Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ целей и задач метрологического обеспечения с предприятия .
1.1 Содержание метрологического обеспечения разработки и с производства продукции.
1.2 Роль метрологического обеспечения предприятия в его с системе менеджмента качества .
1.3 Постановка задачи исследований.
Глава 2. Оценка влияния метрологического обеспечения на с показатели его эффективности .
2.1 Влияние погрешностей измерений параметров с технологического процесса на его точность.
2.2 Влияние погрешности СИ на достоверность контроля с качества создаваемой предприятием продукции .
2.3 Оценка влияния достоверности метрологического анализа на с качество продукции.
Глава 3. Разработка метода проверки статистических гипотез при с оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям .
3.1 Выбор показателей метрологического обеспечения для с оценки его соответствия установленным требованиям.
3.2 Выбор методики проверки статистических гипотез для с оценки соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям .
3.3 Сравнение числа наблюдений (объема выборок) для с различных процедур проверки статистических гипотез.
Глава 4. Разработка способа определения оптимальных параметров с последовательной процедуры проверки статистических гипотез .
4.1 Анализ принципов и возможных подходов к выбору показателей эффективности метрологического обеспечения. 98
4.2 Выбор комплексного показателя эффективности проверки соответствия метрологического обеспечения предприятия . 106
4.3 Разработка математической модели расчета экономической эффективности проведения проверки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям. 113
Заключение с. 124
Литература с. 128
- Роль метрологического обеспечения предприятия в его с системе менеджмента качества
- Влияние погрешности СИ на достоверность контроля с качества создаваемой предприятием продукции
- Выбор методики проверки статистических гипотез для с оценки соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям
- Выбор комплексного показателя эффективности проверки соответствия метрологического обеспечения предприятия
Введение к работе
Эффективность работы промышленного предприятия зависит от множества факторов, среди которых важное место занимает повышение качества продукции и обеспечение ее соответствия требованиям отечественных и международных стандартов. В условиях жесткой конкуренции в единой системе международных экономических отношений основными условиями конкурентоспособности предприятия является качество создаваемой продукции, ее цена и способность предприятия выполнить требования заказчика в установленные сроки. Качество продукции рассматривается сейчас как способ удовлетворения потребителя, так и средство уменьшения издержек производства. Как показывает практика, потери предприятия из-за низкого качества продукции, вызванные обнаружением и устранением дефектов, могут достигать до 30% от текущих затрат на производство продукции. Данное обстоятельство приводит к необходимости разработки системы управления качеством предприятия, способной при рациональном сочетании материальных, временных и стоимостных затрат на повышение качества продукции обеспечить производство продукции, удовлетворяющей требованиям заказчика.
В настоящее время вопросы повышения качества продукции решаются на основе систем управления качеством предприятия, соответствующих требованиям международных стандартов ISO серии 9000. Важнейшим элементом системы управления (менеджмента) качества (СМК) предприятия является система его метрологического обеспечения, играющая в ЄМК роль информационно-аналитической основы для управления (улучшения) процессами и объектами, т.е. результативностью СМК предприятия. Метрологическое обеспечение отличает наибольший объём требований в рамках систем менеджмента качества, включающих не только непосредственные измерения в совокупности видов деятельности предприятия, но и повсеместное присутствие измерений при мониторинге и анализе других
видов деятельности, начиная с контроля точности технологических процессов предприятия и заканчивая мониторингом выпускаемой продукции, внутренним аудитом и адекватными корректирующими (управляющими) действиями [19, 62]. Согласно ГОСТ Р ИСО 9001-2008 [30] оценка результативности СМК, т.е. правильности и полноты осуществления процессов, необходимых для СМК, управленческая деятельность руководства предприятия, обеспечение ресурсами должны проводиться на основе достоверной объективной информации, которую можно получить только на основе измерений, обладающих необходимыми точностными показателями, полнотой и своевременностью.
Оценка соответствия метрологического обеспечения предприятия требованиям, предъявляемым к СМК, предполагает контроль соответствия средств измерений (наличие сертификата об утверждении типа, первичной и периодической поверки, работоспособности, наличие документации), методик измерений, испытательного оборудования, средств контроля, планов проведения метрологической экспертизы требованиям, установленным в обязательных нормативных документах.
Анализ «метрологического потенциала» промышленных предприятий (в основном приборостроительных и машиностроительных) показывает, что в среднем на предприятии имеются тысячи средств измерений (СИ), сотни образцов испытательного и контрольного оборудования (ИО), аттестованных методик измерений (МИ). Если учесть, что проверка «соответствия-несоответствия» каждого экземпляра СИ, ИО, а также МИ установленным требованиям составляет в среднем 0,5 часа, то оценка соответствия метрологического обеспечения при сертификации СМК предприятия группой экспертов 3-5 человек потребует неприемлемо большого времени. С другой стороны, требования по метрологическому обеспечению носят, как правило, обязательный характер. Поэтому невыполнение большинства из них приводят к критическому (существенному) несоответствию СМК предприятия установленным требованиям и является основанием для отказа в выдаче
предприятию сертификата на СМК. Данное обстоятельство заставляет, наоборот, стремиться к возможно большему объему проверки и, соответственно, большей достоверности оценки соответствия.
Таким образом, имеется противоречие между потребностями в повышении достоверности оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям и возможными затратами на ее получение.
Разрешение этого противоречия невозможно в рамках существующих методов оценки состояния метрологического обеспечения и требует разработки нового научно-методического аппарата, устанавливающего рациональные соотношения между достоверностью оценки соответствия метрологического обеспечения и возможными затратами, связанными с получением такой оценки.
Исследования по отдельным вопросам оценки соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям проводились в ряде работ. Так, методология проведения контроля качества продукции и метрологического надзора разработана Богомоловым Ю.А., Исаевым Л.К., Окрепиловым В.В., Асташенковым А.И.
Вопросы стратегии получения экспертных оценок качества продукции в зависимости от характеристик плана проверки исследовались в работах Радаева Н.Н., Лукашова Ю.Е., Гильта И.Ю. Исследования статистических методов экспериментального определения состояния средств измерений, контроля и испытаний и его влияния на качество продукции выполнены в работах Назарова Н.Г., Данилевича СБ., Левина С.Ф., Данилова А.А. Организация и порядок проведения метрологической экспертизы разрабатываемой продукции и оценки влияния средств измерений на качество технических систем рассмотрены в работах Сычева Е.И., Шкитина А.Д., Швыдуна В.В.
Однако в проведенных исследованиях методы разрешения вышеуказанного противоречия не рассматривались, поэтому разработка метода оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия
установленным требованиям, позволяющего получить необходимую достоверность оценки соответствия при минимальных затратах на ее получение, является новой актуальной научной задачей, имеющей существенное значение для повышения результативности СМК предприятий.
Для решения сформулированной научной задачи в первой главе диссертации проведен анализ целей и задач метрологического обеспечения предприятия, рассмотрено содержание метрологического обеспечения при получении измерительной информации и достижении ее необходимого качества. Анализ показал [37, 45, 51], что основные усилия по метрологическому обеспечению на предприятии сосредоточены на поддержании точностных показателей технологических процессов создания продукции, испытаниях и контроле ее качества, а также на проведении метрологического анализа (метрологической экспертизы) конструкторской документации, регламентирующей процедуры измерений и измерительного контроля при эксплуатации продукции .
С учетом этого в главе предложена скорректированная известная «петля» качества [35, 73], учитывающая как формирование управляющих воздействий руководства предприятия, так и в управление устройствами для мониторинга и измерений. Анализ требований, содержащихся в ГОСТ Р ИСО 9001-2008 [79], показал, что в нем регламентируются лишь процедуры управления устройствами для мониторинга и измерений предприятия. Такие направления деятельности по повышению качества выпускаемой продукции, как метрологический анализ конструкторской документации, аттестация методик измерений, метрологический надзор за состоянием и правильным применением средств измерений и испытательным оборудованием в [38, 40, 46, 83] не регламентируются и-, следовательно, не проверяются. В связи с этим в 1 -й главе диссертации приведена постановка задачи исследований, содержащая цели, частные задачи исследований, объект, предмет и методы исследований, положения, выносимые на защиту.
Во второй главе диссертации проведены исследования по оценке влияния показателей качества измерений на эффективность функционирования предприятия и результативность его системы менеджмента качества. Используя методы теории чувствительности [58], проведен анализ влияния погрешности измерений на точность технологического процесса и достоверность контроля качества выпускаемой продукции. При этом погрешность измерений параметров технологического процесса и продукции рассматривалась как нестационарный случайный процесс, обусловленный изменением со временем погрешности средств измерений вследствие деградационных процессов в элементах, входящих в их состав [8]. В диссертации получены зависимости точности технологического процесса и достоверности контроля качества выпускаемой продукции как от погрешности измерений, так и от характеристик средств измерений (их метрологической надежности) и показателей системы их поверки (величины межповерочного интервала и достоверности поверки). Анализ полученных зависимостей показал необходимость проверки выполнения требований нормативных документов системы ГСИ в части проведения поверки средств измерений и аттестации испытательного оборудования при оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.
Кроме того, в главе проведен анализ влияния полноты и правильности проведения метрологической экспертизы конструкторской документации создаваемой предприятием продукции в части методов и средств измерений и измерительного контроля, проводимых в ходе эксплуатации продукции. Как установлено в [27, 39], при проведении метрологической экспертизы анализируются и оцениваются правильность выбора измеряемых (контролируемых) в процессе эксплуатации параметров продукции, допусков на их отклонение, соответствие погрешностей измерений и выбранных средств измерений требуемым значениям, наличие и обоснованность системы поверки средств измерений, входящих в состав создаваемых образцов продукции (или
необходимых для их эксплуатации).
Оценка влияния качества выполнения описанных выше процедур, реализуемых в ходе метрологической экспертизы, проводилась с помощью модели [60], устанавливающей зависимость надежности, (коэффициента готовности) образца от качества измерений и измерительного контроля при его эксплуатации. Анализ показал, что точность, продолжительность, периодичность и полнота измерений существенно (и при этом не всегда монотонно) влияют на готовность образца продукции к применению, что подчеркивает важность проведения метрологической экспертизы конструкторской документации и продукции и, естественно, приводит к необходимости проверки полноты и правильности ее проведения при оценке соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям.
В третьей главе диссертации разработан метод проверки статистических гипотез при оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям. Как было установлено выше, соответствие метрологического обеспечения можно оценивать только выборочным методом, что неизбежно приводит к ошибкам в оценке его состояния: признание метрологического обеспечения не соответствующим требованиям, тогда как оно им соответствует (ошибка 1 рода), и признание метрологического обеспечения соответствующим требованиям, тогда как оно им не соответствует (ошибка II рода). Методов проверки статистических гипотез и их модификаций достаточно много [12, 15, 16, 61], поэтому очень важно сформулировать критерий для их сравнения и выбора. В диссертации предложен в качестве критерия выбора метода проверки наименьший потребный объем проверок при одинаковых вероятностях ошибок I и II рода.
Применение метода проверки статистических гипотез предполагает формализованное описание оцениваемой совокупности, состоящей из единичных элементов, в виде случайной величины, характеристики (одна или несколько) которой неизвестны и должны быть оценены в ходе выборочной
проверки. Кроме того, состояние элементов оцениваемой совокупности должно определяться, как правило, без применения инструментальных средств и с максимально возможной достоверностью.
Для такого представления в диссертации проведена декомпозиция показателей метрологического обеспечения предприятия в виде: обобщенный показатель метрологического обеспечения - комплексные показатели метрологического обеспечения (качество измерений, качество испытаний, качество проведения метрологической экспертизы) — единичные элементы метрологического обеспечения (средство измерений, испытательный стенд, методика измерений, процедура метрологической экспертизы) — значения характеристик единичных элементов.
Анализ показал, что единичные элементы метрологического обеспечения в наибольшей степени отвечает требованиям, сформулированным выше для элементов оцениваемой совокупности и ее формализованного списания в виде случайной величины, имеющей некоторый закон распределения. Критерии оценки соответствия каждого единичного элемента определены в нормативных документах системы ГСИ и их выполнение оценивается в виде «соответствует - не соответствует» без применения инструментальных средств. Тогда оцениваемую совокупность элементов можно описать случайной величиной, имеющей биномиальное распределение [44, 52], в котором неизвестным параметром будет доля единичных элементов метрологического обеспечения, не соответствующих установленным требованиям (например, неповеренных средств измерений, неаттестованного испытательного оборудования, неаттестованных методик измерений и др.). При этом вероятность нахождения определенного количества единичных элементов метрологического обеспечения, не соответствующих требованиям в некотором объеме выборки из оцениваемой совокупности элементов рассчитывается по известным формулам для биномиального распределения [59].
В диссертации проведено сравнение двух методов проверки статистических
гипотез - по критерию Неймана-Пирсона и последовательной процедуры, предложенной А. Вальдом. Сравнение проводилось исходя из объема выборки каждого из методов, необходимого для достижения одинаковых вероятностей ошибок I и II рода.
Для определения необходимого объема выборки по наиболее мощному критерию выборочного контроля - критерию Неймана-Пирсона в главе получена система уравнений, устанавливающая зависимость необходимого объема выборки от вероятностей ошибок первого и второго рода. Как показали расчеты, необходимый объем выборки по критерию Неймана-Пирсона существенно увеличивается при уменьшении вероятностей ошибок I и II рода.
Сравнительный анализ объема выборки по критерию Неймана-Пирсона и среднее значение объема выборки, необходимого для последовательной процедуры проверки А. Вальда, показал, что выигрыш в необходимом объеме выборки при последовательной процедуре в среднем составляет 2-К2,5, достигая значений 3-К3,5 при вероятностях ошибок первого и второго рода, меньших 0,001.
В четвертой главе диссертации разработан способ определения вероятностей ошибок Г и II рода и необходимого объема выборки для последовательной процедуры проверки статистических гипотез при оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.
С этой целью проведен анализ принципов и возможных подходов к выбору показателей, определяющих эффективность проведения проверки соответствия метрологического обеспечения. В ходе анализа установлено, что основным принципом выбора показателя эффективности (принцип соответствия) является его строгое соответствие цели, которая может быть достигнута в результате выполнения процесса (применения системы). Иными словами, показатель эффективности должен быть мерой достижения цели действий, мерой успешного выполнения задачи. Применительно к задаче синтеза этот принцип означает, что характер целевой функции и ее
масштабные коэффициенты должны определяться так, чтобы оптимизация целевой функции соответствовала наиболее успешному выполнению поставленной задачи.
Другими принципами выбора показателя эффективности (целевой функции) являются [64]:
принцип однозначности — должна минимизироваться или максимизироваться одна и только одна целевая функция, поскольку однозначное количественное измерение эффективности процесса и сведение показателя эффективности к числу позволяют легко сравнивать различные варианты процессов (процедур);
принцип управляемости — целевая функция должна выражаться через переменные управления, т.е. через те характеристики процесса (системы), которые можно контролировать и изменять; иначе говоря, показатель должен быть критичен к исследуемым параметрам процесса (системы);
принцип подходящей формы — желательно использовать целевую функцию, имеющую экстремум; на целевые функции, не имеющие экстремума, должны быть наложены ограничения для обеспечения решения, которое имело бы смысл;
принцип иерархичности, означающий, что критерий должен учитывать связь системы с метасистемой.
Исходя из сформулированных принципов, выбран комплексный
показатель эффективности процедуры проверки соответствия
метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям. Наиболее близким по смыслу комплексному показателю эффективности процедуры проверки соответствия метрологического обеспечения является коэффициент эффективности метрологического обеспечения, предложенный в [84]. Он является типичным показателем сравнительной оценки с использованием "весовых" коэффициентов. Так, показатель метрологического обеспечения производства по предприятию
определяется как взвешенная сумма частных показателей уровня метрологического обеспечения группы видов измерений, уровня организации метрологической службы предприятия, уровня проведения метрологической экспертизы и уровня квалификации работников подразделений контроля качества предприятия. Единичные (частные) показатели вида измерений характеризуют укомплектованность предприятия рабочими средствами измерений и эталонами, объем собственной поверки средств измерений, выполнение графика поверки, оптимизацию межповерочных интервалов, объем ремонта рабочих средств измерений и эталонов, техническое состояние средств измерений, правильность применения методов и средств измерений, интенсивность замены устаревших средств измерений и др.
Главным достоинством этого показателя является возможность оценить степень «совершенства» метрологического обеспечения предприятия в смысле приближения его к идеальному уровню, при котором измерения проводятся без погрешностей, с максимальными полнотой и быстродействием и т.д. Однако при этом остается открытым вопрос о потребных для достижения такого уровня затратам.
Для преодоления такого недостатка в диссертации принято следующее предположение: требования к метрологическому обеспечению предприятия и его составляющим, установленные в нормативных документах, соответствуют максимальной эффективности функционирования предприятия. Следовательно, любые отклонения от этих требований будут приводить к потерям, в конечном счете к экономическим. Иначе говоря, для' такого предположения как повышение требований к метрологическому обеспечению, так и их снижение должно приводить к уменьшению эффективности функционирования предприятия.
Исходя из выдвинутых предположений, разработана математическая модель для расчета экономического эффекта от проведения проверки
соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.
Проведенный анализ критериев эффективности метрологического обеспечения показал, что процесс метрологического обеспечения предприятия сопровождается потерями в эффективности функционирования предприятия, обусловленными ошибочными решениями при оценке качества выпускаемой продукции и состояния его технологических процессов, и затратами на организацию и проведение оценки соответствия метрологического обеспечения [75, 82].
Потери, обусловленные неудовлетворительным состоянием
метрологического обеспечения предприятия, складываются в общем случае из следующих составляющих:
-потерь, вызванных отсутствием проверки соответствия
метрологического обеспечения установленным требованиям, когда доля дефектных элементов постоянно растет вследствие деградационных процессов, присущих неконтролируемым системам [23, 24];
- потерь, вызванных недостоверной оценкой состояния метрологического обеспечения предприятия из-за имеющих место ошибок первого и второго рода, а также конечных значений браковочного и приемочного уровней дефектных элементов метрологического обеспечения;
Затрат на организацию и проведение оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям, которые зависят от затрат на проверку соответствия одного элемента метрологического и среднего числа (объема выборки) элементов, необходимого для проверки соответствия при определенных значениях вероятностей I и II рода.
Полученная математическая модель устанавливает соотношение между предотвращенными экономическими потерями предприятия обусловленными проведением оценки соответствия метрологического обеспечения
установленными требованиями и соответствующими корректирующими действиями, и затратами на проведение проверки соответствия и реализацию необходимых корректирующих воздействий. Она представляет собой нелинейную функцию, зависящую от четырех переменных, характеризующих процедуру проверки, при этом диапазон возможных вариаций переменных составляет 0-4. Поиск экстремума таких функций возможен различными методами, достаточно подробно описанными в соответствующей литературе [59, и др.] и представленными стандартными программами для ЭВМ.
«Работоспособность» предложенного способа определения вероятностей ошибок I и II рода и необходимого объема выборки для последовательной процедуры проверки статистических гипотез при оценке соответствия метрологического обеспечения оценена в диссертации на «тестовых» функциях [66]. В результате проверки оказалось, что функция потерь, выбранная в качестве критерия эффективности процедуры проверки статистических гипотез, имеет минимум, координаты которого соответствуют оптимальным значениям вероятностей ошибок I и II .рода и объема выборки при последовательной процедуре проверок.
Координаты минимума функции потерь чувствительны к изменению исходных данных, характеризующих зависимость потерь предприятия от различных составляющих его метрологического обеспечения, что требует изучения индивидуальных особенностей каждого предприятия.
Одновременно с нахождением оптимальных значений параметров последовательной процедуры проверки статистических гипотез рассчитывался объем выборки по критерию Неймана-Пирсона при тех же значениях вероятностей ошибок I и II рода. Оказалось, что он в 1,8- 2,2 раза превышает объем- выборки, необходимый для последовательной процедуры, что хорошо1 согласуется с теоретическими расчетами.
В заключении диссертации приведены основные результаты и выводы по работе, а также сведения о их внедрении.
Роль метрологического обеспечения предприятия в его с системе менеджмента качества
Как показывают исследования [6, 21, 29], достижение и поддержание качества продукции зависит не только от точности измерений ее параметров, но определяется также и другими характеристиками измерений, в частности, продолжительностью, объемом и т.п. Поэтому необходимо рассматривать метрологическое обеспечение предприятия как комплекс мероприятий, направленных на достижение требуемого качества измерений. При этом в зависимости от целей, ради которых осуществляются измерения, их качество характеризуют совокупностью показателей: точностью, продолжительностью, стоимостью, трудоемкостью и т.д. При разработке, производстве и эксплуатации продукции приходится сталкиваться именно с таким широким пониманием содержания метрологического обеспечения, поскольку качество измерений в значительной степени определяется их точностью и продолжительностью, а целесообразность и возможность использования тех или иных методов и средств измерений устанавливаются с учетом стоимости измерений и сложности их технической реализации [7].
Таким образом, системный подход к метрологическому обеспечению предприятия приводит к определению этого вида деятельности (этого понятия) в узком (традиционном) и широком смысле. В узком смысле метрологическое обеспечение воплощается в деятельности государственной и ведомственной метрологических служб по обеспечению единства и требуемой точности измерений, в широком смысле оно достигается совместной работой проектировщиков и технологов, метрологов и испытателей, эксплуатационщиков и ремонтников - всех, кто связан с получением и использованием измерительной информации, достижением и поддержанием требуемого качества этой информации. Следовательно, метрологическое обеспечение в широком смысле сводится к проведению самих измерений и к работам по достижению и поддержанию их качества - точности, единства, быстродействия и др. (рис. 1.1.)
Обобщая назначение измерений, выполняемых при разработке, производстве и эксплуатации продукции, и работ по обеспечению качества, можно следующим образом определить цели метрологического обеспечения; понимаемого в широком смысле [48]: достижение и поддержание высоких эксплуатационных свойств, эффективности, надежности, увеличение срока службы, сохраняемости продукции; повышение эффективности работ по созданию новых видов (типов) продукции, сокращение сроков их разработки, производства и испытаний, уменьшение стоимости и повышение качества; поддержание постоянной надежности продукции, упрощение ее эксплуатации и ремонта; обеспечение единства, требуемой точности измерений и достоверности оценки характеристик продукции при испытаниях; сокращение трудоемкости измерений и контроля качества продукции; обеспечение постоянной готовности к применению и эффективности эксплуатации средств измерений. Достигаются эти цели обеспечением требуемой точности и правильности измерений параметров технологических процессов разработки, производства продукции и достоверной оценкой технических характеристик продукции при выходном контроле качества. В масштабах страны соответствующие федеральные органы исполнительной власти, как отмечено в [42, 47], решают в интересах метрологического обеспечения предприятий следующие задачи: определение основных направлений развития метрологического обеспечения в стране и путей наиболее эффективного использования научных и технических достижений в метрологии и измерительной технике; разработка научно-методических, технико-экономических, правовых и организационных основ метрологического обеспечения; обеспечение единства измерений, установление допускаемых к применению единиц физических величин; стандартизация правил и положений в области метрологического обеспечения разработки, производства и эксплуатации продукции; установление единых методов передачи размеров единиц физических величин от эталонов рабочим средствам измерений; определение номенклатуры технических средств метрологического обеспечения (эталонов, средств измерений и измерительного контроля, стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов), их создание, хранение и эксплуатация; установление требований и нормирование метрологических характеристик средств измерений и измерительного контроля, применяемых при создании и эксплуатации продукции; обеспечение разрабатывающих, выпускающих и эксплуатирующих продукцию организаций рабочими эталонами и рабочими средствами измерений; осуществление надзора за производством, состоянием, применением, ремонтом средств измерений; проведение анализа состояния метрологического обеспечения с применением количественных критериев оценки эффективности мероприятий по совершенствованию измерений и оптимизации рабочих эталонов и рабочих средств измерений; проведение метрологической экспертизы продукции и процессов ее создания. Для повышения эффективности метрологического обеспечения необходимо совершенствовать все его стороны или основы [48]. Различают научную, организационную, техническую и нормативно-методическую основы метрологического обеспечения (рис. 1.2.).
Научной основой метрологического обеспечения является метрология -наука об измерениях, методах и средствах их осуществления [70]. Она занимается общей теорией измерений, единицами физических величин, методами и средствами измерений, способами передачи размеров единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений, основами обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений. Метрология обобщает практический опыт, создает и совершенствует теоретические основы измерений и определяет направления развития измерительной техники.
Организационной основой метрологического обеспечения является сеть государственной и ведомственных метрологических служб, научных и производственных организаций и предприятий, деятельность которых направлена на обеспечение единства и требуемой точности измерений [56, 76]. Сюда же можно отнести и систему подготовки метрологов.
Влияние погрешности СИ на достоверность контроля с качества создаваемой предприятием продукции
Эти работы выполняются главным образом конструкторами и технологами совместно с метрологами.
Испытания создаваемой продукции в своей основе являются процессом оценки ее соответствия заданным требованиям, причем эта оценка формируется путем обработки результатов измерений параметров и характеристик продукции. Качество измерений определяет достоверность оценки параметров продукции, а также продолжительность и трудоемкость испытаний.
В ходе метрологического обеспечения испытаний продукции осуществляется: установление соответствия достигнутой точности измерений параметров и характеристик продукции значениям, определенным при проектировании, и при необходимости формирование дополнительных предложений по повышению уровня метрологического обеспечения, в частности уточнение номенклатуры параметров, подлежащих измерению и контролю; использование аттестованных методик измерений и поверенных средств измерений, надзор за их состоянием и правильностью применения; метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации в целях анализа и оценки технических решений и уровня метрологического обеспечения разрабатываемой продукции. В ходе метрологического обеспечения производства продукции достигаются требуемые показатели качества с помощью объективного измерительного контроля каждой операции технологического процесса, взаимозаменяемость изготавливаемых изделий, повышение производительности за счет автоматизации процессов измерений и измерительного контроля, увеличения стабильности технологических процессов и снижения затрат на устранение брака [68]. Высокое качество выпускаемой продукции зависит от стабильности производства, невозможной без достоверной информации о качестве исходных материалов, сырья, полуфабрикатов, режимах и параметрах технологических процессов. Вся эта информация, получаемая с помощью разнообразных измерений, является основой управления качеством выпускаемой продукции. При таком способе качество продукции обеспечивается совершенством самого технологического процесса ее изготовления. Первоначально управление технологическим процессом при применении этого способа сводилось к статистическому регулированию качества, когда решение об изменении процесса принималось на основе обычно регистрируемых в ходе производства параметров (чаще всего процента негодных образцов) [69]. Такой подход имеет ограниченные возможности по обеспечению качества, поскольку информация, содержащаяся в указанных статистических данных, зачастую бывает недостаточной для полного и своевременного управления технологическим процессом. Поэтому при управлении качеством продукции все большее внимание уделяется контролируемости (наблюдаемости) технологического процесса, Одной из важнейших составляющих такой системы управления качеством является строгая регламентация операционного контроля всего технологического процесса от входного контроля до выходных испытаний, т.е. регламентация места контрольных операций, методов измерений и испытаний и т.д. [14,55]. Главные усилия в этом случае сосредоточиваются на обеспечении качественного изготовления продукции, для чего требуется контроль в течение всего процесса обработки деталей, измерение параметров станков, инструмента, и другого технологического оборудования. Обычно для реализации этого метода разрабатываются программы обеспечения качества и надежности, которые охватывают этапы проектирования, освоения производства и самого производства и включают в себя: выбор рациональной номенклатуры параметров продукции, контролируемых в ходе изготовления, и оптимизацию размещения контрольных точек в технологическом процессе; выбор информативных (статистически связанных с выходными показателями качества) параметров и установление на них оптимальных норм точности измерений; оценку наличия производственных возможностей, реализации заданных значений параметров продукции и др.
Фактически при таком подходе меняется концепция метрологического обеспечения производства продукции: если в первом случае основной акцент делался на проверку качества выходной продукции, то здесь главное внимание уделяется измерению параметров обрабатываемых узлов, определению состояния инструмента и условий осуществления технологических процессов изготовления продукции.
Новая концепция приводит, как указано в [18], к существенному снижению брака и затрат на его переделку, что демонстрируют графики, проведенные на рис. 1.4. Иначе говоря, в современном производстве наблюдается перенос центра тяжести работ по метрологическому обеспечению с этапа выходного контроля на более ранние этапы изготовления: контроль технологических процессов, качества исходных материалов, энергоносителей, технологических сред и производственных условий.
Выбор методики проверки статистических гипотез для с оценки соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям
Необходимо отметить, что содержание требований данного раздела выходит за рамки вопросов, находящихся в ведении метрологической службы [29]. Так, сам термин «измерение» трактуется иначе, чем это регламентировано нормативными документами ГСИ («совокупность операций для установления значения величины» в ГОСТ Р ИСО 9000-2001 вместо «совокупности операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины» в РМГ 29-99 [3]), а устройства для мониторинга и измерений могут и не быть средствами измерений.
Наиболее серьезными проблемами при применении ГОСТ Р ИСО 9001-2008 являются [30]: отсутствуют определения используемых в тексте раздела терминов «мониторинг» и «устройства для мониторинга и измерений», что создает проблемы с пониманием их содержания; определение термина «измерительное оборудование» (приведено в ГОСТ Р ИСО 9000-2001), подвергаемого согласно требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2008 поверке или калибровке, отличается от определения термина «средство измерений», регламентированного в РМГ 29-99, и включает вспомогательные устройства и программные средства, не обладающие метрологическими характеристиками; ГОСТ Р ИСО 9001-2008 говорит о «поверке или калибровке измерительного оборудования», что создает метрологам трудности при определении средств измерений, подлежащих поверке. Между тем Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» и нормативные документы ГСИ предписывают четко разделять на предприятиях поверяемые и калибруемые средства измерений; из содержания ГОСТ Р ИСО 9001-2008 исчезли введенные предыдущими версиями стандартов (ГОСТ Р ИСО 9001 (9002, 9003) - 96) и вошедшие в лексикон метрологов и специалистов по системам менеджмента качества термины «контрольное оборудование» и «испытательное оборудование», а также требования по управлению ими; раздел называется «управление устройствами для мониторинга и измерений», тогда как требования предъявлены только к «измерительному оборудованию». При этом соотношение между «устройствами для мониторинга и измерений» и «измерительным оборудованием» никак не определено. Помимо этого, в разделе 7.5 «Производство и обслуживание» ГОСТ Р ИСО 9001-2008 одним из управляемых условий называется «наличие и применение контрольных и измерительных приборов». Во-первых, далее по тексту стандарта эти термины не используются, а, во-вторых, определения этих терминов в ГОСТ Р ИСО 9000-2001 не приведены. Таким образом- понимание и выполнение требований ГОСТ Р ИСО 9001-2008 в части метрологического обеспечения и обеспечения единства измерений становится достаточно проблематичным, а по содержанию требований -существенно неполным. Следует выделить несколько важных аспектов, необходимых при формулировании требований к метрологическому обеспечению предприятия: необходимо четко установить объекты, к которым- предъявляются требования: средства измерений, контрольное и испытательное оборудование; привести определение контрольного оборудования; установить, что управление устройствами для мониторинга и измерений, не относящимися к средствам измерений, контрольному и испытательному оборудованию, осуществляется в порядке, установленном предприятием (организацией); каждое требование раздела 7.6 ГОСТ Р PICO 9001-2008 перевести на язык терминов, регламентированных Законом Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» и действующими нормативными документами государственной системы обеспечения единства измерений; определить, что ответственность за управление средствами измерений и решение задач по обеспечению единства измерений возлагается на метрологическую службу предприятия (или иную организационную структуру по обеспечению единства измерений), а ответственность за управление контрольным и испытательным оборудованием устанавливается руководителем предприятия. В связи с этим необходимо рассмотреть содержания понятий: измерительное оборудование, контрольное оборудование, испытательное оборудование, устройства для мониторинга и измерений.
Определение термина «измерительное оборудование», впервые введенного в ГОСТ Р ИСО 9001-96, в указанном стандарте приведено не было. Отсутствовало оно и в нормативных документах ГСИ. Однако благодаря примечанию к п.4.11 ГОСТ Р ИСО 9001-96, которое определяло, что под измерительным оборудованием следует понимать измерительные приборы, а также определению термина «измерительный прибор», приведенному в РМГ 29-99 (измерительный прибор - .средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне), можно установить взаимооднозначное соответствие: измерительное оборудование — это средства измерений.
Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени (РМГ 29-99).
Выбор комплексного показателя эффективности проверки соответствия метрологического обеспечения предприятия
Анализ «метрологического потенциала» промышленных предприятий (в основном приборостроительных и машиностроительных) показывает, что в среднем на предприятии имеются тысячи средств измерений (СИ), сотни образцов испытательного оборудования (ИО), средств контрольного оборудования (КО), аттестованных методик измерений (МИ). Если учесть, что проверка «соответствия-несоответствия» каждого экземпляра СИ, ИО и КО, а также МИ установленным требованиям составляет в среднем 0,5 часа, то оценка соответствия метрологического обеспечения при сертификации СМК предприятия группой экспертов 3-5 человек потребует неприемлемо большого времени. С другой стороны, требования по метрологическому обеспечению носят, как правило, обязательный характер. Поэтому невыполнение большинства из них приводят к критическому (существенному) несоответствию СМК предприятия установленным требованиям [19] и является основанием для отказа в выдаче предприятию сертификата на СМК. Данное обстоятельство заставляет, наоборот, стремиться к возможно большему объему и, соответственно, большей достоверности проверки. Таким образом, налицо противоречие между потребностями в повышении достоверности оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям и возможными затратами на ее получение.
Разрешение этого противоречия невозможно в рамках существующих методов оценки состояния метрологического обеспечения и требует разработки нового научного аппарата, устанавливающего рациональные соотношения между достоверностью оценки соответствия метрологического обеспечения и возможными затратами, связанными с получением оценки.
Поэтому разработка метода оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям, позволяющего получить необходимую достоверность оценки соответствия при минимальных затратах на ее получение, является новой актуальной научной задачей, имеющей существенное значение для повышения результативности СМК предприятий и качества выпускаемой ими продукции.
Выводы по главе. 1. Анализ содержания метрологического обеспечения показал, что оно направлено на повышение качества разрабатываемой и производимой предприятием продукции путем достижения не только необходимой точности измерений, но и полноты, своевременности и быстродействия измерений и измерительного контроля параметров и характеристик продукции на всех стадиях ее жизненного цикла — разработки, производства, испытаний и эксплуатации. 2. Метрологическое обеспечение предприятия представляет собой комплекс мероприятий по проведению измерений параметров технологических процессов, характеристик создаваемой продукции, обеспечению их требуемого качества. Процессы метрологического обеспечения предприятия описываются соответствующими документированными процедурами, регламентирующими контроль процесса, управления им для улучшения и обеспечения процесса всеми необходимыми и качественными ресурсами. 3. Анализ требований ГОСТ Р ИСО серий 9000 к системе менеджмента качества предприятия в части метрологического обеспечении показал, что они регламентируют, и то лишь частично, требования к техническим средствам метрологического обеспечения. Требования к организации и проведению метрологической экспертизы конструкторской и технологической документации на создаваемую продукцию, к методикам измерений и их аттестации, к организации деятельности метрологической службы предприятия не установлены и, соответственно, не оцениваются. 4. Для повышения достоверности оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным в действующей нормативно-технической документации требованиям необходимо существенно увеличить номенклатуру и объем проверяемых показателей метрологического обеспечения, что будет приводить к неприемлемым трудозатратам на проведение проверки. В связи с этим актуальной является задача разработки научно-методического аппарата, позволяющего установить рациональные соотношения между объективностью оценки соответствия метрологического обеспечения и возможными затратами на ее проведение. Как показано в гл. 1, метрологическое обеспечение является информационной основой системы управления качеством продукции. Операции измерения, испытаний, контроля дают объективную информацию о состоянии технологических процессов создания продукции, либо о состоянии продукции (полуфабрикатов, деталей) при входном и выходном контроле. Кроме того, в содержание метрологического обеспечения входят также вопросы организации правильности, своевременности и полноты измерений, контроля и испытаний (метрологическая экспертиза конструкторской документации, метрологический надзор). Однако вся деятельность по метрологическому обеспечению предприятия направлена, в конечном счете, на получение значений технических параметров технологических процессов и продукции с требуемым качеством [14, 36], поэтому под показателями метрологического обеспечения в дальнейшем будем понимать погрешности измерений, их полноту и своевременность, а под показателями эффективности метрологического обеспечения - точность технологического процесса создания продукции, достоверность, своевременность и быстродействие контроля ее качества как в процессе производства, так и при эксплуатации.
