Обеспечение требований безопасности и качества: стандартизация, единство измерений, оценка соответствия

 

 

Министерство  образования и науки

Российской  Федерации

 

Новокузнецкий институт (филиал)

федерального  государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального  образования

«Кемеровский  государственный университет»

 

Факультет информационных технологий

 

Кафедра техносферной безопасности

 

 

 

 

 

 

Обеспечение требований безопасности и качества: стандартизация, единство измерений, оценка соответствия

 

Курсовая работа

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

 

 

 

Студент гр. ТБ-11 Петренко Дмитрий Константинович     

подпись

Руководитель курсовой работы

канд. техн. наук, зав. кафедрой САУ    И. А. Жибинова

подпись

Работа сдана для проверки  «____» _____________ 20 ___ г.

 

Работа защищена «____» _____________ 20 ___ г. с оценкой ______________

 

 

 

 

 

 

Новокузнецк 2012

 

 

Новокузнецкий институт (филиал)

федерального  государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального  образования

«Кемеровский  государственный университет»

 

Факультет информационных технологий

 

Кафедра техносферной безопасности

 

ЗАДАНИЕ НА курсовую РАБОТУ

 

Студент Петренко Дмитрий Константинович  Группа ТБ-11  

 

Дисциплина  Метрология, стандартизация и сертификация  

 

Срок представления к  защите  «____»_______________ г.

дата

Исходные данные для курсовой работы: 1. Результаты многократных измерений физической величины 2. Основная и дополнительная литература по дисциплине. 3.Законодательные и нормативные документы в области технического регулирования.

 

Содержание пояснительной  записки, перечень подлежащих разработке вопросов:

1. Метрологическая оценка результата прямых многократных измерений
2. Понятие о технических регламентах
3. Основные принципы стандартизации. Направления стандартизации: комплексная, опережающая стандартизация.
4. Понятие и системы сертификации..

 

Перечень графического материала: график протокола измерений, гистограмма  распределения

 

Руководитель курсовой работы

канд. техн. наук, зав. кафедрой САУ    И.А.Жибинова

подпись

 

Реферат

Пояснительная записка 38 с., 7 ил., 4 табл., 14 источников, 2 прил.

Измерение, погрешность  измерения, систематическая погрешность  измерения, случайная погрешность  измерения, доверительный интервал, технический регламент, принципы и направления стандартизации, системы сертификации

 

В курсовой работе:

• проведена обработка результатов прямых многократных измерений физической величины;
• рассмотрены вопросы в области технического регулирования в соответствии с индивидуальным заданием на основе обзора учебной литературы и нормативных документов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Определения……………………………………………………………………….....5

1. Обработка результатов многократных измерений……………………………...7

1. Порядок расчета …………………………………………………………..7
2. Методика расчета………………………………………………………….8
3. Результаты расчета…………………………………………………...........8

2. Понятие о технических регламентах………………...........................................17

3.Основные принципы стандартизации. Направления стандартизации: комплексная, опережающая стандартизация………………..................................20

3.1 Принципы стандартизации……………………………………………...20

3.2 Комплексная и опережающая  стандартизация………………………...22

4..Понятие и системы сертификации……………………………………………...25

Список литературы…………………………………………………………………34

Приложение А. Значения допускаемых нормированных отклонений………….36

Приложение Б. распределение Стьюдента……………………………………….38

 

 

 

 

 

 

 

 

Определения

Грубая погрешность  измерения (промах) - погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда.

Доверительные границы  погрешности результата измерений - наибольшее и наименьшее значения погрешности измерений, ограничивающие интервал, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений.

Измерение - нахождение значения физической величины (ФВ) опытным путем с помощью специальных технических средств

Многократное  измерение - измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т. е. состоящее из ряда однократных измерений

Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины

Поправка - значение величины, вводимое в неисправленный результат измерения с целью исключения составляющих систематической погрешности.

Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

Равноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений к одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.

Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Случайная погрешность  измерения - составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины

Средняя квадратическая погрешность результатов единичных  измерений в ряду измерений - оценка Sрассеяния единичных результатов измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения.

Средняя квадратическая погрешность результата измерений  среднего арифметического - оценка S случайной погрешности среднего арифметического значения результата измерений одной и той же величины в данном ряду измерений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Обработка результатов многократных измерений

Постановка задачи: ряд результатов прямых измерений физической величины-диаметра стального стержня. Считать, что полученная совокупность результатов подчиняется нормальному закону распределения. Систематическая погрешность градуировки прибора составляет 0,5 мм. Доверительную вероятность принять равной Р=0,95 и Р=0,99. Необходимо провести метрологическую оценку результата измерения согласно варианту номер 4. Исходные данные для выполнения задания приведены в таблице 1.

1.1 Порядок расчета

1. Составить таблицу исходных данных согласно варианту (см.таблицу 1)
2. Исключить известные систематические погрешности из результатов измерений введением поправки.
3. Построить график протокола измерений D = f(n) и гистограмму распределения
4. Вычислить среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения
5. Вычислить оценку среднего квадратического отклонения исправленных результатов
6. Проверить наличие в группе измерений грубых погрешностей по β - критериям
7. Наблюдения, содержащие грубые погрешности, исключить из рассмотрения. Заново повторить вычисления среднего и CКО
8. Вычислить оценку CКО результата измерения
9. Вычислить доверительные границы случайной погрешности результата измерений при заданной вероятности
10. Записать результат измерения в регламентированной форме по формулам 10-(точечная оценка) и 11-(в виде доверительного интервала) с учетом правил округления результата измерения и погрешности измерения

1.2Методика расчета

 Расчет по формулам  проводили с использованием мастера  функций:

• Среднее арифметическое (СРЗНАЧ)
• Оценка cреднего квадратического отклонения (СТАНДОТКЛОН.В)
• Для построения графика использовали мастер диаграмм Microsoft Excel
• Для построения гистограммы  распределении использовали Пакет Анализ Данных Microsoft Excel

1.3Результаты расчетов

1. Составим таблицу исходных данных

Таблица 1 – Ряд результатов  многократных наблюдений диаметра

стального стержня

№ измерения	D,мм
1	21,50
2	21,60
3	21,62
4	21,72
5	21,46
6	21,13
7	21,63
8	22,16
9	21,75
10	21,25
11	22,04
12	21,51
13	21,55
14	21,73
15	21,69

 

2) Исключим известные систематические погрешности из результатов измерений введением поправки по формуле (1):

        D_п. =-ΔD_ст.,                                   (1)

где  D_п. - поправка

ΔD_ст.-систематическая погрешность

После подстановки систематической погрешности в формулу (1) получим:

D_п=-0,5мм

Запишем результаты измерения  с учетом поправки по формуле:

                                        (2) 

где  D_изм- измеренное значение физической величины с учетом поправки, мм

-неисправленный  результат(cм.Таблицу 1), мм

-поправка, мм

Исправленные результаты измерений приведены в таблице 2.

Таблица 2–Ряд исправленных результатов многократных наблюдений диаметра стального стержня

№ измерения	D,мм
1	21,00
2	21,60
3	21,62
4	21,72
5	21,46
6	21,13
7	21,63
8	22,16
9	21,75
10	21,25
11	22,04

12	21,51
13	21,55
14	21,73
15	21,69

 

 

 

3) Построим график протокола измерений D = f(n) и гистограмму распределения (см. рисунки  1,2).

Построим график протокола  измерений для выявления возможной  грубой погрешности (выброса)

Рисунок 1–График протокола  измерения

 

Из графика протокола  измерения, представленного на рисунке 1 видно, что все результаты  в  основном рассеяны в определенном интервале  относительно некоторой величины (предположительно среднего значения), грубых погрешностей (выбросов) не наблюдается.

Построим гистограмму  распределения для того, чтобы  убедиться, что данный ряд измерений  принадлежит к нормальному закону распределения.

Для построения гистограммы  определим входной интервал. Входным  интервалом является ряд исправленных результатов измерений стального  стержня. Интервал карманов рассчитаем по формуле ( 3)

 

        (3)

где  D_max – максимальное значение диаметра стального стержня, мм

D_min – минимальное значение диаметра стального стержня, мм

k-количество интервалов

Количество интервалов k определим по формуле Стерджесса :

k=1+3,322*lg(n)               (4)

где n- число измерений

После подстановки в формулу (4) значений получим:

    k=1+3,322*lg(15)=5

После подстановки в формулу (3) значений диаметра стального стержня  и количества интервалов получим:

h=0,13 мм

Для построения гистограммы  воспользуемся мастером функций  Microsoft Exсel  (Анализ данных)

По полученным данным строим гистограмму распределения.

Рисунок 2–Гистограмма распределения

 

Из графика гистограммы, представленного на рисунке 2, видно, что результаты наблюдений, как и дано по условию, принадлежат нормальному закону распределения

 

4) Вычислим среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения:

                               _i, (5)

где  D_i- диаметр стального стержня

N-количество измерений

-среднее значение

Для расчета данной величины воспользуемся функцией Microsoft Excel (СРЗНАЧ), и получим :

                              =14,82 мм.

5. Вычислим оценку среднего квадратического отклонения исправленных результатов измерения по формуле (6)

                              S_D =      (6)

где S_D- оценка СКО единичного измерения, мм

D_i- диаметр стального стержня

N-количество измерений

-среднее значение

Для расчета данной величины воспользуемся функцией Microsoft Excel         (СТАНДОТКЛОН.В), и получим:

S_D=0, 2600 мм

6. Проверим наличие в группе измерений грубых погрешностей по β –критерию по формуле :

β_расч=       (7)

где β_расч-теоретически допустимые границы максимальных (по модулю) нормированных отклонений для выборки из n наблюдений

S_D- оценка СКО единичного измерения, мм

D-диаметр стального стержня, мм

- среднее значение диаметра стального стержня, мм

После подстановки в формулу (7) значений диаметра стального стержня и СКО получим расчетные значения β-критерий, которые приведены в таблице 3

Β_{табличное} возьмем из таблицы (Приложение А)

Таблица 3-Расчетное значение β - критерия

Номер измерения	D, мм	βрасч	βтабличное
			Доверительная Вероятность 0,95	Доверительная Вероятность 0,99
1	14,70	0,462	2,602	2,859
2	14,80	0,077
3	14,82	0,000
4	14,92	0,385
5	14,66	0,615
6	14,33	1,885
7	14,83	0,038
8	15,36	2,077
9	14,95	0,500
10	14,45	1,423
11	15,24	1,615
12	14,71	0,423
13	14,75	0,269
14	14,93	0,423
15	14,89	0,269

 

7. Из данных таблицы 3 видно, что выбросов и грубых погрешностей в рассматриваемом ряду измерений нет, так как все расчетные значения не превышают β-табличное с заданными уровнями вероятностей, поэтому переходим к следующему этапу обработки.
8. Вычислим оценку средней квадратической погрешности среднего арифметического результата измерения по формуле :

             =       (8)

где _- оценка СКО среднего арифметического, мм

S_D- оценка СКО единичного измерения, мм

N-число измерений

_мм

9. Записываем результаты измерения значения диаметра стального стержня по ГОСТ 8.207-76 [5] и в виде точечных оценок c учетом правил округления по формуле:

(9)

где  D– действительное значение диаметра стального стержня, мм

        - среднее значение диаметра стального стержня, мм

- оценка средней квадратической погрешности среднего арифметического, мм

=0,0695 мм, так как первая из отбрасываемых цифр больше 5, значит, последняя из остающихся цифр увеличивается на единицу

     _{=0,07 мм}

После округления и подстановки  значений среднего арифметического  диаметра стального стержня и  оценку средней квадратической погрешности среднего арифметического в формулу (10) получим следующие результаты:

                              D=(14,82±0,07) мм

Такая запись говорит о том, что  действительное значение измеряемой физической величины может находиться в интервале  значений от мм до мм.

10. Вычислим доверительные границы случайной погрешности результата измерения при заданной вероятности (P=0,95; P=0,99)  по формуле:

(10)

где  Δ- доверительные границы случайной погрешности результата измерения

t_p,n-коэффициент Стьюдента

- оценка СКО среднего арифметического, мм

_{Pдов-доверительная вероятность,}

_{n- количество измерений.}

 

Коэффициент Стьюдента t_p,nнайдем из таблицы (Приложение Б).

После подстановки в формулу (10) найденного значения оценки средней квадратической погрешности среднего арифметического и коэффициента Стьюдента получим:

    при P_дов=0,95;n=15;t=2,145

Δ_0,95,15=2,145*0,0695=0,1490 мм

    при P_дов=0,99;n=15; t=2,977

Δ_0,99,15=2,977*0,0695=0,2069 мм

 

Используя правила округления, записываем погрешность  результатов измерения  двумя значащими цифрами, так  как первая из них меньше трех.

Δ=±0,1490 мм, так как первая из отбрасываемых цифр больше 5, значит, последняя из остающихся цифр увеличивается на единицу.

Δ=±0,15 мм.

Δ=±0,2069 мм, так как и в данном случае первая из отбрасываемых цифр больше 5, значит, последняя из остающихся цифр увеличивается на единицу.

Δ=±0,21 мм.

 

Результат измерения округляется до того же десятичного разряда, которым оканчивается округленное значение случайной  погрешности.

 

При статистических измерениях, когда определяется только величина случайной погрешности  нормально распределенных данных в  виде доверительного интервала, результат  записывается в соответствии с формулами:

, P_дов=А, n=k     (11)

                              ≤D≤  ,P_дов=А, n=k    (12)

где D- диаметр стального стержня, мм

-среднее значение диаметра  стального стержня, мм

P_дов- доверительная вероятность

n-число измерений

Δ- доверительные границы случайной погрешности результата измерения

После округления и подстановки значений среднего арифметического стального  стержня и доверительные границы  случайной погрешности результата измерения в формулы (11) и (12) получим:

 

D=(14,82 ± 0, 15)мм, P_дов=0, 95, n=15;

14,82мм−0,15мм ≤ D ≤ 14,82мм+0,15мм, P_дов=0,95,n=15;

D=(14,82 ± 0, 21)мм, P_дов=0, 99, n=15;

14,82мм−0,21мм ≤ D≤ 14,82мм+0,21мм, P_дов=0,99,n=15.

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

2. Понятие о технических регламентах.

 

В 2003 году понятие технического регламента было сформулировано вступившим в силу Федеральным Законом «О техническом регулировании». Техническому регламенту был присвоен статус обязательности, но только в части безопасности. ФЗ «О техническом регулировании» было установлено, что:

Технический регламент (ТР) − документ, который принят:

а) международным договором Российской Федерации,

б) межправительственным соглашением,

в) федеральным законом, или указом Президента Российской Федерации, г) постановлением Правительства Российской Федерации,

д) нормативным правовым актом федерального органа исполнительной власти по техническому регулированию и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе зданиям, строениям и сооружениям или к связанным с требованиями к продукции процессам проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации)  

Технический регламент должен содержать перечень и (или) описание объектов технического регулирования, требования к этим объектам и правила  их идентификации в целях применения технического регламента. Так же ТР должен содержать правила и формы оценки соответствия (в том числе в техническом регламенте могут содержаться схемы подтверждения соответствия, порядок продления срока действия выданного сертификата соответствия), определяемые с учетом степени риска, предельные сроки оценки соответствия в отношении каждого объекта технического регулирования и (или) требования к терминологии, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их нанесения.

ТР не может содержать требования к продукции, причиняющей вред жизни или здоровью граждан, накапливаемый при длительном использовании этой продукции и зависящий от других факторов, не позволяющих определить степень допустимого риска. В этих случаях технический регламент может содержать требование, касающееся информирования приобретателя о возможном вреде и о факторах, от которых он зависит.

 

Приведем несколько примеров ТР Российской Федерации, вступающие в силу с 15 февраля 2013 года:

• ТР О безопасности низковольтного оборудования;
• ТР О безопасности машин и оборудования;
• ТР Безопасность лифтов;
• ТР О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах;
• ТР О безопасности аппаратов, работающих на газообразном топливе;
• ТР Электромагнитная совместимость технических средств.

Вступающие в силу с 1 июля 2013 года:

• ТР О безопасности зерна;
• ТР О безопасности пищевой продукции;
• ТР Пищевая продукция в части её маркировки;
• ТР Технический регламент на соковую продукцию из фруктов и овощей;
• ТР Технический регламент на масложировую продукцию.

 

Содержащиеся в технических  регламентах требования к продукции или к связанным с ними процессам проектирования (включая изыскания), производства, строительства, хранения, перевозки, реализации и утилизации, требования к терминологии, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их нанесения имеют прямое действие на всей территории Российской Федерации и могут быть изменены только путем внесения изменений и дополнений в соответствующий технический регламент.

Технический регламент, принимаемый  Федеральным Законом, постановлением Правительства Российской Федерации или нормативным правовым актом федерального органа исполнительной власти по техническому регулированию, вступает в силу не ранее чем через шесть месяцев со дня его официального опубликования.

Согласно Закону «О техническом  регулировании» требования к товарам, процессам их производства, хранения, транспортировки, использования, реализации и утилизации, не включенные в ТР, не носят обязательные характер. Из вышеназванного Закона вытекают следующие основные цели принятия технических регламентов:

−защиты жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества;

−охраны окружающей среды, жизни или здоровья животных и  растений;

−предупреждения действий, вводящих в заблуждение приобретателей.

 

Каких-либо иных целей принятия ТР существовать не должно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Основные принципы стандартизации. Направления стандартизации: комплексная, опережающая стандартизация.

Стандартизация  — деятельность по установлению правил и характеристик в целях добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышения конкурентоспособности продукции, работ и услуг.

3.1 Принципы стандартизации. Стандартизация как наука и как вид деятельности базируется на определенных исходных положениях — принципах. Принципы стандартизации отражают основные закономерности процесса разработки стандартов, обосновывают ее необходимость в управлении народным хозяйством, определяют условия эффективной реализации и тенденции развития.

Стандартизация осуществляется в соответствии с принципами:

• добровольность применения национальных стандартов и обязательность их соблюдения в случае принятия решения об их использовании ;
• применение международного стандарта как основы разработки национального стандарта. Исключение могут составить случаи, когда: соответствие требованиям международных стандартов невозможно вследствие несоответствия их требований климатическим и географическим особенностям РФ  или техническим особенностям отечественного производства; Россия выступает против международного стандарта в рамках процедуры голосования в международной организации по стандартизации.
• Сбалансированность интересов сторон, разрабатывающих, изготавливающих, предоставляющих и потребляющих продукцию. Иначе говоря, необходим максимальный учет законных интересов перечисленных сторон.
• Системность стандартизации. Системность− это рассмотрение каждого объекта как части более сложной системы. Например, бутылка как потребительская тара входит частью в транспортную тару – ящик,  после укладывается в контейнер, а контейнер помещается в транспортное  средство.
• Принцип гармонизации. Он предусматривает разработку гармонизированных стандартов и недопустимости установления таких стандартов, которое противоречат техническим регламентам.
• Объективность проверки требований. Стандарты должны устанавливать требования к основным свойствам объекта стандартизации, которые могут быть объективно проверены, включая требования, обеспечивающие безопасность для жизни, здоровья и имущества, окружающей среды, совместимость и взаимозаменяемость.
• Прогрессивность и оптимальность. Новые стандарты на продукцию должны не только отвечать современным запросам, но и учитывать тенденции развития соответствующих отраслей.
• Комплексность стандартизации. Практика стандартизации привела к двум направлениям ее развития: от частного к целому; от целого к частному.