Поиск по сайту:
Главная страница » Каталог статей » О метрологии » Володарский В.Я., "Что делает главного метролога хорошим Главным Метрологом"

Главный метролог. Что делает главного метролога хорошим Главным Метрологом?




В.Я.Володарский, к.т.н., с.н.с., вед. инженер метрологического отдела Центральной базы измерительной техники ВВС



В технических измерениях информация об измеряемых величинах может быть получена на основе стандартизованных (аттестованных) методик выполнения измерений по ГОСТ Р 8.563 с помощью тех или иных рабочих средств измерений, "привязанных" через иерархию рабочих эталонов к государственным. Достоверность этой информации обеспечивается единообразием средств измерений как необходимым условием обеспечения единства измерений в узком смысле. 



В "старину" многие метрологические требования были оговорены в тех или иных ГОСТ, не все стандарты были применимы, но во всех стандартах было напечатано: "Несоблюдение стандарта преследуется по закону", потом отменили это требования, а по принятому в 2002 г. новому Закону вообще отменяется обязательность государственных стандартов...



Когда-то, в 60е годы прошлого века, в нашей воинской части было введено правило: "ГОСТы должны обязательно выполняться или отменяться!" И ряд ГОСТ был отменен после моих докладов на НТК Госстандарта СССР. В моем кабинете висел плакат: "В ТУ должно быть записано выполнимое и выполняться записанное!" Так было...



К сожалению, многие стандарты единой системы конструкторской документации (ЕСКД) не требуют от методик измерений и контроля заданной точности. Единственное метрологическое требование в них заключалось в обязательности указания в рабочей конструкторской документации (ТУ, программах испытаний) конкретных средств измерений. Тем самым единство измерений обеспечивалось только в узком смысле.



В то же время, не регламентированное ЕСКД задание требований к точности и обоснованности результатов измерений способствовало бы обеспечению единства измерений в широком смысле. Регламентация единства измерений только в узком смысле приводит к нерациональной организации работ по выбору методик и средств измерений, к недостоверной оценке точности выполняемых измерений. Разработчик конструкторской документации, выбирая и указывая в технических условиях средства измерений и контроля, вынужден в большинстве случаев учитывать только основные погрешности (погрешности средств измерений в нормальных условиях), не оценивая неопределенность условных истинных значений, методические составляющие погрешностей результата измерений, в том числе обусловленные взаимодействием средств и объектов контроля, влиянием условий, при которых выполняются измерения, и т.д. Это снижает достоверность измерений, приводит к необоснованным затратам на совершенствование средств измерений и их поверку, создание рабочих и, в необходимых случаях, даже государственных эталонов.



К сожалению, проблемам метрологического обеспечения, роли Главного метролога никогда не уделялось должного внимания.



Ярким примером, являющимся следствием всеобщей и вопиющей метрологической "наивности" (другого слова и не подберешь), является "Кадастр параметров величин, подлежащих измерению", разработанный в 1989 г. Государственным комитетом СССР по науке и технике, Академией наук СССР, Министерством приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР, Центральным научно-исследовательским институтом информации и экономики АН СССР.



Предполагалось, что главным метрологическим "продуктом", который появится после введения Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ), будет банк методик выполнения измерений достоверно оцененной точности. Из этого банка методик инженер или техник, конструктор или технолог смог бы выбрать нужную, соответствующую требованиям к точности, условиям измерений и т.п., конкретную методику. И тогда там, где в нормативных документах приводилась бы норма точности, указывались бы прямо или в виде ссылки соответствующая конкретная МВИ, средства и алгоритмы измерений, обеспечивающие эту норму. Однако эта задача действующей Государственной системой обеспечения единства измерений не выполнена и до настоящего времени.



Цель создания Кадастра полностью соответствовала созданию того самого "метрологического продукта" ГСИ, о котором упоминалось выше.



Для этого в 1987 году предварительный вариант Кадастра был разослан совместным письмом Научного совета ГКНТ СССР по комплексной проблеме "Приборостроение", Научного совета АН СССР по проблеме "Измерительные процессы и системы" и Научно-техническим советом Минприбора СССР в 65 отраслей народного хозяйства страны, некоторым организациям АН СССР и головным организациям ряда Министерств СССР (Минстанкопром, Минэнергомаш, Минприбор, Минавиапром, МГА, Минморфлот, МПС, Минсвязи, Минпромсвязь, Минсредмаш, Минрадиопром, Минсудпром, Минэлектронпром, Миноборонпром, Минмаш, Госстандарт, НПО "Измеритель", НПО "Электронприбор", НПО " Электронмаш" и др.). Это только часть опрошенных организаций, из чего видна серьезная представительность выборки. Головные организации метрологических служб, обобщив данные от "кустов" прикрепленных предприятий, представили прошедшие метрологическую экспертизу действующие ТУ на выпускаемую продукцию. Из этих ТУ изымалась информация об измеряемых физических величинах, требуемой точности и условиях измерений, а также данные о методах и средствах измерений. Кадастр должен был бы стать бесценным метрологическим банком данных, который предполагалось продавать всем заинтересованным организациям.



Но в результате такой большой подготовительной работы в "Кадастре" приведены безграмотные требования к измеряемым физическим величинам. Например:

п. 10101059. Толщина шпига у живых свиней и на тушах до 120 мм, +0,5...! мм";

п. 10106002. Длина древесной стружки 0,540 мм +0,01 мм;

п. 10106007. Длина и положение узлов дизелей, турбин, кранов, станков 018 м +0,25 мкм и т.д. и т.п.



Совершенно очевидно, что неопределенность условных истинных значений измеряемых физических величин в данном случае намного превышает обычно учитываемые заданные погрешности. (Требования "Кадастра" аналогичны попытке измерений длины куска ваты с помощью микрометра). И ведь главные метрологи на предприятиях организовывали и проводили метрологическую экспертизу!



В подтверждение сказанного можно процитировать подготовленный в восьмидесятых годах Центром социальной экспертизы Академии наук СССР обзор "Метрологическая деятельность сегодня и завтра": "Следует признать неудачной сложившуюся в последние десятилетия практику регламентации в государственных стандартах... технических требований, не сопровождающихся нормированием количественных показателей".



Важнейшей задачей хорошего Главного метролога была и остается метрологическая экспертиза разрабатываемой предприятием технической документации от технического задания до актов государственных испытаний.



Метрологическое обеспечение техники во многом сводится к метрологической экспертизе, при которой должна быть видна цель метрологическое обеспечение, т.е. обеспечение единства измерений в широком смысле.



Давно назрела необходимость уточнить понятие "метрологическая экспертиза". Можно смело утверждать, что метрологическое обеспечение техники во многом сводится к метрологической экспертизе.



По определению: метрологическая экспертиза работа, связанная с оценкой достоверности результатов измерений, необходимой для принятия обоснованных решений.



Практически метрологическая экспертиза может иметь физический или аналитический характер.



Примером физической метрологической экспертизы может быть поверка средств измерений, т.е. физическая оценка достоверности их показаний.



Аналитическая метрологическая экспертиза анализ технической документации на возможность обеспечения требуемой достоверности результатов измерений по рекомендуемым в этой документации методикам и средствам измерений. Техническая документация при этом может быть как на средства измерений, так и на образцы техники. Такой метрологической экспертизе должна подвергаться техническая документация, начиная с технического задания до материалов, представляемых по результатам государственных испытаний.



Проводя метрологическую экспертизу, хороший Главный метролог должен быть готов ответить на ряд обязательных вопросов:



Вопрос первый: "Зачем измерять?".

От ответа на него зависит глубина и точность планируемых измерений. Если измерения выполняются для изготовления деталей авиационного двигателя, то от возможных погрешностей будет существенно зависеть безопасность полетов, если измерения (взвешивания) планируются для приготовления обеда, то от возможных погрешностей может незначительно измениться вкус борща, на который, как известно, "товарищей нет".



Отсюда следует, что для технических и научных измерений требования к планируемой точности могут и должны быть предварительно оценены при рассмотрении вопроса: "Зачем измерять?".



Вопрос второй: "Что измерять?".

Отвечая на этот вопрос, экспериментатор мысленно представляет себе объект измерений, его свойства, выделяет интересующее его одно из этих свойств, которое необходимо измерить. Так, при измерениях длины забора на дачном участке дачник (экспериментатор) представляет себе, что длина забора это расстояние между крайними столбами, установленными на границах участка. Такое представление не является абсолютной истиной, да и не нужна в данном случае такая истина, достаточно и относительной истины, определенной по простейшей модели.



Но вот для измерений диаметра шестеренок к часам выбор модели несколько другой. Во-первых, диаметр присущ только кругу, и именно круг представляет собой идеальную модель той заготовки для шестеренки, которую предстоит изготовить. Во-вторых, никогда нельзя изготовить идеально круглую деталь, при повышении точности измерений рано или поздно выявятся отклонения детали от круга. Здесь и наступает предел выбора модели измеряемой величины. Если всё же требуется более высокая точность, то придется перейти к другой модели, например, к эллипсу, и планировать измерение не диаметра, которого у эллипса нет, а длины большой и малой осей и эксцентриситет. По этой модели интересующий нас размер шестеренки можно измерить уже более точно.



Любая модель представляет собой относительную истину с приближением к абсолютной истине, которая остается неизвестной. Поэтому не представляется возможным никогда, если подходить слишком строго и буквально, определить истинное значение измеряемой величины, а также её погрешность как разность между результатом измерений и истинным значением.



На практике вместо "истинного значения" фактически определяют приближенно так называемое "действительное" значение, либо по модели, принятой для объекта измерений, "условное истинное значение". При этом оценивают отклонение "условного истинного значения" от "истинного значения" ("неопределенность условного истинного значения").



Так, в рассмотренном выше примере диаметр детали как условное истинное значение определяется по модели кругу, а его отклонение от идеального круга может быть рассчитано по модели второго приближения эллипсу. Это позволяет оценить количественно, насколько близко к идеалу может быть изготовлена данная круглая деталь. Эта "близость" определяет предельно достижимую точность изготовления и измерений данной детали. Поэтому планировать любые измерения можно только в пределах разумной точности.



Вопрос третий: "Как измерять?".

Когда получен ответ на вопрос "Что измерять", следующей проблемой, решаемой в процессе измерений, является поиск ответа на вопрос "Как измерять?".



Существует много методов измерений: метод прямых измерений (измерения длины с помощью линейки), косвенный метод измерений (измерения сопротивления резистора по результатам измерений падения напряжения и силы тока), совокупный метод измерений, совместный метод измерений. При любом методе измерений его реализация может быть формально описана математически.



Вопрос четвертый: "Чем измерять?".

Выбираемые для реализации метода измерений средства должны позволить реализовать принципы измерений.



Здесь уместно отметить, что один из элементов процедуры измерений сравнение измеряемой физической величины с её единицей осуществляется именно на этом этапе с помощью средств измерений, всегда содержащих меры, воспроизводящие единицу измерений, и устройства сравнения (компараторы). Это может быть реализовано на практике (меры гири, компаратор весы; мера нормальный элемент, компаратор потенциометр постоянного тока; и т.п.) или условно (набор мер шкала аналогового прибора, компаратор измерительный механизм).



Вопрос пятый: "Кто измеряет?".

При ответе на этот вопрос определяется требуемая квалификация специалиста, так как сам специалист может внести свой вклад в суммарную погрешность результата измерений. Практически приходится учитывать, что каждый человек имеет различные зрительные и слуховые качества, могущие внести те или иные погрешности при отсчете показаний по шкале средств измерений. Так, одни люди при отсчете показаний со шкалы приборов прищуривают правый глаз, другие левый. От этого может зависеть точность отсчета, например, при отсчете показания в промежутке между двумя соседними делениями шкалы стрелочного прибора.



Вопрос шестой: "Как обработать результаты?".

Этот вопрос также необходимо решать при планировании измерительного эксперимента. Конечно, если планируется произвести однократное измерение, то обработка результатов не требуется: длина забора на даче, измеренная шагами, не требует математической обработки. А вот измерения параметров деталей ракетного двигателя могут потребовать многократных измерений одних и тех же величин, определения среднего значения и расчетных отклонений от него с оценкой вероятности тех или иных заданных отклонений.



Таким образом, хороший Главный метролог должен обладать прежде всего, умением организации и проведения метрологической экспертизы, от которого зависит успех в решении многих проблем метрологического обеспечения различных видов общественно полезной деятельности, в первую очередь, промышленного производства.


Добавить комментарий


Главная страница » Каталог статей » О метрологии » Володарский В.Я., "Что делает главного метролога хорошим Главным Метрологом"