Раздел 1. Основы метрологии

1.1. Метрология - наука об измерениях

Измерения являются одним из важнейших путей развития научно-технического прогресса, познания природы и общества человеком.

В практической деятельности мы постоянно имеем дело с измерениями, они имеют первостепенное значение во всех сферах производства и потребления, оценки качества товаров, внедрения новых технологий и управления ими.

Наука, изучающая измерения, называется метрологией.

Слово "метрология" образовано из двух греческих слов: "метрон" - мера и "логос" - учение.

Дословный перевод слова "метрология" - учение о мерах.

Долгое время метрология оставалась в основном описательной (эмпирической) наукой о различных мерах и соотношениях между ними.

Метрология как наука об измерениях наиболее интенсивно стала развиваться в XX в. благодаря открытиям в области математических и физических наук.

Сегодня можно считать, что уровень развития современного государства, включая его торговлю, промышленность, медицину, науку, оборону, строительство, экологию и услуги, в значительной мере определяется состоянием и динамичным развитием метрологического обеспечения.

1.1.1. Краткий исторический очерк развития метрологии, стандартизации и сертификации в России

С давних времен человеческое общество постоянно было связано с такой деятельностью человека, которую сегодня мы называем "стандартизация и метрология".

Уже в глубокой древности люди имели дело с мерами и весами. Упоминание о русских мерах встречается в первых памятниках древнерусской письменности: в летописях, в "Русской Правде", в грамотах русских князей.

Определенные сведения о мерах и денежном счете можно почерпнуть из берестяных грамот, а также из памятников материальной культуры, например, монет.

Одним из первых законов в этой области можно считать Уложение киевского князя Владимира о соблюдении единых мер веса и длины по всей Руси, датированное 996 г. н.э.

Любая же мера - это стандарт. Следовательно, древнерусский закон о мерах вполне можно считать началом российской метрологии и стандартизации.

Надзор за правильностью мер и весов ("за торговым весом и всяким мерилом") в Древней Руси был поручен князем Владимиром церкви, которая удерживала это право хранить и наблюдать за мерами вплоть до XVI в.

Ярким примером этой роли церкви может служить Грамота, данная в 1135 г. городу Новгороду новгородским князем Всеволодом, в которой указывалось, чтобы "торговые весы, мерила и чаши от весов блюсти епископу без пакости".

За злоупотребления при пользовании мерами и весами виновному предусматривалось тяжкое наказание - "казнити близко смерти".

В основах метрологии у многих народов мира использовались природные и антропологические единицы ("Человек есть мера всех вещей". Протагор).

Так, например, время измерялось в сутках, годах, в качестве мер длины использовались: ступня - фут, кисть руки - пядь, палец - дюйм.

В Древней Руси применялись уже такие меры, как вершок - длина фаланги указательного пальца, локоть - расстояние от локтевого сустава до конца среднего пальца, сажень - длина размаха рук человека в стороны - меры длины; "ноша", "горсть", "охапка" - меры веса и объема.

Пядь являлась самой маленькой единицей измерения длины и упоминалась в источниках с XII в. В это же время появляется одна из широко используемых на Руси единиц измерения длины - локоть (неполный локоть, двухладонный локоть, большой локоть), который равнялся в среднем двум пядям.

На рубеже XV-XVI вв. локоть постепенно вытесняется более крупной единицей - аршином.

Достаточно распространенной единицей длины в нашей стране вплоть до введения метрической системы являлась древнерусская сажень, первое упоминание о которой встречается в документах XI в. Самой крупной единицей измерения длины в Древней Руси служила верста, которая, как принято сейчас считать, включает в себя 500 саженей.

Некоторые неметрические единицы, используемые на Руси, приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

С образованием Московского государства (XV в.) значительно возросла торговля между городами, и это привело к тому, что надзор за правильностью мер и весов от церквей и духовенства постепенно переходит к гражданской власти.

Принятые при царе Иване Грозном "печатные (медные) меры" способствовали установлению единообразия мер в стране, т. е. они явились первыми, хотя и несовершенными образцовыми мерами.

В сохранившихся "Записках" Генриха Штадена есть запись: "Нынешний Великий князь достиг того, что по всей русской земле, по всей его державе - одна вера, один вес, одна мера".

Началом промышленной стандартизации в России можно считать середину XVI в., когда московские пушкари Болотов и Олексиев были посланы для литья ядер в Новгород с повелением "ядра делати круглые и гладкие... и каковы им укажут пушкари", и был введен единый размер кирпича, который позднее стал обязательным для всех казенных заводов России ("большой государев кирпич" с размерами 7x3x2 вершка).

В 1621 г. царем Михаилом Федоровичем Пурдышевскому монастырю была жалована царская грамота "О взимании в его пользу за каждое взвешивание по деньге с купца и продавца", а в 1625 г. - воеводе князю Пожарскому "О новом размежевании земель": "мерить землю в десятину вдоль по осьмидесяти, а поперек по тридцать сажень".

В 1653 г. издан Именной указ о взимании таможенных пошлин - "мерам и весам быть равными", а в 1654 г. царем Алексеем Михайловичем утвержден Новоторговый устав "О весах до 10 пудов, а безменов до 3-х пудов".

Промышленная стандартизация и метрология в России развернулись на переходе с XVII на XVIII в., когда был опубликован ряд указов Петра I, которые касались в основном кораблестроения, вооружения и строительства.

В них предписывалось обеспечить, говоря современным языком, взаимозаменяемость и проводить ресурсные испытания. В 1694 -1696 гг. по единому образцу были изготовлены 22 галеры, что являлось примером начала серийного выпуска стандартных изделий (судов).

В 1701 г. вышел указ о строительстве типовых жилых домов, в 1713 г. в Архангельске, а в 1718 г. и в Петербурге были организованы бракеражные комиссии, которые занимались проверкой качества экспортируемого льна.

В 1736 г. сенат России образовал комиссию по весам и мерам, а в 1773 г. издан сенатский указ "О рассылке из Камер-Коллегии во все губернии, провинции и города новых ведер в указанную меру".

В 1782 г. утвержден Устав благочиния или полицейский о "прилежном смотрении, чтобы везде меры и весы были верные, исправные и заклейменные, за лживые же чинить взыскания по законам".

В 1797 г. издан закон "Об учреждении повсеместно в Российской империи верных весов, питейных и хлебных мер".

В 1842 г. принято "Положение о мерах и весах", которое послужило основой государственного перехода к обеспечению единства измерений.

В 1853 г. издан Именной указ сената "О системе российских мер и весов" (за основные единицы были приняты сажень, фунт, ведро, четвертак и аптекарский фут).

В специально построенном здании было открыто первое специализированное метрологическое учреждение России - Депо образцовых мер и весов, в котором хранились эталоны, их копии, а также образцы различных иностранных мер. В Депо также проводились поверка и сличен1ие образцовых мер с иностранными. Возглавлял Депо академик А.Я.Купфер.

В 1849 г. издается книга Ф.И.Петрушевского "Общая метрология", которая явилась первым крупным трудом по метрологии в России и была удостоена Императорской Академией наук Демидовской премии. По ней учились первые поколения русских метрологов.

В 1875 г. была принята Метрическая конвенция, положившая начало международной деятельности по обеспечению единства измерений, которую вместе с другими 16 странами подписала и Россия.

В 1892 г. хранителем Депо образцовых мер и весов был назначен выдающийся русский ученый Д.И.Менделеев, который в 1893 г. преобразовал его в Главную палату мер и весов. Палата стала первым в России (и одним из первых в мире) научно-исследовательским учреждением метрологического профиля.

Д.И.Менделеев один из первых в России понял роль метрологии, ее важность для промышленного развития страны.

Его знаменитые слова "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры" четко сформулировали суть метрологии как науки об измерениях.

В 1899 г. в России был принят подготовленный Д.И.Менделеевым Закон о мерах и весах, положивший начало организации разветвленной государственной поверочной службы.

Устанавливалась новая система российских мер и весов, в которой основными единицами были: массы - фунт, длины - аршин, времени - сутки. Также устанавливались соотношения между аршином и метром, фунтом и килограммом.

Нововведением являлось учреждение в различных городах палаток для поверки и клеймения, которые применялись в торговле и промышленности мер и весов (прообраз современных центров стандартизации, метрологии и сертификации).

Первые поверочные палатки были открыты в 1900 г. в Москве и Петербурге. Назначалась должность поверителя с правом лица, состоящего на государственной службе.

К 1917 г. в стране насчитывалось 25 поверочных палаток, деятельность которых распространялась на 51 губернию и 6 областей.

В это же время (конец XIX в.) стремительно развивается и промышленная стандартизация - в ряде быстро прогрессирующих отраслей стали появляться единые правила, нормы, технические условия и другие нормативные документы.

В 1860 г. был установлен единый размер железнодорожной колеи (1524 мм), в 1889 г. приняты первые технические условия на проектирование и сооружение железных дорог, а в 1898 г. - единые технические требования на поставку основных материалов и изделий для нужд железнодорожного транспорта.

В 1899 г. вышел в свет стандарт "Русский нормативный метрический стандарт фасонного железа. Угловое, тавровое, двутавровое, корытное и зетовое железо". В эти же годы были разработаны первые правила и нормы на цемент, на унификацию вооружения, сделана попытка стандартизации зерновых в части торговой классификации и др.

В 1906 г. была основана первая международная организация по стандартизации - Международная электротехническая комиссия (МЭК), членом которой Россия стала с 1911 г. (с 1921 г. РСФСР - член МЭК).

Новый этап развития стандартизации и метрологии начинается после октября 1917 г.

В 1918 г., еще до образования Комитета по стандартизации при Совете труда и обороны, выходит декрет Совнаркома РСФСР "О введении международной метрической десятичной системы мер и весов", который положил, по существу, начало работ по стандартизации и метрологии в СССР.

В 1919 г. начались работы по классификации и стандартизации хлопка, льна и шерсти, а в 1923 г. было издано Постановление о стандартизации экспортируемых товаров.

В 1923 г. организовано Бюро стандартизации, в 1924 г. - Бюро промышленной стандартизации. 15 сентября 1925 г. Постановлением Совета народных комиссаров (СНК) СССР создан Комитет по стандартизации при Совете труда и обороны.

В развитие советской и российской стандартизации и метрологии внесли ощутимый вклад такие государственные деятели, как В.В.Куйбышев (первый председатель Комитета по стандартизации), Ф.Э.Дзержинский, А.В.Луначарский, Н.А.Семашко; организаторы стандартизации и крупные ученые - А.К.Гастев, А.Е.Вяткин, В.В.Бойцов, академики Г.М.Кржижановский, И.П.Бардин, Д.П.Коновалов, Н.С.Курнаков и многие другие.

В 1926 г. утвержден первый общесоюзный стандарт - ОСТ 1 "Пшеница. Селекционные сорта зерна. Номенклатура".

За последующие три года было утверждено более 300 общесоюзных стандартов на продовольственные товары (хлеб, соль, спички, растительное масло и др.), продукцию химической промышленности (серную и азотную кислоту, минеральные удобрения, ряд резиновых изделий и др.), на стальной прокат, инструмент, хлопок, нефтепродукты и т.д.

Так, например, принятые стандарты на новый сортамент стального проката позволили сократить число профилей в 4,5 раза, т.е. с 3539 до 785, а число размеров специальных профилей сократилось в 13 раз.

В 1927 г. на большинстве крупных заводов были организованы бюро стандартизации, а в начале 30-х гг. при отраслевых советах народных комиссариатов в союзных республиках образованы комитеты по стандартизации. В 1938 г. принято постановление СНК СССР "Об упорядочении измерительного хозяйства".

Всего за 15 лет - с 1925 по 1940 г. - в СССР было принято свыше 30 директивных решений по стандартизации и качеству продукции.

Одним из важнейших предвоенных постановлений является Указ Президиума Верховного Совета СССР от 10 июля 1940 г. "Об ответственности за выпуск недоброкачественной или некомплектной продукции и за несоблюдение обязательных стандартов промышленными предприятиями".

Следует отметить, что к 1940 г. было разработано и утверждено около 8600 государственных стандартов.

Отметим некоторые основные принципиальные этапы в развитии метрологии, стандартизации и сертификации в России в период 1940-2002 гг.

В годы Великой Отечественной войны (1941-1945 гг.) стандартизация и метрология были полностью подчинены решению проблем военного времени.

В это время было разработано много стандартов на продукцию металлургии и машиностроения, приборостроения, электрооборудования, самолето- и судостроения. За годы войны утверждено свыше 2200 новых государственных стандартов.

14 октября 1946 г. на Международной конференции представителей 25 национальных организаций по стандартизации принято решение о создании Международной организации по стандартизации (ИСО), членом которой СССР (правопреемник - Россия) является с момента ее возникновения. Дважды президентом ИСО избирались представители отечественной стандартизации (с 1962 по 1964 г. - А.Е.Вяткин, с 1977 по 1979 г. - В.В.Бойцов). И сегодня в России 14 октября отмечается Всемирный день стандартизации.

В 1954 г. создан Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете министров СССР.

С 1955 г. в СССР началась разработка систем обеспечения качества продукции на базе стандартизации.

Первой была Саратовская система организации бездефектного изготовления продукции и сдача ее ОТК (отдел технического контроля) и заказчику с первого предъявления (БИП), в основу которой был заложен принцип бездефектного труда каждого на своем рабочем месте (СБТ).

В дальнейшем были разработаны и внедрены десятки отраслевых и территориальных систем повышения эффективности и качества продукции, среди которых:

• КАНАРСПИ (1958 г., Горький) - качество, надежность, ресурс с первых изделий;

• НОРМ (1964 г., Ярославль) - научная организация работ по повышению моторесурсов двигателей;

• КСУКП (1975 г., Львов) - комплексная система управления качеством продукции;

• КСУКП и ЭИР, КСПЭП (1980г., Днепропетровск, Краснодар) - комплексная система управления качеством продукции и эффективным использованием ресурсов; комплексная система повышения эффективности производства.

Эти отраслевые и территориальные системы по управлению качеством явились научно-методической основой для создания новой системы - Комплексной системы управления качеством продукции (КСУКП), которая была признана на государственном уровне в качестве национальной.

Она получила всеобщее признание и применялась практически на всех передовых предприятиях различных отраслей промышленности и в научно-исследовательских институтах. В связи с внедрением КСУКП на предприятиях получили развитие метрологическое обеспечение производства, многоступенчатый анализ дефектов, статистический контроль качества, стали разрабатываться программы качества. Именно КСУКП впервые использовала стандарты предприятия как организационно-техническую основу управления качеством выпускаемой продукции.

КСУКП, соединив в себе научно-методический системный подход и передовой опыт промышленных предприятий, позволила осуществить единый подход к решению многих актуальных народнохозяйственных проблем, фактически став достойным предшественником создания серии международных стандартов систем управления качеством. Необходимо отметить, что и сегодня в России, наряду с международными стандартами, на ряде предприятий продолжают применяться стандарты КСУКП.

В 1968 г. впервые в мировой практике был утвержден комплекс государственных стандартов "Государственная система стандартизации" (ГОСТ 1.0-68 - ГОСТ 1.5-68), который положил начало разработке и внедрению ряда комплексов и систем стандартов, направленных на решение крупных народнохозяйственных задач и повышение эффективности производства. Одной из таких важных систем является Государственная система обеспечения единства измерений, первые стандарты которой были утверждены в 1971 г. С 1977 по 1979 г. президентом МЭК был избран академик В.И.Попков.

1983 г. Принципиально новым является разработка стандартов с перспективными показателями, определяющими технический прогресс важнейших видов продукции. Приняты постановления Совета министров СССР "Об обеспечении единства измерений" и "О государственном надзоре за стандартами и средствами измерений в СССР".

Начиная с 1984 г. вводится аттестация промышленной продукции по двум категориям качества - высшей и первой. Изделия, не аттестованные по этим категориям, подлежали снятию с производства.

1985 г. Принято постановление Совета министров СССР "Об организации работы по стандартизации в СССР", где были определены главные направления совершенствования организации работ по стандартизации с учетом современных требований.

1991 г. Указом Президента России образован Государственный комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России). (В настоящее время Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии - Ростехрегулирование).

На этом этапе в условиях складывающихся рыночных отношений новой России Государственный комитет РФ по стандартизации и метрологии законодательно был уполномочен формировать и реализовывать единую техническую политику в сфере стандартизации, метрологии и сертификации.

1992 г. Принята Концепция системы стандартизации Российской Федерации. Утвержден Закон РФ "О защите прав потребителей", обеспечивающий безопасность товаров (работ, услуг) и контроль за их качеством и безопасностью. Впервые введена обязательная сертификация на продукцию и услуги. Утвержден комплекс государственных стандартов "Государственная система стандартизации Российской Федерации" (ГСС).

1993 г. Приняты Законы РФ "О стандартизации", "Об обеспечении единства измерений" и "О сертификации продукции и услуг", устанавливающие правовые основы стандартизации, обязательной и добровольной сертификации продукции и услуг в Российской Федерации, а также организационное единство и централизацию Государственной метрологической службы.

С 1994 по 1996 г. проводятся работы по разработке комплекса государственных стандартов и организационно-методических документов, определяющих требования к органам по сертификации, испытательным лабораториям, порядку их аккредитации и т.д.

1996 г. Приняты международные стандарты ИСО серии 9000 в качестве национальных, которые послужили началом для проведения работ по разработке, внедрению и сертификации систем менеджмента качества в России.

1997 г. Принимается новый механизм подтверждения соответствия - декларирование соответствия.

1998 г. Принята Концепция национальной системы стандартизации, в которой как важный момент отмечается необходимость сближения статуса отечественных и зарубежных стандартов и их гармонизация.

В Концепции рассмотрено выполнение необходимых условий присоединения России к Всемирной торговой организации, которые были определены в Соглашении по техническим барьерам в торговле и Соглашении по санитарным и фитосанитарным мерам.

1999 г. Принято Постановление Правительства РФ об утверждении положения о Государственном комитете Российской Федерации по стандартизации и метрологии.

2001 г. Приняты и введены в качестве государственных стандарты ИСО серии 9000, в которых системы менеджмента качества основаны на процессном подходе.

2002 г. Принят Федеральный закон "О техническом регулировании", который призван осуществить реформирование системы технического регулирования в России.

2003 г. В качестве национального принят стандарт по проведению аудита систем менеджмента качества и систем экологического менеджмента - ГОСТ Р ИСО 19011-2003 "Руководящие указания по аудиту систем менеджмента качества и/или систем экологического менеджмента".

2004 г. Принята серия основополагающих национальных стандартов "Стандартизация в Российской Федерации", которые регламентируют деятельность по стандартизации на различных уровнях.

Принят национальный стандарт, регламентирующий порядок сертификации систем менеджмента качества, - ГОСТ Р 40.003-2005 "Система сертификации ГОСТ Р. Регистр систем качества. Порядок сертификации систем менеджмента качества на соответствие ГОСТ Р ИСО 9001-2001 (ИСО 9001:2000)".

2005 г. Утвержден Постановлением Правительства РФ первый специальный технический регламент "О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ".

2006 г. Правительством РФ одобрена новая Концепция развития национальной системы стандартизации, представляющая собой систему взглядов на проблемы развития стандартизации в России до 2010 г. и содержащая цели, задачи и направления развития на этот период.

2008 г. Приняты национальные стандарты по оценке соответствия - ГОСТ Р ИСО/МЭК 17011-2008 "Оценка соответствия. Общие требования к органам по аккредитации, аккредитующим органы по оценке соответствия", ГОСТ Р ИСО/МЭК 17021-2008 "Оценка соответствия. Требования к органам, осуществляющим аудит и сертификацию систем менеджмента". Принята новая версия национальных стандартов в области менеджмента качества - ГОСТ Р ИСО 9000-2008 "Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь", ГОСТ Р ИСО 9001-2008 "Системы менеджмента качества. Требования", ГОСТ Р 40.003-2008 "Система сертификации ГОСТ Р. Регистр систем качества. Порядок сертификации систем менеджмента качества на соответствие ГОСТ Р ИСО 9001-2008 (ИСО 9001:2008)". Принят Федеральный закон РФ "Об обеспечении единства измерений", который устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации на современном этапе и должен служить содействию развития экономики и научно-технического прогресса России.

Контрольные вопросы

1. Какие этапы развития стандартизации и метрологии можно выделить в период до XVIII в.?

2. Охарактеризуйте развитие стандартизации и метрологии в период XIX - первая половина XX столетия.

3. Перечислите основные этапы развития стандартизации, метрологии и сертификации во второй половине XX в.

4. Охарактеризуйте наиболее известные системы обеспечения качества, которые применялись в России.