Цифровизация в метрологическом обеспечении реферат

Обновлено: 02.07.2024

Аннотация
В статье предложено направление автоматизации метрологического обеспечения на стадии производства продукции. В качестве объекта автоматизации выбрана процедура поверки. На примере штангенциркуля описана разработанная компьютерная программа, позволяющая повысить простоту и снизить трудоемкость поверки. Программа основана на выявленных закономерностях выполнения поверки.

Bavykin Oleg Borisovich
Moscow Polytechnic University
PhD in Technical Science, Assistant Professor of Department of Standardization Metrology and Certification

Abstract
The article suggested the direction of automation of metrological support at the stage of production. As the object of automation is selected the calibration. The developed computer program that allows you to increase the simplicity and reduce the complexity of verification. The program is based on the revealed regularities in the execution of verification.

Метрологическое обеспечение производственных процессов представляет собой комплекс различных мероприятий, направленных на обеспечение единства измерений [1]. На стадии изготовления изделия метрологическое обеспечение включает в себя процедуру установления пригодности средств измерительной техники (СИТ) к применению – их поверку (калибровку).

Во время поверки проводят внешний осмотр СИТ, выполняют его опробование, проверяют комплектацию и сравнивают измеренные действительные значения метрологических характеристик с нормируемыми значениями (с установленными в нормативном документе на данное средство измерений). Конкретный порядок поверки (с перечнем применяемых средств измерений (СИ) и методов поверки) указан в соответствующих нормативных документах на СИ. При этом, как правило, чем сложнее и точнее СИ, тем выше сложность, трудоемкость поверки и больше факторов, которые влияют на порядок ее проведения [2, 3].

Снизить трудоемкость поверки и одновременно повысить быстродействие это процедуры возможно при использовании специальной компьютерной программы, которая позволила бы:

- на основе введенных в программу исходных данных выбрать из методики поверки этапы этой процедуры, СИТ и значения нормируемых характеристик;

- на основе введенных действительных (измеренных) значений нормируемых метрологических характеристик дать заключение о пригодности к применению СИ и вывести на печать протокол с результатами поверки.

Для проверки выдвинутой рабочей гипотезы проанализируем операции поверки штангенциркуля, нормируемые метрологические характеристики которого представлены в соответствующем нормативном документе (ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия). Согласно стандарту (ГОСТ 8.113-85 Государственная система обеспечения единства измерений. Штангенциркули. Методика поверки) поверка штангенциркуля состоит из 14 этапов. Включение конкретной операции в общую процедуру поверки зависит от следующих факторов:

- тип штангенциркуля (в технических условиях описаны четыре типа);

- вид отсчетного устройства (возможны три варианта отсчетных устройств: с отсчетом по нониусу, отсчетом по круговой шкале, с цифровым отсчетным устройством);

- состояние СИ (выпуск с производства, выпуск после ремонта, эксплуатация и хранение);

- виды нормируемых метрологических характеристик.

Анализ методики поверки показал следующее:

- для штангенциркулей первого типа с отсчетом по нониусу производятся все операции поверки, кроме этапа 3.3.7;

- для первого типа штангенциркулей с отсчетными устройствами, включающими круговую шкалу или цифровую шкалу, из процедуры поверки исключаются этапы 3.3.3, 3.3.4, 3.3.8, 3.3.9, 3.3.10;

- все операции поверки штангенциркуля типа II и типа III совпадают;

- для штангенциркулей типа II или типа III с круговым или цифровым отсчетным устройством из поверки исключаются операции 3.3.3 и 3.3.4.

Кроме того, для каждого из состояний штангенциркуля (выпуск с производства, выпуск после ремонта, эксплуатация и хранение) назначены определенные этапы поверки. Так, например, при выпуске СИ из производства, поверка включается в себя все 14 операций (при условии, что тип отсчетного устройства позволяет выполнить некоторые операции). Если штангенциркуль был отремонтирован, то операция под номером 3.3.3 (определение размеров штрихов шкал и перекрытия штрихов шкалы штанги краем нониуса штангенциркуля) исключается. В том случае, когда штангенциркуль находится в состояниях эксплуатации или хранения, то процедура поверки выполняется без четырех операций: 3.3.2, 3.3.3, 3.3.4 и 3.3.8.

Метрологические характеристики также оказывают влияние на порядок выполнения поверки штангенциркуля. К этим характеристикам относятся: значение отсчета по нониусу; диапазон измерений; цена деления круговой шкалы отсчетного устройства; предел измерений; шаг дискретизации цифрового отсчетного устройства.

Таким образом, проведенный анализ методики поверки штангенциркуля показал наличие определенных закономерностей в выборе операций поверки. Выявленную логику возможно запрограммировать на ЭВМ.

- программа сложна в освоении, так как перегружена дополнительными опциями;

Главное окно написанного ПО содержит базовый набор информации, необходимой для реализации поверки штангенциркуля (Рис. 1).

Для начала выполнения процедуры поверки необходимо выбрать тип штангенциркуля (тип I, тип T-1, тип II, тип III), затем указать его состояние (выпуск из производства, выпуск после ремонта, нахождение в эксплуатации и хранении), а также внести метрологические характеристики: диапазон измерений и цену деления шкалы.

Затем, в соответствии с внесенным типом, состоянием, диапазоном измерения и ценой деления шкалы, компьютерная программа автоматически предложит необходимые операции поверки штангенциркуля. Выбор программой тех или иных операций основан на выявленных выше закономерностях в методике поверки.

Ввод результатов поверки (значений действительных метрологических характеристик) осуществляется в специальных полях, которые расположены в правой части.

Рисунок 1. Основное окошко разработанной компьютерной программы

После сравнения полученных действительных значений метрологических характеристик с нормируемыми оператору необходимо принять одно из решений:

- выдача извещения о непригодности к применению СИ;

Оригинальная компьютерная программа обладает следующими техническими требованиями:

- центральный процессор с тактовой частотой не ниже 233 МГц;

- операционная система не старше Microsoft Windows XP с архитектурой x86 и x64;

- оперативная память более 2 мб.

Следующим этапов развития написанной программы может стать ее подготовка к метрологической аттестации [6].

Заключение

2. Процедура поверки штангенциркуля состоит из 14 операций. Порядок их выполнения подчиняется определенным закономерностям и зависит от следующих факторов: тип исполнения штангенциркуля; вид отсчетного устройства; состояние средства измерений, нормируемые метрологические характеристики. Выявленную логику возможно запрограммировать на компьютере.

4. Для повышения быстродействия и простоты операции поверки штангенциркуля была написана оригинальная компьютерная программа. Программа создана в среде Delphi и учитывает выявленные закономерности во включении в процедуру поверки той или иной операции в зависимости от типа СИ, вида отсчетного устройства, состояния СИ и метрологических характеристик.

Реальные модели, используемые для анализа результатов измерений, зависят от многих меняющихся показателей, то есть должны быть адаптивными. Поскольку речь идет об обработке огромных массивов данных (BigData) по сложным алгоритмам, для решения указанных задач целесообразно использовать возможности искусственного интеллекта.

С учетом вышесказанного предлагается следующее определение: цифровая метрология - деятельность в области метрологии, основанная на использовании цифровых технологий.

Определения аутсорсинга даны в нормативных документах [6], [7].

Использование аутсорсинга дает возможность предприятию сократить собственные расходы на выполнение вспомогательных работ, например, уборку и ремонт своих помещений, сервисное обслуживание оборудования, бухгалтерский учет и т.д. При этом уменьшаются накладные расходы, затраты на приобретение неосновных фондов, возможно, сокращение штата сотрудников. Вместе с тем существуют определенные ограничения на использование аутсорсинга как механизма оптимизации затрат. К ним можно отнести снижение оперативности управления или полную утрату контроля предприятия над процессами, переданными на аутсорсинг, недостаточный спектр аутсорсинговых услуг, оказываемых предприятиями региона, отсутствие сведений о компетентности предприятий, предоставляющих услуги аутсорсинга. Также на аутсорсинг нецелесообразно выносить процессы, тесно связанные с основной деятельностью предприятия и существенно влияющие на качество продукции и услуг.

Такой перечень услуг скорее можно назвать методической помощью и разработкой рекомендаций по улучшению метрологической деятельности, поскольку на аутсорсинг выносится не весь процесс метрологического обеспечения производства, а только его часть.

При этом аутсорсинговая компания принимает на себя обязательства по выбору организаций и заключение договоров с организациями, предоставляющими услуги по поверке (калибровке, техническому обслуживанию, предповерочной подготовке, ремонту) средств измерений, по доставке средств измерений в поверку и обратно, контроль и информирование Заказчика о статусе готовности средств измерений [8]. Такие услуги уже с полным основанием можно назвать метрологическим аутсорсингом (см. фото 2).

Следующий по сложности уровень метрологического аутсорсинга связан с передачей на аутсорсинг процесса метрологического обеспечения производства достаточно крупных промышленных предприятий, которые имеют собственные метрологические службы и аккредитованы в национальной системе аккредитации на выполнение работ в области обеспечения единства измерений (поверка, аттестация методик, метрологическая экспертиза). При этом техническое задание предусматривает участие в выполнении работ по метрологическому обеспечению работников метрологической службы самого предприятия - заказчика. В этом случае аутсорсинговой компании (если она сама имеет аккредитацию на выполнение работ в области обеспечения единства измерений) нужно решить следующие основные проблемы:
• внедрение своей системы менеджмента качества на предприятии-заказчике;
• оформление нового места осуществления деятельности в Федеральной службе по аккредитации;
• разграничение ответственности за возможные несоответствия при выполнении работ, переданных на аутсорсинг.

При этом аутсорсинговой компании нужно понимать риски, связанные с приостановлением действия аккредитации [9], а именно:
• несоблюдение установленных требований к помещениям, оборудованию, техническим средствам и иным материальным ресурсам;
• несоблюдение требований нормативных правовых актов, документов в области стандартизации, правил и методов исследований (испытаний) и измерений, методик (методов) измерений и иных документов, устанавливающих требования к работам (услугам);
• несоблюдение требований системы управления документацией (правил документооборота);
• отсутствие подтверждений внедрения, или соблюдения отдельных элементов системы менеджмента качества по месту (местам) осуществления деятельности.

При заключении договора аутсорсинга в связи с высокой тяжестью последствий вероятных рисковых событий необходимо четко прописать вопросы ответственности за возможные несоответствия.

С учетом вышесказанного предлагается следующее определение: метрологический аутсорсинг - передача на долгосрочной основе процесса метрологического обеспечения производства и связанных с ним рисков сторонней организации, специализирующейся в данной области.

Единое окно

Единое окно - это термин, обозначающий технологию предоставления услуг, которая характеризуется тем, что оказание любых услуг концентрируется в одном месте, начиная от подачи заявления и заканчивая выдачей результатов.

Добавить комментарий

1 4 27/05/2020

Вечная профессия

Модель госрегулирования в метрологии, функционирующая и ныне, была заложена Дмитрием Менделеевым уже более века назад, она строилась на определенных принципах. В России и в других странах до сих пор существуют государственные первичные эталоны , которые развивают научные институты, есть региональные центры, выполняющие функции по поверке средств измерений, метрологические службы, которые обеспечивают ежедневное обслуживание всех приборов. Но мир меняется: появляются умные средства измерений, сложные измерительные системы, которые передают огромное количество данных. Не вступаем ли мы в какую-то новую эпоху?

О компании

Раз в два года одна из 80 стран-участниц движения проводит мировой чемпионат профессионального мастерства для студентов и молодых профессионалов. В 2019 году он прошел в России (WorldSkillsKazan 2019).

Углубляясь в тему, Уразов отметил, что требования к точности измерений становятся все жестче. Например, если шесть–семь лет назад в таких классических отраслях, как металлообработка или токарные работы, речь зачастую шла об одной десятой миллиметра, то сейчас разница в одну сотую может стать критичной. Так что метрологи будут очень востребованы еще долго.

Дальше — больше

Мало того, профессия будет усложняться, средства измерения продолжат совершенствоваться и автоматизироваться. По словам спикера, ученые рассматривают уже принципиально другие измерения. Например, современная физика говорит о том, что сегодня можно просто слушать квантовые шумы и таким способом воссоздавать образ объекта и его состояние в общем.

О компании

Там же, в Дубне, созданы необходимые условия для образования, работы и жизни молодых ученых, разработчиков и предпринимателей, которые нацелены на производство уникальной и конкурентоспособной продукции.

Вопросы регулирования

Ни один из возможных регуляторов сегодня не обладает достаточными компетенциями для того, чтобы регулировать это новое для метрологии направление

Существует целый ряд регулятивных вопросов, которые еще только предстоит решить. В то же время сегодня, по мнению Николая Никифорова, ни один регулятор в мире не обладает всем необходимым опытом, чтобы выпустить соответствующие стандарты и утвердить их.

Международный рынок

Точность измерений необходима не только в производстве высокотехнологичной и качественной продукции. В глобальной торговле роль метрологии тоже очень высока, поделился Чингиз Куанбаев, специалист по международным связям Международного бюро мер и весов.

Выход на глобальный рынок и обеспечение экономики всегда поддерживаются услугами инфраструктуры качества, которая включает измерения

Также, наряду с медициной, метрология находится на передовой борьбы с коронавирусом. Температура — это основной показатель, сигнализирующий о необходимости принятия экстренных мер, госпитализации и отправки на карантин.

Например, некоторые из них организовали испытания масок, в том числе на эффективность фильтрации, другие заняты выпуском стандартных образцов вируса.

Отечественная метрология

Нравится: 4 Была ли статья полезна? Да Нет

Современная модель метрологии была заложена еще Д. И. Менделеевым более 100 лет назад. В нашей стране до сих пор приняты и используются первичные эталоны, развитием которых занимаются целые научные институты. Эти организации проводят проверку как измерительных средств, так и метрологических служб. Но наука и практика не статичны: появляются новые системы и средства измерений, которые собирают, обрабатывают и передают колоссальные объемы данных. Подробнее об этом - далее в материале.

Вопросы регулирования

Специалисты едины во мнении: именно от профильных сообществ, определяющих стандарты, во многом зависит регулирование высокотехнологичных сфер. Однако такая тенденция опасна: может произойти монополизация рынка цифровых решений. Это логично: если какая-то компания выпустит средство измерения, то она и будет регулировать его, заняв большую часть рынка. По этой причине возникает вопрос: каким должен быть регламент, определяющий активность крупнейших игроков таким образом, чтобы они не оказывали влияния на вопросы национальной безопасности и при этом оставались эффективными. На сегодняшний день нет такого компетентного органа, который бы взял на себя обязанности по регулированию новых направлений в метрологии.

Международный рынок

Метрология также идет рука об руку с медициной. Этот факт доказала пандемия коронавируса. Некоторые метрологические институты активно сотрудничают с медицинскими центрами, например, в организации испытаний масок и исследовании эффективности фильтрации.

Отечественная метрология

Какой будет метрология через десять лет?

Эксперты выделяют несколько факторов, которые влияют на состояние метрологической науки. К ее изменениям приведут:

перераспределение системы единиц;
развитие нано-, био- и квантовых технологий, которые используются для изготовления сенсоров;
создание высокомощных компьютерных станций;
внедрение симуляции и мультифизического моделирования, которые основаны на измерительных данных;
рост конечных потребителей в сетевых и онлайн-сервисах.

Читайте также: