Метрология, стандартизация, сертификация

Предисловие

Тенденции развития мировой экономики создают объективную основу расширения сферы научноисследовательских и опытноконструкторских работ,
увеличивая потребность в высококвалифицированных научноинженерных кадрах. В условиях усиления глобальной конкуренции необходимым является повышение качества образовательного процесса и на этой основе улучшение использования вовлекаемых в мировой производственный процесс ресурсов — знаний,
труда. При этом существенным является подготовка специалистов междисциплинарной направленности.
В этой связи следует отметить, что излагаемый в настоящем учебнике материал изначально носит междисциплинарный характер, так как содержит материалы из разных областей знаний. Действительно, для различных специальностей высшего профессионального образования в области техники и технологии,
имеющих каждая свои особенности, дисциплина «Метрология, стандартизация
и сертификация» является, по существу, единственной, где в едином ключе рассматриваются вопросы стандартизации, метрологии, сертификации. Это определяет статус самой дисциплины как важного элемента подготовки специалистов в
области техники и технологии самых разнообразных направлений, воспитывающей у них соответствующую профессиональную культуру. Кроме того, знания в
области стандартизации, метрологии, сертификации касаются не только работников производственной сферы, они в одинаковой степени важны для специалистов по реализации продукции, менеджеров, маркетологов, как весомые составляющие конкурентоспособности товара.
В настоящее время основной тенденцией при составлении учебных планов
и программ в высшем и среднем образовании является не увеличение часов аудиторной работы, а выделение достаточно большого времени на самостоятельную работу обучаемого. В этих условиях роль учебника, содержащего достаточно широкий круг вопросов для самостоятельной внеаудиторной проработки с
помощью преподавателя, приобретает особое значение. Реализация такого подхода требует широкого использования информационных образовательных технологий, поэтому ряд необходимых дополнительных учебных материалов размещен в электронном интернетресурсе «Точность—Качество» (сетевой адрес:
www.micromake.ru), который используется для дистанционной передачи информации, а также интерактивного взаимодействия при разъяснении наиболее

сложных вопросов, возникших в процессе обучения. Ресурс предоставляет также возможность провести тестирование по дисциплине в различных режимах:
самообучения, контроля, подготовки к экзаменационной сессии.
Использование информационной технологии стало с методологической точки зрения определенным шагом в направлении наиболее полной реализации
междисциплинарной сущности дисциплины «Метрология, стандартизация и
сертификация», так как позволила объединить необходимые ресурсы на основе
общей методологической базы.
К сказанному следует добавить, что дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация» — одна из значимых в образовательном процессе для конвергенции технических наук и технологий, поэтому не случайно присутствует в
образовательных стандартах разного уровня, различных специальностей и на
правлений подготовки.
В настоящее время говорят также о конвергенции образования, что на деле
означает взаимодействие всех видов учебных занятий и форм обучения с целью
подготовки кадров высокой квалификации. Студент, получив степень бакалавра
по одному направлению, при поступлении в магистратуру попадает, можно сказать, в междисциплинарное пространство, так как формально количество читаемых курсов может превышать учебный план и существует возможность выбора
индивидуального пути. Таким образом, междисциплинарные знания и навыки,
которые заложены в дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация», становятся ключевыми компетенциями для любой отрасли экономики.
Учебник предназначен для студентов высшего профессионального образования, обучающихся по специальностям и направлениям технического профиля,
ориентированных на обеспечение производства промышленной продукции.
Учебник составлен с учетом основных положений нового закона об образовании, Федерального закона о техническом регулировании, а также с учетом последних нормативных документов в области стандартизации, метрологии, контроля качества и основных норм взаимозаменяемости.
Учебник направлен на изучение дисциплины «Метрология, стандартизация
и сертификация», а также будет полезен при изучении дисциплин: «Метрология,
стандартизация и контроль качества», «Взаимозаменяемость, стандартизация и
технические измерения», «Управление качеством продукции», «Метрология и
метрологическое обеспечение».
В учебнике содержатся сведения, которые могут быть использованы для составления методических указаний по проведению практических занятий: лабораторных работ, семинарских занятий и практических работ.
Изложенный материал может быть полезен преподавателям учебных заведений различного уровня, которые готовят специалистов и бакалавров по соответствующим специальностям и направлениям, а также инженернотехническим
работникам, занятым в сфере промышленного производства.
Автор в течение длительного времени формировал курс лекций из совмещенных учебных дисциплин по данной теме и практически реализовал его, преподавая в МВТУ им. Н.Э. Баумана, МГУИЭ (МИХМ) и Университете машиностроения (МАМИ).

4
Предисловие

Автор выражает признательность организациям и людям, оказавшим содействие в появлении учебника, и c благодарностью примет все замечания и пожелания, которые будут направлены на улучшение изложенного материала. Особая
благодарность автора людям, сделавшим конструктивные замечания и рекомендации: профессору Михаилу Ивановичу Киселеву и доценту Виталию Леонидовичу Скрипке (МГТУ им. Н.Э. Баумана), профессору Сергею Алексеевичу Зайцеву (Университет машиностроения).
Отзывы и замечания по учебнику могут быть направлены в адрес издательства
или непосредственно автору через интерактивную базу в Интернете — «Консультационноинформационный ресурс «Точность—Качество» (www.micromake.ru).

Предисловие
5

Введение

Измерения — один из важнейших путей познания природы, объединяющий
теорию с практической деятельностью человека. Измерения являются основой
научных знаний, служат для учета материальных ресурсов и планирования, обеспечения требуемого качества продукции, взаимозаменяемости деталей и узлов,
совершенствования технологии, автоматизации производства, стандартизации,
охраны здоровья и обеспечения безопасности труда и для многих других отраслей
человеческой деятельности. Они количественно характеризуют окружающий материальный мир, раскрывая действующие в природе закономерности. Д.И. Менделеев так выразил значение измерений для науки: «Наука начинается... с тех
пор, как начинают измерять. Точная наука невозможна без меры».
Во всем мире ежедневно производится огромное количество измерений.
В интересах каждой страны, во взаимоотношениях между странами необходимо,
чтобы результаты измерений, где бы они ни выполнялись, могли бы быть согласованы. Другими словами, нужно, чтобы результаты измерений одинаковых величин, полученные в разных местах и с помощью различных измерительных
средств, были бы воспроизводимы на уровне требуемой точности. В первую очередь для этого необходимо единообразие единиц физических величин и мер,
осуществляющих вещественное их воспроизведение. Обеспечение высокой степени единообразия средств измерения является одним из условий обеспечения
высокой точности результатов измерений. Кроме того, необходимо выполнение
ряда других условий, чтобы обеспечить все те качества результатов измерений,
которые нужны для сопоставимости и правильного использования, что в целом
называется единством измерений, т. е. такое состояние измерений, при котором
их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Вопросами теории и практики обеспечения
единства измерений занимается метрология.
Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений — один из путей совершенствования познания природы человеком, открытий и практического применения
точных знаний. Точные измерения неоднократно позволяли делать фундаментальные открытия.
В настоящее время установлено, что при известных или предполагаемых составляющих погрешности, если даже соответствующие поправки оценены и внесены в результат измерения, все равно остается неопределенность относительно

истинности результата, т. е. сомнение в том, насколько точно результат измерения представляет значение измеряемой величины. Поэтому на смену методам,
при которых для описания точности результата измерений используется расчет
характеристик погрешности измерений, в который входят, например, предел погрешности, доверительные границы погрешности и т. д., приходят единые методы оценки и выражения неопределенности, в этом случае измерения, проводимые в разных странах, можно будет легко сличать.
Современная научнотехническая революция обусловила развитие метрологии, связанное с усовершенствованием эталонов, разработкой новых методов
точных измерений, осуществлением мероприятий по обеспечению единства и
требуемой точности измерений. Практическое значение метрологии для экономики любого государства велико. Она служит научной основой создания как
средств измерений, так и методов проведения измерений. Причем обеспечение
научнотехнического прогресса может быть достигнуто только при опережающем развитии метрологии.
Значительное внимание должно уделяться вопросам выбора и применения
средств контроля и технических измерений, что обеспечивает качество производимой продукции.
Производство конкурентоспособной промышленной продукции высокого
качества осуществляется в условиях регулирования отношений между хозяйствующими субъектами во всех сферах деятельности. Это относится, в частности, к
установлению и принятию обязательных и добровольных требований к продукции, процессам ее изготовления, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также оценке соответствия ее техническим регламентам и
контролю над соблюдением требований технических регламентов.
Права и обязанности участников отношений в РФ определяются Федеральным законом «О техническом регулировании». С принятием этого закона в России осуществляется процесс создания системы упорядочения прав и обязанностей участников, взаимодействующих между собой.
Закон обязывает максимально гармонизировать нашу систему технического
регулирования с международной, и прежде всего с европейской. Это позволяет
устранить технические барьеры в торговле, содействовать выходу отечественных
товаров на мировой рынок, обеспечить равные условия для наших и зарубежных
производителей на российском рынке. В этой связи особую значимость приобретают вопросы изучения методологических основ стандартизации, являющейся нормативной базой для сопоставимости результатов исследований, испытаний и измерений, а также полученных технических и экономикостатистических данных.
Ситуация в мировой экономике динамична, кроме того, в условиях глобализации Россия стремится быть в мировом сообществе в столь важной области, как
нормирование деятельности в сфере производства.
Необходимость повышения уровня гармонизации стандартов является условием, которое позволяет предприятиям успешно работать на мировом рынке,
поэтому обращается внимание на развитие экономики по единым стандартам.

Введение
7

Одним из путей гармонизации является разработка стандартов, модифицированных по отношению к стандартам ИСО.
Гармонизация стандартов рассматривается с учетом опережающих требований современного производства, которые стимулируют технический прогресс,
конкуренцию и внедрение новаций. Инновация — необходимое условие развития промышленности, так как позволяет выиграть в конкурентных производственных отношениях. Таким образом, стандартизация направлена на создание
стимулов к повышению конкурентоспособности предприятий и одновременно
на создание доказательной базы для решения вопросов соответствия и надзора.
Одной из важнейших целей стандартизации является обеспечение взаимозаменяемости продукции. Взаимозаменяемость, как принцип проектирования, изготовления и эксплуатации, требует изучения и практического применения в условиях масштабного выпуска однородной продукции. Принцип взаимозаменяемости при производстве продукции позволяет значительно сократить затраты на
всех стадиях, в том числе: при декларировании соответствия, сертификации,
контроле продукции и надзоре за соблюдением технических регламентов.
Все большее распространение получает функциональная взаимозаменяемость — принцип проектирования, производства и эксплуатации, при котором
требования к точности ответственных деталей и сборочных единиц назначаются
исходя из установления взаимосвязи показателей качества изделия с функциональными параметрами. Функциональными параметрами являются геометрические, физикомеханические и другие параметры (характеристики), влияющие
на эксплуатационные показатели изделий или служебные функции их деталей и
узлов.
В результате работ по модификации национальных стандартов в области основных норм взаимозаменяемости утверждены, применяются или готовятся к
применению основополагающие документы по направлениям: «Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски, отклонения и посадки» (с учетом требований ISO 2861:2010); «Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Назначение размеров допусков
для конусов» (с учетом требований ISO 3040:2009); «Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Назначение размеров и
допусков для нежестких деталей» (с учетом требований ISO 10579:2010); «Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Допуски формы, ориентации, месторасположения и биения» (с учетом требований
ISO 1101:2012) и др.
Общие термины и определения для геометрических элементов, а также основные нормы размерной и геометрической точности и взаимозаменяемости в
машиностроении устанавливает ГОСТ 31254—2004, представляющий собой модификацию стандартов ИСО 14660—1:1999, ИСО 14660—2:1999. При изложении
материала учебника термины и определения, приведенные в ГОСТ 31254—2004,
приняты в качестве основных, одновременно применяются термины, близкие по
смыслу, они используются примерно в том же значении.

8
Введение

В создании технических регламентов и национальных стандартов принимают участие все заинтересованные стороны. Государственные органы определяют
техническую политику, а затем, как и в большинстве промышленно развитых
стран, передают часть функций негосударственным организациям. Перспективой развития российской экономики является налаживание связей по аккредитации органов, работающих в области сертификации.
В структуре федеральных органов учтены прогрессивные тенденции разделения функций по установлению норм сертификации и функций контроля и надзора. Таким образом, знания в области метрологии, стандартизации и сертификации, а также практическое овладение методами проведения контрольнонадзорных функций с использованием технических средств являются необходимым
условием подготовки высококвалифицированных специалистов, способных решать задачи, связанные с производством конкурентоспособной промышленной
продукции высокого качества.

Введение
9

Ðàçäåë I
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß

Глава 1
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТРОЛОГИИ

1.1. Общие сведения

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их
единства и способах достижения требуемой точности. Таким образом, метрология рассматривает три взаимосвязанных проблемы: реализация процессов измерения; обеспечение их единства; методы и средства измерений.
Основными задачами метрологии являются: установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений; разработка теории, методов и средств измерений и контроля; обеспечение единства
измерений; разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля; разработка методов передачи размеров единиц от эталонов
или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.
Можно выделить три раздела метрологии: теоретический, прикладной и законодательный. Теоретическая метрология направлена на изучение и разработку
фундаментальных основ науки о метрологии. Прикладная (практическая) метрология решает вопросы практического применения разработок теоретической и
положений законодательной метрологии. Законодательная метрология — раздел,
устанавливающий обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений
с целью обеспечения единства и необходимой точности измерений.

Основными правовыми документами в области законодательной метрологии
в РФ являются: Федеральный закон Российской Федерации от 26 июня 2008 г.
№ 102ФЗ «Об обеспечении единства измерений»; РМГ 29—99 «Государственная
система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и
определения»; РМГ 83—2007 «Государственная система обеспечения единства
измерений. Шкалы измерений. Термины и определения»; ГОСТ 8.417—2002
«Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин».
Существуют и другие важные нормативные акты и документы по стандартизации, относящиеся к области законодательной метрологии, которые представляют собой комплекс правил, рекомендаций, методических указаний, инструкций,
связанных, например, с поверкой средств измерений, порядком проведения испытаний и утверждения типа средств измерения, порядком осуществления государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением средств измерений, системой калибровки и др.
Целями Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» являются: установление правовых основ обеспечения единства измерений в РФ; защита прав и законных интересов граждан, общества и государства от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений; обеспечение потребности граждан, общества и государства в получении объективных,
достоверных и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира, обеспечения обороны и безопасности государства, в том числе
экономической безопасности; содействие развитию экономики Российской Федерации и научнотехническому прогрессу. Закон регулирует отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требований к
измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений. Закон регулирует отношения при применении стандартных образцов, средств измерений, методик (методов) измерений, а также
при осуществлении деятельности по обеспечению единства измерений, предусмотренной законодательством РФ об обеспечении единства измерений, в том
числе при выполнении работ и оказании услуг по обеспечению единства измерений.
Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений
распространяется на измерения, направленные на осуществление предусмотренных законом целей и охватывает различные виды деятельности: выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов; здравоохранение, ветеринарную работу, охрану окружающей среды, безопасность жизнедеятельности, торговлю и выполнение работ по расфасовке
товаров, работу в области обороны, государственный контроль (надзор) и др. Государственное регулирование распространяется на измерения, предусмотренные
законодательством РФ о техническом регулировании; единицы величин; эталоны единиц величин; стандартные образцы и средства измерений, к которым установлены обязательные требования. Подробно основные понятия, цели и сферы применения Закона «Об обеспечении единства измерений» рассмотрены в
разделе 7.1.

Глава 1. Основные положения метрологии
11