Удосконалення підсистеми правової нормативної бази державної метрологічної системи для калібрування засобів вимірювальної техніки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР ІНСТИТУТ МЕТРОЛОГІЇ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

УДОСКОНАЛЕННЯ ПІДСИСТЕМИ ПРАВОВОЇ НОРМАТИВНОЇ БАЗИ ДЕРЖАВНОЇ МЕТРОЛОГІЧНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ КАЛІБРУВАННЯ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

Спеціальність: Державна метрологічна система

Малецька Ольга Євгенівна

Харків, 2008 рік

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Захист громадян і національної економіки від наслідків недостовірних результатів вимірювань є однієї з найважливіших завдань метрологічної діяльності під час здійснення технічного регулювання в Україні. Технічне регулювання спрямоване на успішне проведення міжнародної діяльності, подолання технічних бар'єрів під час торгівлі з іншими країнами, випуск на ринок конкурентоспроможної продукції, що неможливо без забезпечення єдності вимірювань у країні на основі державної метрологічної системи. Ця система повинна постійно удосконалюватися відповідно до пріоритетів державної економічної політики та міжнародних тенденцій розвитку метрологічної діяльності. При цьому повинна удосконалюватися і нормативна база державної метрологічної системи на підставі встановлення сучасних цілей стандартизації, своєчасного перегляду і розроблення нових документів в галузі метрології. Це неодноразово підкреслювалося у цілому ряді постанов Кабінету Міністрів України та наказах Держспоживстандарту України, наприклад, у Концепції розвитку державної метрологічної системи на період до 2015 року, схваленої розпорядженням Кабінету Міністрів України від 25.06.2008 р. № 874-р. Тому завдання удосконалення нормативних документів в галузі метрології набуває особливого значення.

Метрологічна діяльність включає ряд робіт, серед яких калібрування засобів вимірювальної техніки є значною на національному і міжнародному рівнях для забезпечення якості продукції. Калібрування ЗВТ є провідним у таких основоположних міжнародних стандартах, як ISO 10012 і ISО/ІЕС 17025, та має безпосереднє відношення до усунення технічних бар'єрів під час торгівлі.

У роботі вирішується науково-прикладна задача, що об'єктивно виникла, удосконалення робіт зі стандартизації в галузі метрології, спрямованих на формування правової нормативної бази, і розробці на цій основі нормативних документів на рівні держави та підприємств, які регламентують вимоги до калібрування ЗВТ на основі чинного законодавства України і міжнародних документів. Рішення цієї задачі актуально та має важливе значення для ефективного функціонування державної метрологічної системи, тому що спрямоване на забезпечення єдності вимірювань і визнання іншими країнами результатів вимірювань, проведених в Україні, що необхідно для випуску високоякісної продукції й успішного просування її на зовнішній ринок.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися з 1992 р. у рамках НДР, проведених у Національному науковому центрі «Інститут метрології» щодо створення нормативних основ державної системи забезпечення єдності вимірювань і розробці нормативних документів в галузі метрології, у тому числі за темами: “Гармонізація національних стандартів з міжнародними і європейськими» (2001 р. - 2007 р.), „Розробка державних стандартів у сфері метрології (тема 06.04.00.00.11, 2007 р.), „Розробка Програми перегляду діючих в Україні міждержавних стандартів (ГОСТ), розроблених до 1992 року і приведення їх у відповідність із Угодою про технічні бар'єри в торгівлі СОТ відповідно до Плану національної стандартизації на 2007 рік у частині перегляду і розроблення національних стандартів, закріплених за ТК 63” і науково-дослідна тема КООМЕТ № 301/ua/04 “Розроблення форми сертифіката калібрування” (2004 р.).

Участь здобувача у виконанні вищевказаних НДР - науковий керівник теми або відповідальний виконавець. У результаті виконання цих тем розроблено більш 250 національних стандартів, у тому числі 10 основоположних національних стандартів в галузі метрології, де автор є одним із розробників.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка наукових методів удосконалення правової нормативної бази державної метрологічної системи, які дозволять ефективно здійснювати роботи із стандартизації в галузі метрології, і на цій підставі розробляти і актуалізувати нормативні документи для калібрування засобів вимірювальної техніки.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні основні задачі:

- аналіз міжнародних і національних вимог до калібрування засобів вимірювальної техніки, визначення забезпеченості нормативними документами і перспективи розвитку нормативної бази;

- розроблена концепції створення нормативної бази державної метрологічної системи на підставі системного підходу;

- розроблення методології формування системи нормативної бази державної метрологічної системи та її підсистем, яка містить метод, оснований на побудові моделей системи та її підсистем, та методику визначення нормативних документів, які слід розробити або переглянути;

- складання типових структур нормативних документів різних рівнів для калібрування ЗВТ залежно від поставлених цілей стандартизації;

- розроблення методу визначення кількості спостережень під час оцінки похибки вимірювальних каналів програмно-технічних комплексів та проведення його експериментальної перевірки;

- проведення апробації результатів теоретичних досліджень щодо удосконалення нормативної бази на прикладі калібрування засобів вимірювальної техніки в залежності від поставлених завдань стандартизації.

Рішення вище перелічених задач дозволить формувати упорядковану нормативну базу державної метрологічної системи, що відповідає сучасним вимогам, забезпечує потреби держави і національної економіки у достовірних результатах вимірювань, і вдосконалювати її по мірі необхідності.

Об'єкт дослідження: процес формування нормативної бази державної метрологічної системи для калібрування засобів вимірювальної техніки.

Предмет досліджень: підсистема нормативної бази державної метрологічної системи для калібрування засобів вимірювальної техніки.

Методи досліджень:

- теоретичні;

- експериментальні.

Теоретичні дослідження базуються на фундаментальних положеннях метрології щодо забезпечення єдності вимірювань, методах синтезу та аналізу, теорії систем, теорії графів, теорії імовірності і математичної статистики, положеннях загальної теорії якості та стандартизації.

Експериментальні дослідження виконувалися з плануванням експерименту і статистичної обробки даних, сучасних засобів вимірювальної техніки і розробленого методичного забезпечення.

Наукова новизна отриманих результатів. На підставі аналізу вимог міжнародних документів та нормативно-правових актів і документів нормативної бази державної метрологічної системи, синтезу його результатів, проведення теоретичних досліджень та їх апробації стосовно калібрування засобів вимірювальної техніки, розроблена концепція удосконалення нормативної бази на підставі системного і процесного підходів. При цьому:

1) розроблена методологія формування ієрархічної системи нормативної бази державної метрологічної системи, яка може бути застосована до різноманітних об'єктів стандартизації та базується на системній побудові нормативної бази та її підсистем у відповідності з установленими цілями стандартизації;

2) розроблено метод побудови математичних моделей системи та її підсистем з використанням теорії графів і матриць зв'язку її елементів, який передбачає порівняння чинної та бажаної моделей підсистем, складання переліку документів, що повинні бути переглянуті або розробленні, та визначення змісту цих документів;

3) для підсистеми „калібрування засобів вимірювальної техніки” побудовані чинна та бажана моделі, встановлена структура її нормативних бази в залежності від поставлених системних цілей стандартизації;

4) запропоновано метод установлення мінімальної кількості спостережень для оцінки похибки вимірювальних каналів програмно-технічних комплексів на основі застосування теорії порядкових статистик.

Сукупність проведених наукових розробок і отримані теоретичні результати створюють основу проведення стандартизації в галузі метрології на підставі ефективної науково обґрунтованої методології удосконалення нормативної бази, що сприяє забезпеченню єдності вимірювань в Україні.

Практичне значення отриманих результатів. Запропоновано метод формування нормативної бази на підставі системного та процесного підходів, призначений до використання під час підготовки пропозицій до програм та річних планів національної стандартизації, а також підчас розробки нормативних документів.

Розроблена методика формування ієрархічної нормативної бази державної метрологічної системи (ДМС), яка може використовуватися під час проведення робіт зі стандартизації в галузі законодавчої і практичної метрології, зокрема, для встановлення переліку нормативних документів, що підлягають гармонізації, перегляду або розробці. Ця методика може бути використана для різноманітних об'єктів стандартизації.

На підставі запропонованої методології формування нормативної бази, розроблені такі основоположні національні стандарти в галузі метрології, як ДСТУ 3215-95 „Метрологія. Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки. Організація та порядок проведення” - ДСТУ 3989-2000 „Метрологія. Калібрування засобів вимірювальної техніки. Основні положення, організація, порядок проведення та оформлення результатів”. Проекти ДСТУ: „Метрологія. Атестація випробувального обладнання. Основні положення”, „Метрологія. Нормативні документи з метрології. Основні положення, види та правила розроблення” та „Метрологія. Вимірювання. Основні положення та порядок проведення”.

Розроблено метод установлення мінімальної кількості спостережень під час оцінки похибки вимірювальних каналів програмно-технічних комплексів та алгоритм методики, які використані при проведенні метрологічної атестації вимірювальних каналів понад 40 таких комплексів. Коректність методу підтверджена експериментальними дослідженнями на практиці.

Результати роботи використовуються також при розробці спеціальних навчальних курсів для студентів спеціальності «Метрологія, стандартизація й сертифікація».

Особистий внесок здобувача. Основні наукові розробки виконані автором самостійно.

Теоретичні й експериментальні дослідження, розробка концепції, методології, методів і методик, які виносяться на захист, виконані автором особисто.

Здобувач є одним з розробників таких національних нормативних документів з метрології, як:

- ДСТУ 2681-94 Метрологія. Терміни та визначення;

- ДСТУ 2682-94 Метрологія. Метрологічне забезпечення. Основні положення;

- ДСТУ 3215-95 Метрологія. Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки. Організація та порядок проведення;

- ДСТУ 3989-2000 Метрологія. Калібрування засобів вимірювальної техніки.

Основні положення, організація, порядок проведення та оформлення результатів, а також проектів національних стандартів, які підготовляються до затвердження:

- ДСТУ Метрологія. Інтервал засобів вимірювальної техніки. Основні положення;

- ДСТУ Метрологія. Атестація випробувального обладнання. Основні положення;

- ДСТУ Метрологія. Державна метрологічна система. Основні положення;

- ДСТУ Метрологія. Робочі еталони. Основні положення, вимоги до застосування;

- ДСТУ Метрологія. Нормативні документи по метрології. Основні положення, види і правила розробки;

- ДСТУ Метрологія. Вимірювання. Основні положення та порядок проведення.

У спільних роботах автором виконані постановка завдання досліджень, систематизація результатів і прийняття щодо них рішень.

Апробація результатів роботи. Основні положення та результати дисертаційної роботи були викладені, обговорені й пройшли апробацію на 13 міжнародних, національних науково-технічних конференціях, нарадах і семінарах таких, як:

- IV Всесоюзна науково-технічна конференція молодих учених і фахівців Держстандарту, м. Харків, 1980 р.;

- Всесоюзне науково-технічного нарада Мінвуглепрому СРСР, м. Москва, 1984 р.;

- VII Всесоюзна конференції молодих учених і фахівців Держстандарту СРСР, м. Казань, 1987 р.;

- IV Всесоюзна науково-технічна конференція «Метрологічне забезпечення машинобудівних галузей народного господарства», м. Москва, 1987 р.;

- І Українська науково-технічна конференція”, м. Харків, 1994 р.;

- ІІ Міжнародна науково-технічна конференція „Метрологія і вимірювальна техніка” „Метрологія-99”, м. Харків;

- ІІ Міжнародна науково-технічна конференція „Метрологія в електроніці - 2000”, м. Харків;

- ІІІ Міжнародна науково-технічна конференція „Метрологія й вимірювальна техніка” „Метрологія-2002”, м. Харків;

- навчальний семінару КООМЕТ «Філософія розвитку та впровадження систем менеджменту якості відповідно до ИСО/МЭК 17025 у випробувальних і калібрувальних лабораторіях», Мінськ, Білорусь, 2003 р.; ІV Міжнародна науково-технічна конференція „Метрологія і вимірювальна техніка” „Метрологія-2004”, м. Харків;

- ІІ науково-технічний семінар „Невизначеність вимірювань: нормативні, наукові, методичні і виробничі аспекти”, м. Харків, 2005 р.;

- V Міжнародна науково-технічна конференція „Метрологія і вимірювальна техніка” „Метрологія-2006”;

- ІV науково-технічний семінар „Невизначеність вимірювань: наукові, нормативні, прикладні і методичні аспекти” м. Харків, 2007 р., а також на різних галузевих семінарах фахівців - метрологів.

У повному обсязі робота розглядалася на наукових семінарах кафедри технологій і керування якістю в машинобудуванні Української інженерно-педагогічної академії. Матеріали роботи покладено в основу основоположних національних стандартів України групи «Метрологія», 1 рекомендацій КООМЕТ, а також в основу пропозицій ТК 63, які подавались до планів національної стандартизації з 2002 р. по 2008 р. Публікації. За темою роботи опубліковано 11 статей, виданих у журналах, які входять у перелік ВАК України, і 13 тез доповідей на науково-технічних конференціях, у т.ч. і міжнародних. Структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 4 розділів, висновку, переліку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг дисертації включає 170 сторінки з 21 рисунком, 6 таблиць, список використаних джерел з 108 найменуваннями на 9 сторінках. Додатки на 38 сторінках включають проекти розроблених стандартів, результати експериментальних досліджень та акти впровадження результатів досліджень.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дослідження, сформульовані мета і задачі, наведені відомості про наукову новизну, практичне значення та апробацію результатів проведених теоретичних досліджень, публікації матеріалів та впровадження результатів роботи.

У першому розділі розглянутий сучасний стан проблеми стандартизації в метрології та розв'язуваної науково-практичної задачі на основі аналізу чинних в Україні нормативно-правових актів і нормативних документів в галузі метрології, національних і міжнародних вимог до проведення калібрування засобів вимірювальної техніки (ЗВТ), а також огляду робіт зі стандартизації, методів кількісної оцінки якості об'єктів, описаних у національних і закордонних джерелах інформації за період 1960 р. - 2007 р. Показане, що сучасний стан науково-технічної проблеми забезпечення єдності вимірювань на основі регламентації положень, норм і правил у нормативних документах, управління якістю проведених метрологічних робіт є логічним продовженням робіт таких вчених, як Азгальдов Г.Г., Грановський Ю.В., Новицький П.В., Постика В.М., Сааті Т., Харари Ф. і інші, які вирішували задачі керування, удосконалювання стандартизації, метрологічної діяльності та оцінки якості різних об'єктів.

Системність проведення робіт зі стандартизації декларується як один з її принципів з 60 років ХХ-го століття. Однак, практичні методи реалізації системного підходу до стандартизації не одержали необхідного розвитку. У роботах вітчизняних і закордонних авторів містяться пропозиції з удосконалювання стандартизації та метрологічної діяльності на основі розроблення нормативних документів, застосування різних методів кількісної оцінки якості об'єктів для рішення завдань оптимізації. Але в них відсутні матеріали, які розглядали б поставлену проблему вдосконалювання стандартизації в галузі метрології в комплексі - від постановки мети стандартизації, розгляду нормативної бази як системи, процесного підходу до формування нормативної бази ДМС і розробки нормативної бази на підставі побудованої моделі.

Аналіз законодавчих актів і чинних нормативних документів показав, що нормативна база в галузі калібрування засобів вимірювальної техніки вимагає застосування нових підходів, виходячи з подвійності вимог до цього процесу - національне законодавство і міжнародні вимоги. Але це можливо тільки на основі теоретичних досліджень, які дозволять забезпечити ефективність прикладних рішень в галузі стандартизації.

Таким чином, рішення наявної науково-практичної задачі удосконалення нормативної бази ДМС, у тому числі і для калібрування засобів вимірювальної техніки, вимагає проведення теоретичних і експериментальних досліджень для одержання принципових рішень щодо розроблення нормативних документів в галузі метрології.

Другий розділ присвячений розробленню методів удосконалення нормативної бази ДМС на основі системного підходу і розгляду конкретної метрологічної роботи як процесу, а також розробленню теоретичних основ оцінки похибки вимірювальних каналів програмно-технічних комплексів при проведенні їх калібрування. Об'єктами теоретичних досліджень у цьому розділі були: нормативна база ДМС і її підсистема для калібрування засобів вимірювальної техніки.

З метою розробки методів створення нормативної бази ДМС установлені коректність застосування терміна «система» до нормативної бази ДМС і визначено наявність системної мети і властивостей системи на підставі того, що нормативна база повинна являти собою впорядковану множину нормативних документів, що регламентують вимоги, норми і правила забезпечення єдності вимірювань на різних рівнях керування економікою: національний, галузевий і рівень підприємства.

Нормативна база ДМС розглянута як багаторівнева, ієрархічна система. Показано, що існує відмінність між реальною накопиченою неупорядкованою множиною нормативних документів в галузі метрології - чинна нормативна база і необхідною їхньою множиною - бажана система нормативної бази ДМС. Запропонована математична модель системи нормативної бази ДМС і її підсистем, яка може бути представлена графічно у вигляді графа. Виходячи з того, що структурні елементи системи нормативної бази ДМС призначені для реалізації частковий цілей, то модель цієї системи буде являти собою граф з основними орієнтованими деревами, що утворюють ієрархічну структуру. При цьому перелік основних дерев цієї моделі буде залежати від обраних часткових цілей стандартизації. Відмінність чинної та бажаної моделей системи виникає через зміну цілей у над системі, якої є ДМС, через зміну завдань технічного регулювання на підставі пріоритетів державної економічної політики та інтересів національної економіки. Тому для побудови моделей системи необхідно встановити мету над системи - ДМС, мету нормативної бази, яка входить як система в над систему, і часткові цілі підсистем нормативної бази.

Проведені в роботі теоретичні дослідження дозволили сформулювати наступні властивості системи нормативної бази ДМС і її підсистем:

1) залежність від системної мети, яка є зовнішнім чинником, тому що формується в над системі;

2) простота, яка характеризується наявністю необхідної інформації, що дозволяє створювати, використовувати та управляти системою на підставі чинного в країні законодавства і прийнятих принципів технічного регулювання;

3) динамічність, яка визначається постійно мінливими елементами, що доповнюються, системи і її підсистем;

4) взаємно вкладеність елементів системи, яка проявляється в тому, що для нормативної бази будь-який її елемент може бути представлений у різних підсистемах залежно від обраної ознаки формування цих підсистем. Наприклад, нормативний документ, що регламентує основні вимоги до калібрування засобів вимірювальної техніки, може виступати як основний документ у підсистемі «калібрування засобів вимірювальної техніки» і як один з документів у підсистемі «метрологічні роботи».

5) кристалізація елементів системи, яка полягає в блокуванні факторів розвитку системи шляхом їхньої фіксації в певний момент часу, тобто вважається, що в цей момент часу системна мета не змінюється, наприклад, законодавчі вимоги до забезпечення єдності вимірювань в країні не змінюються.

Виходячи з того, що система і її підсистеми складаються з окремих елементів, які можна представити моделлю, у якості математичної моделі обрана матриця, представлена на рис. 1.

Рис. 1:

Установлені такі властивості моделі системи:

1) ієрархічність. Модель може бути представлена цілком упорядкованою множиною S, у якій немає повторюваних елементів, тобто якщо елементи хi-1, х, хi+1, то або хi-1 передує х (хi-1) або х передує хi+1. Ця впорядкована множина задовольняє законам рефлективності (усі елементи системи передують друг другові, тобто х_i-1 х_i для всіх елементів х_i, де i - порядковий номер елемента), анти симетричності (якщо елементи передують друг другові: х_i-1х_i та х_iх_i-1, то це ті самі елементи) і транзитивності.

2) стаціонарність при фіксованім значенні часу (модель є статична, тому що подає собою миттєвий портрет системи);

3) обмеженість, тому що вона представляє об'єкт стандартизації лише в якийсь його частині;

4) прагматичність, тому що вона створюється для організації практичних дій, які в цей момент часу можуть розглядатися як правильні дії;

5) абстрактна реальність. Реальність моделі визначається нормативними документами.

Абстрактність визначається тим, що побудована модель є інформаційною, створеною засобами свідомості, і на її основі формується перелік нормативних документів, які повинні бути розроблені для реалізації бажаної реальності.

При побудові моделі підсистеми враховується часткова мета підсистеми Р_о, яка може бути подана як деяка кількість часткових цілей Р₁, Р₂, Р_i,…, Р_h. Модель підсистеми будується на основі оцінки кожної часткової мети Р_h. Враховуючи, часткові цілі може бути побудовано кілька моделей підсистеми, які відповідають поставленій меті системи. Приклад моделі наведено на рис. 2. У результаті порівняння чинної і бажаної моделей системи або підсистеми утворюється матриця елементів, які необхідно стандартизувати.

На підставі цієї матриці може бути складений перелік нормативних документів, що підлягають перегляду або розробці. Для побудови моделі системи і її підсистем необхідно визначити сукупність елементів, її утворюючих. Для цього запропоновано розглядати кожну метрологічну роботу як процес, при здійсненні якого використовуються необхідні ресурси для перетворення вхідних елементів у вихідні елементи.



Для оцінки похибки вимірювальних каналів програмно-технічних комплексів (ВК ПТК), структура яких заснована на застосуванні програмно-технічних засобів, таких як контролери, модулі аналогових вхідних сигналів, модуль центрального контролера, була побудована математична модель. Обробка статистичних даних виконувалася статистико-ймовірнісним методом.

При оцінці похибки ВК ПТК розглядався як «чорний ящик», що має один вхід і один вихід. При побудові моделі похибки ВК ПТК було враховано наступне:

- значення похибки ВК ПТК є оцінкою якості цього ПТК;

- похибка ВК ПТК, як будь-якого іншого засобу вимірювальної техніки, складається із систематичної і випадкової складових;

- розрядність використовуваних програмно-технічних засобів і розрядність індикації вимірюваної фізичної величини впливають на результат оцінки похибок та повинні визначатися вимогами до якості ВК ПТК;

- при класифікації похибки ВК ПТК як систематичної, закон її розподілу ухвалюється рівномірним.

У відповідності із методом Ллойда за засобом найменьших квадратов
А. Сарханом та Б. Грінбергом визначені оптимальні лінійні незміщені оцінки для рівномірного закону розподілу:

Де:

* - незміщена оцінка математичного очікування результатів вимірювання;

* - незміщена оцінка розмаху результатів вимірювання;

Х ₍₁₎ - найменше значення із ряду результатів n спостережень;

Х _(n) - найбільше значення із ряду результатів n спостережень.

Використовуючи результати статистичного аналізу, ураховуючи, що на підставі теорії порядкових статистик для рівномірного розподілу екстремальні значення Х₍₁₎ и Х_(n) є достатніми статистиками, виведена формула для розрахунку кількості спостережень при вимірюванні:

Де:

Д - необхідне значення абсолютної похибки відповідного ВК ПТК за технічним завданням;

(Х_(n) - Х ₍₁₎) - максимально можливий розмах між спостереженнями при одному вимірюванні.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням, спрямованим на перевірку правильності запропонованих у другому розділі методів. Визначені загальна методика проведення досліджень, об'єкти досліджень і програма досліджень.

Під час апробації розробленої методології застосування системного підходу до формування нормативної бази ДМС було визначено доцільним сформувати три такі підсистеми: законодавча метрологія, загальна метрологія та метрологічні роботи. Підсистема «законодавча метрологія» об'єднує нормативні документи, які установлюють правила, вимоги та норми для забезпечення єдності вимірювань в законодавчо регулюваній сфері.

Підсистема «загальна метрологія» об'єднує нормативні документи, які установлюють правила, вимоги та норми, що необхідні для всіх суб'єктів та об'єктів метрологічної діяльності.

Підсистема «метрологічні роботи» об'єднує нормативні документи, які установлюють правила, вимоги та норми, що необхідні для здійснення конкретної метрологічної роботи.

Метрологічними роботами є повірка і калібрування засобів вимірювальної техніки, проведення метрологічної експертизи технічної документації, метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки, розроблення та атестація методик виконання вимірювань, державні випробування ЗВТ, проведення вимірювань, тощо.

Для того, щоб довести коректність методу створення системи нормативної бази і її моделі на основі системного і процесного підходу об'єктом досліджень була обрана її підсистема для калібрування ЗВТ. Калібрування ЗВТ представлене у вигляді процесу, для якого розглянуті можливі варіанти розкладання на підпроцеси залежно від поставлених цілей технічного регулювання, системи нормативної бази ДМС і часткових цілей калібрування.

Обрані дві мети, на прикладі яких доведена правильність розробленою методології формування системи нормативної бази та її підсистем. Перша розглянута мета - забезпечення компетентності калібрувальної лабораторії при проведенні калібрування ЗВТ:

- національними науковими центрами згідно з „Угодою про взаємне визнання національних еталонів і сертифікатів калібрування і вимірювань, які видаються національними метрологічними інститутами” (MRA);

- для власних потреб підприємств;

- для сторонніх підприємств.

При цьому в якості часткових цілей установлене:

- відповідність вимогам Форуму якості КООМЕТ;

- відповідність вимогам «Правил уповноваження і атестації в державній метрологічній системі» і відповідність вимогам ДСТУ ISO/IEC 17025. Друга розглянута мета - визначення похибки вимірювальних каналів систем при проведенні їх метрологічної атестації або калібрування. Для кожної часткової цілі побудовані моделі цієї підсистеми - чинна та бажана, визначене коріння основних дерев цих підсистем і їх елементи. На підставі різниці матриць двох моделей визначені елементи, вимоги до яких не встановлені. Експериментально доведено, що на підставі запропонованого методу досягається виконання вимоги про виключення дублювання нормативних документів, по моделі аргументовано ухвалюється рішення про ранг нормативного документа і його зміст, складається оптимальний перелік нормативних документом, що підлягають перегляду, заміні або розробці.

Показано, що модель підсистеми для калібрування ЗВТ залежить від прийнятих у над системі до неї вимог, які встановлені в законодавчих і нормативно-правових актах ДМС.

Для перевірки правильності методики оцінки похибки ПТК були проведені експериментальні дослідження необхідні для розрахунку похибки ВК різних ПТК, виготовлених із застосуванням модулів різних фірм, проведене порівняння результатів оцінки похибки «класичним» методом і запропонованим у цій роботі. Результати експериментальних досліджень довели правильність проведених теоретичних досліджень щодо визначення кількості спостережень при одному вимірюванні, недоцільність застосування “класичного” метод для визначення похибки ВК ПТК у разі суттєвості систематичної похибки. У четвертому розділі з метою реалізації розроблених методів подані алгоритми методик формування нормативної бази ДМС та оцінки похибки вимірювальних каналів програмно-технічного комплексу, що входить до складу автоматизованих систем керування технологічними процесами.

Визначені переліки нормативних документів національного рівня і рівня підприємства з урахуванням вимог законодавчих і інших нормативно-правових актів ДМС підсистеми “калібрування ЗВТ” для системної мети - забезпечення компетентності калібрувальної лабораторії та для часткової мети - проведення калібрування ЗВТ у відповідності з міжнародними вимогами. Виходячи із визначених властивостей моделі системи нормативної бази ДМС і її підсистем, алгоритм методики містить послідовні дії, які описані поетапно. При цьому на першому етапі встановлюється системна мета, визначаються системи, для якої необхідно скласти перелік нормативних документів, та її підсистеми.

На другому етапі здійснюється опис і аналіз джерел інформації для формування системи нормативної бази і її підсистем. Цей етап є визначальним для формування системи нормативної бази, тому що залежно від прийнятого принципу організації підсистем можуть бути реалізовані різні моделі.

На третьому етапі для формування системи нормативної бази проводиться декомпозиція системної мети на часткові цілі.

На четвертому етапі необхідно виявляються структурні елементи, призначені для реалізації часткових цілей. Для цього визначити процеси та підпроцеси і їх елементи, встановити зв'язок об'єкта стандартизації з іншими системами та підсистемами.

На п'ятому етапі будується чинна та бажана моделі системи (або підсистеми) нормативної бази ДМС, використовуючи орієнтований граф, вершинами якого будуть структурні елементи системи, а дуги орієнтованого графа будуть показувати, як між собою зв'язані структурні елементи. При цьому, враховуючи, що структурні елементи системи нормативної бази ДМС призначені для реалізації часткових цілей, модель системи нормативної бази буде являти собою граф з основними орієнтованими деревами, що утворюють ієрархічну структуру. Враховуючи, що число часткових функцій збільшується в міру розвитку національної економіки та виникнення нових вимог щодо забезпечення єдності вимірювань, а при цьому буде збільшуватися і число цілей та відповідно число дерев моделі, для рішення цього завдання розроблено алгоритм, заснований на виборі часткових цілей, за якими вибираються елементи, що формують корінь дерев нижчого рівня моделі системи нормативної бази ДМС. Цей процес буде повторюватися стільки раз, скільки це необхідно для реалізації бажаної моделі системи нормативної бази ДМС. В роботі наведена узагальнена модель системи нормативної бази, що полягає зі структурних елементів - корінь дерев підсистем. Коріння дерев моделі системи нормативної бази ДМС можна формувати виходячи із прийнятого принципу організації підсистем.

На підставі розробленої моделі ухвалюється рішення про ранг нормативного документа і його зміст, тобто один нормативний документ може відповідати одному структурному елементу моделі або в один нормативний документ можуть увійти кілька структурних елементів моделі залежно від обраного варіанта розробки моделі системи.

На шостому етапі формуються матриці зв'язків елементів А = (Х_i,j), у яких i і j змінюється від 1 до n, для чинної та бажаної моделей. Для цього елементам привласнити значення мінус 1, якщо елемент розташований нижче по ієрархії, 0, якщо елементи не зв'язані, і 1, якщо елементи розташований вище по ієрархії. При цьому мінус 1 і 1 указують на наявність зв'язку між елементами, а 0 - на його відсутність.

На сьомому етапі порівнюються ці матриці і формується матриця різниці елементів чинної та бажаної моделей, перевірити відсутність елементів цієї матриці у інших підсистемах нормативної бази ДМС, вилучити елементи, що повторюються, та сформувати окремі елементи у зміст нормативних документів. В цьому розділі на прикладі розроблення 2-х національних стандартів апробовано метод застосування процесного підходу для визначення змісту нормативного документу.

Алгоритм методики оцінки похибки ВК ПТК враховує особливості застосованих багато розрядних аналогово-цифрових перетворювачів, які мають основний вплив на похибку цих каналів. Ця методика полягає в аналізі вимог технічного завдання на розроблення ПТК щодо похибки вимірювальних каналів, виборі еталонних ЗВТ, визначенні точок діапазону вимірювань ВК, в яких будуть проводитися експериментальні дослідження, оцінці суттєвості випадкової, систематичної похибок та варіації показів ВК, розрахунку кількості спостережень в кожній точці дослідження, проведенні експериментальних досліджень, розрахунок похибки ВК, порівнянні одержаних значень похибки з вимогами технічного завдання, оформленні результатів метрологічної атестації або калібрування ВК ПТК. Ця методика впроваджена при проведенні метрологічної атестації ВК ПТК для різних систем. Наведені протоколи експериментальних досліджень вимірювальних каналів, які вимірюють різні фізичні величини.

ВИСНОВКИ нормативний державний калібрування

В дисертаційній роботі розроблені наукові методи удосконалення нормативної бази державної метрологічної системи, які сприяють підвищенню ефективності робіт із стандартизації в галузі метрології, упорядкуванню нормативних документів, що стосуються окремих метрологічних робіт, у тому числі і калібрування засобів вимірювальної техніки, а саме:

1. Визначено концепцію побудови нормативної бази державної метрологічної системи на підставі системного і процесного підходів з урахуванням залежності цієї бази від установленої мети стандартизації.

2. Розроблено методологію формування ієрархічної нормативної бази державної метрологічної системи, в якій:

- нормативна база розглядається як система, що має системну мету, складається з окремих взаємопов'язаних підсистем, має властивості, які дозволяють побудувати її модель та моделі її підсистем;

- побудова підсистем нормативної бази здійснюється на підставі задач державної метрологічної системи;

- удосконалення нормативної бази здійснюється на підставі побудови чинної та бажаної математичних моделей, які дозволяють порівняти наявну базу з перспективною базою, що відповідає сучасним вимогам законодавчої та практичної метрології;

- для встановлення елементів бажаної моделі застосовується процес - підхід, при якому деталізація процесів дозволяє розширювати модель в ширину та глибину, що дає можливість аргументовано встановлювати структуру та зміст нормативних документів.

Розроблена методологія реалізована на прикладі підсистеми „калібрування засобів вимірювальної техніки”.

3. Запропоновано метод побудови математичних моделей системи нормативної бази та її підсистем, який дозволяє визначати складові об'єктів стандартизації та складати перелік нормативних документів, що підлягають розробленню, скасуванню або перегляду.

4. Розроблено методику удосконалення нормативної бази, яка дозволяє систематизувати структуру нормативної бази, обґрунтовано підготовлювати пропозицій до планів національної стандартизації, встановлювати зміст нормативних документів. Методику апробовано для калібрування засобів вимірювальної техніки на національному рівні та на рівні підприємства (організації) для різних часткових цілей стандартизації.

5. Запропоновано метод установлення кількості спостережень для оцінки похибки вимірювальних каналів сучасних програмно-технічних комплексів на основі застосування теорії порядкових статистик, та розроблена відповідна методика, яка дозволяє значно скоротити час на проведення оцінки похибки вимірювальних каналів. Ця методика експериментально перевірена.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ У ФАХОВИХ ВИДАННЯХ

1. Марков Б.Ф., Аникин В.В., Малецкая О.Е. Применение информационного моделирования в процессе разработки комплекса СТП по метрологическому обеспечению // Стандарты и качество. 1979. №12.

2. Марков Б.Ф., Аникин В.В., Малецкая О.Е. Разработка комплекса НТД по метрологическому обеспечению отрасли//Измерительная техника. 1983. №10. С. 6-7.

3. Марков Б.Ф., Аникин В.В., Малецкая О.Е. О взаимодействии ведомственных метрологический служб и метрологических институтов // Измерительная техника. 1987. №6. С. 67-68.

4. Марков Б.Ф., Малецкая О.Е. Основные направления создания нормативных основ национальной системы обеспечения единства измерений // Український метрологічний журнал. 1995. Вып.1. С. 14-16.

5. Жиромский В., Малецкая О. Система сертифікації персоналу вимірювальних та калібрувальних лабораторій // „Стандартизація, сертифікація, якість”. 2002. №4(19). С. 28-30.

6. Мачехин Ю.П., Малецкая О.Е., Неежмаков П.И., Мусил С., Кромкова Е. Функционирование системы управления качеством как необходимое условие взаимного признания национальных эталонов // Український метрологічний журнал. 2003. Вып.4. С. 7-10.

7. Малецька О., Неєжмаков П. Форум якості КООМЕТ в Україні// Стандартизація, сертифікація, якість. 2002. №4(19). С. 45.

8. Малецька O.Є. Шляхи реалізації вимог до компетентності випробувальних і калібрувальних лабораторій на підставі положень державної метрологічної системи // Стандартизація, сертифікація, якість. 2005. №5. С.38-40.

9. Малецкая О.Е. Формирование системы нормативных документов по оценке неопределенности измерений // Системи обробки інформації. - випуск 6(64). Харьков - 2007. С. 63-64.

10. Трищ Р.М., Малецька О.Є. Оцінювання метрологічних характеристик вимірювальних каналів каналов програмно-технічних комплексів//Вістник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Технології в машинобудуванні.:НТУ „ХПІ”: 2008. №4. С. 104-111.

11. Малецька О.Є. Державна метрологічна система. Розвиток нормативної бази // Стандартизація, сертифікація, якість. 2008. №2. С. 29-31.

Размещено на Allbest.ru

...