Испытания продукции являются важным и сложным процессом получения информации о характеристиках объекта и служат основой для объективной оценки технического уровня и качества испытуемых изделий на всех стадиях её жизненного цикла. Условием получения достоверной информации о характеристиках испытуемых изделий с гарантируемой оценкой точности является применение современных средств измерений (СИ) и испытательного оборудования (ИО), предназначенного для воспроизведения условий испытаний.
ИО подвергают процедуре аттестации в соответствии с требованиями государственных стандартов. В результате аттестации определяется пригодность данного оборудования для применения при испытаниях продукции. Согласно требованиям стандартов, процедура аттестации должна включать в себя следующие мероприятия:
- разработку проектов программ и методик аттестации ИО;
- метрологическую экспертизу проектов программ и методик аттестации (или разработку программ и методик аттестации – по решению заказчиков);
- согласование и утверждение программы и методики аттестации при положительных результатах метрологической экспертизы;
- исследование основных точностных характеристик ИО;
- оформление соответствующих документов по результатам исследования характеристик, т.е. протокола аттестации и аттестата (при положительных результатах аттестации).
Действующим законодательством установлены определённые требования к организации и порядку проведения метрологической экспертизы, но стоит отметить, что при этом проекты программ и методик аттестации (ПМА) могут разрабатываться на территории любого предприятия, эксплуатирующего ИО, при наличии специалистов, владеющих навыками и знаниями в данной области.
Опыт, полученный специалистами ФГУП «ВНИИФТРИ» и АО «ТЕСТПРИБОР» при выполнении работ по аттестации ИО, позволяет провести квалифицированную оценку проектов ПМА, разработанных сотрудниками сторонних предприятий, и выявить недостатки, возникающие вследствие отсутствия опыта выполнения данных работ и знаний государственных стандартов.
В приведённой ниже схеме отражены основные критерии оценки правильности структурного построения документов и изложения в них метрологических и методологических вопросов аттестации ИО. Рассмотрим основные недостатки и ошибки, выявленные в проектах ПМА в ходе оценки соответствия критериям, указанным в схеме на рисунке 1.
Более подробно остановимся на критериях № 1 и 4.
Критерий № 1
1. В ПМА отсутствуют численные значения диапазонов параметров, их допустимых отклонений (погрешностей измерений), вследствие чего невозможно определить объём работ, обоснованность выбора средств измерений (СИ) для контроля характеристик ИО и провести оценку точности измерений.
Правильный выбор параметров ИО и их допустимых границ является одним из важнейших этапов построения ПМА. Именно при решении этого вопроса у специалистов при разработке ПМА возникает больше всего проблем. Основными техническими параметрами ИО, требующими определения и подтверждения при аттестации, должны являться воспроизводимые параметры, которые непосредственно создаются для испытаний изделий. Состав воспроизводимых параметров, а также их допустимых отклонений, как правило, должен определяться в соответствии с техническими условиями или программами испытаний изделий, эксплуатационной документацией на ИО (например, паспорт или техническое описание), государственными стандартами (в которых могут быть изложены требования к оборудованию, применяемому при испытаниях изделий) и др.
Следует учитывать, что, кроме воспроизводимых параметров, у ИО имеются также иные технологические параметры, отвечающие требованиям техники безопасности и обеспечивающие функционирование ИО. К таким технологическим параметрам можно отнести:
- характеристики питающей сети, такие как напряжение и частота переменного тока;
- геометрические размеры составных частей ИО, если они не используются при расчётах воспроизводимых параметров и не требуют контроля с применением СИ;
- давление в системе подачи жидкого азота в испытательную камеру холода, контролируемое по индикаторным устройствам с целью оценки правильности работы насосной системы;
- сопротивление изоляции токоведущих систем и др.
Следующим этапом после определения состава, диапазона и допустимых отклонений параметров является выбор СИ для контроля этих параметров. СИ следует выбирать исходя из его метрологических характеристик, позволяющих провести измерения параметра в требуемом диапазоне. При этом пределы погрешности выбранного СИ должны обеспечивать необходимую точность измерений. При выборе СИ его точность должна быть достаточно высокой по сравнению с допустимым отклонением измеряемого параметра.
Для оценки точности измерений используется величина, называемая коэффициентом точности, которая рассчитывается как отношение допустимого отклонения параметра к погрешности измерений, основной составляющей которой является суммарная погрешность СИ. Для обеспечения приемлемой точности и достоверности измерений следует выбирать средства измерений исходя из значения коэффициента точности, равного 3.
Пример. В ПМА аппаратов горюче-смазочных материалов в таблице основных точностных характеристик приведён параметр «Температура каплепадения контрольного образца», при этом в графах «Номинальное значение» и «Допустимое отклонение» даны ссылки на эксплуатационную документацию на аппарат. Далее, в разделе «Метрологическое обеспечение аттестации» указано СИ «термометр лабораторный» с описанием основных метрологических характеристик. В связи с отсутствием информации о номинальном значении и допустимом отклонении параметра невозможно сделать вывод о правильности выбора данного термометра, так как непонятно, удовлетворяет термометр требованиям к диапазону и погрешности измерений или нет.
Рекомендации:
- изучить эксплуатационную документацию (ЭД) на все типы аппаратов, под которые подходит данная ПМА, и записать для каждого из них свой диапазон температуры каплепадения и допустимое отклонение;
- проанализировать диапазон температуры каплепадения для каждого из аппаратов и определить общий диа-пазон указанного параметра, а затем оценить, перекрывает ли используемый при аттестации термометр общий диапазон параметра.
2. Наименование параметров, их значения, допустимые отклонения (погрешности измерений), приведённые в ПМА, могут не соответствовать данным, указанным в эксплуатационной документации, ГОСТах, методиках испытаний, технических условиях.
Пример. В ПМА на климатическую камеру тепла-холода, разработанную в соответствии с государственными стандартами на проведение испытаний изделий, в диапазоне воспроизводимых камерой температур от –50 до +50°С установлено допустимое отклонение ±3°С, что не соответствует требованиям ГОСТов, устанавливающих допустимое отклонение к данному диапазону температур ±2°С.
Рекомендации:
- так как ПМА ссылается на комплекс государственных стандартов на проведение испытаний изделий, необходимо руководствоваться требованиями этих стандартов, т.е. установить допустимое отклонение ±2°С к диапазону воспроизводимых камерой температур от –50 до +50°С;
- исключить из ПМА ссылки на данные ГОСТы;
- текст ПМА необходимо дополнить примечаниями о том, что допустимое отклонение может быть указано исходя из требований ЭД на данную камеру или методик испытаний продукции, т.к. государственные стандарты этого не запрещают.
Критерий № 2
Не обеспечивается требуемая точность измерений при определении основных точностных характеристик ИО.
Пример. При определении выходного напряжения с допустимым отклонением ±1 В, установленным в ЭД на ИО, используется вольтметр с абсолютной погрешностью измерений ±0,5 В. При оценке точности измерений рассчитывается коэффициент точности измерений (КТ), равный отношению допустимого отклонения напряжения к погрешности используемого вольтметра. После проведения расчётов установлено: фактический КТ равен 2, что не соответствует требованиям документов, согласно которым фактический КТ должен быть не менее 3.
Рекомендации:
- выбрать СИ, обеспечивающее требуемый коэффициент точности не менее 3;
- скорректировать ЭД на ИО, расширив границы допустимого отклонения.
Критерий № 3
1. Выбор СИ для контроля параметра ИО не является обоснованным,
т.к. оно не обеспечивает достоверность измерений указанного в ПМА параметра.
Пример. В ПМА камеры тепла и холода объёмом 1 м3 в качестве применяемого СИ указан измеритель температуры с возможностью подключения 8 термометров сопротивления, что является недостаточным условием для проведения аттестации согласно требованиям ГОСТ Р 53618-2009, где изложены методические рекомендации по определению характеристик температурного воздействия в 9 точках полезного объёма камеры.
Рекомендации:
- подобрать измеритель температуры с возможностью подключения большего количества термометров сопротивления;
- убедиться в том, что измеритель температуры внесён в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений (ГРСИ РФ);
- провести оценку точности измерений выбранного СИ.
2. В разделе «Метрологическое обеспечение аттестации» ПМА отсутствуют СИ для контроля основного параметра ИО или характеристики условий проведения аттестации.
Пример. В ПМА на стенд гидравлических испытаний отсутствует СИ для контроля температуры окружающей среды, что недопустимо, т.к. при аттестации используется образцовый манометр, основная погрешность которого подтверждена в узком диапазоне температур окружающей среды. Если не измерить эту температуру, то невозможно провести оценку достоверности измерений воспроизводимого стендом давления.
Рекомендации: подобрать СИ температуры окружающего воздуха, внесённое в ГРСИ РФ и обеспечивающее точность измерений.
Критерий № 4
1. В ходе рассмотрения ПМА установлено, что измерительный канал, используемый для контроля одного из параметров объекта испытаний и состоящий из первичного пре-образователя, коаксиального кабеля и вторичного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), поверен поэлементно.
При аттестации ИО специфического назначения часто применяются измерительные системы, включающие в себя измерительные каналы, состоящие из следующих компонентов:
- первичный преобразователь, формирующий аналоговый сигнал (сила тока, сопротивление, напряжение и т.п.);
- кабель подключения первичного преобразователя к модулю ввода данных АЦП;
- АЦП.
При этом, помимо контроля воспроизводимых параметров ИО, такие каналы применяются для измерений параметров изделий при испытаниях. Если для измерений воспроизводимых параметров применения измерительных каналов, поверенных поэлементно (первичное и вторичное СИ поверяется по отдельности), достаточно, то для использования этих каналов для контроля характеристик объекта испытаний требуется провести испытания в целях утверждения типа и последующую поверку измерительного канала целиком. Так как процедура утверждения типа измерительной системы требует много времени и средств, оптимальным решением проблемы соблюдения требований законодательства может стать разработка и аттестация методики измерений, подтверждающей правильность расчётов суммарной погрешности измерений первичного преобразователя и АЦП.
2. В ходе рассмотрения ПМА установлено отсутствие методики измерений параметра, рассчитываемого в ПМА косвенным методом с использованием СИ разноимённых величин.
Пример. В ПМА на специфическое ИО (стенд с кривошипно-шатунным механизмом) присутствует характеристика «Скорость перемещения ползуна», которую невозможно проконтролировать методом прямых измерений в связи с отсутствием необходимых СИ, занесённых в ГРСИ РФ. При этом на момент разработки ПМА с использованием расчёта скорости перемещения через частоту вращения вала и номинальное перемещение ползуна не была разработана и аттестована методика выполнения измерений, обеспечивающая необходимый результат с установленными и подтверждёнными показателями точности.
Рекомендации: разработать и провести аттестацию методики выполнения измерения в соответствии с ГОСТ Р 8.563-2009 до разработки ПМА и проведения её экспертизы.
Критерий № 5
В ПМА отсутствует раздел «Обработка, анализ и оценка результатов аттестации», что является нарушением требований государственных стандартов.
Пример. В ПМА на климатическую камеру тепла и холода отсутствует вышеуказанный раздел, который содержит формулы для расчётов средних значений температуры, действительных отклонений, градиентов, вариации, колебаний температуры и т.д. Эти данные используются впоследствии при аттестации на этапе составления протокола и проведения расчётов.
Рекомендации: дополнить ПМА разделом, включающим формулы расчётов характеристик климатической камеры.
Критерий № 6
В ПМА отсутствуют требования к применяемым при аттестации СИ.
Пример. В ПМА ИО не указано, что применяемые при аттестации СИ должны быть поверены в соответствии с действующим законодательством, а также не приведены положения об отношении допускаемого отклонения воспроизводимого параметра испытательного режима к погрешности СИ или об отношении требуемой погрешности измерений к фактической при наличии параметров с односторонним допуском в виде «не более» и «не менее». Это не позволяет оценить точность измерений и провести аттестацию ИО.
Рекомендации: установить в ПМА требования к используемым СИ при аттестации ИО в соответствии с государственными стандартами.
Критерий № 7
В тексте ПМА применяются некорректные термины и определения, имеются ошибки в оформлении, орфографии и пунктуации, например:
- в тексте ПМА приведена запись диапазона частот колебаний синусоидальной вибрации в виде «от 5 Гц до 3000 Гц», что является некорректной записью диапазона в соответствии с п. 4.2.11 ГОСТ 2.105-95;
- в тексте ПМА при указании значения пониженного давления с предельным отклонением приведена запись «1333 ± 133,3 Па», которая является некорректной записью в соответствии с п. 8.5 ГОСТ 8.417-2002;
- в тексте ПМА некорректно приведена запись числовых значений и обозначений единиц величин «10А», «мм. рт. ст.», «±2%», что является нарушением требований ГОСТ 8.417-2002;
- в ПМА оформлена таблица с обозначением и наименованием «Таблица 1. Характеристики ИО, определяемые при аттестации», что является нарушением требований п. 4.4.1 ГОСТ 2.105-95. Правильное написание наименования таблицы в соответствии с ГОСТ 2.105-95 выглядит следующим образом: «Таблица 1 – Характеристики ИО, определяемые при аттестации».
Рекомендации: перед разработкой проектов ПМА необходимо изучить требования ГОСТ 2.105-95 и ГОСТ 8.417-2002 и применить их на практике.
Критерий № 8
В тексте ПМА отсутствуют ссылки на государственный военный стандарт, регламентирующие форму отчётных документов по результатам аттестации ИО.
Пример. ПМА по наименованию распространяется на первичную и периодическую аттестацию, однако в разделе «Требования к отчётности» отсутствуют положения об оформлении результатов при проведении периодической аттестации со ссылкой на конкретные пункт или приложение государственного военного стандарта.
Рекомендации: раздел «Требования к отчётности» должен полностью отражать требования государственного военного стандарта в части требований к оформлению результатов аттестации и отчётных документов.
Заключение
Во избежание возникновения перечисленных выше проблем специалистам метрологических отделов организаций следует уделять больше внимания:
- изучению ГОСТов, в которых изложены требования к организации и порядку разработки ПМА;
- изучению нормативных документов, содержащих методические рекомендации, при разработке ПМА и последующем проведении исследований характеристик ИО на момент аттестации;
- применению при разработке ПМА практических навыков работы с ИО, знаний о целях применения такого ИО, рабочей конструкторской и эксплуатационной документации, методик проведения испытаний.
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
