Метрологическое обеспечение качества продукции. Учебное пособие

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Казанский национальный исследовательский

технологический университет

И. С. Разина, Е. В. Приймак

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Учебное пособие

Казань Издательство КНИТУ

2022

1

УДК 531.7(075) ББК 30.10.я7

Р17

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. физ.-мат. наук О. А. Коновалова канд. техн. наук И. К. Будникова

Разина И. С.

Р17 Метрологическое обеспечение качества продукции : учебное пособие / И. С. Разина, Е. В. Приймак; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2022. – 96 с.

ISBN 978-5-7882-3198-3

Рассматриваются влияние метрологического обеспечения на качество продукции и ресурсосбережение, методические основы оценки экономической эффективности производства, а также проблемы совершенствования нормативной базы метрологического обеспечения.

Предназначено для обучающихся направления подготовки 12.03.04 (12.04.04) «Биотехнические системы и технологии». Целевой аудиторией могут быть также и студенты других специальностей и направлений, слушатели системы дополнительного образования, специалисты любой сферы деятельности, заинтересованные в обеспечении качества и безопасности продукции.

Подготовлено на кафедре медицинской инженерии.

УДК 531.7(075) ББК 30.10.я7

ISBN 978-5-7882-3198-3 © Разина И. С., Приймак Е. В, 2022

©Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2022

2

3

4

В В Е Д Е Н И Е

Проблема взаимосвязи уровня метрологического обеспечения с показателями качества выпускаемой продукции и рациональным использованием ресурсов является малоизученной, но весьма актуальной, ведь только на этой основе возможен переход от технических показателей к экономическим с последующей оценкой эффективности. Рассмотрение же метрологической деятельности с системных позиций позволяет сформулировать понятие конечного результата при метрологическом обслуживании средств измерений и измерениях в производственных процессах.

При исследовании влияния точности измерений на качество продукции значительное место отведено измерительному контролю, что позволяет установить связь не только погрешности измерений с показателем дефектности, но и в целом метрологического обеспечения производства с качеством. Подобные исследования проведены для операций измерения расхода, учета, дозирования, а также в случае использования измерительной информации для оптимального управления технологическими процессами.

Деятельность метрологических служб организаций промышленности направлена на обеспечение единства и требуемых точности измерений, достоверности контроля параметров (характеристик) и испытаний продукции в целях достижения эффективности процессов создания и заданного уровня качества продукции. Для реализации комплексного подхода к обеспечению качества продукции подавляющее большинство организаций внедрили у себя системы менеджмента качества (СМК), соответствующие требованиям национального стандарта ГОСТ Р ИСО 9001–2015.

Деятельность метрологических служб является составной частью всех работ организаций промышленности по созданию и развитию СМК на основе внедрения процессного подхода к обеспечению качества продукции. При организации процессов метрологического обеспечения метрологи тесно взаимодействуют со специалистами служб стандартизации и качества. Более того, знание и понимание основ стандартизации и менеджмента качества являются необходимым элементом компетенции современного метролога, которые позволяют ему правильно разрабатывать процессы метрологического обеспечения и добиваться их эффективного внедрения для обеспечения достоверной

5

оценки соответствия продукции на стадиях жизненного цикла и выполнения обязательных требований заказчика (потребителя). В основе процессов метрологического обеспечения лежит деятельность метрологических служб по решению задач управления оборудованием для мониторинга и измерений в форме испытаний в целях утверждения типа стандартных образцов и средств измерений, поверки (калибровки), аттестации эталонов единиц величин и испытательного оборудования, проверки технических систем и устройств с измерительными функциями, средств контроля и индикаторов.

В целях контроля качества разрабатываемых технических заданий (ТЗ), конструкторской и технологической документации (КД и ТД) проводится их метрологическая экспертиза, а также, при необходимости, аттестация нестандартизированных методик измерений.

Порядок решения метрологических задач в СМК устанавливается в стандартах организаций (СТО), которые могут включаться в перечень документов по стандартизации продукции, требования которых носят обязательный характер. В СМК должен быть разработан ряд документированных процедур (ДП), устанавливающих порядок организации и решения комплекса метрологических задач, распределение ответственности и полномочий должностных лиц, функции структурных подразделений по метрологическому обеспечению, порядок проведения отдельных метрологических работ и пр.

6

1 . М Е Т О Д О Л О Г И Я И С С Л Е Д О В А Н И Я В Л И Я Н И Я М Е Т Р О Л О Г И Ч Е С К О Г О О Б Е С П Е Ч Е Н И Я

Н А К А Ч Е С Т В О П Р О Д У К Ц И И И Р Е С У Р С О С Б Е Р Е Ж Е Н И Е

1 . 1 . И с т о р и я р а з в и т и я м е т р о л о г и ч е с к о г о о б е с п е ч е н и я и е г о р о л ь в о б щ е с т в е н н о м

пр о и з в о д с т в е

Внастоящее время государственные метрологические службы России, имеющие достаточно сложную структуру, проводят работы

вобласти стандартизации и метрологии в стране непосредственно через созданные Росстандартом НИИ центры метрологии и стандартизации (областные, краевые и республиканские) и территориальные лаборатории государственного надзора за стандартизацией и измерительной техникой.

На базе Главной палаты мер и весов создано высшее научное учреждение страны – Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева (ВНИИМ). В лабораториях института разрабатываются и хранятся государственные эталоны единиц измерений, определяются физические константы и свойства веществ и материалов. Тематика работ института охватывает линейные, угло-

вые, оптические и фотометрические, акустические, электрические и магнитные измерения, измерения массы, плотности, силы, давления, вязкости, твердости, скорости, ускорения и ряда других величин1.

Вторым по значимости метрологическим центром страны является Всероссийский научно-исследовательский институт физико-тех- нических и радиотехнических измерений (ФГУП ВНИИФТРИ). Он разрабатывает эталоны и средства точных измерений в радиоэлектронике, службе времени и частот, акустике, атомной физике, физике низких температур и высоких давлений2.

1Лифиц И. М. Стандартизация, метрология и сертификация. Москва: Изд-во Юрайт, 2004. 330 с.

2Колчков В. И. Метрология, стандартизация и сертификация. URL: //http://micromake.ru.

7

Координация и научно-методическое руководство метрологической службой страны возложено на Всероссийский научно-исследова- тельский институт метрологической службы (ФГБУ ВНИИМС) – главную организацию в области прикладной и законодательной метрологии.

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью

идостоверностью. Средства метрологии – это совокупность средств измерений (СИ) и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное применение. Основными задачами метрологии являются:

–обеспечение единства измерений;

–разработка и совершенствование теории измерений, методов

исредств воспроизведения единиц физической величины и передачи их размеров;

–установление системы единиц физической величины, государственных эталонов и образцовых СИ;

– разработка методов оценки погрешностей, состояния СИ

иконтроля;

–практическое применение теории, методов и средств измерений и контроля.

Обеспечение единства измерений означает чисто технический аспект метрологической деятельности. При этом не затрагивается экономическая сторона проблемы – необходимость точности измерений. Ведь очевидно, как слишком точные, так и необоснованно грубые методы измерений не могут быть приемлемыми с экономической точки зрения. Нужен некий экономический норматив точности.

Поэтому в 1976 г. впервые в мировой практике был утвержден

ивведен в действие ГОСТ 1.25–76, который определил деятельность по метрологическому обеспечению как «установление и применение

научных и организационных основ, технических средств правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений».

Этот государственный стандарт вводил две составляющие метрологического обеспечения: единство измерений и требуемую точность. Причем вторая составляющая отражает экономический аспект проблемы, правда в неявном виде, так как не указан критерий назначения требуемой точности. Таким образом, экономическим вопросам метрологии стало уделяться внимание лишь в последнее время, что обусловило наличие большого круга нерешенных задач и проблем.

8

Вместе с тем как в нашей стране, так и за рубежом метрологическая деятельность оказывает значительное влияние на ускорение научно-технического прогресса, повышение качества продукции и эффективности производства. Масштабы деятельности по метрологическому обеспечению производства все увеличиваются, о чем свидетельствует российский и зарубежный опыт.

Значительные затраты необходимы для функционирования Государственной системы обеспечения единства измерений, насчитывающей около 450 государственных стандартов и порядка 2500 других нормативно-методических документов по метрологии. Организационная основа метрологического обеспечения – метрологическая служба страны – состоит из более 200 государственных и 28000 ведомственных метрологических организаций. Увеличиваются темпы роста парка средств измерений.

Характерной чертой для машиностроительных отраслей США является увеличение расходов на научно-исследовательские и опытноконструкторские работы (НИОКР), причем одной из причин роста является создание контрольно-измерительной аппаратуры.

За 30 лет расходы на НИОКР в приборостроении увеличились

в4 раза, в то время как в промышленности в целом – в 2,5 раза, в машиностроении – в 2,3 раза, в электромашиностроении – менее чем

в2,4 раза. При этом большое внимание уделяется созданию объективных, быстродействующих систем контроля качества: на фирмах США до 75 % средств, расходуемых на автоматизацию, идет на контроль качества и автоматизированные системы информации1.

Интересным является сравнение вложений на НИОКР в приборостроении по целевому назначению: на проектирование новых средств измерений, разработку новых технологических процессов и модернизацию существующих средств. Если по затратам на новые средства измерений приборостроение занимает первое место с большим отрывом от других машиностроительных отраслей, то по затратам на но-

вые технологические процессы – второе, а по вложениям на

1 Конарева Л. А. Управление качеством продукции в США и Японии // США: экономика, политика, идеология. 1987. № 4. С. 41–52; Конарева Л. А. Управление качеством продукции в США и Японии // США: экономика, политика, идеология. 1987. № 5.

С. 45–56.

9

модернизацию – последнее место. Эти данные позволяют сделать вывод о тенденции опережающего развития в США приборостроения, ориентации этой отрасли на разработку принципиально новой техники на базе достижений научно-технического прогресса. Такие тенденции развития приборостроения объясняются тем, что с увеличением номенклатуры контролируемых параметров, ростом сложности их измерений, повышением требований к точности возрастает удельный вес затрат на измерения и контроль качества в структуре себестоимости продукции. Расчеты показывают, что в себестоимости промышленной продукции удельный вес затрат, связанных с операциями измерений и контроля, составляет 10–20 %, а в некоторых отраслях (например, в электронной) – до 60 %. При производстве сложной техники удельный вес средств измерений составляет свыше 30 % стоимости активной части основных фондов. Столь значительные затраты на метрологическое обеспечение производства обосновываются существенным его влиянием на качество продукции и эффективное использование ресурсов.

Рассмотрим специфику метрологического обеспечения. При экономическом исследовании проблемы конечного результата в метрологическом обеспечении производства следует учитывать специфику этой работы.

Во-первых, метрологическое обеспечение – это не отрасль, а вид деятельности. И этот вид деятельности пронизывает всю структуру общественного производства.

Одна из специфичных сторон деятельности по метрологическому обеспечению заключается в том, что функции метрологического обеспечения распределяются практически по всем подразделениям.

Метрологическая служба координирует эти работы и осуществляет методическое руководство их проведением, но не является единственным исполнителем. На основании анализа 50 предприятий отраслей промышленности были подготовлены рекомендации1, в которых указано, что метрологическое обеспечение осуществляют следующие подразделения предприятия:

– отдел главного метролога;

1 Рекомендации по разработке стандартов предприятия, регламентирующих метрологическое обеспечение в комплексных системах управления качеством продукции и эффективностью производства. Москва: Изд-во стандартов, 1982. 80 с.

10