Конспект. Метрология, стандартизация и сертификация. Конспект лекций. Лекция 1 Общие вопросы стандартизации, метрологии и сертификации
 Скачать 0.83 Mb.
|
|
Организационные , научные и методические основы метрологического обеспечения Система воспроизведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах всем без исключения СИ в стране составляет техническую базу обеспечения единства измерений. Значение физической величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения: Q = X·[Q], где Q – значение физической величины; X – числовое значение измеряемой величины в принятой единице; [Q] – выбранная для измерения единица. Допустим, измеряется длина отрезка прямой в 10 см с помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и миллиметрах. Для данного случая Q 1 = 10 см при X 1 = 10 и [Q] = 1 см Q 2 = 100 мм при X 2 = 100 и [Q] = 1 мм Q 1 = Q 2 , т.к. 10 см = 100 мм. Применение различных единиц (1 см и 1 мм) привело к изменению числового значения результата измерений. Государственная система обеспечения единства измерений Главной задачей в организации измерительных работ является: достижение сопоставимых результатов измерений одних и тех же объектов, выполненных в разное время, в разных местах, с помощью различных методов и средств. Это решается путем обеспечения единства измерений, которое достигается деятельностью метрологических служб, направленных на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с правилами, государственными актами, требованиями, нормами, установленными стандартами и др. НД в области метрологии. Это обеспечивается государственной метрологической службой страны, увязывающей свою деятельность с международными метрологическими организациями, метрологическими службами федеральных органов исполнительной власти России и метрологическими службами городских лиц. Важнейшей формой обеспечения единства измерений является государственный метрологический контроль и надзор. Итак, законодательная метрология является нормативной базой обеспечения единства измерений. Технической базой служит система воспроизведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах всем СИ. Система воспроизведения единиц физических величин и передачи размера средствам измерений – составляет техническую базу обеспечения единства измерений. 1. Воспроизведение единиц физических величин. В соответствии с основным уравнением измерения Q = X·[Q] измерительная процедура сводится к сравнению неизвестного размера с известным, в качестве которого выступает размер соответствующий единице Международной системы. Воспроизведение единицы представляет собой совокупность операций по материализации единицы физической величины с наивысшей в стране точностью с помощью государственного эталона или исходного рабочего эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц. Размеры единиц могут воспроизводится там же, где выполняются измерения (децентрализованный способ), либо информация о них должна передаваться с централизованного места их хранения или воспроизведения (централизованный способ). Децентрализовано воспроизводятся единицы многих производных физических величин. Основные единицы сейчас воспроизводятся только централизованно, что осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью (по сравнению с другими эталонами той же единицы) называется первичным эталоном. Первичный эталон – это уникальные средства измерений, сложнейшие измерительные комплексы. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и служащий для этих условий, называется специальным эталоном. Официально утвержденные в качестве исходного для страны первичный или специальные эталоны называются государственными. Эталон, получающий размер единицы путем сличения с первичным, называется вторичным эталоном. Эталон должен отвечать трем основным требованиям: неизменность, воспроизводимость, сличаемость. Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Реализация этих требований привела к идее создания «естественных» эталонов различных величин, основанных на физических постоянных. Воспроизводимость – возможность воспроизведения единиц ФВ с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники. Это достигается путем постоянного исследования эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок. Сличаемость – возможность сличения с эталоном других СИ, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов с наивысшей точностью для существующей техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких- либо искажений в результаты сличения и сами не претерпевают изменений в результате сличений. Государственные эталоны – национальное достижение. В 1998 г. эталонная база России была представлена 116 государственными эталонами, 250 вторичными, 70 установками внешней точности, государственными стандартными образцами в количестве более 7500. 2. Передача размера единицы – представляет собой приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым СИ, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном. Передача размера осуществляется при сличении этих единиц. По размеру единицы, воспроизводимому государственным эталоном, устанавливаются значения физических величин, воспроизводимые вторичными эталонами. Самыми распространенными по численности парка вторичными эталонами являются рабочие эталоны различных разрядов – 1, 2, 3-го (иногда 4- го). От рабочих эталонов низшего разряда размер передается РСИ. Число РСИ достигает сотен тысяч, даже миллионов экземпляров (термометры, манометры). РСИ обладает различной точностью измерений. Наиболее точные РСИ при поверке (калибровке) получают размер от вторичных эталонов или рабочих эталонов 1-го разряда, наименее точные – от эталонов низшего разряда (3-го или 4-го). В качестве методов передачи информации о размере единиц используют методы непосредственного сличения, т.е. сличение меры с мерой или показаний двух приборов. Непосредственно сличать можно только штриховые меры длины (рулетки, линейки, брусковые меры), меры вместимости (мерные колбы, пипетки, мензурки). Для более точной поверки используют компарирующие устройства (компараторы) – образцовые, различных разрядов (при поверке гирь) мосты постоянного и переменного тока (при сличении мер сопротивления и ЭДС нормальных элементов). На каждой ступени передачи информации о размере единицы точность теряется в 3-5 раз. Поверочные схемы СИ – документ, устанавливающий соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим СИ с указанием методов и погрешности при измерении. Различают государственные и локальные схемы. Во главе государственной схемы находится государственный эталон. Государственные поверочные схемы закладываются в основу государственных стандартов. Локальные поверочные схемы распространяются на СИ, подлежащие поверке, организуемой МС министерства или МС юридического лица. Систему передачи информации образно представляют в виде пирамиды. На самой вершине находится государственный эталон величины; на первой строчке эталон 1-го разряда; на второй эталон 2-го разряда; на третьей эталон 3- го разряда; в самом низу пирамиды рабочие средства измерений. Процесс передачи размера единиц происходит при поверке и калибровке СИ – это набор операций, выполняемых с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям. Поверка СИ – это установление органом ГМС (другими уполномоченными на то организациями) пригодности СИ к применению на основании экспериментально определенных МХ и подтверждений их соответствия установленным обязательным требованиям. Требования к организации и проведению поверки СИ устанавливают правила ПР50.2.006-94 «ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения». Основной МХ, определяемой при поверке является погрешность. Калибровка – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерения, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору. Метрологическая характеристика – это характеристика одного их свойств СИ, влияющая на результат измерений и его погрешность. Отличие поверки от калибровки: − Поверка носит обязательный характер и проводится в рамках государственного метрологического контроля; − Поверка проводится в отношении СИ, которые применяются в законодательно установленных (Закон РФ «Об обеспечении единства измерений») сферах, непроизводственных – здравоохранение, охрана окружающей среды, гос. учетные операции. Итак. Метрологическое обеспечение – установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений. Научной основой МО является метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. ЛЕКЦИЯ № 4 Сущность стандартизации. Научная база стандартизации 1. Механизм стандартизации Классификация объектов стандартизации. Объектом стандартизации является продукция, работа, процесс и услуги, подлежащие стандартизации. В процессе трудовой деятельности специалисту приходится решать систематически повторяющиеся задачи: измерение и учет количества продукции, составление технической и управленческой документации, измерение параметров технических операций, контроль готовой продукции и т.д. Существуют различные варианты решения этих задач. Цель стандартизации – выявление наиболее правильного и экологичного варианта, т.е. нахождение оптимального решения. Найденное решение дает возможность достичь оптимального упорядочения в определенной области стандартизации. Для превращения этой возможности в действительность необходимо, чтобы найденное решение стало достоянием большого числа предприятий и специалистов. Только при всеобщем и многократном использовании этого решения существующих и потенциальных задач возможен экономический эффект от проведенного упорядочения. Существуют четыре этапа работ по стандартизации: − Отбор объектов стандартизации. Объектом стандартизации становятся повторяющиеся объекты – А и Б (отдельные типы документов). Существует определенная совокупность объектов стандартизации и действий с ними А, Б, В, Г, Д, Ж, З, И, К. − Моделирование объекта стандартизации (Б). Процессу стандартизации подвергаются не сами объекты как материальные предметы, а информация о них, отображающая их существенные стороны (признаки, свойства), т.е. абстрактная модель реального мира. Для организационно-распредилительных документов такими признаками являются: состав реквизита (1-наименование организации, 2-наименование документа); оформление документа (1-форма, 2- содержание, ..., n-месторасположение); требования к документу (1-к учету, 2-к использованию, ..., n-к хранению). − Ооптимизация модели. В разных организациях варианты исполнения объекта, т.е. документа Б могут быть разными: Б 1 , Б 2 , Б 3 , Б 4 , ..., Б n . В частности, возможен разный состав реквизитов, различное их оформление, использование разных бланков и т.п. Задача стандартизаторов унифицировать документ, В А Б Ж Б Д И А К И Н М А, Б отобрав наилучший вариант состава реквизитов, необходимый уровень оформления, оптимальный формат бланка. Оптимальное решение достигается общенаучными методами и методами стандартизации (симплификация, типизация). В результате преобразований получается оптимальная модель стандартизуемого объекта. − Стандартизация модели – разработка нормативного документа (НД) на базе унифицированной модели. Стандартизация – деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования в отношении реально существующих или потенциальных задач. Стандартизация связана с такими понятиями, как объект стандартизации и область стандартизации. Областью стандартизации называется совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации. Например, машиностроение является областью стандартизации, а объектами стандартизации в машиностроении могут быть технологические процессы, типы двигателей, безопасность и экологичность машин и пр. Стандартизация осуществляется на разных уровнях. Уровень стандартизации различается в зависимости от того, участники какого географического, экологического, политического региона мира принимают стандарт. Если участие в стандартизации открыто для соответствующих органов любой страны, то это международная стандартизация. Региональная стандартизация – деятельность открытая только для соответствующих органов государств одного географического, политического или экологического региона мира. Национальная стандартизация – стандартизация в одном конкретном государстве. При этом национальная стандартизация также может осуществляться на разных уровнях: государственном, отраслевом, в том или ином секторе экономики (на уровне министерства, на уровне предприятий (фабрик, заводов) и учреждений). Стандартизацию, которая проводится в административно-территориальной единице (провинции, крае) принято называть административно- территориальной стандартизацией. 2. Нормативные документы по стандартизации В процессе стандартизации вырабатываются нормы, правила, требования, характеристики, касающиеся объекта стандартизации, которые оформляются в виде нормативного документа. Нормативный документ – документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов (ГОСТ Р 1.0). Нормативный документ – стандарт, правила, рекомендации, регламенты, общероссийские классификаторы. Стандарт – (ГОСТ Р 1.0) – нормативный документ по стандартизации, разработанный как правило, на основе согласия (консенсуса), характеризующегося отсутствием возражений по существующим вопросам у большинства заинтересованных сторон, принятый (утвержденный) признанным органом (предприятием). Стандарты основываются на обобщенных результатах науки, техники и практического опыта и направлены на достижение оптимальной пользы для общества. В зависимости от сферы действия различают стандарты разного статуса или категории: международный стандарт, региональный стандарт, государственный стандарт Российской Федерации (ГОСТ Р), межгосударственный стандарт (ГОСТ), стандарт отрасли, стандарт научно-технического или инженерного общества, стандарт предприятия. Правила (ПР) – документ, устанавливающий обязательные для применения организационно-технические и (или) общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ (ГОСТ Р 1.10). Рекомендации (Р) – документ, содержащий добровольные для применения организационно-технические и (или) общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ (ГОСТ Р 1.10). Норма – положение, устанавливающее количественные или качественные критерии, которые должны быть удовлетворены (ИСО) « О новых нормах предельно допустимых нагрузок для женщин при подъеме и перемещении тяжестей вручную». Комитет РФ по торговле от 15.03.93 № 1-427/32 – 11. Нормы национальной безопасности Госсанэпиднадзор РФ М., 1996. Регламент – документ, содержащий обязательные правовые нормы и принятый органом власти. При стандартизации продукции (услуг) и обязательной сертификации указанных объектов широко используют технические регламенты. Технический регламент – регламент, который устанавливает характеристики продукции (услуги) или связанные с ней процессы и методы производства (ГОСТ 1.0). К техническим регламентам относятся: законодательные акты; постановления Правительства РФ, содержащие требования, нормы, технические характеристики; государственные стандарты РФ и межгосударственные стандарты в части устанавливаемых в них обязательных требований; нормы и правила федеральных органов исполнительной власти, в компетенцию которых (в соответствии с законодательством РФ) входит установление обязательных требований (например, строительные нормы и правила – СНиП Госстроя России; санитарные правила и нормы – СанПиН Минздрава России; правила по стандартизации, метрологии и сертификации Госстандарта России и пр). Общероссийский классификатор технико-экономической и социальной информации (ОКТЭСИ) – официальный документ, представляющий собой систематизированный свод наименований и ходов классификационных группировок и (или) объектов классификации в области технико-экономической и социальной информации. 3. Краткая история развития стандартизации – самостоятельно! 4. Научные основы стандартизации. Цели, принципы и функции стандартизации Согласно Закону РФ «О стандартизации» стандартизация как деятельность направлена на достижение следующих целей: − Безопасность продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества; − Безопасность хозяйственных объектов с точки зрения риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций; − Обороноспособность и мобилизационная готовность страны; − Техническая и информационная совместимость, а также взаимозаменяемость продукции; − Единство измерений; − Качество продукции, работ и услуг соответствий с уровнем развития науки, техники и технологий; − Экология всех видов ресурсов. Принципы стандартизации Стандартизация как наука и как вид деятельности базируется на определенных исходных положениях – принципах. − Сбалансированность интересов сторон, разрабатывающих, изготавливающих, представляющих и потребляющих продукцию (услугу). − Системность и комплексность стандартизаций. Системность – это рассмотрение каждого объекта, как части более сложной системы. (Пример: бутылка, как потребительская тара входит частью в транспортную тару – ящик, который укладывается в контейнер, а контейнер помещается в транспортное средство). Комплексность предполагает совместимость всех элементов сложной системы; − Динамичность и опережающее развитие стандарта. Стандарты моделируют реально существующие закономерности в хозяйстве страны. Однако научно-технический прогресс вносит изменения в технику, процесс управления. Поэтому стандарты должны адаптироваться к происходящим переменам. Динамичность обеспечивается периодической проверкой стандартов, внесением в них изменений отменой НД. Опережающее развитие обеспечивается внесением в стандарт перспективных требований к номенклатуре продукции, показателем качества, методом контроля и пр. − Эффективность стандартизации. Непосредственный экономический эффект дают стандарты ведущие к экономии ресурсов, повышению надежности, технической и информационной совместимости. Стандарты, направленные на обеспечение безопасности жизни и здоровья людей, окружающей среды, обеспечивают социальный эффект. − Приоритетность разработки стандартов, способствующих обеспечению безопасности, совместимости и взаимозаменяемости продукции (услуг). Эта цель достигается путем обеспечения соответствия требованиям стандартов, нормам законодательства и реализуется путем соблюдения обязательных требований государственных стандартов. Важное требование к стандарту – это пригодность его для целей сертификации. Стандарты, содержащие четко выделенные по тексту обязательные требования и методы их поверки, являются обязательными стандартами и отвечают указаниям их объективной поверки. − Принципы гармонизации. Обеспечение идентичности документов относящихся к одному и тому же объекту, но принятых как организациями по стандартизации в нашей стране, так и международными органами, позволяют разработать стандарты, которые не создают препятствий в международной торговле. − Четкость формулировок положений стандарта. 5. Методы стандартизации Это прием или совокупность приемов, с помощью которых достигаются цели стандартизации: − Упорядочение объектов стандартизации; − Параметрическая стандартизация; − Унификация продукции; − Агрегатирование; − Комплексная стандартизация; − Опережающая стандартизация. Упорядочение объектов стандартизации – универсальный метод в области стандартизации продукции, процессов и услуг. Упорядочение как управление многообразием связано с сокращением многообразия. Результатом работ являются, типовые формы технических документов, альбомы типовых конструкций изделий. Упорядочение состоит из систематизации, селекции, симплификации, типизации и оптимизации. Систематизация объектов стандартизации заключается в научно обоснованном последовательном классифицировании и ранжировании (операция расстановки размеров в порядке их возрастания или убывания) совокупности конкретных объектов стандартизации. Пример, ОКП систематизирует всю товарную продукцию (по отраслевой принадлежности) в виде различных классификационных группировок и конкретных наименований продукции. ОКП состоит из (К-ОКП) классификационной и ассортиментной (А-ОКП) частей. К-ОКП – свод кодов и наименований класс – х группировок (класс – подкласс – подгруппа – вид), систематизирующих продукцию по определенным признакам. Ассортимитная часть – свод кодов и наименований, идентифицирующие конкретные типы, марки и т.п. Селекция объектов стандартизации – деятельность, заключающаяся в отборе таких конкретных объектов, которые признаются целесообразными для дальнейшего производства и применения в общественном производстве. Симплификация – деятельность, заключающаяся в определении таких объектов, которые признаются целесообразными для дальнейшего производства и применении в общественном производстве. Типизация объектов стандартизации – деятельность по созданию типовых (образцовых) объектов – конструкций, технологических правил, форм документации. В отличие от селекции, отобранные конкретные объекты подвергаются каким-либо техническим преобразованиям, направленным на повышение их качества и универсальности (телевизоры с экраном 35,47, 59 см). Оптимизация объектов стандартизации заключается в нахождении оптимальных параметров, а также значений всех других показателей качества и экологичности. Параметрическая стандартизация Параметр – это количественная характеристика ее свойств (продукция). Наиболее важнейшими параметрами являются характеристики, определяющие назначение продукции и условия ее использования: − Размерные параметры (размер одежды и обуви); − Весовые параметры (масса отдельных видов спортинвентаря); − Параметры, характеризующие производительность машин и приборов (производительность вентиляторов, скорость движения транспортных средств); − Энергетические параметры (мощность двигателя). Продукция определенного типа, характеризуется рядом параметров. Набор установленных значений параметров называется параметрическим рядом. Разновидностью параметрического ряда является размерный ряд. Например, для тканей - из отдельных значений ширины тканей; для посуды – отдельные значения вместительности. Каждый размер изделия одного типа называется типоразмером. Например, 105 типоразмеров мужской одежды и 120 типоразмеров женской. Параметрическая стандартизация заключается в выборе и обосновании целесообразной номенклатуры и численного значения параметров. Решается задача с помощью математических методов. Унификация продукции – рациональное сокращение числа типов деталей, агрегатов одинакового функционального назначения. Основными направлениями унификации является: − Разработка параметрических и типоразмерных рядов изделий, машин, приборов, деталей; − Разработка типовых изделий в целях создания унифицированных групп однородной продукции. Результаты работ по унификации оформляются по-разному. Это могут быть альбомы типовых (унифицированных) конструкций деталей, узлов, сборочных единиц, стандарты типов, параметров, размеров и др. В зависимости от области проведения унификация изделий может быть межотраслевой. Степень унификации характеризуется уровнем унификации продукции – насыщенностью продукции унифицированными, в том числе стандартизированными деталями, узлами и сборочными единицами. Одним из показателей уровня унификации является коэффициент применяемости (унификации) К n % 100 0 ⋅ − = n n n K n где n – общее число деталей в изделии, шт; n 0 – число оригинальных деталей (разработаны впервые), шт. В общее число деталей (кроме оригинальных) входят стандартные, унифицированные и попутные детали. Агрегатирование – это метод создания машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости. Например, в мебельном производстве наличие щитов 15 размеров и стандартных ящиков трех размеров позволяет получить при различной комбинации этих элементов 52 вида мебели. В настоящее время происходит переход к производству техники на базе крупных агрегатов – модулей (в радиоэлектроники и приборостроении). Это основной метод создания гибких производственных систем и робототехнических комплексов. Комплексная стандартизация – это установление и применение взаимосвязанных по своему уровню требований к качеству готовых изделий, необходимых для их изготовления сырья, материалов и комплектующих узлов, а также условий сохранения и потребления. В настоящее время реализуется программа комплексной стандартизации «Безопасность в чрезвычайных ситуациях». Операционная стандартизация – заключается в установлении повышенных по отношению к уже доступному на практике норм и требований, к объекту стандартизации, которые согласно прогнозам будут оптимальными в последующее время. Показателями качества могут выражаться в различных единицах и могут быть безразмерными. Следует различать наименование показателя (например, ресурс, разрывная нагрузка) и значение показателя (1000 г, 50 Н). Характеристика требований к качеству Требования назначения, безопасности, экологичности, надежности, эргономики, ресурсосбережения, технологичности, эстетичности. Требования назначения – устанавливающие: − Свойства продукции, определяющие ее основные функции, для выполнения которых она предназначалась, т.е. функциональная пригодность (производительность, калорийность, точность и др.); − Состав и структуру сырья и материалов; − Совместимость и взаимозаменяемость. Совместимость – пригодность продукции к совместному, не вызывающему нежелательных взаимодействий к использованию при заданных условиях для выполнения установленных требований (ИСО 8402). Взаимозаменяемость – пригодность одного изделия для использования вместо другого изделия в целях выполнения одних и тех же требований (ГОСТ Р 1.0-92). Требования экономики – требования согласованности конструкции изделия с особенностями человеческого организма для обеспечения удобства пользования. Требования ресурсосбережения – это требования экономного использования сырья, материалов, топлива, энергии и трудовых ресурсов. Требования технологичности – приспособленность продукции к изготовлению, эксплуатации. |