Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, стандартизация, подтверждение соответствия. Учебное пособие
.pdf
подтверждения соответствия, практически в любой сфере деятельности
человека: при покупке сырья, полуфабрикатов (у поставщика) или
средства измерения (у продавца):
- во-первых, любой потребитель (покупатель) выбирает продукцию
(металл, комплектующие для сборочного производства, манометры),
подходящую для определённых условий эксплуатации (потребления), на
основании присущих для неё нормированных характеристик (состав,
свойства, типоразмеры и др.), установленных в национальных
стандартах, технических условиях или чертежах на продукцию, т.е.
потребитель осуществляет выбор на основе использования результатов
деятельности по стандартизации в различных отраслях
промышленности;
- во-вторых, опытный потребитель, для получения большей уверенности
в качестве приобретаемой продукции и в стабильности её характеристик,
выбирает ту продукцию, на которую имеется сертификат соответствия и
(или) её изготовитель имеет сертифицированную систему менеджмента
качества (СМК), т.е. потребитель осуществляет выбор на основе
использования результатов деятельности изготовителя (поставщика) по
подтверждению соответствия;
- в-третьих, совпадение количества и качества продукции (по массе,
объёму, длине, присущим характеристикам), отгруженной поставщиком
и полученной потребителем (при входном контроле), обеспечивается за
счёт использования ими для измерений поверенных или калиброванных
средств измерений (весов, расходомеров, линеек, хроматографов), т.е.
обе стороны заинтересованы в соблюдении правил по метрологическому
обеспечению производств.
Ко второму фактору, который вынуждает специалистов
заниматься восполнением и актуализацией знаний в областях
стандартизации, метрологии и подтверждения соответствия, можно
отнести непрерывные изменения и преобразования, проводимые на
государственном уровне с целью совершенствования, гармонизации этих
видов деятельности с практикой, сложившейся в мировом сообществе,
что необходимо, например, для успешного функционирования России
во Всемирной торговой организации.
В частности, 27 декабря 2002г был принят ФЗ РФ № 184 «О
техническом регулировании», который вступил в силу с июля 2003г и
действует в настоящее время с многочисленными изменениями [1]. Этот
закон, по сути является технической конституцией для России,
представление о которой должен иметь каждый работающий гражданин
РФ. В настоящее время в стране на основе данного Закона в РФ
11
осуществляется глубокая технико-экономическая реформа, направленная
на повышение конкурентоспособности отечественной продукции, её
качества и безопасности для потребителей и окружающей среды.
Значительным изменениям подвергаются системы формирования
обязательных и добровольных требований к объектам технического
регулирования (продукции, процессам, работам, услугам) и
подтверждения их соответствия, т.-е. в прежнюю деятельность по
стандартизации и сертификации вносятся коренные изменения.
Метрология - наука более консервативная в части глобальных
изменений, однако и её составные части (теоретическая, практическая и
законодательная) в связи с повышением внимания к качеству продукции
претерпевают определённые изменения [4], предъявляются более
жёсткие требования [5] к метрологическому обеспечению производств.
Третий влияющий фактор связан с особенностями современного
этапа развития страны. Известно, что в 90-х годах ХХ века Россия
сделала крутой поворот от социалистического пути развития страны с
присущим ему административно-командной системой управления
хозяйством к типично капиталистическому развитию на основе
рыночных отношений. Это привело к распаду СССР на отдельные
независимые государства и к глубокому социально-экономическому
кризису в них и в России. Основная причина кризиса - отечественная
продукция не выдержала соперничества с наполнившими страну
зарубежными товарами. Причина же неконкурентоспособности
отечественной продукции – ориентация народного хозяйства СССР не
на возрастающие требования и ожидания потребителей (повышение
качества), а на минимальное удовлетворение человека в пище, одежде,
транспорте и др.
На сегодня каких-либо кардинальных перемен в стране не
произошло и диагноз болезни остаётся прежним: подавляющая часть
отечественной продукции не способна конкурировать с зарубежными
аналогами (автомобили, электроника, обувь, одежда и др.), причём
определяющим недостатком является низкое качество товаров.
В экономически развитых странах давно поняли, что именно
качество продукции (процессов, систем) определяет степень
жизнеспособности любой организации (страны в целом) и возможность
обеспечения достойной жизни её персонала (населения). Пока
предприятия в России серьёзно не займутся решением проблем качества,
она не выйдет из кризисного состояния, останется поставщиком
природных ресурсов в развитые страны.
12
До сих пор актуальны слова Ивана Ильина (философа, социолога,
экономиста 20-х годов прошлого столетия): «У российского народа есть
один исход, одно спасение – возвращение к качеству и его культуре».
С целью решения проблем качества на современных
предприятиях внедряются соответствующие системы менеджмента
качества [5], эффективное функционирование которых во многом
определяется грамотностью персонала в областях технического
регулирования и метрологического обеспечения производств.
Четвёртый фактор - востребованность знаний работников
организаций в областях технического регулирования и метрологии при
ведении даже рутинных работ. Компетентность персонала предприятий в
указанных областях, естественно, необходима не только для достижения
основной цели - организации и обеспечения постоянной деятельности по
улучшению качества продукции, но и для грамотного решения многих
частных производственных задач, регулярно возникающих при
разработке и ведении технологических процессов.
В частности, именно непосредственные исполнители работ
(исследователи, разработчики продукции, технологи, мастера
производств, а не метрологические службы) являются ответственными за
принятие обоснованных решений, связанных с организацией и
проведением измерением параметров продукции, технологических
режимов, функционирования систем, за правильность эксплуатации
средств измерений, контрольного и испытательного оборудования, за
достоверность результатов измерений. Это однозначно указывает на
необходимость владения инженерно-техническими работниками
производств, исполнителями производственных заданий основами
метрологии.
Также обстоят дела и со знаниями в области стандартизации. В
настоящее время невозможно быть квалифицированным исполнителем
производственных заданий, не владея представлением о нормативной
документации по стандартизации и без умения работать с ней.
Целенаправленный поиск и приобретение нормативных
документов (национальных, региональных, международных стандартов,
правил и рекомендаций по стандартизации, общероссийских
классификаторов и др.), формирование актуализированной
информационной базы позволяют выявить существующие требования,
рекомендации, ограничения на предполагаемый продукт труда,
определить обязательность или добровольность их исполнения. Именно
на этой основе возможно технически грамотное (без последующей
переделки) выполнение следующих видов работ, как:
13
- разработка нормативных (например, стандартов организации),
проектных (например, генерального плана), конструкторских (например,
чертежей на изделия), технологических (например, технологических
регламентов) документов и внесение в них изменений;
- разработка и изготовление продукции с установленными
характеристиками качества, совместимости, взаимозаменяемости,
безопасности;
-разработка, внедрение различных систем менеджмента, например,
системы менеджмента качества, системы экологического менеджмента,
соответствующих установленным требованиям.
В настоящее время всё отчётливее проявляется необходимость
обеспечения компетентности персонала организаций в вопросах
подтверждения соответствия продукции, процессов, работ или услуг.
Актуальность образования или самообразования в этой сфере знаний
связана с вынужденной интенсификацией деятельности предприятий в
данном направлении. Последняя в условиях рыночных отношений,
жесткой конкуренции товаров на мировом и внутреннем рынках
становится одним из действенных инструментов повышения
конкурентоспособности продукции и предприятия в целом. Это связано с
тем, что сегодняшний потребитель предпочитает приобретать
продукцию, которая имеет доказательное и документальное
подтверждение соответствия: сертификат соответствия или декларацию
о соответствии на предлагаемую продукцию, а также сертификаты
соответствия на систему менеджмента качества производства.
Какие из этих документов достаточны для конкретного вида
продукции (необходимы, выгодны, престижны, признаваемы), как и где
их «заработать», применять, подтверждать действенность – в этих и
многих других вопросах должны разбираться работники предприятий.
Более того, успех осуществления декларирования соответствия или
сертификации продукции (по наиболее жёстким схемам), систем
менеджмента качества производств или их отдельных стадий, в
основном, определяется степенью участия всего персонала предприятия
в подготовительных работах. Для этого каждый работник должен
представлять, какие требования при проведении процедуры
подтверждения соответствия будут предъявляться к рабочим местам,
производственной среде, технологическому процессу, инфраструктуре
организации, используемой нормативной и технической документации.
Таким образом, хорошее качество выполнения работниками
своих профессиональных обязанностей, как правило, базируется на
владении определённым комплексом знаний, который включает не
14
только сведения и информацию по специальным дисциплинам для
конкретных специальностей, но и знания по метрологии, стандартизации
и подтверждению соответствия.
1.2 Основные понятия в области метрологии
Метрология зародилась в глубокой древности, как только человеку
понадобилось измерять массу, длину, время, причём в качестве единиц
измерений использовались такие, которые всегда «под рукой». Так,
например, в России длина измерялась в пядях (расстояние между
большим и указательным пальцами ~19 см), локтях (от кулака до сгиба
локтя ~38см), саженях (размах рук между большими пальцами~152см),
аршинах.
Естественно, что неопределенность размера этих единиц в
процессе развития общества и науки не могла устраивать возрастающие
потребности людей. Единицы измерений изменялись, точность их
возрастала, всё более объективными становились результаты измерений.
Совокупность знаний, накопленных человечеством в области измерений,
и положена в основу науки, которая получила название «метрология».
В настоящее время метрологию можно подразделить на
теоретическую (фундаментальную), практическую (прикладную) и
законодательную.
Теоретическая метрология – раздел метрологии, предметом
которого является разработка фундаментальных основ метрологии
(создание эталонов единиц физических величин, разработка системы
единиц измерений, установление физических постоянных, разработка
новых методов измерения).
Законодательная метрология – раздел метрологии, предметом
которого является установление обязательных технических и
юридических требований по применению единиц физических величин,
эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение
единства и необходимой точности измерений в интересах общества.
Законодательная метрология служит средством государственного
регулирования метрологической деятельности в РФ посредством
принятия законодательных актов, установления правил и норм,
имеющих обязательную силу, которые вводятся в практику через
Федеральные органы исполнительной власти (их структурные
подразделения), метрологические службы юридических лиц и
индивидуальных предпринимателей. Отметим, что в качестве основного
нормативного правового документа РФ, обуславливающего деятельность
15
по метрологии, выступает Федеральный Закон РФ № 102 от 26.06.2008 г
«Об обеспечении единства измерений» [4], который вступил в действие
на территории РФ в январе 2009 года.
Практическая метрология - раздел метрологии, предметом
которого являются вопросы практического применения разработок
теоретической метрологии и положений законодательной метрологии.
Значимость получения достоверных результатов измерений при
проведении научно-исследовательских работ очевидна: вот пример из
практики.
Стоимость угля в условиях международной торговли зависит от
его зольности и в договорах на поставки оговаривают, на сколько
снижается цена за повышенное содержание золы. Например, за
повышение на 1% содержания золы стоимость 1т угля снижается на 1,5
$. Отметим, что определение зольности проводится на навеске угля ,
равном 1г, следовательно, ошибка измерений массы золы (того, что
осталось после разложения 1г) всего на +1мг означает увеличение
зольности на 0,1% . Это следует из решения пропорции:
1г – 100%
0,001г – Х%, откуда Х= (0,001·100)/1=0,1%
Следовательно, стоимость тонны угля снизится на 0,15 $. А если
поставка составляет 70000 тонн? Тогда только из-за использования
недостаточно точных аналитических весов можно недополучить:
0,15·70000=10500 $! Вообще в этом случае необходимо применять
весы, которые бы позволяли различать не 1миллиграмм (0,001г), а
десятые доли «мг» или десятитысячные доли грамма (0,0001г).
В настоящее время к изучаемым объектам метрологии относят
как физические, так и нефизические величины. К нефизическим
величинам относят качественные, экономические и другие
нематериальные характеристики объектов: вкусовые характеристики
продукции, цену товара, оригинальность конструкции. Но основными и
традиционными объектами метрологии были и являются физические
величины – те, которые возможно измерить, используя известные
единицы измерений.
Под физической величиной (ФВ) понимается 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.
Приведённое определение ФВ свидетельствует, что, например, масса
является ФВ, так как она является общим свойством для многих
физических объектов (строительной детали, автомобиля, планеты), но
16
количественное содержание этого свойства (т. е. их масса) существенно
отличается. В метрологии эта количественная определённость ФВ (или
количественное содержание этого свойства), присущая конкретному
материальному объекту (системе, явлению или процессу) называют
размером ФВ. Применяя этот термин, можно говорить о том, что
объекты (строительная деталь, автомобиль, планета) отличаются по
размерам данной ФВ. На практике же мы говорим о том, что эти объекты
существенно различаются по значениям ФВ (массы).
Определение понятия «значение ФВ»- это выражение размера ФВ
в виде некоторого числа принятых для неё единиц: размер массы детали
составляет 300кг, автомобиля – 3000кг (при использовании в качестве
единицы измерений – кг), а при использовании другой допущенной в РФ
единицы измерений - «тонны», значения ФВ будут другими- 0,3т и 3т,
соответственно. С течением времени изменялись системы мер,
наименования используемых единиц измерения, их размеры,
совершенствовались существующие и разрабатывались новые методы и
средства измерений (СИ), ужесточались требования к точности
используемых методик выполнения измерений (МВИ) и
воспроизведению, хранению, передаче размеров единиц физических
величин. Основой и направлением этих изменений, преобразований
является стремление человечества к получению объективных
результатов измерений, сведений о явлениях, объектах, процессах.
Последнее, в свою очередь, позволяет решить основную задачу в
организации измерительных работ – достижение сопоставимых
результатов измерений одних и тех же физических величин,
выполненных в разное время, различными исполнителями, в разных
местах, с помощью отличающихся методов и средств измерений.
1.2.1 Понятие об измерениях
Человек и в быту, и на производстве постоянно сталкивается с
необходимостью измерять свойства объектов (систем, явлений,
процессов). Например, преподаватель измеряет (точнее - оценивает)
знания студентов на экзамене. Студенты оценивают преподавателя как
плохого или хорошего лектора. Покупая телевизор, автомашину, мы
оцениваем цвет, дизайн, наличие различных опций и иные свойства.
Утром мы измерили температуру воздуха, чтобы понять: надевать свитер
или лёгкую рубашку? Как показывает практика, получение необходимой
измерительной информации основывается в основном на использовании
17
4-х видов шкал измерений: шкалы порядка, реперные шкалы, шкалы
интервалов ишкалы отношений.
Шкала порядка представляет собой ранжированный ряд
объектов, т.е. расположенные в порядке возрастания или убывания
размеры измеряемых величин, хотя сами размеры неизвестны. Это
простейший способ получения измерительной информации, основанный
на сравнении размеров или однородных объектов по принципу «что
больше (меньше)» или «что лучше (хуже)». Именно по этой шкале
студенты оценивают конкретного преподавателя, составив
ранжированный ряд из известных им преподавателей. Недостатками
шкалы порядка являются: отсутствие начала отсчёта, а также
неопределённые интервалы между размерами.
Если на такой шкале зафиксировать некоторые позиции (точки) в
качестве опорных или реперных, то этот вид шкалы порядка часто
называют реперной шкалой. Этим реперным точкам могут быть
присвоены условные баллы. Примерами таких шкал являются: 12-ти
бальная международная сейсмическая шкала, 10-ти бальная шкала
твёрдости Мооса, 5-ти (или 20-ти) бальная шкала оценок знаний.
Основным недостатком является то, что интервалы между реперными
точками неопределённые, нет масштаба. Например, невозможно
определить: на сколько знания, оцененные на «4» хуже, чем на «5».
Другой пример: твердость алмаза по шкале Мооса приравнена к 10
баллам, а кварца - к 7, но это не значит, что твердость первого минерала
в 1,4 раза больше второго. На самом деле при непосредственном
измерении твердости этих материалов на микротвёрдомере можно
выявить, что твердость алмаза больше в 9 раз.
Шкала, в которой есть реперные точки, начало отсчёта выбрано
произвольно и все интервалы равны (имеют масштаб) называют шкалой
интервалов. Пример – измерение времени. Шкала разбита на интервалы,
равные периоду обращения Земли вокруг Солнца, эти интервалы (годы)
в свою очередь делятся на более мелкие (сутки), равные периоду
обращения Земли вокруг оси. Другой пример- температурная шкала
Цельсия, где 1 °С составляет 1/100 часть интервала между температурой
таяния льда (принимаемой условно за начало отсчёта) и температурой
кипения воды. По этой шкале можно говорить, например, что при Т=30
°С в помещении сегодня на 10 °С больше, чем вчера, когда Т=20 °С. Но
говорить о том, что она в 1,5 раза выше – не правильно, не соответствует
действительности, т.к. действительные размеры этих величин
отличаются лишь в
18
303.15 К / 293,15 К=1,03 раза - это значение получается при
Характеристик
Номер образца
1 2 3 1 2 3
Единица
°С °С °С К К К Температура
80,0
160,0 240,0 353.15
433,15
513,15
Температура
пер
62,3 138,3 214,3 335,45
411,45
487,45
Частное от
пл
0,78 0,86 0,89 0,95 0,95 0,95
использовании шкалы Кельвина.
Шкала отношений – это когда на шкале интервалов одна из
реперных точек является действительным нулём. По этой шкале можно и
измерять размеры величин, и находить их соотношения. В шкале
Кельвина за начало отсчёта принят абсолютный ноль температуры, при
которой прекращается движение молекул. Другой реперной точкой
является температура таяния льда и разница (Δ) между ними составляет
Δ=273,15°.
Пример получения значимой информации при использовании
действительных значений измеряемых величин: исследования
представителей определённого класса материалов, имеющих различные
температуры плавления (Тпл ), показали, что в каждом из них при
определённых температурах происходит смена механизма пластической
деформации (Т
). Анализ приведённых в таблице1 значений этих
пер
температурных переходов, выраженных в действительных значениях
измеряемой величины (по шкале Кельвина, в отличие от шкалы
Цельсия), позволяет выявить общую закономерность: для данного класса
веществ при температурах, составляющих постоянную величину (0,95)
от температуры плавления, следует ожидать смену механизма
деформации.
Таблица 1 – Значения величин температурных переходов
а
измерений
температуры
плавления, Тпл
перехода, Т
деления Т
Т
пер
/
19
Данную закономерность по значениям соответствующих температур,
выраженных в градусах Цельсия, выявить невозможно.
Если первые две шкалы позволяют проводить оценку величин, то
последние две позволяют проводить их измерение, используя для этого
соответствующие для них единицы измерения.
Измерения могут быть классифицированы по следующим признакам.
1. По уровню точности: равноточные и неравноточные.
Равноточные – ряд измерений какой-либо величины,
выполненных с помощью одинаковых по точности СИ и в одинаковых
условиях.
Неравноточные - ряд измерений какой-либо величины,
выполненных с помощью нескольких различных по точности СИ или в
различных условиях.
2. По числу измерений различают: однократные (понятно- измерение
выполнено один раз) и многократные: ряд однократных, их ещё
называют точечными или параллельными.
3. По отношению к измеряемым величинам: статические и
динамические измерения.
Статическое- это измерение ФВ, принимаемое за неизменную
на протяжении времени измерения, например, измерение длины детали
при определённой температуре.
Динамическое измерение изменяющейся по размеру ФВ,
например, измерение температуры охлаждающегося тела.
4. По выражению результата измерений: абсолютные и
относительные измерения.
Абсолютное измерение ФВ в её единицах, например, измерение
изменения массы (Δm) вещества при его увлажнении на весах (Δm= mi –
mо, где mi –текущее значение массы, mо- исходное значение массы).
Относительное измерение изменения величины по отношению к
одноимённой величине, принимаемой за исходную, например,
относительный прирост массы (δ) при увлажнении:
δ = (mi – mо) / mо , если в %, то умножаем на 100.
5. По приёмам получения результатов измерений: прямые, косвенные,
совместные.
Прямое измерение, при котором искомое значение получают
непосредственно от СИ, например, измерение массы на весах, измерение
силы тока амперметром, длины детали микрометром.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]