Государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерений в Республике Казахстан

Введение

Метрология (от греч. «метро" — мера, «логос» — учение) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и требуемой точности измерений.

В современном обществе метрология как наука и область практической деятельности играет большую роль. Это связано с тем, что практически нет ни одной сферы человеческой деятельности, где бы не использовались результаты измерений. Измерения количественно характеризуют окружающий материальный мир, раскрывая действующие в природе закономерности. Они являются основой научных знаний, служат для учета материальных ресурсов, обеспечения требуемого качества продукции, совершенствования технологии, автоматизации производства, стандартизации и т. д. 8].

В нашей стране ежедневно исполняется свыше 20 миллиардов различных измерений. Измерения являются неотъемлемой частью большинства трудовых процессов. Затраты на обеспечение и проведение измерений составляют около 20% от общих затрат на производство продукции.

Таким образом, на основе измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Что касается непосредственно продукции, то измерительная информация служит основой для принятия решений о ее качестве при внедрении систем качества, в научных экспериментах и т. д. Только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивают правильность принимаемых решений на всех уровнях управления. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, различным авариям.

Возможность применения результатов измерений для правильного и эффективного решения любой измерительной задачи определяется следующими тремя условиями:

— результаты измерений выражаются в узаконенных (установленных законодательством Казахстана) единицах;

— значения показателей точности результатов измерений известны с необходимой заданной достоверностью;

— значения показателей точности обеспечивают оптимальное в соответствии с выбранными критериями решение задачи, для которой эти результаты предназначены (результаты измерений получены с требуемой точностью). Если при измерениях соблюдаются все условия (обеспечивается единство и требуемая точность измерений), то говорят о метрологическом обеспечении.

Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений. Научной основой метрологического обеспечения является метрология — наука об измерениях; организационной основой является метрологическая служба России; техническими средствами являются: система средств измерений, эталонов, система передачи размеров единиц от эталона рабочим средствам измерений, система стандартных образцов, система стандартных справочных данных; правила и нормы по обеспечению единства измерений установлены в Законе РК «Об обеспечении единства измерений» и в нормативных документах Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).

Можно выделить три главные функции метрологического обеспечения: учет продукции, исчисляющейся по массе, длине, объему, мощности, энергии; измерения физических величин, технических параметров, характеристик процессов, состава и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции, в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях; измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи.

Следует отметить, что в деятельности по метрологическому обеспечению участвуют не только метрологи, то есть лица или организации, ответственные за единство измерений, но и каждый специалист: или как потребитель количественной информации, в достоверности которой он заинтересован, или как участник процесса ее получения и обеспечения достоверности измерений.

Современное состояние метрологического обеспечения требует высокой квалификации специалистов. Механическое перенесение зарубежного опыта в отечественные условия в настоящее время невозможно, и специалистам необходимо иметь достаточно широкий кругозор, чтобы творчески подходить к выработке и принятию решений на основе измерительной информации. Это касается не только работников производственной сферы. Знания в области метрологии важны и для специалистов по реализации продукции, менеджеров, экономистов, которые должны использовать достоверную измерительную информацию в своей деятельности.

Исходя из выше сказанного, очевидно, что тема данной курсовой работы не утратила своей актуальности и требует достаточно подробного рассмотрения.

1. Роль метрологического обеспечения в управлении качеством продукции

1.1 Научно-технические основы метрологического обеспечения Измерения являются одним из путей познания природы человеком. Они объединяют теорию с практической деятельностью людей. В интересах каждой страны, во взаимоотношениях между различными странами необходимо, чтобы результаты измерений, где бы они не выполнялись, могли бы быть согласованы. Другими словами, необходимо, чтобы результаты измерений одинаковых величин, полученные в разных местах и с помощью различных измерительных средств, были бы сопоставимы на уровне требуемой точности. В первую очередь, для этого необходимо единство мер, которое является одним из условий обеспечения сопоставимости результатов измерений. Кроме того, необходимо выполнение ряда других условий для того, чтобы обеспечить все те качества результатов измерений, которые нужны для их сопоставимости и правильного использования, что в целом называют единством измерений.

Вопросами теории и практики обеспечения единства измерений занимается метрология. Она служит теоретической основой измерительной техники.

В настоящее время прогресс во всех областях естественных наук, техники, промышленности определяется, кроме экономических факторов, полнотой и достоверностью сведений о физических, химических, биологических и других явлениях и процессах, о свойствах веществ, материалов, конструкций, найденных только путем измерений. Без получения посредством измерений достаточно полных и достоверных сведений было бы невозможно достигнуть крупнейших научных и практических результатов в области использования атомной энергии, в области создания новых материалов с заранее заданными свойствами.

Проблема повышения надежности изделий во всех отраслях экономики может решаться только на основе получения полной и достоверной измерительной информации о параметрах, определяющих их надежность. Проблема обеспечения высокого качества продукции находится в прямой зависимости от степени метрологического обслуживания производства. Это, прежде всего, умение правильно измерять параметры качества материалов и комплектующих изделий [9, с. 266]. Для повышения качества продукции необходим постоянный контроль качества с помощью средств измерений.

Таким образом, повышение эффективности производства и качества продукции требует максимальной достоверности объективной количественной информации о значениях параметров, характеризующих испытуемую продукцию. Такая информация может использоваться для оценки соответствия продукции своему назначению и установленным требованиям.

Основными источниками информации о качестве продукции являются контроль и испытания, реализация которых связана с измерениями.

Единство и требуемая точность измерений достигается, как уже отмечалось выше, метрологическим обеспечением, под которым понимается установление научных и организационных основ технических средств измерений, правил и норм. Метрологическое обеспечение — широкое понятие, требующее обязательного уточнения в зависимости от стоящих перед ним задач.

Метрологическое обеспечение стандартизации предусматривает такой вид деятельности, который связан с обоснованием допусков (требований точности) на значения параметров продукции, на технологические процессы при ее производстве, а также на осуществление методов измерений, контроля и испытаний установленных значений ее параметров с помощью обоснованно выбранных средств измерений и испытательного оборудования.

При сертификации, которая осуществляет проверки подтверждения соответствия продукции установленным требованиям, главным в метрологическом обеспечении является обеспечение единства измерений и, в первую очередь, проверка и обеспечение «привязки» используемых средств измерений через поверку (или калибровку) к государственным эталонам физических величин.

Исходя из задач метрологического обеспечения при стандартизации и сертификации, можно прийти к выводу, что метрологическое обеспечение является связующим звеном между стандартизацией и сертификацией. Каждый из трех видов деятельности (стандартизация, сертификация и метрология) связан с двумя другими. Все три вида имеют общую часть — качество [4, с. 223]. Действительно, сертификация проводится в целях подтверждения показателей качества продукции, заявленной изготовителем. Последний обязан обеспечивать соответствие своей продукции установленным требованиям.

В свою очередь, стандартизация — это деятельность по установлению норм, правил и характеристик, проводимая в целях обеспечения качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии, а также в целях обеспечения единства измерений.

Пересечение множества целей стандартизации, сертификации и метрологии и дает общую для указанных видов деятельности категорию, а именно — качество.

Подтверждением качества является сертификат, выданный третьей стороной — органом по сертификации. Этот документ оформляется на основании положительных результатов испытаний на соответствие требованиям стандартов. Результаты испытаний, в свою очередь, основываются на достоверных результатах измерений во время испытаний, единство которых гарантируется Государственной метрологической службой Казахстана с ее государственными эталонами физических величин. Таким образом, система измерений является объективным инструментом (вследствие того, что государственные эталоны Казахстана регулярно сличаются с международными и национальными эталонами других стран), который служит для обеспечения, оценки и управления качеством продукции и услуг через стандарты, метрологическое обеспечение производства и испытаний.

Вопросы метрологического обеспечения сертификации являются предметом пристального внимания, начиная с процедуры установления технической компетенции испытательных лабораторий при их аккредитации, так как испытательные и измерительные лаборатории являются центральным звеном получения достоверных результатов сертификационных испытаний. Достоверность определения показателей качества продукции зависит от уровня метрологического обеспечения, которое предусматривает наличие: обоснованных требований к точности результатов сертификационных испытаний; документов, регламентирующих методики испытаний; необходимых средств измерений; квалифицированного персонала; системы подтверждения метрологической пригодности измерительного оборудования.

В данном случае под измерительным оборудованием подразумеваются все средства измерений, эталоны, образцовые вещества, вспомогательная аппаратура, необходимые для проведения испытаний. Метрологическое подтверждение пригодности означает в соответствии со стандартом ИСО 10 012−1 последовательность операций, необходимую для того, чтобы гарантировать соответствие данного измерительного оборудования требованиям, отвечающим его назначению.

Более сложной процедурой, применяемой в случаях, когда процесс измерения имеет сложный характер, является система управления измерительным процессом, под которым понимается контроль и анализ данных измерительного процесса в сочетании с корректирующими действиями, направленными на поддержание непрерывного нахождения измерительного процесса в рамках установленных требований. Все особенности этой системы изложены в стандарте ИСО 10 012−2. Корректирующие действия могут включать уменьшение интервалов между поверками, ремонт или замену нестабильного или ненадежного прибора, увеличение времени проведения измерений.

Основные положения, связанные с метрологическим обеспечением испытаний, сначала были изложены в стандартах серии ИСО 9000, а затем получили дальнейшее развитие в Руководстве ИСО/КАСКО 130 «Общие требования к компетентности калибровочных и испытательных лабораторий». Этот документ является основой как для внедрения систем качества в лабораториях, так и для оценки их компетентности при аккредитации. В число основных положений, указанных в нормативных документах и являющихся объектами проверки при сертификации систем качества, входят: средства испытаний, измерений и вспомогательные устройства; порядок подготовки к проведению испытаний и измерений; правила обработки и оформления результатов испытаний и измерений; допустимые погрешности результатов измерений и точности результатов испытаний [4, с. 225]. Результат проводимых сертификационных испытаний (измерений) излагается в протоколе, где параметр испытуемого объекта выражается в соответствующих единицах измерений.

Можно выделить следующие основные определения в области метрологии:

— единица физической величины — физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1 (например, 1 метр, 1 килограмм и т. д.);

— система единиц физических величин — совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами;

— эталон единицы — средство измерений (мера, прибор, измерительная система), обеспечивающее реализацию, хранение, воспроизведение и передачу единицы физической величины с известной точностью;

— результат измерения — значение, приписываемое величине, полученной путем измерения. Необходимо сказать о том, что в действительности при измерениях получают «условно истинное значение измеряемой физической величины», которое приближается к истинному значению и поэтому может быть использовано вместо него. Условность истинности заключается в погрешностях, обусловленных прибором, методикой измерений, обработкой результатов измерений, а также в недостаточности наших знаний о физической природе исследуемых процессов.

— погрешность результата измерений — отклонение результата измерений от условно истинного (действительного) значения измеряемой величины [4, с. 221].

Далее рассмотрим более подробно данные понятия.

Физической величиной называется одно из свойств физического объекта (явления, процесса), которое является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением.

Каждая физическая величина имеет свои качественную и количественную характеристики. Качественная характеристика определяется тем, какое свойство материального объекта или какую особенность материального мира эта величина характеризует. Так, свойство «прочность» в качественном отношении характеризует такие материалы, как сталь, дерево, ткань, стекло и многие другие, в то время как количественное значение прочности для каждого из них совершенно разное. Для выражения количественного содержания свойства конкретного объекта употребляется понятие «размер физической величины». Этот размер устанавливается в процессе измерения.

Целью измерений является определение значения физической величины — некоторого числа принятых для нее единиц (например, результат измерения массы изделия составляет 2 кг, высоты здания -12 м и др.).

Различают истинное, действительное и измеренное значения физической величины. Истинное значение физической величины — это значение, идеально отражающее в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Из-за несовершенства средств и методов измерений истинные значения величин практически получить нельзя. Их можно представить только теоретически. А значения величины, полученные при измерении, лишь в большей или меньшей степени приближаются к истинному значению. Действительное значение физической величины — это значение величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него. Измеренное значение физической величины — это значение, полученное при измерении с применением конкретных методов и средств измерений.

Для каждого параметра продукции должны соблюдаться требования:

— корректность формулировки измеряемой величины, исключающая возможность различного толкования (например, необходимо четко определять, в каких случаях определяется «масса» или «вес» изделия, «объем» или «вместимость» сосуда и т. д.);

— определенность подлежащих измерению свойств объекта (например, температура в помещении не более …°С допускает возможность различного толкования. Необходимо так изменить формулировку требования, чтобы было ясно, установлено ли это требование к максимальной или к средней температуре помещения, что будет в дальнейшем учтено при выполнении измерений);

Существует несколько определений понятия «измерения», каждое из которых описывает какую-нибудь характерную особенность этого многогранного процесса. В соответствии с ГОСТ 16 263–70 «ГСИ. Метрология. Термины и определения» измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Измерения в зависимости от способа получения числового значения измеряемой величины делятся на прямые и косвенные. Прямые измерения — измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Например, измерение длины линейкой, температуры термометром и т. п. Косвенные измерения — измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Например, площадь прямоугольника определяют по результатам измерения его сторон, плотность твердого тела определяют по результатам измерений его массы и объема и т. п.

Наибольшее распространение в практической деятельности получили прямые измерения, т.к. они просты и могут быть быстро выполнены. Косвенные измерения применяют тогда, когда нет возможности получить значение величины непосредственно из опытных данных.

Физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице, как уже отмечалось ранее, называется единицей физической величины. Разные единицы одной и той же величины отличаются друг от друга своим размером. Так, размер килограмма в тысячу раз больше размера грамма, размер минуты в шестьдесят раз больше размера секунды.

Для большинства величин единицы получают по формулам, выражающим зависимость между физическими величинами. В этом случае единицы величин будут выражаться через единицы других величин. Например, единица скорости — метр в секунду, единица плотности — килограмм на метр в квадрате. Единицы, образованные с помощью формул, называют производными единицами.

Единицы физических величин объединяются по определенному принципу в системы единиц. Эти принципы заключаются в следующем: произвольно устанавливают единицы для некоторых величин, называемых основными единицами, и по формулам через основные получают все производные единицы для данной области измерений. Совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами, составляет систему единиц физических величин.

Многообразие систем единиц для различных областей измерений создавало трудности в научной и экономической деятельности, как в отдельных странах, так и в международном масштабе. Поэтому возникла необходимость в создании единой системы единиц, которая включала бы в себя единицы величин для всех разделов физики. В 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам Международной организации мер и весов (МОМВ) была принята Международная система единиц (СИ). В нашей стране Международная система единиц применяется с 1 января 1963 года.

Главными единицами физических величин в международной системе единиц являются: единица длины — метр (м), единица массы — килограмм (кг), единица времени — секунда ©, единица силы электрического тока — ампер (А), единица термодинамической температуры — кельвин (К), единица силы света — кандела (кд), единица количества вещества — моль (моль) [4, с. 178].

В настоящее время применение единиц физических величин в России узаконено Конституцией РК и Законом РК «Об обеспечении единства измерений». В практической деятельности следует руководствоваться единицами физических величин, регламентированными ГОСТ 8.417−81 «Единицы физических величин». В этом стандарте наряду с единицами Международной системы единиц представлены допущенные к применению другие единицы. В стандарте приведены правила написания и обозначения единиц. Эти правила следует использовать при оформлении требований к измерительной информации. Например, обозначения единиц, наименования которых образованы по фамилиям ученых, должны записываться с прописной буквы (220 В, 25 А и др.); при перечислении нескольких измеряемых значений обозначение единиц ставят после последней цифры: 4, 6, 8 мм; помещение обозначений единиц рядом с формулой, выражающей зависимость между величинами, не допускается (пояснения единиц даются отдельно).

Одно из условий обеспечения единства измерений — выражение результата в узаконенных единицах. Это предполагает не только применение допущенных ГОСТ 8.417−81 единиц, но и обеспечение равенства их размеров. А для этого необходимо обеспечить воспроизведение, хранение единиц физических величин и передачу их размеров всем применяемым средствам измерений, проградуированных в этих единицах.

Средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке, называется эталоном. Эталон, утвержденный в качестве исходного для страны, называют государственным эталоном.

В основе создания эталонов лежат фундаментальные исследования. В эталонах воплощены новейшие достижения науки и техники для воспроизведения единиц с максимально возможной точностью. Эталонную базу страны составляет государственные эталоны, которые хранятся в Государственных научных метрологических центрах. Для различных метрологических работ создают вторичные эталоны, значения которых устанавливают по государственному эталону.

Для передачи размеров единиц от государственного эталона рабочим средствам измерений создана система эталонов, которые по точности подразделяются на разряды, которые показаны на рисунке 1 [4, с. 179]. Передача размеров единиц осуществляется путем поверки или калибровки средств измерений.

1.Государственные эталоны

2.Рабочие эталоны

3.Образцовые средства измерений

1-го разряда

4.Образцовые средства измерений

2-го разряда

5.Образцовые средства измерений

3-го разряда

6.Образцовые средства измерений

4-го разряда

7.Рабочие средства измерений Соподчинение Государственного эталона, вторичных, а также системы разрядных эталонов и рабочих средств измерений установлено государственной поверочной схемой. Поверочная схема — утвержденный в установленном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размеров единиц от государственного эталона рабочим средствам измерений. Поверочные схемы состоят из чертежа и текстовой части. На чертеже указывают: наименование средств измерений, диапазоны значений физических величин, обозначения и значения погрешностей, наименования методов поверки. Текстовая часть состоит из вводной части и пояснений к элементам поверочной схемы.

Средство измерений представляет собой техническое устройство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики. К средствам измерений относятся: меры, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

Мера — это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. К мерам относят, например, гири, концевые меры длины. Меры, воспроизводящие физическую величину одного размера, называются однозначными. Меры, воспроизводящие ряд одноименных величин различного размера (например, линейка с миллиметровыми делениями), называются многозначными Особую категорию средств измерений составляют стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Например, образцы свойств: образец твердости, образец цвета и др., и образцы состава: чистые металлы, образцы марки стали, газовые смеси и др. Стандартный образец — средство измерений в виде вещества (материала), состав и свойства которого установлены при метрологической аттестации.

Измерительный прибор — средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы по способу получения результата измерений подразделяют на показывающие (аналоговые и цифровые) и регистрирующие (самопишущие и печатающие).

Измерительная установка — совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных приборов) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте.

Измерительная система — совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связей, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки передачи и (или) использования в автоматических системах управления [8, с. 166].

По метрологическому назначению средства измерений подразделяют на два вида: рабочие средства измерений, которые предназначены для получения результатов измерений при решении различных производственных задач; эталоны, которые предназначены для воспроизведения, хранения и передачи размеров единиц рабочим средствам измерений. Государственные и рабочие эталоны хранят и применяют Государственные научные метрологические центры. Эталоны (бывшие образцовые средства измерений) предназначены только для передачи размеров единиц, их хранят и применяют органы государственной метрологической службы и метрологические службы юридических лиц. Поэтому увязка рабочих средств измерений с Государственным эталоном является исключительно метрологической задачей и выполняют эту задачу аттестованные в установленном порядке специалисты.

Для получения результата измерения средства измерений применяются в соответствии с определенным методом. Под методом измерений понимают совокупность приемов использования, принципов и средств измерений. Принципы измерения определяют совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Наибольшее распространение получила метрологическая классификация методов измерений, в соответствии с которой методы измерений подразделяются на метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки — это такой метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. В приборе прямого действия предусмотрено преобразование сигнала измерительной информации в одном направлении без применения обратной связи. Например, измерение температуры ртутным термометром. Для измерения методом непосредственной оценки применяют очень много приборов различных видов: амперметры, барометры и др. Достоинствами этого метода является быстрота получения результата измерения, возможность непосредственного наблюдения за изменениями измеряемой величины. Однако его точностные возможности ограничены погрешностями градуировки прибора.

Метод сравнения с мерой — это такой метод, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. При этом используют прибор сравнения — измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с известной. Метод сравнения с мерой точнее метода непосредственной оценки. Точностные возможности метода сравнения с мерой определяются в основном погрешностью изготовления применяемых мер.

Отличием средства измерений от других технических устройств является то, что оно предназначено для получения измерительной информации и имеет нормированные метрологические характеристики. Метрологические характеристики средств измерений — характеристики свойств средств измерений, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Эти характеристики называют еще точностными характеристиками средств измерении. Информация о назначении и метрологических характеристиках приведена в документации на средства измерений (в государственном стандарте, в паспорте на средство измерения).

По метрологическим характеристикам средств измерений решается ряд задач, важных для обеспечения единства измерений:

— определение погрешности результата измерений (одной из составляющих погрешности измерений является погрешность средств измерений),

— выбор средств измерений по точности;

— сравнение средств измерений различных типов с учетом условий их применения;

— замена одного средства измерений на другое — аналогичное;

В практике применения средств измерений широко используется выражение — класс точности. Это характеристика, зависящая от способа, выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений. Впервые «класс точности» был введен в тридцатые годы применительно к стрелочным приборам и определял основную погрешность средств измерений.

Введение

класса точности преследовало цель классификации средств измерений по точности. Такое представление в то время было оправдано, и характеристикой «класс точности» можно было руководствоваться при выборе средств измерений, при ориентировочной оценке точности измерений и др.

В настоящее время, когда схемы и конструкции средств измерений усложнились, а области применения средств измерений весьма расширились, на погрешность измерений стали существенно влиять и другие факторы. В частности, изменения внешних условий (температура окружающей среды, механические нагрузки на средства измерений и т. д.), а также характер изменения измеряемых величин во времени. Основная погрешность измерительных приборов перестала быть действительно основной составляющей погрешности измерений. В международной практике «класс точности» устанавливается только для небольшой части приборов. Требования к назначению, применению и обозначению «классов точности» регламентированы в ГОСТ 8.401−80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Основные положения».

Метрологическое обеспечение средств измерений зависит от сферы их использования. Сферы распространения государственного метрологического контроля и надзора приведены в Законе РК «Об обеспечении единства измерений». В сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора используемые типы средств измерений должны быть утверждены и включены в Государственный реестр средств измерений.

На процесс измерения и получение результата измерения оказывает воздействие множество факторов: характер измеряемой величины, качество применяемых средств измерений, метод измерений, условия измерения (температура, влажность, давление и т. п.), индивидуальные особенности оператора (специалиста, выполняющего измерения) и др. Под влиянием этих факторов результат измерений будет отличаться от истинного значения измеряемой величины. Отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения.

По форме числового выражения погрешности измерений подразделяют на абсолютные и относительные. Абсолютные погрешности выражают в единицах измеряемой величины. Относительная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Например, вагон массой 50 т измерен с абсолютной погрешностью ± 50 кг, относительная погрешность составляет ± 0,1%.

По источникам возникновения погрешности подразделяют на инструментальные (обусловлены свойствами средств измерений), методические (возникают, например, вследствие несовершенства принятого метода измерений) и субъективные (погрешности оператора).

По характеру проявления погрешности измерений подразделяют на систематические и случайные. Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. Если известны причины, вызывающие появление систематических погрешностей, то их можно обнаружить и исключить из результатов измерений. Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. В отличие от систематических погрешностей случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений. Однако их влияние может быть уменьшено путем применения специальных способов обработки результатов измерений, основанных на положениях теории вероятности и математической статистики.

Для характеристики качества измерений применяют такие термины, как точность, правильность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Точность измерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных.

Правильность измерений — качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Результаты измерений правильны постольку, поскольку они не искажены систематическими погрешностями.

Сходимость измерений — качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях (одним и тем же средством измерений, одним и тем же оператором).

Воспроизводимость измерений — качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений).

Любая измерительная информация (приводимая в нормативных и технических документах, справочных пособиях и научно-технической литературе и др.), предназначенная для практического использования, должна сопровождаться указанием характеристик погрешности измерений. Погрешности измерений оказывают влияние на результаты контроля и испытания образцов продукции. При контроле продукции, параметры качества которой находятся близко к границе допускаемых значений, из-за погрешности измерений часть годных изделий может быть забракована (вероятности ошибок контроля первого рода), и часть бракованных изделий может быть принята как годная (ошибки контроля второго рода). Вероятности ошибок первого и второго рода являются критериями достоверности контроля.

1.2 Государственная метрологическая служба РК как организационная основа метрологического обеспечения управления качеством метрологический контроль измерение Государственная метрологическая служба Казахстана (ГМС) представляет собой совокупность государственных метрологических органов и создается для управления деятельностью по обеспечению единства измерений.

Общее руководство ГМС осуществляет Госстандарт РК, на который Законом «Об обеспечении единства измерений» возложены следующие функции:

— межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений;

— представление Правительству РК предложений по единицам величин, допускаемым к применению;

— установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

— определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;

— государственный метрологический контроль и надзор;

— участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений;

— утверждение нормативных документов по обеспечению единства измерений;

— утверждение государственных эталонов;

— установление межповерочных интервалов средств измерений;

— установление порядка разработки и аттестации методик выполнения измерений;

— ведение и координация деятельности Государственных научных метрологических центров, Государственной метрологической службы, Государственной службы времени и частоты, Государственной службы стандартных образцов, Государственной службы стандартных справочных данных;

— аккредитация государственных центров испытаний средств измерений;

— утверждение типа средств измерений;

— ведение Государственного реестра средств измерений;

— аккредитация метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений;

— утверждение перечней средств измерений, подлежащих поверке;

— установление порядка лицензирования деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;

— организация деятельности и аккредитация метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ;

— планирование и организация выполнения метрологических работ.

В состав ГМС входят семь государственных научных метрологических центров, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы и около 100 центров стандартизации и метрологии. Научные центры являются держателями государственных эталонов, а также проводят исследования по теории измерений, принципам и методам высокоточных измерений, разработке научно-методических основ совершенствования российской системы измерений. [4, с. 335].

Чтобы обеспечить единообразие средств измерений в стране, необходима отлаженная служба передачи размеров единиц величин от государственных эталонов к соподчиненным эталонам. Для этого следует поддерживать метрологические характеристики эталонов на уровне лучших мировых образцов, а главное — их погрешности. Этим занимаются государственные научные метрологические центры, которые хранят и совершенствуют около 120 государственных эталонов различных величин. Самое большое количество эталонов находится в Эталонном Центре «КазИнМетр» Наряду с ГМС вопросами обеспечения единства измерений занимаются: Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО), Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД). Деятельностью этих служб, как отмечалось выше, руководит Госстандарт РК, который координирует их работу с работой ГМС на основе единой технической политики.

ГСВЧ, не являясь составной частью ГМС, тесно связана с ней, поскольку занимается воспроизведением, хранением и передачей размеров единиц времени и частоты, шкал всемирного времени, координат полюсов Земли.

ГССО организует создание и использование системы эталонных образцов состава и свойств веществ и материалов (сплавов, медицинских препаратов, почв и др.), служба также обеспечивает разработку средств сопоставления характеристик стандартных образцов с характеристиками веществ и материалов, которые производятся промышленными, сельскохозяйственными и другими предприятиями, для их идентификации и контроля.

ГСССД занимается созданием достоверных характеристик физических констант, свойств веществ и материалов, минерального сырья и др., периодически публикуя справочные данные.

Во многих государственных органах управления создаются метрологические службы, которые функционируют в соответствии с Положением о метрологической службе, подлежащим согласованию с Госстандартом РК. Основные задачи, права и обязанности таких служб государственных органов управления и юридических лиц независимо от формы собственности определены в Правилах по метрологии ПР 50−732−93 «ГСИ. Типовое положение о метрологической службе государственных органов управления и юридических лиц». Этот документ предусматривает введение в структуру органов управления метрологических подразделений. Так, в Центральном аппарате управления создается должность главного метролога, в отраслях — головные и базовые метрологические службы, на предприятиях — калибровочные лаборатории и подразделения по ремонту средств измерений. На основании Закона РК «Об обеспечении единства измерений» создание метрологических служб обязательно в сферах: здравоохранения, охраны окружающей среды, обеспечения безопасности труда, производства продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд, испытаний и контроля качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов, обязательной сертификации и т. д.

Метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц организуют свою деятельность на основе положений Законов «Об обеспечении единства измерений», «О техническом регулирование», а также постановлений Правительства РК, административных актов субъектов федерации, областей и городов, нормативных документов Государственной системы обеспечения единства измерений и постановлений Госстандарта РК.

К основным задачам метрологических служб относятся обеспечение единства и требуемой точности измерений, осуществление метрологического контроля и надзора путем: калибровки средств измерений; надзора за состоянием и применением средств измерений, соблюдением метрологических правил и норм; проверки своевременности представления средств измерений на испытания в целях утверждения типа средств измерений, а также на поверку и калибровку.

Метрологические службы предприятий особое внимание должны уделять состоянию измерений, соблюдению метрологических правил и норм при испытаниях и контроле качества выпускаемой продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов РК при выполнении предприятием работ по обязательной сертификации продукции и услуг. Специалисты метрологических служб предприятия должны принимать активное участие в аттестации испытательных подразделений, в подготовке и аттестации производств и сертификации систем качества.

Головные и базовые организации метрологической службы подлежат аккредитации, которую проводят государственные органы управления с привлечением специалистов ГМС. Метрологические службы предприятий могут быть аккредитованы на право калибровки средств измерений на основе договоров, заключаемых с государственными научными метрологическими центрами или органами ГМС.

1.3 Обеспечение единства измерений На метрологические службы предприятий и организаций нормативно-правовым законодательством Республики Казахстан возложен большой объем требований к обеспечению единства измерений (метрологическому обеспечению). С введением в действие ГОСТ ИСО 9001−2001 эти службы обязаны осуществлять еще и управление устройствами для мониторинга и измерений.

Обеспечение единства измерений отличает наибольший объем требований в рамках систем менеджмента качества и одновременно практически полное отсутствие внимания со стороны специалистов по системам менеджмента качества.

Отражение вопросов метрологического обеспечения в правовых и нормативных актах, включая федеральные законы, постановления Правительства РК, национальные (государственные) стандарты, в том числе стандарты, устанавливающие требования к СМК, требует непосредственного участия специалистов-метрологов. Игнорирование этого условия приводит к появлению в документах не только неточностей, но и грубейших ошибок.

Так, в Положении о лицензировании деятельности в области вооружения и военной техники, введенном в действие постановлением Правительства РФ, в качестве одного из лицензионных требований указана необходимость «проведения своевременной поверки испытательного, технологического оборудования, контрольно-измерительных средств, используемых при осуществлении лицензируемого вида деятельности». В данной формулировке лицензионного требования допущено сразу три ошибки:

технологическое оборудование не поверяется, а проверяется на технологическую точность;

испытательное оборудование не поверяется, а аттестуется [1];

термин «контрольно-измерительные средства» действующими нормативными документами Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) не регламентирован. Согласно требованиям Закона РК «Об обеспечении единства измерений», поверке подвергаются средства измерений (СИ), «подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору».

Ошибки и заблуждения в отражении метрологических правил и норм присутствуют на всех уровнях нормативных документов: от государственных стандартов до стандартов организаций. При этом данные ошибки в понимании и отражении метрологических правил и норм не являются случайными.

Основные причины такого положения следующие:

— неосознанное игнорирование многочисленных учебных центров и организаций, осуществляющих обучение в области разработки и внедрения СМК, изучения метрологических правил и норм;

— невысокий уровень знаний метрологов предприятий вопросов обеспечения единства измерений и откровенно низкий — специалистов по системам менеджмента качества, в том числе экспертов органов по сертификации СМК и специалистов консалтинговых организаций;

— сложность, противоречивость и даже ошибочность положений действующего ГОСТ ИСО 9001−2001 и отмененного ГОСТ ИСО 9001−96 в части управления устройствами для мониторинга и измерений (управление контрольным, измерительным и испытательным оборудованием).

Увы, именно вопросы обеспечения единства измерений являются как «индикатором» компетентности экспертов органов по сертификации СМК, так и поводом усомниться в необходимости и полезности разработки, внедрения и сертификации СМК, основанных на требованиях международных стандартов ИСО серии 9000. Обеспечение единства измерений является областью деятельности, попадающей под действие Федерального закона «О техническом регулировании» (ст. 7), поэтому требования по обеспечению единства измерений являются обязательными. Более того, при всей важности остальных требований, предъявляемых к СМК ГОСТ ИСО 9001−2001, только требования к обеспечению единства измерений могут быть проконтролированы внешними организациями: территориальными органами государственной метрологической службы — в рамках государственного метрологического контроля и надзора, заказчиком — при проведении метрологической экспертизы разрабатываемой оборонной продукции (для предприятий оборонно-промышленного комплекса). Именно со стороны внешних контролирующих организаций и раздаются неодобрительные отзывы о сертификации СМК: на предприятии не поверено ни одного средства измерений, не аттестовано ни одной единицы испытательного оборудования, а оно предъявляет сертификат на систему менеджмента качества.

Учитывая сложившуюся негативную ситуацию в области знания, понимания и выполнения метрологических правил и норм, речь пойдет о требованиях по обеспечению единства измерений, предъявляемых к СМК предприятий и организаций стандартами ИСО серии 9000. При этом рассматрим не международный стандарт ИСО 9001:2000, а его аутентичный перевод — ГОСТ ИСО 9001−2001 «Системы менеджмента качества. Требования». Определяющим отличием ГОСТ ИСО 9001−2001 от стандарта ИСО 9001:2000 в части обеспечения единства измерений является наличие требования, изложенного в виде сноски к разд. 7.6 «Управление устройствами для мониторинга и измерений». Требования раздела 7.6 применяют наряду с метрологическими правилами и нормами, имеющими обязательную силу на территории республики, которые содержатся в нормативных документах по обеспечению единства измерений, утверждаемых Госстандартом РК в соответствии с Законом РК «Об обеспечении единства измерений».

Таким образом, в рамках данного вопроса необходимо рассмотреть два основных аспекта:

— метрологические правила и нормы, содержащиеся в Законе РК «Об обеспечении единства измерений» и нормативных документах по обеспечению единства измерений;

— требования по метрологическому обеспечению, изложенные в ГОСТ ИСО 9001−2001 и являющиеся новыми относительно действующих в Республике Казахстан метрологических правил и норм.

Состав метрологических правил и норм, содержащихся в Законе РФ «Об обеспечении единства измерений» и нормативных документах по обеспечению единства измерений, существенно шире требований, предъявляемых разд. 7.6 ГОСТ ИСО 9001−2001, поэтому остановимся на наиболее проблемном вопросе — смысловом содержании терминов «измерительное оборудование», «контрольное оборудование», «испытательное оборудование», «устройства для мониторинга и измерений». Сначала кратко проанализируем требования разд. 7.6 ГОСТ ИСО 9001−2001, содержание требований которого выходит за рамки вопросов, находящихся в ведении метрологии. Так, сам термин «измерение» (совокупность операций для установления значения величины) трактуется иначе, чем это регламентировано нормативными документами ГСИ (совокупности операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины) [7], а устройства для мониторинга и измерений могут и не быть средствами измерений. Более того, отдельные требования разд. 7.6 стандарта являются неопределенными, и даже ошибочными:

— отсутствуют определения используемых в разд. 7.6 терминов «мониторинг» и «устройства для мониторинга и измерений», что создает проблемы с пониманием их содержания;

— определение термина «измерительное оборудование», подвергаемого, согласно требованиям ГОСТ ИСО 9001−2001, поверке или калибровке, отличается от определения термина «средство измерений», регламентированного в РМГ 29−99, и включает вспомогательные устройства и программные средства, не обладающие метрологическими характеристиками;

— в ГОСТ ИСО 9001−2001 говорится о «поверке или калибровке измерительного оборудования», что вводит в заблуждение при определении СИ, подлежащих поверке. Между тем Закон РК «Об обеспечении единства измерений» и нормативные документы ГСИ предписывают четко разделять на предприятиях поверяемые и калибруемые средства измерений;

— из содержания ГОСТ ИСО 9001−2001 исчезли введенные ГОСТ ИСО 9001−96, ГОСТ ИСО 9002−96 и ГОСТ ИСО 9003−96 и твердо вошедшие в лексикон метрологов и специалистов по СМК термины «контрольное оборудование» и «испытательное оборудование», а также требования по управлению ими;

— раздел 7.6 ГОСТ ИСО 9001−2001 называется «Управление устройствами для мониторинга и измерений», тогда как требования предъявлены только к «измерительному оборудованию». При этом соотношение между «устройствами для мониторинга и измерений» и «измерительным оборудованием» не определено.

Помимо этого в разд. 7.5 «Производство и обслуживание» ГОСТ Р ИСО 9001−2001 одним из управляемых условий называется «наличие и применение контрольных и измерительных приборов», но далее в тексте стандарта эти термины не используются, а их определения не приведены. Таким образом, понимание и выполнение требований ГОСТ Р ИСО 9001−2001 в части обеспечения единства измерений становится достаточно проблематичным. Для устранения указанных недостатков, а также конкретизации метрологических правил и норм, обязательных для выполнения на предприятиях и в организациях, специалисты 32 ГНИИИ МО РК конкретизировали требования ГОСТ ИСО 9001−2001 в разд. 7.6 ГОСТ РВ 15.002−2003 «СРПП ВТ. Системы менеджмента качества. Общие требования» и дополнили ссылками на действующие нормативные документы ГСИ1.