CC BY
056 МЕТРОЛОГИЯ
Метрологическое обеспечение производств в Арктической зоне
Рассматриваются технологии получения измерительной информации и инновационного развития арктических зон Российской Федерации. Обосновывается необходимость комплексного подхода к процессам измерений и передачи единиц величин. Исследуются вопросы транспортной логистики и структуры метрологических лабораторий при очаговом характере развития и экстремальных климатических условиях опорных арктических зон
Б.Я. Литвинов1
ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И. Менделеева» (ФГУП ВНИИМ), д-р техн. наук
Д.О. Доронин2
ФГУП ВНИИМ
Д.Д. Ноговицын3
ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний
в Республике Саха (Якутия)»
Н.М. Куприков4, 5
ФГУП ВНИИМ, Технический комитет № 487 «Ископаемые остатки мамонтовой фауны», канд. техн. наук
1 главный научный сотрудник кафедры, Санкт-Петербург, Россия
2 аспирант, ведущий инженер
по стандартизации, Санкт-Петербург, Россия
3 директор, г. Якутск, Россия
4 доцент кафедры, Санкт-Петербург, Россия
5 ответственный секретарь, Москва, Россия
Для цитирования: Литвинов Б.Я., Доронин Д.О., Ноговицын Д.Д., Куприков Н.М. Метрологическое обеспечение производств в Арктической зоне // Компетентность / Competency (Russia). — 2024. — № 3. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-56-59
ключевые слова
арктическая опорная зона, измерительные технологии, измерительная информация, калибровка, поверка
рктическая зона занимает приоритетное место в развитии экономики Российской Федерации. Концепция ее развития основана на инновационном характере научно-технической деятельности. Важнейшая цель — достижение необходимого уровня экономики качества как методологической основы управления регионом [1]. Обеспечить оценку любого объекта на любом уровне управления призвана система экономики качества, важнейшими элементами которой являются метрология, стандартизация и управление качеством [2]. Внедрение технологий базируется на результатах измерений и соответствующих испытаний, без этого невозможно создать, освоить и внедрить никакие технологии, тем более инновационные [3, 4]. Для получения измерительной информации необходимо наличие метрологической инфраструктуры, которая должна обеспечить эффективное управление территориями Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ). Однако данное направление не имеет достаточной методологической и организационной проработки.
Проводимое исследование особенностей получения измерительной информации в условиях формирования и освоения арктических опорных зон основывается на применении методов анализа и обобщения. Развитие метрологической инфраструктуры обусловлено существованием Государственной метрологической службы, а само понятие закреплено законодательно на самом высоком уровне.
Деятельность метрологических служб направлена на получение количественной информации о свойствах объектов и явлений окружающего мира. Эти данные используются в информационно-измерительных системах и дру-
гих устройствах отображения и регистрации информации, подлежат передаче, обработке, хранению. Получение количественной информации о мерах свойств объектов и явлений окружающего мира экспериментальным путем называется измерением. Приведенное определение было сформулировано профессором И.Ф. Шишкиным более двадцати лет назад [8], но остается актуальным в настоящее время. Собранную в результате измерений информацию называют измерительной. Учитывая специфику ее получения, можно говорить об измерительных технологиях.
Для осуществления измерительной технологии необходима совокупность методов, способов и конкретных методик организации измерений, основанных на выборе и применении соответствующих средств измерений или стандартных образцов, а также последующей обработке и предоставлении результатов, необходимых для качественного обслуживания соответствующего производственного процесса. Измерительная технология тесно связана с технологией конкретных производственных процессов. Важным аспектом является метрологическое обеспечение деятельности в АЗРФ, в том числе — единства измерений. В п. 3.6 ГОСТ Р 8.820 [9] приведено следующее определение: метрологическое обеспечение измерений — это систематизированный, строго определенный набор средств и методов, направленных на получение измерительной информации, обладающей свойствами, необходимыми для выработки решений по приведению объекта управления в целевое состояние.
Согласно РМГ 29-2013 [10] на обеспечение измерительной информации, обладающей свойствами, приведенны-
МЕТРОЛОГИЯ 57
ми в данном определении, должна быть направлена деятельность по обеспечению единства измерений.
Единство измерений — это состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин или в значениях по установленным шкалам измерений, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. Ключевым здесь является вопрос об обеспечении применения единиц величин, которые известны с необходимой точностью. Рассмотрим случай измерения по шкале отношений. Пусть при проведении измерительного эксперимента были получены два результата: & = ^ [£] и & = q2 [2]. Если q1 > q2, означает ли это, что и > &2? Ответ будет положительным, если единица величины (измерения) [&] оставалась неизменной при первом и втором измерении. Абсолютной неизменности [&] достигнуть невозможно, но можно минимизировать эти изменения до уровня, который необходим для решения измерительной задачи и ограничивается сверху существующими в настоящее время пределами достижимой точности. Для этого проводится процедура, называемая калибровкой, а в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений — поверкой.
Калибровка представляет собой совокупность операций, устанавливающих в заданных условиях соотношение между значениями величин, показанных средством измерений или измерительной системой, или значениями, представленными материальной мерой и соответствующими значениями, воспроизводимыми эталонами [11]. Пользователю средств измерений в действительности необходимо получить от калибровки именно разницу между показаниями средства измерений и реальным значением измеряемой величины. Естественно, необходимо оценивать неопределенность, с которой эта разница устанавливается. Зная разность, можно вводить поправки, учитывающие потерю информации о единице величины, хранимой средством измерений, и получать достоверную из-
мерительную информацию. Таким образом, технология получения измерительной информации (измерительная технология) должна включать обновление информации о применяемой при измерении единице величины (рис. 1).
В целом измерение представляет собой сложный процесс, выполняемый в соответствии с физическими законами, действующими в окружающем мире. На рис. 1 все элементы процесса измерений приведены как процесс, на вход которого поступает входное воздействие со стороны объекта измерений (ОИ) с выделенной физической величиной, которая оценивается количественно. Процесс обеспечивается средствами измерений, методиками, вспомогательными устройствами, документацией. Создаются условия для измерений, используется необходимая априорная информация. Вопросы калибровки и поверки обычно относят к внешним процессам, которые непосредственно с конкретной измерительной технологией связаны опосредованно. Этот подход оправдан для промышленно развитых районов с развернутой транспортной логистикой и умеренным климатом. Условия в опорных зонах АЗРФ являются другими.
Особенности получения необходимой измерительной информации в АЗРФ целесообразно рассмотреть на примере Северо-Якутской опорной зоны (СЯОЗ). К значимым факторам, оказывающим влияние на развитие СЯОЗ, относятся: экстремальные природно-климатические условия, очаговый характер при инновационном промышленном развитии, удаленность от промышленных центров, слаборазвитая транспортная логистика, особенности северного завоза продуктов и энергоресурсов. Передача единиц величин с акцентом на выполнение калибровки и поверки в качестве внешнего процесса по отношению к измерительной технологии осуществима южнее полярного круга, но становится практически невыполнимой в рамках СЯОЗ. Одной из целей при создании опорных арктических зон является обеспечение диверсификации экономики регионов
справка
В 2020 году в принятых поправках в Конституцию российской Федерации была исправлена допущенная ранее ошибочная подмена «метрологии» на «метеорологию». В содержании пункта «р» статьи 71 [5, 6] и в Указе Президента РФ № 445 [7] было установлено: «В ведении Российской Федерации находятся: ...р) метрологическая служба, стандарты, эталоны, метрическая система и исчисление времени; геодезия и картография; ... метеорологическая служба... »
Особенно важно обеспечить автономность единства измерений в труднодоступных районах добычи полезных ископаемых и природных ресурсов биогенного происхождения
Рис. 1. Процесс получения измерительной информации [Process of obtaining measurement information]
Входное воздействие
___У__________
Измерительная технология Единица величины
Процесс измерений: СИ, методика, вспомогательные устройства, априорная информация, документация, условия измерений и др.
Измерительная информация
58 МЕТРОЛОГИЯ
Рис. 2. Передача информации о применяемой при измерении единице величины
[Transmission of information on the unit used in measurement]
арктической зоны на основе роста новых отраслей и поддержки старых на более высоком технологическом уровне. Соответственно требования к автономности и универсальности в деятельности метрологических лабораторий при развитии СЯОЗ становятся приоритетными. Поэтому появляются два важных вектора в совершенствовании измерительных технологий: связанный с объединением процессов измерений и передачей единиц величин и связанный с развитием технических средств для перемещения эталонов и средств измерений в целях обеспечения единства измерений (ОЕИ). Упрощенно ситуация показана на рис. 2.
Передача единиц величин с акцентом на выполнение калибровки и поверки в качестве внешнего процесса по отношению к измерительной технологии объясняется тем, что эталон территориально удален от средств измерений, применяемых в конкретной организации. Для обеспечения метрологической прослеживаемости должна быть реализована постоянная взаимосвязь эталона и средств измерений, что предполагает Статья поступила наличие надежной транспортной логи-
в редакцию 13.01.2024 стики и отсутствие экстремальных кли-
Список литературы
1. Окрепилов В.В. // Экономика и управление. — 2013. — № 1(87).
2. Окрепилов В.В. Экономика метрологии / В.В. Окрепилов, Ю.А. Антохина, Л.К. Исаев, А.П. Чирков. — СПб: ГУАП, 2017.
3. Чирков А.П. Метрологическое обеспечение инновационных технологий // Материалы III Межд. форума в рамках 80-летия Санкт-Петербургского ГУАП, 300-летия Российской академии наук / Под ред. В.В. Окрепилова. — СПб, 2021.
4. Боков М.М., Гришаев М.Е., Мищенко М.В. // Фундаментальные исследования. — 2015. — № 4.
5. Исаев Л.К. О формировании Государственной метрологической службы Российской Федерации и о проекте положения о ней // Метрологической академии — 30 лет:
сб. материалов / Под науч. ред. академика РАН В.В. Окрепилова. — СПб, 2022.
6. Денисенко С.А. Метрологическая служба Российской Федерации — важнейшее звено метрологической инфраструктуры страны // Метрологической академии —
30 лет: сб. материалов / Под науч. ред. академика РАН В.В. Окрепилова. — СПб, 2022.
7. Указ Президента Российской Федерации от 3.07.2020 № 445 «Об официальном опубликовании Конституции Российской Федерации с внесенными в нее поправками».
8. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. Ч. 1. Общая теория измерений. — СПб: СЗТУ, 2008.
9. ГОСТ Р 8.820-2013. ГСИ. Метрологическое обеспечение. Основные положения. — М.: Стандартинформ, 2014.
10. РМГ 29-2013. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. — М.: Стандартинформ, 2014.
11. Квинн Т. // Главный метролог. — 2014. — № 6.
12. Королев П.Г. // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. — 2019. — № 4(30).
13. Крупская А.В. // Приборы. — 2017. — № 7.
14. Шигорин В.П., Литвинов Б.Я. // Измерительная техника. — 1983. — № 3.
15. Литвинов Б.Я. Передача размера единицы электрического сопротивления и контроль изделий электронной техники. — СПб: СЗТУ, 2007.
16. Куприков Н.М., Литвинов Б.Я., Ноговицын Д.Д. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2021. — № 9.
17. Куприков Н.М. и др. // Качество и жизнь. — 2021. — № 3.
матических условий, что невыполнимо в зоне СЯОЗ. Переход к применению средств измерений с самоконтролем [12, 13] в условиях очагового промышленного развития в должной мере ситуацию изменить не может.
Перспективы имеет подход, при котором метрологические лаборатории организаций располагают своими эталонами. При этом взаимосвязь с эталонами более высокого уровня точности сохраняется, но межкалибровочный интервал может корректироваться. Основы подобной системы, известной как автономная, закладывались уже давно [14, 15], и она может быть реально адаптирована к условиям СЯОЗ. Автономная система использования эталонов единиц величин дает возможность совмещать применение и ремонт средств измерений, расширять номенклатуру методик калибровки, внедрять систему проката средств измерений в условиях исследований и инновационных технологий в Арктической зоне РФ в целом и конкретно в СЯОЗ.
При любых вариантах реализации ОЕИ в арктических опорных зонах [16] требуется развитие транспортной инфраструктуры и технических средств для перемещения средств измерений и эталонов. Если рассматривать улусы, которые входят в СЯОЗ, то альтернативы применению вертолетов нет. Конструктивные особенности некоторых вертолетов (например, Ми-8 и его модификаций) позволяют оборудовать на его базе передвижную лабораторию измерительной техники, функциональные возможности которой могут меняться в соответствии с новыми задачами.
Получение измерительной информации необходимого качества при развитии Арктической зоны Российской Федерации связано с развитием собственно процессов измерения в непосредственной взаимосвязи с методами передачи единиц величин. С технической точки зрения поиск и реализация путей решения транспортных проблем при обеспечении процессов получения измерительной информации и метрологической прослеживаемости является одной из первоочередных задач. ■
Kompetentnost / Competency (Russia) 3/2024
ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-56-59
METROLOGY 59
Metrological Ensuring for Productions in Arctic Zone
B.Ya. Litvinov1, FSUE Mendeleev All-Russian Research Institute for Metrology (FSUE VNIIM), Dr. (Tech.) D.O. Doronin2, FSUE VNIIM
D.D. Nogovitsyn3, FBI State Regional Center for Standardization, Metrology and Testing in Republic of Sakha (Yakutia) N.M. Kuprikov4, 5, FSUE VNIIM, Technical Committee N 487 Fossil Remains of the Mammoth Fauna, PhD (Tech.)
1 Chief Researcher of Department, St. Petersburg, Russia
2 Graduate Student, Lead Standardization Engineer, St. Petersburg, Russia
3 Director, Yakutsk, Russia
4 Associate Professor of Department, St. Petersburg, Russia
5 Executive Secretary, Moscow, Russia
Citation: Litvinov B.Ya., Doronin D.O., Nogovitsyn D.D., Kuprikov N.M. Metrological Ensuring for Productions in Arctic Zone, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2024, no. 3, pp. 56-59. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-56-59
key words
arctic supporting zone, measurement technologies, measurement information, calibration, verification
References
The importance of technology for obtaining measurement information is noted in terms of amendments to the Constitution of the Russian Federation and the innovative development of the Arctic zones of the Russian Federation.
We have substantiated the necessity of an integrated approach to the processes of measurement and transfer of units of quantities. The issues of transport logistics and the structure of metrological laboratories in the focal nature of development and extreme climatic conditions of the Arctic supporting zones are considered. We believe that moving measuring instruments and standards to distant residential settlements is impossible without helicopters. In addition, they can be used to create a real mobile laboratory of measuring equipment.
1. Okrepilov V.V., Ekonomika i upravlenie, 2013, no. 1(87), pp. 8-14.
2. Okrepilov V.V., etc. Economics of metrology, St. Petersburg, GUAP, 2017, 175 P.
3. Chirkov A.P. Metrological ensuring innovative technologies, Materials of the III Int. forum within the framework of the 80th anniversary of St. Petersburg SUAI, 300th anniversary of Russian Academy of Sciences, ed. by V.V. Okrepilov, St. Petersburg, 2021, pp. 418-419.
4. Bokov M.M., Grishaev M.E., Mishchenko M.V., Fundamental'nye issledovaniya, 2015, no. 4, pp. 28-31.
5. Isaev L.K. On the formation of the State Metrological Service of the Russian Federation and on the draft regulations on it, Metrological Academy — 30 years. Col. of materials, sc. ed. by Academician of RAS V.V. Okrepilov, St. Petersburg, 2022, pp. 23-26.
6. Denisenko S.A. The Metrological Service of the Russian Federation — the most important link in the country's metrological infrastructure, Metrological Academy — 30 years. Col. of materials, sc. ed. by Academician of RAS V.V. Okrepilov, St. Petersburg, 2022, pp. 54-57.
7. RF President Decree of 3.07.2020 N 445 On the official publication of the Constitution of the Russian Federation as amended.
8. Shishkin I.F. Theoretical metrology. Part 1. General theory of measurements, St. Petersburg, SZTU, 2008, 189 P.
9. GOST R 8.820-2013 SSM. Metrological ensuring. Basic provisions, Moscow, Standartinform, 2014, 11 P.
10. RMG 29-2013 SSM. Metrology. Basic terms and definitions, Moscow, Standartinform, 2014, 60 P.
11. Quinn T., Glavnyy metrolog, 2014, no. 6, pp. 16-20.
12. Korolev P.G., Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol', 2019, no. 4(30), pp. 51-57.
13. Krupskaya A.V., Pribory, 2017, no. 7, pp. 36-43.
14. Shigorin V.P., Litvinov B.Ya., Izmeritel'naya tekhnika, 1983, no. 3, pp. 57-59.
15. Litvinov B.Ya. Transmission of the size of the electrical resistance unit and control of electronic equipment products, St. Petersburg, SZTU, 2007, 154 P.
16. Kuprikov N.M., Litvinov B.Ya., Nogovitsyn D.D., Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki, 2021, no. 9, pp. 505-511.
17. Kuprikov N.M., etc., Kachestvo i zhizn', 2021, no. 3, pp. 74-77.
ПОЛИГРАФИЯ АСМС
(499) 175 42 91
верстка и дизайн полиграфических изделий, полноценная цифровая печать, ч/б копирование
