Метрология, стандартизация и сертификация: зад-ние на контр раб.

ч. 1 ч. 2



Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный
университет путей сообщения»
Кафедра «Детали машин»

Т.В. Белоус С.Г. Бочкарева


МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ


Задания на контрольную работу

Методическое указание к выполнению контрольной работы

для студентов заочной формы обучения специальности ОПУ

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2011


УДК 006.9(075.8)

ББК Ж10+Ж.ц

Б 438
Рецензент:
Кафедра «Детали машин»
Дальневосточного государственного университета путей сообщения

ст. преподаватель Ф.Г. Коновалова





Б438

Белоус, Т.В.

Метрология, стандартизация и сертификация: зад-ние на контр. раб. Метод. указ./ Т.В. Белоус, С.Г. Бочкарева. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2011. – 36 с. : ил.



Методическое указание соответствует Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования специальности 190701.65 «Организация перевозок и управление на транспорте (по видам)».

Приведены темы для изучения дисциплины Метрология, стандартизация и сертификация. Даны рекомендации по выбору варианта и оформлению контрольной работы. Приведен краткий рекомендуемый алгоритм выполнения заданий контрольной работы, рекомендуемая литература.

Предназначено для студентов заочной формы обучения, изучающих дисциплину «Метрология, стандартизация и сертификация».


УДК 006.9(075.8)

ББК Ж10+Ж.ц

© ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения» (ДВГУПС), 2011

Введение
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины состоит в получении студентами основных научно-практических знаний в области метрологии, стандартизации и сертификации, необходимых для обеспечения единства измерений и контроля качества продукции (услуг), метрологического и нормативного обеспечения разработки, производства, испытаний, эксплуатации и утилизации продукции, планирования и выполнения работ по стандартизации и сертификации продукции и процессов, проведения метрологической и нормативной экспертиз.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- законодательные и нормативные правовые акты, методические материалы по стандартизации, сертификации, метрологии и управлению качеством;

- систему государственного надзора и контроля, межведомственного и ведомственного контроля за качеством продукции, стандартами, техническими регламентами и единством измерений;

- основные закономерности измерений, влияние качества измерений на качество конечных результатов метрологической деятельности, методы и средства обеспечения единства измерений;

- организацию и технологию стандартизации и подтверждения соответствия продукции, правила проведения контроля, испытаний и приёмки продукции;

- организацию и техническую базу метрологического обеспечения предприятия, правила проведения метрологической экспертизы, методы и средства поверки (калибровки) средств измерений, методики выполнения измерений;

- порядок разработки, утверждения и принятия технических регламентов, национальных стандартов, стандартов организаций, технических условий и другой нормативно-технической документации;

-процедуры проведения сертификации продукции, услуг и систем качества.

Уметь применять:

- контрольно-измерительную технику для контроля качества продукции и метрологического обеспечения производства и технологических процессов;

- компьютерные технологии для планирования и проведения работ по стандартизации, сертификации и метрологии;

- методы унификации, симплификации и расчёта параметрических рядов при разработке стандартов и другой нормативно-технической документации;

- методы и средства поверки (калибровки) и юстировки средств измерения, правила проведения метрологической и нормативной экспертизы документации;

- процедуры по подготовке продукции и систем качества к сертификации;

- необходимые алгоритмы и процедуры сертификации продукции, услуг и систем качества;

- методы расчёта экономической эффективности работ по стандартизации, сертификации и метрологии.


1 Разделы дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация»
1.1 Метрология
1.1.1 Теоретические основы метрологии
Определение метрологии как науки. Основные разделы метрологии. Роль метрологии в повышении качества, безопасности и конкурентоспособности продукции, в укреплении международных, региональных и национальных связей и её значение в развитии науки, техники.

Основные понятия, связанные с объектами измерения: свойства, физическая величина, количественные и качественные проявления свойств объектов материального мира. Единица физической величины. Истинное и действительное значение измеряемой величины.


1.1.2 Физические величины и их эталоны
Принципы разделения величин на основные и производные. Система единиц SI: основные единицы и их определение. Кратные и дольные единицы. Формирование единиц и размерностей производных единиц. Эталоны и стандартные образцы. Понятие размера единиц. Понятие об измерении. Виды измерений. Средства измерений. Основные понятия, связанные со средствами измерений. Метрологические характеристики средств измерения.
1.1.3 Погрешности измерений, обработка результатов, выбор средств измерений
Закономерности формирования результата измерения. Основные характеристики, определяющие качество измерений. Понятие погрешности измерения, источники погрешностей. Классификация погрешностей измерения: абсолютная и относительная; инструментальные, методические и субъективные; систематические, случайные и грубые.

Определение составляющих погрешности и способы их объединения в суммарную погрешность измерения. Способы исключения и уменьшения систематических и случайных погрешностей измерения. Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений.

Понятие однократного и многократного измерений. Алгоритмы обработки результатов измерений.
1.1.4 Основы обеспечения единства измерений
Понятие метрологического обеспечения. Организационные, научные и методические основы метрологического обеспечения. Объект, предмет, цель и методология метрологического обеспечения. Требования и условия оптимизации решения основных проблем метрологического обеспечения. Структура и методы синтеза и анализа системы метрологического обеспечения. Методы и алгоритмы выбора и оценки правильности выбора средств измерений. Метрологическая экспертиза конструкторско-технологической документации.

Основные понятия, используемые в Законе РФ "Об обеспечении единства измерений". Метрологическая служба, метрологический контроль и надзор, поверка и калибровка средств измерений, сертификат об утверждении типа средств измерений, сертификат о калибровке, лицензия на изготовление средств измерений. Задачи, сфера деятельности и правовые основы государственного контроля и надзора.

Структура и функции метрологической службы предприятия, организации, учреждения, являющиеся юридическими лицами. Нормативные документы по метрологии и метрологическому обеспечению.

Аспекты системного подхода к обеспечению единства измерений при поверке и калибровке средств измерений. Организация и методы поверки средств измерений. Поверочные схемы, их структура и характеристики. Методы расчёта межповерочных интервалов.


1.2 Стандартизация и техническое регулирование
1.2.1 Роль стандартизации в современном обществе
Основные задачи стандартизации. История развития стандартизации и пути её развития в России. Основные направления формирования стандартизации как научного направления. Стандартизация в условиях развитых рыночных отношений и её экономические, социальные и коммуникативные функции. Роль стандартизации в повышении качества, безопасности и конкурентоспособности продукции, становлении научно-технического и экономического сотрудничества и развития торговых связей.

Стандартизация требований по безопасности транспорта и механизмов для погрузо-разгрузочных работ; конструктивные, технологические и организационные методы формирования качества продукции и услуг; место метрологии и стандартизации в организации транспортного процесса; сертификации продукции и услуг; системы сертификации на транспорте; сертификация услуг по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава; сертификация грузовых и пассажирских перевозок


1.2.2 Цели, принципы и методы стандартизации
Цели стандартизации. Методы стандартизации: симплификация, типизация, агрегатирование, моделирование и др. Определение показателей уровня применяемости, повторяемости объектов стандартизации. Определение оптимального уровня унификации и стандартизации.

Национальный орган РФ по стандартизации и его задачи. Технические комитеты по стандартизации. Службы стандартизации субъектов хозяйственной собственности.

Объекты стандартизации. Категории и виды стандартов. Классификация и обозначение стандартов. Межотраслевые системы стандартизации, их роль в повышении эффективности производства, обеспечении качества, безопасности и конкурентоспособности продукции. Характеристика, содержание и построение основных видов стандартов. Порядок разработки, согласования и утверждения проектов национальных стандартов. Стандарты организаций. Разработка, согласование, утверждение. Технические условия. Разработка, согласование и утверждение технических условий.

Системы государственных и межгосударственных стандартов межотраслевого применения: единая система конструкторской документации (ЕСКД), единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), система показателей качества продукции (СПКП), единая система допусков и посадок (ЕСДП) и др.

Правовые основы стандартизации. Основные положения ФЗ РФ "О техническом регулировании".
1.2.3 Основные положения технического регулирования
Законодательная база технического регулирования. Принципы технического регулирования. Технические регламенты. Цели принятия, содержание и применение. Порядок разработки, экспертизы проектов и принятие технических регламентов.

Органы государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технических регламентов. Объекты государственного контроля (надзора). Принудительный отзыв продукции. Знак обращения на рынке.


1.2.4 Международная и межгосударственная стандартизация
Международная организация по стандартизации (ИСО) и Международная электротехническая комиссия (МЭК), состав, структура и методология деятельности. Статус международных стандартов, порядок и формы их применения.

Деятельность Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН) в области стандартизации. Региональная система стандартизации стран Европейского экономического сообщества (ЕЭС). Технические директивы ЕЭС и евростандарты. Национальные системы стандартизации в промышленно-развитых странах. Концепция развития стандартизации с учётом требований Генерального соглашения по тарифам и торговле (ГАТТ) и Всемирной торговой организации (ВТО). Основополагающие документы, определяющие деятельность в области стандартизации, метрологии и сертификации стран – участниц межгосударственной стандартизации. Основные направления работ в области межгосударственной стандартизации. Межгосударственные стандарты, их правовой статус.


1.3 Сертификация
1.3.1 Цели, принципы и объекты подтверждения соответствия
Формы подтверждения соответствия. Обязательное и добровольное подтверждение соответствия. Добровольная сертификация. Знаки соответствия.

Законы РФ "О защите прав потребителей", "О техническом регулировании". Стандарты качества как основа сертификации. Стандарты серии ИСО 9000 (Система управлением качеством). Нормативные документы, регламентирующие деятельность органов по сертификации и испытательных лабораторий. Стандарты серии ГОСТ Р 51000 (Система аккредитации в Российской Федерации).


1.3.2 Проблемы оценки соответствия и пути их решения
Обязательная сертификация. Декларирование соответствия. Организация обязательной сертификации. Знаки обращения на рынке. Права и обязанности заявителя в области обязательного подтверждения соответствия. Условия ввоза на территорию РФ продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия.

Номенклатура продукции и услуг, подлежащих обязательной сертификации.


1.3.3 Системы и схемы сертификации
Основные цели и задачи систем сертификации. Существующие системы сертификации и различия между ними. Типовая схема участников сертификации и их основные функции.

Схемы сертификации в РФ. Выбор схем сертификации. Модули оценки соответствия в странах ЕС. Структура процессов сертификации.


1.3.4 Сертификация продукции и услуг
Правила и порядок проведения. Нормативно-технические документы на сертификацию продукции.

Особенности сертификации услуг. Схемы сертификации услуг. Требования к содержанию сертификата соответствия на услуги.

Системы сертификации на транспорте. Сертификация услуг по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава. Сертификация грузовых и пассажирских перевозок.

Порядок подготовки и этапы проведения сертификации систем качества и производства. Нормативно-техническая документация на сертификацию систем качества и производства.


1.3.5 Аккредитация и взаимное признание сертификации
Сертификационные испытания, качество испытаний, методики и программы испытаний. Аттестация методик испытаний, метрологическое обеспечение испытаний.

Порядок аккредитации органов по сертификации и испытательных (измерительных) лабораторий. Структура систем аккредитации в России и Европе. Плановые и технологические вопросы международного признания (аккредитации) испытательных лабораторий. Этапы процесса аккредитации. Деятельность органов по аккредитации.


1.3.6 Международный опыт в области сертификации
Виды международных систем сертификации. Международные организации в области сертификации. Практика и основные направления развития сертификации за рубежом.

2 Выбор варианта и правила оформления контрольной работы
Вариант выбирается студентом по сумме двух последних цифр в шифре. Например: КТ09-ОПУ-312, следует выбирать вариант 3. При выполнении контрольной работы студент решает четыре задачи и письменно отвечает на три теоретических вопроса.

Контрольную работу выполняют на одной стороне белой нелинованной писчей бумаги формата А4 (210х297 мм) с рамкой. Расстояние от края страницы до линии рамки слева 20 мм, а справа, снизу и сверху – 5 мм. На первом текстовом листе выполняют основную надпись (штамп) по форме 2 ГОСТ 2.104-68 (рисунок 1), а на всех последующих – по форме 2а (рисунок 2).

Рамки, основные надписи и дополнительные графы к ним выполняют сплошными основными и сплошными тонкими линиями по ГОСТ 2.303-68.

Р
асстояние от рамки до границ текста в начале и в конце строк – не менее 3 мм, а от рамки до верхней или нижней строки текста – не менее 10 мм. Абзацы в тексте начинают отступом, равным 15-17 мм.

Рисунок 1 – Основная надпись первого текстового листа

(
форма 2 ГОСТ 2.104-68)


Рисунок 2 – Основная надпись для всех последующих листов

(форма 2а ГОСТ 2.104-68)


Расстояние между заголовком и текстом при выполнении Контрольной работы рукописным способом – 15 мм. Расстояние между заголовками раздела и подраздела, а также между строками текста 8 - 10 мм.

Пример выполнения листа текстового документа приведен в приложении А.

Оформление контрольной работы выполняют одним из следующих способов:

- рукописным – чертежным шрифтом по ГОСТ 2.304-81 с высотой букв и цифр не менее 2,5 мм, черного цвета;

- при помощи ПК, шрифтом Arial или Times New Roman, размер 14 pt, интервал междустрочный – одинарный, поля: левое - 3 см; верхнее - 1,5 см, нижнее - 2,5 см и правое – 1,5 см. Красная строка – 0,75 см. Выравнивание по ширине листа, автоматическая расстановка переносов.
3 Алгоритм выполнения контрольной работы
3.1 Физические величины. Кратные и дольные единицы. Значащие цифры
3.1.1 Множество физических величин представляют собой некоторую систему, в которой отдельные величины связаны между собой системой уравнений.

Основная физическая величина — это физическая величина, входящая в систему единиц и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Для каждой физической величины должна быть установлена единица измерения.



Единица физической величины — физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин.

Кроме основных и производных физических величин различают кратные, дольные, когерентные, системные и внесистемные единицы.



Размерностью называют символическое (буквенное) обозначение зависимости производных величин (или единиц) от основных.

Степени символов основных величин, входящих в одночлен, могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными. Размерность величин обозначают знаком dim. В системе LMT размерность величин X будет:



где L, М, Т — символы величин, принятые за основные (соответственно, длины, массы, времени); /, m, t — целые или дробные, положительные или отрицательные вещественные числа, которые являются показателями размерности; dim — сокращение от слова dimension — размерность.

Международная система единиц или сокращенно СИ, состоит из семи основных единиц измерений. В механике такими являются единицы длины, массы и времени, в электричестве добавляется единица силы электрического тока, в теплоте — единица термодинамической температуры, в оптике — единица силы света, в молекулярной физике, термодинамике и химии — единица количества вещества. Эти семь единиц соответственно: метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, кандела и моль — и выбраны в качестве основных единиц СИ.
Таблица 1 - Основные единицы СИ


Величина

Единица

Наименование

Размер-

ность


Наименование

Обозначение

Русское

Международное

Длина

L

метр

м

m

Масса

М

килограмм

кг

kg

Время

Т

секунда

с

s

Сила электрического тока

I

ампер

А

А

Термодинамическая температура

Θ

Кельвин

К

К

Сила света

J

кандела

кд

cd

Количество вещества

N

моль

моль

mol

Таблица 2 - Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их обозначение



Множитель

При-ставка

Обозначение приставок

Множитель

При-ставка

Обозначение приставок

Между-народное

Русское

Между-народное

Русское

1018

экса

Е

Э

10-1

деци

d

д

1015

пета

Р

П

10-2

санти

с

с

1012

тера

Т

Т

10-3

милли

m

м

109

гига

G

Г

10-6

микро

μ

мк

106

мега

М

М

10-9

нано

n

н

103

кило

k

к

10-12

пико

р

п

102

Гекто

h

г

10-15

фемто

f

ф

101

дека

da

да

10-18

атто

а

а

Пример: ускорение находится как , где S- путь, t-время. В единицах СИ запись будет dim а = LT-2.
3.1.2 Правила округления результатов и погрешностей измерений.

а) Результат измерения округляется до того же десятичного знака, которым оканчивается округленное значение абсолютной погрешности. Лишние цифры в целых числах заменяются нулями. Если десятичная дробь в числовом значении результата измерений оканчивается нулями, то нули отбрасываются до того разряда, который соответствует разряду числового значения погрешности.



Пример: Результат 4,0800 погрешность 0,001; результат округляют до 4,080.

б) Если цифра старшего из отбрасываемых разрядов меньше 5, то остальные цифры числа не изменяются. Лишние цифры в целых числах заменяются нулями, а в десятичных дробях отбрасываются.



Пример: Число 174437 при сохранении четырех значащих цифр должно быть округлено до 174400, число 174,437 — до 174,4.

в) Если цифра старшего из отбрасываемых разрядов больше или равна 5 но за ней следуют отличные от нуля цифры, то последнюю сохраняемую цифру увеличивают на единицу.



Пример: При сохранении трех значащих цифр число 12567 округляют до 12600, число 125,67 до 126.

г) Если отбрасываемая цифра равна 5, а следующие за ней цифры неизвестны или нули, то последнюю сохраняемую цифру не изменяют, если она четная, и увеличивают на единицу, если она нечетная.



Пример: Число 232,5 при сохранении двух значащих цифр округляют до 232, а число 233,5 до 234.

д) Погрешность результата измерения указывается двумя значащими цифрами, если первая из них равна 1 или 2, и одной — если первая цифра равна 3 или более.

е) Округление производят лишь в окончательном ответе, а все предварительные вычисления проводят с одним - двумя лишними знаками.

Если руководствоваться этими правилами округления, то количество значащих цифр в числовом значении результата измерений дает возможность ориентировочно судить о точности измерения. Это связано с тем, что предельная погрешность, обусловленная округлением, равна половине единицы последнего разряда числового значения результата измерения.

Рекомендуемая литература: [1], [3], [4], [5], [6], [11], [15].
3.2 Способы исключения грубых погрешностей результатов измерений. Определение доверительных интервалов границ
3.2.1 Промахи и грубые погрешности – это погрешности, намного превышающие предполагаемые в данных условиях проведения измерений систематические и случайные погрешности. Промахи и грубые погрешности могут появляться из–за грубых ошибок в процессе проведения измерения, технической неисправности средства измерения, неожиданного изменения внешних условий.

Существует достаточно много критериев для выявления наличия грубых погрешностей в данной совокупности результатов измерений.

3.2.1.1 При числе измерений n > 20...50 достаточно надёжен критерий "трёх сигм". По этому критерию для результатов измерений, распределённых по нормальному закону, считается, что можно принимать промахом результат, если
,
где Sx - оценка среднего квадратического отклонения результатов измерений;

хср – среднеарифметическое значение измерений.

Sx = 
Величины хср и Sx вычисляют без учёта экстремальных значений xi.

Пример: Исключить грубые ошибки результатов наблюдений, полученных в результате прямых наблюдений: 13,2; 13,0; 13,5; 10,9; 12,5; 12,5; 13,9; 14,5; 13,0; 12,1; 11,1; 10,1; 13,9; 12,5; 12,9; 11,0; 10,5; 14,9; 14,1; 13,5; 13,4; 12,3.


  1. Выстраиваем измерения в порядке возрастания: 10,1; 10,5; 10,9; 11,0; 11,1; 12,1; 12,3; 12,5; 12,5; 12,5; 12,9; 13,0; 13,0; 13,2; 13,4; 13,5; 13,5; 13,9; 13,9; 14,1; 14,5; 14,9.

  2. Откидываем крайние значения: 10,1 и 14,9.

  3. Находим хср:



  1. Найдем Sx:



  1. Используя критерий «трех сигм» определим промахи:

,

12,7-1,1хi12,7+1,1 значения не входящие в данный интервал является промахом. Следовательно: 10,1; 10,5; 10,9; 11,0; 11,1; 13,9; 13,9; 14,1; 14,5; 14,9 являются промахами, и их следует исключить.

3.2.1.2 При числе измерений n < 20 применяют критерий Романовского. При этом вычисляют отношение |(хср—xi)/Sx| = β и сравнивают с критерием β, выбранным по табл. 3.

Если β βт, то результат xi считается промахом и отбрасывается.



3.2.1.3 Вариационный критерий Диксона применяют при числе измерений n > 4, и он считается достаточно удобным. При этом результаты наблюдений записывают х1, х2, .. .хn, (х1 < х2< …< хn). Для проверки наибольшего показателя критерий Диксона вычисляется по формулам:

, (при n=3-7); , (при n=8-10).

Для наименьшего показателя используют следующие формулы:



, (при n=3-7); , (при n=8-10).

Критические области изменения kд>Zg в зависимости от уровня значимости и числа измерений приведены в табл. 4.


Таблица 3 - Значения критерия Романовского β = f(n)

q

n = 4

n = 6

n = 8

n = 10

n=12

n =15

n =20

0,01

1,73

2,16

2,43

2,62

2,75

2,90

3,08

0,02

1,72

2,13

2,37

2,54

2,66

2,80

2,96

0,05

1,71

2,10

2,27

2,41

2,52

2,64

2,78

0,10

1,69

2,00

2,17

2,29

2,39

2,49

2,62

q - уровень значимости.
Таблица 4 - Значения критерия Диксона

n

Za при q, равном

0,10

0,05

0,02

0,01

4

0,68

0,76

0,85

0,89

6

0,48

0,56

0,64

0,70

8

0,40

0,47

0,54

0,59

10

0,35

0,41

0,48

0,53

14

0,29

0,35

0,41

0,45

16

0,28

0,33

0,39

0,43

18

0,26

0,31

0,37

0,41

20

0,206

0,30

0,36

0,39

30

0,22

0,26

0,31

0,34

ч. 1 ч. 2