CC BY
318Метрологическая прослеживаемость результатов испытаний
Анализируется определение понятия «прослеживаемость», данное в различных отечественных и зарубежных документах. Установлены составляющие метрологической прослеживаемости результатов испытаний, приводится ее правовая и нормативная база. Продемонстрирован пример обеспечения метрологической прослеживаемости при механических испытаниях на растяжение
В.Г. Кутяйкин1
Нижегородский филиал ФГАОУ ДПО «Академия стандартизации, метрологии и сертификации (учебная)» (АСМС), канд. техн. наук, доцент, [email protected]
П.А. Горбачев2
Нижегородский филиал ФГАОУ ДПО АСМС, канд. техн. наук, [email protected]
Е.Ю. Гейгер3
Нижегородский филиал ФГАОУ ДПО АСМС, канд. с.-х. наук, доцент
К.К. Савровский4
ФБУ «Нижегородский ЦСМ», [email protected]
1 директор, г. Нижний Новгород, Россия
2 заведующий кафедрой, г. Нижний Новгород, Россия
3 старший преподаватель кафедры «Метрология», г. Нижний Новгород, Россия
4 руководитель сектора отдела промышленной метрологии,
г. Нижний Новгород, Россия
Для цитирования: Кутяйкин В.Г., Горбачев П.А., Гейгер Е.Ю., Савровский К.К. Метрологическая прослеживаемость результатов испытаний // Компетентность / Competency (Russia). — 2020. — № 7. DOI: 10.24411/1993-8780-2020-10705
ключевые слова
свойство результата измерения, совмещение понятий, измерения, испытания, методы и средства измерений
онятие «прослеживаемость» на законодательном уровне в Российской Федерации впервые установлено в 2008 году Федеральным законом № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» [1]. Прослеживаемость — свойство эталона единицы величины, средства измерений или результата измерений, заключающееся в документально подтвержденном установлении их связи с государственным первичным эталоном или национальным первичным эталоном иностранного государства соответствующей единицы величины посредством сличения эталонов единиц величин, поверки, калибровки средств измерений.
Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-2013 «Метрология. Основные термины и определения», включенные в состав нормативной базы Государственной системы обеспечения единства измерений, используют термин «метрологическая прослеживаемость» [2]. Метрологическая прослеживаемость — свойство результата измерения, в соответствии с которым последний может быть соотнесен с основой для сравнения через документированную непрерывную цепь калибровок, каждая из которых вносит вклад в неопределенность измерений. РМГ 29-2013 допускает совмещение понятий «прослеживае-мость» и «метрологическая прослежи-ваемость». В Международном словаре по метрологии при рассмотрении данного термина подчеркивается, что для подтверждения метрологической прослеживаемости ^АС (см. ^АС Р-10:2002) рассматривает следующие элементы (в частности): ► непрерывную цепь метрологической прослеживаемости к международным эталонам или национальным эталонам;
► документированную методику измерений;
► метрологическую прослеживаемость к СИ.
С 1 сентября 2019 года введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации ГОСТ ^0/1ЕС 17025-2019 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий» [3]. Настоящий стандарт идентичен международному КО/1ЕС 17025:2017. Внесенными изменениями в критерии аккредитации, утвержденными приказом Министерства экономического развития Российской Федерации от 19.08.2019 № 506 [4], ГОСТ КО/1ЕС 17025-2019 включен в перечень документов в области стандартизации, соблюдение требований которых заявителями, аккредитованными лицами обеспечивает их соответствие критериям аккредитации.
В ГОСТ КО/1ЕС 17025-2019 указано: «Лаборатория должна установить и поддерживать метрологическую про-слеживаемость результатов своих измерений ...». В Российской Федерации при поверке средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования, метрологическая про-слеживаемость обеспечивается использованием государственных поверочных схем. Хотя существуют различия в российском и зарубежном понятии «прослеживаемость», связанные с неопределенностью измерений, применение государственных поверочных схем в Российской Федерации на протяжении многих лет доказало успешность данного подхода к обеспечению про-слеживаемости [16]. При калибровке средств измерений в общем случае требуется построение калибровочной иерархии, хотя в Российской Федерации
МЕТРОЛОГИЯ 31
для этого чаще используются имеющиеся государственные поверочные схемы. Однако стандарт [3] предъявляет требование к обеспечению метрологической прослеживаемости всей лабораторной деятельности, включая результаты испытаний (см. п. 6.4.6). В этой связи очень важно с методической точки зрения устранить имеющийся смысловой разрыв между метрологией (измерениями) и испытаниями.
Измерение — совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины [1].
Испытание — экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него, при его функционировании, при моделировании объекта и (или) воздействий [5]. Исходя из данного определения, необходимо обеспечить метрологическую прослежива-емость двух составляющих испытаний:
а) определения количественных характеристик собственно объекта испытания (измерительная составляющая);
б) количественных характеристик, воздействующих на объект испытаний факторов (составляющая воздействия).
Следует отметить, что метрологическая прослеживаемость результатов испытаний может обеспечиваться с учетом как обеих указанных составляющих, так и каждой в отдельности.
Наглядно составляющие метрологической прослеживаемости испытаний можно продемонстрировать на весьма распространенном примере определения прочностных характеристик материалов (рис. 1) [6]. Рассмотрим частный случай — определение прочностных характеристик металлических материалов при механических испытаниях на растяжение цилиндрических образцов по ГОСТ 1497-84. Из рис. 1 видно, что образец подвергается воздействию растягивающего усилия. При этом происходит изменение геометрических параметров образца.
При определении пластических характеристик металлических материалов (относительного равномерного уд-
линения, относительного удлинения после разрыва, относительного сужения поперечного сечения после разрыва и др., которые рассчитываются на основании измерений геометрических параметров образца), равно как и при определении силовых характеристик (например, разрушающее усилие), необходимо обеспечить только одну из составляющих метрологической прослеживаемости (либо измерительную в первом случае, либо составляющую воздействия — во втором). В то же время при расчете прочностных характеристик (предела пропорциональности, предела текучести физического, предела текучести условного, временного сопротивления — предела прочности) необходимо обеспечить метрологическую прослеживаемость обеих составляющих.
В общем виде прочностные характеристики рассчитываются по формуле
Р 4Р
0 =— =-;г,
F пй2
где Р — осевое усилие;
¥ — площадь поперечного сечения образца;
й — диаметр поперечного сечения цилиндрического образца.
Таким образом, необходимо обеспечить метрологическую прослеживае-мость результатов измерений диаметра поперечного сечения образца (измерительная составляющая) и метрологическую прослеживаемость результа-
Рис. 1. Общий вид процесса испытаний на растяжение [General view of the tensile test process]
Рабочее пространство испытательного оборудования
Образец
Рис. 2. Обеспечение метрологической прослеживаемости результатов испытаний [Ensuring metrological traceability of test results]
та измерений (либо воспроизведения) осевого усилия (составляющая воздействия).
Структурная схема обеспечения метрологической прослеживаемости результатов испытаний представлена на рис. 2.
Начнем с измерительной составляющей. Как уже было сказано, измерение — совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины [1]. Измерение характеризуется методикой измерений. Методика (метод) измерений — совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности [1, 7]. РМГ 29-2013 [2] различает понятия метод и методика. Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей или соотнесения со шкалой в соответствии с реализованным принципом измерений. Методика (выполнения) измерений — установленная логическая последовательность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов
измерений в соответствии с принятым методом измерений.
Методы и средства измерений выбирают в соответствии с документами, относящимися к выбору методов и средств измерений данного вида. Если методика измерений предназначена для использования в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, то средства измерений, стандартные образцы, испытательное оборудование должны быть метрологически обеспечены в системе измерений Российской Федерации [7].
Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться по первичным референтным методикам (методам) измерений, референтным методикам (методам) измерений и другим аттестованным методикам (методам) измерений, за исключением методик (методов) измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений [1]. Аттестация методик (методов) измерений — исследование и подтверждение соответствия методик (методов) измерений установленным метрологическим тре-
бованиям к измерениям [1]. Порядок аттестации и применения методик (методов) измерений утвержден приказом Минпромторга от 15.12.2015 № 4091 [8]. Аттестацию методик (методов) измерений осуществляют путем теоретических и (или) экспериментальных исследований и подтверждения соответствия аттестуемой методики (метода) измерений установленным метрологическим требованиям к измерениям. При аттестации методик (методов) измерений проводятся исследование и подтверждение соответствия, в том числе используемых для реализации методики (метода) измерений аттестованных эталонов, средств измерений и стандартных образцов утвержденных типов — условиям обеспечения прослеживаемости результатов измерений к государственным первичным эталонам единиц величин, а в случае отсутствия соответствующих государственных первичных эталонов единиц величин — к национальным эталонам единиц величин иностранных государств.
Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться с применением средств измерений и стандартных образцов утвержденного типа, а также средств измерений, прошедших поверку. Вне сферы государственного регулирования применяемые средства измерений могут проходить калибровку. Выполнение указанных норм обеспечивает метрологическую прослежива-емость измерительной составляющей испытаний.
Особый интерес представляет рассмотрение метрологической просле-живаемости результата воздействия. Воздействие характеризуется методом испытаний. Метод испытаний — правила применения определенных принципов и средств испытаний [5]. Средство испытаний — техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения испытаний [5]. Наиболее характерными представителями средств испытаний являются различные виды испытательного оборудования [5, 9,
10]. Испытательное оборудование — средство испытаний, представляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний [5]. Таким образом, воздействие обеспечивается функционированием испытательного оборудования.
В Федеральном законе «Об обеспечении единства измерений» отсутствует термин «испытательное оборудование», но введено более широкое понятие «технические системы и устройства с измерительными функциями» [1]. В статье 2 Федерального закона № 102-ФЗ раскрыто понятие «технические системы и устройства с измерительными функциями — технические системы и устройства, которые наряду с их основными функциями выполняют измерительные функции». Порядок отнесения технических средств к техническим системам и устройствам с измерительными функциями устанавливается федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений (статья 10). Такой порядок утвержден приказом Минпромтор-га России от 15.12.2015 № 4092 [11]. Для целей указанного «Порядка ...» применяются понятия (в частности):
► измерительная функция технического средства — функция, реализованная в аппаратной, аппаратно-программной или программной части технического средства, предназначенная для решения конкретной измерительной задачи;
► функция назначения (основная функция) технического средства — функция, реализация которой является основной целью создания технического средства.
Кроме того, в [11] установлено, в частности:
► измерительные функции технического средства должны быть реализованы в процессе применения технического средства по функции назначения (основной функции);
► техническое средство не должно использоваться для измерений вне вы-
полнения функции назначения (основной функции).
Вступивший в силу ГОСТ Р 8.5682017 совмещает понятия «технические системы и устройства с измерительными функциями и испытательное оборудование» [12]. Таким образом, испытательное оборудование является одной из разновидностей технических систем и устройств с измерительными функциями [13].
В Федеральном законе № 102-ФЗ определено, что обеспечение единства измерений при разработке, производстве и эксплуатации технических
Таблица
Правовая и нормативная база метрологической прослеживаемости результатов испытаний
[Legal and regulatory framework for metrological traceability of test results]
Раздел [Section] Наименование документа [Document]
1. Основные положения, термины и определения ► Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» ► Приказ МЭР от 30.05.2014 № 326 «Об утверждении Критериев аккредитации, перечня документов, подтверждающих соответствие ...» с изменениями ► РМГ 29-2013. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения ► ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения ► ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий
2. Единицы величин, методики измерений ► Постановление Правительства РФ от 31.10.2009 № 879 «Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации» ► приказ МПТ РФ от 15.12.2015 № 4091 «Об утверждении порядка аттестации первичных референтных методик (методов) измерений, референтных методик (методов) измерений и методик (методов) измерений и их применения» ► ГОСТ Р 8.563-2009. ГСИ. Методики (методы) измерений
3. Технические устройства, аттестация испытательного оборудования ► приказ МПТ РФ от 15.12.2015 № 4092 «Об утверждении Порядка отнесения технических средств к техническим системам и устройствам с измерительными функциями» ► ГОСТ Р 8.568-2017. ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения ► ГОСТ РВ 0008-002-2013. ГСИ. Аттестация испытательного оборудования, применяемого при оценке соответствия оборонной продукции. Организация и порядок проведения ► другие документы по аттестации специальных видов испытательного оборудования
4. Метрологическая экспертиза программы и методики аттестации (если установлено) ► РМГ 63-2003. ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами ► Метрологическая экспертиза технической документации ► ГОСТ РВ 0008-002-2013. ГСИ. Аттестация испытательного оборудования, применяемого при оценке соответствия оборонной продукции. Организация и порядок проведения (раздел 9) ► ГОСТ РВ 8.573-2000. ГСИ. Метрологическая экспертиза образцов вооружения и военной техники. Организация и порядок проведения
систем и устройств с измерительными функциями осуществляется в соответствии с законодательством Российской Федерации об обеспечении единства измерений (статья 10), а также единицы величин передаются средствам измерений, техническим системам и устройствам с измерительными функциями от эталонов единиц величин и стандартных образцов (статья 6).
Согласно [12-14] испытательное оборудование подлежит аттестации, в результате которой закладывается основа обеспечения метрологической прослеживаемости результатов воздействия и испытаний в целом. Аттестация испытательного оборудования — определение нормированных точностных характеристик испытательного оборудования, их соответствия требованиям нормативно-технической документации и установление пригодности этого оборудования к эксплуатации [12]. Основная цель аттестации испытательного оборудования — подтверждение его характеристик и возможности воспроизведения условий испытаний продукции или определенных видов испытаний в заданных пределах с допускаемыми отклонениями и установление пригодности использования испытательного оборудования в соответствии с его назначением. Базовым стандартом для аттестации испытательного оборудования служит ГОСТ Р 8.568-2017. Для аттестации специальных видов испытательного оборудования могут использоваться другие нормативные документы [13].
Для аттестации испытательного оборудования в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений должны применяться средства измерений и стандартные образцы утвержденных типов, экземпляры средств измерений должны быть поверены, а методики измерений — аттестованы в соответствии с [8].
Встроенные в испытательное оборудование средства измерений должны быть утвержденных типов и поверены. Для аттестации испытательного оборудования, используемого при испытаниях и производстве продукции в сферах,
где к ней не установлены обязательные требования, допускается применение калиброванных средств измерений [12].
В случаях, установленных нормативными правовыми актами, программа аттестации и методика аттестации испытательного оборудования подлежат обязательной метрологической экспертизе. Метрологическая экспертиза, как правило, проводится в соответствии с РМГ 63-2003 [15] либо иными нормативными документами, устанавливающими порядок ее проведения. Заказчик может установить требование по проведению метрологической экспертизы программы и методики аттестации испытательного оборудования.
Правовая и нормативная база метрологической прослеживаемости результатов испытаний приведена в таблице.
Заключение
Для обеспечения метрологической прослеживаемости результатов испытаний в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений необходимо:
1. В части измерительной составляющей «прослеживаемость»:
► аттестовать методику измерений (за исключением методик (методов) измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений);
► применять средства измерений и стандартные образцы утвержденного типа, а экземпляры средств измерений должны быть поверены.
2. В части составляющей «воздействие»:
► аттестовать испытательное оборудование;
► используемые для аттестации испытательного оборудования средства измерений и средства измерений, встроенные в испытательное оборудование, должны быть утвержденного типа и прошедшими поверку, методики измерений метрологических характеристик испытательного оборудования должны быть аттестованы.
Статья поступила в редакцию 1.08.2020
Для испытаний вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений допускается применение средств измерений, прошедших калибровку.
В установленных случаях программа аттестации и методика аттестации испытательного оборудования подлежат метрологической экспертизе. Если экспертиза определена как обязательная, то ее проводят аккредитованные в соответствии с законодательством Российской Федерации об аккредитации в национальной системе аккредитации на выполнение обязательной метрологической экспертизы юридические лица и индивидуальные предприниматели. ■
Список литературы
1. Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».
2. РМГ 29-2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения.
3. ГОСТ ^О/ЕС 17025-2019. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий.
4. Приказ Минэкономразвития России от 19.08.2019 № 506 «О внесении изменений в приказ Минэкономразвития России от 30.05.2014 № 326 «Об утверждении Критериев аккредитации, перечня документов, подтверждающих соответствие заявителя, аккредитованного лица критериям аккредитации, и перечня документов в области стандартизации, соблюдение требований которых заявителями, аккредитованными лицами обеспечивает их соответствие критериям аккредитации».
5. ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины
и определения.
6. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение.
7. ГОСТ Р 8.563-2009. ГСИ. Методики (методы) измерений.
8. Приказ Минпромторга России от 15.12.2015 № 4091 «Об утверждении Порядка аттестации первичных референтных методик (методов) измерений, референтных методик (методов) измерений и методик (методов) измерений и их применения».
9. ГОСТ Р 51672-2000. Метрологическое обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения соответствия. Основные положения.
10. ГОСТ Р 8.892-2015. ГСИ. Метрологическое обеспечение. Анализ состояния на предприятии, в организации, объединении.
11. Приказ Минпромторга России от 15.12.2015 № 4092 «Об утверждении Порядка отнесения технических средств к техническим системам
и устройствам с измерительными функциями».
12. ГОСТ Р 8.568-2017. ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения.
13. Кутяйкин В.Г., Савровский К.К. Правовая и нормативная база аттестации испытательного оборудования // Компетентность. — 2015. — № 9-10.
14. ГОСТ Р 8.000-2015. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения.
15. РМГ 63-2003. ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Метрологическая экспертиза технической документации.
16. Исаев Л.К., Кузин А.Ю. О прослеживаемости измерений в рамках системы обеспечения единства измерений в Российской Федерации // Законодательная и прикладная метрология. — 2019. — № 4.
Metrological Traceability of Test Results
V.G. Kutyaykin1, Nizhny Novgorod Branch of FSAEI FVT Academy for Standardization, Metrology and Certification (Training) (ASMS), Assoc. Prof. Dr., [email protected]
P.A. Gorbachev2, Nizhny Novgorod Branch of FSAEI FVT ASMS, Dr., [email protected] Е.Yu. Geyger3, Nizhny Novgorod Branch of FSAEI FVT ASMS, Assoc. Prof. PhD K.K. Savrovskiy4, FBI Nizhny Novgorod CSM, [email protected]
1 Director, Nizhny Novgorod, Russia
2 Head of Department, Nizhny Novgorod, Russia
3 Senior Lecturer, Metrology Department, Nizhny Novgorod, Russia
4 Sector Manager, Industrial Metrology Department, Nizhny Novgorod, Russia
Citation: Kutyaykin V.G., Gorbachev P.A., Geyger E.Yu., Savrovskiy K.K. Metrological Traceability of Test Results, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2020, no. 7, pp. 30-36. DOI: 10.24411/1993-8780-2020-10705
key words
measurement result property, combination of concepts, measurements, tests, methods and means of measurement
Traceability is a property of a measuring unit standard, a measuring instrument or a measurement result, which consists in the documented establishment of their connection with a state primary standard or a national primary standard of a foreign state of the corresponding unit of quantity through comparison of standards of units of quantities, verification, calibration of measuring instruments. We have analyzed the definition of the concept of traceability given in various domestic and foreign documents. The components of the metrological traceability of test results were established, and its legal and regulatory framework was provided. In addition, we have described the provision of metrological traceability in mechanical tensile testing as examples.
References
1. Federal Law of 26.06.2008 N 102-03 On ensuring the uniformity measurements.
2. RMG 29-2013 State system for ensuring the uniformity of measurements. Metrology. Basic terms and definitions.
3. GOST ISO/IEC 17025-2019 General requirements for the competence of testing and calibration laboratories.
4. RF Ministry of Economic Development Order of 19.08.2019 N 506 On introduction of amendments to RF Ministry of Economic Development Order of 30.05.2014 N 326 On approval of accreditation Criteria, the list of documents confirming compliance of the applicant, the accredited person to accreditation criteria and list of documents in the field of standardization, compliance with which applicants, accredited persons and ensures their compliance with the criteria of accreditation.
5. GOST 16504-81 The system of state testing products. Product testing and quality control. Basic terms and definitions.
6. GOST 1497-84 Metals. Tensile testing methods.
7. GOST R 8.563-2009 GSI. Techniques (methods) of measurements.
8. RF Ministry of Industry and Trade Order of 15.12.2015 N 4091 On approval of the procedure for certification of primary reference methods (methods) of measurements, reference methods (methods) of measurements and methods (methods) of measurements and their application.
9. GOST R 51672-2000 Metrological support of product testing for conformity assessment purposes. Fundamentals.
10. GOST R 8.892-2015 GSI. Metrological support. Analysis of the state of the enterprise, organization, or association.
11. RF Ministry of Industry and Trade Order of 15.12.2015 N 4092 On approval of the procedure for assigning technical means to technical systems and devices with measuring functions.
12. GOST R 8.568-2017 GSI. Certification of test equipment. Fundamentals.
13. Kutyaikin V.G., Savrovsky K.K. Legal and regulatory framework for certification of test equipment, Competency, 2015, no. 9-10.
14. GOST R 8.000-2015 State system for ensuring the uniformity of measurements. Fundamentals.
15. RMG 63-2003 GSI. Ensuring the effectiveness of measurements in process control. Metrological examination of technical documentation.
16. Isaev L.K., Kuzin A.Yu. On traceability of measurements within the system of ensuring the unity of measurements in the Russian Federation, Legislative and applied metrology, 2019, no. 4.
ФГАОУ ДПО АСМС
Услуги размещения ^^ E-maii+hS75,^300
ДОСТУПНО КАЧЕСТВЕННО УДОБНО
