Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
58
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
5.22 Mб
Скачать

Глава 11. Прогнозирование развития метрологии

ния использования в этих областях согласованного на международном уровне инструментария». Большая роль в наведении моста Ев- ропа–Азия отводится КООМЕТ – региональной евро-азиатской организации по сотрудничеству в области метрологии, в том числе законодательной. Через КООМЕТ Россия представляет все данные о своих калибровочных возможностях и системах качества в базу данных МБМВ.

Нельзя не учитывать и некоторую тревогу по поводу дальнейшей судьбы метрической системы. Например, российский ученыйметролог Л.Н. Брянский напоминает, что шествие метрической системы по миру не было безоблачным. Некоторые страны то входили в Метрическую конвенцию, то выходили из нее. Сегодня не все единицы измерений, применяемые нами, соответствуют метрической системе. Но ведь внедрение СИ не закончилось. С домашнего счетчика электроэнергии мы пока считываем киловатт-часы, а не мегаджоули. На спидометрах автомобилей видим километры в час, а не метры в секунду. Разрешено применение распространенных старых единиц: литра, тонны, минуты, суток, недели, светового года. В то же время мы уже привыкли к тому, что есть только одна единица силы – ньютон, привыкли к микрометру и другим единицам СИ.

Метрическая система 1875 г. и СИ, будучи по замыслу универсальными, неизбежно компромиссны, как любые универсальные изделия – от кухонного ножа и стирального порошка до ... системы единиц. Некоторые нестыковки в СИ, вплоть до нарушений десятичного принципа построения и «трудных взаимоотношений» между электрическими и магнитными величинами, обсуждались неоднократно. Известно, что и сама жизнь – это компромисс между запросами живого организма и возможностями, которые ему предоставляет среда обитания.

Система «фут–фунт–секунда», восходящая к древневавилонской двенадцате- и шестидесятеричной системам счисления и мер, сдаваться пока не собирается. Более того, творцам метрических систем пришлось смириться с шестидесяте- и двенадцатеричным построением кратных единиц интервалов времени – минуты, часа, суток. А ведь секунда – основная единица СИ.

И наконец, еще одно обстоятельство, которое настораживает. Где-то с конца третьей четверти XX в. мир стал меняться. Точнее,

334

11.2. Методология прогнозирования

стало меняться мировоззрение большого числа людей. Следствия видны повсеместно. Страницы газет и журналов, экраны телевизоров заполонили интервью с гадалками, предсказателями, магами, колдунами, астрологами. Гороскопы стали предметом торговли. Начались быстро возрождаться сепаратизм, межплеменная и религиозная вражда. Как будто из Средневековья в наши дни вернулись религиозные войны. Все это не слишком способствует дальнейшему распространению СИ, как и любых общемировых проектов. В ка- честве примера можно напомнить столетнюю историю создания и принятия единого всемирного календаря, пока не имеющую конца. Тем не менее необходимость в международных контактах в области метрологии очевидна.

Какие же области важны для развития метрологии будущего? Конечно, прежде всего, это физика. Однако, по мнению Э. Волларда, «наибольшие и все подавляющие требования в данный момент исходят от химии и наук, связанных с химией». Здесь имеется настоятельнейшая потребность в точных, прослеживаемых (привязанных к эталонам) измерениях. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы привести эти области в рамки договоренности МКМВ или подобной договоренности, чтобы продолжить миссию поиска всемирного единства измерений. «Международная работа МБМВ показывает, что метрическая конвенция остается живым инструментом, отвечающим текущим потребностям глобализации. Это является свидетельством прозорливости тех, кто встретился в Париже в мае 1875 г. Смелость метрологии заключается в предприимчи- вости, которая продолжает будоражить современный мир и которая продолжает возбуждать воображение и содействовать развитию общества» [7].

11.2. Методология прогнозирования

Как и любое направление в науке и практике, метрология нуждается в оценке и знании перспектив своего развития – прогнозировании развития. Прогнозы в метрологии, безусловно, связаны с совершенствованием всех отраслей народного хозяйства страны. К настоящему времени публикации по прогнозированию в области метрологии весьма малочисленны. Единственным достаточно пол-

335

Глава 11. Прогнозирование развития метрологии

ноценным в смысле методологии, теории и технологии прогнозирования можно признать монографию В.Н.Романова «Прогнозирование развития метрологии» [23].

Прогнозирование метрологии как области научной и практической деятельности – это процесс познания, опирающийся на предыдущий опыт (теоретический, практический) в сфере метрологии и постижения ряда фундаментальных наук. Как и в общей методологии прогнозирования, в метрологии можно выделить прогнозы по цели (поисковые, нормативные), по представлению результата (интервальные, точечные), по срокам (кратко-, средне- и долгосроч- ные) или их комбинации.

В любом случае конкретному методу прогнозирования предшествует стратегия, характеризующая роль метрологии в получении нового научно-практического знания, и потребность в совершенствовании метрологии в той или иной области науки или производства.

На рис. 11.1 приведена взаимосвязь метрологии с различными аспектами метрологического обеспечения.

Формирование

 

Повышение точности

 

 

Научные

перспективных

 

 

 

исследования

 

рабочих средств

 

 

измерительных

 

 

 

в области

 

измерений

 

 

задач

 

 

 

измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Развитие метрологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модернизация

 

 

 

 

 

 

Повышение

 

 

Совершенствование

 

 

эффективности

приборостроения

 

 

 

 

 

 

эталонной базы

 

 

работы

и элементной базы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

механизмов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11.1. Взаимовлияние развития метрологии

 

 

и метрологического обеспечения

 

 

336

11.2. Методология прогнозирования

Взаимодействие, представленное на рисунке, приводит к образованию устойчивой замкнутой системы развития метрологии, включая внутренний и внешний рынки потребления на базе международного сотрудничества (рис. 11.2).

Взаимосвязь прогноза развития метрологии с прогнозами в других областях и на других уровнях управления показана на рис. 11.3. Причем, следуя принципу, провозглашенному во времена существования Госстандарта СССР, «метрология должна иметь опережающее развитие». Каждый из обозначенных блоков развития метрологии на собственном уровне должен обеспечивать приоритеты.

Рис. 11.2. Замкнутая система развития метрологии

Рис. 11.3. Взаимосвязь прогнозов развития метрологии и других объектов

337

Глава 11. Прогнозирование развития метрологии

В каком же направлении следует осуществлять прогноз? Можно выделить пять таких направлений:

1)теоретические исследования с целью развития теории измерений как на макро-, так и на микроуровне;

2)прогнозирование прогресса в обеспечении единства измерений в различных областях науки и техники;

3)исследование метрологических характеристик, установление

èуточнение фундаментальных физических констант;

4)оценка стабильности физических явлений для воспроизводства и передачи размеров единицы;

5)совершенствование системы метрологического обеспечения качества продукции различных отраслей народного хозяйства.

Безусловно, прогнозирование показателей метрологии в стране должно быть согласовано с достижениями не только зарубежных метрологов-ученых, метрологов-практиков, но и физиков в различ- ных сферах науки. В табл. 11.1 приведены ориентировочные миро-

Таблица 11.1

Наивысшие уровни точности воспроизведения единиц физических величин

Наименование единицы

Относительная погрешность

воспроизведения единицы

физической величины

1985 – 1990 ãã.

2010 ã.

 

Время (частота)

10–13 10–14

10–15

10–16

Длина

10–10 10–11

10–12

10–13

Плоский угол (секунды)

0,005" – 0,01"

0,005" – 0,001"

Масса

10–9

10–9 – 10–10

Механические величины (сила, давление

10–5 – 10–6

10–6

10–7

è äð.)

 

 

 

Электрическое напряжение

10–7 – 10–8

10–8

10–9

Важнейшие электрические и магнитные

10–6 – 10–7

10–7

10–8

величины (сила тока, сопротивление,

 

 

 

емкость, индуктивность, магнитная

 

 

 

индукция и др.)

 

 

 

Радиотехнические величины

10–3 – 10–4

10–4

10–5

Температура

10–5 – 10–6

10–6

10–7

Тепловые и теплофизические величины

10–3 – 10–4

10–4 – 10–5

Физико-химические величины

10–2 – 10–3

10–3

10–4

Оптические величины

10–3 – 10–4

10–4

10–5

Величины, характеризующие ионизирую-

10–2 – 10–3

10–3

10–4

щие излучения

 

 

 

338

11.3. Основные направления модернизации метрологического обеспечения

вые критерии точности воспроизведения основных и ряда производных единиц физических величин.

11.3.Основные направления модернизации метрологического обеспечения

Приоритетные направления

Число направлений модернизации метрологического обеспече- ния народного хозяйства, учитывая специфику различных отраслей

èнастоящий уровень развития в них метрологии, великое множество, и все они актуальны. Однако среди этих направлений всегда можно выделить наиболее значимые для всех сфер экономики страны:

развитие эталонной базы;

совершенствование научно-методических основ законодательной метрологии;

исследования в области фундаментальной метрологии на базе фундаментальных физических констант;

научно-техническое сотрудничество с международными, региональными и национальными организациями по метрологии.

Все эти направления предполагают совершенствование нормативных документов в области метрологии, определение метрологи- ческих требований к правилам и методам исследований (испытаний)

èизмерений, установление правил отбора образцов для проведения исследований (испытаний) и измерений, необходимых для применения технических регламентов, метрологических требований к аккредитации испытательных лабораторий. Безусловно, в этом же ряду находятся работы по ведению государственного реестра средств измерений, типы которых утверждены Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии. Всего в государственный реестр по состоянию на 1 января 2005 г. внесено 28 500 типов средств измерений. Ежегодно издается указатель «Государственный реестр средств измерений». Указатель является официальным информационным изданием с указанием утвержденных типов СИ, выходящим в соответствии с положениями Закона Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений».

339

Глава 11. Прогнозирование развития метрологии

Бурное развитие авиационной и космической техники, судостроения, энергетики, машино- и станкостроения, т.е. тех отраслей промышленности и транспорта, развитие которых неразрывно связано с ростом скоростей и ускорений движущихся объектов, широким внедрением вибрационных и ударных процессов, непрерывным повышением требований к точности измерения различных параметров движения, вызвало необходимость создания фактически новой области метрологии – метрологии динамических измерений. И здесь следует отметить, что всеми успехами, достигнутыми в этой области, а они, кстати сказать, огромны, мы обязаны содружеству физики и метрологии. Именно благодаря этому были созданы государственные эталоны единиц перемещения, скорости и ускорения при колебательном и ударном движении.

Как отдельный раздел динамических измерений выступает проблема измерения параметров быстропротекающих процессов, т. е. скорость изменения параметров которых сравнима со скоростью переходных процессов в средствах измерения (характеристики лазерных излучений, термоядерных реакций, ионизирующих и косми- ческих излучений и др.). В этом случае полный анализ процесса (импульса) с заданной высокой точностью нужно осуществить за один прием сигнала.

Ранее считалось, что измерение любой физической величины в динамике связано с потерей точности на 3 и более порядка по сравнению с аналогичными измерениями в статике. Например, если государственный эталон воспроизводит единицу плоского угла с помощью 36-гранной кварцевой призмы с погрешностью, заклю- ченной в восьмом знаке (измерения в статике), то измерения угла поворота вращающегося вала проводились раньше с погрешностью в лучшем случае в четвертом, а то и в третьем знаке.

Однако использование для измерения угла вращения кольцевого оптического квантового генератора позволяет уже сегодня проводить эти измерения в динамике с погрешностью в шестом знаке, а в ближайшие годы точность угловых измерений в динамике и статике будет одинакова.

Естественно, подробно рассмотреть изложенные направления в одном источнике – задача невыполнимая. Поэтому ниже остано-

340

11.3. Основные направления модернизации метрологического обеспечения

вимся лишь на некоторых из них, в какой-то мере общих для всех сфер совершенствования метрологии.

Государственный метрологический надзор

Метрологический надзор – это общая деятельность по надзору, осуществляемому после размещения средств измерения на рынке.

Âэтом контексте различия проводятся между надзором за рынком и надзором за этими средствами в эксплуатации (надзор за пользователями СИ).

Основными сферами совершенствования деятельности по осуществлению государственного метрологического надзора на рынке являются таможенные и торговые операции и взаимные расчеты между покупателями и продавцами, а также контроль за размещением на рынке только тех СИ, которые удовлетворяют законодательным требованиям. При этом решающее значение имеют требования, действовавшие на момент поступления приборов на рынок. Исключение составляет лишь деятельность полномочных органов, контролирующих производителя перед размещением приборов на рынке, например при проведении выборочных проверок продукции перед ее продажей.

Следует различать надзор за рынком, который направлен на производителя, и надзор за средствами измерения, находящимися в эксплуатации. Последний нацелен на пользователя СИ, который ответственен за установку и поддержание их в рабочем состоянии, обработку значений измерений, а также за сохранение потребительских свойств приборов и за уход за ними. Соответствующими мерами являются поверки и выборочные процедуры по продлению межповерочного интервала. Из-за высокой конкуренции и возможных манипуляций на рынке сегодня надзор не может быть ограничен исключительно рамками периодической поверки. Возрастающая сложность измерительных средств и систем требует значительно более высокой технической компетентности надзорных органов.

При содействии Соглашения по технологическим барьерам в торговле (ТБТ) органы поверки должны разрабатывать адекватные меры для надзора как за рынком, так и за производителями СИ.

Âзависимости от возможного риска и количества редких наблюде-

341

Глава 11. Прогнозирование развития метрологии

ний за специфическими СИ органами поверки должны проводиться выборочные надзорные действия. Это требует установления соответствующих критериев осуществления общенационального надзора. При этом для реализации мер по выборочному надзору было бы полезно создание центров для всех категорий средств измерений, что позволило бы проводить выборочный надзор с учетом практи- чески всех обстоятельств. В этом контексте ТБТ выступает в каче- стве компетентного консультативного метрологического центра. Порядок действий при выявлении технических аспектов несоответствия средств измерения и манипуляций с ними, а также жалоб определяется в настоящее время на национальном уровне ТБТ совместно с органами поверки.

Мероприятия по совершенствованию поверочной деятельности

К настоящему времени в России завершились работы центров стандартизации и метрологии и метрологических НИИ Ростехурегулирования по аккредитации технической компетентности в области поверки средств измерений. Всего аккредитовано 86 центров и 11 институтов. При этом в вопросах организации поверки четко проявляются две тенденции, которые характерны не только для России, но и для зарубежных стран.

Первая связана с долгосрочной программой МОЗМ и нашла свое отражение в международном документе МД1 МОЗМ «Элементы к закону о метрологии». В этом документе подчеркивается ответственность государства за организацию метрологической деятельности в наиболее социально и экономически значимых областях. К их числу относят здравоохранение, обеспечение безопасности жизнедеятельности, экологическую безопасность, торговлю и официальные измерения (измерения, проводимые официальными органами, например налоговыми, таможенными, почтовыми и др.).

Вторая тенденция – это желание всемерно ослабить контроль со стороны государства за действиями производителей. Для метрологии это прежде всего производители средств измерений. Такой подход закрепляется в Директиве 2004/22/ЕС Европейского парламента и совета на средства измерений. Рассматривая поверку как

342

11.3. Основные направления модернизации метрологического обеспечения

один из видов оценки соответствия, предлагается применить так называемый новый подход к ее реализации. При этом рекомендуется принятие репрессивных мер, предотвращающих попадание на рынок заведомо непригодных к применению средств измерений. Это влечет за собой введение контроля на рынке, т. е. изъятие у продавца или потребителя части готовых к применению средств измерений, их испытания и в случае обнаружения систематических нарушений установленных требований преследование производителя в судебном порядке. Такой подход связан со значительными сложностями, поскольку требует больших трудозатрат, дороже и организационно сложнее, чем подход, существующий ныне.

Вообще, вопрос о необходимости определения сферы ответственности государства в области обеспечения единства измерений остается дискуссионным. К решению данного вопроса нужно подходить осторожно и взвешенно. Резкий уход государства из сферы метрологии может привести к ряду негативных последствий: разрушению существующей системы передачи размера величин; снижению уровня работ по обеспечению единства измерений в таких сферах, как здравоохранение, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности жизнедеятельности; повышению вероятности манипуляции результатами измерений и как следствие возникновения взаимных претензий при торговых операциях и взаиморасчетах; снижению авторитета метрологических служб предприятий; сокращению объемов их финансирования и ухудшению метрологического обеспечения производства.

Одной из насущных задач является разработка методического обеспечения по выполнению требований технических регламентов. Мало указать допустимые числовые значения тех или иных показателей в технических регламентах. Надо еще определиться с допустимыми погрешностями их оценки. Кроме того, должны быть решены проблемы, связанные с порядком утверждения и регистрации методик поверки и возможностью их многовариантности, т. е. допустимости выполнения поверки однотипных средств измерений с использованием различных методик.

Закон о поверке должен распространяться не только на отдельные СИ, но и на измерительные системы в целом. Должна быть уверенность в том, что в качестве основы для расчетов используются

343