Метрологическое обеспечение измерений

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Практически нет ни одной сферы  человеческой деятельности, где бы не использовались результаты измерений. 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. На основе измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Измерительная информация служит основой для принятия решений о качестве продукции при внедрении систем качества, в научных экспериментах и т.д. И только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений на всех уровнях управления. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям. Для реализации положений большинства Законов РФ ( например, "О защите прав потребителя", "О стандартизации", "О сертификации продукции и услуг", "Об энергосбережении" и др.) необходимо использование достоверной, и сопоставимой информации.

1. Метрологическое обеспечение  измерений

Достижение высокого качества продукции и обеспечение точности и взаимозаменяемости деталей или сборочных единиц невозможно без метрологического обеспечения производства. Метрологическое обеспечение (МО) - установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерения.

Юридическую основу МО составляет закон  Российской Федерации "Об обеспечении  единства измерений", а также нормативные  документы Федерального агентства  по техническому регулированию и метрологии (Федерального агентства), как организации, на которые правительством возложено проведение единой государственной технической политики в области метрологии.

Научно-технической основой МО являются системы государственных  эталонов единых физических величин; передачи размеров единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений; государственных испытаний средств измерений, их поверки и калибровки; обязательной государственной поверки или метрологической аттестации средств измерений, эксплуатации и ремонта; стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающих воспроизведение единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ и др.

Организационные основы МО составляют государственные и ведомственные  метрологические службы (в том числе на фирмах и предприятиях различных форм собственности).

В состав государственной метрологической  службы, осуществляющей свою деятельность под руководством Федерального агентства, входят:

- государственные научные метрологические институты, осуществляющие создание, совершенствование и хранение государственных эталонов, а также проводящие исследовательские работы по научным основам метрологии;

- Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССА), отвечающая за создание и внедрение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов с целью обеспечения единства измерений;

- Государственная служба стандартных  справочных данных о специфических  константах и свойствах веществ  и материалов (ГСССД), осуществляющая информационное обеспечение организаций;

Государственная служба времени и  частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), сеть организаций, несущих ответственность за воспроизведение  и хранение единиц времени и частоты и передачу их размеров, а также за обеспечение потребности народного хозяйства соответствующей информацией.

Территориальные органы Федерального агентства расположены в республиках  Российской Федерации, краях, областях, в Москве и Санкт-Петербурге. Основное направление их деятельности --обеспечение единства измерений в стране, включая хранение вторичных эталонов, государственный надзор за МО производства и применяемых на нем средств измерений и т.д., аккредитация метрологических поверок на производстве и т.д.

В соответствии с действующим в  настоящее время положением, все  средства измерений, предназначенные  для серийного производства, ввоза  из-за границы партиями и выпуска  в обращение в России, подлежат обязательным государственным испытаниям в органах Государственной метрологической службы.

Цель испытаний - обеспечить высокий  технический уровень отечественного приборостроения и соответствие характеристик средств измерений  современным требованиям мирового рынка, установление оптимальной номенклатуры средств измерений, обеспечивающих потребности страны и развитие ее метрологической базы, высокую степень унификации и стандартизации средств измерений, а также развитие специализации и кооперирования при их производстве. Кроме того, государственные контрольные испытания способствуют своевременной подготовке метеорологической службы страны к обслуживанию средств измерений при выпуске их из производства и в эксплуатации.

В процессе государственных контрольных (приемочных) испытаний определяют:

- соответствие средств измерений требованиям стандартов;

- соответствие технических характеристик  средств измерения требованиям  технического задания; 

- возможность метрологического  обслуживания и обеспечения нормированных  значений метрологических характеристик  испытуемых приборов при их серийном производстве и в эксплуатации;

- метрологические характеристики, подлежащие контролю при выпуске  средств измерений из производства  и в эксплуатации, а также рекомендуемая  периодичность контроля.

Государственные контрольные испытания проводятся также с целью проверки соответствия выпускаемых из производства или ввозимых из-за границы средств измерения, утвержденному Федеральным агентством типу, требованиям стандартов и технических условий.

Для обеспечения единства и достоверности  измерений в стране, систематического совершенствования парка средств измерений, применяемых во всех отраслях народного хозяйства, внедрением новой измерительной техники; поддержания средств измерений и постоянной готовности к выполнению измерений, в Российской Федерации действует система метрологического надзора за средствами измерений.

К эксплуатации допускаются средства измерений, признанные по результатам  метрологического надзора пригодными к применению.

За надлежащее состояние и исправность  средств измерений, правильность проводимых измерений, организацию и качество ведомственного надзора ответственность несут руководители предприятий, организаций и учреждений.

Метрологический надзор осуществляется проведением поверки средств  измерений, метрологической ревизии и метрологической экспертизы.

Поверка средств измерений проводится для установления их пригодности  к применению. Пригодными к применению признаются средства измерений, поверка  которых, выполненная в соответствии с нормативными документами, подтверждает их соответствие требованиям этих документов.

Поверка подразделяется на первичную, периодическую, внеочередную и инспекциональную. Первичной называется первая поверка  средств измерений, производимая при  выпуске его из производства или  ремонта. Периодической называется поверка средств измерений, производимая при их эксплуатации и хранении через определенные промежутки времени.

Внеочередная поверка производится при эксплуатации (хранении) средств  измерений вне зависимости от сроков периодической поверки.

Инспекциональная поверка проводится для выявления исправности средств  измерений, выпускаемых из производства или ремонта и находящихся  в обращении, при проведении метрологической  ревизии на предприятиях, складах, базах  снабжения и в торговых организациях.

Государственной или ведомственной  поверке подлежат все средства измерений.

Средства измерений, не прошедшие  поверки, неисправные, и в том  числе имеющие внешние повреждения  или своевременно не поверенные, к  эксплуатации не допускаются.

С целью МО производства на предприятиях различных форм собственности создаются метрологические службы или службы главного метролога, которые должны быть аккредитованы органами Федерального агентства.

В понятие МО производства входят научные и организационные основы, технические средства, правила и нормы, обеспечивающие полноту, точность и достоверность контроля качества продукции на всех этапах ее производства, необходимых для управления современным производством и обеспечения стабильного уровня, качества продукции.

Метрологическое обеспечение охватывает все стадии жизненного цикла изделия, начиная с этапа научно-исследовательских  и опытно-конструкционных работ. На этом этапе устанавливаются, а  затем закладываются в конструкторской  и технологической документации параметры точности, обеспечивающие высокие эксплуатационные характеристики изделия и их допуски; производится выбор и обоснование необходимых средств измерения и контроля. При этом устанавливаются:

- необходимая номенклатура контролируемых  параметров комплектующих изделий, сырья, материалов, подлежащих входному контролю;

- возможность контроля этих  параметров, а также наличие на  предприятии необходимых средств  и методов измерений и, при  необходимости, приобретение соответствующей  измерительной техники; 

- наличие необходимой нормативно-технической документации и подготовленного обслуживающего персонала.

В случае необходимости конструктор  или технолог могут выдать техническое  задание за разработку новых средств  контроля, измерений или испытаний  параметров продукции или ее элементов.

Метрологические службы на предприятиях и в организациях в процессе производства проводят метрологический контроль и надзор за средствами измерений  путем:

- калибровки средств измерений; 

- надзора за состоянием и  применением средств измерений, с соблюдением метрологических правил и норм, а также нормативных документов по обеспечению единств измерений;

- поверки своевременности предоставления  средств измерений на поверку  и калибровку;

- выдачи обязательных предписаний,  направленных на предотвращение, прекращение или устранение нарушений метрологических норм и правил;

- проведения метрологической экспертизы  конструкторской и технологической  документации и др.

В рамках МО производства проводится метрологическая  экспертиза конструкторской и технологической документации, целью которой является анализ и оценка технических решений по выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точности и обеспечению методами и средствами измерений процессов разработки, изготовления, эксплуатации и ремонту изделий.

Значение  метрологического обеспечения производства для достижения высокого качества продукции определено рядом международных документов, в том числе стандартом ИСО 10002-1.

Соблюдение  этого стандарта является одним  из условий аккредитации системы качества на предприятии.

2. Метрология и технические  измерения

1. Метрологическое обеспечение единства измерений

Метрологическое обеспечение единства измерений - деятельность метрологических  и других служб, направленная: на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений; на их правильный выбор и применение; на разработку и применение метрологических правил и норм; на выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте, предприятии, в отрасли и национальной экономике.

Метрологическое обеспечение направлено на обеспечение  единства и точности измерений для  достижения установленных техническими условиями характеристик функционирования технических устройств. Метрологическое обеспечение представляет собой комплекс научно-технических и организационно-технических мероприятий, осуществляемых через соответствующую деятельность учреждений и специалистов. Метрологическое обеспечение измерений включает: теорию и методы измерений, контроля, обеспечения точности и единства измерений; организационно-технические вопросы обеспечения единства измерений, включая нормативно-технические документы - государственные стандарты, методические указания, технические требования и условия, регламентирующие порядок и правила выполнения работ.

Практическая  деятельность организаций по метрологическому обеспечению охватывает достаточно большой круг вопросов. Осуществляется надзор за применением законодательно установленной системы единиц физических величин. Обеспечение единства и точности измерений проводится путем передачи размеров единиц физических величин от эталонов к образцовым средствам измерений и от образцовых к рабочим. Проводится надзор за функционированием государственных и ведомственных поверочных схем. Постоянно разрабатываются методы измерений дающие наивысшую точность. На этой основе создаются эталоны и образцовые средства измерений.

Осуществляется  надзор за состоянием средств измерений  в министерствах и ведомствах. Метрологическое обеспечение измерительных средств на разных этапах их жизненного цикла решает вполне конкретные задачи.

• Исследуются параметры и характеристики измерительных систем и приборов для определения требований к объему, качеству и номенклатуре измерений и контроля.
• Производится анализ и выбор средств измерений и контроля из числа серийно выпускаемых. Если необходимых средств измерений не существует, то формируют технические требования на создание новых типов.
• Проводится поверка применяемых средств измерений.
• Выполняется анализ технологических процессов с точки зрения определения номенклатуры и последовательности измерительно-контрольных операций, установления метрологических характеристик соответствующих средств измерений.
• Проводятся работы по обеспечению производства серийно выпускаемых средств измерений и контроля, с целью своевременного обновления парка этих средств на предприятиях.
• Осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации, совершенствуются методики измерения и контроля.

Ответственность за правильность, своевременность  и полноту метрологического обеспечения  технических устройств возлагается  на их потребителей. Решение задач  по метрологическому обеспечению метрологические  службы организаций и предприятий.

Технической основой обеспечения  единства измерений являются:

• Система (совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин - эталонная база страны.
• Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки.
• Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ,обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.
• Система государственных испытаний СИ (утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из-за границы партиями.
• Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ.
• Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
• Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.

1. Поверка, ревизия и экспертиза средств измерений

Важнейшей формой государственного надзора за измерительной техникой является государственная (и ведомственная) поверка средств измерений, служащая для установления их метрологической исправности.

Средства измерений подвергаются первичной, периодической, внеочередной и инспекционной поверкам.

• Первичная поверка проводится при выпуске средств измерений в обращение из производства или ремонта.
• Периодическая поверка проводится при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения метрологической исправности средств измерений на период между поверками.
• Внеочередная поверка проводится, если необходимо удостовериться в исправности средств измерений при проведении работ по корректированию межповерочных интервалов, при повреждении поверительного клейма, пломбы или утраты документов, подтверждающих прохождение средством измерения периодической поверки, а также в ряде других случаев, причем сроки ее проведения назначаются независимо от сроков периодических поверок.
• Инспекционная поверка проводится для выявления метрологической исправности средств измерений, находящихся в обращении; при проведении метрологической ревизии в организациях, на предприятиях и базах снабжения.

Обязательная поверка

• Обязательной государственной поверке подлежат средства измерений, применяемые органами государственной метрологической службы, а также образцовые средства измерений, применяемые в качестве исходных в метрологических органах министерств и ведомств.
• Обязательной поверке подлежат средства измерений, применяемые при учете материальных ценностей, взаимных расчетах и торговле.
• Обязательной поверке подвергаются средства измерений, связанные с охраной здоровья населения и техникой безопасности.
• Обязательная поверка осуществляется для средств измерений, применяемых при государственных испытаниях новых средств измерений, а также средств измерений, результаты которых используются при регистрации официальных спортивных международных и национальных рекордов.
• Подлежат обязательной государственной поверке рабочие средства измерений, применяемые для учета в торговле: весоизмерительные приборы; расходомеры; счетчики электроэнергии, газа, нефте-продуктов и воды и др. Приборы, служащие для охраны здоровья населения: шумомеры; дозиметры; рентгенометры и тонометры, медицинские термометры и др. Измерительные приборы, обеспечивающие безопасность работ: радиометры, измерители напряженности поля СВЧ, газоанализаторы и др.

Остальные средства измерений подлежат обязательной ведомственной поверке. Сроки периодических поверок (межповерочные интервалы) устанавливаются и корректируются метрологическими подразделениями предприятий, организаций и учреждений, эксплуатирующих средства измерений с таким расчетом, чтобы обеспечить метрологическую исправность средств измерений на период между поверками.

Начальный межповерочный интервал устанавливается при государственных  испытаниях средств измерений. Поверка  средств измерений должна осуществляться в соответствии с действующими государственными стандартами на поверочные схемы, методы и средства поверки.

Положительные результаты поверки  удостоверяются: наложением на средства измерений поверительного клейма установленного образца и выдачей свидетельства  о поверке. Метрологическая ревизия  заключается в поверке состояния  средств изменений и выполнения правил их поверки. Результаты метрологической ревизии оформляются актом, содержащим конкретные результаты проверки, а также предложения по изъятию средств измерений, признанных непригодными к применению, и предложения по устранению обнаруженных недостатков с указанием сроков.

2. Государственные испытания средств измерений

Средства измерений, предназначенные  для серийного производства, а  также ввоза из-за границы, подвергаются обязательным государственным испытаниям органами Государственной метрологической службы. Государственные испытания предусматривают экспертизу технической документации на средства измерений и их экспериментальные исследования для определения степени соответствия установленным нормам, потребностям производства. Оценивается также современный уровень развития измерительной техники для установления целесообразности производства или закупки новых образцов.

Установлены два вида государственных  испытаний: государственные приемочные испытания опытных образцов средств  измерений новых типов, намеченных к серийному производству или импорту в РФ и государственные контрольные испытания образцов из установочной серии и серийно выпускаемых средств измерений.

Государственные приемочные испытания  проводятся соответствующими государственными метрологическими органами или специальными государственными комиссиями, состоящими из предста-вителей метрологических институтов, организаций-разработчиков, изготовителей и заказчиков. В процессе государственных приемочных испытаний опытных образцов средств измерений проверяется соответствие средства измерений современному техническому уровню, а также требованиям технического задания, проекта технических условий и государственных стандартов.

Проверке подлежат также нормированные  метрологические характеристики и возможность их контроля при производстве, после ремонта и при эксплуатации, возможность проведения поверки и ремонтопригодность испытуемых средств измерений. Государственная приемочная комиссия на основании изучения и анализа, представленных на испытание образцов средств измерений и технической документации принимает рекомендацию о целесообразности (или нецелесообразности) выпуска средства измерения данного типа.

Государственный орган по стандартизации и метрологии рассматривает материалы  государственных испытаний и принимает решение об утверждении типа средств измерения к выпуску в обращение в стране. После утверждения, тип средств измерения вносится в Государственный реестр средств измерений. Государственные контрольные испытания проводятся территориальными организациями Государственного органа по стандартизации и метрологии.

Целью государственных контрольных  испытаний является проверка соответствия выпускаемых из производства или  ввозимых из-за границы средств измерений  требованиям стандартов и технических условий. Контрольные испытания средств измерений серийного производства проводятся в установленных случаях. Эти испытания обязательны при выпуске установочной серии новых измерительных приборов. В случае поступления сведений об ухудшении качества средств измерений, выпускаемых предприятием-изготовителем.

Контрольные испытания проводят, если в конструкцию и технологию изготовления средств измерений внесены изменения, влияющие на их нормируемые метрологические  характеристики. Контрольные испытания проводят также в порядке государственного надзора за качеством выпускаемых средств измерений в сроки, устанавливаемые государственным органом.

Заключение

Под метрологическим обеспечением (МО) понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерении. Основной тенденцией в развитии метрологического обеспечения является переход от существовавшей ранее сравнительно узкой задачи обеспечения единства и требуемой точности измерений к принципиально новой задаче обеспечения качества измерений.

Качество измерений понятие  более широкое, чем точность измерений. Оно характеризует совокупность свойств СИ, обеспечивающих получение  в установленный срок результатов измерений с требуемыми точностью (размером допускаемых погрешностей), достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью.

Понятие "метрологическое обеспечение" применяется, как правило, по отношению к измерениям (испытанию, контролю) в целом. В то же время допускают использование термина "метрологическое обеспечение технологического процесса (производства, организации)", подразумевая при этом МО измерений (испытаний или контроля) в данном процессе, производстве, организации.

Объектом метрологического обеспечения являются все стадии жизненного цикла (ЖЦ) изделия (продукции) или услуги. Под ЖЦ понимается совокупность последовательных взаимосвязанных процессов создания и изменения состояния продукции от формулирования исходных требований к ней до окончания эксплуатации или потребления.

Так, на стадии разработки продукции  для достижения высокого качества изделия  производится выбор контролируемых параметров, норм точности, допусков, средств  измерения, контроля и испытания. Так  же осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации.

При разработке метрологического обеспечения необходимо использовать системный подход, суть которого состоит в рассмотрении указанного обеспечения как совокупности взаимосвязанных процессов, объединенных одной целью достижением требуемого качества измерений.

Такими процессами являются:

• установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров и оптимальных норм точности измерений при контроле качества продукции и управлении процессами;
• технико-экономическое обоснование и выбор СИ, испытаний и контроля и установление их рациональной номенклатуры;
• стандартизация, унификация и агрегатирование используемой контрольно-измерительной техники;
• разработка, внедрение и аттестация современных методик выполнения измерения, испытаний и контроля (МВИ);
• поверка, метрологическая аттестация и калибровка контрольно-измерительного и испытательного оборудования (КИО), применяемого на предприятии;
• контроль за производством, состоянием, применением и ремонтом КИО, а также за соблюдением метрологических правил и норм на предприятии;
• участие в разработке и внедрении стандартов предприятия;
• внедрение международных, государственных и отраслевых стандартов, а также иных нормативных документов Госстандарта;
• проведение метрологической экспертизы проектов нормативной, конструкторской и технологической документации;
• проведение анализа состояния измерений, разработка на его основе и осуществление мероприятий по совершенствованию МО;
• подготовка работников соответствующих служб и подразделений предприятия к выполнению контрольно-измерительных операций.

Метрологическое обеспечение имеет четыре основы: научную, организационную, нормативную и техническую. Отдельные аспекты МО рассмотрены в рекомендации МИ 2500-98 по метрологическому обеспечению малых предприятий. Разработка и проведение мероприятий МО возложено на метрологические службы (МС). Метрологическая служба - служба, создаваемая в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и осуществления метрологического контроля и надзора.