Разработка рационального режима метрологического обеспечения объекта

Разработка рационального режима метрологического обеспечения объекта

Введение

Метрология - это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

С развитием науки в современности, измерения затрагивают все большее количество физических величин, расширяются диапазоны измерений. С каждым годом растут требования к точности измерений. В наши дни метрология и измерения пронизывают все сферы жизни. Обыденная жизнь ежеминутно сталкивает нас с количественными оценками, деятельность любого человека на предприятии напрямую связана с измерениями. Измерения являются основой научных знаний, они количественно характеризуют окружающий материальный мир, раскрывая действующие в природе закономерности.

Информация, связанная с измерениями является основой при принятии решений о качестве продукции, при внедрении систем качества, в научных экспериментах, при проектировании и строительстве сооружений т.д. И только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений на всех уровнях: управление, разработка, организация, исполнение. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям. Для реализации положений большинства Законов РФ (например, "О защите прав потребителя", "О стандартизации", "О сертификации продукции и услуг", "Об энергосбережении" и др.) необходимо использование достоверной, и сопоставимой информации.

Без сомнений, огромную роль во всем этом играет метрологическое обеспечение измерений.

Наверное, стоит сказать, что вся метрологическая деятельность основывается на конституционной норме, которая утверждает, что в федеральном ведении находятся стандарты, эталоны, метрическая система и система исчисления времени.

1. Разработка рационального режима метрологического обеспечения объекта

Под метрологическим обеспечением измерений понимается деятельность метрологических и других служб, направленная:

на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений;

на их правильный выбор и применение;

на разработку и применение метрологических правил и норм;

на выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте, предприятии, в отрасли и национальной экономике.

Метрологическое обеспечение измерений имеет четыре основы: научную, организационную, нормативную и техническую.

. Научная и техническая основы

Научная и техническая основы обеспечения единства измерений очень тесно связаны. Это объясняется тем, что все разработки и открытия совершенные в научной области метрологии составляют базис технической основы обеспечения единства измерений.

Научной основой метрологического обеспечения измерений является сама метрология, как наука. Сюда можно отнести научные основы выбора средств измерений и контроля, методик измерений и поверки средств измерений, оценки качества измерений и контроля и его влияния на качество продукции.

Техническую основу обеспечения единства измерений составляет ряд систем. К этим системам относятся система государственных эталонов единиц физических величин; система передачи размеров единиц ФВ от эталонов рабочим системам единиц; система государственной поверки и калибровки систем измерения; система разработки, постановки на производство и выпуска рабочих средств измерения; система государственных испытаний и аттестации средств измерений; система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов; система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.

. Организационно-нормативная основа

Организационно-нормативную основу обеспечения единства измерений составляет Федеральный закон Российской Федерации от 26 июня 2008 года №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»

Управление системой обеспечения единства измерений - это сфера государственного управления и является одной из важнейших государственных задач. Государственное регулирование в области обеспечения единства измерений осуществляется в следующих формах:

) утверждение типа стандартных образцов или типа средств измерений;

) поверка средств измерений;

) метрологическая экспертиза;

) государственный метрологический надзор;

) аттестация методик (методов) измерений;

) аккредитация юридических лиц и индивидуальных предпринимателей на выполнение работ и (или) оказание услуг в области обеспечения единства измерений.

В свою очередь Государственный метрологический надзор осуществляется за:

) соблюдением обязательных требований в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений к измерениям, единицам величин, а также к эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений при их выпуске из производства, ввозе на территорию Российской Федерации, продаже и применении на территории Российской Федерации;

) наличием и соблюдением аттестованных методик (методов) измерений;

) соблюдением обязательных требований к отклонениям количества фасованных товаров в упаковках от заявленного значения.

Государственный метрологический надзор распространяется на деятельность юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, осуществляющих:

) измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений;

) выпуск из производства предназначенных для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений эталонов единиц величин, стандартных образцов и средств измерений, а также их ввоз на территорию Российской Федерации, продажу и применение на территории Российской Федерации;

) расфасовку товаров.

Нормативная база обеспечения единства измерений устанавливается в законодательном порядке комплексом нормативных и правовых актов и положений. Схематически ее можно отобразить следующим образом:

Нормативную основу обеспечения единства измерений обеспечивает Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ).

ГСИ - это государственное управление нормами, субъектами, средствами и видами деятельности по обеспечению заданного уровня единства измерений в стране.

Деятельность, направленная на обеспечение единства измерений осуществляется на нескольких уровнях. А именно:

на государственном уровне

на уровне федеральных органов исполнительной власти

на уровне юридического лица

Основной целью ГСИ является разработка и внедрение общегосударственных нормативных, правовых, технических, экономических и организационных условий для решения вопросов, связанных с обеспечением единства измерений.

Основными задачами ГСИ являются:

− разработка оптимальных принципов управления деятельностью по обеспечению единства измерений;

− организация и проведение фундаментальных научных исследований с целью создания более совершенных и точных методов и средств воспроизведения единиц и передачи их размеров;

− установление системы единиц величин и шкал измерений, допускаемых к применению;

− установление основных понятий в метрологии, унификация их терминов и определений;

− установление экономически рациональной системы государственных эталонов, их создание, утверждение, применение и совершенствование;

− установление систем передачи размеров единиц величин от государственных эталонов средствам измерений, применяемым в стране;

− создание и совершенствование вторичных и рабочих эталонов, комплектных поверочных установок и лабораторий;

− установление общих метрологических требований к эталонам, средствам измерений, методикам выполнения измерений, методикам поверки (калибровки) средств измерений и всех других требований, соблюдение которых является необходимым условием обеспечения единства измерений;

− разработка и экспертиза разделов метрологического обеспечения федеральных и иных государственных программ, в том числе программ создания и развития производства оборонной техники; осуществление государственного метрологического контроля: поверка средств измерений;

испытания с целью утверждения типа средств измерений, лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;

− осуществление государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц физических величин, соблюдением метрологических норм и правил; разработка принципов оптимизации материально-технической и кадровой базы органов государственной метрологической службы;

− аттестация методик выполнения измерений;

− калибровка и сертификация средств измерений, не входящих в сферы государственного метрологического контроля и надзора;

− аккредитация метрологических служб и иных юридических и физических лиц по различным видам метрологической деятельности;

− аккредитация поверочных, калибровочных, измерительных, испытательных и аналитических лабораторий, лабораторий неразрушающего и радиационного контроля в составе действующих в Российской Федерации систем аккредитации;

− участие в работе международных организаций, деятельность которых связана с обеспечением единства измерений;

− разработка совместно с уполномоченными федеральными органами исполнительной власти порядка определения стоимости метрологических работ и регулирование тарифов на эти работы;

− организация подготовки и переподготовка кадров метрологов;

− информационное обеспечение по вопросам обеспечения единства измерений;

− совершенствование и развитие ГСИ.

нормативный метрологический система измерение

2. Расчетная часть

Исходные данные:

n₂ = 100+5*4=120 (кол-во СИ, исп-х на раб-х местах)

V₁=V₂=0,1+4/100=0,14 (доли явного и скрытого брака)

α_п=β_п=0,05+4/100=0,09 (вероятность ошибки первого и второго рода)

q_ϭρ1=0,01+4/100=0,05 (доля СИ, бракуемых ремонтным участком)

t_п = (10+4) = 14 ч - средняя продолжительность поверки одного СИ;

t_p = (25+4)=29 (средняя продолжительность соответственно поверки и ремонта одного СИ)

t_пу= (50+5*4)=70 ч (суммарная продолжительность поверки, регламентных и профилактических работ для поверочной установки за год)

.1 Определение значений λ_ij.

Исходя из условий, что в процессе использования должно постоянно находиться n₂ СИ и принимая межповерочный интервал равным 1 году, можно определить количество СИ переходящих за год из состояния использования в состояние поверки

n₂₃= (1+ V₁) n₂= 136,8 ,

где V₁ - доля явного брака в потоке СИ, поступающих на использование.

Для модели МО, когда явный брак СИ обнаруживается только после передачи их на использование, можно принять n₁₂ = n₂₃.

Поток СИ, поступающих из поверки в ремонт, будет содержать три составляющих: явный брак; СИ со скрытым браком, выявленным в процессе поверки; исправные СИ, ошибочно забракованные по результатам поверки. В результате количество СИ, передаваемых за год из поверки в ремонт, определяется формулой

n₃₄= [V₁+V₂ (1 - β_п) + (1 - V₂) α_п] n₂=39,696

где V₂ - доля скрытого брака в потоке СИ; β_п, α_п, - соответственно вероятность ошибок первого и второго рода при выполнении поверки.

В процессе ремонта часть СИ может быть забракована и списана. Остальные СИ после ремонта возвращаются на поверку, количество их будет определяться формулой

n₄₃= (1 - q_ϭρ1) n₃₄= [V₁+V₂ (1 - β_п) + (1 - V₂) α_п] х (1 - q_ϭρ1) n₂ = 37,711,

где q_ϭρ1 - доля СИ, забракованных в процессе ремонта.

Количество СИ, поступающих из поверки на хранение, определяется суммой СИ, признанных исправными после поверки и после второй поверки, проводимой после ремонта. В результате число таких СИ можно рассчитать по формуле

n₃₁= [(1 - V₂) (1 - α_п) + V₂ β_п] n₂ + [(1 - β_p) (1 - α_п) + β_p β_п] n₃₄ =

{[(1 - V₂) (1 - α_п) + V₂ β_п] + [(1 - β_p) (1 - α_п) + β_p β_п][ V₁+V₂ (1 - β_п) +

(1 - V₂) α_п] х (1 - q_ϭρ1)} n₂= 128,618

где β_p - вероятность ошибки при выполнении ремонта.

Зная количество СИ, переходящих из одного состояния в другое за год, соответствующие потоки за один час можно определить по формуле

λ_ij = n_ij/T_ч,

где T_ч - количество рабочих часов в году, T_ч = 166х12 = 1992

λ₁₂=0,0687

λ₂₃=0,0687

λ₃₄=0,0199

λ₄₃=0,0189

λ₃₁=0,0646

.2 Расчет вероятности нахождения СИ в каждом из рассматриваемых состояний

Считая все потоки событий переходов СИ из состояния в состояние пуассоновскими, в которых для любых непересекающихся участков времени число событий, происходящих на одном из них, не зависит от числа событий, происшедших на другом, получены аналитические выражения для вероятностей:₁ = (λ ₃₁ / λ ₁₂ ) / (1 + λ ₃₁ / λ ₁₂ + λ ₃₁ / λ ₂₃ + λ ₃₄ / λ ₄₃ ) = 0,23904₂ = (λ ₃₁ / λ ₂₃ ) / (1 + λ ₃₁ / λ ₁₂ + λ ₃₁ / λ ₂₃ + λ ₃₄ / λ ₄₃ ) = 0,23905₃ = 1 / (1 + λ ₃₁ / λ ₁₂ + λ ₃₁ / λ ₂₃ + λ ₃₄ / λ ₄₃) = 0,25422₄ = (λ ₃₄ / λ ₄₃ ) / (1 + λ ₃₁ / λ ₁₂ + λ ₃₁ / λ ₂₃ + λ ₃₄ / λ ₄₃ ) = 0,26768

.3 Расчет оптимального количества СИ, находящихся в эксплуатации

Для выполнения условия, что в процессе использования на рабочих местах должно находиться n₂ СИ, оптимальное количество n₀ СИ, находящихся в эксплуатации на предприятии, определяется формулой

₀ = Int + (n₂ / P 2 )= 120/0,23905 = 502ед.

2.4 Определение порядка организации поверки СИ

.4.1 Расчет количества поверочных установок и коэффициента загрузки участка поверки

При условии односменной работы участка поверки СИ расчетное количество поверочных установок определяется формулой

_пр = n_п t_п / (T_ч - t_пу ) = 1,1359_п = {1 + [V ₁ + V 2 (1 - β _п ) + (1 - V ₂ ) α_п ] (1 - q_бр1 )} n₂=160

где n_п - количество СИ, поверяемых за год;_п - продолжительность поверки одного СИ;_пу - суммарная продолжительность поверки, регламентных и профилактических работ для поверочной установки за год.

Минимальное количество поверочных установок:_{п min} = 2, т.к. N_пр > 1

Коэффициент загрузки поверочного оборудования

Х_п = N_пр / N_{п min} = 0,56795

.4.2 Выбор рационального количества поверочных установок и порядка организации поверки СИ

Выбор рационального количества N_по поверочных установок определяется целесообразностью их наиболее полного использования не только для поверки собственных СИ, но и оказания услуг по выполнению поверочных работ для сторонних организаций.

При количестве поверочных установок N_п > N_пmin в случае их полной загрузки может быть поверено за год n_c CИ для сторонних организаций

 _с = Int - [(T ч - t _пу ) N _п / t _п - n _п ] = 26

Затраты за время t, выраженное в годах, на оплату выполнения поверки ВМС определяются формулой

З_в = n_п t_п C₁ t ,

где С ₁ - стоимость (цена) одного нормативного часа работы поверителя, которое рассчитываем по формуле:

С 1 = 0,09 М (1 + k 1 + k 2 ) (1 + R) =0,09*6000(1+0,3+0,5)(1+0,25)=1215

=0,3=0,5=0,25=6000p

Следовательно

З в = n_п t_п C₁ t = 160*14*1215*1=19457010р

При организации поверки в МСП следует учитываем затраты на приобретение поверочного оборудования, подготовку и проведение аккредитации МСП на право поверки СИ, текущие затраты на обслуживание поверочных установок.

Общие затраты оцениваем по формуле:

З_п = N_п C _пу + C _а + N _п C _то t

Стоимость одной поверочной установки:

С_пу =100М= 100*6000 = 600000 р;

Стоимость подготовки и проведения аккредитации МСП на право поверки СИ: Са= 100М = 600000р

Стоимость текущего обслуживания за год одной поверочной установки: С_то= 50М=300000р

З_п = N _п C _пу + C _а + N_пC_то t = 2*600000+600000+2*300000*1 = 2400000 р

Доход от выполнения поверочных работ определяем формулой:

Д_п = (n_п + n_с ) t_п C₁ t = (160+26)*14*1215*1=3163860р.

Получаемая прибыль П = Д_п - З_п = 3163860-2400000=763860р

На основании полученных данных выбираем метод поверки собственной Метрологической службой предприятия. Исходя из полученных данных, рациональным количеством поверочных установок является 2 установки.

.5 Расчет количества рабочих мест на ремонтном участке

При выполнении поверки СИ в МСП целесообразно организовать на предприятии и ремонт СИ. Количество рабочих мест на ремонтном участке

N_р = Int + (n_р t_р / T _ч) = 1_р = n ₃₄ + [V 1 + V 2 (1 - βп ) + (1 - V 2 ) α_п ] n_с= 67

.6 Расчет основных показателей работы МСП

В качестве основных обобщенных показателей работы МСП можно рассмотреть следующие: уровень дефектности СИ, признанных пригодными по результатам поверки;

коэффициент точности работы МСП;

коэффициент передачи МСП.

.6.1 Уровень дефектности СИ, передаваемых из поверки на хранение

₂ = n_31д / n₃₁ = 1,817/128,618=0,01413

где n_31д - количество дефектных (скрытый брак) СИ на выходе из поверки

_31д = V₂ β_п n₂ + β_р β_п n₄₃ =1,512+0,305= 1,817

2.6.2 Коэффициент точности работы МСП

Е_q = (q₁ - q₂) / q₁ = (0,14-0,01413)/0,14= 0,8991

где q₁ - уровень дефектности (скрытый брак) СИ, поступающих на поверку, q₁ =V₂

.6.3 Коэффициент передачи МСП

_n = 1 - q_бр = 1-0,05=0,95

Библиографический список

1. Карпова О.В., Логанина В.И. «Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества»: учеб. пособие. - Пенза: ПГУАС,2011.

2. Димов Ю.В. «Метрология, стандартизация и сертификация» - Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров и магистров, и дипломированных специалистов в области техники и технологии. - СПб. 2010. - 3-е изд.

3.      Очир-Горяев В.П. «Основы технического регулирования». Программа курса, методические рекомендации к самостоятельным работам для студентов заочного и очного обучения по направлениям 200500 "Метрология, стандартизация и сертификация" и 271700 "Стандартизация и метрология". Ухта -2013

.        Шишкин И.Ф. «Теоретическая метрология» - Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки "Метрология, стандартизация и сертификация" и специальностям "Метрология и метрологическое обеспечение", "Стандартизация и сертификация". - СПб. -2010 - 4-е изд.

5. Очир-Горяев В.П. «Метрология как деятельность» - Методические указания к практическим занятиям по курсу "Метрология, стандартизация и сертификация". Ухта-2011.