Выдержка из текста работы
Информационные источники, необходимые для проведения стандартизационной и метрологической экспертизы включают нормативные документы, а также источники нестандартизованной информации (научно-техническая литературу, справочники, и др.). Имеются принципиальные различия между информационным обеспечением формальной стандартизационной экспертизы и функциональной метрологической и стандартизационной экспертизы.
Информационной базой формальной стандартизационной экспертизы могут быть только действующие нормативные документы, представленные официально зарегистрированными экземплярами, прошедшими актуализацию. Регистрация рабочих экземпляров нормативных документов и своевременное внесение изменений в эти документы осуществляются службой стандартизации субъекта хозяйствования в установленном порядке.
Особую информационную ценность имеют специально разработанные нормативные документы, регламентирующие состав, порядок и методику экспертизы, в частности, стандарты организаций, а также методические указания по проведению экспертизы. Сами эти документы должны пройти жесткую экспертизу, направленную, прежде всего, на проверку выполнимости требований и отсутствие противоречий стандартам более высоких категорий.
Информационная база функциональной метрологической и стандартизационной экспертизы кроме действующих нормативных документов может также включать любые доступные эксперту источники нестандартизованной научно-технической информации, подобранные соответствующим подразделением и самим экспертом. Кроме справочников можно использовать такие информационные источники, как отмененные нормативные документы, если они не противоречат положениям действующих нормативных документов. В используемую научно-техническую информацию можно включать научную и учебную литературу (монографии, статьи, доклады и тезисы научных конференций, диссертации, рефераты, препринты, и др.) отчеты о научно-исследовательской работе, профессиональные материалы, выложенные в Интернете, собственные наработки.
Поскольку за результаты функциональной метрологической и стандартизационной экспертизы, изложенные в заключении, отвечает эксперт, он должен быть уверен в привлекаемых источниках информации. Информацию используют только при соответствующем уровне доверия к авторам источников, причем сомнительные моменты следует дополнительно проверять с помощью аналитических или экспериментальных исследований. Такие исследования требуют значительных ресурсов и высококвалифицированной работы, однако результаты исследований, полученные в ходе таких проверок можно использовать как апробированные информационные источники.
Можно предложить некоторые рекомендации по экспертной оценке уровня доверия к информационным источникам:
- ни один из источников, ни один из авторов не гарантированы от ошибок. В материале большого объема вероятность ошибок и неточностей возрастает, следовательно, к нему надо относиться более внимательно даже при высокой степени доверия к авторам;
- все сомнительные положения источников, следует проверять даже при высоком уровне доверия к авторам. Приоритеты проверки зависят от наличия ресурсов и важности предполагаемого заключения. При необходимости и возможности проверка включает не только аналитические, но и экспериментальные исследования;
- признаками полуграмотных источников являются явные ошибки, неряшливая терминология, внутренние противоречия;
- после каждой экспертизы следует уточнять свою оценку использованных материалов и авторов информационных источников.
Экспертная работа трудно поддается автоматизации, поскольку по определению должна выполняться субъектом (экспертом). Так называемые «экспертные системы», реализуемые экспертом-пользователем с компьютерной поддержкой, как правило, выполнены в виде компьютерных программ. Лучшие из них представляют собой концентрированный опыт высококвалифицированных экспертов, оформленный в виде алгоритмических инструкций, и предусматривает работу в интерактивном режиме, требующую от пользователя достаточно высокой квалификации.
Значительно проще поддается автоматизации информационное обеспечение экспертизы. Для стандартизационной экспертизы нужна информационная база, как минимум включающая все требования стандартов, соблюдение которых проверяется экспертом. Для метрологической экспертизы в информационную базу включают не только нормативные документы, регламентирующие измерения (в том числе и относящиеся к поверке, калибровке и аттестации СИ), но и значительный массив нестандартизованной информации.
Используемые для формальной стандартизационной экспертизы базы данных, которые включают в себя требования из нормативных документов по стандартизации, в принципе должны быть официально узаконены, после чего информация подлежит актуализации. Эти условия аналогичны ситуации с использованием нормативных документов на твердом носителе (нельзя пользоваться перепечатками из стандартов и неактуализованными НД).
Однако такие формальные требования фактически постоянно нарушаются, поскольку нормоконтролеры высокой квалификации все наиболее часто встречающиеся требования стандартов воспроизводят по памяти. Для них нет необходимости обращаться непосредственно к стандартам, чтобы зафиксировать типовые ошибки в обозначениях допусков формы и расположения поверхностей, неполноту или неправильность требований к поверхностям, сопрягаемым с подшипниками качения и др. Следовательно, значительную часть стандартной информации нормоконтролер получает опосредованно, а не напрямую из нормативных документов. Требования к официальному признанию или утверждению такой виртуальной «базы нормативных документов» не предъявляются. Дополнительную сложность представляет неурегулированность юридических вопросов, связанных с электронной формой записи, хранения, передачи и копирования информации. Определенные попытки рассмотреть эти вопросы сделаны в изменении №4 к ГОСТ 2.111, в которое включены элементы нормоконтроля конструкций, представленных электронными документами. Активное развитие «безбумажного» документооборота требует продолжения работы в направлении экспертизы магнитных, электронных и электронно-оптических документов.
Оптимальным вариантом создания информационной базы является включение всех заинтересованных абонентов в глобальную сеть, где на центральном сервере хранятся все своевременно актуализованные НД, организованные в удобную для пользователя систему управления базами данных. Современные базы данных, чаще всего объединяют национальные НД или международные в форме электронных копий и снабжены специально разработанными поисковыми системами, и не могут быть эффективными, поскольку разработанные ранее стандарты не были ориентированы на компьютеризацию.
Отсутствие общего системного подхода к стандартизации можно подтвердить очевидными примерами. Так терминология рассеяна не только по специализированным стандартам в разных сферах ее применения, термины включают в любые стандарты, если разработчик считает это нужным. Такое положение существенно затрудняет поиск нужных терминов, а также приводит к противоречиям в разных нормативных документах. Другой пример связан с нормоконтролем. Если рассматривать нормоконтроль только назначенных на чертеже изделия линейных размеров с полями допусков, то могут понадобиться стандарты, регламентирующие:
- нормальные линейные размеры;
- допуски гладких цилиндрические поверхностей (и приравниваемых к ним), обозначения допусков на чертежах;
- размеры и допуски фасок, радиусов округлений, канавок,
- комплекс стандартов на подшипники качения;
- комплексы стандартов на резьбы, на шлицевые поверхности деталей, на зубчатые колеса и передачи и т.д.
Причем достаточно часто стандарты входят в разные подсистемы, например одни относятся к «Основным нормам взаимозаменяемости», другие к «Единой системе конструкторской документации».
Для того чтобы обеспечить высокую эффективность использования вычислительной техники в интересующей нас области, необходимо принципиально по иному организовать базы стандартных данных. Следует разработать глобальную систему программно ориентированных стандартов, которая будет существенно отличаться от набора «условно системных» стандартов, являвшихся плодами автономных разработок и потому не всегда согласованных между собой. Например, в частности, терминологически не согласованы между собой стандарты на допуски и посадки и метрологические стандарты; стандарты на допуски формы и расположения поверхностей, сопрягаемых с подшипниками качения не согласованы с общетехническими стандартами числовых значений таких допусков. Есть нестыковки в НД на обработку результатов измерений и на формы их представления и т.д.
Применение вычислительной техники для организации труда метрологов и стандартизаторов пока носит фрагментарный характер. Разрабатываемое программное обеспечение в области метрологии обычно включает учет номенклатуры и движение средств измерений, сроки их поверки, составление протоколов и т.д. Часто разрабатывают программы статистической обработки результатов измерений или адаптируют для этого известные пакеты программ.
Анализ типовых задач машиностроительного и приборостроительного производства показывает необходимость программного обеспечения выбора методик выполнения измерений, математической обработки результатов измерений, а также пакетов для компьютерной поддержки стандартизационного контроля и метрологической экспертизы объектов по их конструкторской и технологической документации.
Чтобы превратить рабочее место пользователя, оснащенное персональным компьютером, в эффективное средство решения типовых метрологических и стандартизационных задач, необходим комплексный подход. В его основу должны быть положены специально разработанные принципы проектирования автоматизированной системы стандартизационного и метрологического обеспечения.
Прогресс оргтехники и ее расширяющиеся функции, доступность компьютеров позволяют говорить о возможности автоматизации подготовки стандартизационного и метрологического обеспечения, начиная с обеспечения экспертизы геометрических параметров деталей. Такая автоматизированная система может рассматриваться как часть (подсистема) общей системы технологической подготовки производства и должна обеспечивать следующие функции:
- контроль соблюдения требований нормативных документов, распространяющихся на рассматриваемый объект;
- возможность сопоставления нестандартных решений со стандартными аналогами;
- анализ контролепригодности функциональных параметров макрогеометрии с учетом назначенных норм точности;
- выбор методик выполнения измерений (схем, средств и методов измерений) для измерительного приемочного контроля параметров;
- выдача рекомендаций для обеспечения контролепригодности параметров, признанных неконтролепригодными в результате анализа;
- проектирование методик выполнения измерений на базе применения специальных (нестандартизованных) средств измерений.
В случае если автоматизированная система будет направлена на обеспечение функциональной стандартизационной и метрологической экспертизы объектов, то обязательной становится еще одна функция – оптимизация норм точности функциональных параметров с учетом качества объекта и возможности его метрологического обеспечения.
Создание такой системы потребует привлечения большого числа высококвалифицированных специалистов и их работы в течение длительного времени. В подобном случае особенно опасным моментом может оказаться неправильная методология разрабатываемой системы. При реализации неудачной методологии придется либо использовать малопригодные результаты, либо радикально перерабатывать всю систему на базе измененного подхода. Для того чтобы избежать подобных неприятностей, необходимо разработать общие принципы проектирования автоматизированных систем стандартизационного и метрологического обеспечения и апробировать эти принципы, например, для решения задачи контроля геометрических параметров деталей.
Перечислим и охарактеризуем основные принципы проектирования автоматизированной системы стандартизационного и метрологического обеспечения контроля геометрических параметров деталей.
Принцип стандартизационной и метрологической универсальности: направленность системы на обеспечение экспертизы любых геометрических параметров деталей.
Принцип комплексного обеспечения экспертизы: система позволяет реализацию экспертизы на основе формального и функционального подходов.
Принцип стандартизационной и метрологической строгости: система основана на актуализированных нормативных документах и апробированных нестандартных материалах.
Принцип блочно-модульного структурирования задач стандартизационного и метрологического обеспечения: структура системы предусматривает возможность автономной разработки блоков и модулей частных программ, объединяемых в программный комплекс с учетом приоритетов разработки.
Принцип иерархичности задач стандартизационного и метрологического обеспечения: структурирование задач экспертизы осуществляется с учетом иерархических уровней, что позволяет определить приоритеты решения задач и разработки программного обеспечения.
Принцип открытости системы: возможность дополнения системы разработчиком и пользователем, что позволяет вносить в нее дополнительные результаты теоретических разработок, и другую новую информацию (о вновь введенных стандартах, аттестованных специальных средствах и методиках выполнения измерений и др.). Наряду с принципом блочно-модульного структурирования этот принцип обеспечивает возможность дополнения системы элементами и блоками вплоть до построения универсальной автоматизированной системы стандартизационного и метрологического обеспечения.
Пакеты программ для автоматизированного рабочего места (АРМ) метролога должны обеспечивать:
- выбор методик выполнения измерений линейных и угловых размеров (в том числе выбор МВИ для проведения метрологической экспертизы и для разработки операций измерительного контроля и технологических процессов измерений параметров);
- обработку результатов измерений;
- оценку взаимной увязки требований к точности параметров макрогеометрии и, при необходимости, требований к макрогеометрии и к высотным параметрам шероховатости поверхностей.
Значительное повышение производительности стандартизационного контроля может быть достигнуто за счет специально разработанных программ, которые существенно сокращают время доступа к значениям стандартных параметров, их обозначениям и характеристикам. Программы должны быть построены как взаимоувязанные базы данных, которые включают номинальные значения линейных и угловых размеров (нормальные линейные и угловые размеры, нормальные конусности, размеры подшипников, резьбовых, шлицевых и шпоночных соединений и т.д.), допуски размеров, формы и расположения поверхностей, параметры шероховатости, условные обозначения норм точности на чертежах и ряд других сведений, необходимых для проведения стандартизационного контроля.
Сотрудниками кафедры «Стандартизация, метрология и информационные системы» Белорусского национального технического университета разработаны пакеты программ для персональных компьютеров, являющиеся первым приближением к намеченному комплексу программного обеспечения. Программы выбора методик выполнения измерений базируются на аттестованных МВИ, которые заимствованы из нормативных документов или разработаны специально.
Для случая измерений линейных величин в качестве основы для разработки программ выбора МВИ был использован такой широко известный документ, как РД 50-98-86 «Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм (по применению ГОСТ 8.051-81)». На базе этого РД разработан пакет программ, позволяющий выбирать МВИ для измерений наружных и внутренних размеров, размеров уступов и глубин, а также для измерений радиального и торцового биений. По сравнению с исходной информацией, содержащейся в РД, возможности программ существенно расширены: предусмотрен выбор МВИ не только для приемочного контроля параметров, но и для арбитражной перепроверки результатов приемочного контроля и для измерений параметров с любой заранее заданной допустимой погрешностью.
Для оформления заявок на средства измерений, контрольных карт и технологических операций измерительного контроля в пакет включены каталоги используемых средств измерений (СИ), принадлежностей к ним и вспомогательных устройств (штативов и стоек), в которых содержатся марки и технические характеристики этих устройств, а также примеры их стандартных обозначений.
Разработан также пакет программ для выбора рекомендуемых значений высотных параметров шероховатости поверхности, согласованных с минимальными допусками макрогеометрии. С формальных позиций параметры макро- и микрогеометрии не связаны друг с другом и оцениваются от разных баз (отклонения формы – от прилегающего элемента, а высота неровностей – от среднего). Это положение зафиксировано в ГОСТ 24642-81, но там же отмечено, что в обоснованных случаях допускается нормировать отклонение формы, включая шероховатость поверхности. При значениях высотных параметров шероховатости поверхностей, соизмеримых с допусками макрогеометрии, может произойти неправильная разбраковка деталей при попадании измерительного наконечника на вершины и во впадины микрорельефа. Кроме того, несмотря на малые порядки значений высотных параметров шероховатости поверхностей, они могут оказать значительное влияние на погрешности измерений параметров макрогеометрии. Например, результаты исследования измерений отверстий индикаторными нутромерами показали, что шероховатость поверхностей отверстий вызывает значительно большие погрешности измерений, чем расчетные значения, полученные без учета влияния шероховатости измеряемых поверхностей.
Особенно велика опасность неправильной разбраковки деталей при некритическом использовании стандарта, определяющего требования к поверхностям, сопрягаемым с подшипниками качения, поскольку в нем не учтены соотношения между шероховатостью поверхностей и допусками макрогеометрии. Еще одной отрицательной особенностью этого стандарта является установление допусков формы и расположения поверхностей, значения которых противоречат базовому стандарту на допуски формы и расположения поверхностей (ГОСТ 24643). Выход из создавшегося положения, использованный авторами программы, заключается в предложении двух значений каждого из искомых параметров. Одно из них определено по ГОСТ 3325 со всеми присущими ему недостатками, а второе – рекомендуемое авторами программы и гарантирующее объективность разбраковки деталей, согласовано с базовыми стандартами.
Программы для обработки результатов измерений не должны ограничиваться только обеспечением статистических вычислений. Систематические составляющие погрешности при выполнении статистической обработки могут привести к существенному искажению оценки результатов измерений. Поэтому метрологам необходимы программы для построения точечных диаграмм результатов измерений одной и той же величины с многократными наблюдениями. Диаграммы в координатах результат – номер наблюдения аппроксимируют простейшими функциями. Полученные «графики» тенденций изменения результатов во времени позволяют выявить переменные систематические составляющие погрешности. Только после исключения таких систематических погрешностей результаты измерений подлежат тривиальной статистической обработке, причем программы должны строиться с учетом требований ГОСТ 8.207, что позволит проводить проверку согласия эмпирических и теоретических распределений без нарушения требований стандарта, а также оценить значения интегральных неисключенных остатков систематических составляющих.
Математическое обеспечение АРМ метролога может включать также программы для детерминированной (функциональной) обработки результатов, например для расчета межосевых расстояний по результатам измерений координат, программы построения заданных геометрических элементов формы и расположения поверхностей и т.д.
В состав программного обеспечения АРМ метролога могут быть включены специально разработанные программы для проведения имитационного вычислительного эксперимента, которые носят ярко выраженный исследовательский характер и могут использоваться для проведения исследований вновь разрабатываемых средств и методик выполнения измерений.
Комплексный подход к программному обеспечению АРМ метролога и стандартизатора при его внедрении не только повысит производительность труда, но и будет способствовать повышению квалификации пользователей.
