Лекции МЭиНК / 12 Экспертиза научных исследований

При написании выводов необходимо соблюдать следующие правила.

1. Содержание выводов должно соответствовать поставленным целям и задачам исследования.

2. Из полученных результатов исследований должны быть сделаны все возможные выводы.

3. Не должно быть выводов, которые можно сделать, не проводя исследований.

4. Не должно быть необоснованных выводов. Вывод — не гипотеза, он должен вытекать непосредственно из результатов исследований и не требовать дополнительных доказательств.

5. Выводы, не подтвержденные непосредственными данными эксперимента, должны формулироваться в предположительном виде («можно ожидать», «можно предположить» и т.д.).

6. Выводы должны быть краткими.

За выводами могут следовать рекомендации, сформулированные на основании результатов работы. В рекомендациях намечают возможные пути использования полученных результатов и определяют предполагаемый эффект их применения. Рекомендация может быть сформулирована следующим образом: «Разработанный (исследованный, предлагаемый) технологический процесс обработки дисков можно использовать для получения торцовых поверхностей восьмой степени точности».

Рекомендации могут касаться не только объекта исследований, но и методики их проведения, они могут намечать перспективы продолжения исследований или проведения новых. При формулировании рекомендаций должно соблюдаться требование краткости и конкретности.

Особенности моделирования процессов измерений в ходе экспериментальных исследований

Измерения в ходе экспериментальных исследований осуществляются для получения такой модели исследуемого объекта, которая описывает его адекватно поставленной исследовательской задаче. Например, форма Земли для описания климатических явлений может быть представлена сферической моделью, хотя повышение точности измерений позволило предложить более строгую модель (не сферу, а геоид).

Модели объектов, которые положены в основу разработки методики исследований, подлежат функциональной метрологической экспертизе. Недостаточно высокая квалификация исследователя, непонимание свойств исследуемых объектов и проблем их измерений, могут привести к следующим типовым ошибкам:

• некорректная или принципиально неправильная постановка задачи исследования;

• неправильный выбор готовых или разработка новых методик выполнения измерений;

• неправильная обработка результатов исследований;

• неправильные выводы (в том числе и из-за неверной интерпретации правильных результатов).

Рассмотрим эти ошибки, а также возможности их обнаружения и устранения за счет использования метрологического моделирования процессов измерений. Очевидно, что для успешного проведения экспериментального исследования необходимо разработать правильные методики выполнения измерений, предназначенные для решения корректно поставленной исследовательской задачи.

Неправильная постановка задачи исследования рассмотрению не подлежит, поскольку создает тупиковую ситуацию, в которой метрологические модели бесполезны. Некорректная постановка задачи исследования приводит к ошибкам в разработке метрологических моделей объектов и методик выполнения измерений их параметров или к ошибочному применению добротных, но не подходящих для конкретного случая методик. Так при исследовании точности нового технологического процесса обработки длинных цилиндрических поверхностей, прежде чем ставить задачу определения различий между последовательно обрабатываемыми деталями в партии, необходимо убедиться в «одинаковости» геометрических характеристик в пределах обрабатываемой поверхности каждой детали или однотипности искажения этих характеристик.

Стабильность качественных характеристик объектов измерений позволит разработать адекватные исследуемым объектам метрологическую модель и методику выполнения измерений. Например, если все детали получаются конусообразными (реалистическая модель объекта измерений), то для характеристики партии деталей можно измерять и сравнивать соответственно минимальные, средние и максимальные диаметры деталей в каждой партии. Сопоставление обезличенных размеров, полученных при измерениях деталей партии в крайних сечениях, может существенно исказить исследуемую картину.

Неправильный выбор методики выполнения измерений может выражаться в неправильном выборе допустимой погрешности измерений и/ или неправильной оценке реализуемой погрешности. Неграмотность в разработке методик выполнения измерений часто приводит к появлению настолько больших погрешностей (методических, субъективных, «погрешностей условий»), что они маскируют или существенно искажают исследуемый эффект. Правильному решению задач выбора и разработки методик выполнения измерений способствует разработка и анализ метрологических моделей процессов измерений.

Интересующие нас ошибки при обработке результатов исследований в первую очередь касаются неправомерного объединения рассеяния измеряемых физических величин при многократном их воспроизведении и погрешностей измерений этих величин, на что далеко не всегда обращают внимание исследователи. Необходимо всегда помнить, что во всяком экспериментальном исследовании точность результатов обеспечивается как точностью повторно проводимых экспериментов, так и точностью фиксации результатов (погрешностями измерений). Если нет ошибок в выборе и применении методик выполнения измерений, то известные оценки реализуемой погрешности легко сопоставить с изменениями результатов при активных экспериментах (с управляемыми аргументами) или пассивных (с фиксируемыми аргументами). Сама точность управления и/или фиксации значений аргументов как всякие результаты измерений тоже подлежит метрологической оценке.

Неправильные выводы из результатов эксперимента часто делаются из-за недостаточной метрологической грамотности исследователя (искаженные результаты исследований приводят к неправильным выводам), но даже совершенно правильные метрологические модели правильность выводов не гарантируют. Например, можно сколь угодно точно измерять высоту и время падения «тяжелых» и «легких» тел, но в зависимости от особенностей постановки эксперимента и первоначальной гипотезы делать разные выводы (как Аристотель, что Земля сильнее притягивает тяжелые тела, либо как Галилей, что земное притяжение для всех материальных тел одинаково).

Задачи исследований, которые в значительной мере определяют выбор не только методики исследований, но и методик выполнения измерений параметров объектов исследований, могут включать:

• изучение постоянства свойств объектов (объекта) исследований при многократном воспроизведении, длительной работе или хранении;

• исследование изменения объекта исследования при изменении контролируемых аргументов эксперимента.

«Постоянство объекта» может характеризоваться неразличимостью соответствующих физических величин или же их стохастическим рассеянием при многократном воспроизведении. Изменения свойств объектов могут быть плавными (континуальными) или скачкообразными (дискретными). При этом характер изменений может изменяться от простейшего (монотонного) до весьма сложного, раскладываемого на монотонные и периодические составляющие, аппроксимируемые полиномами, рядами Фурье и т.д.

Предложенные выше модели вместе с описанием выбора погрешностей измерений при экспериментальных исследованиях (выбор описан в соответствующем модуле) позволяют не только разрабатывать конкретные модели, но и проводить метрологическую экспертизу результатов экспериментальных исследований.

Анализ проблем метрологической экспертизы исследовательских работ позволяет сделать следующие выводы:

1. Необходимость моделирования для метрологической экспертизы экспериментальных исследований подтверждается необходимостью создания моделей измеряемых объектов, моделей измерительных операций, процессов и других измерительных процедур. При необходимости разрабатывают также модели средств измерений.

2. Построение метрологических моделей является обязательным условием корректной постановки, решения и экспертизы измерительных задач.

3. Осознанное проектирование метрологических моделей при метрологической экспертизе объектов, средств и процессов измерений позволяет рассмотреть типовые задачи измерений в новом ракурсе.

4. Метрологические модели могут быть полезны для выявления и оценки методических составляющих погрешности измерений, что представляет собой одну из наиболее сложных задач метрологии.

5. При решении любой задачи измерений необходима экспериментальная метрологическая модель объекта, вне зависимости от того, существует ли нормативная модель (типично для задач измерительного контроля деталей, процессов, технологического оборудования и средств измерений, идентификации объектов и др.) или ее нет (задачи измерений при различных экспериментальных исследованиях).

6. Моделирование процессов измерений, проводимых в ходе экспериментальных исследований должно опираться на корректные модели исследований, причем квалифицированная метрологическая экспертиза в ряде случаев позволяет обеспечить требуемую точность исследований, а также повысить объективность и достоверность их результатов.