Неизменным спутником технологического прогресса выступает стандартизация и метрология. Что за профессия позволяет человеку изучить эти понятия и успешно внедрять их в производственный процесс?
Многие вузы, расположенные по всей стране, предлагают абитуриентам овладеть специальностью инженера по стандартизации и метрологии. Описание должностных обязанностей, специфических особенностей и «подводных камней» профессии будет дано в этой статье.
Стандартизация и метрология: что за профессия?
Так называется специальность, овладев которой, человек может выполнять обязанности по оценке качества продукции, контролировать условия эксплуатации производственного оборудования, а также разрабатывать и закреплять в стандартах правила, помогающие экономить ресурсы и сохранять безопасность производственного процесса.
Стандарты и стандартизация
Стандарт можно смело назвать одним из основных условий, необходимых для функционирования любого общества. Он существует практически в каждой сфере производственных и торговых отношений: от добычи сырья до организации процесса реализации готового продукта. Наиболее важными стандарты являются для науки, медицины, экономики, строительства и промышленности.
Значение стандартизации в международном масштабе чрезвычайно велико. Наряду с метрологией и сертификацией, она неотделима от процесса глобализации и урбанизации. Это объясняется тем, что осуществление торговли между различными странами требует соответствия продукции, выпускаемой в конкретном государстве, мировым нормам и стандартам.
Изучением, анализом, обобщением и формулировкой закономерностей производственных процессов занимается наука стандартизация. Целью этих действий становится достижение максимально возможной эффективности и оптимального протекания технологических процессов.
Что такое «метрология» и «сертификация»
Метрологией называют науку, которая изучает измерения, методы, обеспечивающие их единство, а также средства, способствующие достижению их максимальной точности. Метрологические стандарты используют в своей практической деятельности многие специалисты для получения количественных параметров изучаемых объектов с заданной точностью.
Принятая система измерений необходима абсолютно для всех технических отраслей, так как с ее помощью происходит определение технологических процессов, их управление и контроль качественных характеристик готового продукта.
Сопоставление параметров продукции (товаров или услуг) с существующими стандартами и нормативами называется сертификацией. Ее внедряют для защиты потребителей от некачественного продукта.
Кто занимается метрологией и сертификацией
Штатные расписания многих предприятий включают должность инженера по стандартизации и метрологии. Приступить к выполнению трудовых обязанностей человек может после обучения в высшем учебном заведении.
Стандартизация и метрология: что за профессия и что делают такие специалисты? Они разрабатывают и применяют нормативно-технические и методические документы, основываясь на Государственной системе стандартизации. Их работа помогает развивать народное хозяйство, повышать эффективность производства, качество продукции и, как результат, жизненный уровень населения.
Где можно обучиться данной профессии
Обучиться данной профессии можно во многих учебных заведениях Москвы и других городов, они работают по программе, в которую входит стандартизация, метрология (вузы технического направления: Московский государственный строительный университет, МГТУ им. Баумана и другие). После получения диплома, можно рассчитывать на зачисление в штат предприятий, которые работают в сферах машиностроения, химической, целлюлозно-бумажной и лесной промышленности.
Искать ответы на вопросы, стоящие перед студентами факультета «Стандартизация и метрология» (кем работать и куда устроиться) можно начинать уже в процессе посещения последних курсов. В большинстве случаев у них находится возможность совмещать получение образования с работой по специальности.
Качества инженера по стандартизации и метрологии
Принимая решение о работе в данной сфере, человеку следует сопоставить черты своего характера и способности со списком качеств, которыми должен обладать компетентный инженер:
О соответствии своего характера и темперамента выбранной профессии следует задуматься еще до поступления на факультет стандартизации и метрологии.
Перспективы профессии
Карьера специалистов этого направления может развиваться в согласии с самыми разными сценариями: им доступна возможность ведения преподавательской деятельности, работа за рубежом или в таможенных органах. Кроме того, предприятия нефтедобывающей и нефтеобрабатывающей промышленности не могут обойтись без выпускников факультета «Стандартизация и метрология». Кем работать, решает сам специалист.
В числе наиболее популярных должностей можно назвать контролера и менеджера по качеству, инженера по стандартизации и сертификации, аудитора, метролога и оценщика. Отдельное место в этом списке занимает инженер ЦСМ. Эта организация оказывает целый ряд специфических услуг самым разным заказчикам. Работа в ЦСМ зачастую связана с проведением испытаний продукции, выдачей сертификатов и других документов.
Инженер по стандартизации и метрологии: производственно-технологическая деятельность
В число профессиональных обязанностей этого специалиста входит выполнение довольно большого количества функций. Их можно разделить на такие категории:
Обязанности, которые относятся к производственно-техническим, заключаются в том, что специалист разрабатывает и внедряет меры, предназначенные повысить качество продукции. Также он совершенствует действующие стандарты и разрабатывает новые, проверяет соответствие сертификатов продукции, изучает и повышает уровень точности измерений и достоверность контролирующих мероприятий.
Другие функции инженера по стандартизации и метрологии
В рамках организационно-управленческой деятельности этот специалист выполняет следующие виды работ:
Говоря о научно-исследовательских функциях инженеров по стандартизации и метрологии, имеют в виду необходимость планирования мероприятий по измерению, испытанию и контролю качества продукта.
Также эти профессионалы занимаются созданием различных теоретических моделей, на которых основывается исследование качественных характеристик продукта и анализируются технологические процессы.
Деятельность инженеров, относящаяся к проектной, включает разработку проектной и технической документации, создание новых методик по управлению качеством (или усовершенствование применяемых), подбор оптимальных решений проблем, составление специфических документов (технические условия, стандарты, методики, инструкции).
Из приведенного списка обязанностей становится очевидным высокий уровень ответственности, который накладывает на работника специальность «Стандартизация и метрология». Что за профессия, лучше узнать еще до поступления, так как она требует немалого терпения, выдержки и интеллекта.
Преимущества и недостатки специальности
Принимая решение о вступлении в число инженеров по стандартизации и метрологии, следует учитывать существование положительных и отрицательных сторон этой должности.
Несомненным плюсом, которым обладает «Стандартизация и метрология» (специальность) становится возможность получить работу в интересной промышленной или научной сфере. Ведь эти специалисты востребованы всюду, где пользуются измерительным оборудованием. В том числе, и на международном рынке труда.
Правда, наличие вредных факторов, таких как тяжелые условия труда, испарения, шум и другие – это часть рабочих будней выпускников факультета «Стандартизация и метрология».
Что за профессия, какова ее специфика и особенности взвешивает сам абитуриент, так как только он ответственен за построение своего будущего.
Основы метрологии и стандартизации в строительстве
Метрология является научной основой метрологического обеспечения. Метрологическое обеспечение включает следующие системы:
государственных эталонов единиц физических величин, обеспечивающих воспроизведение единиц с наивысшей точностью;
передачи размеров единиц физических величин от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений и других средств поверки;
разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измерение обеспечивающих определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, научных исследований и других видов деятельности;
разработки стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, обеспечивающих достоверными данными научные исследования, разработку технологических процессов получения и использования материалов и конструкций.
Кроме того, в метрологическое обеспечение входят:государственные испытания или метрологическая аттестация средств измерений, обязательная государственная и ведомственная поверки средств измерений.
Под измерительным прибором понимают средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателя.
Измерения характеризуются рядом параметров:
Различают три класса измерений: особо точные, высокоточные и технические. Особо точные связаны с установлением эталона. Высокоточные измерения проводятся при градуировании измерительных систем, а также при проведении измерений в особо ответственных испытаниях. Технические применяются в практике испытаний строительных конструкций.
Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями измерений. Погрешности, порожденные несовершенством метода измерений, неточной градуировкой и неправильной установкой измерительной аппаратуры, называют систематическими. Систематические погрешности исключают введением поправок, найденных экспериментально. В настоящее время для устранения систематических погрешностей применяется микропроцессорная техника.
Случайные погрешности обусловлены влиянием на результаты измерений неконтролируемых факторов (случайные колебания температуры, вибрация и т. д.).
Проблемы метрологического обеспечения измерений неразрывно связаны с задачами, стоящими перед стандартизацией.
Объектами стандартизации являются конкретная продукция, нормы, требования, методы, термины, обозначения и т. д., имеющие перспективу многократного применения, используемые в науке, технике, строительстве. В строительстве стандартизации подлежат методы расчета ипроектирования конструкций и сооружений, требования к материалам и изделиям, допуски на стадии монтажа и строительства конструкций зданий и сооружений, методы испытаний и проведения измерений, методы представления и обработки получаемых результатов измерений и т. д.
В зависимости от сферы действия стандарты разделяются на четыре категории: государственные (ГОСТ), отраслевые (ОСТ), республиканские (РСТ) и стандарты предприятий (СТП).
В области строительства наряду со стандартами действуют строительные нормы и правила (СНиП).
В зависимости от содержания стандарты подразделяются на 13 отдельных видов:
стандарты технических условий, которые, в частности, содержат всесторонние требования к продукции при се изготовлении, поставке и эксплуатации, регламентируют методы испытаний, правила приемки;
стандарты технических требований, которые нормируют показатели качества, надежности и долговечности продукции, устанавливают срок службы и т. д.;
стандарты методов испытаний, которые включают требования о порядке отбора проб или образцов, методы испытаний материалов и изделий, используемые для оценки качества продукции; эти стандарты обеспечивают единство методов и средств испытаний; в стандартах на методы испытаний содержатся также требования к измерительным приборам, инструментам и установкам, используемым для контроля показателей качества изделий;
стандарты правил приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения, которые регламентируют, в частности, порядок приемки изделий, вид и программу испытаний при приемке.
В большинстве строительных стандартов даны совмещающие данные, свойственные стандартам нескольких видов. Стандарты существенно влияют на темпы развития и уровень производства. Базируясь на последних достижениях науки, техники и практического опыта, стандартизация во многом не только фиксирует достигнутый уровень производства, но и является одним из рычагов прогресса науки и техники.
Основы метрологии и стандартизации в строительстве
В условиях ускорения научно-технического прогресса в строительстве особое значение придается унификации строительных конструкций, деталей и узлов, повышению качества изготовления и монтажа строительных конструкций. Решение поставленных задач требует существенного повышения роли метрологии и стандартизации в строительстве.
Единство измерений предполагает, что результаты измерений выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. Для качественного выполнения процесса измерений и обеспечения требуемой точности показаний измерительных приборов необходимо обеспечить единообразие измерений, т.е. совпадение результатов измерений, производимых в разных местах разными приборами. Выполнение этого условия зависит от уровня и состояния средств измерений в строительной отрасли, их использования, т.е. от метрологического обеспечения.
Под единообразием средств измерений понимают градуировку их в указанных единицах и соответствие нормам их метрологических свойств.
В метрологии рассматривают:
— единицы физических величин и их системы;
— методы и средства измерений;
— общую теорию измерений;
— основы обеспечения единства и единообразия средств измерений;
— эталоны и образцовые средства измерений;
— методы передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.
Метрология является научной основой метрологического обеспечения, под которым понимают установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений, обработки полученных результатов, их оценки и представления в нормализованной форме. В узком смысле под метрологическим обеспечением понимают процесс подбора, комплектования и подготовки к работе различных измерительных приборов, необходимых для проведения конкретного испытания. Метрологическое обеспечение включает следующие основные направления:
— разработка и хранение эталонов единиц физических величин, используемых для воспроизведения их особо точных аналогов;
— воспроизведение и передача эталонных единиц с помощью образцовых приборов другим средствам измерений;
— разработка, аттестация, постановка на производство и выпуск в обращение рабочих средств измерений, обеспечивающих определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, научных исследований и других видов деятельности;
— разработка стандартных справочных данных об основных физико-механических константах и свойствах материалов, методах их получения;
— проведение обязательных государственных и ведомственных поверок средств измерений с целью определения их пригодности к применению, оценки фактической точности воспроизведения измеряемых физических единиц.
Определим основные понятия, связанные с поверкой средств измерений.
Измерения неразрывно связаны с инженерными изысканиями, проектированием и строительством зданий и сооружений; в этом смысле они являются одним из важнейших путей познания проектируемого объекта строительства и создания его в процессе воздействия.
Соответствие положения установленных конструкций проектному проверяют в процессе исполнительной съемки, сущность которой составляют также измерения. Эксплуатация зданий требует регулярных измерений с целью проверки геометрических параметров, обеспечивающих условия нормальной их работы. И здесь измерения служат обеспечению надежности и долговечности работы конструкций зданий и сооружений как в пространстве, так и во времени
Измерением называют нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.
Основное уравнение измерения имеет вид (формула 2.1):
Q = qU, (2.1)
где: Q – значение физической величины;
q – числовое значение величины в принятых единицах;
U – единица физической величины.
В ходе эксперимента получают измеренное значение величины, т.е. значение величины, приближенно соответствующее ее истинному размеру. Следует отметить также истинное значение величины, которое выражает истинный размер величины в данных единицах измерения.
Результаты измерений должны быть сопоставимыми независимо от места, времени и используемых технических средств. Единство измерений достигается тем, что их производят стандартными методами, а результаты выражают в установленных стандартных единицах измеряемых физических величин. В настоящее время национальным органом, который занимается вопросами стандартизации и обеспечением единства измерений, является Федеральное агентство по технологическому регулированию и метрологии – Росстандарт.
Эталоном измерения называют меру или измерительный прибор, предназначенные для воспроизведения с наивысшей достижимой точностью хранения единицы физической величины в общегосударственном или международном масштабе. Существуют эталоны ньютона, ампера, секунды и других величин. Государственный реестр включает свыше ста первичных и специальных эталонов.
В научно-технической литературе термин «эталон» часто употребляют в широком смысле как образец для сравнения.
Поверка средств измерений – определение метрологическими органами погрешностей средств измерений и установление их пригодности к применению. Различают государственную (производится органами государственной метрологической службы) и ведомственную (производится органами ведомственных метрологических служб) поверку средств измерений.
Метрологическая аттестация средств измерений – исследование средств измерений, выполняемое метрологическими органами для определения метрологических свойств этих средств измерений, и выдача документа с указанием полученных данных. Государственную поверку производят специализированные органы метрологической службы, как правило, после длительного хранения приборов или после их ремонта. Ведомственные поверки производят регулярно перед применением приборов для оценки их работоспособности.
Метрологический надзор – контроль за производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений. По-верка или аттестация средств измерений сводится к сли-чению рабочих средств измерений с эталоном или об-разцовыми средствами измерений на основании поверочной схемы.
Поверочная схема – утвержденный в определенном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от эталона рабочим средствам измерений.
Сущность разделения мер и приборов на рабочие и образцовые лежит не в конструкции и не в точности, а в назначении приборов. Прибор может предназначаться, как правило, или для практических измерений, или для хранения и передачи единиц, т.е. для использования в качестве образцового. Только меры и приборы самой низшей точности не могут быть образцовыми. Образцовые меры и приборы нельзя применять для практических измерений – это одно из основных правил метрологии. Образцовый прибор изолируется и выполняет только функции поверки и градуировки. Не каждую меру и не каждый измерительный прибор можно использовать как образцовые. К образцовым приборам предъявляют более высокие требования в отношении воспроизводимости, стабильности показаний, чем к аналогичным приборам.
Средства поверки – это технические средства, необходимые для осуществления поверки средств измерений в соответствии с требованиями нормативно-технических документов на методы и средства поверки. Средства поверки включают в себя рабочие эталоны, образцовые средства измерений, в том числе стандартные образцы и образцовые меры, вспомогательные приборы, устройства и материалы, поверочные приспособления.
Средства измерений – это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Они состоят из системы мер, измерительных приборов и преобразователей, а также измерительных установок и систем.
Под измерительным прибором понимают средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдения. Измерительный преобразователь – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдением.
Измерение включает следующие элементы: объект измерения, свойства или состояние которого характеризует измеряемая величина; единицу измерения; техническое средство измерения, градуированное в выбранных единицах; метод измерения; регистрирующее устройство, воспринимающее результат измерения; окончательный результат измерения.
Измерения характеризуются рядом параметров:
1) погрешностью измерения – разностью между истинными и измеренными значениями величин;
2) точностью измерения – степенью приближения результатов измерения к истинному значению;
3) достоверностью измерения – вероятностью отклонения измерения от истинного значения;
4) диапазоном измерений – областью значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средств измерений;
5) ценой деления шкалы – разностью значений величины, соответствующей двум соседним отметкам шкалы;
6) пределом измерений – наибольшим и наименьшим значением диапазона измерений;
7) чувствительностью измерительного прибора – отношением изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины.
Различают три класса измерений:
Особо точные – связаны с установлением эталона, высокоточные измерения проводятся при градуировании измерительных систем, а также при проведении измерений в особо ответственных испытаниях. Технические – производят с помощью средств измерений технического класса точности. Применяются в практике испытаний строительных конструкций.
Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями измерений. Погрешности, порожденные несовершенством метода измерений, неточной градуировкой и неправильной установкой измерительной аппаратуры, называют систематическими. Систематические погрешности исключают введением поправок, найденных экспериментально.
В настоящее время для устранения систематических погрешностей применяется микропроцессорная техника. Случайные погрешности обусловлены влиянием на результаты измерений неконтролируемых факторов (случайные колебания температуры, вибрация и т. д.). Такие погрешности оцениваются методами математической статистики по данным многократных измерений. При измерениях могут возникать грубые ошибки, вызванные неисправностью измерительных систем, ошибками регистратора и т. д. Эти ошибки также могут быть выявлены методами математической статистики.
Стандартизованы методы и средства измерений, предназначенные для определения:
— состава материалов (химического, минерального, фазового);
— структуры материалов (твердого вещества, порового пространства);
— показателей качества, установленных стандартом технических условий на данный материал.
Показатели качества могут быть:
— физическими величинами с соответствующей размерностью, общими в качественном отношении для материалов, но индивидуальными для каждого материала в количественном отношении (плотность, теплопроводность и др.);
— техническими характеристиками, измеряемыми в условных единицах и оцениваемыми по условным шкалам (водонепроницаемость, морозостойкость и т.п.).
Для определения показателей качества применяют физические методы, использующие законы физики и соответствующие количественные зависимости, а также сравнительные методы измерения технических характеристик в условных единицах (циклы замораживания и оттаивания и т.п.). В некоторых случаях удается установить корреляционную связь между физическим и техническим показателями качества материала. Примером является связь между коэффициентом фильтрации воды и маркой по водонепроницаемости бетона. Единицы физических величин, необходимые в строительно-монтажных работах, а также наименования и обозначения единиц устанавливают СН 528-80 «Перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве».
Стандартизация средств измерений возможна лишь после проведения их государственных испытаний. Государственные испытания включают в себя экспертизу технической документации на вновь разрабатываемые средства измерений и их экспериментальное исследование, проводимые органами государственной метрологической службы либо по их поручению. Эти испытания проводят для определения степени соответствия средств измерений установленным нормам, потребностям промышленности и современному уровню развития приборостроения, а также целесообразности их производства. Следует отметить, что иногда стандартизуются методы, которые требуют применения средств измерений, не выпускаемых серийно и не имеющих метрологического обеспечения. В этих случаях стандарт не может считаться внедренным, а результаты его использования не имеют юридической силы.
Проблемы метрологического обеспечения измерений неразрывно связаны с задачами, стоящими перед стандартизацией.
Стандартизация – это установление и применение правил для упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон и, в частности, для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении функциональных условий и требований техники безопасности.
Объектами стандартизации являются конкретная продукция, нормы, требования, методы, термины, обозначения и т. д., имеющие перспективу многократного применения, используемые в науке, технике, строительстве.
В строительстве стандартизации подлежат методы рас-чета и проектирования конструкций и сооружений, требования к материалам и изделиям, допуски на стадии монтажа и строительства конструкций зданий и сооружений, методы испытаний и проведения измерений, методы представления и обработки получаемых результатов измерений и т. д.