Управление качеством. 29

Введение.

Развитие  любой науки требует проведения огромного количества различных  исследований и экспериментов. В  связи с этим растет число проводимых  измерений, ужесточаются требования, предъявляемые к точности измерений.

Без точных измерений невозможно обеспечить высокое  качество продукции и эффективное  производство. Для контроля качества исходных материалов и сырья, готовой продукции требуется сложная измерительная техника, все более точные и совершенные методы анализа.

Аналогичные задачи обеспечения и контроля качества результатов возникают при исследовании объектов окружающей среды, биологического и медицинского происхождения, в ходе научных исследований и т.д.

Для решения  метрологических проблем создаются  новые системы контроля качества измерений физических величин, современная методология  постановки, проведения и получения результатов измерительных экспериментов, в том числе и в химии. 

Таким образом, метрологические задачи приходится решать во всех областях химии и  профессиональный уровень химиков  все больше зависит от знаний метрологии.

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства  и способах достижения требуемой точности.

Исторически истоки формирования международных  органов по обеспечению единства измерений и по стандартизации можно проследить, начиная с 1875г., когда 17 государств мира, приняли Метрическую конвенцию «для обеспечения единства и усовершенствования метрической системы».

Крупнейшие  международные метрологические  организации - Международная организация  мер и веса (МОМВ) и Международная  организация законодательной метрологии (МОЗМ).

1. Международная организация мер и весов.

Старейшая и наиболее представительная международная  метрологическая организация –  Международная организация мер  и весов (МОМВ) – основана в 1875 году, когда была подписана метрическая  конвенция. Цель конвенции – унификация национальных систем единиц измерений  и установление единых фактических  эталонов длины и массы (метра  и килограмма). Официальный язык организации – французский.

Среди инициаторов создания организации  была Петербургская Академия наук. Метрическая конвенция действует по сей день (с дополнениями от 1921 г.). Членами ее состоят около 50 государств мира. В соответствии с Конвенцией было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ) - первая международная научно-исследовательская лаборатория, которая хранит и поддерживает международные эталоны: прототипы метра и килограмма, единицы ионизирующих изучений, электрического сопротивления и др. МБМВ расположено во Франции (г. Севр), его деятельностью руководит Международный комитет мер и весов (МКМВ).

Главная практическая задача МБМВ - сличение национальных эталонов с международными эталонами различных единиц измерений. Фактически МБМВ координирует деятельность метрологических организаций более чем 100 государств.

Научное направление работы этой организации - совершенствование метрической системы измерений. МБМВ постоянно совершенствует международные эталоны, разрабатывает и применяет новые и новейшие методы и средства точных измерений, создает новые и заменяет устаревшие концепции основных единиц измерений, координирует метрологические исследования в странах-членах.

Программы научной и практической деятельности МБМВ утверждает Генеральная конференция по мерам и весам - высший международный орган по вопросам установления единиц, их определений и методов воспроизведения. В ее работе участвуют все страны, присоединившиеся к Конвенции. Генеральная конференция собирается не реже одного раза в четыре года, первая состоялась в 1898 г. В промежутках между конференциями работой МОМВ руководит избираемый на конференции Международный комитет мер и весов. В состав комитета входят крупнейшие физики и метрологи мира, всего 18 членов. В свое время в составе комитета представлял Россию Д.И. Менделеев.

В составе Международного комитета мер и весов работают 8 Консультативных  комитетов, которые подготавливают материалы и решения для Генеральных  конференций. Названия комитетов отражают диапазон деятельности МОМВ: Комитет  по электричеству, по термометрии, определению  метра, определению секунды, по единицам, по массе, фотометрии и эталонам для  ионизирующих излучений. Государства -- члены МОМВ представлены в комитетах своими крупнейшими научными институтами, Россия -- Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологии и Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений.

Научные разработки МОМВ имеют большое  практическое значение.

Достаточно назвать принятие Международной  Системы Единиц СИ     (1960 г.), нового определения секунды (в 1967 г.) и создание новейших стандартов частоты. Последнее позволило повысить точность национальных эталонов времени и частоты в 100-1000 раз, а это в свою очередь положительно отразилось на обеспечении точности космических полетов, а также было использовано в некоторых фундаментальных научных исследованиях.

Россия как участница МОМВ пользуется регулярным сличением шкалы времени  с международной шкалой атомного времени TAI, в установлении которой  используются национальные эталоны  США, ФРГ, Канады, специальные спутники связи, рабочие эталоны и промышленные атомные стандарты частоты западноевропейских государств. Для России это дает возможность поддерживать заданную точность государственного первичного эталона времени и частоты  и систему их передачи с наименьшими  затратами.

Другой пример -- переход на новое определение метра в 1983 г. Этому предшествовала десятилетняя подготовка, за время которой специалисты ряда стран (в том числе бывшего СССР) выполнили огромный объем разработок на сумму во много десятков млн. долл. Но затраты каждой страны составляли не более 30% общих.

Важным следствием участия в  работе МОМВ является синхронный переход  стран на новые единицы измерений  или новые эталоны основных единиц. Это создает основу для взаимного  признания результатов испытаний  и измерений, позволяет устранить  технические затруднения в международной  торговле (особенно машинами, оборудованием, приборами и т.п.), обмене научно-технической  информацией, технологией и др. Исследования по сличению лазеров пяти стран (в  том числе России) показали возможность  перехода в недалеком будущем  на новое определение метра.

Участие России в МОМВ положительно сказывается на сохранении позиций  и международного авторитета российской метрологии и содействует процессу присоединения России к ГАТТ/ВТО  и вступления в Европейский Союз.

2. Международная организация законодательной метрологии.

Международная организация законодательной  метрологии (МОЗМ) учреждена на основе межправительственной Конвенции, подписанной  в 1955 году. Россия участвует в МОЗМ как правопреемница Советского Союза. Организация объединяет более 90 стран. В состав МОЗМ входят: государства-члены  МОЗМ (ратифицируют конвенцию и активно  участвуют в работе МОЗМ), члены-корреспонденты МОЗМ (получают информацию о результатах  работы).

Целью МОЗМ является создание необходимого сотрудничества в области законодательной  метрологии в международных интересах.

Главные задачи МОЗМ:

- способствовать глобальному признанию  метрологии как важной инфраструктуры  для научного, промышленного и  экономического сотрудничества;

- содействовать развитию законодательной  метрологии как важного способа  установления и обеспечения необходимых  уровней доверия к результатам  измерений во всех сферах общественных  интересов, включая торговлю, здравоохранение,  безопасность и окружающую среду;

- устранять технические барьеры  в торговле, возникающие из-за  несогласованных правил национальной  метрологии или из-за несогласованных  методик применения гармонизированных  правил.

МОЗМ занимается вопросами метрологии: установление класса точности средств  измерения; обеспечение единообразия типов образцов и систем и единообразие методик выполнения измерения, единообразие методов и средств поверки.

Стратегия МОЗМ включает общие действия для принятия решений по политике и технической стратегии, направленные на разработку и применение международных  рекомендаций и документов МОЗМ.

Основные виды деятельности МОЗМ:

- международные рекомендации;

- международные документы и  другие публикации;

- система сертификатов МОЗМ;

- семинары и обучение;

- распространение информации.

Национальные правоустанавливающие органы находят в лице МОЗМ компетентный источник, который уже изучил технические  аспекты, связанные с метрологией, и который уже достиг консенсуса на международном уровне, принимая во внимание всех участников конкретной проблемы. Это применимо не только для метрологических аспектов влияния  на торговлю, но и на здравоохранение, безопасность и охрану окружающей среды.

Публикации МОЗМ способствуют подготовке и принятию национальных нормативных  правовых актов и нормативных  документов и обеспечивают соответствие требованиям ВТО по метрологическим  аспектам. Содействие МОЗМ оказывается  полезным как для правоустанавливающих органов при подготовке документов по законодательной метрологии, так  и органов, подготавливающих технические  обязательные регламенты, внедрение  которых требует проведения измерений.

Внедрение обязательного документа  требует оценки соответствия регламентируемой продукции и выполняемых измерений  в процессе внедрения во всех областях законодательной метрологии, упомянутых выше. Эта оценка соответствия требует наличия метрологических ресурсов и оборудования, которые есть не у всех стран, а их приобретение и установка обходятся очень дорого. Поэтому необходима кооперация по оборудованию и ресурсам с другими странами. В этом смысле МОЗМ и дальше будет обеспечивать функционирование международных систем оценки типа средств измерений, сертификации единичных образцов, оценки результатов измерений, что может быть полезным для экономии средств, обеспечивая одновременно соответствие требованиям ВТО.

Многие потребители результатов  измерений не имеют достаточной  компетенции и опыта в метрологии, чтобы самостоятельно оценить надежность измерительного оборудования и достоверность  результатов измерений. МОЗМ через  свою систему документов рекомендует  пользователям технические требования, которыми следует руководствоваться  при выборе средства измерений, при  его использовании, при его калибровке, поверке или обслуживании службой  сервиса. Эти документы МОЗМ позволяют  потребителям быть уверенными в результатах  измерений, которые они используют.

Внутренняя и внешняя торговля нуждаются не только в соответствующей  инфраструктуре, чтобы функционировать  правильно и регулярно (банки, транспорт, телекоммуникации, образование), но и  чтобы имелось доверие к этой деятельности, что требует еще  другой, специфической инфраструктуры, включающей метрологию, аккредитацию, сертификацию. Если нет доверия к  результатам измерений, то их приходится дублировать, возрастают задержки разного  рода, возникают споры и недоразумения, поэтому эффективность торговли падает. В своих Международных  рекомендациях МОЗМ предлагает необходимые  нормативно-технические или правовые требования, обеспечивает признанными  системами сертификации, ускоряющими  установление доверия к результатам  измерений, выполняемых для внутренней и международной торговли. Таким  образом МОЗМ содействует ускорению торговли, сокращает расходы, возникающие от повторных измерений, и расходы, связанные со спорными ситуациями.

МОЗМ является общим источником обмена информацией относительно законодательных  и общих проблем метрологии для  национальных служб регулирования  и для метрологических институтов. Это касается новых измерительных  технологий и средств измерений, их функционирования и надежности, методов испытаний и оценки измерительного оборудования и т.д. Члены МОЗМ имеют  возможность постоянных контактов  друг с другом, получая взаимную выгоду от использования опыта, делая  запросы, посещая друг друга, обмениваясь  экспертами, проводя совместные исследования, используя общие возможности  и средства и т.п.

МОЗМ содействует службам законодательной  метрологии, институтам и лабораториям, изготовителям средств измерений  в доступе к информации о законодательной  метрологии в странах-членах и корреспондентах  МОЗМ: о национальных правовых нормах по законодательной метрологии, о  процедурах доступа на рынки, об организации  национальных служб законодательной  метрологии, об адресах национальных и местных ответственных органов, о национальных процедурах оценки соответствия и маркировки и т.д.

В конце концов, МОЗМ создает международную  систему совместно с другими  международными организациями: по научной  метрологии - с органами Метрической  Конвенции (МКМВ и МБМВ), по прослеживаемости через аккредитацию - с ИЛАК, по нормативному техническому обеспечению - с ИСО и МЭК. Эта сеть, объединяя все аспекты метрологии и создавая международные соглашения о принятии и признании результатов, составляет глобальную международную инфраструктуру для метрологии - Глобальную Метрологическую Систему, которая отвечает потребностям как отдельных стран, так и регионов в условиях нарастающей глобализации, а также предоставляет метрологическую среду, способствующую социальному и экономическому благосостоянию и росту.

МОЗМ разработала обширную программу  оказания поддержки развивающимся  странам, цели которой следующие:

- оказывать содействие участию развивающихся стран в работе МОЗМ,

- учитывать специальные нужды развивающихся стран в работе МОЗМ,

- предоставлять развивающимся странам необходимые руководства для развития законодательной метрологии,

- способствовать получению развивающимися странами технической помощи и возможности участия в развивающих программах по законодательной метрологии.

3. Основные международные нормативные документы по метрологии

Для реализации на практике единства измерений в международном масштабе необходимы соответствующие нормативные  документы, устанавливающие рекомендации, позволяющие обеспечить единство измерений, и введенные в национальные системы  нормы и правила в области  метрологии. Такие нормативные документы  разработаны и разрабатываются  по мере возникновения новых потребностей международными организациями, о которых  сказано выше. Международные нормативные  документы по содержанию и области  применения охватывают четыре составляющие метрологической практики:

•    терминологию в области метрологии;

•    единицы величин, их наименование, обозначение и определение;

•    требования к метрологическим характеристикам средств измерений;

•    способы выражения погрешностей результатов измерений величин.

В области терминологии важнейшим  документом является Международный  словарь основных и общих терминов в метрологии, который вышел вторым изданием в 1993 г. Цель словаря — установить приемлемые для широких кругов термины  с описанием выражаемых ими понятий. Словарь содержит шесть разделов: Величины и единицы; Измерения; Результаты измерений; Средства измерений; Характеристика средств измерений; Эталоны. Кроме  этого общего словаря, издается Словарь  по законодательной метрологии, в  котором освещается деятельность государственных  метрологических служб в различных  странах мира. Издает этот словарь  Международная организация законодательной  метрологии.

В области единиц величин главным  документом является Международная система единиц СИ, принятая в I960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам. В последующий период эта система уточнялась и развивалась.

Международная система единиц СИ — это основа унификации применяемых единиц измерения для обеспечения единства измерений. С развитием научно-технического прогресса повышаются требования к степени точности измерений национальных эталонов. Придавая особую значимость систематизации всех материалов по совершенствованию Международной системы единиц, Международное бюро мер и весов опубликовало сборник "Международная система единиц СИ", который расценивается как важнейший основополагающий международный нормативный документ по метрологии. С 1970 г. вышло шесть изданий этого документа на французском языке, а также осуществлен перевод, правда не официальный, на английский язык.

Величинами и единицами в  области метрологии занимаются и  крупнейшие международные организации — ИСО и МЭК. Международные стандарты ИСО 31 "Величины и единицы"  и ИСО 1000 "Единицы СИ и рекомендации по применению их кратных и дольных и некоторых других единиц"  разработаны техническим комитетом ИСО/ТК 12 "Величины, единицы, обозначения, переводные коэффициенты". Стандарт ИСО 31 состоит из 14 частей, касающихся как общих положений (стандарт ИСО 31-0), так величин и единиц по областям науки и техники (стандарты ИСО 31-1-ИСО 31-10, ИСО 31-13), а также содержит математические знаки и обозначения (стандарт ИСО 31-11), безразмерные параметры (стандарт ИСО 31-12). ИСО/ТК12 "Величины, единицы, обозначения, переводные множители" занимается унификацией наименований и обозначений физических единиц, результатом чего являются международные стандарты. Так, международные стандарты ИСО 1000 "Единицы СИ и рекомендации по использованию их дольных и кратных и других единиц" и ИСО31 "Величины и единицы" являются основополагающими международными нормативными документами по унификации величин и единиц, широко применяемых в научных и технических областях.

Технический комитет МЭК/ТК12 "Величины, единицы и их обозначения" разработал Публикацию 27 "Буквенные обозначения, применяемые в электронике" применительно  к дальней связи и электронике, логарифмическим единицам и величинам, вращающимся машинам. Это основополагающий международный нормативный документ для унификации обозначений единиц и величин в электротехнике и  электронике.

Указанные международные документы  были использованы при создании проекта  российского государственного стандарта "ГСИ. Физические величины и их единицы", который предполагается применять в качестве межгосударственного в рамках СНГ.

К международным документам, содержащим требования к метрологическим характеристикам  средств измерений, относятся:

•    спецификации на эталоны, разрабатываемые МБМВ;

•    Положение о Международной температурной шкале 1990 г. (МТШ-90);

•    Международные рекомендации МОЗМ, международные стандарты ИСО и МЭК на технические требования к средствам измерений и методам их поверки.

В области способов выражения погрешностей измерений разработаны рекомендации МБЗМ и МКМВ, на основе которых с  участием представителей МЭК, ИСО, МОЗМ опубликован документ "Руководство для выражения неопределенности в измерениях", предназначенный для использования в практике метрологических служб.

Известно, что обработка результатов  измерений во всех странах проводится с использованием аппарата теории вероятностей и математической статистики, при этом погрешности подразделяются на случайные и систематические. Однако оценки погрешностей, значения и формирование доверительных интервалов вероятностей, применяемых на практике в метрологических лабораториях разных стран, различаются между собой. Особые затруднения возникли у МБМВ при проведении сличений эталонов, так как оказалось трудно сравнить их результаты между собой и с требованиями международных спецификаций и стандартов. Это и стимулировало указанное выше направление деятельности международных организаций.

Некоторые отечественные специалисты  в области метрологии считают  нецелесообразным применение данного  Руководства в России, мотивируя  это ошибочным утверждением, что "неопределенность занимает независимое  положение от погрешности измерений", хотя толкование этого термина базируется на термине "стандартное отклонение".

Тем не менее следует учитывать широкое применение понятия "неопределенность измерений" в зарубежной метрологической практике и принятие толкования его Руководством, вероятно, необходимо для взаимопонимания в международном сотрудничестве по метрологии: «неопределенность измерений — это параметр, характеризующий рассеяние результатов измерений в серии вследствие влияния случайных и неисключенных систематических погрешностей в виде оценок средней квадратической погрешности измерений или доверительных границ погрешности.

4. Охарактеризуйте роль и цели метрологии в сфере торговли.

С измерениями каждый из нас сталкивается во многих сферах. Практически ежедневно  в сфере торговой деятельности.

 Вся история метрологии свидетельствует о ее тесной связи с торговлей. Ранние торговые цивилизации – например, греки в Средиземноморье – хранили копии эталонов тех стран, с которыми торговали, и даже все рынки средневековья имели местные эталоны длины, массы и объема. Короли и королевы, султаны и императоры разрешали применение национальных мер, издавали декларации и законы о национальных эталонах, т.к. видели в них жизненно важную часть стабильного общества. Правительства облагали налогами торговлю, а «меры и весы» стали частью повседневной жизни.

В международной торговле метрология необходима, потому что она предоставляет  необходимые технические средства обеспечения корректных измерений  посредством применения гармонизированной  системы измерений, которая включает Международную систему единиц (СИ), точные измерительные инструменты, соответствующие международным  стандартам (например, рекомендациям  МОЗМ), а также действующие методы и процедуры. Измерение входит практически  во все коммерческие операции, от оптовой  торговли (такой продукцией, как  нефть, природный газ и металлическая  руда) до розничной продажи товаров  потребителям на рынке.

Цена продаваемых товаров определяется количеством, которое должно быть измерено. Ясно, что корректные цены тогда  зависят от корректных измерений. Для  того, чтобы получить верные измерения, необходимо проверить или откалибровать измерительные инструменты. В обоих случаях, работа измерительного инструмента сравнивается с работой измерительного инструмента более высокой точности, известного как эталон.

Задачи обеспечения корректных измерений через поверку измерительных  инструментов и надзора за их использованием в торговле подпадают под юрисдикцию национальных служб законодательной  метрологии.

Помимо количества, также и качество продукции, и ее соответствие стандартам являются существенными критериями в международной торговле. Сертификаты  соответствия используются для того, чтобы задокументировать соответствие продукции стандартам и регламентам, и такие сертификаты становятся все более важными. Проверка качества и соответствия во многих случаях требует измерений. Если предполагается доверие к результатам испытаний и принятие сертификатов, то результаты измерений не должны вызывать каких-либо сомнений. Аккредитованные лаборатории по калиброванию должны обеспечить условия для правильной калибровки измерительного и испытательного оборудования.

Современные производственные процессы характеризуются сборкой частей и компонентов, произведенных в  разных частях света. Это предполагает применение унифицированных и надежных систем измерений, которые гарантируют  взаимозаменяемость механических размерностей и совместимость электрических  спецификаций. Задачей национальных метрологических институтов является поддержка национальных эталонов таким  образом, чтобы измерительное оборудование можно было бы соотнести с этими  эталонами.

Накоплена определенная информация о способах нарушения метрологических правил применения весоизмерительной техники. Это умышленная порча весов, когда снимается грузик квадранта в механизме прибора и погрешность весов становится от 40 до 100 г и конечно эта погрешность идет в плюс продавцу и минус покупателю (определяется погрешность с помощью образцовых гирь). Имеет место применение магнита, который крепится под большую чашку весов или на ограничительном винте, что увеличивает вес покупки, погрешность также можно определить только с помощью образцовых гирь. Весы устанавливаются под углом к покупателю; не устанавливаются по уровню; выкручивается масляный успокоитель, что приводит к колеблющейся стрелке. Стрелка весов устанавливается не на нулевой отметке шкалы. Применяют и облегченные гири.

Заключение.

Крупнейшие международные метрологические  организации - Международная организация  мер и веса (МОМВ) и Международная  организация законодательной метрологии (МОЗМ).

В 1875 г. 17 государств подписали Метрическую  конвенцию, цель которой - унификация национальных систем единиц измерения и установление единых фактических эталонов длины  и массы (метра и килограмма). На основе этой конвенции была создана  межправительственная Международная  организация мер и веса.

В соответствии с Конвенцией было создано Международное бюро мер  и веса (МБМВ) - первая международная  научно-исследовательская лаборатория, которая хранит и поддерживает международные  эталоны: прототипы метра и килограмма, единицы ионизующих лучей, электрического сопротивления и т.д.

Международная организация законодательной  метрологии (МОЗМ) создана на основе межправительственной Конвенции, которая  была подписана в 1956г. Целью МОЗМ является разработка общих вопросов законодательной метрологии, в частности установление классов точности средств измерения; обеспечение одинаковости определения типов, образцов и систем измерительных приборов; рекомендации по их исследованию для унификации метрологических характеристик; гармонизация сертификационной аппаратуры, методов сверки, проверки и аттестации эталонных, образцовых и рабочих измерительных приборов; разработка оптимальных форм организации метрологических служб и обеспечение единства государственных указов по их введению; установление единых принципов подготовки кадров в отрасли метрологии с учетом различных уровней квалификации.

Список литературы:

1. Р.В.Крюков. Стандартизация, метрология, сертификация (конспект лекций). - М.: А-Приор, 2009г.;
2. Стандартизация, сертификация и метрология, Г.Д. Крылова, ЮНИТИ-ДАНА М. - 2006г;
3. Лифиц И. М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации: Учебник - М.: Юрайт, 2004.
4. Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., «Метрология, стандартизация и сертификация» М.: Высшая школа, 2005. - 422с.
5. Димов Ю.В. метрология, стандартизация и сертификация. Учебник для вузов. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2006
6. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник/Ю.И. Борисов, А.С. Сигов и др.; Под ред. А.С. Сигова. - М. Форум:Инфра-М, 2005 
7. Клевлеев В. М. и др.     Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник    —    М.: ИНФРА-М, 2004
8. А. Г. Сергеев      Метрология: Учебник  —  М.: Логос, 2005  
9. Фридман A. Э.    Основы метрологии. Современный курс — 
   С.-Пб.: НПО «Профессионал», 2008