Оптимізація багаторівневої системи стандартизації національного рівня в галузі метрології (теорія та практика)

На національному рівні НССМ існує чіткий розподіл метрологічної діяльності на сферу обов'язкового регулювання державою цієї діяльності - ЗМ і сферу добровільної діяльності - весь комплекс робіт, пов'язаних з калібруванням ЗВТ.

Основними об'єктами стандартизації підсистеми SB_NDM традиційно є: терміни та визначення в галузі метрології; одиниці ФВ та їх системи; державні (національні) еталони та повiрочнi схеми; методики повірки ЗВТ; номенклатура нормованих метрологічних характеристик (МХ) ЗВТ; способи викладення i форма викладення результатів вимірювання та норми точності вимірювання; методики виконання вимірювань (МВВ); методики оцінки достовірності та форми викладення даних про властивості речовин i матеріалів; вимоги до стандартних зразків складу i властивостей речовин i матеріалів (СЗ); організація і порядок проведення державних випробувань, повірки i метрологічної атестації ЗВТ тощо.

В Україні НССМ складають національні стандарти України (ДСТУ), керівні НД та рекомендації з метрології (КНД, Р, РМУ), міждержавні стандарти (ГОСТ), міждержавні керівні документи з метрології (РД, ПМГ, РМГ), методики (рекомендації) метрологічних інститутів (МИ, розроблені до 01.01.92, МПУ). Загалом НССМ складається з більш як 2200 НДМ (більшість з яких МИ), в т. ч. більше 110 національних НДМ і близько 400 ГОСТ.

Підсистема національної стандартизації SB_NDU містить ДСТУ, КНД, Р, РМУ, МПУ, МВУ та інші НДМ, а підсистема міждержавної стандартизації SB_NDG - ГОСТ, РД, ПМГ, РМГ, МИ). Існує загальна тенденція збільшення кількості національних НДМ, гармонізованих з міжнародними НДМ, і зменшення кількості міждержавних НДМ.

Загалом підсистему SB_NDM можна представити з урахуванням чинності в Україні як національних, так і міждержавних НДМ. Структура НССМ України наведена в табл. 1, де наведений розподіл НДМ за їхніми видами (станом на 01.01.2007 р.).

Таблиця 1. Розподіл НД з метрології за їхніми видами

Найменування НД	Всього НД	Основоположні	Повірочні схеми	Методики повірки	МВВ
Національний стандарт (ДСТУ)	111	59	57	5	-
Керівний НД та рекомендації (КНД, Р, РМУ)	39	39	-	-	-
Методика метрологічного інституту (МПУ, МДУ, МВУ)	192	-	-	177	15
Міждержавний стандарт (ГОСТ)	382	23	129	197	33
Міждержавний керівний НД (РД, ПМГ, РМГ)	84	36	-	36	12
Методика метрологічного інституту (МИ)	1482	51	30	1248	153
Всього:	2227	140	216	1658	213

Підсистему організаційно-методичних НДМ складають НД з питань: термінології; систем одиниць ФВ; номенклатури нормованих МХ ЗВТ та способів подання результатів вимірювання; організації та порядку проведення державних випробувань, повірки і метрологічної атестації ЗВТ тощо, а підмножину загальнотехнічних НДМ для конкретних галузей вимірювань складають: НДМ на державні повiрочнi схеми; НДМ на методики повірки ЗВТ; НДМ на методики виконання вимірювань (МВВ).

Дослідження зазначеної НДМ показує, що в Україні, незважаючи на достатній комплекс основоположних національних НДМ, все ж таки потребується як розроблення нових НДМ, так і перегляд деяких чинних. Врахування міжнародної практики з питань метрології дозволить наблизити структуру і зміст нормативної бази метрологічної системи України до загальноприйнятих у світі вимог та забезпечить визнання як результатів вимірювань, що проводяться в Україні, так і результатів випробувань промислової продукції у всьому світі. У табл. 2 наведені основні об'єкти гармонізації, як одного з елементів оптимізації, для національних і міждержавних НДМ з міжнародними стандартами, документами та рекомендаціями.

З точки зору необхідності максимальної гармонізації НДМ, які входять до НССМ, з міжнародними і регіональними документами і стандартами, на підсистеми НССМ має бути здійснений максимальний вплив відповідного зовнішнього середовища і критерії оптимізації НССМ в цілому набувають такого вигляду:

Таблиця 2. Основні об'єкти гармонізації національних і міждержавних НДМ з міжнародними стандартами, документами та рекомендаціями

Об'єкт стандартизації	Міжнародні НДМ	Національні НДМ
Термінологія	VIM, VIML	ДСТУ 2681
Метрологічне забезпечення	OIML D1, OIML D13, OIML G3	ПМГ 06, ПМГ 07
Одиниці вимірювання ФВ	OIML D2, ISO 31, ISO 1000	ДСТУ 3651.0-2
Еталони одиниць величин	OIML D6, OIML D8	ДСТУ 3231, ГОСТ 8.381
Державні та локальні повірочні схеми	OIML D5, OIML G10	ДСТУ …, ГОСТ 8.061
Загальні вимоги до ЗВТ	OIML D3, OIML D11, OIML D15, OIML R34	ДСТУ …, ГОСТ 8.401
Метрологічні характеристики ЗВТ	OIML G1	ДСТУ …, ГОСТ 8.009, МИ 1317
Випробування ЗВТ	OIML D16, OIML D19, OIML R…, ISO …, EN …	ДСТУ 3400, ДСТУ OIML R…, ДСТУ ISO …, ДСТУ EN
Повірка ЗВТ	OIML D20, OIML D23, OIML D27, OIML R42	ДСТУ 2708, ДСТУ 3968, ГОСТ 8.395, ГОСТ 8.438
Калібрування ЗВТ	OIML D10, OIML G7	ДСТУ 3215, ДСТУ 3989
МВВ, вимірювання в лабораторіях	OIML G13, OIML G15	ГОСТ 8.010
Стандартні зразки, стандартні довідкові дані	OIML D18	ДСТУ 3232, ДСТУ 2568
Метрологічний контроль і нагляд	OIML D9, OIML D12, OIML D16	ДСТУ …
Метрологічний нагляд за фасованими товарами	OIML R79, OIML R87	Р50-056
Акредитація калібрувальних лабораторій, системи управління якістю	ISO 17025, ISO 10012, ISO 9001	ДСТУ ISO 17025, ДСТУ ISO 10012, ДСТУ ISO 9001

Розроблено критерій оптимізації підсистем НССМ, що базується на теоретико-множинному уявленні, яким встановлюються певні граничні умови, в т. ч. часові, і обмеження стосовно виділених конкретних об'єктів стандартизації, відображених відповідними цільовими функціями, з урахуванням загальних принципів і умов спадкоємності розвитку систем в цілому.

Адекватність цього критерію оптимізації існує в обмеженій області зміни сукупності цілей оптимізації.

Зазначений критерій оптимізації може ефективно застосовуватись для оптимізації кожної з підсистем НССМ. При цьому перевага надається гармонізації національних НДМ як однієї з форм оптимізації у стандартизації. Однак, при цьому, для пропонованого критерію оптимізації в застосуванні до системи стандартизації повинен доповнюватися певними обмеженнями і граничними умовами з урахуванням загальних принципів і умов спадкоємності розвитку систем. Так, обмеження стосуються необхідності визначення цільової функції щодо конкретних об'єктів стандартизації, що є суттєвою особливістю зазначеного критерію оптимізації. Для цього необхідне здійснення концептуального моделювання підсистем НССМ з детальним вербальним описом для виявлення необхідних для гармонізації об'єктів стандартизації (табл. 2). В той же час, число встановлює певні граничні умови оптимізації (гармонізації) підсистем НССМ, які найбільш оптимально можуть знаходитися в межах 0,7-0,8 для певних підсистем НССМ, тобто необхідно досягти 70-80 % гармонізації національної бази НДМ за певний часовий проміжок (традиційно складає від 5 до 10 років).

У четвертому розділі проведено дослідження та практична оптимізація підсистем стандартизації одиниць ФВ, класифікації одиниць ФВ і термінології в галузі метрології.

Наведені класифікації ФВ та їхніх одиниць, а також основні положення реалізації науково-обґрунтованої системи СІ, можуть застосовуватись при розробленні оптимізованої національної системи стандартизації одиниць ФВ. Це важливе завдання знайшло свою практичну реалізацію при розробленні національного стандарту ДСТУ 3651.0…2-97 щодо ФВ та їхніх одиниць.

Як підсистеми SB_Ui, так і підсистеми SB_USi можуть бути різної величини у відповідності до кількості компонентів цих підсистем.

Систематизація одиниць ФВ як об'єктів стандартизації полягала у науково-обґрунтованій, послідовній класифікації та ранжуванні сукупності конкретних об'єктів стандартизації. З точки зору необхідності максимальної гармонізації одиниць ФВ, які входять до підсистеми одиниць ФВ НССМ, з міжнародними та широковживаними одиницями у спеціальних галузях, у зазначеній підсистемі необхідно максимізувати використання одиниць СІ. В той же час, бажано мінімізувати використання позасистемних одиниць ФВ.

З урахуванням запропонованого критерію оптимізації підсистем НССМ визначено область адекватності О_А для підсистеми одиниць ФВ НССМ з граничними умовами її оптимізації (гармонізації) при значенні ?0,8. У стандарті ДСТУ 3651 вже досягнуто необхідного ступеня гармонізації одиниць ФВ (>0,8).

В частині щодо одиниць ФВ за основу його побудови взяті основні, похідні одиниці ФВ системи СІ та позасистемні до неї одиниці, що знаходять широке застосування на національному рівні. Зокрема, були використані також міждержавні та національні стандарти, в яких регламентуються одиниці ФВ в різних галузях їх використання. В класифікаторі використано той же самий розподіл одиниць за розділами фізики і практично ту ж саму множину одиниць ФВ, як і в національному стандарті ДСТУ 3651 щодо одиниць ФВ.

З точки зору необхідності максимальної гармонізації підсистеми класифікації одиниць ФВ НССМ, які входять до підсистеми одиниць ФВ НССМ, з національними стандартами щодо одиниць ФВ, на підсистему класифікації одиниць ФВ НССМ здійснюється максимальний вплив відповідного зовнішнього середовища - зазначених національних стандартів. З другого боку, необхідно мінімізувати застосування ФВ, які не входять до підсистеми одиниць ФВ НССМ.

З урахуванням запропонованого критерію оптимізації підсистем НССМ визначено область адекватності О_А для підсистеми класифікації одиниць ФВ НССМ з граничними умовами її оптимізації (гармонізації) при значеннях ?0,9, тобто, необхідно досягти не менше ніж 90 % гармонізації підсистеми класифікації одиниць ФВ НССМ, тобто зазначена підсистема має практично повністю спиратися на гармонізовану підсистему одиниць ФВ НССМ, що і досягнуто у ДК 011-96.

В цілому стандартизовану термінологію можна розглядати як систему S_T, підсистемами якої є стандартизовані терміни та їх сукупності - термінологічні підсистеми різних галузей науки і техніки (SB_T1, SB_T2, ..., SB_Tn).

Проведені дослідження зв'язків близько 1300 стандартизованих термінів у галузі метрології та метрологічної діяльності з 11 термінологічних стандартів показали, що майже 950 з них (майже 73 %) взаємопов'язані ієрархічно; при цьому партитивні зв'язки складають 73 % , в той час як родовидові - 16 %, серед яких такі зв'язки між поняттями зустрічаються частіше за все у поняттях категорій предметів.

Для підвищення ефективності реалізації міжурядових угод в галузі стандартизації та метрології, інтегрування в структури міжнародних і регіональних метрологічних організацій, потребується уніфікація термінології в частині метрологічних інфраструктур, які включають національні первинні та вторинні еталони, нормативну базу тощо. Все це гостро ставить завдання гармонізації норм, правил, процедур в галузі метрології з відповідними вимогами міжнародних документів, що можливе лише у випадку гармонізації відповідних термінологічних систем.

В сучасних умовах створення національних еталонів вимагає вирішення такого важливого і актуального завдання як проведення їхніх міжнародних звірянь. Участь національних еталонів у міжнародних звіряннях може бути ефективним лише тоді, коли використовуються гармонізовані з міжнародними терміни та їхні визначення в галузі метрології. Зважаючи на зазначене запропоновано науково-обґрунтований підхід до гармонізації термінологічної підсистеми “Еталони одиниць фізичних величин”, які доцільно використати, зокрема, при перегляді національного термінологічного стандарту ДСТУ 2681-93. На нижньому рівні ієрархії термінологічної підсистеми щодо ЗВТ запропоновано термінологічну підсистему щодо електронних ЗВТ, яка була реалізована у ДСТУ 3540-97.

Зважаючи на необхідність максимальної гармонізації термінології в галузі метрології, яка входить до термінологічної підсистеми НССМ, з міжнародною термінологією відповідної галузі, на зазначену підсистему здійснюється максимальний вплив відповідної підсистеми глобального зовнішнього середовища - міжнародних термінологічних словників і міжнародних термінологічних стандартів і мінімізувати використання специфічних національних термінів.

З урахуванням запропонованого критерію оптимізації підсистем НССМ визначено область адекватності О_А для термінологічної підсистеми НССМ з граничними умовами її оптимізації (гармонізації) при значеннях ?0,8, тобто, необхідно досягти не менше ніж 80 % гармонізації термінологічної підсистеми НССМ, що є типовим значенням для багатьох інших підсистем стандартизації.

На підсистему НССМ щодо одиниць ФВ SB_UN має вплив система стандартизації ГССМ щодо одиниць ФВ; на підсистему НССМ щодо термінології в галузі метрології SB_NTM має вплив система стандартизації ГССМ щодо термінології в галузі метрології; підсистеми НССМ щодо одиниць ФВ SB_UN і SB_NTM взаємодіють між собою (SR_UN і SR_NTM); на підсистему НССМ класифікації одиниць ФВ SB_NCl має своє відображення підсистема SB_UN (SR_UN).

У п'ятому розділі розглянуті питання відображення та оптимізації загально-технічних і організаційно-методичних підсистем НССМ.

Компонентами підсистеми SB_NDET є ДСТУ 3231, ГОСТ 8.381, ГОСТ 8.061, множина державних повірочних схем; підсистеми SB_NDMI - ДСТУ 3400, ДСТУ 2708, ДСТУ 3968, ДСТУ 3215, ДСТУ 3989, ГОСТ 8.401, ГОСТ 8.009, МИ 1317; підсистеми SB_NDMV - множина методик повірки і калібрування ЗВТ різних галузей вимірювання - 1658 НДМ; підсистеми SB_NDMM - ГОСТ 8.010, множина МВВ різних галузей вимірювання - 213 НДМ; підсистеми SB_NDDS - ДСТУ 3232, ДСТУ 2568, множина НД і методичних документів державних МС. Особливостями підсистеми SB_NDMV є те, що до неї входять як ДСТУ, ГОСТ, так і МИ та МПУ.

За результатами проведених досліджень для підсистеми SB_TM, можна визначити такі шляхи її оптимізації:

- удосконалення національної еталонної бази у відповідності до національних потреб;

- удосконалення шляхів міжнародної співпраці в галузі підтвердження еквівалентності національних еталонів з еталонами інших країн.

Підсистема одиниць ФВ має безпосереднє відображення на підсистему державних еталонів, яка, в свою чергу, через державні повірочні схеми відображається на робочі ЗВТ.

Крім того, необхідно максимізувати кількість державних еталонів і державних (національних) повірочних схем, методик повірки і калібрування ЗВТ.

З урахуванням запропонованого критерію оптимізації підсистем НССМ визначено область адекватності О_А для підсистеми простежуваності вимірювань НССМ SB_TM з граничними умовами її оптимізації (гармонізації) при значеннях хоча б ?0,5, зважаючи на значну кількість НДМ цієї підсистеми. Станом на 01.01.2007 р. досягнуто лише 10 % гармонізації НДМ зазначеної підсистеми (=0,1).

Розглянуто відображення основних положень підсистеми простежуваності вимірювань на галузь вимірювання електромагнітних величин. Структура НДМ щодо державних еталонів і державних повірочних схем в галузі вимірювання електромагнітних величин містить відповідно 14 державних повірочних схем, а там, де не впроваджені державні еталони, діє 17 вихідних еталонів, але відсутні національні стандарти на державні повірочні схеми. Це пов'язано з тим, що вихідні еталони України прив'язані до національних еталонів інших країн, зокрема державних еталонів Російської Федерації, тому для них чинні міждержавні повірочні схеми. В доповнення до кожної державної повірочної схеми чинні також національні стандарти і рекомендації метрологічних інститутів, якими регламентуються методи і засоби повірки конкретних видів робочих ЗВТ, які у державній повірочній схемі знаходяться на самому нижньому рівні ієрархії.

В останні роки велика увага приділяється питанням впливу та впровадженню сучасних інформаційних технологій в метрологічну практику. Електронна простежуваність (e-trace) калібрування ЗВТ знаходить все більше розповсюдження завдяки малим термінам реалізації таких послуг, зменшенню їх вартості, можливості всесвітнього застосування та прийнятній точності. Реалізація технічної складової проектів e-trace потребує, крім високоточних мобільних еталонів передавання, також загальної легалізації як через національні законодавчі, нормативно-правові акти, так і через впровадження спеціальних вимог у міжнародні та регіональні стандарти. Зважаючи на це запропоновані схема електронного простежування одиниць ФВ від робочих еталонів акредитованих калібрувальних лабораторій до національних еталонів і шляхи впровадження системи e-trace в Україні.

За результатами проведених досліджень підсистеми SB_NDEl, можна констатувати, що шляхи оптимізації цієї підсистеми, критерії її оптимізації та стан гармонізації у підсистемі такі ж самі, як і для підсистеми простежуваності вимірювань НССМ SB_TM в цілому та її складових підсистем.

Розглянуто відображення основних положень підсистеми простежуваності вимірювань на сферу метрологічного забезпечення (МЗ) засобів ваговимірювальної техніки (ЗВВТ) на залізничному транспорті.

На підсистему SB_NDZT мають вплив і відображення відповідно підсистем організаційно-методичних НДМ щодо ЗВТ SD_NDMI (SR_NDMI) і методик повірки і калібрування робочих ЗВТ SB_NDMV (SB_NDMV), тому шляхами її оптимізації є гармонізація положень компонентів підсистем типових положень і правил з питань МЗ SB_TGZT і інструкцій щодо здійснення метрологічної діяльності на залізничному транспорті SB_IMZT з чинними організаційно-методичними НДМ і НДМ щодо методик повірки і калібрування робочих ЗВТ у відповідній галузі вимірювання. За результатами проведених досліджень, можна констатувати, що шляхи оптимізації підсистеми SB_NDZT, критерії її оптимізації та стан гармонізації НДМ у підсистемі такі ж самі, як і для підсистеми простежуваності вимірювань НССМ SB_TM в цілому та її складових підсистем.

Впровадження в метрологічну діяльність сучасних технологій, зокрема інформаційних, висуває нові вимоги як до ЗВТ, так і до їхнього метрологічного забезпечення.

Спеціалізоване програмне забезпечення (ПЗ) відіграє все більшу роль в умовах практично повсюдного впровадження інформаційних технологій у ЗВТ. Врахування цих принципових змін при вирішенні метрологічних завдань набуває все більшої актуальності. При цьому необхідно здійснення аналізу стану впровадження сучасних технологій у метрологічну практику і розробка підходів до гармонізації відповідних документів на національному рівні з урахуванням настанов і рекомендацій міжнародних і регіональних організацій, які займаються питаннями метрології, у т. ч. законодавчої.

На підсистему SB_SWMI мають вплив і відображення відповідно підсистеми міжнародних і регіональних стандартів і документів з питань атестації ПЗ SB_SWIS (SR_SWIS) і SB_SWRS (SR_SWRS), а також підсистеми НД питань атестації ПЗ SB_NDSW та організаційно-методичних НДМ щодо ЗВТ SB_NDMI, тому шляхами її оптимізації є гармонізація положень компонентів підсистем із зазначеними підсистемами. З урахуванням запропонованого критерію оптимізації підсистем НССМ визначено область адекватності О_А для підсистеми стандартизації ПЗ метрологічного призначення з граничними умовами її оптимізації (гармонізації) при значеннях?0,8, тобто, необхідно досягти не менше ніж 80 % гармонізації у цій підсистемі, що є типовим значенням для багатьох інших підсистем стандартизації. Станом на 01.01.2007 р. досягнуто лише 50 % гармонізації НДМ цієї підсистеми (=0,5). Потребує першочергової гармонізації комплекс стандартів ГОСТ 19. щодо документації на ПЗ.

Для України та країн СНД актуальним питанням залишається гармонізація національних НД з настановами і стандартами міжнародних і європейських організацій з питань оцінки невизначеності вимірювань з метою забезпечення можливості розширення міжнародного співробітництва і подолання технічних бар'єрів при здійсненні міжнародної діяльності.

На підсистему SB_NDUM мають вплив і відображення відповідно підсистеми міжнародних стандартів і настанов на національні та міждержавні стандарти щодо оцінки невизначеності вимірювань та аналогічних регіональних стандартів і настанов SB_UMIS (SR_UMIS) і SB_UMRS (SR_UMRS), а також підсистеми національних і міждержавних стандартів щодо оцінки похибки вимірювання SB_NDEM та щодо оцінки невизначеності вимірювань на основі міжнародних і регіональних стандартів і настанов тощо SB_GSUM, тому шляхами її оптимізації є гармонізація положень компонентів підсистем із зазначеними підсистемами. Встановлено необхідність мінімізації (в перспективі ліквідації) підсистеми національних і міждержавних стандартів щодо оцінки похибки вимірювання SB_NDEM та максимізації підсистеми щодо оцінки невизначеності вимірювань на основі міжнародних і регіональних стандартів і настанов тощо SB_GSUM, що пов'язано зі світовими тенденціями та досвідом метрологічних робіт.

З урахуванням запропонованого критерію оптимізації підсистем НССМ можна визначити область адекватності О_А для підсистеми подання результатів вимірювань НССМ SB_NDUM з граничними умовами її оптимізації (гармонізації) при значеннях ?0,8 в частині НДМ підсистеми оцінки невизначеності вимірювань (станом на 01.01.2007 р. досягнуто лише 10 % гармонізації НДМ зазначеної підсистеми, тобто =0,1).

В сучасних умовах прискорення науково-технічного прогресу завдання забезпечення єдності та достовірності масових вимірювань мають важливе державне значення, вирішення якого можливе лише за умови наявності кваліфікованих інженерно-технічних кадрів із знанням основ метрології та вимірювальної техніки. Узагальнено вплив обов'язкової та добровільної підсистем НССМ на підсистему метрологічної освіти НССМ.

Загалом відображення і взаємозв'язки обов'язкової підсистеми НССМ. Обов'язкова підсистема НССМ SB_NM у цьому випадку складається з підсистеми SB_TM, компонентами якої є підсистема вимірювання електромагнітних величин SB_NDEl, на яку впливає сама підсистема SR_TM, підсистеми SB_TMi (SB_NDET, SB_NDMI, SB_NDMV, SB_NDMM, SB_NDDS), а також підсистеми подання результатів вимірювань SB_NDUM. Підсистеми SB_TM і SB_NDUM взаємодіють між собою (SR_NDUM і SR_TM).

Висновки

1. Для дослідження як самої НССМ, так і її складових запропоновано застосовувати теоретико-множинний апарат на основі загальної теорії систем. Сформульовані принципи концептуального моделювання і розроблено методологію аналізу багаторівневої системи стандартизації національного рівня в галузі метрології. Сформульовані основні критерії та методи оптимізації підсистем і компонентів НССМ. Запропоновано використовувати при оптимізації НССМ чи її підсистем цільові функції, які є різними як для НССМ в цілому, так і для кожної з її підсистем. Ці функції формулюються залежно від зовнішніх і внутрішніх факторів системи, а завдання оптимізації зводиться до завдання максимізації (мінімізації) критерію з урахуванням заданих обмежень.

2. При проведенні досліджень НССМ та оптимізації її обов'язкової та добровільної підсистем необхідно враховувати вплив і взаємозв'язки НССМ з її зовнішнім середовищем. Вперше досліджені взаємозв'язки НССМ з її глобальним зовнішнім середовищем, яке має суттєвий вплив на її розвиток. Встановлені основні сфери і напрямки діяльності міжнародних і регіональних організацій, які займаються питаннями метрології, та документи і рекомендації, які можуть бути зовнішнім середовищем для НССМ. Отримано вираз, який описує НССМ з точки зору впливу на неї зовнішнього середовища, і встановлено впливи і взаємозв'язки НССМ у зовнішньому середовищі систем стандартизації міжнародних, регіональних організацій та інших НССМ.

3. Запропоновані науково-методичні засади дослідження підсистем НССМ, зокрема, концептуальне моделювання підсистем загальної складної системи, теоретико-множинне і графічне представлення як самих підсистем, так і їхніх зовнішніх і внутрішніх взаємодій. Їхнє застосування дозволяє більш ефективно здійснювати дослідження підсистем НССМ, їхніх основних об'єктів стандартизації та формулювати необхідні пропозиції щодо оптимізації за виробленими критеріями.

4. Проведено концептуальне моделювання обов'язкової та добровільної підсистем НССМ з урахуванням впливу національного зовнішнього середовища НССМ. Встановлено, що обов'язкова підсистема НССМ є її основною складовою і на неї мають зовнішній вплив як системи стандартизації міжнародних і регіональних метрологічних організацій, так і аналогічні НССМ інших країн. Добровільна підсистема НССМ набуває все більшого значення і на неї здійснюють зовнішній вплив як системи стандартизації міжнародних і регіональних організацій з питань акредитації лабораторій, так і аналогічні НССМ інших країн. Отримано узагальнені вирази для обов'язкової та добровільної підсистем НССМ, які враховують всі основні зовнішні впливи національного рівня.

5. Отримані при дослідженні обов'язкової та добровільної підсистем НССМ вирази використані для підготовки пропозицій щодо оптимізації існуючого складу підсистем НССМ України, виявлення їхніх першочергових об'єктів стандартизації для здійснення гармонізації з відповідними об'єктами стандартизації міжнародних і регіональних організацій. Дослідження показало, що в Україні, незважаючи на достатній комплекс основоположних національних НД з метрології, все ж таки існує потреба як у розробленні нових НД з метрології, так і перегляді деяких чинних. З урахуванням основних зовнішніх впливів національного рівня необхідне здійснення максимальної гармонізації НД з метрології з відповідними міжнародними і регіональними документами і стандартами.

6. На основі проведених досліджень обов'язкової та добровільної підсистем НССМ розроблено керівний нормативний документ України КНД 50-049-95 “Порядок проведення експертизи та підготовки до затвердження проектів державних (міждержавних) стандартів та змін до них”, який дозволяв здійснювати метрологічну експертизу проектів національних (міждержавних) стандартів та змін до них. Результати досліджень також використано при розробленні гармонізованих з документами і рекомендаціями МОЗМ проектів організаційно-методичних національних стандартів в галузі метрології, які плануються до використання при проведенні метрологічних робіт у національній метрологічній системі України.

7. Досліджено та обґрунтовано основні принципи побудови оптимізованих на національному рівні підсистеми одиниць ФВ і підсистеми класифікації одиниць ФВ НССМ обов'язкової підсистеми НССМ. Розроблена класифікація ФВ та їхніх одиниць, яка використана при розроблені національного стандарту щодо одиниць ФВ - ДСТУ 3651.0-2-97 “Метрологія. Одиниці фізичних величин” (три частини). Розроблена схема класифікації одиниць ФВ за розділами фізики, яка використана при розроблені державного класифікатора ДК 011-96 “Класифікатор системи позначень одиниць вимірювання та обліку (КСПОВО)”, що широко використовується при позначенні одиниць ФВ і обліку в статистичних чи інших формах облікових документів. Отримано узагальнені вирази для підсистем одиниць ФВ і класифікації одиниць ФВ НССМ, здійснено їх графічне представлення.

8. Досліджено термінологічну підсистему НССМ та здійснено класифікацію, на основі якої удосконалено термінологічні підсистеми НССМ щодо еталонів ФВ і електронних ЗВТ, яка використана при розробленні національного термінологічного стандарту ДСТУ 3540-97 “Електронні засоби вимірювальної техніки електричних та магнітних величин. Терміни та визначення”. Досліджено термінологічні групи стандартизованих термінів НССМ з їхнім розподілом на об'єкти та процеси і за видами їхніх ієрархічних зв'язків.

9. Розроблено критерій оптимізації підсистем НССМ, що базується на теоретико-множинному уявленні, яким встановлюються певні граничні умови і обмеження стосовно виділених конкретних об'єктів стандартизації, відображених відповідними цільовими функціями. Застосування запропонованого критерію оптимізації підсистем НССМ дозволило визначити області адекватності для досліджених підсистем НССМ з граничними умовами їх оптимізації (гармонізації) при значеннях від 0,5 до 0,9. Згідно із запропонованим критерієм визначено досягнутий рівень гармонізації досліджених підсистем НССМ - від 0,1 до 0,9.

10. Досліджена структура підсистеми простежуваності вимірювань НССМ, яка складається з п'яти складових підсистем: підсистеми НД з метрології щодо державних еталонів і державних повірочних схем, організаційно-методичних НД з метрології щодо ЗВТ, методик повірки і калібрування робочих ЗВТ, методик виконання вимірювань, нормативних і методичних документів державних метрологічних служб. Отримано узагальнений вираз для цієї підсистеми, а також її складових підсистем, здійснено їхнє графічне представлення.

11. Обов'язкова підсистема НССМ має відображення як на інші підсистеми НССМ, так і на зовнішні підсистеми стандартизації інших галузей: стандартизації програмного забезпечення метрологічного призначення; підсистему стандартизації метрологічної освіти. Обов'язкова підсистема НССМ має відображення на підсистему програмного забезпечення метрологічного призначення, підсистему стандартизації метрологічної освіти. Складові обов'язкової підсистеми НССМ також є підсистемами, які в свою чергу здійснюють вплив на інші підсистеми (як внутрішні впливи в НССМ).

12. Досліджено відображення підсистем одиниць ФВ на загально-технічну підсистему простежуваності вимірювань, яка, в свою чергу, має відображення на інші загально-технічні підсистеми, зокрема, підсистему вимірювання електромагнітних величин і підсистему метрологічного забезпечення засобів ваговимірювальної техніки на залізничному транспорті. Результати досліджень використано при розробленні національного (міждержавного) стандарту ДСТУ 3777-98 (ГОСТ 8.331-99) “Метрологія. Вимірювачі коефіцієнта гармонік. Методи та засоби повірки та калібрування”, та “Інструкції про порядок застосування засобів вимірювальної техніки на залізничному транспорті”, яка використовується підприємствами і організаціями Укрзалізниці.

13. Результати дослідження відображення обов'язкової підсистеми НССМ: на загально-технічну підсистему атестації програмного забезпечення метрологічного призначення дозволили розробити і впровадити в метрологічну практику рекомендації з метрології України РМУ 021-2006 “Порядок атестації програмного забезпечення засобів вимірювальної техніки” та методичні рекомендації щодо його застосування МР 002/03-01-06, які впроваджені у державних наукових метрологічних центрах для проведення атестації ПЗ ЗВТ; на організаційно-методичну підсистему подання результатів вимірювань - методичні рекомендації МР 001/03-01-06 “Методичні рекомендації для оцінювання заявленої невизначеності еталонів електричних і магнітних величин”, які використовуються державними науковими метрологічними центрами при проведенні міжнародних звірянь державних еталонів.

14. Результати дослідження відображення обов'язкової підсистеми на підсистему стандартизації метрологічної освіти дозволили автору в співавторстві з іншими фахівцями розробити спеціальні програми, методичні вказівки і навчальні посібники з питань стандартизації та метрології, які лягли в основу відповідних дисциплін у низці вищих навчальних закладів України (Ужгородському національному університеті, Київському університеті економіки і технологій транспорту, Київському національному університеті технологій і дизайну, Українському науково-дослідному і навчальному центрі проблем стандартизації, сертифікації і якості), підготувати і видати довідковий посібник “Фізичні величини та їх одиниці”, який використовується державними науковими метрологічними центрами і територіальними органами системи Держспоживстандарту України.

Список основних опублікованих праць за темою дисертації

1. Величко О.М. Стандартизація в галузі метрології. Інформаційний огляд. - Київ: Держстандарт України. - УкрНДІССІ, 1994. - 36 с.

2. Величко О.М. Оптимізація багаторівневої національної метрологічної системи // В міжвід. наук.-техн. збірнику “Вимір. техніка та метрологія”. - Львів: Вид-во Нац. універ. “Львівська політехніка”. - 2005. - № 65. - С. 148-156.

3. Величко О.М. Система стандартизації національної метрологічної системи у глобальному зовнішньому середовищі // Системи обробки інформації. Харків. 2006. Вип. 6 (55). - С. 18-32.

4. Velychko O. Activity of international and regional organization for globalization of the world economy // XVIII IMEKO World congress. - Metrology for a Sustainable Development. - Rio de Janeiro, Brazil. - 2006. - 5 p.

5. Velychko O. Metrological activity in Ukraine // OIML Bulletin. - Vol. XXXVIII. - Numb. 3. - July 1997. - P. 36-41.

6. Velychko O. Metrology activity in Ukraine. - 8-e Congres International de Metrologie “Metrology 97”. - Besancon, France. - 1997. - Session 15. - P. 572-577.

7. Величко О.Н. Метрологическая деятельность в Украине // Измерит. техника. - 1999. - № 12. - С. 4-8.

8. Velychko O. Harmonization of the legislative acts and normative documents on metrology in Ukraine // OIML Bulletin. - Vol. XLI. - Numb. 2. - April 2000. - P. 19-24.

9. Velichko O., Dudich I. A metrologiai dokumentumok egyeztetese Ukrajnaban. - Muszaki Szemle. - Erdelyi Madyar Muszaki Tudomanyas Tarsasag. - 2000. - 35-38 (угорською).

10. Величко О.Н. Нормативная база по метрологии в Украине // Стандарты и качество. - 1998. - № 2. - С. 18-20.

11. Величко О.М. Гармонізація нормативно-правових актів з питань метрології // Укр. метролог. журнал. - 2005. - Вип. 1. - С. 15-19.

12. Величко О.М. Стан і перспективи розвитку нормативної бази в галузі метрології // Укр. метролог. журнал. - 1997. - Вип. 3. - С. 11-14.

13. Величко О.М. Метрологічне та нормативне забезпечення вимірювання електромагнітних величин // Стандарт., сертиф., якість. - 2006. - № 6. - С. 34-42.

14. Величко О.М. Пріоритетні напрямки розвитку метрології в Україні // Укр. метролог. журнал. - 1997. - Вип. 1. - С. 5-9.

15. Величко О.М. Діяльність міжнародних і регіональних організацій з питань метрології // Укр. метролог. журнал. - 1997. - Вип. 2. - С. 51-57.

16. Величко О.М. Законодавча метрологія: стан і перспективи розвитку // Укр. метролог. журнал. - 1999. - Вип. 1. - С. 26-34.

17. Величко О.М. Калібрувальні служби та їх діяльність // Укр. метролог. журнал. - 1999. - Вип. 2. - С. 8-13.

18. Величко О.Н. Неопределенность измерений: применение в руководствах международных и региональных организаций // Укр. метролог. журнал. - 2005. - Вип. 4. - С. 10-16.

19. Величко О.М. Невизначеність вимірювань: сучасний стан застосування // Укр. метролог. журнал. - 1999. - Вип. 4. - С. 5-9.

20. Величко О.М. Нормативне забезпечення Закону України “Про метрологію та метрологічну діяльність” // Стандарт., сертиф., якість. - 1998. - № 3. - С. 11-14.

21. Величко О.М. Метрологічне забезпечення акредитованих лабораторій // Стандартизація, сертифікація, якість. - 1999. - № 2 (5). - С. 25-28.

22. Базакуца В.А., Сук О.П., Величко О.М., Владіміров В.Л. Державні стандарти України стосовно одиниць фізичних величин // Укр. метролог. журнал. - 1997. - Вип. 4. - С. 5-7.

23. Величко О.М. Фундаментальні фізичні сталі, їх визначення та використання // Укр. метролог. журнал. - 1998. - Вип. 2. - С. 20-23.

24. ДСТУ 3651.0-97. Метрологія. Одиниці фізичних величин. Основні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць. Основні положення, назви та позначення // Базакуца В., Величко О., Владіміров В., Вінниченко О., Коваль Л., Кугусян І., Козир Є., Луковнікова О., Сук О. - 13 с.

25. ДСТУ 3651.1-97. Метрологія. Одиниці фізичних величин. Похідні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні положення, назви та позначення // Базакуца В., Величко О., Владіміров В., Вінниченко О., Коваль Л., Кугусян І., Козир Є., Луковнікова О., Сук О. - 80 с.

26. ДСТУ 3651.2-97. Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення // Базакуца В., Величко О., Владіміров В., Вінниченко О., Коваль Л., Кугусян І., Козир Є., Луковнікова О., Сук О. - 17 с.

27. Velychko O., Gordiyenko T. The use metrological terms and SI units in environmental guides and international standards // Measurement. - 2007. - Vol. 40. - Issue 2. - P. 202-212.

28. Величко О.М. Класифікація одиниць вимірювання // Укр. метролог. журнал. - 1997. - Вип. 2. - С. 5-7.

29. ДК 011-96 Класифікатор системи позначень одиниць вимірювання та обліку (КСПОВО) // Величко О., Шевченко О., Кривонос А., Козир Є., Брянська О., Жук Н., Кириленко В., Тимофєєва Г., Хилькевич П., Ярошенко Л., Яремчук Н., Гречушкіна Т. - 99 с.

30. Величко О.М. Роль і завдання державних метрологічних служб в Україні // Укр. метролог. журнал. - 1998. - Вип. 4. - С. 15-19.

31. Величко О.М., Сафронов Ю.І., Клейман О.С., Соловйов В.С., Ткачук О.О., Яцків Я.С. Державна служба єдиного часу та еталонних частот України: структура і основні засади забезпечення країни високоточною частотно-часовою інформацією // Космічна наука і технологія. - 1998. - Том 4. - № 2/3. - С. 8-11.

32. Величко О.М. Метрологічна атестація програмного забезпечення засобів вимірювальної техніки // Укр. метролог. журнал. - 2004. - Вип. 3. - С. 51-55.

33. Величко О.М. Калібровка засобів вимірювальної техніки через Інтернет: стан і перспективи впровадження // Укр. метролог. журнал. - 2006. - Вип. 1. - С. 15-19.

34. Величко О.М. Стан і перспективи розвитку еталонної бази України // Укр. метролог. журнал. - 1997. - Вип. 3. - С. 6-10.

35. Величко О.М., Павленко Ю.Ф. До проблеми системності відтворення одиниць електричних та магнітних величин в Україні // Укр. метролог. журнал. - 1998. - Вип. 1. - С. 15-17.

36. Величко О.М., Мухаровський М.Я. Вихідні еталони України в галузі радіоелектронних вимірювань // Укр. метролог. журнал. - 2004. - Вип. 4. - С. 53-59.

37. Величко О.М. Особливості метрологічного забезпечення вимірювання коефіцієнта гармонік електричних сигналів // Укр. метролог. журнал. - 1999. - Вип. 3. - С. 43-46.

38. Величко О.Н., Марков Б.Ф. О гармонизации терминологической подсистемы “Эталоны единиц физических величин” // Измерит. техника. -1999. - №4. - С.40-42.

39. Величко О.М., Луковнікова О.З., Орнатский П.П., Яремчук Н.А. Проблеми класифікації електронних засобів вимірювальної техніки // Укр. метролог. журнал. - 1996. - Вип. 2-3. - С. 9-11.

40. Величко О.М. Особливості застосування вимірювальних перетворювачів // Методи та прилади контролю якості. - 1999. - № 4. - С. 43-47.

41. Величко О.М. Стан метрологічного забезпечення залізничного транспорту в Україні // Залізничний транспорт України. - 1999. - № 5. - С. 13-15.

42. Величко О.М., Габа В.В., Гулак В.М. Застосування засобів ваговимірювальної техніки на залізничному транспорті України // Збірн. наук. праць Київ. універ. економіки і технол. транспорту. - Серія “Трансп. системи і технології”. - Вип. 6. - К: КУЕТТ, 2004.- С. 87-95.

43. Величко О.М. Викладання метрології у навчальних закладах України. // Укр. метролог. журнал. - 1998. - Вип. 3. - С. 11-15.

44. ДСТУ 3540-97. Електронні засоби вимірювальної техніки електричних та магнітних величин. Терміни та визначення // Орнатський П.П., Величко О.М., Яремчук Н.А., Луковнікова О. З. - 40 с.

45. ДСТУ 3777-98 (ГОСТ 8.331-99). Метрологія. Вимірювачі коефіцієнта гармонік. Методи та засоби повірки та калібрування // Клімашевський В., Свиридова Т., Величко О. - Київ: Держстандарт України, 1998. - 14 с.

46. Величко О.М., Коцюба А.М., Новиков В.М. Основи метрології та метрологічна діяльність: Навчал. посібник. - К.: УкрУНЦ, 2000. - 228 с.

47. Величко О.М., Дудич І.І. Основи метрології, стандартизації та контролю якості: Навчально-метод. посібник. - Ужгород: Видавн. центр УжДУ, 1998. - 295 с.

48. Величко О.М., Мухаровський М.Я. Фізичні величини та їх одиниці: Довід. посібник. Серія “Бібліотека метролога”. - К.: Основа, 2004. - 248 с.

49. Величко О.Н. Особенности нормативного обеспечения аттестации программного обеспечения средств измерительной техники // Тез. докл. междунар. научно-техн. семинара “Математ., статистич. и компьют. поддержка качества измерений”. - С.-Петербург, 2006. - С. 98-103.

50. Velychko O. Complex of national electrical standards of Ukrainian national metrological institute “Ukrmetrteststandard” // Digest of 2006 Conference on Precision Electromagnetic Measurement (CPEM 2006). - Torino, Italy, 2006. - P. 182-183.

51. Velychko O.M., Akhmadov A.A.-B., Pavlenko Yu.F., Surdu M.M. Standard Basis of Ukraine in the Field of Electrical and Magnetic Values Measurements. - Proceeding of the 16th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conf. IMTC/99. - Venice. - Italy. - 1999. - Vol. 3. - Р. 1879-1882.

52. Величко О.М. Метрологічне забезпечення, стандартизація та сертифікація засобів технічного захисту інформації в Україні // Тези доп. наук.-техн. конф. “Правове, нормат. та метролог. забезп. систем захисту інформ. в Україні”. - Київ. - 1998. - С. 15-18.

53. Величко О.М. Про гармонізацію нормативних документів з метрології з міжнародними і регіональними рекомендаціями та стандартами // Тези доп. Укр. наук.-техн. конф. “Метрологія-95”. - Харків. - 1995. - С. 26.

54. Величко О.М. Питання термінології в галузі метрології // Тези 3-ї Міжнар. наук. конф. “Проблеми укр. наук.-техн. термінології”. - Львів. - 1994. - С. 216-217.

Анотація

Величко О.М. Оптимізація багаторівневої системи стандартизації національного рівня в галузі метрології (теорія та практика). - Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.01.02 - стандартизація, сертифікація та метрологічне забезпечення.

Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2007 р.

Дисертаційна робота присвячена питанням оптимізації основних складових підсистем багаторівневої національної системи стандартизації в галузі метрології. Розроблені принципи концептуального моделювання і методологія дослідження багаторівневої системи стандартизації національного рівня в галузі метрології як складної ієрархічної системи та її підсистем. Вперше побудовані взаємозв'язки національної системи стандартизації в галузі метрології з її глобальним зовнішнім середовищем. Встановлено основні складові національних систем стандартизації в галузі метрології та взаємозв'язки її обов'язкової та добровільної підсистем. Розроблені основні критерії гармонізації національної системи стандартизації України в галузі метрології та її основних підсистем. Розроблено новий критерій оптимізації підсистем національної системи стандартизації в галузі метрології, який базується на теоретико-множинному уявленні та певних граничних умовах і обмеженнях. Обґрунтовані основні принципи побудови оптимізованих на національному рівні систем одиниць фізичних величин і класифікації одиниць фізичних величин, на основі чого розроблено національні стандарти щодо одиниць фізичних величин і державний класифікатор одиниць фізичних величин. Проведено класифікацію та удосконалено термінологічні підсистеми щодо еталонів фізичних величин і електронних засобів вимірювальної техніки. Розроблено методологію досліджень і встановлено особливості відображення підсистем національної системи стандартизації в галузі метрології одну на інші та на інші підсистеми стандартизації. Результаті роботи використані при розробленні 8 національних стандартів України, одного державного класифікатору, двох національних рекомендацій з метрології.

Ключові слова: система стандартизації, підсистема стандартизації, глобальне середовище, метрологія, оптимізація, класифікація, відображення.

Abstract

Velychko О.М. Optimization of the multilevel standardization system of national level in field of metrology (theory and practice). - Manuscript.

Thesis for granting of a doctor degree of technical sciences by specialty 05.01.02 - standardization and certification.

Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2007.

Dissertation work to questions of optimization of main subsystems constituent of the multilevel standardization system of national level in the field of metrology is devoted. The principles of conceptual modeling and the methodology of the investigations of the multilevel standardization system of national level in the field of metrology as of complex hierarchical system and its subsystems are developed. For the first time are constructed the relationships of the national standardization system in the field of metrology with its global external environment. The main constituents of the national standardization system in the field of metrology and relationships its compulsory mandatory and voluntary subsystems are ascertained. The main criteria of harmonization the national standardization system of the Ukraine in the field of metrology and its main subsystems are developed. The new criterion of the optimization of the subsystems of the national standardization system in the field of metrology which is based on theoretic-multiple representation and ascertained of definite boundary condition and limitations, are developed. The basic principles of building optimized on the national level of the systems of the units of physical values and the classifications of the units of physical values, on what is developed national standards concerning the units of physical values and the state classifier of the units of physical values, are substantiated. The methodology of investigations is developed and the peculiarities of the displaying of the subsystems of the national standardization system in the field of metrology one on other and on another standardization subsystems are ascertained. The results of work are used at the developing of 8 national standards of Ukraine, one state classifier, two national recommendations in field of metrology.

Key words: standardization system, standardization subsystem, global environment, metrology, optimization, classification, displaying.

Аннотация

Величко О.Н. Оптимизация многоуровневой системы стандартизации национального уровня в области метрологии (теория и практика). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.01.02 - стандартизация, сертификация и метрологическое обеспечение.

Национальный университет “Львивська политэхника”, Львов, 2007 г.

Диссертационная работа посвящена вопросам оптимизации основных составляющих подсистем многоуровневой национальной системы стандартизации в области метрологии. Разработаны принципы концептуального моделирования и методология исследований многоуровневой системы стандартизации национального уровня в области метрологии как сложной иерархической системы и ее подсистем. Впервые построены взаимосвязи национальной системы стандартизации в области метрологии с её глобальной внешней средой. Установлено основные составляющие национальной системы стандартизации в области метрологии и взаимосвязи её обязательной и добровольной подсистем. Разработаны основные критерии гармонизации национальной системы стандартизации Украины в области метрологии и её основных подсистем.

Разработан новый критерий оптимизации подсистем национальной системы стандартизации в области метрологии, который базируется на теоретико-множественном представлении и которым устанавливаются определенные граничные условия и ограничения относительно выделенных конкретных объектов стандартизации, отображенных соответствующими целевыми функциями. Предложенный критерий оптимизации подсистем соответствующей национальной системы стандартизации позволил определить области адекватности для исследованных подсистем с граничными условиями их оптимизации (гармонизации) при значениях от 0,5 до 0,9. В соответствии с этим критерием определен достигнутый уровень гармонизации исследованных подсистем - от 0,1 до 0,9.

Обоснованы основные принципы построения оптимизированных на национальном уровне систем единиц физических величин и классификации единиц физических величин, на основе чего разработано национальные стандарты относительно единиц физических величин и государственный классификатор единиц физических величин. Проведено классификацию и усовершенствование терминологических подсистем относительно эталонов физических величин и электронных средств измерительной техники. разработана методология исследований и установлены особенности отображения: подсистемы единиц физических величин на общетехническую подсистему прослеживаемости измерений и подсистемы прослеживаемости измерений на другие общетехнические подсистемы; обязательной подсистемы стандартизации на общетехническую подсистему аттестации программного обеспечения метрологического назначения и организационно-методическую подсистему представления результатов измерений та другие подсистемы.

Результаты работы использованы при разработке восьми национальных стандартов Украины, одного государственного классификатора, двух национальных рекомендаций по метрологии, а также позволили автору в соавторстве с другими специалистами разработать специальные программы, методические рекомендации, учебные и справочные пособия по вопросам стандартизации и метрологии, которые взяты за основу соответствующих дисциплин в ряде вузов Украины и используются государственными научными метрологическими центрами и территориальными органами системы Госпотребстандарта Украины.

...