Публикации

Публикации http://www.kipia.info Fri, 18 May 2012 02:54:55 +0400 60 Методы и способы повышения точности измерений. Часть пятая, заключительная http://www.kipia.info/publication/metodyi-i-sposobyi-povyisheniya-tochnosti-izmereniy-chast-pyataya-zaklyuchitelnaya/ Пятая, заключительная часть статьи "Методы и способы повышения точности измерений", опубликованной в журнале "Главный метролог" №№ 2-6 за 2011 год. Публикации по КИПиА/

<div align="center"><font size="2" face="Arial"><strong>О.В.Полякова,</strong></font></div> <p align="justify"><font size="2" face="Arial"><em> ведущий специалист - начальник группы метрологической экспертизы отдела главного метролога ФГУП «ОКБ «Факел», г. Калининград</em> </font></p> <p align="center"><strong><font size="2" face="Arial">Часть пятая</font></strong></p> <p> В заключение разговора о методах и способах повышения точности измерений остановимся на важном аспекте, который необходимо учитывать при планировании подобных мероприятий. </p> <p> Дело в том, что выбор конкретного способа повышения точности определяется не только метрологическими критериями, но и экономической целесообразностью его реализации. </p> <p> Любое мероприятие по повышению точности измерений считают экономически целесообразным, если оно уменьшает метрологические издержки, т.е. снижает долю себестоимости продукции и увеличивает долю прибыли предприятия. </p> <p> Еще в советское время, когда “учет и контроль” являлись главным принципом хозяйствования при социализме, экономическому обоснованию работ по повышению точности измерений придавалось большое значение. С этой точки зрения мне показалась интересной некоторая информация, изложенная в действующем в то время, но ныне отмененном нормативном документе <strong>РД 50-466-84</strong> “Методические указания. Анализ состояния измерений в отраслях народного хозяйства и промышленности. Методика организации и порядок проведения работы” . </p> <p> В нем, в частности, приведена таблица “Источники образования экономического эффекта и составляющие затрат по основным направлениям работ по совершенствованию состояния измерений и метрологического обеспечения (МО)”. Среди основных работ по совершенствованию состояния измерений и МО в ней содержатся и те мероприятия, которые выполняются с целью повышении точности измерений. В расположенной ниже таблице приведены некоторые сведения из упомянутого документа. </p> <p><img src="/upload/NOVOSTI_Kartinki/ANONSI_M/AN0512/Tab1_5.jpg" border="0" width="700" height="541" /></p> <p> Из этой таблицы видно, что работы, связанные с повышением точности измерений, всегда сопровождаются метрологическими издержками. Ну, а в нынешнее время, в третий столбец еще следовало бы добавить, как минимум, расходы на проведение испытаний в целях утверждения типа СИ и аттестацию метода (методики) измерений. </p> <p> Как же оценивают метрологические издержки и что при этом учитывают? </p> <p> При проведении расчетов для оценки метрологических издержек учитывают изменения во времени размеров их отдельных составляющих. Эти изменения могут быть вызваны различными причинами, в том числе инфляционными процессами, поэтому экономические оценки приводят к конкретному моменту или периоду времени. </p> <p> Помимо приведения метрологических издержек к какому-либо моменту или периоду времени издержки выражают для единицы продукции или годового объема производства (в денежном выражении). </p> <p> Рассматривают все участки производства, где данное метрологическое мероприятие может изменить метрологические издержки. Например, повышение точности измерений при контроле режима в одной точке технологического процесса может вызвать повышение затрат из-за применения более дорогих СИ и увеличение «отсева» бракованных деталей на одном участке и в то же время снизить затраты на сборку и регулировку изделия на другом участке производства. В таких случаях метрологические издержки (или их изменение при реализации данного мероприятия) определяют для данной точки или совокупности точек технологического процесса, причем в эти издержки включают все составляющие изменения себестоимости продукции, вызванные данным мероприятием. </p> <p> Таким образом, при определении метрологических издержек: </p> <ul> <li> <div>учитывают фактор времени, т.е. приводят издержки к определенному моменту или периоду времени; </div> </li> <li> <div>учитывают изменение издержек на всех участках технологического процесса или производства; </div> </li> <li> <div>приводят издержки к конкретному объему (единице) продукции. </div> </li> </ul> <p> При определении метрологических издержек предприятия оценивают затраты непосредственно на измерения, затраты на метрологическое обслуживание СИ и потери из-за погрешности измерений. </p> <p> Затраты на измерения состоят из единовременных<strong> </strong>и текущих. </p> <p> <strong>Единовременные затраты</strong> на измерения, связанные с мероприятиями по повышению точности измерений, в общем случае, включают в себя: </p> <ul> <li> <div>затраты на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, связанные с разработкой методик выполнения измерений и средств измерений, других технических средств и программного обеспечения (доля затрат, приходящаяся на данное предприятие); </div> </li> <li> <div>затраты на метрологическую аттестацию методик измерений; </div> </li> <li> <div>затраты на приобретение СИ, технических средств и программного обеспечения; </div> </li> <li> <div>затраты на монтаж и пусконаладочные работы, введение в эксплуатацию средств измерений, технических средств и программного обеспечения. </div> </li> </ul> <p> В некоторых случаях в единовременные затраты, помимо указанных, включают затраты на сооружение помещений, колодцев и т.п., необходимых для размещения СИ. В конкретных случаях некоторые из перечисленных единовременных затрат отсутствуют. </p> <p><BREAK /></p> <p> При расчетах часто возникает задача отнесения единовременных затрат на конкретный измеряемый параметр. </p> <p> Здесь может быть несколько вариантов измерений параметра технологического процесса. </p> <p> <strong><em>Пример.</em></strong> Параметр технологического процесса измеряют одним СИ или одним комплектом СИ, которые не используют для измерений других параметров или для выполнения неизмерительных функций. В этом случае единовременные затраты на измерения одного параметра <strong><em>Зеи</em></strong> вычисляют следующим образом: </p> <p align="center"><img src="/upload/NOVOSTI_Kartinki/ANONSI_M/AN0512/F_1_5.jpg" border="0" width="127" height="63" /></p> <p align="left"> где <strong><em>Зеиi </em></strong>- составляющая единовременных затрат на измерения; <br /> <strong><em>k</em></strong> - число составляющих единовременных затрат на измерения.</p> <p align="left"> <br /> <strong>Текущие затраты</strong> на измерения, связанные с мероприятиями по повышению точности измерений, в общем случае включают в себя:</p> <ul> <li> <div align="left">заработную плату операторов, непосредственно выполняющих измерительные операции, вместе с соответствующими отчислениями, определяемыми размерами заработной платы; </div> </li> <li> <div align="left">затраты на энергию питания средств измерений; </div> </li> <li> <div align="left">затраты на материалы, расходуемые в процессе измерений;</div> </li> <li> <div align="left">амортизационные отчисления, определяемые стоимостью средств измерений и других технических средств, применяемых для измерений параметра технологического процесса. </div> </li> </ul> <p align="left"> Составляющие текущих затрат на измерения могут существенно изменяться в течение года из-за инфляции. В этом случае определяют коэффициент индексации <b><i>К<sub>и</sub> </i></b>, на который умножают годовые текущие затраты. </p> <p align="left"> Текущие затраты на измерения рассчитывают для параметра технологического процесса на один год с момента внедрения мероприятия . </p> <p align="left"> При определении текущих затрат на измерения учитывают возможные варианты измерений параметра и используют соответствующие коэффициенты <strong><em>S</em></strong>, которые определяют долю затрат, приходящихся на данный параметр технологического процесса. </p> <p align="left"> Для экономического обоснования устанавливают период времени (расчетный период), в течение которого будут положительно проявляться результаты реализации мероприятия по повышению точности измерений. </p> <p align="left"> Если номенклатура выпускаемой продукции стабильна, то при внедрении новых Си расчетный период соответствует срокам физического или морального старения внедряемых технических средств (предположительно 5 -7 лет). </p> <p align="left"> <strong>Затраты на измерения <em>Зи</em> в течение расчетного периода<em> Т</em></strong> (в годах) определяют следующим образом: </p> <p align="left"><img src="/upload/NOVOSTI_Kartinki/ANONSI_M/AN0512/F_2_5.jpg" border="0" width="145" height="38" /></p> <p>где <strong><em>Зеи</em></strong> - единовременные затраты на измерения; <br /> <strong><em>Зти</em></strong> - текущие годовые затраты на измерения. </p> <p> Размер затрат определяют в ценах на момент расчета затрат. </p> <p> Затраты на метрологическое обслуживание СИ также состоят из единовременных и текущих. </p> <p> <strong>Единовременные затраты на метрологическое обслуживание СИ</strong>, связанные с повышением точности измерений, в общем случае включают в себя затраты: </p> <ul> <li> <div>на испытания в целях утверждения типа СИ, разработанного для данного предприятия;</div> </li> <li> <div>на разработку методов и технических средств контроля работоспособности СИ в процессе их эксплуатации; </div> </li> <li> <div>на приобретение и монтаж технических средств для текущего ремонта СИ. </div> </li> </ul> <p> Если на предприятии проводят поверку вновь внедряемых СИ, то дополнительно к указанным учитывают следующие единовременные затраты:</p> <ul> <li> <div>на приобретение и монтаж поверочного оборудования; </div> </li> <li> <div>на подготовку поверителей; - на аттестацию поверителей; </div> </li> <li> <div>на аккредитацию метрологической службы на право поверки СИ. </div> </li> </ul> <p> Аналогичных единовременных затрат требует организация калибровки СИ на предприятии . </p> <p><strong> Текущие затраты на метрологическое обслуживание СИ</strong>, связанные с повышением точности измерений, в общем случае включают в себя затраты: </p> <ul> <li> <div>на поверку СИ; </div> </li> <li> <div>на поверку эталонов единиц величин, применяемых для поверки рабочих СИ (если поверку рабочих СИ проводят на предприятии ); </div> </li> <li> <div>на калибровку СИ; </div> </li> <li> <div>на контроль работоспособности СИ в процессе их эксплуатации (помимо поверки или калибровки); </div> </li> <li> <div>на регламентное обслуживание СИ в соответствии с указаниями эксплуатационных документов </div> </li> <li> <div>на текущий ремонт средств измерений; </div> </li> <li> <div>на метрологический надзор за состоянием и применением СИ, эталонами единиц величин, применяемыми для калибровки средств измерений, за соблюдением метрологических правил, выполняемых метрологической службой предприятия . </div> </li> </ul> <p> Затраты на поверку СИ и эталонов определяют исходя из установленных тарифов и транспортных расходов. Если поверку (калибровку) СИ проводит метрологическая служба предприятия, то текущие затраты определяют, исходя из норм времени на поверку, стоимости одного нормативного часа работы поверителя и стоимости расходных материалов. </p> <p> Текущие затраты на метрологическое обслуживание СИ рассчитывают для параметра технологического процесса, как правило, на один год с момента внедрения мероприятия. </p> <p> Составляющие текущих затрат на метрологическое обслуживание могут существенно изменяться в течение года из-за инфляции. В этом случае определяют коэффициент индексации <b><i>К<sub>и</sub></i></b>, на который умножают текущие годовые затраты. </p> <p> Таким образом, текущие годовые затраты на метрологическое обслуживание СИ <b><i>З<sub>мо</sub> </i></b>с учетом инфляции определяют следующим образом:</p> <p align="center"><img src="/upload/NOVOSTI_Kartinki/ANONSI_M/AN0512/F_3_5.jpg" border="0" width="142" height="55" /></p> где <b><i>К<sub>и</sub></i></b><b><i><sub>i</sub></i></b><b><i> </i></b> - коэффициент индексации <strong><em>i</em></strong>-й составляющей текущих годовых затрат на метрологическое обслуживание; <br /> <strong><em> q </em></strong>- число составляющих текущих затрат; <br /> <b><i> З<sub>мо</sub></i></b><b><i><sub>i</sub></i></b><b><i> </i></b> - составляющая текущих годовых затрат на метрологическое обслуживание СИ без учета инфляции. <br /> <p> <BREAK /></p> <p> Для экономического обоснования мероприятий по повышению точности измерений оценивают не только затраты на измерения и метрологическое обслуживание СИ, но и приближенно размеры потерь из-за погрешности измерений. </p> <p> Анализ и оценивание потерь из-за погрешности измерений являются весьма непростой задачей. Такую работу выполняют, в первую очередь, для крупных технологических установок и объектов. При этом выделяют наиболее важные параметры технологических процессов, которые обычно составляют 7 % - 10 % всех измеряемых параметров. </p> <p> Прямое экспериментальное оценивание потерь из-за погрешности измерений практически невозможно. Основная причина этого - невозможность «чистого» эксперимента, когда источником потерь в технологическом процессе является только погрешность измерений. Отделить такие потери от потерь, вызываемых причинами, не связанными с измерениями, чрезвычайно сложно. Поэтому оценивание потерь из-за погрешности измерений осуществляют лишь аналитическими, расчетными методами, в том числе используя математические модели технологического процесса и процедур оптимизации его режима. </p> <p> Некоторые способы аналитического оценивания потерь из-за погрешности измерений приведены в <strong>РМГ 62</strong>. Оценки потерь выполняют для двух-трех практически реализуемых вариантов. Вариант с наименьшими метрологическими издержками (наименьшей суммой затрат на измерения и метрологическое обслуживание СИ, а также наименьшими потерями из-за погрешности измерений в течение расчетного периода) считают наиболее эффективным. </p> <p> Если потери из-за погрешности измерений вызваны отклонениями фактического режима технологического процесса от оптимального режима и в затратах на измерения и метрологическое обслуживание превалирует стоимость СИ, то оценивают затраты на измерения и метрологическое обслуживание СИ и потери из-за погрешности измерений в течение расчетного периода для одного варианта. Затем принимают, что суммарные затраты на измерения и метрологическое обслуживание СИ обратно пропорциональны погрешности измерений <b><i>δ </i></b>, а потери связаны с погрешностью измерений квадратичной зависимостью. </p> <p> Если определены потери <b><i>П<sub>1</sub> </i></b>для СКО погрешности измерений с одного варианта измерений параметра, то для других значений <b><i>σ<sub>1</sub></i></b><b><i> </i></b> потери вычисляют по формуле </p> <p align="center"><img src="/upload/NOVOSTI_Kartinki/ANONSI_M/AN0512/F_4_5.jpg" border="0" width="133" height="34" /></p> <p> Минимальная сумма затрат и потерь (минимальные метрологические издержки) <b><i>∑</i></b><b><i> ( ∑ </i></b><b><i>З+П )<sub>мин</sub> </i></b> соответствует оптимальной предельной погрешности измерений <b><i>δ<sub>опт</sub></i></b>. Зная оптимальную предельную погрешность измерений, выбирают соответствующее СИ или реализуют то или иное мероприятие, максимально приближающее точность измерений к оптимальной, не делая каких-либо других экономических оценок, и этот вариант принимают экономически целесообразным.</p> <p> Методы определения экономической эффективности метрологических работ по повышению точности измерений более подробно изложены в <strong>МИ 2546-99.</strong> </p> <p> Грамотное внедрение тех или иных способов повышения точности измерений на предприятии способствует экономии многих ресурсов. </p> <p> Экономия, получаемая от уменьшения погрешности измерений при измерительном контроле параметров оборудования, входном контроле и контроле качества продукции, может возникать за счет: </p> <ul> <li> <div>снижения потерь от пропуска бракованных СИ и последующей эксплуатации; </div> </li> <li> <div>снижения непроизводственных расходов при пропуске дефектных изделий; материалов, полуфабрикатов и забракования годных при выходном контроле; </div> </li> <li> <div>уменьшения потерь от забракования годной продукции при выходном контроле, а также от штрафов и рекламаций за счет пропуска дефектной продукции в сферу потребления; </div> </li> <li> <div>сокращения затрат при пропуске дефектных деталей и узлов в производственный цикл; </div> </li> <li> <div>уменьшения ущерба от эксплуатации дефектной продукции у потребителя; </div> </li> <li> <div>повышения качества продукции и уменьшения расходов материалов при проведении аттестации технологического оборудования на точность; </div> </li> <li> <div>уменьшения времени простоя оборудования и потерь от аварий и поломок; </div> </li> <li> <div>уменьшения потерь от снижения качества выпускаемой продукции и т.д. </div> </li> </ul> <p> При измерениях расхода, учете, дозировании повышение точности измерений может приводить к снижению: </p> <ul> <li> <div>нормативных потерь при отпуске материалов, сырья, полуфабрикатов, энергии и готовой продукции; </div> </li> <li> <div>размера штрафных санкций за недопоставку указанных материальных ресурсов;</div> </li> <li> <div>перерасхода материальных ресурсов;</div> </li> <li> <div>потерь от неправильного учета материальных ресурсов;</div> </li> <li> <div>потерь от ухудшения качества и снижения сортности выпускаемой продукции. </div> </li> </ul> <p> При управлении технологическими процессами повышение точности измерений может приводить к снижению: </p> <ul> <li> <div>расхода материальных ресурсов при приближении измеряемых параметров процессов к оптимальным значениям; </div> </li> <li> <div>потерь от поломок, аварий оборудования и уменьшения его срока службы. </div> </li> </ul> <p> Вот мы и рассмотрели вопросы, связанные с экономической эффективностью проведения мероприятий по повышению точности измерений. </p> <p> Уважаемые коллеги, только начинающие и уже имеющие большой опыт работы! На страницах журнала “Главный метролог” я “осветила” лишь некоторые вопросы, связанные с повышением точности измерений. </p> <p> Несмотря на то, что повышение точности измерений - это задача всего предприятия, ее решение, в основном, ложится на плечи специалистов метрологической службы. Это еще раз доказывает то, что настоящие метрологи являются не только мастерами своего дела, но и отличными хозяйственниками. </p> <p> Приглашаю всех желающих метрологов-практиков поделиться своим личным опытом и полезными советами по данной теме. </p> <p align="center"> <strong>Список литературы</strong> </p> <ol> <li> <div><strong>РМГ 62-2003. ГСИ.</strong> Обеспечение эффективности при управлении технологическими процессами. Оценивание погрешности измерений при ограниченной исходной информации </div> </li> <li> <div><strong>РМГ 64-2003. ГСИ.</strong> Обеспечение эффективности при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений. </div> </li> <li> <div><strong>МИ 2246-93. ГСИ</strong>. Погрешности измерений. Обозначения. </div> </li> <li> <div><strong>МИ 2546-99. ГСИ</strong>. Методы определения экономической эффективности метрологических работ. </div> </li> <li> <div><strong>Брюханов В.А.</strong> «Методы повышения точности измерений в промышленности». - М.: Издательство стандартов, 1991 </div> </li> </ol>

Thu, 26 Apr 2012 18:31:16 +0400