- •Основы измерений в технике связи и стандартизации
- •Введение
- •1. Основные понятия метрологии Измерение, физическая величина, метод измерения, средства измерений, измерительный сигнал, характеристики измерительных сигналов, характеристики средств измерений
- •1.1 Основные метрологические термины
- •1.2 Классификация измерений
- •1.3 Средства измерения электрических величин
- •1.4 Характеристики средств измерений
- •1.5 Измерительная информация и ее характеристики
- •1.6 Эталоны единиц электрических величин
- •2.1 Классификация погрешностей измерений
- •2.2 Математическое описание случайных погрешностей
- •2.3 Доверительный интервал и доверительная вероятность
- •2.4 Нормирование метрологических характеристик средств измерений
- •2.5 Обработка прямых измерений с многократными наблюдениями
- •2.6 Оценка погрешностей косвенных измерений
- •2.7 Правила суммирования случайных и систематических погрешностей
- •2.8 Контроль и достоверность контроля
- •3.2 Измерительные генераторы
- •3.3 Анализаторы спектра
- •3.4 Измерители нелинейных искажений
- •4.1 Общие сведения
- •4.2 Источники погрешности цифровых измерительных приборов
- •4.3 Цифровые осциллографы
- •4.4 Цифровые частотомеры
- •4.5 Цифровые измерители сдвига фаз
- •4.6 Цифровые измерители емкости и сопротивления
- •4.7 Цифровые измерительные генераторы низких частот
- •4.8 Цифровые вольтметры
- •4.9 Цифровые ваттметры
- •4.10 Виртуальные приборы
- •5 Основы квалиметрии Показатель качества, методы определения показателей качества, объект стандартизации, стандарт, сертификация соответствия, схема сертификации
- •5.1 Измерение и оценивание качества
- •5.2 Государственная система стандартизации
- •5.3 Организация системы сертификации гост
- •Библиографический список
5.2 Государственная система стандартизации
Основой государственной системы стандартизации (ГСС) в России является комплекс государственных стандартов, упорядочивающий действия по стандартизации на всех уровнях производства и управления [8].
ГСС включает стандарты, содержащие совокупность взаимосвязанных положений и правил, которые определяют
– основные понятия, цели и задачи стандартизации;
– организацию и методику планирования и проведения работ по стандартизации;
– порядок разработки, внедрения и обращения стандартов и других нормативно-технических документов по стандартизации;
– порядок внесения в них изменений; контроль за внедрением и соблюдением стандартов;
– объекты стандартизации; категории и виды стандартов;
– правила построения, изложения, оформления и содержания стандартов и пр.
Рассмотрим основные понятия и термины, являющиеся ключевыми для ГСС [40].
Стандартизация — это деятельность по установлению норм, правил и характеристик в целях обеспечения:
– безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни,
здоровья и имущества;
– технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции;
– качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития
науки, техники и технологии;
– единства измерений;
– экономии всех видов ресурсов;
– безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения при родных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;
– обороноспособности и мобилизационной готовности страны.
В международной практике узаконено более простое определение стандартизации. Согласно ему, стандартизация — это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и требований безопасности.
Стандартизация направлена на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного применения в отношении реально существующих или потенциальных задач.
Объект стандартизации — продукция, работа (процесс), услуга, подлежащие или подвергшиеся стандартизации (т. е. которые служат предметом работы по стандартизации и могут быть охарактеризованы количественно и качественно с помощью условных единиц, обозначений или понятий).
Стандарт — нормативный документ по стандартизации, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный (принятый) признанным органом (предприятием). Стандарт разрабатывается на основе достижений науки, техники, передового опыта и должен предусматривать решения, оптимальные для общества. Стандарт может быть разработан как на материальные предметы (продукцию, сырье, образцы веществ), так и на нормы, правила, требования к объектам организационно-методического и общетехнического характера, порядок разработки документов, нормы безопасности, системы управления качеством и т.д.
Стандарты делятся на международные, межгосударственные, региональные, национальные, государственные, отраслевые, научно-технических и инженерных обществ, предприятий и другие виды.
Международный стандарт — стандарт, принятый международной организацией по стандартизации.
Межгосударственный стандарт (ГОСТ) — стандарт, принятый Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации или Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве.
Региональный стандарт — стандарт, принятый региональной организацией по стандартизации.
Международные и региональные стандарты (при условии присоединения к ним Российской Федерации), а также национальные стандарты других.
Государственный стандарт Российской Федерации (ГОСТ Р) — стандарт, принятый Государственным комитетом Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России) или Государственным комитетом Российской Федерации по вопросам архитектуры и строительства (Госстрой России).
Государственные стандарты разрабатывают на продукцию, работы и услуги, имеющие межотраслевое значение, и не должны противоречить законодательству Российской Федерации.
Государственные стандарты должны содержать:
– требования к продукции, работам и услугам по их безопасности для ок- ружающей среды, жизни, здоровья и имущества, требования техники безо- пасности и производственной санитарии;
– требования по технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции;
– основные потребительские (эксплуатационные) характеристики продук ции, методы их контроля, требования к упаковке, маркировке, транспортиро ванию, хранению, применению и утилизации продукции;
– правила и нормы, обеспечивающие техническое и информационное единство при разработке, производстве, использовании (эксплуатации) про дукции, выполнении работ и оказании услуг.
Отраслевой стандарт – стандарт, принятый государственным компетентным органом управления.
Стандарт научно-технического, инженерного общества — стандарт, принятый научно-техническим, инженерным обществом или другим общественным объединением.
Стандарт предприятия – стандарт, утвержденный предприятием.
Комплекс стандартов – совокупность взаимосвязанных стандартов, объединенных общей целевой направленностью и устанавливающих согласованные требования к взаимосвязанным объектам стандартизации.
Основными целями стандартизации являются:
– защита интересов государства и потребителей в вопросах номенклатуры, и качества продукции, услуг и применяемых процессов, обеспечивающих их безопасность для жизни, здоровья людей и их имущества, охрану окружающей среды;
– повышение качества продукции в соответствии с развитием науки и тех ники, с потребностями населения и народного хозяйства;
– обеспечение совместимости и взаимозаменяемости продукции, а также развитие специализации в области проектирования и производства продукции;
– установление рациональной номенклатуры выпускаемой продукции;
– содействие экономии людских и материальных ресурсов, улучшению экономических показателей производства;
– устранение технических барьеров в производстве и торговле, обеспечение конкурентоспособности продукции на мировом рынке и эффективного участия государства в межгосударственном и международном разделении труда;
– развитие международного экономического, технического и культурного сотрудничества; создание условий для развития экспорта товаров, отвечающих современным требованиям мирового рынка;
– ускорение научно-технического прогресса, повышение эффективности общественного производства и производительности труда (в том числе инженерного и управленческого);
– обеспечение безопасности народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;
– содействие повышению обороноспособности и мобилизационной готовности страны.
Основными задачами стандартизации являются:
– обеспечение взаимопонимания между разработчиками, изготовителями, продавцами и потребителями (заказчиками);
– установление оптимальных требований к номенклатуре и качеству про дукции в интересах потребителя и государства, в том числе, обеспечивающих ее безопасность для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества;
– установление требований по совместимости (конструктивной, электри ческой, электромагнитной, информационной, программной и др.), а также взаимозаменяемости продукции;
– согласование и увязка показателей и характеристик продукции, ее эле ментов, комплектующих изделий, сырья и материалов;
– унификация на основе установления и применения параметрических и типоразмерных рядов, базовых конструкций, конструктивно-унифицированных блочно-модульных составных частей изделий;
– установление метрологических норм, правил, положений и требований;
– нормативно-техническое обеспечение контроля (испытаний, анализа, измерений), сертификации и оценки качества продукции;
– создание и ведение систем классификации и кодирования технико-экономической информации;
– установление требований к технологическим процессам, в том числе для снижения материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости, для обеспечения применения малоотходных технологий;
– нормативное обеспечение межгосударственных и государственных социально-экономических и научно-технических программ (проектов) и инфраструктурных комплексов (транспорт, связь, оборона, охрана окружающей среды, контроль среды обитания, безопасность населения и т.д.);
– создание системы каталогизации для обеспечения потребителей информацией о номенклатуре и основных показателях продукции;
– содействие выполнению законодательства Российской Федерации методами и средствами стандартизации.
В Российской Федерации разрабатываются и применяются стандарты трех категорий:
государственные стандарты — ГОСТ;
отраслевые стандарты — ОСТ;
стандарты предприятий — СТП.
Государственные стандарты обязательны к применению всеми предприятиями, организациями и учреждениями во всех отраслях народного хозяйства. Их действие распространяется преимущественно на объекты межотраслевого применения, нормы, требования, параметры, показатели качества продукции, термины, обозначения и пр., необходимые для обеспечения единства и взаимосвязи различных областей науки, техники и производства, а также на продукцию массового и крупносерийного производства широкого и межотраслевого применения.
Объектами государственной стандартизации обязательно должны быть:
– общетехнические и организационно-методические правила и нормы (ряды номинальных частот и напряжений электрического тока, предпочти тельные числа, требования охраны природной среды, рационального использования природных ресурсов и пр.);
– межотраслевые требования и нормы техники безопасности и производственной санитарии;
– общие требования к продукции, имеющей межотраслевое применение (по устойчивости к воздействиям внешней среды, радиационной стойкости и т. д.);
– основные эксплуатационные свойства и технические характеристики групп однородной продукции, имеющей межотраслевое применение (сырья, материалов, машин, изделий, приборов) и методы их контроля;
– единицы физических величин, государственные эталоны единиц физии- ческих величин, правила государственных испытаний средств измерений, методы и средства поверки средств измерений, методики выполнения и нор мы точности (погрешности) измерений;
– научно-технические термины, определения и обозначения;
– системы классификации и кодирования технико-экономической инфор- мации;
– системы конструкторской, технологической, управленческой документа- ции, формы и системы организации производства.
Отраслевые стандарты обязательны к применению всеми предприятиями, организациями и учреждениями данной отрасли, а также предприятиями и организациями других отраслей, использующих продукцию этой отрасли. Отраслевые стандарты организационно-методического характера обязательны только для предприятий, организаций и учреждений утвердившего их министерства (ведомства). Отраслевые стандарты устанавливают требования к продукции, не относящейся к объектам государственной стандартизации и необходимые для обеспечения взаимосвязи в производственно-технической и организационно-управленческой деятельности предприятий, организаций и учреждений отрасли.
К объектам отраслевой стандартизации относятся:
– изделия серийного и мелкосерийного производства; конкретные виды продукции, для которой государственными стандартами установлены общие технические характеристики;
– детали и сборочные единицы, технологическая оснастка и инструменты, сырье, материалы, полуфабрикаты, технологические нормы и типовые технологические процессы внутриотраслевого применения;
– методики выполнения и нормы точности измерений.
Иногда отраслевые стандарты могут ограничивать применение государственных стандартов для используемой в отрасли номенклатуры изделий, типоразмеров и т.д. Однако при этом технические характеристики продукции, включенные в отраслевой стандарт, не могут быть ниже, чем в государственном стандарте.
Стандарты предприятия являются обязательными только для предприятия, разработавшего и утвердившего данный стандарт. Эти стандарты могут распространяться на внутренние нормы и правила в области управления и организации производства, управления номенклатурой и качеством продукции и т. д. Стандарты предприятия также могут с учетом особенностей конкретного предприятия ограничивать применение конкретной номенклатуры материалов, изделий, узлов и деталей, установленной стандартами других категорий.
Обозначение государственного стандарта Российской Федерации состоит из индекса (ГОСТ Р), регистрационного номера и отделенных тире двух последних цифр года утверждения. При вхождении Госстандарта в комплекс стандартов в его регистрационном номере первые цифры с точкой определяют код системы. Далее структура обозначения включает номер классификационной группы и порядковый номер регистрации Госстандарта.
Пример обозначения: ГОСТ Р 2.41-99, где 2 — комплекс стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД); 4 — код классификационной группы; 1 — разработан первым по порядку; 99 — утвержден в 1999 г.
Обозначение стандарта отрасли состоит из индекса (ОСТ), условного обозначения министерства и регистрационного номера, присвоенном министерством по согласованию с Госстандартом, и отделенных тире двух последних цифр года утверждения.
Аналогично обозначению отраслевого стандарта строится структура обозначения стандартов предприятий (СТП) и научно-технического, инженерного общества и других общественных организаций и объединений (СТО).
В соответствии с единой государственной системой стандартизации установлены следующие основные виды стандартов:
стандарты основополагающие;
стандарты на продукцию, услуги;
стандарты на работы (процессы);
стандарты на методы контроля (испытаний, измерений, анализа).
Основополагающие стандарты устанавливают общие организационно-технические положения для определенной области деятельности, а также общетехничеекие требования, нормы и правила, обеспечивающие взаимопонимание, техническое единство и взаимосвязь различных областей науки, техники и производства в процессах создания и использования продукции, охрану окружающей среды, безопасность продукции, процессов и услуг для жизни, здоровья, имущества и другие общетехнические требования.
Стандарты на продукцию (услуги) устанавливают требования к группам однородной продукции (услуг) или к конкретной продукции (услуге).
Стандарты на работы (процессы) устанавливают основные требования к методам (способам, приемам, режимам, нормам) выполнения различного рода работ в технологических процессах разработки, изготовления, хранения, транспортирования, эксплуатации, ремонта и утилизации продукции.
Стандарты на методы контроля устанавливают методы (способы, приемы, методики и др.) проведения испытаний, измерений, анализа продукции при ее создании, сертификации и использовании.
В соответствии с единой государственной системой стандартизации установлены следующие основные виды стандартов, распространяющихся на определенную продукцию (услугу):
стандарт технических условий (общих технических условий);
стандарт типов и основных параметров (размеров);
стандарт конструкции и размеров;
стандарт технических требований;
стандарт сортамента;
стандарт марок;
стандарт методов испытаний;
стандарт правил приемки;
стандарт правил маркировки, упаковки, хранения и транспортировки;
стандарт правил эксплуатации и ремонта;
стандарт типовых технологических процессов;
стандарт на методы и средства поверки измерительных приборов.
Основные результаты действия стандартизации оценивают по тем изменениям, которые она внесла в развитие научно-технического прогресса и хозяйственную деятельность. Для того чтобы стандартизация была эффективной, при ее проведении необходимо соблюдение определенных принципов.
Системный подход в стандартизации — направление практической деятельности, в основе которого лежит рассмотрение объектов стандартизации как систем. В основу этого подхода заложена система — целое, составленное из частей, или, в современном понимании, — множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих определенную целостность, единство. При использовании системного подхода в стандартизации необходимо ориентироваться на раскрытие целостности объекта, выявление многообразных типов связей в нем и сведение их в единую теоретическую картину.
Системный подход оказался необходимым методологическим средством стандартизации, используемым при изучении сложных технических конструкций, интерпретации их устройства и функций посредством норм, показателей и описаний. Наиболее простое представление об объектах стандартизации дает вид и тип системы одинаковых или аналогичных предметов и изделий. Начиная с производства, объекты стандартизации усложняются за счет структуры и развития связей.
Научный подход в стандартизации основан на том, что показатели, нормы, характеристики и требования, включаемые в стандарт, должны соответствовать передовому уровню науки и техники и основываться на результатах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. В связи с этим разработка всех видов и категорий стандартов должна вестись с учетом и использованием научных достижений в соответствующих областях, а в необходимых случаях разработке стандартов должно предшествовать проведение научно-исследовательских работ.
Принцип комплексности стандартизации — один из основных принципов. Практика стандартизации привела к двум взаимосвязанным направлениям ее осуществления: от частного к целому; от целого к частному.
Первое направление связано с развитием стандартизации снизу вверх – от стандартизованных общих конструктивных деталей и элементов к машинам, аппаратам, приборам. Оно характерно для тех изделий общего применения, которые изготавливают на специализированных заводах массового производства.
Второму направлению соответствует развитие стандартизации сверху вниз, т. е. от стандартизации основных параметров сложных объектов производства (систем, машин, приборов) к стандартизации составляющих их элементов (агрегатов, узлов, деталей).
Принцип взаимозаменяемости изделий – свойство независимо изготовляемых деталей и сборочных единиц занимать свое место в изделии без дополнительной обработки. Данный принцип позволяет в процессе монтажа и замены технических конструкций (оборудования, приборов, аппаратов, механизмов, агрегатов) исключить необходимость в подгонке.
Взаимозаменяемость обеспечивают путем установления в стандартах, чертежах, нормативных документах и другой технической документации единых номинальных размеров для сопрягаемых деталей, соответствующих допустимых пределов размеров, геометрических форм и расположения поверхностей и регламентирующих требований к качеству материалов. Взаимозаменяемые детали должны быть одинаковыми по размерам, массе, форме, твердости, физико-химическим свойствам и многим другим параметрам, установленным соответствующими стандартами. Различают функциональную и геометрическую взаимозаменяемость изделий.
Функциональная взаимозаменяемость предусматривает обеспечение физико-химических и эксплуатационных показателей без нарушения технических требований к конкретному изделию. Функциональная взаимозаменяемость предполагает не только возможность нормальной сборки, но и нормальную работу изделия после установки в нем новой детали или другой составной части взамен вышедшей из строя. Стандарты на продукцию в необходимых случаях должны устанавливать нормы и требования, обеспечивающие функциональную взаимозаменяемость изделий.
Геометрическая взаимозаменяемость — вид взаимозаменяемости, при которой обеспечивается сборка изделия по геометрическим параметрам с учетом размеров, формы и расположения деталей.
Принцип предпочтительности используется при разработке стандартов на изделия широкого применения, решении задач рационального выбора и установления градаций количественных значений параметров изделий, проведении унификации, типизации и должен основываться на использовании рядов предпочтительных чисел. Установление на их основе рядов параметров, с одной стороны, препятствует неоправданному расширению номенклатуры и типоразмеров разрабатываемых изделий, а с другой — позволяет установить такие их технико-экономические характеристики, которые соответствуют современным требованиям, а также учесть перспективы развития соответствующих видов продукции.
Требования научно-технического прогресса и разработка конкурентоспособной продукции вынуждают производителей, в том числе и российских, создавать и выпускать все более совершенные изделия одного и того же назначения. Исключить неоправданно большую номенклатуру этих изделий и обеспечить согласование между собой их параметров и размеров можно лишь на основе создания стандартов параметров. Суть «параметрической» стандартизации заключена в том, что параметры изделий массового производства устанавливаются по определенным правилам, на основе рядов предпочтительных чисел.
В Российской Федерации действует система предпочтительных чисел, устанавливающая предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел (ряды R).
В зависимости от метода решения главной задачи стандартизации различают несколько ее основных форм: симплификацию, унификацию, типизацию и агрегатирование.
Симплификация заключается в простом сокращении числа применяемых при разработке изделия или при его производстве марок и сортаментов материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий и пр., до количества, технически и экономически целесообразного, достаточного для выпуска изделий с требуемыми показателями качества. Являясь простейшей формой и начальной стадией более сложных форм стандартизации, симплификация оказывается экономически выгодной, так как приводит к упрощению производства, облегчает отчетность, материально-техническое снабжение, складирование изделий.
Унификация — выбор оптимального числа разновидностей продукции, процессов и услуг, значений их параметров и размеров. Она заключается в рациональном сокращении числа типов, видов и размеров объектов одинакового функционального назначения и направлена на уменьшение числа разновидностей путем комбинирования двух или более разновидностей.
Наиболее часто объектами унификации являются отдельные изделия, их составные части, детали, комплектующие элементы и т.д. Проводится унификация на основе анализа конструктивных вариантов изделий, их применяемости, путем сведения близких по назначению, конструкции и размерам изделий, их составных частей и деталей к единой типовой конструкции. При необходимости в конструкцию унифицируемых изделий и их элементов вносят технические усовершенствования и доработки.
Типизация — форма стандартизации, заключающаяся в разработке и установлении типовых решений (конструктивных, технологических, организационных и т. д.) на основе наиболее прогрессивных методов и режимов работы. Определение «типизация» непосредственно связано с понятиями:
типоразмер изделия — характеристика, определяющая отличие изделия от других изделий этой же конструкции (типа) хотя бы числовым значением любого параметра;
типоразмерный ряд — совокупность типоразмеров изделия, построенная в соответствии с числовыми значениями одного из конкретных его параметров.
Применительно к разрабатываемым конструкциям типизация заключается в том, что некоторое конструктивное решение (существующее или специально разработанное) принимается за основное — базовое для нескольких одинаковых или близких по функциональному назначению изделий. Требуемая же номенклатура и варианты изделий строятся на основе базовой конструкции путем внесения в нее ряда второстепенных изменений и дополнений.
Агрегатирование — метод создания новых машин, приборов и другого оборудования, путем компоновки конечного изделия из ограниченного набора стандартных и унифицированных узлов и агрегатов, обладающих геометрической и функциональной взаимозаменяемостью. Возможность многократного применения элементов набора в различных модификациях машин, устройств и приборов одного и того же класса или близких по назначению решает ряд специфических задач: обеспечивает конструктивную преемственность при разработке и создании новых изделий; позволяет использовать освоенные на производстве узлы и агрегаты; значительно сокращает трудоемкость проектирования, изготовления, наладки и ремонта изделий; улучшает качество продукции; повышает уровень взаимозаменяемости продукции; способствует специализации предприятий, механизации и автоматизации производственных процессов, а также облегчает перестройку производства при переходе предприятий на освоение новой продукции.