Роль метрологического обеспечения в управлении качеством продукции

Для получения результата измерения средства измерений применяются  в соответствии с определенным методом. Под методом измерений понимают совокупность приемов использования, принципов и средств измерений. Принципы измерения определяют совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Наибольшее распространение получила метрологическая классификация методов измерений, в соответствии с которой методы измерений подразделяются на метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки - это такой метод измерений, при  котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. В приборе прямого действия предусмотрено преобразование сигнала измерительной информации в одном направлении без применения обратной связи. Например, измерение температуры ртутным термометром. Для измерения методом непосредственной оценки применяют очень много приборов различных видов: амперметры, барометры и др. Достоинствами этого метода является быстрота получения результата измерения, возможность непосредственного наблюдения за изменениями измеряемой величины. Однако его точностные возможности ограничены погрешностями градуировки прибора.

Метод сравнения с мерой - это такой метод, при котором  измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. При этом используют прибор сравнения - измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с известной. Метод сравнения с мерой точнее метода непосредственной оценки. Точностные возможности метода сравнения с мерой определяются в основном погрешностью изготовления применяемых мер.

Отличием средства измерений  от других технических устройств  является то, что оно предназначено для получения измерительной информации и имеет нормированные метрологические характеристики. Метрологические характеристики  средств измерений - характеристики свойств средств измерений, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Эти характеристики называют еще точностными характеристиками средств измерении. Информация о назначении и метрологических характеристиках приведена в документации на средства измерений (в государственном стандарте, в паспорте на средство измерения).

По метрологическим характеристикам  средств измерений решается ряд  задач, важных для обеспечения единства измерений:

     - определение  погрешности результата измерений  (одной из составляющих погрешности измерений является погрешность средств измерений),

     - выбор средств  измерений по точности;

     - сравнение  средств измерений различных  типов с учетом условий их  применения;

     - замена одного  средства измерений на другое - аналогичное; 

В практике применения средств  измерений широко используется выражение - класс точности. Это характеристика, зависящая от способа выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений.  Впервые «класс точности» был введен в тридцатые годы применительно к стрелочным приборам и определял основную погрешность средств измерений. Введение класса точности преследовало цель классификации средств измерений по точности. Такое представление в то время было оправдано, и характеристикой «класс точности» можно было руководствоваться при выборе средств измерений, при ориентировочной оценке точности измерений и др.

В настоящее время, когда  схемы и конструкции средств  измерений усложнились, а области применения средств измерений весьма расширились, на погрешность измерений стали существенно влиять и другие факторы. В частности, изменения внешних условий (температура окружающей среды, механические нагрузки на средства измерений и т.д.), а также характер изменения измеряемых величин во времени. Основная погрешность измерительных приборов перестала быть действительно основной составляющей погрешности измерений. В международной практике «класс точности» устанавливается только для небольшой части приборов. Требования к назначению, применению и обозначению «классов точности» регламентированы в ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Основные положения».

Метрологическое обеспечение  средств измерений зависит от сферы их использования. Сферы распространения государственного метрологического контроля и надзора приведены в Законе РФ «Об обеспечении единства измерений». В сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора используемые типы средств измерений должны быть утверждены и включены в Государственный реестр средств измерений, который ведет Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС).

На процесс измерения  и получение результата измерения  оказывает воздействие множество факторов: характер измеряемой величины, качество применяемых средств измерений, метод измерений, условия измерения (температура, влажность, давление и т.п.), индивидуальные особенности оператора (специалиста, выполняющего измерения) и др. Под влиянием этих факторов результат измерений будет отличаться от истинного значения измеряемой величины. Отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения.

По форме числового  выражения погрешности измерений  подразделяют на абсолютные и относительные. Абсолютные погрешности выражают в  единицах измеряемой величины. Относительная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Например, вагон массой 50 т измерен с абсолютной погрешностью ± 50 кг, относительная погрешность составляет ± 0,1 %.

По источникам возникновения  погрешности подразделяют на инструментальные (обусловлены свойствами средств измерений), методические (возникают, например, вследствие несовершенства принятого метода измерений) и субъективные (погрешности оператора).

По характеру проявления погрешности измерений подразделяют на систематические и случайные. Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. Если известны причины, вызывающие появление систематических погрешностей, то их можно обнаружить и исключить из результатов измерений. Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. В отличие от систематических погрешностей случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений. Однако их влияние может быть уменьшено путем применения специальных способов обработки результатов измерений, основанных на положениях теории вероятности и математической статистики.

Для характеристики качества измерений применяют такие термины, как точность, правильность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Точность измерений - качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных.

Правильность измерений - качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Результаты измерений правильны постольку, поскольку они не искажены систематическими погрешностями. 
Сходимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях (одним и тем же средством измерений, одним и тем же оператором).

Воспроизводимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений).

Любая измерительная информация (приводимая в нормативных и технических документах, справочных пособиях и научно-технической литературе и др.), предназначенная для практического использования, должна сопровождаться указанием характеристик погрешности измерений. Погрешности измерений оказывают влияние на результаты контроля и испытания образцов продукции. При контроле продукции, параметры качества которой находятся близко к границе допускаемых значений, из-за погрешности измерений часть годных изделий может быть забракована (вероятности ошибок контроля первого рода), и часть бракованных изделий может быть принята как годная (ошибки контроля второго рода). Вероятности ошибок первого и второго рода являются критериями достоверности контроля.

 

3 Государственная метрологическая служба РФ как организационная основа метрологического обеспечения управления качеством

Государственная метрологическая  служба России (ГМС) представляет собой совокупность государственных метрологических органов и создается для управления деятельностью по обеспечению единства измерений.

Общее руководство ГМС  осуществляет Госстандарт РФ, на который  Законом «Об обеспечении единства измерений» возложены следующие функции:

     - межрегиональная  и межотраслевая координация  деятельности по обеспечению единства измерений;

     - представление  Правительству РФ предложений  по единицам величин, допускаемым к применению;

     - установление  правил создания, утверждения, хранения  и применения эталонов единиц величин;

     - определение  общих метрологических требований  к средствам, методам и результатам измерений;

     - государственный  метрологический контроль и надзор;

     - участие в  деятельности международных организаций  по вопросам обеспечения единства измерений;

     - утверждение  нормативных документов по обеспечению  единства измерений;

     - утверждение  государственных эталонов;

     - установление  межповерочных интервалов средств  измерений;

     - установление  порядка разработки и аттестации  методик выполнения измерений;

     - ведение и  координация деятельности Государственных  научных метрологических центров, Государственной метрологической службы, Государственной службы времени и частоты, Государственной службы стандартных образцов, Государственной службы стандартных справочных данных;

     - аккредитация  государственных центров испытаний  средств измерений;

     - утверждение  типа средств измерений;

     - ведение Государственного  реестра средств измерений;

     - аккредитация  метрологических служб юридических  лиц на право поверки средств измерений;

     - утверждение  перечней средств измерений, подлежащих  поверке;

     - установление  порядка лицензирования деятельности  юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;

     - организация  деятельности и аккредитация  метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ;

     - планирование  и организация выполнения метрологических  работ.

В состав ГМС входят семь государственных научных метрологических  центров, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы и около 100 центров стандартизации и метрологии. Научные центры являются держателями государственных эталонов, а также проводят исследования по теории измерений, принципам и методам высокоточных измерений, разработке научно-методических основ совершенствования российской системы измерений.

В состав ГМС входят центры государственных эталонов, которые  специализируются на различных единицах физических величин. Так, НПО «ВНИИМ им. Менделеева» специализируется на величинах длины и массы, а также механических, электрических, теплофизических величинах, давлении и т.д. НПО «ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений» (ВНИИФТРИ) занимается эталонами радиотехнических и магнитных величин, времени и частоты, твердости и т.д. НПО «ВНИИ оптико-физических измерений» - это центр по оптическим величинам, измерениям в медицине и др. Центрами эталонов являются также: ВНИИ расходометрии, специализация которого – расход и объем веществ; НПО «Эталон», область деятельности которого – региональные эталоны времени и частоты, а также электрических величин и другие центры [4, с. 335].

Чтобы обеспечить единообразие средств измерений в стране, необходима отлаженная служба передачи размеров единиц величин от государственных эталонов к соподчиненным эталонам. Для этого следует поддерживать метрологические характеристики эталонов на уровне лучших мировых образцов, а главное – их погрешности. Этим занимаются государственные научные метрологические центры, которые хранят и совершенствуют около 120 государственных эталонов различных величин. Самое большое количество эталонов находится в НПО «ВНИИМ им. Менделеева» и НПО «ВНИИФТРИ».

Наряду с ГМС вопросами  обеспечения единства измерений  занимаются: Государственная служба времени, частоты и определения  параметров вращения Земли (ГСВЧ), Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО), Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД). Деятельностью этих служб, как отмечалось выше, руководит Госстандарт РФ, который координирует их работу с работой ГМС на основе единой технической политики.

ГСВЧ, не являясь составной  частью ГМС, тесно связана с ней, поскольку занимается воспроизведением, хранением и передачей размеров единиц времени и частоты, шкал всемирного времени, координат полюсов Земли.