МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева» Кафедра _управления качеством и сертификации_ Рекомендовано для использования в учебном процессе методической комиссией института машиноведения и мехатроники протокол №5 от «26» мая 2017 г. И. В. Трифанов, А. А. Снежко, Л. В. Русяева Метрологическая экспертиза нормативной документации Конспект лекций для студентов направления 27.04.1/ Стандартизация и метрология всех форм обучения Красноярск, 2017 ОГЛАВЛЕНИЕ Условные сокращения .......................................................................... 3 Предисловие ............................................................................................ 4 Лекция 1. Введение в дисциплину .......................................................... 5 Лекция 2. Понятие и виды, цели и задачи метрологической экспертизы, сопутствующие термины ................... 12 Лекция 3. Виды документации, подвергаемой метрологической экспертизе ................................................................. 22 Лекция 4. Условия для проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации ......................................... 30 Лекция 5. Объекты анализа при проведении метрологической экспертизы нормативной и технической документации ................................................................ 36 Лекция 6. Особенности метрологической экспертизы отдельных видов нормативной и технической документации .......... 57 Лекция 7. Организация и порядок проведения метрологической экспертизы на предприятии (в организации) ........ 70 Лекция 8. Характерные ошибки, выявляемые при проведении метрологической экспертизы технической документации ................ 80 Лекция 9. Особенности метрологической экспертизы в период гармонизации российских и международных стандартов и повышение эффективности метрологической экспертизы ............. 89 Лекция 10. Расчет экономического эффекта метрологической экспертизы ................................................................ 96 Лекция 11. Методики выполнения измерений ................................... 102 Библиографический список .............................................................. 110 2 УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ АСУТП ГМКН ГНМЦ ГСИ ЕСДП ЕСКД ЕСТД ЖЦП ИЭ КД КСКК МВИ МИ МК МО МТК МУ МЭ НД НИР НМИ НТД ОКР ОНВ ПБ ПДКК ПР СГИП СМК СТО СТП ТД ТЗ ТИ ТП ТР ТУ ЭД автоматизированная система управления технологическими процессами Государственный метрологический контроль и надзор государственный национальный метрологический центр Государственная система обеспечения единства измерений Единая система допусков и посадок Единая система конструкторской документации Единая система технологической документации жизненный цикл продукции инструкция по эксплуатации конструкторская документация комплексная система контроля качества методика выполнения измерений методические инструкции метрологический контроль метрологическое обеспечение Метрологический технический комитет методические указания метрологическая экспертиза нормативная документация научно-исследовательские работы национальные метрологические институты нормативная и техническая документация опытно-конструкторские работы Основные нормы взаимозаменяемости паспорт безопасности постоянно действующая комиссия по качеству правила метрологии рекомендации по межгосударственной стандартизации Система государственных испытаний продукции средства измерения Система менеджмента качества стандарт организации стандарт предприятия технологическая документация техническое задание технологические инструкции технологический процесс технологический регламент технические условия эксплуатационные документы 3 ПРЕДИСЛОВИЕ Метрологическая экспертиза (МЭ) – важная составляющая системы технического регулирования и неотъемлемая часть метрологического обеспечения производства. Для квалифицированного проведения экспертного исследования конкретного объекта необходим объем теоретических знаний, владение методиками выполнения измерений и навыками анализа и оценивания метрологических параметров. Конспект лекций предназначен для изучения теоретических основ метрологической экспертизы магистрантами направления подготовки 221700.68 «Стандартизация и метрология», обучающимися по программе «Метрологическое обеспечение контроля качества свойств и состава веществ, материалов и изделий» в Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М. Ф. Решетнева. Материал, изложенный в конспекте лекций, представляет результаты комплексного изучения норм и правил метрологического обеспечения производства, законов о техническом регулировании, об обеспечении единства измерений, других нормативных документов, определяющих организацию и порядок проведения метрологической экспертизы различной нормативно-технической документации. При этом показаны виды документации, подвергаемой метрологической экспертизе, экономическая составляющая и характерные ошибки, выявляемые при метрологической экспертизе нормативно-техни-ческой документации. Конспект лекций подготовлен с учетом требований Федерального государственного образовательного стандарта, действующих технических норм и правил, а также с использованием новейших сведений из литературных источников, практического метрологического журнала ФГУП ВНИИМС «Главный метролог» и других научно-практических периодических изданий. Лекционный материал может быть использован также и при изучении курса «Методы поверки и калибровки средств измерений» в части объектов анализа при проведении метрологической экспертизы. Составители надеются, что изучение данного лекционного материала позволит студентам усвоить основные понятия метрологической экспертизы, в достаточной мере акцентирует их внимание на различиях терминов, сопутствующих понятию метрологической экспертизы, и особенностях ее проведения для различных видов нормативной и технической документации, а также даст возможность накопить начальный потенциал на пути становления профессионального эксперта-метролога. 4 Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ План 1. Содержание дисциплины «Метрологическая экспертиза норма- тивной документации. 2. Значение метрологической экспертизы нормативной и технической документации в обеспечении качества продукции. 1. Содержание дисциплины «Метрологическая экспертиза нормативной документации» Приступая к изучению метрологической экспертизы, наряду с общетехническими дисциплинами следует предварительно освоить такие курсы, как «Метрология» (в частности, раздел «Способы оценки точности измерений и испытаний и достоверности контроля»), «Физические основы измерений», а также «Метрологическое обеспечение технологических процессов и производств». В результате успешного освоения приемов и правил метрологической экспертизы студент обретает профессиональные качества в сфере производственно-технологической деятельности, позволяющие выполнять разработку и экспертизу новых технических регламентов, национальных стандартов, стандартов организаций и другой нормативной документации, руководить аккредитацией измерительных и испытательных лабораторий и подразделений, рекламационной работой и анализом причин брака и нарушения технологий, обеспечивать адаптацию нормативно-технической документации к модернизации, унификации выпускаемой продукции и функционированию самого предприятия. Содержание дисциплины «Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации» охватывает следующий круг вопросов: – основные понятия и виды метрологической экспертизы; – цели и задачи метрологической экспертизы нормативной и технической документации; – виды документации, подвергаемой метрологической экспертизе; – вопросы, разрешаемые при проведении метрологической экспертизы; – организация и порядок проведения метрологической экспертизы; 5 – характерные ошибки, выявляемые при проведении метрологической экспертизы; – экономическая составляющая метрологической экспертизы. Изучение курса «Метрологическая экспертиза нормативной документации» выполняется на лекционных занятиях, семинарах, а также посредством самостоятельной работы студентов. Самостоятельная работа предусматривает изучение теоретического материала, полученного на лекционных занятиях, обзор и анализ научно-технической литературы по теме лекции, ознакомление с научно-технической информацией из фондов библиотеки университета, работу с интернет-ресурсами по техническому регулированию, подготовку к семинарским занятиям, написание реферата. Ниже предлагаются примерные темы рефератов, предусмотренные рабочей программой дисциплины «Метрологическая экспертиза нормативной документации». 1. Порядок проведения метрологической экспертизы. 2. Основные задачи и содержание метрологической экспертизы. 3. Оценивание рациональности номенклатуры измеряемых параметров. 4. Анализ параметров, подвергаемых измерениям и измерительному контролю. 5. Оценка оптимальности требований к погрешности измерений. 6. Оценивание погрешности измерении на соответствие заданным требованиям. 7. Оценка контролепригодности изделий в процессе монтажа, наладки, испытаний, эксплуатации, обслуживания и ремонта. 8. Оценивание возможности эффективного метрологического обслуживания средств измерений, в том числе поверки, калибровки, контроля работоспособности и ремонта. 9. Оценивание рациональности выбранных средств и методик выполнения измерений. 10. Порядок аттестации методик выполнения измерений. 11. Оценка полноты изложения методик выполнения измерений. 12. Оценивание алгоритма обработки результатов измерений измерительной задачи. 13. Оценка соответствия алгоритма выполнения функции, связывающей измерительную величину с результатами прямых измерений. 14. Оценка единиц измеряемых величин. 15. Контроль правильности использования метрологических терминов, наименований измеряемых величин и обозначения их единиц. 6 16. Организация, порядок проведения и задачи метрологической экспертизы нормативной и технической документации. 17. Понятие об экспертизе нормативной документации. 18. Виды экспертизы нормативной документации. 19. Цель проведения метрологической экспертизы проектов стандартов и технических регламентов. 20. Виды стандартов, подлежащих метрологической экспертизе. Оценивание успешности освоения дисциплины производится путем текущих опросов, обсуждений рефератов и тестирования в соответствии с Положением о рейтинговой системе контроля успеваемости студентов СибГАУ. Отдельно оценивается самостоятельная работа по практике. По окончании изучения дисциплины «Метрологическая экспертиза нормативной документации» – экзамен. Темы, приведенные ниже, входят в экзаменационные билеты. 1. Цель проведения метрологической экспертизы государственных стандартов и других нормативных документов. 2. Проекты государственных стандартов, подлежащие метрологической экспертизе. 3. Порядок проведения метрологической экспертизы. 4. Порядок определения организацией экспертов метрологической экспертизы проектов стандартов. 5. Метрологическая экспертиза проектов стандартов, регламентирующих методики выполнения измерений, применяемых в средах распространения государственного метрологического надзора и контроля. 6. Метрологическая экспертиза проектов государственных стандартов ГСИ. 7. Организации, выполняющие экспертизу проектов государственных стандартов. 8. Эксперты, осуществляющие метрологическую экспертизу проектов государственных стандартов и СТО. 9. Документы, которыми должны руководствоваться эксперты при проведении метрологической экспертизы. 10. Документ, в котором излагаются результаты метрологической экспертизы (по видам стандартов). 11. Документ к проекту стандарта, в котором указываются сведения об учете замечаний по экспертному заключению по результатам метрологической экспертизы. 12. Оценка учета замечаний эксперта по метрологической экспертизе проекта стандарта. 7 13. Затраты на метрологическую экспертизу. 14. Основные задачи и содержание метрологической экспертизы. 15. Требования метрологической экспертизы к проектам стандартов. 16. Виды экспертизы проектов стандартов. 17. Девять видов анализа при проведении метрологической экспертизы проектов стандартов. 18. Методы анализа и оценивания характеристик объектов, применяемые в процессе метрологической экспертизы. 19. Оценивание рациональности номенклатуры измерительных параметров. 20. Анализ параметров, подвергаемых измерению и измерительному контролю. 21. Общие положения, которыми руководствуется эксперт при оценке измерительных и контролируемых параметров. 22. Оценка определенности деформирования величины, подлежащей измерению. 23. Оценивание оптимальных требований к погрешности измерений. 24. Оптимальная погрешность измерения. 25. Определение погрешности измерений, которая не может вызвать больших потерь. 26. Оценка полноты и правильности требований к погрешности средств измерений. 27. Оценка погрешности при использовании косвенных измерений. 28. Оценка средней погрешности по n точкам. 29. Оценка погрешности при многократных измерениях. 30. Пределы допускаемых погрешностей средств измерения. 31. Оценивание соответствия погрешности измерений заданным требованиям. 32. Оценивание контролепригодности изделия и измерительной системы. 33. Оценивание возможности эффективного метрологического обслуживания средств измерения (в том числе поверки, калибровки, контроля работоспособности, ремонта). 34. Оценивание рациональности выбранных средств и методик выполнения измерений, в том числе их соответствия измерениям, предъявляемым к средствам и методикам выполнения измерений, применяемых в сфере распространения государственного метрологического контроля и надзора. 8 35. Оценивание соответствия алгоритма обработки результатов измерений измерительной задаче. 36. Контроль правильности использования метрологических терминов, наименований измеряемых величин и обозначения их единиц. Предлагаемый конспект лекций охватывает весь круг вопросов, входящих в экзаменационные билеты. 2. Значение метрологической экспертизы нормативной и технической документации в обеспечении качества продукции Экспертиза (от лат. expertus – опытный) представляет собой процесс исследования объекта специалистом, и, как правило, проводится по заказу. Известны различные виды экспертизы: судебно-медицинская, медико-социальная, стандартизационная, техническая, метрологическая и др. Метрологическая экспертиза (МЭ) проводится для объектов производства и для различной документации. Предметом данного курса является метрологическая экспертиза нормативной и технической документации. Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации играет ведущую роль в обеспечении качества на всех этапах жизненного цикла продукции. Своевременное и качественное проведение метрологической экспертизы позволяет вскрыть и устранить метрологические ошибки, поставить барьер проникновению в разрабатываемую техническую документацию решений с нарушениями норм метрологического обеспечения (МО) разработки и производства изделий. Высокое качество проведения МЭ требует подготовки экспертов-метрологов, владеющих методами анализа и оценки технических решений, касающихся измеряемых параметров, установления требований к точности измерений, выбора методов и средств измерений, их метрологического обслуживания. Важность метрологической экспертизы для обеспечения единства измерений давно и убедительно доказана метрологической практикой. Для проведения МЭ необходимо владеть знаниями теоретической, прикладной и законодательной частями метрологии. Материалы проверок органов государственного надзора за стандартами и средствами измерений свидетельствуют, что свыше 60 % нарушений требований стандартов и технических условий (ТУ), изготовление продукции неудовлетворительного качества происходит из-за несоблюдения метрологических правил и норм. При этом значительная доля нарушений метрологических требований приходится на норматив9 но-техническую документацию, т. е. вносится при разработке продукции. Наибольшая стоимость метрологических несоответствий (ошибок) приходится на этапы разработки технического задания и эскизного проекта. Обобщенная статистика показывает, что каждый рубль затрат на МЭ технической документации приносит от 4 до 250 рублей экономии. Высокое качество проведения самой МЭ определяется многими факторами, но, в первую очередь, неукоснительным соблюдением требований нормативных документов (НД). Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации способствует совершенствованию метрологического обеспечения разработки технической документации и производства продукции, повышению эффективности измерений, обеспечивающих единство и требуемую точность измерений. Важная проблема МЭ нормативной и технической документации связана с дефицитом квалифицированных экспертов-метрологов. Выпускники, окончившие вузы по специализации «Метрология, стандартизация и сертификация», придя на предприятие, обладают теоретическими знаниями, но в недостаточной мере – практическим опытом для проведения МЭ. Чтобы анализировать технические решения в конструкторской и технологической документации, необходимы глубокие технические и практические знания, что приобретается опытом работы метролога на производстве. Эксперт-метролог должен хорошо знать метрологию, нормативные документы по МО производства, конструкторские и технологические системы документации, документацию, содержащую специальные требования к разработке и производству изделий и иметь практический опыт работы с измерительными приборами. Метрологическая экспертиза, являясь важной частью МО производства, представляет собой вовсе не начальную стадию, на которой молодой специалист должен осваивать практическую метрологию. Начальной стадией для молодых метрологов все-таки является приобретение опыта работы с измерительными приборами, изучение особенностей различных видов измерений, проведение калибровки и поверки средств измерений (СИ). Только после этого они смогут вникнуть во все тонкости МЭ технической документации. Не следует забывать, что эксперт несет ответственность за правильность и объективность сделанных им заключений по результатам МЭ. Вот почему считается, что хорошего эксперта-метролога целесообразнее «вырастить» не из того выпускника института, который только что пришел на предприятие, а из того, кото- 10 рый уже освоил специальность поверителя СИ. Данный конспект лекций способствует подготовке таких специалистов. На основе теоретических знаний, усвоенных в процессе изучения курса «Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации», студенты проходят научно-производственную практику, где имеют реальную возможность получить соответствующие навыки анализа нормативно-технической документации и стать квалифицированными экспертами-метрологами. Контрольные вопросы и задания 1. Укажите круг вопросов, которые изучает дисциплина «Метроло- гическая экспертиза нормативной и технической документации». 2. Какую роль играет метрологическая экспертиза в обеспечении качества продукции? 11 Лекция 2 ПОНЯТИЕ И ВИДЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, СОПУТСТВУЮЩИЕ ТЕРМИНЫ План 1. 2. 3. 4. Понятие о метрологической экспертизе. Цели и задачи метрологической экспертизы Виды метрологической экспертизы. Термины, сопутствующие понятию «метрологическая эксперти- за». 1. Понятие о метрологической экспертизе Метрологическое обеспечение качества технологических процессов и производств позволяет гарантировать качество выпускаемой продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Различают метрологическую экспертизу документации (проектов стандартов, технических заданий, проектов, конструкторских и технологических документов, различных программ и т. д.) и объектов (макетов сложных средств измерений, испытательных устройств и пр.). Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации является частью комплекса работ по метрологическому обеспечению и может являться частью технической экспертизы конструкторской, технологической и проектной документации. В Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений (№ 102-ФЗ от 26.06.2008) включен ряд положений, регламентирующих проведение метрологической экспертизы различных объектов, в том числе нормативной и технической документации. Согласно ст. 11 указанного закона, метрологическая экспертиза является одной из форм государственного регулирования в области обеспечения единства измерений: «Статья 11. Формы государственного регулирования в области обеспечения единства измерений. Государственное регулирование в области обеспечения единства измерений осуществляется в следующих формах: 1) утверждение типа стандартных образцов или средств измерений; 2) поверка средств измерений; 12 3) метрологическая экспертиза; 4) федеральный государственный метрологический надзор; 5) аттестация методик (методов) измерений; 6) аккредитация юридических лиц и индивидуальных предпринимателей на выполнение работ и (или) оказание услуг в области обеспечения единства измерений». Ст. 14 вышеуказанного закона определяет место метрологической экспертизы в техническом регулировании и условия ее проведения. «Статья 14. Метрологическая экспертиза. 1. Содержащиеся в проектах нормативных правовых актов РФ требования к измерениям, стандартным образцам и средствам измерений подлежат обязательной метрологической экспертизе. Заключения обязательной метрологической экспертизы в отношении указанных требований рассматриваются принимающими эти акты федеральными органами исполнительной власти. Обязательная метрологическая экспертиза содержащихся в проектах нормативных правовых актов РФ требований к измерениям, стандартным образцам и средствам измерений проводится государственными научными метрологическими институтами. 2. Обязательная метрологическая экспертиза стандартов, продукции, проектной, конструкторской, технологической документации и других объектов проводится также в порядке и случаях, предусмотренных законодательством РФ. Указанную экспертизу проводят аккредитованные в установленном порядке в области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели. 3. Порядок проведения обязательной метрологической экспертизы содержащихся в проектах нормативных правовых актов РФ требований к измерениям, стандартным образцам и средствам измерений устанавливается федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений. 4. В добровольном порядке может проводиться метрологическая экспертиза продукции, проектной, конструкторской, технологической документации и других объектов, в отношении которых законодательством РФ не предусмотрена обязательная метрологическая экспертиза». Научно-техническая литература четко не определяет термин «метрологическая экспертиза». В различных нормативных актах (методических указаниях, рекомендациях, инструкциях и пр.) даются различные определения метрологической экспертизы. Ниже предла-гается наиболее 13 часто встречающаяся формулировка: Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации – анализ и оценка технических решений по выбору измеряемых параметров, установлению требований к точности измерений, выбору методов и средств измерений, их метрологическому обслуживанию. При метрологической экспертизе выявляются ошибочные или недостаточно обоснованные решения, вырабатываются наиболее рациональные решения по конкретным вопросам метрологического обеспечения. Не следует считать метрологическую экспертизу только контрольной операцией. В современных условиях метрологическая экспертиза решает технико-экономические задачи. Часто реализация тех или иных компонентов метрологического обеспечения может быть осуществлена несколькими вариантами. Рациональный выбор из них, а также ряд других оценок может потребовать научного подхода и выполнения небольшой исследовательской работы. Поэтому метрологическую экспертизу необходимо начинать до разработки основной конструкторской и технологической документации и подвергать ей все документы, начиная с заявки на разработку, технического задания на проектирование и технического предложения. На этапе экспертизы «предпроектных» документов можно оценить возможности контроля параметров будущего изделия универсальными средствами измерений, выяснить перспективы метрологического обеспечения будущего производства. Необходимость в метрологической экспертизе может отпасть, если в процессе разработки технической документации осуществлялась ее проработка силами привлекаемых специалистов метрологической службы. 2. Цели и задачи метрологической экспертизы Получение объективной информации об измеряемом показателе качества продукции основано: – на выработке и регламентации требований к измеряемому (контролируемому) параметру; – выборе средств измерений; – методике выполнения измерений (МВИ) требуемой точности; – выполнении измерений с применением узаконенного средства измерений; – соблюдении целого комплекса метрологических правил получе14 ния, обработки и представления результатов измерений. Несоблюдение этих условий приводит к получению недостоверной измерительной информации и выпуску продукции с нарушениями требований нормативной и технической документации. Неоспоримо, что проведение метрологической экспертизы нормативной и технической документации должно способствовать повышению уровня метрологического обеспечения производства и применению наиболее прогрессивных методов и средств измерений, объективности оценивания погрешности результатов измерений, снижению трудоемкости контроля и потерь от брака. Общая цель метрологической экспертизы – эффективное метрологическое обеспечение, выполнение общих и конкретных требований к метрологическому обеспечению наиболее рациональными методами и средствами. Эффективность метрологического обеспечения разработки, производства и эксплуатации проектируемого объекта зависит от контролепригодности назначенных требований, установления правильности и достаточности назначенных (назначаемых) параметров и необходимости обеспечения нормального функционирования объекта. Конкретные цели метрологической экспертизы устанавливаются в соответствии с ее назначением и определяются содержанием нормативной и технической документации, подвергаемой метрологической экспертизе. Так, в сфере обеспечения эффективности измерений при управлении технологическими процессами цели, задачи, виды технических документов, подвергаемых метрологической экспертизе, и порядок ее организации установлены рекомендациями по межгосударственной стандартизации РМГ 62–2003 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Метрологическая экспертиза технической документации». Порядок проведения и задачи метрологической экспертизы нормативной документации изложены в МУ 64-02-002–2002 «Организация и порядок проведения метрологической экспертизы нормативной документации». Конкретной целью метрологической экспертизы чертежей простейших деталей может быть обеспечение достоверности измерительного контроля с оптимальными значениями вероятностей брака. Причины указанной в определении целевой установки очевидны: низкий уровень метрологической проработки приводит к невозможности контроля параметров уже изготовленных изделий (сложных деталей, сборочных единиц, технологического оборудования и, особенно часто, средств измерений). С формальных позиций при обнаружении некон15 тролепригодности производство следует остановить, поскольку в случае выпуска изделий с неконтролируемыми параметрами возникает риск их неправильного функционирования с последствиями в виде возможных материальных потерь, аварий и катастроф. При этом достаточность требований к точности параметров обязан установить метрологический контроль, а правильность их назначения – функциональная метрологическая экспертиза. В очевидных случаях при наличии аналогов контролепригодность не ставится под сомнение, а в сомнительных случаях для оценки контролепригодности необходимо иметь методику (или несколько методик) выполнения измерений экспертируемого параметра. Цель метрологической экспертизы неразрывно связана с необходимостью обеспечения соблюдения положений закона Российской Федерации от 02.07.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» и требований нормативных документов Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ), а также технически и экономически обоснованного метрологического обеспечения стандартизируемых объектов. При метрологической экспертизе различных видов нормативной, конструкторской, технологической документации цели и задачи эксперта-метролога могут варьироваться в зависимости от вида и назначения этих документов, а также от требований заказчика экспертизы. Контроль конструкторско-технологических решений, с точки зрения возможности измерения параметров проектируемых изделий и процессов, проводился всегда в обязательном порядке. Формально такой контроль входил в непосредственные обязанности разработчиков, а также в обязанности контролирующих и утверждающих документацию лиц. Объективно этот процесс не являлся метрологической экспертизой из-за отсутствия систематизированного подхода и недостаточной метрологической подготовки конструкторов и технологов. Разработка нормативных документов на уровне межгосударственных стандартов, различных методических указаний и рекомендаций позволила упорядочить комплекс вопросов, разрешаемых при проведении метрологической экспертизы, а также определить круг организаций и специалистов, привлекаемых к проведению метрологической экспертизы. Метрологическую экспертизу нормативной документации (например, проектов стандартов, регламентирующих методики выполнения измерений) осуществляют государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) или национальные метрологические институты (НМИ). Метрологическая экспертиза технической документации осуществляется: – силами экспертов-метрологов метрологической службы предпри16 ятия для экспертизы технической документации, разрабатываемой на предприятии; – силами специально подготовленных экспертов из числа разработчиков документации в конструкторских, технологических, проектных и других подразделениях предприятия при больших объемах разрабатываемой технической документации; – силами специально создаваемой комиссии либо группы специалистов при приемке технических (эскизных, рабочих) проектов сложных изделий или технологических объектов, систем управления, а также на других этапах разработки технической документации; – силами группы или отдельных специалистов, привлекаемых к проведению метрологической экспертизы по договору. Однозначно сформулированная цель экспертизы позволяет поставить конкретные задачи. Однако при всем многообразии весь комплекс вопросов метрологический экспертизы может быть обозначен решением двух основных задач, вытекающих из самого определения метрологической экспертизы. К ним относятся: – выявление ошибочных или недостаточно обоснованных решений по конкретным вопросам метрологического обеспечения; – выработка рекомендаций по устранению выявленных недостатков. Для решения означенных задач при проведении метрологической экспертизы различного вида документации эксперт сталкивается со значительным количеством вопросов функциональной и формальной экспертизы. В обязательный круг вопросов функциональной экспертизы входят следующие: – анализ функционирования объекта и влияния назначенных параметров на эффективность функционирования; – оптимизация назначенных номинальных значений параметров и норм их точности по выбранным критериям. Только после разрешения этих вопросов можно переходить к последующей формальной экспертизе объекта. При проведении метрологической экспертизы различных видов документации эксперту предстоит разрешить целый комплекс вспомогательных вопросов. К ним относятся: – идентификация объекта измерений и его параметров, подлежащих измерениям; – определение оптимальной точности измерений; – рациональный выбор средств и методик выполнения измерений. Эксперт должен иметь в виду два исходных вопроса метрологиче17 ского обеспечения любого объекта: что измерять и с какой точностью. От правильного и рационального решения этих вопросов во многом зависит эффективность метрологического обеспечения. Существует определенный порядок проведения метрологической экспертизы и, соответственно, решаемые при этом задачи. Об организации и особенностях метрологической экспертизы нормативной и технической документации подробнее будет рассказано ниже. 3. Виды метрологической экспертизы По степени значимости объекта и предъявляемых к нему требований экспертиза бывает добровольной и обязательной. В добровольном порядке может проводиться метрологическая экспертиза продукции, проектной, конструкторской, технологической документации и других объектов, в отношении которых законодательством РФ не предусмотрена обязательная метрологическая экспертиза. При метрологической экспертизе различных видов нормативной и технической документации в зависимости от требований заказчика содержание и объем работ эксперта может варьироваться. Если основная цель заказчика – получение экспертной оценки документа, то следует проводить так называемую формальную экспертизу, ограничиваясь выяснением контролепригодности назначенных параметров. При выполнении формальной экспертизы основываются на допущении о правильности всех назначенных параметров и не ставят под сомнение полноту назначенных требований и их обоснованность. Критике подлежит только оформление назначенных требований. В исключительных случаях, при очевидной неконтролепригодности из-за явных ошибок разработчика документа, критике подлежат также значения требований и сопряженные с ними нормы точности, например допуски базовых элементов. Формальная экспертиза осуществима только в том случае, если объект не содержит ошибок принципиального характера. Нестандартный или неправильно примененный термин, неправильное обозначение, нестандартное числовое значение размера или допуска, несогласованность допусков геометрических параметров подлежат безусловному устранению, но не рассматриваются как принципиальные ошибки. Если в ходе экспертизы обнаружены принципиальные ошибки, которые обусловливают неконтролепригодность параметра, то появляется необходимость корректировки основных параметров объекта (его перепроектирования). В таком случае экспертизе подвергают уже не доку18 ментацию, а представляемый анализируемыми документами объект. Экспертиза, фактической целью которой является совершенствование объекта, называется функциональной. К принципиальным относятся те недостатки, которые вызывают необходимость либо перепроектирования объекта с изменением основных параметров, либо осуществления дополнительных разработок. Например: при некорректном определении назначения или области действия в проекте нормативного документа может понадобиться его полная переработка; или неконтролепригодность некоторого параметра объекта из-за инструментальной недоступности может потребовать разработки специальных средств измерений. 4. Термины, сопутствующие понятию «метрологическая экспертиза» В процессе изучения дисциплины «Метрологическая экспертиза» следует четко представлять, не путать и не смешивать понятия «метрологический контроль» и «нормоконтроль». Значимость МЭ часто принижают, отождествляя ее с метрологическим контролем (МК), в то время как между этими понятиями имеется существенная разница. Метрологический контроль является неотъемлемой частью метрологической экспертизы и выполняется путем проверки технической документации на соответствие требованиям, регламентированным нормативными документами. Приведем типичный пример различного подхода к технической документации при проведении МЭ и МК. В картах техпроцесса разработчик не указал допуск на контролируемый параметр. При МК специалист только констатирует тот факт, что на контролируемый параметр должен стоять допуск или для контроля параметра должно назначаться СИ с указанием класса точности (или погрешности измерений), диапазона измерений и обозначением стандарта. При проведении же МЭ эксперт должен выбрать обоснованный допуск на параметр и назначить СИ, необходимое по точностным, экономическим или иным характеристикам. Иными словами, при МК происходит констатация факта несоответствия, а при МЭ в результате соответствующего анализа вырабатываются конкретные рекомендации по реализации технических решений. Метрологический контроль технической документации входит в состав метрологической экспертизы и может осуществляться в процессе нормоконтроля. При этом в технической литературе нет четкого определения понятий метрологического контроля и нормоконтроля. 19 Исходя из самого термина, нормоконтроль должен как минимум обеспечить соблюдение положений действующей нормативной документации, требования которой распространяются на контролируемый документ. Проведение такой работы направлено на рассмотрение только собственно документов и не включает анализ состава и структуры объекта (изделия, процесса), информация о котором представлена в документах. Нормоконтроль является широким понятием, включающим проверку на соответствие нормативным актам не только документации, но и объектов деятельности субъектов. Впрочем, последнее касается юридического нормоконтроля (судов, исполнительного производства и т. д.). Поскольку настоящий курс предполагает изучение предмета в рамках метрологии и технического регулирования, то, рассматривая в этих рамках «метрологический контроль» и «нормоконтроль», следует признать, что разница между этими понятиями очень невелика. Но она есть. На практике при проведении нормоконтроля выполняются работы, связанные с проверкой соблюдения формы документа: наличия в документе необходимых реквизитов, наличия подписей, печатей, штампов и иных удостоверений юридической значимости документа и др. В связи с этим предлагается принять следующую формулировку понятия нормоконтроля нормативно-технической документации. Нормоконтроль технической документации – контроль соблюдения в разрабатываемой документации норм, правил и требований к их содержанию и оформлению, установленных нормативными актами в сфере технического регулирования. При проведении нормоконтроля проверяется правильность построения, изложения и оформления документа, правильность ссылок на нормативные документы, правильность применения терминов и сокращений, а также логичность и грамотность изложения. Нормоконтролю подвергается окончательная редакция документа (комплекта документов). Порядок проведения нормоконтроля технической, нормативной, научно-технической и справочной документации определен в РД 52.14.617–2000 «Инструкция. Порядок проведения нормоконтроля». Контрольные вопросы и задания 1. В каких случаях проводится обязательная метрологическая экс- пертиза? 2. Охарактеризуйте понятия «формальная» и «функциональная» метрологическая экспертиза. 3. Сформулируйте основные цели и задачи метрологической экс20 пертизы. 4. Какие виды документации метрологической экспертизе не подлежат? 5. Дайте определение понятия «метрологический контроль». 6. Какие параметры проверяются в процессе метрологического контроля? 7. Назовите отличия понятий «метрологическая экспертиза» и «метрологический контроль». 21 Лекция 3 ВИДЫ ДОКУМЕНТАЦИИ, ПОДВЕРГАЕМОЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЕ План Нормативная документация, подвергаемая метрологической экспертизе. Техническая документация, подвергаемая метрологической экспертизе. 1. Нормативная документация, подвергаемая метрологической экспертизе Термин «нормативный документ» является родовым и охватывает такие понятия, как стандарты и иные нормативные документы по стандартизации – правила, рекомендации, регламенты, общероссийские классификаторы. Нормативный документ – документ, который устанавливает правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов. Стандарт – нормативный документ по стандартизации, разработанный на основе согласия, характеризующегося отсутствием возражений по существенным вопросам у большинства заинтересованных сторон, принятый соответствующим признанным органом. Стандарты основываются на обобщенных результатах науки, техники и практического опыта и направлены на достижение оптимальной пользы для общества. В зависимости от сферы деятельности различают стандарты разного статуса или категории: международный стандарт, региональный, межгосударственный, государственный стандарт Российской Федерации и др. Правила – документ, устанавливающий обязательные для применения организационно-технические и общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ. Рекомендации – документ, содержащий добровольные для применения организационно-технические и общетехнические положения, порядок, методы выполнения работ. Норма – положение, устанавливающее количественные или качественные критерии, которые должны быть удовлетворены. 22 Регламент – документ, содержащий обязательные правовые нормы и принятый органом власти. Технический регламент – регламент, который устанавливает характеристики продукции и связанные с ней процессы и методы производства. Термин «технический регламент», как и термин «нормативный документ», является родовым понятием. К техническим регламентам относятся законодательные акты; постановления Правительства Российской Федерации, 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 комплектацию которых входят обязательные требования. Общероссийский классификатор технико-экономической и социальной информации – официальный документ, представляющий собой систематизированный свод наименований и кодов классификационных группировок и объектов классификации в области техникоэкономической и социальной информации. Метрологической экспертизе подлежат проекты государственных стандартов на продукцию и услуги, работы (процессы), методы контроля (испытаний, измерений, анализа), а также другие проекты государственных стандартов, в которых регламентированы: – требования к погрешности измерений, достоверности измерительного контроля; – требования к методикам выполнения измерений, средствам измерений, стандартным образцам, аттестованным смесям; – методики выполнения измерений, анализа, испытаний и измерительного контроля; – данные о свойствах веществ и материалов, в том числе стандартные справочные данные; – применение стандартных образцов веществ и материалов; – методики поверки (калибровки) средств измерений. Проекты стандартов и других документов Государственной системы обеспечения единства измерений, разрабатываемых национальными метрологическими институтами Госстандарта России, метрологической экспертизе не подлежат. Метрологическую экспертизу проектов государственных стандартов проводят метрологические технические комитеты (МТК) и их подкомитеты. Они организуют разработку стандартов, рассматривают и направляют проект стандарта для принятия в Государственный комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России). 23 Метрологической экспертизе подлежит нормативная документация, разрабатываемая в организации или в отрасли: стандарты организации, отраслевые стандарты, инструкции, отраслевые нормативы и правила и т. д. При метрологической экспертизе нормативной документации всех видов проверяется правильность метрологических терминов и обозначения единиц физических величин. Все дополнения и изменения к действующей документации, содержащие вопросы метрологического обеспечения, подлежат метрологической экспер-тизе. Организация и порядок проведения метрологической экспертизы нормативной документации устанавливается федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений. 2. Техническая документация, подвергаемая метрологической экспертизе Само понятие «техническая документация» трактуется чрезвычайно широко: это и разнообразные руководства пользователей, и проектная документация, и договоры, отчеты, технико-экономи-ческие обоснования и многое другое. Так, в документе Р 50-605-80–93 «Система разработки и постановки продукции на производство. Термины и определения» техническая документация представлена как совокупность документов, необходимая и достаточная для непосредственного использования на каждой стадии жизненного цикла продукции. В других документах определение этого понятия представлено иными словами. В данном курсе лекций предлагается следующее определение технической документации. Техническая документация – набор графических и текстовых документов, в которых зафиксированы технические идеи и решения, используемые при проектировании (конструировании), создании (изготовлении) и использовании (эксплуатации) каких-либо технических объектов: зданий, сооружений, промышленных товаров, программного и аппаратного обеспечения. Выделяют несколько видов технической документации: – конструкторская документация, в том числе эксплуатационная и ремонтная документация; – технологическая документация; – научно-исследовательская документация. 24 Технической документацией может также называться технический паспорт, техническое руководство или техническая литература, а также заявки на изобретение, патент. Состав конструкторской документации регламентирован системой стандартов ЕСКД – Единой системы конструкторской документации, в которой определены виды и комплектность конструкторских документов на изделия всех отраслей промышленности. К конструкторской документации относятся чертеж детали; сборочный, общего вида, теоретический, габаритный, монтажный чертежи; чертеж-схема; спецификация, техническое описание, ведомости, пояснительная записка и др. Текстовая часть конструкторской документации может содержать сплошной текст (техническое описание, паспорт, расчеты, пояснительные записки, инструкции и т. п.) и текст, разбитый на графы (спецификации, ведомости, таблицы и др.). Технологическая документация представляет собой совокупность графических и текстовых технических документов, которые отдельно или в комплексе определяют процесс изготовления изделий промышленного производства или процесс сооружения объектов капитального строительства. Номенклатура технологической документации определяется ЕСТД – Единой системой технологической документации, входящей в систему унифицированной документации. Технологическая документная информация отражает способы изготовления деталей, сборки промышленных изделий, строительства, эксплуатации и ремонта сооружений, способы организации производственного процесса. Основной технологический документ – технологическая карта, которая дает подробное описание и в которой приводятся расчеты всех технологических операций по изготовлению изделия. Научно-исследовательская документация создается в процессе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в различных отраслях техники и производства, отображая теоретическое и практическое решение актуальных научно-технических проблем, в том числе и внедрение их результатов в промышленное и сельскохозяйственное производство. Примерами такого вида документной информации могут быть технические отчеты (с приложениями), отзывы и рецензии, аннотации, паспорта, регламенты научно-исследова-тельских работ (НИР), монографии, диссертации, программы и отчеты о НИР, технико-экономические обоснования, первичная документация на бумажном и (или) электронном носителе информации (журналы, ведомости, дневники; кинодокументы, фотографии и др.). 25 Для автоматизированных систем под технической документа-цией понимается документация на автоматизированную систему. Техническая документация на автоматизированную систему – комплект взаимоувязанных документов, в котором полностью описаны все решения по созданию и функционированию системы, а также документов, подтверждающих соответствие системы требованиям технического задания и готовность ее к эксплуатации. Метрологическую экспертизу технической документации проводят путем анализа и оценивания технических решений в части метрологического обеспечения (технических решений, касающихся измеряемых параметров, установления требований к точности измерений, выбора методов и средств измерений, их метрологического обслуживания). В технике и производстве понятия нормативной и технической документации тесно связаны функционально. Поскольку разработка технической документации производится на основе определенных нормативов, а разработка нормативной документации производится на основе статистических, эмпирических данных, полученных при исследовании и опытном производстве технических объектов, в производстве, в частности в машиностроительном производстве, приме-няется термин «нормативно-техническая документация» (НТД). Нормативно-техническая документация – официальные документы, доступные широкому кругу потребителей, которые регламентируют различные виды деятельности человека и ее результаты, т. е. продукты. Смысл и основное назначение нормативно-технической документации – закрепление в ней требований к качеству продукции. Нормативно-технической документацией являются, например, различные стандарты на продукцию, строительные нормы и правила, классификатор норм времени, а также технические условия и описания, технологические процессы, технические задания, инструкции по эксплуатации и др. Разработка НТД на производство позволяет предприятиям оптимизировать осуществляемые работы и привести их в соответствие со всеми требованиями законодательства РФ. Выделяют следующие виды нормативно-технической документации: – технические условия (ТУ); – технологические инструкции (ТИ); – технологический регламент (ТР); – паспорт безопасности (ПБ); – паспорт качества и др. 26 Технические условия – документ, разрабатываемый предприя-тием для производства какого-либо вида продукции в том случае, если для данной продукции законодательством РФ еще не установлены обязательные требования по изготовлению или требуется дополнить соответствующий ГОСТ, применяемый к данной категории товаров. Технические условия являются неотъемлемой частью конструкторской документации и разрабатываются в соответствии с установленными стандартами. Технические условия содержат в себе инфор-мацию о требованиях безопасности и обеспечению охраны окружающей среды, правилах приемки, указаниях по эксплуатации, условиях хранения и транспортировки, требованиях по маркировке, методах контроля и гарантиях изготовителя. Технологическая инструкция содержит информацию о технологических процессах производства и выпуске товаров непосредственно на потребительский рынок страны. Разработка технологической инструкции осуществляется для одного конкретного вида изделий или группы идентичных изделий в соответствии со стандартом, определяющим основные этапы по разработке и конечному результату изготовленной продукции. Технологический регламент – документ, устанавливающий основные методы производства, технические условия и средства, а также технологические нормативы и порядок осуществления производственного процесса на предприятии. Паспорт безопасности – документ, подтверждающий безопасность продукции при ее эксплуатации, хранении и транспортировке. Данный документ разрабатывается в следующих случаях: – если предприятие производит вещества, которые способны нанести вред здоровью или представляют угрозу жизни человека; – предприятием изготавливается продукция, признанная опасной по международным нормам; – на предприятии производится продукция, степень опасности которой еще не установлена; – предприятие производит продукцию, к которой установлены особые требования и нормы. Паспорт качества – документ, необходимый для многих категорий непродовольственных товаров, содержащий описание всех его свойств и характеристик. В зависимости от вида и категории изделия паспорт качества может содержать в себе информацию о предприя-тииизготовителе продукции, полное наименование товара, включая его мар- 27 ку, все свойства и характеристики изделия, номер партии, класс опасности и другую необходимую информацию. К нормативно-технической документации могут быть отнесены и другие документы, касающиеся производства продукции, процессов и услуг потребителя. Контрольные вопросы и задания 1. Перечислите виды нормативной и технической документации. 2. Дайте определение понятия «нормативно-техническая докумен- тация». 3. Назовите основное отличие между нормативной, технической и нормативно-технической документацией. 4. В каких случаях разрабатывается паспорт безопасности? 5. Какие проекты государственных стандартов метрологической экспертизе не подлежат? 6. Какие организации выполняют экспертизу проектов государственных стандартов? 28 Лекция 4 УСЛОВИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ НОРМАТИВНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ План 1. Инструменты для проведения метрологической экспертизы. 2. Нормативная база для проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации. 3. Права и обязанности эксперта-метролога. 4. Требования к стандарту организации для проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации. 1. Инструменты для проведения метрологической экспертизы Для успешной работы эксперт-метролог использует три основных инструмента: нормативную базу, справочную информацию (справочноинформационный фонд) и собственный практический опыт. Нормативная база представляет собой своеобразный фундамент, на котором строится работа эксперта. Под нормативной базой подразумевается перечень правил, норм и законов, которыми должен руководствоваться эксперт при проведении МЭ. В нормативную базу документов входят государственные стандарты, международные (региональные) стандарты, рекомендации, содержащие нормы и требования по обеспечению единства измерения и определяющие порядок проведения метрологической экспертизы. Вторым основным инструментом в работе эксперта-метролога является справочно-информационный фонд, включающий различные перечни, каталоги и технические описания средств измерений, методики выполнения измерений, техническую литературу, учебники и периодические издания по метрологии, информационные материалы о параметрах сырья, комплектующих изделиях, точности и эксплуатационных показателях технологического оборудования. Третий основной инструмент эксперта-метролога – его собственный опыт работы с СИ по проведению измерений, поверки и калибровки. Квалифицированно выполнять метрологическую экспертизу без собственной практики проведения измерений невозможно. С такими понятиями, как «чувствительность СИ», «рабочая часть шка29 лы», «нестабильность показаний», «смещение нуля», «переходные характеристики», «электромагнитная совместимость», «разрешающая способность» и пр., эксперт-метролог должен быть знаком не понаслышке, а практически. Только в этом случае он может разговаривать с разработчиком технической документации на одном языке. 2. Нормативная база для метрологической экспертизы нормативной и технической документации Общими нормативными документами для проведения метрологической экспертизы как нормативной, так и технической документации являются Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ от 01.01.2009, а также комплекс государственных стандартов системы безопасности труда. При проведении метрологической экспертизы нормативной документации используются следующие документы. 1. ГОСТ Ρ 1.5–2012 «Стандартизация в РФ. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов». 2. ГОСТ Ρ 1.12–2004 «Стандартизация в РФ. Термины и определения». 3. ПР 50.2.013–97 «Порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право аттестации методик выполнения измерений и проведения метрологической экспертизы документов». 4. МУ 64-02-002–2002 «Организация и порядок проведения метрологической экспертизы нормативной документации». При проведении метрологической экспертизы технической документации используются следующие стандарты. 1. ГОСТ 16504–81 «СГИП. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения». 2. ГОСТ 3.1109–82 «ЕСТД. Термины и определения основных понятий». 3. ГОСТ 7.32–2001 «Отчеты по НИР». 4. ГОСТ 8.417–2002 «ГСИ. Единицы величин». 5. ГОСТ 8.009–84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». 6. ГОСТ 8.401–80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования». 7. ГОСТ Р 8.508–84 «ГСИ. Метрологические характеристики средств измерений и точностные характеристики средств автоматизации ГСП. Общие методы оценки и контроля». 30 8. ГОСТ Ρ 8.596–2002 «ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем». 9. ГОСТ Ρ 8.563–2009 «ГСИ. Методики (методы) измерений». 10. ГОСТ 8.05–81 «ГСИ. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм». 11. ГОСТ 8.207–76 «ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения». 12. ГОСТ Ρ 8.568–97. «ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения». 13. ГОСТ Р 8.51672–2000 ГСИ. «Метрологическое обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения соответствия». 14. ГОСТ 8.051–81 «ГСИ. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм». 15. ГОСТ 8.207–76 «ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения». 16. ГОСТ 2.308–79 «ЕСКД. Указания на чертежах допусков формы и расположения поверхностей». 17. ГОСТ 2.309–74 «ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхностей». 18. ГОСТ 2789–73 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики». 19. ГОСТ 25142–82 «Шероховатость поверхности. Термины и определения». 20. ГОСТ 6636–69 «ОНВ. Нормальные линейные размеры». 21. ГОСТ 8908– 1 «ОНВ. Нормальные углы и допуски углов». 22. ГОСТ 21495–76 «Базирование и базы в машиностроении». 23. ГОСТ 24642–81 «ОНВ. Допуски формы и расположения поверхности. Числовые значения». 24. ГОСТ 28187–89 «ОНВ. Отклонения формы и расположения поверхностей. Общие требования к методам измерений». 25. ГОСТ 25346–89 «ОНВ. ЕСДП. Ряды допусков и основных отклонений». 26. ГОСТ 25347–89 «ОНВ. ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые посадки». При метрологической экспертизе в зависимости от конкретного вида экспертируемой технической документации используются также подзаконные акты, методические инструкции, указания, правила и рекомендации. 31 1. МИ 1317–2004 «ГСИ. Результаты измерений и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров». 2. МИ 1967–89 «ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений». 3. МИ 2083–90 «ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей». 4. МИ 2174–91 «ГСИ. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения». 5. МИ 2177–91 «ГСИ. Измерения и измерительный контроль. Сведения о погрешностях измерений в конструкторской и технологической документации». 6. МИ 2246–93 «ГСИ. Погрешности измерений. Обозначения». 7. МИ 2267–2000 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Метрологическая экспертиза технической документации». 8. МИ 2377–98 «ГСИ. Разработка и аттестация методик выполнения измерений». 9. МИ 2440–97 «ГСИ. Методы экспериментального определения и контроля характеристик погрешностей измерительных систем и измерительных комплексов». 10. МИ 2630–2000 «ГСИ. Метрология. Физические величины и их единицы измерений». 11. ПР 50.2.006–94 «ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений». 12. Р 50.2 038–2004 «ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений». 13. ΠΡ 50.2.105–09 «ГСИ. Порядок утверждения типа стандартных образцов или типа средств измерений». 14. РД 50-453–84 «МУ. Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета». 15. РМГ 29–99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения». 16. РМГ 62–2003 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Оценивание погрешности измерений при ограниченной исходной информации». 17. РМГ 63–2003 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. МЭ технической документации». 32 18. РМГ 64–2003 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений». 19. РМГ 74–2004 «ГСИ. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений». 20. РМГ 83–2007 «ГСИ. Шкалы измерений. Термины и определения. Данный перечень не является исчерпывающим. Многие нормы пересматриваются и заменяются новыми. Поэтому при выполнении метрологической экспертизы следует производить проверку статуса действия нормативного документа на момент его использования. 3. Права и обязанности эксперта-метролога К эксперту-метрологу предъявляются очень высокие требования, и проводить метрологическую экспертизу разрешается только лицам, прошедшим специальное обучение и имеющим лицензию. Права и обязанности эксперта устанавливаются в его должностных инструкциях и должны быть закреплены в СТО о проведении метрологической экспертизы. Эксперт, проводящий метрологическую экспертизу нормативной и технической документации, имеет право: – возвращать без рассмотрения документацию разработчику в случаях нарушения комплектности либо отсутствия обязательных подписей; – требовать от разработчиков документации разъяснений и дополнительных материалов по вопросам, возникающим при проведении экспертизы; – вносить предложения по совершенствованию технических решений в части метрологического обеспечения; – вносить предложения об изменении документации в части, не связанной с нарушением действующих стандартов и нормативнотехнических документов, при условии их согласования с разработчиком документации; – требовать исправления ошибок и нарушений метрологических правил и норм, при необходимости возвращать документацию на доработку. Замечания эксперта, связанные с нарушением действующих стандартов и других нормативных документов, обязательны для исполнения. 33 Эксперт, проводящий метрологическую экспертизу нормативной и технической документации, обязан: – руководствоваться действующими государственными стандартами и другими нормативными документами, регламентирующими метрологические правила и нормы; – знать задачи метрологической экспертизы, обладать навыками их решения, уметь выделять приоритетные вопросы при рассмотрении конкретной документации, знать и использовать основные метрологические правила, действующие метрологические нормативные и методические документы; – оказывать помощь в разработке технических решений по метрологическому обеспечению; – проводить учет недостатков, замечаний и предложений для последующего обобщения и разработки рекомендаций по их устранению; – подписывать документы, прошедшие метрологическую экспертизу. Разногласия между разработчиком и экспертом разрешаются техническим руководителем организации (предприятия). При необходимости разногласия по результатам метрологической экспертизы может разрешать вышестоящая метрологическая инстанция. Ответственность за полноту и своевременность представления документации на метрологическую экспертизу возлагается на руководителей подразделений – разработчиков документации. Ответственность за полное и качественное проведение метрологической экспертизы несет главный метролог организации (предприятия). Решения руководителя метрологического подразделения по вопросам требований действующих стандартов либо других нормативно-технических документов в части метрологии являются окончательными. 4. Требования к стандарту организации для проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации В отраслевых документах, регламентирующих организацию и порядок проведения метрологической экспертизы, как правило, в приложении содержится «Перечень НТД, рекомендуемых для использования при проведении метрологической экспертизы в данной отрасли». В таком перечне должны быть широко представлены отраслевые документы по вопросам метрологического обеспечения, и, как рекомен34 дуемые, в него могут включаться и документы, разработанные в других отраслях. Наличие в организации (на предприятии) документов, регламентирующих порядок проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации, имеет большое значение для ее успешного проведения и четкого взаимодействия технических служб. Чаще всего составляется стандарт организации. Стандарты пред-приятии (СТП) для целей метрологической экспертизы, разработанные до принятия закона «О техническом регулировании» от 15.12.2002 № 184-ФЗ, должны быть переизданы с учетом норм, приведенных в указанном законе. При этом независимо от наименования и вида нормативного документа для проведения МЭ организационные вопросы в них должны быть изложены достаточно полно. Более подробно о содержании основных разделов СТО, обязательных и рекомендуемых приложениях к нему, будет изложено ниже в лекции об организации и порядке проведения МЭ. Контрольные вопросы и задания Назовите общие документы нормативной базы для МЭ нормативной и технической документации. Какими документами должен руководствоваться экспертметролог при проведении МЭ нормативной документации? Какие документы регламентируют порядок проведения МЭ технической документации в организации? В каком документе к проекту стандарта указываются сведения об учете замечаний по экспертному заключению по результатам МЭ. Приведите порядок учета замечаний эксперта по МЭ проекта стандарта. Перечислите основные разделы стандарта организации при проведении МЭ. Назовите основные права и обязанности эксперта-метролога. 35 Лекция 5 ОБЪЕКТЫ АНАЛИЗА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ План Перечень объектов анализа. Оценка оптимальности номенклатуры измеряемых параметров. Оценка оптимальности требований к точности измерений. Оценка полноты и правильности требований к точности средств измерений. 5. Оценка соответствия действительной точности измерений заданным требованиям. 6. Оценка контролепригодности конструкции изделия (измерительной системы). 7. Оценка эффективности метрологического обслуживания средств измерений. 8. Оценка рациональности выбранных средств и методик выполнения измерений. 9. Уровень применения вычислительной техники. 10. Контроль метрологических терминов, наименований измеряемых величин и обозначений их единиц. 1. 2. 3. 4. 1. Перечень объектов анализа При организации и проведении метрологической экспертизы выполняются необходимые мероприятия, устанавливаемые стандартом организации по проведению МЭ и иными нормативными документами. Объектами анализа при проведении МЭ НТД являются следующие: – оптимальность номенклатуры измеряемых параметров; – оптимальность требований к точности измерений; – полнота и правильность требований к точности средств измерений; – соответствие действительной точности измерений заданным требованиям; – контролепригодность конструкции изделия (измерительной системы); 36 – эффективность метрологического обслуживания средств измерений; – рациональность выбранных средств и методик выполнения измерений; – применение вычислительной техники; – правильность применения метрологических терминов, наименований измеряемых величин и обозначения их единиц. Далее рассмотрим оценку объектов анализа МЭ НТД более подробно. 2. Оценка оптимальности номенклатуры измеряемых параметров Контролируемые (измеряемые) параметры определяются исходными нормативными документами на продукцию, технологию, системы управления или другие объекты. При анализе оптимальности номенклатуры измеряемых параметров обращают внимание на четкость указаний об измеряемой величине. Неопределенность трактовки подлежащей измерению величины может привести к большим неучтенным погрешностям измерений. Выявляют также избыточность измеряемых параметров, следствием которой могут стать неоправданные затраты на измерения и метрологическое обслуживание средств измерений. Для оценки оптимальности номенклатуры измеряемых параметров следует выполнить следующие действия: – провести проверку достаточности или избыточности контролируемых параметров, возможности взаимоисключения, замены «качественных» параметров на «количественные»; – определить параметры, которые можно не измерять, а ограничиться их индикацией или вообще не контролировать; – обеспечить соответствие номенклатуры измеряемых параметров и их норм требованиям действующих стандартов и НД; – определить экономическую целесообразность выбранной номенклатуры измеряемых параметров. В стандарте (регламенте, технических условиях и т. п.) на продукцию устанавливаются характеристики, а в разделе методов контроля указываются контролируемые параметры. Если таких исходных требований нет, то при анализе оптимальности номенклатуры контролируемых параметров руководствуются следующими положениями. 37 1. Для готовой продукции необходимо обеспечить контроль основных характеристик, определяющих качество продукции, а в непрерывных производствах также количество продукции. 2. Для технологического оборудования, систем контроля и управления технологическими процессами необходимо осуществлять измерения параметров, определяющих безопасность, оптимальность режима по производительности и экономичности, экологическую защиту от вредных выбросов и стоков. В технологическом процессе большое значение имеет взаимосвязь параметров. Для параметров, не относящихся к наиболее важным, такая связь может быть использована для сокращения числа измеряемых параметров. Для наиболее важных параметров эта взаимосвязь может использоваться для повышения точности измерений и надежности измерительных систем. В некоторых случаях в исходных нормативных или других документах показано использование средств измерений и измерительных каналов в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) для целей фиксации состояния процесса или технологического оборудования (наличия или отсутствия напряжения питания, давления в питающей сети и т. п.). Средства измерений в этих случаях служат индикаторами и могут быть заменены соответствующими сигнализаторами или подобными устройствами, а измерение таких параметров допускается не проводить. Для оптимального выбора номенклатуры контролируемых параметров необходимо решение простейшей логической задачи. Исключение избыточных параметров при разработке и экспертизе нормативных документов заключается в определении вероятности того, что, если измеренное в процессе контроля изделия некоторое значение параметра X1 (X2) лежит в границах заданных допусков, то и значение параметра X2 (X1) также лежит в границах заданных для него допусков. События, соответствующие наименьшему значению этой вероятности, определяются неравенствами Xн2 (Xн1) ≤ X2 (X1) ≤ Хв2 (Xв1) / X1 (X2) = Хн1 (Хн2); Xн2 (Xн1) ≤ X2 (X1) ≤ Хв2 (Xв1) / X1 (X2) = Xв1 (Xв2). Это означает, что значение параметра Х2 (или Χ1) находится в пределах нижнего Xн2 (Xн1) и верхнего Хв2 (Xв1) заданных допусков, когда измеренное значение другого параметра Х1 (или Х2) лежит на нижней или верхней границах допусков. 38 Общим принципом решения указанной задачи является определение условных вероятностей Р11 (Хн2) ≤ X2 ≤ X в2 / X1 = Хн1, Р12 (Хн2) ≤ X2 ≤ Xв2 / X1 = Xв1 или Р21 (Хн1) ≤ X1 ≤ Xв1 / X2 = Хн2, Р22 (Хн1) ≤ X1 ≤ Xв1 / X2 = Хв2. Если полученные значения вероятностей Р11 и Р12 больше или равны допускаемому значению вероятности Рд, то целесообразно осуществлять контроль лишь параметра Х1, не контролируя параметр Х2, т. е. параметр Х2 из рационализированной номенклатуры исключается. Если Р21 и Р22 меньше или равны Рд, то исключается параметр Х1. Значение Рд может принято равным Рд = 1 – Р2, где Р2 – вероятность ошибки контроля второго рода исключаемого параметра. Вероятность ошибки контроля первого рода при этом можно не учитывать, так как при выходе значений оставшегося контролируемого параметра за границы допусков изделие уже будет забраковано. В ряде случаев может оказаться, что все рассчитанные вероятности Р11, Р12, Р21, Р22 больше допустимой вероятности Рд. Тогда вопрос об исключении контролируемого параметра решается исходя из техникоэкономических соображений, например путем сопоставления сложности или стоимости процессов контроля. Рассмотренный статистический прием анализа оптимальности номенклатуры измеряемых (контролируемых) параметров не решает в полной мере проблемы их оптимального выбора. Что необходимо измерять и с какой целью, решают конструктор на стадии проектирования изделий и технолог при разработке технологических процессов их изготовления. При этом выбираемые для измерений или контроля параметры должны реально и однозначно отражать интересующие конструктора и технолога свойства изделий или процессов, т. е. являться параметрами физических или математических моделей объектов и их свойств. Помимо указанного метода, для обоснованного выбора контролируемых параметров технологических процессов применяют также методы планирования, которые были рассмотрены при изучении дисциплины «Организация и планирование эксперимента». 3. Оценка оптимальности требований к точности измерений 39 При проведении метрологической экспертизы технической документации особое внимание следует уделять проверке наличия показателей точности измерений (характеристик погрешности измерений), а также правильности их выражения (с указанием суммарной погрешности либо систематической или случайной составляющих, границы интервала погрешности или среднеквадратического отклонения погрешности измерений). В документах (протоколах, актах, отчетах и др.) отсутствие показателей точности измерений исключает использование полученных результатов измерений. Если в нормативном документе не заданы требования к точности измерений, то при экспертизе можно руководствоваться следующими положениями. Погрешность измерений является источником неблагоприятных последствий для производства и контроля качества продукции. Повышение точности измерений снижает размеры неблагоприятных последствий. Однако уменьшение погрешности измерений связано с существенными дополнительными затратами на проведение измерений, использование других средств измерений. В первом приближении потери пропорциональны квадрату погрешности измерений, а затраты на измерения обратно пропорциональны погрешности измерений. При решении вопроса об оптимальности требований к точности измерений необходимо иметь хотя бы ориентировочное представление о размерах возможных потерь из-за погрешности измерений и о затратах на измерения с данной погрешностью. Если погрешность измерений не вызывает заметных потерь, пределы допускаемых значений погрешности измерений могут составлять 0,2...0,3 границы симметричного допуска на измеряемый параметр, а для параметра, не относящегося к наиболее важным, – до 0,5. При несимметричных границах допуска или одностороннем допуске может быть использовано то же значение (0,5) для соотношения пределов допускаемых значений погрешности измерений и размера поля допуска. Оптимальной в экономическом смысле является погрешность измерений, при которой сумма потерь от погрешности и затрат на измерения будет минимальной. Оптимальная погрешность во многих случаях выражается следующей зависимостью: З δопт = 0,8 δ 3 , П 40 где δопт – граница оптимальной относительной погрешности измерений; δ – граница относительной погрешности измерений, для которой известны потери П и затраты на измерения З. Так как обычно потери П и затраты З определяются приближенно, то погрешность можно считать близкой к оптимальной, если выполняется условие 0,5 δопт ≤ δ < (1,5...2,5) δопт, где δопт – приближенное значение границы оптимальной относительной погрешности измерений, вычисленное по приближенным значениям П и 3. При оценке полноты и правильности требований к точности измерений следует первоначально проверить корректность формулирования технических требований, исключив неоднозначность их толкования, технические требования выразить стандартизованными и общепринятыми терминами. В процессе проведения метрологической экспертизы документации эксперту приходится заниматься вопросами, связанными с выявлением более рациональных решений по установлению показателей точности измерений. Анализу подвергается круг вопросов метрологического характера: – полнота учета факторов, влияющих на показатели точности; – достаточность и полнота исходных данных, используемых для оценивания отдельных составляющих; – обоснованность допущений, принятых при оценивании показателей точности измерений, включая обоснованность принятого вида закона распределения, а также нахождения одних характеристик погрешности по другим (например, среднеквадратического отклонения по границам интервала погрешности) и условий независимости между собой отдельных составляющих погрешности измерений; – полнота плана экспериментальных исследований и правильность их выполнения; – обоснованность выбора СИ и вспомогательных устройств; – обоснованность алгоритма выполнения измерений и обработки экспериментальных данных; – правильность выбора числа значащих цифр характеристик погрешности; – соответствие наименьших разрядов числовых значений результатов измерений и числовых характеристик погрешности. Из нескольких возможных вариантов решений эксперт должен рекомендовать тот, который в большей степени соответствует целям измерений. 41 Анализ технических решений при проверке требований к точности измерений включает в себя установление наличия норм точности измерений на измеряемые параметры, оценку способа их выражения и проверку полноты обоснования норм точности. Требования к допускаемым погрешностям измерений – нормам точности – могут устанавливаться стандартами, техническими условиями, техническими заданиями (ТЗ) на разработку продукции, проектными, конструкторскими и технологическими документами. При МЭ нормативной и технической документации (технологической, ряда конструкторских документов, а также документации, регламентирующей МВИ, отчеты по НИР и др.) можно воспользоваться рекомендациями государственных стандартов на нормы точности измерений по соответствующим видам и областям измерений. Участие эксперта в анализе этого объекта метрологической экспертизы заключается в выявлении правильности и полноты как чисто метрологических, так и экономических вопросов и выборе рациональных вариантов их решений. Иными словами, оценивание оптимальности требований к точности измерений сводится к анализу соответствия технических показателей технико-экономическим показателям, на которые оказывает влияние погрешность измерения (например, требования эффективности и достоверности контроля или обеспечения оптимальных режимов технологических процессов). В этом случае наряду с метрологическими аспектами (что измерять, какими методами, какая при этом достигается точность и др.) следует учитывать функциональную взаимосвязь результатов измерений с результатами испытаний и контроля (с характеристиками погрешности испытаний и показателями достоверности измерительного контроля) и экономические аспекты (затраты на измерения; последствия, обусловленные погрешностями измерений). 4. Оценка полноты и правильности требований к точности средств измерений Оценка полноты и правильности требований к точности средств измерений относится к одной из важнейших задач метрологической экспертизы. Важнейшими свойствами средств измерений являются свойства, определяющие точность результатов измерений. Поэтому при рассмотрении требований к средствам измерений анализируют прежде всего соответствие точности СИ требуемым значениям показателей точности измерений. Погрешность прямых измерений 42 параметра практически равна погрешности средств измерений в рабочих условиях. При анализе полноты и правильности требований к точности СИ следует обеспечить указание всех реквизитов и метрологических характеристик средств измерений в соответствии с действующими стандартами. При оценке этого объекта МЭ эксперт-метролог должен предусмотреть возможность замены СИ на более совершенные; исключить средства измерения, снятые с производства; обеспечить соответствие условий измерения условиям применения выбранных средств измерения; оценить трудоемкость и себестоимость измерительных операций; обеспечить требования техники безопасности. Оценка полноты и правильности требований к точности средства измерения заключается в определении погрешности и диапазона его шкалы в зависимости от величины измеряемого параметра и его допускаемого отклонения, а также определении модификации СИ. При измерении одним и тем же прибором (инструментом) нескольких параметров поверка осуществляется для каждого случая. Погрешность измерительной системы, состоящей из нескольких измерительных элементов с нормированной погрешностью, рассчитывается согласно требованиям государственного стандарта. Если условия эксплуатации средства измерения значительно отличаются от нормальных и это отличие специально оговаривается разработчиком, то на основе паспортных данных СИ рассчитывается его погрешность в реальных условиях эксплуатации и определяется правомерность выбора средства измерения. Далее по справочнику или описаниям проверяется обоснованность выбора разработчиком модификации СИ. При косвенных измерениях погрешность средств измерений составляет часть погрешности измерений, так как здесь присутствует еще и методическая составляющая погрешности измерений, источники которых приведены в методической инструкции МИ 1967–89 «ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения». Погрешность измерений средних значений (по n точкам измерений) практически в n раз меньше погрешности измерений в одной точке. Чем точнее средство измерений, тем выше затраты на измерения, в том числе затраты на метрологическое обслуживание этих средств. Поэтому большой запас по точности средств измерений экономически не оправдан. Погрешность измерений средних значений (в одной точке) за некоторый интервал времени также меньше 43 погрешности измерений текущих значений благодаря фильтрации высокочастотных случайных составляющих погрешности средств измерений. При метрологической экспертизе технической документации эксперт прежде всего устанавливает полноту сведений о средствах измерений. В проверяемой документации нередко приводится неполное или неправильное обозначение. Поэтому в первую очередь проверяется правильность записи метрологических характеристик СИ в документации (указание типа СИ, предела измерения, класса точности, государственного стандарта, а также технического условия). При анализе полноты требований к точности средств измерений учитывают, что пределы допускаемой погрешности средств измерений определяют с учетом условий их эксплуатации, включая рабочий диапазон измеряемой величины и пределы возможных значений внешних влияющих величин, которые характерны для данных средств измерений. Требования к СИ достаточны, если указан диапазон измерений и установлены требования ко всем метрологическим характеристикам СИ, оказывающим влияние на погрешность измерений. Указанные в документации СИ должны быть по возможности стандартизованными, унифицированными и автоматизированными, обеспечивающими необходимую производительность измерений. Эксперт проверяет также соответствие фактических условий измерений допустимым условиям применения средств измерений. Значения внешних влияющих величин не должны выходить за границы рабочих областей значений по документации на СИ. Все применяемые средства измерений должны быть обеспечены ведомственной или государственной поверкой в соответствии с действующими нормами. 5. Оценка соответствия действительной точности измерений заданным требованиям При анализе этого объекта метрологической экспертизы технической документации погрешность измерений, указанная в документации, сравнивается с заданными требованиями. Если такие требования отсутствуют, то границы погрешности измерений сравнивают с допуском на измеряемый параметр. Эти значения приведены в п. 3 (0,2…0,3 для наиболее важных параметров и до 0,5 для остальных). Если погрешность измерений не указана в документации, то она оценивается расчетным способом по РМГ 62–2003 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении 44 технологическими процессами. Оценивание погрешности измерений при ограниченной исходной информации». При анализе учитывают четыре группы факторов, влияющих на погрешность измерений: – метрологические характеристики средств измерений; – условия измерений (внешние влияющие величины); – процедуры подготовки и выполнения измерительных операций, алгоритм обработки результатов наблюдений; – свойства объекта измерений (адекватность измеряемой величины определяемой характеристике объекта, обмен энергией между объектом и средством измерений и т. п.). Процедура оценивания погрешности измерений описана в рекомендациях по межгосударственной стандартизации, входящих в нормативную базу метрологической экспертизы. При прямых измерениях можно использовать соответствующие руководящие документы, методические указания и инструкции о расчете характеристик погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Эти же документы могут быть использованы при анализе объективности расчетных или экспериментальных оценок погрешности измерений, приведенных в отчетах, материалах метрологической аттестации и других документах. 6. Оценка контролепригодности конструкции изделия (измерительной системы) Одним из основных объектов метрологической экспертизы является контролепригодность экспертируемого объекта (изделия, процесса). Контролепригодность – свойство объекта (изделия), характеризующее его годность (приспособленность) к проведению контроля заданными средствами. Под контролепригодностью конструкции изделия (измерительной системы) понимают возможность контроля необходимых параметров в процессе изготовления, испытаний, эксплуатации и ремонта изделий. Контролепригодность должна обеспечиваться на всех стадиях разработки новых и модернизации серийно выпускаемых изделий. Конкретные значения показателей контролепригодности как свойства изделия устанавливает конструктор. В метрологической практике под термином «контролепригодность» чаще понимается «контролепригодность параметра». Контролепригодность параметра – возможность его измерения с допустимой погрешностью, с учетом наличия измерительных баз и доступа к контролируемым поверхностям. 45 Контролепригодность параметра оценивается по возможности контроля этого параметра стандартными средствами измерения. В том случае, если параметр не контролепригоден, следует изменить величину параметра или его допуск, базу или форму детали, не нарушив функционирования изделия, а также создать условия для применения стандартного СИ. Конструкция объекта и его составных частей должна обеспечивать доступ ко всем точкам измерений (измерительным поверхностям, контрольным гнездам и т. д.). Доступ к контрольным точкам должен быть обеспечен без разборки узлов и механизмов. При этом допускается вскрытие технологических люков, заглушек и т. д., открывающих доступ к местам сопряжений датчиков со средствами диагностирования (контроля). Однако это допущение должно исключать возможность повреждения сборочных единиц при присоединении средств диагностирования (контроля). При метрологической экспертизе конструкторской документации основное внимание уделяют анализу практических возможностей измерительного контроля необходимых параметров, определяющих работоспособность изделия в указанных условиях. Обращают внимание на точность таких измерений, особенно в условиях эксплуатации и ремонта. При метрологической экспертизе документации измерительной системы оценивают эффективность устройств и подсистем самоконтроля, в том числе подсистем контроля достоверности измерительной информации, поступающей от датчиков. Контролепригодность конструкции оценивается также по возможности доступа к встроенным СИ для их поверки без демонтажа, а также к элементам настройки и регулировки СИ и средств контроля. Достаточное количество контрольных гнезд и разъемов, нанесение у контрольных гнезд надписей и других обозначений упрощает процесс контроля. При этом обозначения единиц физических величин и надписей, помещаемые на изделиях, должны быть только международные. Контролепригодность измерительных систем определяется унификацией контрольных гнезд и разъемов, видов и уровней стимулирующих и контролируемых сигналов, наличием в составе изделия соединительных элементов, кабелей и других элементов, необходимых для контроля, достаточной защитой от влияния на точность измерений внешних и внутренних помех, исключением других факторов, вызывающих неприемлемо большие составляющие погрешности измерений, определяемые конструкцией. 46 7. Оценка эффективности метрологического обслуживания средств измерений Одним из важнейших факторов, определяющих качество и эффективность метрологического обеспечения, является применение цифровой измерительной техники, ее грамотная эксплуатация, создание специальных устройств для ее диагностирования и ремонта. При оценке возможности эффективного метрологического обслуживания средств измерений необходимо руководствоваться методами и средствами поверки, приведенными в документах Государственной системы обеспечения единства измерений. Если средства измерений недоступны в эксплуатации либо для них нет эталонов, контроль метрологической исправности может осуществляться в соответствии с методической инструкцией МИ 2233–2000 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Основные положения». Эта инструкция устанавливает основные положения обеспечения эффективности измерений, выполняемых в технологических процессах для контроля, и может быть использована при проведении метрологической экспертизы. Анализ возможности эффективного метрологического обслуживания средств измерений при проведении метрологической экспертизы может быть выполнен: 1) посредством ревизии парка контрольного, измерительного и испытательного оборудования, исходя из принципа достаточности и моральной новизны; 2) оценки степени автоматизации измерительных процессов; 3) анализа оптимизации точности измерений по экономическому критерию: степени важности измерительной информации, использовании более точных СИ на ответственных участках, использовании СИ с более грубым классом точности, где это целесообразно; 4) анализа профессионального уровня персонала, занимающегося вопросами метрологического обеспечения. При отсутствии требований к точности измерений конкретных технологических параметров рекомендуется использовать следующие положения. 1. Точность измерений соответствует требованию обеспечения эффективности измерений, если погрешность измерений оптимальна в экономическом аспекте. 2. Потери, вызываемые погрешностью измерений (из-за брака в контроле, отклонений режима от оптимального, неверного срабатывания ава47 рийной защиты и блокировки, несвоевременного вывода оборудования в ремонт и т. п.) не должны превышать допустимого уровня. Потери из-за погрешности измерений определяются весьма ориентировочно. Это вызвано тем, что исходная информация для аналитического решения такой задачи весьма скудна, а экспериментальное определение указанных потерь практически невозможно. В этой связи может быть определен лишь диапазон значений границ погрешности измерений, который соответствует удовлетворительному уровню эффективности измерений. Данный диапазон характеризует неопределенность в решении вопроса о необходимой точности измерений. 3. Погрешность измерений наиболее важных измеряемых параметров может считаться соответствующей обеспечению эффективности измерений, если удовлетворяется следующее условие: 0,15 < 3/П < 15, где 3 – затраты на измерения за расчетный период (например, среднегодовые приведенные затраты); Π – потери из-за погрешности измерений за тот же расчетный период. Если 3/П < 0,15, то погрешность измерений необходимо уменьшить; при этом соответствующие мероприятия будут экономически оправданны, а экономический эффект будет тем больше, чем больше потери П. Если 3/П > 15, то погрешность измерений может быть увеличена за счет применения менее точных и дорогих средств измерений и (или) упрощения их метрологического обслуживания; при этом экономический эффект будет тем больше, чем больше затраты 3. Для наиболее важных параметров, для которых практически невозможно определить потери из-за погрешности измерений, точность измерений может быть признана удовлетворяющей требованиям обеспечения эффективности измерений при выполнении следующего условия: 0,2 < δ/δд < 0,7, где δ – граница относительной погрешности измерений (без учета знака); δд – граница относительного значения допускаемого отклонения измеряемого параметра от номинального значения либо относительное значение половины интервала допускаемых значений измеряемого параметра (без учета знака). 4. Для параметров, не относящихся к наиболее важным, точность измерений может быть признана удовлетворяющей требованиям обеспечения эффективности измерений при выполнении условия 0,3 < δ/δд < 1. 48 Если номинальное значение измеряемого параметра равно или близко к 0, то вместо отношения δ/δд необходимо использовать отношение соответствующих значений абсолютной погрешности Δ/Δд. Таким образом, для обеспечения эффективности измерений необходимо: – реализовать условия обеспечения единства измерений, т. е. предел погрешности измерений должен быть известен (оценен) и результаты измерений должны быть выражены в узаконенных единицах; – при установлении необходимой точности измерений, разработке и аттестации методик, выборе средств измерений, методов их метрологического обслуживания, решении других метрологических задач учитывать связи измеряемых параметров с производительностью технологического оборудования, себестоимостью и качеством продукции, безопасностью труда и экологической безопасностью; – учитывать экономические потери и другие неблагоприятные последствия из-за погрешности измерений, как в сфере производства, так и в сфере использования продукции. Измерения могут считаться эффективными, если их результаты обеспечивают необходимое качество реализации функций управления технологическими процессами, и если затраты на измерения, включая метрологическое обслуживание средств измерений, минимальны. 8. Оценка рациональности выбранных средств и методик выполнения измерений Анализ рациональности выбранных средств измерений во многом упрощается, если имеются соответствующие документы, относящиеся к выбору средств измерений для конкретных задач. Рациональность выбранных средств измерений оценивается не только в части точности измерений в условиях эксплуатации, но и по следующим характеристикам: – возможности в заданных условиях использовать средства измерений; – трудоемкости и себестоимости измерительных операций; – целесообразности использования статистических методов контроля; – соответствию производительности СИ производительности технологического оборудования; – соблюдению техники безопасности; – трудоемкости и себестоимости метрологического обслуживания. 49 Оценку рациональности выбранных СИ следует проводить путем обеспечения указания всех реквизитов в соответствии с действующими стандартами. При этом необходимо предусмотреть возможность замены СИ на более совершенные и исключение СИ, снятых с производства. При оценке рациональности выбранных средств и методик выполнения измерений следует исходить из обеспечения соответствия условий измерения условиям применения выбранных СИ, оценки трудоемкости и себестоимости измерительных операций, метрологического обеспечения и обеспечения требований техники безопасности. Одновременно должна учитываться производительность СИ и эффективность их применения. Применение унифицированных, типовых и стандартизованных СИ позволяет уменьшить номенклатуру СИ, обеспечивает минимальную трудоемкость и себестоимость контрольных операций для получения требуемой точности измерений. Средства измерений, применяемые на различных стадиях производства изделия в ходе операционного, послеоперационного, окончательного контроля), должны иметь идентичные метрологические характеристики. Многие параметры, не относящиеся к наиболее важным, измеряются с большим запасом по точности. Это вызвано отсутствием выпуска средств измерений широкого применения с большими допускаемыми погрешностями. Так, ежегодно выпускаются миллионы технических манометров классов точности 1,5 и 2,5. Вместе с тем для удовлетворительного управления и контроля большинства технологических процессов измерение давления в различных точках может выполняться с погрешностью, в несколько раз превышающей погрешность манометров класса точности 1,5 и 2,5. Такая же ситуация характерна для измерений с помощью многих типов щитовых электроизмерительных приборов, целого ряда типичных измерительных каналов АСУТП и т. д. В подобных случаях целесообразно применить положения правил метрологии ПР 50.2.006–94 «ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений», которые позволяют устанавливать в технической документации организаций соответствующие метрологические требования к СИ, не подлежащим обязательной государственной поверке. При анализе технологической документации следует учитывать возможности применения встроенных в технологическое оборудование средств измерений, обеспечивающих контроль без остановки технологического процесса (применение активных методов контроля), возможность контроля точностных параметров самого оборудования, приспособлений и инструментов и возможность воздействия на точность хода технологического процесса. 50 Некоторые параметры измеряются косвенными методами, которым присущи методические составляющие погрешности измерений. При определении доли допускаемой погрешности СИ в общей погрешности можно исходить из квадратического суммирования границ составляющих. Это же допущение может быть использовано для суммирования погрешностей отдельных СИ в измерительных каналах АСУТП. Арифметическое суммирование составляющих погрешности в большинстве случаев приводит к чрезмерно завышенным оценкам погрешности измерений, и решения на основе таких оценок чреваты неоправданными затратами или потерями. Во многих системах управления технологическими процессами имеет место структурная и временная информационная избыточность. Использование информационной избыточности для целей повышения точности измерений позволяет снизить требования к точности применяемых средств измерений. При выборе по точности СИ целесообразно принимать во внимание возможность исключения из результатов измерений систематических составляющих погрешности конкретных экземпляров СИ. Для некоторых типов СИ характерна доминирующая систематическая составляющая погрешности, изменения которой можно обнаружить только через длительный интервал времени. Систематическая медленно меняющаяся составляющая погрешности может быть определена при периодической поверке средств измерений и исключена из результатов измерений путем внесения соответствующей поправки. Метрологическая пригодность средств измерений в процессе эксплуатации означает, что их метрологические характеристики обеспечивают необходимое качество реализации технологических процессов и функционирования систем управления этими СИ. Метрологическую пригодность СИ в конкретных точках технологических процессов характеризуют один или несколько из следующих признаков: – характеристики продукции соответствуют установленным требованиям; – обеспечивается размерная и функциональная взаимозаменяемость деталей, узлов и составных частей изделий; – режимы технологических процессов соответствуют заданным; – расходы сырья, материалов, топлива, энергии на единицу продукции не превышают установленных норм; – расхождения (невязки) в результатах измерений общего расхода ресурсов предприятием и суммы расходов этих ресурсов отдельными 51 цехами (либо в другой системе измерений потоков ресурсов) не превосходят допускаемых значений; – обеспечиваются условия соблюдения требований охраны труда, безвредности производства и защиты окружающей среды от вредных выбросов. Рекомендуются следующие способы обнаружения метрологической непригодности средств измерений: 1) по результатам периодической поверки средств измерений, в том числе с помощью встроенных образцовых мер и устройств; 2) по результатам тестирования систем управления или их составных частей; 3) по невязкам в балансе материальных и энергетических потоков (для средств измерений расхода, массы, энергии и т. п.); 4) по расхождению показаний дублирующих средств измерений или приведенных значений взаимосвязанных параметров; 5) по выходу измеренных значений параметра за пределы установленных границ при нормальном протекании технологического процесса, что фиксируется по показаниям средств измерений других параметров; 6) по превышению скорости изменения результатов измерений максимально возможной скорости изменения параметра. Для СИ наиболее важных параметров поверка, выполняемая традиционными способами или с помощью встроенных средств, должна быть обязательной. Положительные результаты контроля метрологической пригодности СИ, осуществляемого любым из вышеуказанных способов, могут служить предпосылкой к увеличению межповерочного интервала. Отрицательные результаты такого контроля дают основания для внеочередной поверки или сокращения межповерочного интервала. Наиболее надежным способом определения метрологической пригодности СИ по параметрам, не относящимся к наиболее важным, но измеряющим характеристики основного технологического оборудования, качественные и количественные характеристики готовой продукции, является поверка. Вместе с тем плановая поверка СИ этой группы может не проводиться, если имеется возможность реализовать одновременно два способа контроля: – по невязке баланса потоков; – по результатам измерений дублирующими приборами или измерений нескольких взаимосвязанных параметров. Отрицательные результаты контроля одним из этих способов могут служить предпосылкой внеочередной поверки. 52 Нередко часть средств измерений (щитовые вольтметры, технические манометры, тягомеры, напоромеры, некоторые дифманометры и т. п.) применяют как индикаторы наличия напряжения или давления, для индикации перетоков среды и других состояний технологического процесса и оборудования. Средства измерений подобного применения могут быть переведены в индикаторы, и такие их метрологические характеристики, как погрешность и ряд других, могут не контролироваться. Полнота и определенность описания метода измерения должны быть достаточны для того, чтобы контроль мог быть осуществлен только на основании этого описания без использования дополнительных инструкционных материалов, за исключением инструкций по использованию СИ. При необходимости для выполнения этого требования описание должно включать в себя указания по установке СИ; действиям, производимым при измерении; снятию отсчетов при обработке результатов измерений. Должны быть указаны подлежащие контролю условия выполнения измерений (допускаемые отклонения температуры среды от нормальной, ее колебаний за определенный промежуток времени, влажность, уровень вибрации и т. д.). Допустимо указывать единые условия измерений для всех контрольных операций, выполняемых при контроле изделия. Если на весь процесс или часть процесса измерения, методику обработки результатов измерения или условия выполнения измерения имеется нормативный документ, в частности, при наличии стандартизованных или аттестованных методик выполнения измерений, то должны быть ссылки на соответствующий документ. В косвенных методах измерений устанавливается наличие и правильность расчетов показателей точности. 9. Уровень применения вычислительной техники Анализ использования вычислительной техники в измерительных операциях является одним из важных вопросов, разрешаемых при проведении метрологической экспертизы. Эти вопросы решаются при метрологической экспертизе следующей нормативной и технической документации: – отчетов о НИР, ТУ, проектов стандартов; – программ и методик испытаний; – технологических инструкций и регламентов; – проектной документации. К числу наиболее эффективных средств для персональных ЭВМ при проведении МЭ относят: 1) автоматизированные базы данных: 53 – о технических характеристиках средств измерений, прошедших испытания с целью утверждения типа и допущенных к обращению; – поверочных и ремонтных работах, проводимых метрологическии службами; – нормативных, технических и справочных документах в области метрологии; – об эталонах, установках высшей точности и поверочных установках; 2) электронные каталоги выпускаемых приборов; 3) автоматизированные системы расчета погрешности измерений, включающие в себя базы данных о всех метрологических характеристиках средств измерений широко применяемых типов. В таких системах помимо результатов расчета суммарной погрешности измерений могут быть выданы значения составляющих погрешности, что позволяет принять рациональные решения при выборе средств измерений и условий их эксплуатации, получить объективные оценки по этим вопросам; 4) автоматизированные системы оценки технического уровня средств измерений. Эти системы способствуют рациональному решению вопросов при разработке средств измерений о необходимости таких разработок. Вычислительная техника находит все большее применение в измерительных операциях. Часто средства вычислительной техники встраивают в измерительные системы. Измерительные каналы АСУТП обычно в своем составе содержат те или иные компоненты ЭВМ. В таких случаях среди объектов анализа при метрологической экспертизе должен быть алгоритм вычислений. Часто алгоритм вычислений не в полной мере соответствует функции, связывающей измеряемую величину с результатами прямых измерений (со значениями величины на входе средств измерений). Обычно это несоответствие вызвано возможностями вычислительной техники и вынужденными упрощениями алгоритма вычислений (линеаризацией функций, их дискретным представлением и т. п.). Задача эксперта состоит в том, чтобы оценить существенность методической составляющей погрешности измерений из-за несовершенства алгоритма. 10. Контроль метрологических терминов, наименований измеряемых величин и обозначений их единиц Метрологические термины должны соответствовать РМГ 29–99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения». Единицы изме54 ряемых величин должны соответствовать ГОСТ 8.417–2002 «ГСИ. Единицы физических величин». Нельзя допускать использования терминов, наименований, обозначений величин и применение их единиц, не соответствующих указанным нормативным документам. Трудности терминологического характера имеются даже при общении специалистов, говорящих на одном языке, поскольку в терминологии проявляется своеобразие подхода к тому или иному явлению действительности. Один и тот же термин вследствие различного опыта и восприятия может вызвать у специалистов свои представления о процессе, явлении, что нередко является причиной различного трактования тех или иных понятий. При проверке правильности метрологической терминологии эксперту необходимо использовать стандарты, регламентирующие термины и определения понятий в области метрологического обеспечения и техники измерений, например: ГОСТ 3.1109–82 «ЕСТД. Термины и определения основных понятий», ГОСТ Ρ 1.12–2004 «Стандартизация в РФ. Термины и определения». Не следует заменять в технической документации стандартизованные термины на иные. Некоторые примеры терминологии приведены в табл. 1. Таблица 1 Примеры терминов в технической документации Неправильно Замер Замерить (проверить) длину Меритель Величина скорости 120 км/ч Единица измерений Точность ±0,1 мм Точность ±2 % Тарировка СИ Правильно Измерение Измерить длину Средство измерения Скорость 120 км/ч или значение скорости 120 км/ч Единица физической величины (измерение не имеет единицы – единицу имеет физическая величина) Абсолютная погрешность ±0,1 мм Относительная погрешность ±2 % Градуировка СИ При проведении МЭ технической документации следует обращать внимание и на то, чтобы для одного и того же понятия не применялись различные научно-технические термины, близкие по смыслу (синонимы), а также иностранные слова и термины при наличии равнозначных слов и терминов в русском языке. Следует также проверять, чтобы применялись сокращения слов, установленные правилами русской орфо- 55 графии, пунктуации, а также соответствующие государственным стандартам. Специфические термины, допускающие возможность различного токования, должны быть определены или пояснены при первом упоминании. Контрольные вопросы и задания 1. Назовите девять объектов анализа при проведении метрологи- ческой экспертизы нормативной и технической документации. 2. По каким признакам выполняется оценка оптимальности номенклатуры измеряемых параметров при проведении МЭ? 3. Какой зависимостью определяется оптимальная погрешность измерений? 4. По каким признакам производится оценка полноты и правильности требований к точности СИ? 5. Опишите процедуру оценки полноты и правильности требований к погрешности измерений. 6. Назовите пределы допускаемых погрешностей средств измерений. 7. Какие группы факторов, влияющие на погрешность измерений, учитываются при проведении МЭ? 8. По каким критериям производится оценка рациональности выбранных средств и методик измерений при проведении метрологической экспертизы? 9. Перечислите признаки метрологической пригодности средств измерений в конкретных точках технологических процессов. 10. Опишите процедуру оценки применения вычислительной техники при проведении МЭ. 11. Приведите примеры применения правильной и неправильной терминологии при проведении МЭ. 56 Лекция 6 ОСОБЕННОСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ НОРМАТИВНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ План 1. 2. 3. 4. 5. 6. Общие положения о метрологической экспертизе документации. Метрологическая экспертиза конструкторской документации. Метрологическая экспертиза технического задания. Метрологическая экспертиза технологической документации. Метрологическая экспертиза технических условий. Метрологическая экспертиза эксплуатационных документов. 1. Общие положения о метрологической экспертизе документации Вся нормативная и техническая документация, начиная от проекта технического задания (ТЗ) на ее разработку и кончая актом ее списания, подвергается метрологической экспертизе и метрологическому контролю. Метрологическая экспертиза документации заключается в анализе и оценке технических решений по выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точности измерений и обеспечению методами и средствами измерений процессов разработки, изготовления, эксплуатации и ремонта изделий. Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации проводится путем проверки соответствия приведенных в ней метрологических положений требованиям стандартов ГСИ и других нормативных документов. Метрологическая экспертиза различных нормативных и технических документов имеет ряд особенностей. Для успешного проведения метрологической экспертизы эксперту-метрологу в этом случае кроме основных вопросов МЭ, рассмотренных в предыдущей лекции, следует разрешить и ряд специальных вопросов. Перед МЭ осуществляют так называемую метрологическую проработку, задачами которой являются поиск технических решений по выбору параметров, норм точности, методов и СИ. Таким образом, МЭ в известной мере осуществляет контроль над метрологической проработкой, которую производит разработчик НТД (конструктор, технолог). Существенно, что МЭ конструкторской и технологической документации должна производиться до метрологического нормо-контроля. 57 Это делает возможным «отсеять» неперспективные разработки на ранней стадии проектирования, более качественно провести последующую метрологическую экспертизу технологических карт и маршрутов, назначить оптимальные требования к СИ и МВИ. Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации должна не только оценить перспективность требований к метрологическому обеспечению средств измерений, но и установить соответствие их уровню производства, место СИ в поверочной схеме при эксплуатации, оценить контролепригодность технологических средств, организацию и порядок госинспекций, требования к вопросам охраны труда. 2. Метрологическая экспертиза конструкторской документации Конструкторская документация (КД) относится к технической документации. Кроме вопросов, рассмотренных выше, метрологическая экспертиза КД имеет некоторые особенности. Во-первых, метрологическая экспертиза конструкции изделия должна начинаться не позднее, чем на этапе разработки технического задания, в противном случае в него могут быть заложены технические требования, которые будет затруднительно или невозможно проконтролировать на готовом изделии. Если такие требования будут обнаружены при экспертизе технического задания, в комплексный план параллельно с работой над основным изделием необходимо включить разработку специальных средств измерений или методик выполнения измерений. Во-вторых, опыт проведения экспертизы конструкторской документации показывает, что одним из основных ее элементов является анализ размерных цепей. При явных ошибках разработчиков, которые приводят к неконтролепригодности параметров из-за некорректно выбранных баз, неправильных соотношений между допусками размеров, формы и расположения поверхностей и т. д., размерные цепи приходится рассчитывать заново. В значительной части случаев расчеты размерных цепей вообще отсутствуют в представленной на экспертизу документации, и эксперт вместо проверки расчетов вынужден самостоятельно строить конструкторские или технологические цепи, а затем рассчитывать их. Измерительные размерные цепи строят и рассчитывают при отсутствии аттестованных и типовых МВИ или при обоснованных сомнениях в возможности их применения. МЭ чертежей заключается в проверке наличия необходимых и достаточных для контроля размеров, предельных отклонений и других 58 параметров и требований, а также оценке их контролепригодности. В задачи эксперта-метролога не входит проверка правильности всех обозначений на чертеже, но знать требования государственных стандартов, регламентирующих соответствующие правила (например, положения ГОСТ 2.308–79, устанавливающего правила указания допусков формы и расположения поверхностей или ГОСТ 2.309–73, регламентирующего обозначения шероховатости поверхностей), эксперт обязан. Чертеж детали – документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля. Деталь – изделие, изготовленное без применения сборочных операций. Анализ опыта проведения МЭ чертежей показывает, что наиболее распространенными ошибками конструкторов являются следующие: – невозможность контроля (неконтролепригодность) детали или изделия в связи с особенностями конструкции, неправильным указанием допусков. В отдельных случаях контроль возможен, но требует применения слишком сложных, дорогих СИ или разработки новых СИ; – неправильный выбор измерительных баз; – несоблюдение соотношений между допусками размера, формы, расположения поверхностей и требованиями к шероховатости поверхности. Метрологическую экспертизу чертежа детали целесообразно проводить в следующем порядке. 1. При наличии на чертеже текстовых записей норм точности проверяют правильность терминологии. Особое внимание следует уделять проверке правильности записи требований к допускам формы и расположения поверхности. До сих пор встречается применение терминов «некруглость», «непараллельность», «нецилиндричность», несмотря на то что ГОСТ 24642–81 узаконил термины «отклонение от круглости», «отклонение от параллельности», «отклонение от цилиндричности», «допуск круглости», «допуск цилиндричности» и т. д. При обнаружении терминологических ошибок необходимо понять действительный смысл предъявляемых требований. В отдельных случаях проведение МЭ до получения соответствующих разъяснений от разработчика нецелесообразно. 2. На чертеже выявляют размеры, ограниченные допусками, устанавливают необходимость и возможность их контроля с учетом выбора измерительных баз, а также контролепригодности конструкции. Допуски на чертежах и рекомендуемые посадки должны соответствовать требованиям стандартов ГОСТ 25346–89 «ОНВ. ЕСДП. Ряды допусков и основных отклонений» и ГОСТ 25347–82 «ОНВ. ЕСДП. По59 ля допусков и рекомендуемые посадки». При контактных методах измерений под контролепригодностью понимают возможность осуществления контакта измерительных поверхностей СИ с контролируемой поверхностью и выполнения всех относительных перемещений средства и объекта измерений. При бесконтактных методах измерений – это возможность получения проекционного изображения заданного сечения контролируемой поверхности. Эксперт-метролог устанавливает те параметры, контроль которых при заданных нормах точности невозможен, затруднителен, требует привлечения операторов высокой квалификации, разработки новых средств измерений. Например, контроль координат оси поверхности детали и ее радиуса, несмотря на свободные допуски, трудоемок и требует применения универсального измерительного микроскопа или координатной измерительной машины и привлечения оператора высокой квалификации. В этом случае целесообразно обеспечить необходимую точность технологически. 3. Проверяют взаимную увязку допусков размеров, формы и расположения. Правила нанесения размеров и предельных отклонений на чертежах установлены в ГОСТ 2.307–2011 «ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений». 4. Оценивают взаимную увязку допусков (п. 3) и требований к шероховатости поверхности. 5. Проверяют возможность контроля допусков формы и взаимного расположения поверхностей. Аналогичный подход должен быть использован при экспертизе разрабатываемых методик исследований или испытаний продукции. 3. Метрологическая экспертиза технического задания При метрологической экспертизе технического задания объектом анализа являются исходные данные для решения вопросов метрологического обеспечения в процессе разработки конструкции, технологии, систем управления и других объектов, для которых составлено техническое задание. В этом случае эксперт определяет оптимальность номенклатуры измеряемых параметров, рациональность требований и возможность их обеспечения. Техническое задание – исходный документ для проектирования сооружения или промышленного комплекса, конструирования технического устройства (прибора, машины, системы управления и т. д.) либо проведения научно-исследовательских работ. 60 ТЗ устанавливает основное назначение, технические и тактикотехнические характеристики, показатели качества и техникоэкономические требования, предъявляемые к разрабатываемой продукции, необходимые стадии разработки конструкторской документации, ее состав, а также специальные требования к изделию. Метрологическую экспертизу ТЗ проводят в следующем порядке. 1. Проверяют правильность построения ТЗ. Проверяют наличие всех необходимых разделов и приложений. 2. Оценивают оптимальность номенклатуры измеряемых параметров, правильность формы их записи, возможность измерения параметров продукции с требуемой точностью с помощью имеющихся или разрабатываемых средств и методик измерений и испытаний. При проведении МЭ ТЗ наибольшее внимание следует уделить разделу «Тактикотехнические требования» и пункту «Требования по метрологическому обеспечению» в разделе «Требования по видам обеспечения». В разделе «Тактико-технические требования» указываются основные контролируемые параметры и исходные требования к методам и СИ, условиям контроля и испытаний продукции, ее технического обслуживания и ремонта. Здесь эксперт должен обратить внимание на то, что разработчику не следует применять словосочетания «не хуже» («не лучше»), «не уже» («шире») для количественной оценки требований к параметрам. Правильно в этих случаях употреблять слова «не более» («не менее») и т. д. 3. Оценивают достаточность требований по метрологическому обеспечению разработки, производства, испытаний и эксплуатации продукции. В пункте «Требования по метрологическому обеспечению» эксперт-метролог оценивает достаточность требований по МО. В этом пункте в обязательном порядке должны быть записаны следующие требования по МО: – используемые СИ (измерительные системы) должны быть утвержденных типов (внесены в Госреестр СИ), поверены согласно правилам метрологии ПР 50.2.006–94 «ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений»; – применяемое испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.568–97 «ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения»; – методики выполнения измерений должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 8.563–2009 «ГСИ. Методики (методы) измерений»; – результаты измерений должны быть выражены в узаконенных единицах физических величин согласно ГОСТ 8.417–2002 «ГСИ. Единицы величин», а формы выражения показателей точности измерений соответствовать рекомендациям, приведенным в методических инструк61 циях МИ 1317–2004 «ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров образцов продукции и контроле их параметров». 4. Проверяют наличие и полноту указаний по проведению метрологической экспертизы документации. В заявке на проведение метрологической экспертизы должны быть указаны следующие сведения: перечень документов, представляемых на МЭ; стадии разработки документации, на которых она будет приводиться; организации, проводящие МЭ, и требование о представлении заказчику экспертного заключения по результатам МЭ. 5. Проверяют правильность метрологической терминологии, наименований и обозначений физических величин и единиц согласно действующим нормативным актам. Нелишне напомнить, что перед проведением метрологической экспертизы следует проверить статус действия нормативных документов, а также учесть изменения и дополнения к ним. 4. Метрологическая экспертиза технологической документации К особенностям МЭ технологической документации можно отнести возможность оценивания контролепригодности с учетом возможности измерений «без съема детали со станка» или «со съемом», анализ необходимости введения «производственного допуска», проверки соответствия производительности контроля другим технологическим операциям. ГОСТ 3.1109–82 «ЕСТД. Термины и определения» содержит следующее определение технологического процесса. Технологический процесс (ТП) – часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. ТП может быть отнесен к изделию, его составной части или к методам обработки, формообразования и сборки. Метрологическую экспертизу ТП изготовления изделия выполняют в следующем порядке. 1. Проверяют полноту комплекта документов, представленных на экспертизу (комплектность устанавливается стандартом организации по МЭ). 2. Оценивают рациональность номенклатуры параметров, подлежащих измерению. Убеждаются в том, что в документации установлены 62 требования ко всем параметрам, которые обеспечиваются данным технологическим процессом. 3. Проверяют наличие допускаемых отклонений на все контролируемые параметры. При наличии параметра, обеспечиваемого технологически (обеспечиваемого инструментом или режимом обработки), следует убедиться, что предусмотрен контроль всех параметров технологического процесса (оборудования, приспособлений, инструмента), влияющих на данный параметр, и что имеется обоснование, подтверждающее выполнение установленных требований. 4. Проверяют достаточность методик измерений (контроля, испытаний). Должны быть приведены методики для контроля всех параметров, за исключением тех, которые обеспечиваются технологически. В случаях когда нормируемые параметры не проверяются непосредственно и используются косвенные методы контроля, должно быть проверено наличие и правильность расчета, подтверждающего достаточность и достоверность этих методов. 5. Оценивают правильность выбора СИ измерений и методик выполнения измерений, т. е. устанавливают, что погрешность измерений не превышает допускаемого значения. Для этого оценивают погрешность измерения с учетом ее составляющих. При невозможности реализации предусмотренных методик измерений должна быть проверена обоснованность выбора контролируемых параметров и требуемой точности измерений. Одновременно с этим должны быть разрешены вопросы о замене средств измерений на более точные, совершенствовании метода и процедуры измерений или увеличении допускаемой погрешности измерения за счет введения производственного допуска. Введение производственного (технологического) допуска может привести к увеличению количества неправильно забракованных деталей. Поэтому целесообразно, пользуясь, например, ГОСТ 8.051–81 «ГСИ. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм», оценить возможное возрастание ложного брака. Если процент ложного брака оказывается недопустимо большим, должен быть рассмотрен вопрос о повышении точности технологического процесса. 6. Проверяют полноту и определенность описания операций контроля. Описание считается достаточно полным, если измерение может быть выполнено, а результат получен на основании только тех указаний, которые приведены в документации. 7. Проверяют наличие и полноту требований к условиям измерений. В большинстве случаев требования к условиям измерений задают 63 указанием номера участка (лаборатории, другого помещения, в котором выполняют измерения). Требования, отсутствующие в документации на участок, должны быть заданы непосредственно в технологическом процессе. 8. Проверяют допустимость использования средств измерений и полноту требований к применяемым СИ. Как правило, в документации должны указываться СИ, выпускаемые в данный момент промышленностью, внесенные в Госреестр СИ и Перечень СИ, разрешенных для применения на предприятии, или СИ импортного производства, внесенные в Госреестр средств измерений. 9. Рассматривают возможность снижения затрат на контрольноизмерительные операции. 10. Проверяют правильность метрологической терминологии, наименований и обозначений физических величин и их единиц. 11. Вышеприведенный порядок проведения метрологической экспертизы технологических документов в основном совпадает с основной схемой МЭ. Однако при проведении МЭ технологической документации следует учитывать особенности конкретного технологического процесса производства. 5. Метрологическая экспертиза технических условий Технические условия относятся к нормативной документации. При метрологической экспертизе этого вида документации решаются все задачи метрологической экспертизы. Технические условия – документ, содержащий требования (совокупность всех показателей, норм, правил и положений) к изделию, его изготовлению, контролю, приемке и поставке, которые нецелесообразно указывать в других конструкторских документах. Общие требования к содержанию и построению ТУ установлены в ГОСТ 2.114–95 «ЕСКД. Технические условия». В общем случае ТУ должны содержать вводную часть и разделы, расположенные в следующем порядке: – требования охраны окружающей среды; – правила приемки; – методы контроля; – транспортирование и хранение; – указания по эксплуатации; – гарантии изготовителя. 64 Особое внимание при метрологической экспертизе ТУ должно быть уделено разделам «Технические требования» и «Методы контроля». Основное содержание метрологической экспертизы ТУ состав-ляет оценка оптимальности требований к номенклатуре измеряемых параметров, к требуемой точности их измерения, а также оценка возможности их измерения, правильности выбора предлагаемых методов и средств измерений. МЭ ТУ целесообразно проводить в следующем порядке. 1. Проверяют полноту комплекта документов. Вместе с ТУ на экспертизу должны быть представлены ТЗ на разработку; документы, позволяющие разобраться в устройстве, составе и принципе действия изделия (продукции); чертежи, эксплуатационные документы и др.; проекты программ и методик, разработанные на данной стадии. 2. Подбирают нормативные документы по метрологическому обеспечению, стандарты системы ЕСКД, стандарты на продукцию, технические описания СИ, используемых для контроля параметров, и документы, на которые даны ссылки в ТУ. 3. Проверяют учет замечаний и предложений, сделанных при метрологической экспертизе ТЗ. Проверяют соответствие ТУ требованиям ТЗ. 4. В разделе «Методы контроля» проверяют наличие «Перечня применяемого оборудования». Встречаются случаи, когда разработчик забывает о необходимости составления данного перечня, что не позволяет эксперту судить о возможности выполнения измерений с требуемой точностью. Здесь уместно напомнить конструктору о том, что выбор СИ – его обязанность, которая прописана в ГОСТ 2.114–95 «ЕСКД. ТУ», п. 4.7: «При изложении требований к оборудованию, материалам и реактивам приводят перечень применяемого оборудования (установок, приборов, приспособлений, инструмента) и нормы его погрешности, а также перечень материалов и реактивов, используемых при испытаниях». При рассмотрении всех разделов ТУ проверяют правильность метрологической терминологии, наименований и обозначений физических величин и их единиц. 6. Метрологическая экспертиза эксплуатационных документов Согласно ГОСТ 2.601–2006, эксплуатационные документы относятся к технической документации, в частности, к конструкторским до65 кументам. Эксплуатационный документ (ЭД) в отдельности или в совокупности с другими документами определяет правила эксплуатации изделия и (или) отражает сведения, удостоверяющие гарантированные изготовителем значения основных параметров и характе-ристик (свойств) изделия, гарантии и сведения по его эксплуатации в течение установленного срока службы. К ЭД относятся, например, инструкция по эксплуатации, технический паспорт, руководство системного программиста и др. При метрологической экспертизе эксплуатационных документов объектом анализа является точность и трудоемкость применяемых методик измерений и средств измерений. В этом случае учитывается существенное отличие условий измерений и эксплуатации от условий производства продукции. Метрологическая экспертиза ЭД выполняется в следующем порядке. 1. Оценивают обоснованность номенклатуры параметров, измеряемых в процессе эксплуатации (включая параметры, измеряемые при настройке и регулировании, проверках технического состояния, техническом обслуживании и текущем ремонте в процессе эксплуатации). Число этих параметров должно быть минимальным, но достаточным для обеспечения заданных технических характеристик, своевременного выявления и устранения неисправностей. Обоснование номенклатуры параметров, измеряемых при эксплуатации, необходимо реализовать на стадии технического (эскизного) проекта. При отсутствии такого обоснования эксперт должен предложить выполнить его на последующей стадии разработки, а в ряде случаев – проанализировать номенклатуру измеряемых в процессе эксплуатации параметров непосредственно при метрологической экспертизе. 2. Проверяют соответствие контролируемых параметров требованиям ТУ и ТЗ. Технические данные, зафиксированные в ЭД, должны быть не хуже требуемых по ТЗ, но и не лучше гарантируемых по ТУ. Формы выражения технических данных не должны допускать возможности различного толкования соответствующих свойств технического средства. При необходимости должны быть приведены пояснения, исключающие такую возможность. 3. Проверяют наличие норм точности измерений, требований к достоверности контроля или других требований, исходя из которых может быть выполнен анализ правильности выбора СИ и параметров, измеряемых в процессе эксплуатации. При отсутствии технической документации, регламентирующей такие нормы и требования, они должны 66 быть установлены в ТЗ на разработку изделия или обоснованы в техническом (эскизном) проекте. При правильности выбора СИ эксперт должен вместо положительного заключения предложить разработчику обосновать эти требования. 4. Оценивают контролепригодность конструкции технического средства и ее составных частей в процессе эксплуатации. Контролепригодность конструкции достигается возможностью доступа к встроенным СИ для их поверки без демонтажа и к элементам настройки и регулировки средств измерений и средств контроля. Контролепригодность обеспечивается достаточным количеством контрольных гнезд и разъемов, унификацией видов и уровней, стимулирующих и контролируемых сигналов, наличием в составе изделия соединительных элементов, кабелей и других элементов, необходимых для контроля, достаточной защитой от влияния на точность измерений внешних и внутренних помех. Контролепригодность также зависит от унификации конструкции контрольных гнезд и разъемов, наличия у контрольных гнезд надписей и других обозначений, упрощающих процесс контроля, исключения других факторов, вызывающих неприемлемо большие составляющие погрешности измерений, опреде-ляемые конструкцией. 5. При наличии в составе изделия СИ проверяют: – полноту перечня СИ в разделе «Контрольно-измерительные приборы». Должны быть указаны все встроенные СИ, а также входящие в его комплект специальные СИ, необходимые для настройки и регулирования изделия, проверок состояния технического средства, выявления и устранения неисправностей; – полноту и правильность выражения приведенных технических характеристик СИ; – соответствие условий применения СИ (по документации на них) условиям эксплуатации изделия; – соответствие СИ номенклатуре средств измерений, разрешенных к применению; – факт метрологической аттестации специальных СИ в установленном порядке. 6. Рассматривают полноту и определенность требований к средствам, условиям и процедуре измерений параметров в процессе эксплуатации. Данные проверки осуществляются аналогично тому, как это производилось при МЭ технических условий. Метрологическая экспертиза ЭД имеет следующие особенности: 67 – в комплект ЭД должны быть включены рабочие (непосредственно применяемые) методики контроля параметров в процессе эксплуатации; – в ЭД, как правило, недопустимы ссылки на документы, не входящие в комплект изделия; – ЭД должны предусматривать использование только таких средств контроля изделия в процессе эксплуатации, которыми оснащены или могут быть оснащены органы, осуществляющие такой контроль; – методики выполнения измерений, результаты которых фиксируются в формуляре или паспорте, должны содержать показатели точности измерений. 7. Оценивают правильность выбора СИ и параметров, контролируемых в процессе эксплуатации (в том числе с помощью встроенных СИ). Если заданы нормы точности измерений, оценивают погрешность измерений и сравнивают ее с допускаемой. При недостаточной точности измерений предлагают тот или иной путь ее повышения. Если заданы требования к достоверности контроля, то оценивают погрешность измерений и, задавшись распределением контролируемого параметра, рассчитывают показатели достоверности контроля. В случае недостаточной достоверности наряду с путями повышения точности измерений рассматривают целесообразность сужения границ контрольного поля допуска. 8. Рассматривают выполнение требований к производительности контрольно-измерительных операций (при наличии таких требований к контролю параметров в условиях эксплуатации). 9. Проверяют достаточность указаний по обеспечению безопасности при выполнении измерений параметров в процессе эксплуатации. 10. Проводят анализ разработанной системы поверки СИ, входящих в состав изделия, в частности: – проверяют наличие инструкций по поверке на все СИ, входящие в состав изделия (или соответствующих разделов в инструкции по эксплуатации (ИЭ); – проверяют соответствие инструкций по поверке установленным требованиям. В общем случае инструкция по поверке должна содержать разделы, регламентирующие перечень СИ, определяемых при поверке, средства поверки, условия поверки, подготовку и проведение поверки, обработку результатов наблюдений при поверке, оформление результатов поверки; – выявляют наличие и анализируют обоснованность указаний о периодичности поверки; 68 – оценивают правильность выбора методов и средств поверки, обеспечивающих заданные критерии качества поверки; – рассматривают возможность сокращения объема поверки (за счет поверки широкодиапазонных, многопредельных, комбинированных СИ только на тех диапазонах, пределах и по тем характеристикам, которые не используются практически, за счет отнесения СИ, имеющих нормированные метрологические характеристики, к индикаторам, не требующим поверки, если они используются, и др.). Вышеприведенный порядок метрологической экспертизы ЭД не исключает общих мероприятий, проводимых при метрологической экспертизе технической документации. Контрольные вопросы и задания 1. На каком этапе жизненного цикла продукции проводится метро- логическая экспертиза конструкторской и технологической документации? 2. Какие вопросы решаются при проведении метрологической экспертизы конструкторской документации? 3. Опишите порядок проведения МЭ технического задания. 4. Назовите особенности МЭ технологической документации. 5. По каким критериям проводится МЭ ТУ? 6. Опишите порядок проведения МЭ эксплуатационных документов. 69 Лекция 7 ОРГАНИЗАЦИЯ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ НА ПРЕДПРИЯТИИ (в ОРГАНИЗАЦИИ) План 1. Организация метрологической экспертизы на предприятии. 2. Порядок проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации. 3. Экспертное заключение. 1. Организация метрологической экспертизы на предприятии Организация и порядок проведения метрологической экспертизы регламентированы нормативными документами для каждого вида документации, имеющими обязательную силу на территории РФ. Порядок проведения метрологической экспертизы нормативной документации для отрасли, предприятия или учреждения определяется соответственно нормативным документом отрасли, предприятия и учреждения. Так, для проведения метрологической экспертизы нормативной документации на предприятиях, организациях, осуществляющих производство лекарственных средств, разработаны методические указания МУ 64-02-002–2002 «Организация и порядок проведения метрологической экспертизы нормативной документации», утвержденные распоряжением Министерства промышленности, науки и технологий 15.04.2003 № Р-18. Организация и порядок проведения метрологической экспертизы технической документации определена МИ 2267–2000 «Рекомендация. ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Метрологическая экспертиза технической документации» и РМГ 63–2003 «ГСИ. Метрологическая экспертиза технической документации». Метрологическая экспертиза нормативной документации проводится метрологической службой организации (предприятия), базовой организацией по метрологии (при согласовании нормативной документации и по договорам с другими организациями и предприятиями). Продолжительность проведения метрологической экспертизы документации не должна превышать 10 дней со дня ее поступления на экспертизу. При 70 приемке нормативной документации на сложный технологический объект решением руководителя организации (предприятия) создается группа специалистов, на которую возлагается проведение метрологической экспертизы документации. В группу должны быть включены представители метрологической службы. Существуют различные формы организации МЭ нормативной и технической документации. При сравнительно небольших объемах разрабатываемой документации МЭ проводится силами экспертовметрологов метрологической службы. При приемке технических проектов сложных изделий, а также на других этапах разработки МЭ проводится специально создаваемой на предприятии (организации) комиссией. Задачи МЭ успешно решаются при условии ее проведения на самых ранних этапах разработки технической документации, начиная с технического задания и эскизного проекта. Проведение МЭ только на последующих этапах создания изделий может привести к дополнительным материальным затратам и потерям времени для устранения недостатков в области метрологического обеспечения, а также к ухудшению качества этого изделия. Именно такой подход определяет максимальный экономический эффект МЭ. МЭ, организованная на предприятии или в организации, сопровождает все этапы жизненного цикла продукции (ЖЦП): – маркетинговые исследования, разработку технического задания; – разработку эскизного проекта; – разработку КД; – разработку ТД; – производство и испытание опытного образца; – постановку изделия на производство; – производство и эксплуатацию изделия. На всех указанных этапах в результате проведения МЭ выявляются устранимые и неустранимые замечания. Устранимые замечания, выявленные до постановки изделия на производство, исправляются на выявленной стадии. Неисправимые замечания влекут за собой приостановление разработки КД и ТД и возвращение документации на предыдущие этапы, вплоть до начальной стадии (технического задания и маркетинговых исследований). На таком значимом этапе, как производство и испытание опытного образца, при выявлении причин несоответствия документации установленным нормам решается вопрос о постановке изделия на производство. Задача МЭ в этом случае состоит еще и в том, чтобы дифференцировать причины несоответствия и направить замечания 71 на этапы разработки эскизного проекта, КД и ТД. После постановки изделия на производство в соответствии с изменяющимися требованиями потребителя и нормативных документов проводится периодическая метрологическая экспертиза. Заключения МЭ при этом направляются на ключевые этапы производства изделия: маркетинговые исследования, этапы разработки эскизного проекта, разработки КД и ТД. Если в процессе работы в нормативную документацию вносятся изменения, касающиеся норм точности, методов и средств измерений, они подлежат экспертизе. Мероприятия, необходимые для организации и практического осуществления метрологической экспертизы, и способы их исполнения, достаточно четко определены РМГ 63–2003. Главным мероприятием является издание организационнораспорядительных документов для проведения МЭ. Приказом руководителя предприятия назначается подразделение, на которое возлагаются обязанности по проведению метрологической экспертизы. Как правило, это группа специалистов отдела главного метролога, прошедших специальное обучение и аттестованных на выполнение этого вида работ (проведение метрологической экспертизы). По окончании обучения эти специалисты назначаются экспертами-метрологами с присвоением им соответствующей квалификации. В соответствии с п. 4.4 РМГ 63–2003, эксперт-метролог четко представляет свои функции и не заменяет конструктора, технолога, проектировщика при разработке технической документации, ответственность за качество которой несет исключительно разработчик. Другим из важнейших мероприятий является разработка документа, устанавливающего порядок проведения МЭ на предприятии, а именно стандарта организации. СТО разрабатывается отделом главного метролога на основании приказа руководителя организации. В этом нормативном документе устанавливается и подробно расписывается порядок проведения МЭ. В частности, приводится перечень документов, подвергаемых метрологической экспертизе, общие и специальные вопросы, которые необходимо разрешить при проведении МЭ конкретного документа, данные, которые должны быть указаны в экспертном заключении, и другие сведения. Например, в прило-жении могут быть приведены характерные ошибки в документах, предъявляемых на МЭ, указания на методики выполнения измерений или иные справочные материалы. СТО по метрологической экспертизе технической документации регламентирует порядок и проведение МЭ на данном предприятии 72 с учетом специфики производства, отражает важные аспекты взаимодействия экспертов-метрологов с разработчиками технической документации. СТО согласовывается с начальниками отделов-разработчиков и представителем заказчика, утверждается руководителем предприятия и является обязательным для исполнения на данном предприятии. СТО по МЭ должен содержать следующие разделы: 1) задачи МЭ и метрологического контроля для данной организации; 2) номенклатура изделий, документация на которые подлежит МЭ; 3) перечень и комплектность документов, подвергаемых МЭ в данной организации; 4) этапы разработки документов, на которых эти документы подвергаются метрологической экспертизе; 5) порядок планирования метрологической экспертизы и затраты времени на проведение МЭ; 6) порядок представления документации на МЭ и оформления их результатов (организацию и порядок проведения МЭ); 7) объекты анализа при МЭ в зависимости от вида нормативной или технической документации; 8) права и обязанности экспертов; 9) порядок рассмотрения разногласий, возникающих при МЭ. В приложениях к стандарту приводят форму журнала учета документации, прошедшей МЭ, форму листа замечаний по результатам МЭ, форму экспертного заключения. Кроме указанных выше разделов, СТО может содержать и другие, отражающие важную информацию по МЭ для экспертов и разработчиков нормативной и технической документации. Это может быть раздел об обязанностях разработчика документации при предоставлении документации на МЭ. В этом разделе может быть четко определено: «Техническая документация предоставляется на МЭ комплектно. Разработчик обязан предоставить дополнительно к техническому документу, подлежащему МЭ, чертежи, схемы, технические условия, программы испытаний, расчеты, типовые техпроцессы и другие ссылочные документы, содержащие соответствующие обоснования принятых технических решений по метрологическому обеспечению или требования к параметрам изделий и их измерениям». Третьим важным мероприятием является планирование МЭ в организации. Годовой план проведения метрологической экспертизы составляется отделом главного метролога на основании перечня КТ и ТД, под- 73 лежащих МЭ, представляемого руководителями конструкторского и технологического отделов. 2. Порядок проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации Порядок проведения МЭ НТД в общем случае включает в себя следующие этапы. Первый этап. Собеседование со специалистом-разработчиком документации, предоставленной на МЭ. Проверка комплектности технической документации. Регистрация поступившей документации на МЭ в журнале учета по ниже приведенной форме (табл. 2). Таблица 2 Журнал учета документации, поступившей на МЭ № Органи- Наимено- Объем, Дата зация вание стра- поступ- визи(отдел)- и обознаниц ления роваия разработчение чик документа Результаты Должность экспертизы эксперта, Ф. И. О., подпись Журнал учета должен быть прошнурован и пронумерован; на титульном листе указываются даты начала и окончания ведения журнала. Журнал учета документации, поступившей на МЭ, находится в отделе главного метролога. По окончательном заполнении журнал хранится в архиве в течение срока, установленного документом «Перечень типовых управленческих архивных документов, образующихся в процессе деятельности государственных органов, органов местного самоуправления и организаций с указанием сроков хранения», вступившим в законную силу 01.10.2010 г. Второй этап. Ознакомление с предъявленной на МЭ документацией, изучение содержащихся в ней данных по метрологическому обеспечению. Определение перечня конкретных задач МЭ в зависимости от вида документации и в соответствии с основными задачами МЭ нормативной и технической документации. Третий этап. Изучение конструкции либо технологического процесса производства данного изделия (по технической документации и на 74 рабочих местах), сбор и изучение необходимой нормативной документации. Четвертый этап. Анализ и оценка технических решений в части метрологического обеспечения. Фиксирование замечаний и предложений. Установление возможности реализации предложений экспертаметролога (эксперта комиссии). Пятый этап. Оформление результатов МЭ нормативной и технической документации в виде списка замечаний и предложений или экспертного заключения по нижеприведенной форме: Утверждаю Главный метролог ____________________ « ____» _____________ СПИСОК ЗАМЕЧАНИЙ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ, СДЕЛАННЫХ НА ОСНОВАНИИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ (МЭ) Наименование документа, представленного на МЭ__________________________ _____________________________________________________________________ № Замечания Предложения Шестой этап. Возврат документации разработчику с результатом МЭ. При наличии существенных замечаний разработчик составляет план мероприятий по их устранению совместно с экспертамиметрологами. Седьмой этап. После устранения замечаний документация вновь предъявляется на МЭ. Объекты анализа при МЭ в зависимости от вида документации приведены в табл. 4. 75 Таблица 4 Состав объектов метрологической экспертизы для различных видов технической документации Программы и методики испытаний Технологические инструкции и регламенты Технологические карты Проектные документы + Эксплуатационные и ремонтные документы + Протоколы испытаний ТУ, проекты стандартов Оптимальность номенклатуры измеряемых параметров Отчеты о НИР, пояснительные записки к техническим и эскизным проектам Объекты анализа при МЭ Техзадания, предложения (заявки) Виды технической документации + + + + + + + + + Оптимальность требования к точности измерений + + + Полнота и правильность требований к точности СИ + + + + + + + + + + Соответствие действительной точности измерений требуемой + Контролепригодность конструкции (схемы) Эффективность метрологического обслуживания СИ + + + + + + Рациональность выбранных методик и СИ + Применение вычислительной техники + Контроль метрологических терминов + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Вышеприведенная таблица может входить в состав СТО по метрологической экспертизе в качестве справочного приложения либо оформляется отдельным документом (инструкцией, рекомендациями или др.). 76 3. Экспертное заключение Наиболее простой формой фиксации результатов метрологической экспертизы могут быть замечания эксперта в виде пометок на полях документа. Пометки карандашом, сделанные экспертом (ответственным за проведение МЭ) при проверке документации, сохраняются: до визирования подлинников для вновь разрабатываемой документации или до оформления извещений об изменении для действующей документации. После учета разработчиком таких замечаний эксперт визирует оригиналы документов: – на поле для подшивки первого или заглавного листа основного конструкторского документа; – на титульном листе технологического документа; – под подписями разработчиков отчетов по НИР и ОКР и нормативных документов, в графе основных подписей комплекта документов. Другая типичная форма фиксации результатов МЭ – экспертное заключение. Экспертное заключение составляется в следующих характерных случаях: – при оформлении результатов МЭ документации, поступившей от других организаций; – оформлении результатов МЭ комплектов документов большого объема или проведении МЭ специально назначенной комиссией; – оформлении результатов МЭ, на основании которой необходимо вносить изменения в действующую документацию или разрабатывать мероприятия по повышению эффективности МО. Экспертное заключение составляется экспертом и утверждается главным метрологом, в конфликтных случаях – главным инженером (техническим руководителем) предприятия. В ряде случаев результат метрологической экспертизы может быть изложен в перечне замечаний и предложений, который подписывается экспертом и главным метрологом предприятия. При проведении окончательной экспертизы на этапе изготовления опытного образца, перед утверждением документация подписывается и датируется главным метрологом или оформляется экспертное заключение по нижеприведенной форме: 77 Утверждаю ____________________ подпись руководителя организации, проводившей экспертизу ___________________________________ Ф. И. О., дата ЭКСПЕРТНОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ _____________________________________________________________________ (наименование стадии разработки документации) _____________________________________________________________________ (наименование, шифр или условное обозначение продукции) На рассмотрение представлена документация, разработанная в организации _____________________________________________________________________ (наименование организации-разработчика) в соответствии с _______________________________________________________ (обозначение основного документа) В результате экспертизы установлено: _____________________________________________________________________ (краткий текст заключения, общая оценка и выводы) __________________________________________________________________________________________________________ Предполагается при последующей разработке (доработке) внести в документацию следующие изменения и дополнения _________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Подписи главного метролога и лиц, проводивших экспертизу с указанием должности, дата. При выявлении недочетов эксперт-метролог составляет предложения по их устранению и передает разработчику документации, представленной на метрологическую экспертизу. В этом случае оформление экспертного заключения не является обязательным, и после устранения разработчиком замечаний экспертиза проводится в установленном порядке. В случае невозможности устранения таких замечаний без проведения дополнительных мероприятий, эксперт-метролог составляет экспертное заключение, в котором формулирует свои выводы и предложения. При разногласиях эксперта и разработчика документации вопрос передается на рассмотрение главного метролога и руководителя подразделения, разработавшего документацию. Если и на этом уровне не достигается договоренности, вопрос передается на рассмотрение главного инженера (или его заместителя), который принимает окончательное решение. При этом разработчик документации должен представить аргументированное обоснование своей позиции. 78 Контрольные вопросы и задания 1. В каком документе излагают результаты метрологической экс- пертизы? 2. По каким критериям проводится МЭ научно-исследовательской документации (отчетов о НИР, протоколов испытаний)? 3. В каком документе фиксируются замечания эксперта? 4. Назовите основные этапы проведения МЭ нормативной и технической документации. 5. Перечислите основные мероприятия, необходимые для проведения МЭ. 6. На каком этапе ЖЦП проводится МЭ? 79 Лекция 8 ХАРАКТЕРНЫЕ ОШИБКИ, ВЫЯВЛЯЕМЫЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ План 1. Диапазоны измерений и погрешности при проведении метроло- гической экспертизы. 2. Характерные ошибки, выявляемые при метрологической экспертизе, и рекомендации по их устранению. 1. Диапазоны измерений и погрешности при проведении метрологической экспертизы Некачественно разработанная документация и формально проведенная МЭ приводят к значительным экономическим потерям на производстве, поэтому разработчик документации должен четко знать определения и порядок применения терминов, используемых в нормативной и технической документации. Смысл некоторых метрологических терминов не всегда бывает понятен разработчику из-за отсутствия соответствующей метрологической подготовки и опыта работы со средствами измерений. Это сказывается на корректности формулировок в документации и расчете погрешностей измерений параметров. Наиболее часто ошибки в технической документации, выявляемые при проведении МЭ, связаны в понятиями «диапазон измерений СИ», «предел измерений СИ», «нормальные условия измерений», «относительная погрешность» и «приведенная погрешность». Диапазон измерений и предел измерений. Диапазон измерений СИ и предел измерений СИ – два понятия, которые часто путают. Попытаемся разобраться в их сути. Для этого обратимся к определениям в РМГ 29–99. Диапазон измерений СИ – область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений. 80 Из этих определений понятно, что диапазон измерений СИ представляет собой некоторый интервал значений величины (область значений) и должен записываться, следовательно, в виде интервала, например: (50...200) °С; (0...100) В. Нижний или верхний предел измерений СИ выражается одним числовым значением и должен записываться одним числом, например: «верхний предел измерения 200 °С». В документации же иногда встречается неправильная запись: «предел измерений (50...200) °С». Нормальные условия измерений. Понятие «нормальные условия измерений» в метрологической терминологии характеризуется узким диапазоном нормированных значений влияющих величин, при которых проводится поверка и определяется основная погрешность СИ, а также выполняются высокоточные измерения. При этом обычно имеются в виду климатические факторы: температура окружающего воздуха, влажность, давление. Нормальные условия, в которых осуществляется контроль и измерение параметров продукции, по своим характеристикам ближе к рабочим условиям эксплуатации СИ. Это важно помнить потому, что при проведении измерений в нормальных условиях иногда возникают значительные дополнительные погрешности СИ, требующие безусловного их учета. Поясним сказанное на примере. Для измерений используется вольтметр универсальный цифровой В7-58/2. Читаем в его техническом описании: «Температура окружающего воздуха: – в нормальных условиях применения составляет (20 ± 5) °С; – в рабочих условиях применения от 5 до 40 °С. Погрешность вольтметра в пределах рабочих условий применения не превышает двух основных погрешностей при всех видах измерений». Для однозначности понимания, о каких нормальных условиях идет речь в технической документации, разработчик должен сделать ссылку на соответствующий ГОСТ, например: «Измерения проводить в нормальных климатических условиях в соответствии с ГОСТ 20.57.406–81 «КСКК. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические методы испытаний». При этом можно перечислить значения климатических факторов, которыми характеризуются нормальные условия испытаний по данному ГОСТу: – температура воздуха от 15 до 35 °С; – относительная влажность воздуха от 45 до 80 %; – атмосферное давление от 84 до 106 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.). 81 Относительная погрешность СИ и приведенная погрешность СИ. В технической документации погрешность измерений СИ разработчики часто указывают в процентах, но не всегда понимают, что при этом имеется в виду и от чего следует вычислять данный процент. Причина заключается в том, что основную относительную погрешность измерений СИ путают с основной приведенной погрешностью СИ, а это влечет за собой неправильный расчет погрешности измерений параметра. Относительная погрешность СИ – погрешность СИ, выраженная отношением абсолютной погрешности СИ к результату измерений или к действительному значению измеренной физической величины. Приведенная погрешность СИ – относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности СИ к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Условно принятое значение величины называют нормирующим значением. Часто за нормирующее значение принимают верхний предел измерений. Также в качестве нормирующего значения может быть, например, длина рабочей части шкалы СИ, диапазон измерений СИ и т. д. 2. Характерные ошибки, выявляемые при метрологической экспертизе, и рекомендации по их устранению Практика метрологической экспертизы позволяет выявить ошибки, наиболее часто встречающиеся в нормативной и технической документации, а их систематизация позволяет выработать наиболее рациональные рекомендации (табл. 5) по их устранению, что способствует снижению затрат на проведение МЭ. Таблица 5 Рекомендации по устранению ошибок при оценке объектов метрологической экспертизы Виды ошибок Рекомендации При оценке полноты и правильности задания требований по МО в ТЗ В разделе «Требования по метрологическому обеспечению» указаны не все нормативные документы, по которому оно осуществляется Указать в разделе «Требования по метрологическому обеспечению» все нормативные документы, в соответствии с которыми оно осуществляется 82 Продолжение табл. 5 Виды ошибок Рекомендации В разделе «Требования по метрологическому обеспечению» отсутствует требование по применению СИ утвержденных типов Внести в раздел «Требования по метрологическому обеспечению» требование по применению СИ утвержденных типов В ТЗ на разработку измерительной сис- Включить в ТЗ на разработку измеритемы отсутствует описание методик и тельной системы описание методик средств поверки измерительной системы и средств поверки измерительной системы В разделе «Требования по метрологическому обеспечению» отсутствует требование по использованию стандартизованных и аттестованных согласно ГОСТ Р 8.563–2009 методик выполнения измерений Внести в раздел «Требования по метрологическому обеспечению» требование по использованию стандартизованных и аттестованных согласно ГОСТ Р 8.563–2009 методик выполнения измерений В разделе «Требования по метрологическому обеспечению» отсутствует требование по применению испытательного оборудования, аттестованного в соответствии с ГОСТ Р 8.568–97 Внести в раздел «Требования по метрологическому обеспечению» требование по применению испытательного оборудования, аттестованного в соответствии с ГОСТ Р 8.568–97 В разделе «Требования по метрологическому обеспечению» отсутствует требование по выражению результатов измерений в узаконенных единицах величин согласно ГОСТ 8.417–2002 Внести в раздел «Требования по метрологическому обеспечению» требование по выражению результатов измерений в узаконенных единицах величин согласно ГОСТ 8.417–2002 В разделе «Требования по метрологическому обеспечению» отсутствует требование по представлению результатов измерений с указанием значений характеристик погрешностей измерений в соответствии с МИ 1317–2004 Внести в раздел «Требования по метрологическому обеспечению» требование по представлению результатов измерений с указанием значений характеристик погрешностей измерений в соответствии с МИ 1317–2004 При оценке оптимальности номенклатуры измеряемых и контролируемых параметров В состав измеряемых и контролируемых Исключить из числа измеряемых параметров включены параметры, не и контролируемых параметры, не третребующие измерений и контроля бующие измерений и контроля. Возможные признаки отсутствия необходимости измерений и контроля параметра: а) информация о результатах измерений и контроля параметра не используется; 83 Продолжение табл. 5 Виды ошибок Рекомендации б) измеряются и контролируются взаимозависимые параметры; в) значение измеряемого (контролируемого) параметра стабильно во времени В состав измеряемых и контролируемых Предусмотреть измерения и контроль параметров не включены параметры, этих параметров. Внести необходимые требующие измерений и контроля изменения в соответствующие технические документы. Возможные признаки необходимости измерений и контроля параметров: а) значение параметра нестабильно во времени и существенно влияет на характеристики изделия; б) введение параметра в состав контролируемых (измеряемых) параметров позволит упростить методику контроля (измерений) либо повысить достоверность контроля технического состояния изделия В ТЗ на разработку измерительной сис- Указать весь перечень измерительных темы указан неполный перечень изме- каналов измерительной системы и их рительных каналов и их метрологичеметрологических характеристик ских характеристик При анализе технических решений по обоснованию норм точности и алгоритму обработки результатов измерений В проектной документации не указаны Определить и внести в проектную допределы допускаемых отклонений на кументацию значения пределов доотдельные параметры пускаемых отклонений на данные параметры В проектной документации отсутствует Провести обоснование значений преобоснование пределов допускаемых от- делов допускаемых отклонений на клонений на контролируемые параметры контролируемые параметры и внести их в проектную документацию Обоснование пределов допускаемых отклонений на контролируемые параметры, приведенные в проектной документации, неполные или недостоверные (завышены или занижены) Уточнить с проведением обоснования значения пределов допускаемых отклонений (допусков) на контролируемые параметры 84 Продолжение табл. 5 Виды ошибок Рекомендации Установлено неправильное соотношение между пределами допускаемого отклонения на измеряемый параметр и пределами допускаемой погрешности измерений (пределы допускаемого отклонения соизмеримы с пределами допускаемой погрешности измерений) Установить соотношение между пределами допускаемого отклонения и пределами допускаемой погрешности измерения параметра (0,2…0,3 границы симметричного допуска на измеряемый важный параметр; для параметров, не относящихся к наиболее важным – 0,5) При расчете фактического значения Определить все составляющие посуммарной погрешности измерений не грешности измерений и провести расучтены отдельные ее составляющие чет суммарной погрешности измерений Неверно определен закон распределения Определить закон распределения слуслучайных составляющих погрешности чайных составляющих погрешности измерений (например, закон распреде- измерений ления не нормальный, а равномерный) При расчете суммарной погрешности измерений не учитывается влияние на метрологические характеристики СИ условий измерений (температуры, влажности, вибраций и т. д.) Исследовать влияние условий измерений на метрологические характеристики СИ и рассчитать суммарную погрешность измерений с учетом возникающей при этом дополнительной погрешности В ТЗ на разработку измерительной системы отсутствует описание алгоритмов обработки промежуточных результатов измерений параметров в измерительных каналах измерительной системы Включить в ТЗ описание алгоритмов обработки промежуточных результатов измерений параметров в измерительных каналах измерительной системы В ТЗ на разработку измерительной системы отсутствуют методы расчета метрологических характеристик измерительных каналов измерительной системы Включить в ТЗ методы расчета метрологических характеристик измерительных каналов измерительной системы Округление численных оценок погрешности измерений, результатов измерений и вычислений не соответствует правилам, изложенными в СТ СЭВ 543–77 «Числа. Правила записи и округления» Выполнить округление численных оценок погрешности измерений, результатов измерений и вычислений в соответствии с правилами, изложенными в СТ СЭВ 543–77 «Числа. Правила записи и округления При анализе полноты и правильности требований к СИ, оценивании рациональности выбранных СИ В ТУ отсутствует «Перечень применяе- Включить в ТУ «Перечень применяемых СИ» мых СИ» 85 Продолжение табл. 5 Виды ошибок Рекомендации Выбранное СИ не обеспечивает требуе- Выбрать СИ, обеспечивающее тремой точности измерений из-за собствен- буемую точность измерений ной большой погрешности измерений Неправильно указан (завышен) предел Указать минимальный предел измереизмерений СИ, вследствие чего не обес- ний СИ, обеспечивающий точность печивается точность измерений, задан- измерений, заданную в КД ная в КД Неправильно указан ГОСТ или ТУ на Записать ГОСТ или ТУ на СИ, укаСИ занные в его техническом паспорте Выбрано СИ, не внесенное в Госреестр Выбрать СИ, внесенное в Госреестр СИ СИ Неправильно выбрано СИ из-за несо- Выбрать СИ с учетом всех требоаний блюдения требований (условий) изме- (условий) измерительной задачи рительной задачи (например, по ограничению измерительного тока при измерении сопротивления) Выбор СИ не обоснован экономически, Обосновать выбор СИ экономически например, используется слишком дорогое СИ, хотя для этого имеется более дешевое, подходящее по метрологическим и другим характеристикам СИ Используется неправильное или непол- Использовать правильное и полное ное обозначение наименования и мет- обозначение наименования и метролорологических характеристик СИ гических характеристик СИ При оценке контролепригодности конструкции изделия Невозможен (затруднен) контроль ряда параметров из-за отсутствия приспособлений (контрольных гнезд, разъемов), предназначенных для подключения СИ Провести доработку образца по обеспечению свободного доступа к контрольным гнездам, разъемам, предназначенным для подключения СИ Затруднен доступ к элементам, обеспе- Провести доработку образца с обеспечивающим регулировку и настройку чением свободного доступа к элеменвстроенных СИ там регулировки и настройки встроенных СИ Затруднен доступ к датчикам, измерительным преобразователям, встроенным СИ для их обслуживания, замены и поверки без демонтажа Провести доработку образца, обеспечивающую удобство доступа к датчикам, измерительным преобразователям, встроенным СИ для их обслуживания, замены и поверки 86 Окончание табл. 5 Виды ошибок Рекомендации При проверке правильности выражения показателей точности Форма выражения показателей точности Выражение показателей точности изизмерений не соответствует требова- мерений привести в соответствие трениям МИ 1317–2004 бованиям МИ 1317–2004: а) наименьшие разряды числовых значений результатов измерений принимают такими же, как и наименьшие разряды числовых значений среднеквадратического отклонения абсолютной погрешности измерений или числовых значений границ, в которых находится абсолютная погрешность измерений; б) характеристики погрешности и их статистические оценки выражают числом, содержащим не более двух значащих цифр При проверке правильности употребления терминов, наименований, обозначений физических величин и применения их единиц Используются термины, не соответствующие РМГ 29–99: а) замерить; б) СИ должны быть проверены; в) точность ±0,1 мм; г) величина гранул Использовать термины, соответствующие РМГ 29–99: а) измерить; б) СИ должны быть поверены; в) погрешность ±0,1 мм; г) размер гранул Неправильный перевод единиц физических величин (например, давления – МПа в мм рт. ст.) Выполнить правильный перевод единиц физических величин, используя энциклопедические справочные данные Указана цена деления измерительной Указать погрешность прибора шкалы прибора в качестве его погрешности измерений (например, для весов) Использованы наименования, обозначения физических величин и применение их единиц, не соответствующие требованиям ГОСТ 8.417–2002 Использовать наименования, обозначения физических величин и применение их единиц, соответствующие требованиям ГОСТ 8.417–2002 Отсюда еще раз можно сделать вывод о том, с какой серьезностью и тщательностью эксперт-метролог должен относиться к своей работе, своевременно обнаруживать недостатки в прорабатываемой документа87 ции и, главное, уметь добиваться того, чтобы разработчики не повторяли своих ошибок в следующих документах. По статистике, максимум замечаний предъявляется к разработчикам со стороны эксперта при таких задачах МЭ, как анализ технических решений по обоснованию норм точности и алгоритму обработки результатов измерений; анализ полноты и правильности требований к СИ, оценивание рациональности выбранных СИ. Все это еще раз подтверждает, что необходима постоянная работа по повышению уровня метрологических знаний специалистов неметрологического профиля. Эта работа должна проводиться с привлечением экспертов-метрологов и самостоятельно – самими разработчиками документации. Контрольные вопросы и задания 1. Чем отличаются понятия «диапазон измерений» и «предел из- мерений»? 2. Назовите факторы, определяющие нормальные условия измерений. 3. Чем отличаются понятия относительной и приведенной погрешности средств измерений? 4. Перечислите характерные ошибки, выявляемые при решении задач МЭ по оценке полноты и правильности требований по метрологическому обеспечению ТЗ. 5. Перечислите характерные ошибки, выявляемые при решении задач МЭ по оценке оптимальности номенклатуры измеряемых и контролируемых параметров. 6. Перечислите характерные ошибки, выявляемые при решении задач МЭ по анализу технических решений по обоснованию норм точности и алгоритму обработки результатов измерений. 7. Перечислите характерные ошибки, выявляемые при решении задач МЭ по оцениванию рациональности выбранных СИ. 8. Перечислите характерные ошибки, выявляемые при решении задач МЭ по оценке контролепригодности конструкции изделия. 9. Перечислите характерные ошибки, выявляемые при решении задач МЭ по проверке правильности выражения показателей точности. 10. Перечислите характерные ошибки, выявляемые при решении задач МЭ по проверке правильности употребления терминов, наименований, обозначений физических величин и применения их единиц. 88 Лекция 9 ОСОБЕННОСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ В ПЕРИОД ГАРМОНИЗАЦИИ РОССИЙСКИХ И МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ План 1. Некоторые вопросы метрологической экспертизы в период гар- монизации российских и международных стандартов. 2. Повышение эффективности метрологической экспертизы. 1. Некоторые вопросы метрологической экспертизы в период гармонизации российских и международных стандартов Один из вопросов МЭ логически следует из главной проблемы отечественной метрологии (теоретической, законодательной, прикладной), связанной с неточностями и несоответствиями в нормативных метрологических документах в период гармонизации российских и международных стандартов. Термин «гармонизация стандарта» означает приведение его содержания в соответствие с другими стандартами для обеспечения однозначного понимания информации, содержащейся в стандартах. В такой же степени гармонизация может быть отнесена и к техническим регламентам. Однако при попытках приведения российских стандартов в соответствие международным нормам обнаруживаются случаи различной трактовки специальных технических терминов, применяемых в этих стандартах. Ниже приводится несколько примеров, показывающих, как различная трактовка терминов отрицательно сказывается на практике. Так, в Федеральном законе «Об обеспечении единства измерений» для понятий «метод измерений» и «методика измерений» дается одно и то же определение. В законе записано: «Методика (метод) измерений – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности». Причина такого объединения понятий очевидна – стремление отечественной метрологии гармонизировать собственные правила и нормы и правила и нормы, действующие в разных странах. Однако экспертуметрологу трудно с этим смириться, так как хорошо известно, что «ме89 тод измерений» и «методика измерений» – совершенно разные понятия и смешивать их было бы полным абсурдом. Достаточно вспомнить их определения. Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Методика измерений – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности. Возникает ситуация, когда разработчик технической документации просит разъяснить, что такое метод измерения, и что такое методика измерений. Двоякое понимание терминов недопустимо, поскольку методика измерений является документом, и подлежит метрологической экспертизе, а метод измерений – всего лишь набор определенных манипуляций, метрологическая экспертиза которых бессмысленна. Еще пример: существуют два действующих нормативных документа, в которых наблюдается явное противоречие друг другу в правилах записи числового значения параметра и пределов его отклонения. В преамбуле СТ СЭВ 543–77 «Числа. Правила записи и округления» сказано: «Правила записи и округления чисел, установленные в настоящем стандарте, предназначены для применения в нормативнотехнической, конструкторской и технологической документации». Из сказанного понятно, что данный документ был специально разработан для применения его положений в технической документации. В п. 1.5 этого стандарта записано: «Числовые значения величины и ее погрешности (отклонения) целесообразно записывать с указанием одной и той же единицы физических величин. Пример: 80,555 ± 0,003 кг». Из примера видно, что скобки перед наименованием единицы физической величины не ставятся. Теперь рассмотрим другой нормативный документ, уже метрологический, а именно, п. 8.5 ГОСТ 8.417–2002 «ГСИ. Единицы величин», в котором читаем следующее: «При указании значений величин с предельными отклонениями – числовые значения с предельными отклонениями заключают в скобки и обозначения единиц помещают за скобками или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за ее предельным отклонением. Правильно: (100,0 ± 0,1) kg, (100,0 ± 0,1) кг 50 g ± 1 g, 50 г ± 1 г. 90 Неправильно: 100,0 ± 0,1 kg, 100,0 ± 0,1 кг 50 ± 1 g, 50 ± 1 г». Из приведенного примера наглядно видно, что та запись числового значения величины (параметра) и пределов его отклонения, которая в СТ СЭВ 543–77 считается правильной, в ГОСТ 8.417–2002 указана как неправильная. Остается пожелать, чтобы в практике метрологической экспертизы такие примеры встречались как можно реже. Возникшие же противоречия можно разрешить в каждом конкретном случае, исходя из принципа рациональности и экономической целесообразности путем согласования спорных положений заинтересованными сторонами. 3. Повышение эффективности метрологической экспертизы МЭ малоэффективна, если она становится только ревизией документации без внесения конструктивных предложений по устранению выявленных недостатков. Чем полнее проведена МЭ, чем подробнее проработаны ее задачи, тем выше эффективность дальнейшей разработки документации и тем грамотнее будет осуществлено метрологическое обеспечение. Основными направлениями повышения эффективности метрологической экспертизы являются следующие: 1. Проведение МЭ на наиболее ранних стадиях разработки документации. 2. Внедрение мероприятий системы менеджмента качества (СМК). 3. Повышение уровня знаний разработчиков документации в области метрологии. 4. Повышение квалификации экспертов-метрологов. Рассмотрим указанные направления более подробно. Проведение МЭ на наиболее ранних стадиях разработки документации. Эффективность МЭ тем выше, чем раньше она начата, так как ошибки метрологического плана и их последствия легче устранить при раннем обнаружении. Поэтому МЭ необходимо начинать до разработки основной конструкторской и технологической документации и подвергать ей все документы, начиная с заявки на разработку технического задания на проектирование и технического предложения. На этапе экспертизы «предпроектных» документов можно оценить возможности контроля параметров будущего изделия универсальными СИ, выяснить 91 перспективы МО будущего производства. МЭ проектной и рабочей документации (технического проекта, сборочных чертежей, пояснительной записки, технических условий, программы и методики испытаний) отличается тем, что появляются новые конкретные задачи, а решения задач, поставленных на более ранних этапах, приобретают завершенную форму. Внедрение мероприятий СМК. Повышение эффективности МЭ в рамках вышеприведенных направлений может осуществляться различными способами в зависимости от вида и масштабов пред-приятия. К ним относятся мероприятия в рамках СМК в организации: – создание постоянно действующей комиссии по качеству (ПДКК) и проведения дня качества предприятия; – разработка методических материалов, необходимых при проведении МЭ; – активное использование электронной базы данных, снабженной гибкой системой поиска информации и автоматически обновляемой по мере появления информации. Важными мероприятиями по повышению качества МЭ являются создание на предприятии постоянно действующей комиссии по качеству и проведение дня качества. В этом случае все моменты, касающиеся недостатков и ошибок, выявленных при проведении МЭ конструкторской и технологической документации, регулярно обсуждаются на заседаниях ПДКК. Такие заседания проводятся ежемесячно с присутствием на них начальников всех служб. Перед каждым заседанием комиссии ПДКК во всех отделах проходят свои дни качества подразделений. На них рассматриваются текущие производственные вопросы и принимаются соответствующие решения, которые вносятся в протокол. Ежеквартально проводятся дни качества предприятия у директора – генерального конструктора. Это способствует тому, что понимая особую роль МО производства и МЭ в выпуске качественной продукции, заместитель директора по качеству (главный контролер, начальник ОТК) оказывает всестороннюю помощь отделу главного метролога. Эффективность МО производства и, в частности, МЭ технической документации, напрямую зависи от того, насколько хорошо налажена работа отдела качества и насколько тесно его взаимодействие с отделом главного метролога. Результаты такого взаимодействия сказываются на повышении качества как всего МО, так и непосредственно МЭ, самым лучшим образом. 92 В целях повышения эффективности МЭ отделом главного метролога выпускаются методические материалы, необходимые при проведении МЭ, такие как Перечни типичных ошибок, выявленных в результате МЭ конструкторской и технологической документаций; оформляются памятки, например по правилам округления численных оценок погрешности измерений, результатов измерений и вычислений, правилам записи чисел, особенностям проведения различных видов измерений и т. д. В значительной мере способствует повышению эффективности МЭ активное использование электронной базы данных. К информации такого рода относятся сведения о технических характеристиках СИ, внесенных в Госреестр СИ и допущенных к использованию в РФ; о поверочных и ремонтных работах, проводимых государственными метрологическими службами и метрологическими службами юридических лиц; о нормативных и справочных документах в области метрологии; об эталонах и установках высшей точности. Электронные каталоги выпускаемых приборов также входят в базу данных. Наличие Госреестра СИ, допущенных к использованию в РФ в электронном виде, позволяет эксперту-метрологу оперативно выяснить, внесено ли в него конкретное СИ, название фирмы-изготовителя и страны, межповерочный интервал, технические характеристики СИ, ТУ на выпуск. Также это помогает специалистам других отделов найти нужную информацию по многим импортным приборам, которые необходимо закупить для предприятия при планировании его технического перевооружения. Электронные каталоги выпускаемых СИ позволяют уточнить не только их технические характеристики, но и принцип действия, конструктивные особенности, габаритные размеры, возможные модификации и другую информацию. Повышение уровня знаний разработчиков документации в области метрологии. Одной из важных проблем МЭ является недостаточный уровень метрологической подготовки разработчиков технической документации. Только совместная (разработчика и эксперта) метрологическая проработка документации, а также постоянное повышение уровня знаний специалистов-разработчиков в области метрологии позволит повысить эффективность МЭ, сократить время и средства на МЭ без ущерба качества документации и свести к минимуму метрологические ошибки разработчика. Для этого большое значение имеет как проведение определенных мероприятий со стороны отдела главного метролога, так и личное совершенствование. 93 Широкое использование в отдельных отраслях импортного оборудования выдвигает требование организации МЭ заявок на импортные СИ. Здесь МЭ позволяет оценить не только качество, но и соответствие импортных СИ, подлежащих закупке, современному техническому уровню, степень обеспеченности их методами и средствами поверки, ремонтопригодность в эксплуатации. Существенную помощь в этом может оказать банк данных о зарубежных СИ, банк сравнительных метрологических характеристик импортных и отечественных СИ. Эти данные должны быть заложены в память ЭВМ и извлекаться с целью оперативной МЭ, например, на соответствующих международных выставках. Прямой экономический эффект от достоверности такой МЭ заключается в сокращении валютных расходов. Повышение квалификации экспертов-метрологов. Экспертметролог должен не только обладать навыками определения и решения задач метрологической экспертизы, но и уметь выделить приоритетные вопросы при рассмотрении конкретных документов. Для того чтобы хорошо представлять содержание и состав конструкторских и технологических документов, особенно в части требований к точности измерений, методикам контроля и испытаний продукции, ее составных частей, применяемым средствам измерений, эксперт-метролог должен систематически повышать квалификацию. Подготовка и повышение квалификации экспертов осуществляется периодически один раз в пять лет в Академии стандартизации, метрологии и сертификации. По окончании семинарских занятий выдается свидетельство о повышении квалификации, удостоверяющее факт прохождения обучения по специализации «Метрологическая экспертиза технической документации». Этот документ дает законное право экспертуметрологу проводить МЭ в течение последующих пяти лет. Затем эксперт-метролог проходит очередную переподготовку. В то же время повышение профессионального уровня экспертаметролога должно осуществляться постоянно путем самообразования: изучения новых нормативных документов по МО производства, новых МВИ, регулярного ознакомления с информацией из специализированных журналов «Главный метролог», «Законодательная и прикладная метрология», «Измерительная техника», «Советник метролога» и др., освоения современных средств метрологии путем изучения их технических характеристик, работы, поверки, калибровки. Эксперт-метролог обязан постоянно повышать свою квалификацию параллельно с поступлением новой, все более сложной электронной измерительной техники для того, чтобы не отставать в профессио94 нальном развитии, а идти в ногу со временем. Так как нормативная база по МЭ является основным фундаментом работы метролога-эксперта, то ему нужно тщательно изучать все новые, поступающие на предприятие документы, имеющие отношение к его работе. К ним относятся как национальные, так и отраслевые НД. Только в этом случае не будут пропущены какие-либо изменения или нововведения в области МО производства и МЭ. Контрольные вопросы и задания 1. Назовите основное отличие между понятиями «метод измерения» и «методика измерения». 2. Назовите основные направления повышения эффективности метрологической экспертизы. 3. Перечислите основные мероприятия по повышению эффективности МЭ в организации. 4. Каким документом определяется квалификация экспертаметролога? 95 Лекция 10 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ План 1. Порядок расчета экономической эффективности метрологической экспертизы. 2. Пример расчета экономического эффекта. 3. Классификатор ошибок при метрологической экспертизе 1. Порядок расчета экономической эффективности метрологической экспертизы Экономический эффект от проведения метрологической экспертизы нормативной документации формируется в результате предотвращения потерь в производстве из-за наличия в документации метрологических ошибок, нарушений метрологических правил, требований и норм. Трудоемкость работ по метрологической экспертизе определяется по следующей формуле: ТМЭ = n Nдi Aдi Hi, i 1 где Nдi – количество документов i-гo вида; Aдi – средний объем одного документа i-гo вида формата А4; Hi – средняя норма трудоемкости метрологической экспертизы одного листа. Потребность в специалистах, необходимых для выполнения годового объема работ при метрологической экспертизе, можно определить по формуле Псп = ТМЭ / Фр.в, где Фр.в – годовой фонд рабочего времени (Ф = 1824 ч). Текущие годовые затраты на метрологическую экспертизу СМЭ определяются по следующей формуле: СМЭ = ТМЭ ЗМЭ, (1) где ЗМЭ – средняя стоимость 1 ч работы метролога-эксперта. Годовой экономический эффект проведения метрологической экспертизы документации определяется по формуле ЭМЭ = Эпр – (СМЭ + Си.о) – КМЭ Ен, (2) где Эпр – годовая экономия производственных ресурсов в результате метрологической экспертизы, руб.; СМЭ – текущие затраты на проведе96 ние метрологической экспертизы; Си.о – текущие затраты на исправление метрологических ошибок; КМЭ – дополнительные капитальные вложения на применение в технологическом процессе более совершенных средств измерений, новых методов измерений, ужесточение норм точности контроля параметров и другие мероприятия по совершенствованию метрологического обеспечения; Ен – нормативный коэффициент капитальных вложений. Годовая экономия производственных ресурсов в результате выполнения метрологической экспертизы Эпр рассчитывается как сумма экономии за счет отдельных факторов совершенствования метрологического обеспечения производства: Эпр = n Эi , (3) i 1 где Эi – годовая экономия от отдельных факторов. При этом текущие затраты на исправление метрологических ошибок, допущенных в документации, определяют по формуле n Си.о = Nоi Cт Тоi , (4) i 1 где Nоi – количество ошибок, обнаруженных при метрологической экспертизе; Cт – средняя годовая тарифная ставка сотрудника, исправляющего ошибки, руб/ч; Тоi – трудоемкость исправления одной ошибки i-гo вида, ч. Годовая экономия определяется по формуле Эпр = n Nоi ПУi CT, (5) i 1 где n – количество видов метрологических ошибок, выявленных в документации; ПУi – средний размер предотвращенного убытка в результате обнаружения одной ошибки i-го вида, нормо-ч. Экономическая эффективность от проведения метрологической экспертизы документации определяется через коэффициент экономической эффективности ЕМЭ: ЕМЭ = СМЭ Э МЭ ≥ Ен, Си.о К МЭ Е н (6) где ЕМЭ – коэффициент экономической эффективности; ЭМЭ – годовой экономический эффект проведения метрологической экспертизы документации; СМЭ – текущие затраты на проведение метрологической экспертизы; Си.о – текущие затраты на исправление метрологических ошибок; КМЭ – дополнительные капитальные вложения на применение в технологическом процессе более совершенных средств измерений, но97 вых методов измерений, ужесточения норм точности контроля параметров и другие мероприятия по совершенствованию метрологического обеспечения; Ен – нормативный коэффициент капитальных вложений. 2. Пример расчета экономической эффективности от проведения метрологической экспертизы Рассмотрим пример расчета экономического эффекта для метрологической экспертизы проекта технологического регламента на производство лекарства. Главным метрологом организации проведена метрологическая экспертиза регламента на производство нового лекарственного средства. В результате экспертизы были выявлены метрологические ошибки (табл. 6). Таблица 6 Исходные данные для расчета экономического эффекта Содержание ошибок Количество Трудоемкость Предотошибок исправления вращенный Тоi ущерб, ПУi, нормо-ч нормо-ч Назначение средств измерений без учета наличия на предприятии 2 30 200 Нарушение соотношения по точности при выборе средства контроля 2 10 100 Отсутствие допусков на контролируемые параметры 10 2 50 На выполнение метрологической экспертизы регламента было затрачено 60 нормо-часов рабочего времени. По формуле (1) определяем затраты на проведение метрологической экспертизы: СМЭ = 60 ∙ 40 = 2400 (руб.). По формуле (4) определяем затраты на исправление метрологических ошибок: Си.о = (2∙30 + 2∙10 + 10∙2) ∙3,0 = 3000 (руб.). По формуле (5) рассчитываем величину экономии: Эпр = (200∙2 + 100∙2 + 50∙10) ∙30 = 33 000 (руб.). Годовой экономической эффект определяем по формуле (2): 98 ЭМЭ = 33 000 – 2400 – 3000 = 27 600 (руб.). Коэффициент экономической эффективности проведения метрологической экспертизы рассчитываем по формуле (6): ЕМЭ = 27 600/(2400 + 3000) = 5,1. Таким образом, каждый рубль затрат на метрологическую экспертизу принесет 5,1 руб. экономии. 3. Классификатор ошибок при метрологической экспертизе На основе статистического материала службой метролога организации определяются средние нормы затрат рабочего времени на исправление этих ошибок. По результатам анализа такого материала разрабатывается классификатор наиболее типичных метрологических ошибок, встречающихся в документации. Подобные классификаторы могут быть разработаны для отрасли, группы предприятий или организации. Ниже (табл. 7) приводятся сведения из классификатора метрологических ошибок, который входит в состав МУ 64-02-002–2002 «Методические указания. Организация и порядок проведения метрологической экспертизы нормативной документации». Таблица 7 Техническое задание Указаны средства измерений, снятые с производства Указаны средства измерений без учета соотношения по точности между допустимым отклонением на контролируемый параметр и погрешностью средства измерений Неправильно выбраны методы и средства контроля параметров Контролируемый параметр не может быть обеспечен средствами измерений 99 Размер предотвращенного ущерба, ПУ, нормо-ч Содержание метрологических ошибок Средняя трудоемкость исправления одной ошибки То, нормо-ч Нормативы времени на исправление ошибок, выявленных при метрологической экспертизе 10 40 240 600 10 40 40 200 Проект регламента Необоснованно выбраны параметры контроля на различных стадиях технологического процесса Имеется несоответствие между допустимыми пределами измеряемой величины и погрешностью измерения Размер предотвращенного ущерба, ПУ, нормо-ч Содержание метрологических ошибок Средняя трудоемкость исправления одной ошибки То, нормо-ч Окончание табл. 7 20 300 40 600 Утвержденное техническое задание не обеспечивает Необходимы соблюдения метрологических требований специальные мероприятия Рабочий документ Не полностью выполнены требования технического Необходимы задания специальные мероприятия 600 Нарушены форма и содержание регламента 2 40 Не соблюдаются соотношения по точности при выборе средств измерений 10 100 Средства измерений выбраны без учета условий эксплуатации и наличия их на предприятии 30 200 Не соблюдаются требования стандартов по физическим величинам 2 500 Не соблюдаются требования по оформлению результатов измерений 1 30 Средства контроля выбраны без учета снижения трудоемкости измерений 600 Определяется экспериментально Неправильно указаны или отсутствуют допустимые отклонения контролируемых параметров 2 50 Нарушена терминология 2 50 Отсутствует методика выполнения измерений 30 150 Регламент отправлен на согласование без проведения метрологической экспертизы 2 50 100 Наличие классификатора метрологических ошибок позволяет легко рассчитать величину экономического эффекта при метрологической экспертизе документации. Контрольные вопросы и задания 1. Перечислите показатели, по которым рассчитывается экономи- ческая эффективность МЭ. 2. По какой формуле определяется коэффициент экономической эффективности МЭ? 3. Какие составляющие входят в классификатор метрологических ошибок при проведении МЭ нормативной документации? 101 Лекция 11 МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ План 1. Понятие о методике выполнения измерений. 2. Порядок разработки методики выполнения измерений. 3. Метрологическая экспертиза и стандартизация методик выполнения измерений. 1. Понятие о методике выполнения измерений Получение результатов измерений с известной погрешностью или погрешностью, не превышающей допустимых пределов, является одним из важнейших условий обеспечения единства измерений. При разработке Государственной системы обеспечения единства измерений оказалось недостаточно иметь СИ, характеристики которых удовлетворяют традиционным требованиям, поскольку погрешность измерения часто зависит от методики измерения, погрешности метода, условий измерений и других факторов. Современные МВИ играют решающую роль в метрологическом обеспечении измерений. В нормативных документах предпочтение отдается стандартизованным и аттестованным методикам выполнения измерений. Использование нестандартизованных и неаттестованных МВИ недопустимо. При отсутствии указанных МВИ эксперт должен дать предложения для разработки и аттестации МВИ. Необходимость документированной методики выполнения измерений устанавливает разработчик конструкторской, технологической, проектной и эксплуатационной документации. Или же разработку документа на МВИ может потребовать заказчик. В этом случае к основным задачам МЭ в зависимости от требований заказчика по необходимости добавляются следующие: – проектирование МВИ (если в документации отсутствует ее описание) для каждого экспертируемого параметра. Проработка проектируемой МВИ может осуществляться на схемном уровне (в тривиальных ситуациях с очевидными решениями) либо с добавлением необходимых подробностей (в остальных случаях); – подтверждение контролепригодности/неконтролепригодности параметра с помощью выбранной МВИ, включая доказательства 102 инструментальной доступности и обеспечения точности (удовлетворительное соотношение допустимой погрешности и предела реализуемой погрешности измерений при заданной доверительной вероят-ности). Рекомендации по построению методик выполнения измерений приведены в ГОСТ Р 8.563–96 «ГСИ. Методики выполнения измерений». Рекомендации по выбору средств измерений изложены в МИ 1967–89 «ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения». При анализе методик эксперт должен обращать внимание на возникновение методических погрешностей. МВИ должна обеспечивать получение результатов измерений с известной погрешностью. В связи с этим методика выполнения измерений обладает двумя признаками: – в ней имеется описание операций измерений; – в ней предписывается погрешность измерений. Методика выполнения измерений (МВИ, иногда упрощенно – методика измерений) – документированная совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом. Из определения следует, что под МВИ понимают технологический процесс измерения, поэтому не следует смешивать метод измерения и документ на МВИ. Не все методы измерений описываются или регламентируются документом на МВИ. Например, такие простейшие измерения, как измерения давления с помощью показывающих манометров, электрических величин щитовыми приборами, линейно-угловые измерения, измерения массы и многих других величин с помощью простых средств измерений, не требуют документированных МВИ. В этих случаях достаточно в нормативной документации указать тип и основные метрологические характеристики средств измерений. 2. Порядок разработки методики выполнения измерений Методики выполнения измерений в зависимости от сложности и области применения излагают либо в разделе или части документа (раздела стандарта, технических условий, конструкторской, технологической, проектной или эксплуатационной документации), либо в отдельном документе. Основные положения разработки и аттестации МВИ изложены в рекомендации МИ 2377–98 «ГСИ. Разработка и аттестация методик вы103 полнения измерений». Разработка МВИ, как правило, включает следующие этапы: 1) составление, согласование и утверждение ТЗ на МВИ; 2) формирование исходных данных для разработки МВИ; 3) выбор (разработку) метода и средств измерений; 4) экспертизу документа на МВИ. Рассмотрим этапы разработки МВИ подробно. Составление, согласование и утверждение ТЗ на МВИ. Общие требования к разработке, оформлению, аттестации стандартизации МВИ и метрологическому надзору за ними регламентируют ГОСТ Ρ 8.563–96 и МИ 2377–98. Данные нормативные документы касаются подавляющего большинства проводимых измерений. Исключения составляют МВИ, при использовании которых погрешности измерений определяются в процессе или после их применения. Измерения такого рода весьма немногочисленны и осуществляются главным образом в научных исследованиях, а также при проведении экспериментов. Порядок разработки, применения и требования к таким МВИ определяют использующие их организации. Составление, согласование и утверждение ТЗ на разработку методики выполнения измерений МВИ осуществляются в случаях, когда предполагается регламентировать методики выполнения измерений в отдельном документе. При составлении ТЗ на разработку МВИ указываются следующие требования: – назначение методики выполнения измерений МВИ, из которого можно установить возможность использования МВИ в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора (ГМКН); – пределы измерений; – характеристики точности измерений; – характеристики объекта измерений (например, температура жидкости, давление или уровень которой измеряется); – назначение методики выполнения измерений, из которой можно установить возможность ее использования в сферах распространения ГМКН; – условия измерений (температура, влажность, давление окружающего воздуха, характеристики источника питания СИ, наличие внешних электромагнитных полей, вибрация в местах установки СИ и др.); – вид индикации и форма регистрации результатов измерений; – требования к автоматизации измерительных процедур; 104 – требования к обеспечению безопасности выполнения работ; – другие требования в соответствии со спецификой МВИ. Формирование исходных данных для разработки МВИ. МВИ разрабатываются на основе исходных данных, приведенных в ТЗ. В дополнение к информации, приведенной в ТЗ, в качестве исходных данных могут потребоваться следующие сведения: – о наличии СИ, в том числе утвержденных типов; – наличии других технических средств, в том числе средств вычислительной техники, которые могут быть использованы при измерениях; – наличии эталонов, стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, аттестованных смесей для поверки (калибровки) СИ, которые могут быть использованы в МВИ; – квалификации операторов, выполняющих измерения, а также другие данные в соответствии со спецификой МВИ. Кроме этого в исходных данных на МВИ должны быть указаны требования к СИ, вспомогательным устройствам, материалам; последовательность и содержание операций при подготовке и выполнении измерений, обработке промежуточных результатов и вычислении окончательных результатов измерений; перечень стандартов и нормативов, в соответствии с которыми проводились измерения, обработка и вычисление окончательных результатов измерений. Выбор (разработка) метода и средств измерений. Выбор (разработка) методов и средств измерений, поверки (калибровки) СИ осуществляются, если для СИ, используемых в МВИ, отсутствуют нормативные или рекомендательные документы на методики поверки. Выбор метода и средств измерений производится в следующем порядке: 1) предварительный выбор метода и СИ и оценивание точности измерений; 2) проведение испытаний и утверждение типа СИ; 3) разработка методов оперативного контроля точности измерений; 4) выбор (разработка) методов и средств поверки (калибровки) СИ. В большинстве случаев выбор метода и СИ представляет собой многовариантную задачу. Ее рациональное решение соответствует минимальным затратам на измерения, включая затраты на метрологическое обслуживание СИ, при условии выполнения заданных требований к МВИ, в том числе требований к точности измерений. Обычно эту задачу решают итерационным путем. Предварительно выбирают метод и СИ, которые могут быть применены в заданных условиях, т. е. метод и СИ, заведомо удовлетворяющие всем требованиям (кроме точности измере105 ний). Далее проводят оценивание точности измерений. Если оцененные характеристики точности измерений не превышают допускаемых пределов, то точность измерений считают удовлетворительной, а ее характеристики приписывают данной методике выполнения измерений. Если оцененные характеристики точности измерений существенно меньше допускаемых пределов (например, составляют менее 0,5 предела допускаемых значений), то выбранный метод и СИ нерациональны по экономическим соображениям. В этом случае целесообразно выбрать менее точный метод и СИ, если затраты на измерения, включая затраты на метрологическое обслуживание этих СИ, существенно меньше, чем в предварительном варианте. Далее проводят новое оценивание характеристик точности измерений и сравнивают их с допускаемыми пределами. Если оцененные характеристики превышают пределы допускаемых значений, то необходимо выбрать более точные метод и СИ и произвести оценивание характеристик точности измерений. При выборе (разработке) более точных методов и СИ целесообразно использовать рекомендации МИ 2301–94 «ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности». При разработке МВИ целесообразно также использовать МИ 1967–89 «ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения». Проведение испытаний и утверждение типа СИ должно быть предусмотрено, если предполагается использование МВИ в сферах распространения ГМКН, а типы используемых в ней СИ не утверждены и не внесены в Государственный реестр СИ. Оперативный контроль нарушения точности результатов измерений в автоматизированных системах может осуществляться с помощью косвенных показателей: – по результатам тестирования автоматизированных систем управления или их подсистем; – невязкам в балансе материальных и энергетических потоков в системах трубопроводов или сетях; – расхождениям показаний дублирующих приборов; – выходу измеренных значений параметров за установленные границы при нормальном протекании технологического процесса, что может фиксироваться при измерении других параметров; – превышению скорости изменения результатов измерений макси106 мально физически возможной скорости изменения параметра. Экспертиза документа по МВИ. Положения, изложенные в документе на МВИ, должны обеспечивать при их соблюдении выполнение требований к точности измерений и другим регламентированным характеристикам МВИ. Утверждение документа на МВИ произво-дится в порядке, установленном в ведомстве (на предприятии или в организации). 3. Метрологическая экспертиза и стандартизация методик выполнения измерений Проекты государственных стандартов, в которых излагаются МВИ, предназначенные для применения в сферах распространения ГМКН, должны подвергаться метрологической экспертизе в государственном национальном метрологическом центре. Данную экспертизу не проводят, если ГНМЦ ранее аттестовал стандартизуемую МВИ. Метрологическая экспертиза МВИ включает анализ и оценку методов и средств измерений, операций и правил проведения самих измерений и обработки их результатов с целью установления соответствия МВИ предъявляемым метрологическим требованиям. Метрологическая экспертиза может быть заменена или дополнена исследованием методики в том же ГНМЦ. Документы на МВИ, не используемые в сферах распространения ГМКН, подвергают метрологической экспертизе в порядке, предусмотренном в министерстве (ведомстве) или на предприятии. Наличие стандартов на МВИ или выбор СИ сводят функции МЭ к установлению соответствия НТД требованиям этих стандартов. Например, при организации линейных измерений достаточно лишь убедиться, что выбранный метод определения допусков и погрешностей измерения соответствует ГОСТ 8.051–81, а контролепригодность должна удовлетворять требованиям ГОСТ 18831–73. Другие документы на МВИ, применяемые в сферах распространения ГМКН, подвергают метрологической экспертизе в ГНМЦ по согласованию между Госстандартом России и министерством (ведомством) или предприятием и ГНМЦ. В соответствии с Законом РФ «Об обеспечении единства измерений», методики выполнения измерений (МВИ), используемые в сферах распространения ГМКН, должны быть аттестованы. При составлении документа на МВИ указывают назначение МВИ, условия и методы измерений, осуществляемые на основе нормативных документов, требования к погрешности измерений и (или) ее приписанные характеристики. 107 Приписанная характеристика погрешности измерения – характеристика погрешности любого результата совокупности измерений, полученного при соблюдении требований и правил данной методики. Способы выражения приписанных характеристик должны соответствовать заданным в исходных данных. Стандартизация МВИ осуществляется в соответствии с положениями Государственной системы стандартизации. После разработки государственного стандарта в пояснительной записке к комплекту документов, представляемых в Госстандарт России для утверждения стандарта, должны указываться выводы по результатам проведенных исследований, аттестации или экспертизы МВИ. Эти сведения проверяются НИИ Госстандарта, подготавливающим проект стандарта к утверждению, на соответствие МВИ предъявляемым требованиям. Каждая стандартизованная (документированная) МВИ должна обладать двумя обязательными показателями – правильностью и прецизионностью. Правильность метода характеризуется способностью МВИ дать верный (правильный!) количественный результат измерений (испытаний), а прецизионность метода гарантирует с определенной вероятностью повторение полученного результата. Аттестацией МВИ называют процедуру установления и подтверждения ее соответствия предъявляемым к ней требованиям. Основная цель аттестации – определение возможности проведения измерения в соответствии с МВИ с погрешностью, не превышающей указанную в документе на МВИ (требуемую или приписанную погрешность). Естественно, что методика выполнения измерений, в которой отсутствует указание о погрешности измерения, не может быть аттестована. Аттестация может быть проведена на основе результатов метрологической экспертизы или исследования МВИ, технического или экспериментального. При аттестации МВИ допускается указывать типы средств измерения, их характеристики и обозначения документов, где приведены требования к средству измерений: – при подготовке к выполнению измерений; – выполнении измерений; – обработке и вычислении результатов измерений. В документе на МВИ, подлежащем аттестации, должны быть отражены следующие сведения: – нормативы, процедуру и периодичность контроля погрешности результатов выполняемых измерений; – требования к оформлению результатов измерений; – требования к квалификации операторов; – требования к обеспечению безопасности выполняемых работ; 108 – требования к обеспечению экологической безопасности. Аттестация МВИ, как и метрологическая экспертиза МВИ, осуществляется в ГНМЦ соответствующего профиля. При положительном результате аттестации МВИ оформляется свидетельство об аттестации. В дальнейшем органы государственной метрологической службы осуществляют метрологический надзор за аттестованными методиками выполнения измерений с целью их дальнейшего совершенствования. Если в качестве документа на МВИ оформляется государственный стандарт, то кроме процедуры аттестации такой документ проходит все операции, установленные для разработки и утверждения стандартов. Для методики выполнения измерений, которая не используется в сферах распространения ГМКН, метрологическая экспертиза или аттестация проводится в соответствии с порядком, установленным в отрасли или на предприятии. Метрологический надзор за такой МВИ осуществляет метрологическая служба юридического лица, применяющего данную методику выполнения измерений. Контрольные вопросы и задания 1. Какими основными нормативными документами определяется порядок разработки МВИ? 2. Опишите порядок аттестации МВИ. 3. Дайте определение понятия «приписанная характеристика измерения». 4. Назовите этапы разработки документа на МВИ. 5. В чем заключается метрологическая экспертиза МВИ? 109 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Димов, Ю. В. Метрология, стандартизация и технические измерения / Ю. В. Димов. – СПб. : Питер, 2010. 2. Сергеев, А. Г. Метрология и метрологическое обеспечение / А. Г. Сергеев. – М. : Высш. образование, 2008 3. Шиманский, А. Ф. Метрологическая аттестация методик и количественного химического анализа / А. Ф. Шиманский, И. В. Якимов, Е. Д. Кравцова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск, 2012. 110
