Введение

При разработке, производстве (технологических процессах), эксплуатации технических систем, контроле состояния окружающей среды, в медицине, торговле, учете расходования материально-технических ресурсов и других видах деятельности общества измерения были, есть и будут одним из важнейших условий достижения поставленных целей. Более того, измерения являются связующим звеном, обеспечивающим «все артерии, все сосуды» человеческой деятельности. Обходиться без них не удается никому, в то же время, многим не удается избавиться от неприятностей, связанных с результатами неправильно проведенных (по объективным или субъективным причинам) измерений.

Каждое новое поколение многообразной измерительной техники, в связи с повышением требований к достоверности, быстродействию (своевременности), глубине познания объекта измерений (контроля), становится все более сложным и электронизированным. Это требует от всех, кто ориентирует и проводит измерения, значительно больших знаний, по сравнению с тем, чем требовалось знать всего лет 20-25 тому назад.

И конечно, особенно четкие и многообразные знания основ метрологического обеспечения и измерительной техники необходимы в настоящее время многочисленным специалистам, работающим в структурах метрологического обеспечения производства, технических устройств, технологических процессов, а так же специалистам, внедряющим и поддерживающим на производстве системы менеджмента качества.

Научно-технический прогресс во всех областях науки, техники, производства и потребления связан с созданием новых видов технических устройств, автоматизированных систем управления и контроля различного назначения. При этом идет процесс электронизации практически всех технических устройств, будь то такие традиционно механические системы, как станки и автомобили или бытовые приборы – холодильники, стиральные машины и др.

Вместе с тем, непрерывно повышаются требования к качеству и надежности функционирования технических устройств, и чем сложнее это устройство, тем труднее достигнуть высокого уровня показателей качества и надежности. Общеизвестно, что обеспечить эти показатели невозможно без проведения измерений десятков, сотен, а в ряде случаев тысяч параметров и характеристик технических устройств.

Система измерений в современных условиях должна обеспечивать не только их точность и единство, но также и своевременность. В технологических процессах и, особенно, в высоких технологиях высокоточные измерения должны проводиться за доли секунды, иногда за сотые доли секунды.

Мероприятия по обеспечению единства и точности измерений включают ряд общих правил и норм, которыми необходимо руководствоваться каждому, кто соприкасается с измерениями, особенно тем, кто занят созданием и эксплуатацией технических устройств, а также самих средств измерений и контроля. Но, прежде всего, эти знания и соответствующие умения необходимы специалистам-метрологам, на которых возлагаются наиболее трудные операции по обеспечению единства измерений. Говорят, можно знать очень много, но не знать самое нужное. Высококвалифицированный метролог должен знать очень много и знать самое нужное, чтобы уметь организовать и квалифицированно выполнить работы по метрологическому обеспечению сложных технических устройств. Поэтому в настоящее время за рубежом и в нашей стране возрастает интерес к деятельности специалистов-метрологов. Значимость их работы особенно характерна при переходе к рыночным отношениям, связанным с конкуренцией производителей, и, следовательно, с повышением требований к качеству и надежности технических устройств и систем. Особая, если не главная роль принадлежит метрологам в области сертификации продукции.

Качеством, точностью измерений в настоящее время определяется возможность или невозможность создания принципиально новых технических устройств. Так, радиоэлектроника развивалась и развивается в направлении использования все более высокочастотных электромагнитных колебаний. Но «вторжение» в новую область СВЧ колебаний становится возможным только после того, как созданы приборы для измерения частоты, мощности и других характеристик соответствующих передатчиков, приемников и антенно-фидерных устройств. В этом понимании измерительная техника должна развиваться опережающими темпами.

Метрология связывает воедино теорию и практику в любых отраслях знаний. Как нельзя обойтись без математики в теоретических расчетах, так нельзя обойтись без метрологии при реализации этих расчетов. Это подметил и четко сформулировал Д.И. Менделеев: «Точная наука немыслима без меры».

 


1 ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О МЕТРОЛОГИЧЕСКОМ
ОБЕСПЕЧЕНИИ НА ПРЕДПРИЯТИИ

 

1.1 Роль измерений в процессе
производства продукции

 

Исследования, проектирование, планирование, учет, производство, строительство, транспорт, связь, охрана здоровья людей и окружающей среды и т. д. уже сегодня не в состоянии рассчитывать на получение какого-либо технического, экономического и социально-полезного эффекта, если на каждом промышленном предприятии не будет обеспечено выполнение сложной систематической работы по накоплению измерительной информации и ее рациональному использованию в процессе выполнения производственно-тематических заданий.

Измерения помогают человеку, лучше познать объективную действительность, глубже проникать во все многообразие окружающего мира, создавать и эксплуатировать сложнейшие машины и оборудование с высокими показателями качества.

Практически все области измерений, сочетающие методы и средства технической физики и технической кибернетики, требуют к себе все большего внимания специалистов. Эти области усложняются, обособляются, выделяются в виде самостоятельных направлений в науке и технике, развиваются как основа повышения качества любого вида продукции, как важнейшая сфера трудовой деятельности. С каждым годом в народном хозяйстве страны доля затрат на получение измерительной информации в процессе исследований и производства становится все более ощутимой от общих затрат на эти цели, приближаясь в ряде ведущих отраслей к 60-90%.

Ориентируясь на значительные по размеру ассигнования из государственного бюджета на развитие приборостроения, можно считать, что уже сегодня в отраслях народного хозяйства страны применяются средства измерений в количестве сотен миллионов единиц, имеющих балансовую стоимость в десятки миллиардов тенге.

Анализ общей перспективы повышения в ближайшие годы объема научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и производства показывает, что значение измерений в развитии науки и производства систематически будет возрастать с увеличением соответствующих расходов на создание новейших видов средств измерений, разработку современных принципов и методов измерений.

Трудно представить широту распространения измерений и размеры затрат материальных средств на получение измерительной информации в обозримом будущем. Вероятно, они будут очень велики. Но особенно велико влияние результативности измерений на развитие народного хозяйства страны. К сожалению, не просто найти конкретные методы выражения технического, экономического или социально-полезного эффекта от измерений для их планирования и выполнения в оптимальном объеме с необходимой точностью. Но одно ясно, что недостаточная точность, недостоверность и ограниченный объем измерительной информации влечет за собой низкое качество выпускаемой продукции, дезориентацию в исследованиях и в итоге, — огромные потери материальных средств и фондов, урон в масштабе отрасли или народного хозяйства страны.

Основные этапы производства продукции — этапы формирования продукции нового качества, современные методы обеспечения высокой эффективности производства и задачи измерений (табл. 1.1).

 

Таблица 1.1 Задачи измерений на стадиях производства продукции

Основные этапы производства продукции Задачи измерений  
Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию продукции (разработка, постройка, исследование и испытания опытных образцов продукции)     Разработка и исследование технологического процесса изготовления продукции   Комплектование готовых изделий, средств производства, обеспечение сырьем и материалами     Изготовление продукции и энергетическое обеспечение   Получение первичной информации об основных характеристиках продукции при поиске и выборе ее оптимальных тактико-технических характеристик и показателей качества; установление параметров опытных, образцов продукции; экспериментальное подтверждение теоретических результатов исследований или расчетов   Определение показателей качества продукции на отдельных этапах производства, параметров технологического оборудования и оснастки   Проверка показателей качества поступающих на предприятие оборудования, готовых изделий, сырья и материалов   Поддержание заданных параметров или свойств продукции в процессе ее изготовления, контроль состояния технологического оборудования и оснастки, учет и рациональное использование энергоресурсов у потребителя

 

Таблица 1.1 Продолжение

Технический контроль качества выпускаемой продукции     Типовые и контрольные испытания продукции на работоспособность, надежность (безотказность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность), постоянство характеристик и т. д.   Исследования и испытания продукции в процессе эксплуатации для улучшения их потребительских свойств     Проведение мероприятий в области техники безопасности и охраны труда, пожаровзрывобезопасности и охраны окружающей среды и т. д.     Проведение планово-предупредительного ремонта и контроль состояния оборудования, технологической оснастки, инструмента; поверка средств измерений и т. д   Приемочный контроль продукции на участках производства или в заводских лабораториях   Определение фактических характеристик, параметров, свойств продукции в пределах заданных влияющих условий и режимов работы при выпуске из производства     Установление фактических характеристик, параметров, свойств, а также состояния продукции в реальных условиях ее эксплуатации или потребления   Контроль параметров и состояние технологического и испытательного оборудования, средств сигнализации, контроль степени загрязненности окружающей среды и т. д.   Определение фактических параметров (характеристик) для поддержания технических средств производства, испытания, исследования и контроля в нормальном эксплуатационном состоянии

 

Нет буквально ни одного этапа производства продукции, который может быть успешно реализован без применения методов и средств измерений.

Хотя мероприятия по улучшению техники безопасности, охраны труда и окружающей среды, а также обслуживанию и ремонту оборудования не имеют прямого отношения к этапам производства, однако, без этих трудовых процессов любое производство практически неосуществимо. Такое влияние измерений на отдельные этапы и направления производства продукции в какой-либо области требует особой подготовленности соответствующих методов и средств. Малейшее отклонение уровня развития областей измерений от объективно необходимого оптимума немедленно отрицательно отражается на показателях качества и эффективности производства продукции, вызывает потери материальных средств и ресурсов. Вместе с тем, научно-обоснованное развитие областей измерений, по существу, равнозначно достижению на предприятии такого состоянии измерений, которое характеризуется обеспечением:

· единообразия и высокого качества средств измерений в эксплуатации;

· единства измерений при заданной точности;

· современного, опережающего уровня развития областей измерений;

· постоянной подготовленности методов, методик и средств измерения к практическому их применению для выполнения производственно-тематического плана.

Приведенные характеристики, определяющие в совокупности наивысшее состояние измерений, не равноценны. Каждая из составляющих в определенной степени зависит друг от друга, в какой-то мере характеризует отдельные стадии в развитии областей измерений. Реализация каждой из составляющих — значительная проблема. Однако разрешение этих проблем способствует достижению высокого качества продукции и эффективности ее производства (табл. 1.2).

 

Таблица 1.2 Основные задачи измерений современного производства

 

Современные методы обеспечения высокой эффективности производства Задачи измерений
Механизация и автоматизация производственных процессов   Автоматизация систем управления (АСУ, АСВТ, АСПУ и т.д.)   Автоматизация расчетно-вычислительных процессов при исследовании и разработке опытных образцов продукции   Машинное проектирование конструкции выпускаемых изделий     Установление параметров при внедрении и эксплуатации оборудования, автоматический контроль качества продукции   Контроль характеристик вычислительных и управляющих машин; поверка измерительно информационных систем   Контроль технического состояния ЭВМ   Контроль специального электронного, электромеханического и гидравлического оборудования при внедрении и эксплуатации

 

 

Таблица 1.2 Продолжение

Моделирование параметров продукции в процессе исследования и разработки     Ускоренные испытания изделий на надежность     Механизированное размножение технической документации, ее передача на рабочие места производства по каналам связи; поиск, передача и хранение научно-технической информации   Автоматизация экономических исследований, прогнозирования в экономике производства и оптимального планирования   Автоматизированный учет материальных ценностей, ресурсов и расчет заработной платы Экспериментальное исследование физических или аналоговых моделей, определение результатов для этих моделей   Контроль специального испытательного оборудования, определение параметров изделий   Контроль характеристик оборудования при внедрении и эксплуатации     Экспериментальное исследование моделей, контроль параметров ЭВМ   Контроль, поверка, наладка средств измерений и вычислительных машин при внедрении и эксплуатации

 

Понятие «единообразие средств измерений» можно рассматривать как составную часть понятия «единство измерений». Обеспечение единообразия, высокого качества средств измерений в эксплуатации является начальной, но важнейшей ступенью в обеспечении единства измерений. Под единообразием средств измерений понимают такое состояние средств измерений, которое характеризуется тем, что они проградуированы в узаконенных единицах и их метрологические свойства соответствуют нормам. Целесообразно практику обеспечения единообразия средств измерений рассматривать в совокупности с обеспечением их надежности. Оба эти понятия почти полностью характеризуют нормальное техническое состояние средств измерений, а также координируют практические мероприятия по достижению высокого качества средств измерений в эксплуатации.

Единство измерений — такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Практика обеспечения единства измерений опирается на высокое качество средств измерений в эксплуатации, на разработку и внедрение научно обоснованных методов, стандартизованных и аттестованных методик выполнения измерений.

Обеспечение единства измерений представляет собой качественно новое направление в развитии измерений. Это направление начало активно формироваться в середине шестидесятых годов как важнейшая основа научно-технического прогресса.

Вместе с тем, состояние измерений, отвечающее современным требованиям, предполагает не только обеспечение единства измерений, но и высокую механизацию и автоматизацию процесса получения информации. Совершенство методов и средств измерений определяется удобством и быстротой получения информации, минимальным расходом энергии, способностью средств измерений к самоповерке, экономической эффективностью внедрения методик выполнения измерений, решением вопросов унификации, агрегатирования и т. д.

Современный уровень измерений должен характеризоваться опережающим развитием, т.е. такой научной и материально-технической базой, такой насыщенностью уже заранее разработанных методов, методик и средств измерений, которая способна удовлетворить практически любую потребность заказчика — исследователя, разработчика или производственника без потери или снижения технико-экономического эффекта, планируемого от выполнения производственно-тематического задания. Нередко отсутствие методов или средств измерений, необходимых для создания новых изделий, задерживает опытное или серийное производство, не дает возможности обеспечить требуемое качество изготовления или эксплуатации новых изделий.

Немаловажным фактором для обеспечения единства измерений является наличие, постоянная подготовленность и применение стандартизованных или аттестованных методик выполнения измерений и средств измерений, ремонтно-наладочной базы, технически необходимого резерва средств измерений. Опыт показывает, что отсутствие в необходимый момент должной нормативно-технической документации или самих средств измерений вынуждает специалистов производственно-технических звеньев проявлять излишнюю самостоятельность в подготовке методов, методик или средств измерений, использовать методы и средства измерений, не отвечающие поставленным требованиям. Недостаточная мобильность поверочно-ремонтного комплекса, малая оперативность в обеспечении требуемых средств измерений или неукомплектованность необходимого резерва этих средств ведет к тому, что научно-техническая подготовка измерений в ряде случаев проходит мимо специалистов-метрологов и, зачастую, содержит разного рода ошибки или неточности.

Важнейший фактор в обеспечении единства измерении — подготовка кадров и, в первую очередь, специалистов-метрологов всех категорий, а также слесарей и наладчиков контрольно-измерительных приборов.