичной основе принадлежит французскому астроному Г.Мутону, жившему в 17 веке.

Позже было предложено принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана. На основе единственной единицы – метра – строилась вся система, получившая название метрической.

В России в 1835 г. Указом «О системе Российских мер и весов» были утверждены эталоны длины и массы – платиновая сажень и платиновый фунт.

В 1875 г. 17 государствами, в число которых входила и Россия, была принята метрологическая конвенция «для обеспечения единства и усовершенствования метрической системы» и было решено учредить Международное бюро мер и весов (МБМВ), которое располагается в городе Севр (Франция).

В этом же году Россия получила платиноиридиевые эталоны массы №12 и №26 и эталоны единицы длины №11 и №28.

В 1892 г. управляющим Депо был назначен Д.И.Менделеев, которое он в 1893 г. преобразует в Главную палату мер и весов – одно из первых в мире научно – исследовательских учреждений метрологического типа.

Величие Менделеева как метролога проявилось в том, что он первым в полной мере осознал прямую зависимость между состоянием метрологии и уровнем развития науки и промышленности. «Наука начинается ... с тех пор, как начинают измерять... Точная наука немыслима без меры», – утверждал знаменитый русский ученый.

Метрическая система в России была введена в 1918 г. декретом Совета Народных Комиссаров «О введении Международной метрической системы мер и весов».

8

В 1956г. была подписана межправительственная конвенция об учреждении Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ), которая разрабатывает общие вопросы законодательной метрологии (классы точности, СИ, терминологию по законодательной метрологии, сертификацию СИ).

Созданный в 1954г. Комитет стандартов мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, после преобразований, становится Комитетом РФ по стандартизации - Госстандартом России.

В связи с принятием ФЗ «О техническом регулировании» в 2002г. и реорганизации органов исполнительной власти в 2004г. Госстандарт стал Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (в настоящее время сокращенно Росстандарт).

Развитие естественных наук привело к появлению все новых и новых средств измерений, а они в свою очередь стимулировали развитие наук, становясь все более мощным средством исследования.

1.1.3 Современная метрология - это не только наука об измерениях, но и соответствующая деятельность, предусматривающая изучение физических величин (ФВ), их воспроизведение и передачу, применение эталонов, основных принципов создания средств и методов измерения, оценку их погрешностей, метрологический контроль и надзор.

Метрологии базируется на двух основных постулатах (а и б):

а) истинное значение определяемой величины существует и оно постоянно;

б) истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно.

Отсюда следует, что результат измерения связан с измеряемой величиной математической зависимостью (вероятностной зависимостью).

Истинным значением ФВ называют значение ФВ, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину (ФВ).

Действительное значение ФВ – значение ФВ, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленой измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Для действительного значения величины всегда можно указать границы более или менее узкой зоны, в пределах которой с заданной вероятностью находится истинное значение ФВ.

1.1.4 Количественные и качественные проявления материального мира

Любой объект окружающего нас мира характеризуется своими специфическими

9

свойствами.

Свойство – философская категория, выражающая такую сторону объекта (процесса, явления), которая обуславливает его общность или различие с другими объектами (процессами, явлениями) и обнаруживается в его отношении к ним.

По своей сути свойство – категория качественная. Одно и то же свойство может быть обнаружено у многих объектов или быть присущим только некоторым из них. Например, массой, температурой или плотностью обладают все материальные тела, а кристаллической структурой только некоторые из них.

Поэтому каждое из свойств физических объектов, прежде всего, должно быть обнаружено, затем описано и классифицировано, и только после этого можно приступить к его количественному изучению.

Величина – количественная характеристика размеров явлений, признаков, показателей их соотношения, степени изменения, взаимосвязи.

Величина не существует сама по себе, а имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными этой величиной.

Различные величины можно разделить на идеальные и реальные величины.

Идеальная величина – является обобщением (моделью) субъективных конкретных реальных понятий и в основном относятся к области математики. Их вычисляют различными способами.

Реальные величины отражают реальные количественные свойства процессов и физических тел. Они в свою очередь делятся на физические и нефизические величины.

Физическая величина (ФВ) может быть определена как величина, свойственная некоторым материальным объектам (процессам, явлениям, материалам), изучаемым в естественных (физика, химия) и различных технических науках.

К нефизическим относят величины, присущие общественным наукам – философия, культура, экономика и др.

Для нефизических величин единица измерения не может быть введена в принципе. Их можно оценить с использованием экспертных оценок, бальной системы, набора тестов и др. Нефизические величины, при оценке которых неизбежно влияние субъективного фактора, так же, как и идеальные величины, не относятся к области метрологии.