Метрологічні вимоги у технічній документації

Автор статті: Малецька Ольга Євгенівна

 Текст статті перевірено на актуальність 06.01.2022 р.

  На кожному підприємстві виникає необхідність розроблення технічної документації. До технічній документації відносяться документи значних різновидів - це всі документи, які супроводжують продукцію від її проєктування, розроблення до випуску з виробництва та експлуатації. Всі ці різновиди документів відповідають конкретному завданню – визначити вимоги до продукції на протязі її життя.

   До технічної документації відносяться:

- проектна документація (проекти, пояснювальні записки до технічних (ескізних) проєктів, технічні пропозиції, заявки, проектні документи тощо);

- конструкторська документація (технічні завдання, технічні умови, креслення, експлуатаційні та ремонтні документи тощо);

- технологічна документація (технологічні інструкції, регламенти, технологічні карти тощо);

- звіти про науково-дослідні роботи;

- протоколы испытаний.

- нормативні документі (стандарти); 

- програми та методики випробувань.

Продукція - речовина, препарат або товар, виготовлений у ході виробничого процесу (крім послуг) (Закон України «Про технічні регламенти та оцінку відповідності»)

 

  Практичні у всіх цих документах виникає вимога встановлення метрологічних вимог: застосування термінів, одиниці вимірювань, засоби вимірювальної техніки, методики вимірювань, нормування похибок вимірювань тощо. Якщо на підприємстві організовано проведення метрологічної експертизи технічної документації, то помилки з нормування метрологічних вимог виправляються до впровадження документації. Саме при метрологічної експертизи виявляють помилкові або недостатньо обґрунтовані рішення, виробляють рекомендації з конкретних питань забезпечення єдності вимірювань.

 

   Метрологічна експертиза – проведення аналізу і оцінювання технічних рішень в частині забезпечення єдності вимірювань (технічні рішення, що стосуються вимірювання показників продукції, встановлення вимог до точності вимірювань, вибір методів і засобів вимірювань, їх метрологічного контролю, виконання законодавчих вимог у сфері метрології та метрологічній діяльності). (ДСТУ-Н РМГ  63:2013)

   У 2016 р. введена в дію нова версія Закону України «Про метрологію та метрологічну діяльність», мета якої максимально гармонізувати національні метрологічні вимоги до європейських вимог. Це привело до зміни визначення або скасування деяких термінів, чи появи нових термінів.

   Почнемо з термінів. Терміни в галузі метрології застосовуються згідно з статтею 1 Закону України «Про метрологію та метрологічну діяльність», ДСТУ 2681-94 «Метрологія. Терміни та визначення» та ISO/IEC Guide 99:2007 «Міжнародний словник з метрології. Основні та загальні поняття та відповідні терміни (VIM)». ДСТУ 2681-94 «Метрологія. Терміни та визначення» містить багато вже застарілих термінів, наприклад це стосується термінів повірка, калібрування, метрологічна атестація. Однак, в той же час в цьому стандарті є терміни та їх визначення, яких в інших нормативних документах не знайдеш.

    Якщо метрологи використовують для перекладу термінів персональний комп’ютер, то у програмному забезпеченні інколи закладені неправильні переклади термінів. Наприклад, термін «измерения» перекладається як вимір, а треба застосовувати виключно термін «вимірювання». Термін «вимірювання» визначений у статті 7 Закону України «Про метрологію та метрологічну діяльність», як «процес експериментального визначення одного або декількох значень величини, які можуть бути обґрунтовано приписані величині». Тому, тільки у разі проведенні якихось експериментальних дій для визначення кількісного значення величини, можливо застосовувати термін «вимірювання».

   До 2016 р. можна було застосовувати терміни «одиниця фізичної величини» та «одиниця вимірювань». З 2016 р. (далі – зараз) можна застосовувати терміни «одиниця», «одиниця вимірювання». Використання одиниць вимірювань визначається статтею 5 Закону України «Про метрологію та метрологічну діяльність». також можна використовувати положення наказу Мінекономіки України щодо застосування одиниць вимірювань від 04.08.2015 № 914 та ДСТУ ISO 80000 та IEC 80000 під загальною назвою «Величини та одиниці» (14 частин).

    Методики виконання вимірювань зараз слід називати «методики вимірювань». Однак, не треба раніше розробленим методикам міняти назву.

    Термін «повірка» зараз визначається як «сукупність операцій, що включає перевірку та маркування та/або видачу документа про повірку засобу вимірювальної техніки, які встановлюють і підтверджують, що зазначений засіб відповідає встановленим вимогам». Слід звернути увага, що нове визначення терміна змінює суть процесу повірки – раніше передбачалося проведення  тільки повірки законодавчо регульованих засобів вимірювальної техніки (далі –ЗВТ), а зараз повірка відноситься до всіх ЗВТ, для яких слід визначити відповідність встановленим вимогам до метрологічних характеристик. Також змінилося визначення терміну «калібрування». До 2016 р. цей термін відповідав проведенню повірки ЗВТ на підприємстві (ще раніше – відомча повірка), а зараз це «сукупність операцій, за допомогою яких за заданих умов на першому етапі встановлюється співвідношення між значеннями величини, що забезпечуються еталонами з притаманними їм невизначеностями вимірювань, та відповідними показами з пов’язаними з ними невизначеностями вимірювань, а на другому етапі ця інформація використовується для встановлення співвідношення для отримання результату вимірювання з показу». Тобто при калібруванні покази ЗВТ звіряються з показами еталону для визначення відхилення та розраховується значення невизначеності вимірювань під час калібрування.

   Не застосовується термін «метрологічна атестація», замість можна застосувати термін «метрологічне підтвердження придатності ЗВТ до застосування» або «перевірка метрологічних характеристик ЗВТ».  При цьому мета процедури зберігається – перевірка відповідності метрологічних характеристик ЗВТ встановленим значенням.

    Застосування в метрологічній практиці міжнародного словника VIM дає можливість застосовувати термін «вимірювальна система», який визначений як «набір з одного або більше вимірювальних приладів і часто та інших пристроїв, що включає, при необхідності, реактиви або джерела живлення, зібраний і пристосований для отримання інформації про виміряних значеннях величини в межах встановлених інтервалів для величин певного роду». Також у цьому словнику є термін «вимірювальний ланцюг»: «послідовність елементів вимірювальної системи, яка становить єдиний шлях сигналу від датчика до вихідного елементу». Цей термін застосовується замість терміну «електричний тракт», який вже давно застарів.

     Крім правильного застосування термінів під час розроблення технічної документації важливим є:

  • ідентифікація об'єкта вимірювань і його параметрів, що підлягають вимірюванням;

  • визначення оптимальної точності вимірювань;

  • раціональний вибір засобів і методик вимірювань.

    В технічній документації слід визначити вимірювальні величини, які вимірюються для контролю значень параметрів продукції. Ці параметри, звичайно є в нормативних документах або інших документах на продукцію. Якщо такі параметри не визначені, то розробник технічної документації вибирає які вимірювані величини будуть характеризувати відповідність продукції встановленим вимогам та забезпечать достовірні результати якості продукції. При встановлені номенклатури вимірюваних параметрів звертають увагу на чіткість вказівок про вимірювану величину. Неправильність трактування величини, що підлягає вимірюванню, може привести до великих неврахованих похибок вимірювань. Реальні показники можуть відрізнятися від назви вимірюваної величини, головне, щоб результати вимірювань могли надати правильні докази відповідності або невідповідності необхідних параметрів  або показників.

    Вимірювальна величина повинна бути визначена за назвою, можливим діапазоном значень у конкретній одиниці вимірювань та точністю вимірювань.

    Для одержання достовірних результатів вимірювань доцільно застосовувати стандартизовану або розроблену на підприємстві методику вимірювань. Для вимірювання необхідних величин повинні бути визначені засоби вимірювальної техніки та їх метрологічні характеристики.

      При встановленні вимог до ЗВТ повинні бути визначені:

  • тип ЗВТ або

  • категорія ЗВТ, діапазон вимірювань, максимальна допустима похибка або клас точності.

    При цьому слід вважати, що діапазон вимірювань ЗВТ повинний бути таким, щоб вимірювальна величина вимірювалась не на початку діапазону. Діапазон вимірювань вказується звичайно інтервалом (наприклад, від 0 А до 5 А). Для датчиків та вимірювальних перетворювачів встановлюється ще й функція перетворення. Для мір встановлюється номінальне значення.

     Похибка ЗВТ повинна вибиратися з урахуванням того, що якщо вона занадто менша, ніж треба, то це підвищує вартість вимірювань, а якщо вона значна, то достовірність результату вимірювань може бути не досягнена. Нормується похибка ЗВТ з 2016 р. як максимальна допустима похибка. При визначені максимальної допустимої похибки слід вказувати її вид за розрахунком – абсолютна, відносна або зведена. Абсолютна похибка звичайно виражена у одиниці вимірювання величини, тому те, що це саме абсолютна похибка уточнюється тільки у разі її вираження у % або безрозмірною величиною.

   Також важливо враховувати умови, в яких буде застосовуватися цей ЗВТ, тому при необхідності вказують як основну, так і додаткову похибку.

  Не слід забувати про врахування раціональності вибраних ЗВТ з точки зору можливості їх метрологічного контролю (повірка/ калібрування/ перевіряння метрологічних характеристик).

   Важливо враховувати який метод вимірювання буде застосований. При прямому методі (результат одержують за показом ЗВТ) похибка вимірювань практично дорівнює похибці ЗВТ у робочих умовах.  При опосередкованому методі (результат одержують за відомим рівнянням) під час розрахунку похибки вимірювань слід враховувати впливні коефіцієнти всіх величин, які входять у рівняння.

   Крім похибки ЗВТ, для визначення похибки вимірювання параметру слід враховувати можливість впливу на результат інших складових систематичної похибки – методичну та оператора.

    Якщо похибка вимірювань зазначена у вихідних нормативних або інших документах, то застосовують заходи, щоб її значення не було перевищено.

    Якщо такі вимоги відсутні, межі похибки вимірювань порівнюють з допуском на вимірювану величину (або параметр). Прийнятні співвідношення похибки вимірювань і межі поля допуску на вимірюваний параметр звичайно складають 1:3. В деяких випадках (для неособливо важливих параметрів) можна прийняти і 1:2.

    Згідно з вимогами міжнародних документів, наприклад, ISO 5725, частина 6, одноразові вимірювання вважаються некоректні, тому що при таких вимірюваннях не можливо виявити промах. Тому при нормуванні кількості вимірювань слід передбачати, що два незалежних спостережень (повторні вимірювання) є вже багатократні вимірювання. Однак, при деяких вимірювань і два незалежних спостережень є недостатні.

   Застосування терміну «точність» для визначення похибки вимірювань є некоректним, тому що точність є якісною характеристикою, можна казати «потрібні більш точні вимірювання». Кількісно точність характеризується похибкою вимірювань. Під час вимірювань застосовуються такі похибки:

  • випадкові - розраховуються експериментально на підставі проведення багатократних вимірювань;

  • систематичні – аналізуються та розраховуються за 3 джерелами: методична, інструментальна (похибка застосованого ЗВТ) та оператора;

  • абсолютні та відносні (за методом розрахунку).

    Нормуються похибки вимірювань при довірчій ймовірності 0,95 як максимальна допустима похибка з визначенням метода розрахунку (абсолютна, відносна).

    Згідно з ISO 5725 (6 частин) рекомендується для оцінки точності вимірювань використовувати такі характеристики, як правильність та прецизійність.

    Правильність характеризує систематичну похибку, а прецизійність пов’язана з випадковою похибкою. Для контролю якості та достовірності вимірювань цим стандартом використовувати такі характеристики, як повторюваність та відтворюваність. Для конкретних вимірювань їх можна розрахувати згідно з ISO 5725, частина 6.

     Таким чином, для зменшення та недопущення помилок при розробці технічної документації з точки зору метрології слід враховувати всі її частини – законодавчу, теоретичну та практичну.