История метрологии, роль изменений и её значение

История метрологии

Метрология зародилась в глубокой древности в качестве практической деятельности. На протяжении всего процесса развития человеческого общества измерения имели прямое отношение к людям и являлись основой отношений в обществе, с окружающим миром и природой. Надо отметить, что таким образом вырабатывались единые представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, в том числе правила и способы сопоставления.

Единицы измерений, а также их размеры появлялись в давние времена как параметры, которые можно применить для измерения различных единиц без использования специальных устройств, иными словами создавались с ориентацией на те единицы, что были всегда в свободном доступе.

Однако существовала необходимость поддерживать установленные меры, что поспособствовало созданию эталонных мер ещё в древние времена. К эталонным мерам относились бережно: в древние времена эталоны хранились в храмах, церквях, поскольку именно они считались самыми надёжными и защищёнными местами для хранения ценностей.

По мере того, как развивалось промышленное производство повышались требования к применению и хранению мер, более того постоянно усиливалось стремление к унификации размеров единиц физических величин.

Метрическая система мер появилась во Франции в 1840 г. Её значимость высоко оценили учёные с мировыми имена, к примеру, Д. И. Менделеев, который в 1867 г. с трибуны съезда русских естествоиспытателей выступил с призывом содействовать подготовке метрической реформы в России. Именно он стал инициатором того, что академия наук в Петербурге выступила с предложением по учреждению международной организации, которая смогла бы обеспечить единство средств измерений в международном масштабе. Данное предложение было одобрено и уже в 1875 г. на Дипломатической метрологической конференции, которая прошла в Париже, при участии 17 государств была принята Международная конвенция. Принятие Международной конвенции стало началом процесса международной стандартизации.

По мере унификации единиц измерений во многих государствах вводились законодательные нормы, которые были призваны защищать покупателей от недобросовестности производителей и распространителей товаров и услуг.

Контроль за мерами усиливался с ходом времени и уже в XVII в. этим вопросом занималась таможни и кружечные дворы.

Царь Фёдор Алексеевич издал наказ Московской Большой таможне о том, чтобы проводился сбор таможенных пошлин и подразумевалось, что за найденные у торговцев неправильные меры могли конфисковать товар, а всю семью торговца отправить в ссылку.

Царь Перт I также проводил жёсткую политику в отношении мер измерения. В Наказе "О сборе в Московской Большой таможне пошлин" он определил, что за найденные непрямые, воровские весы лавки необходимо опечатывать, товары конфисковать, а семьи ссылать. Её одно наказание он определил в Уставе воинских артикулов, где говорилось, что за обмер и обвес необходимо возвращать добро в тройном размере, наказывать штрафом и подвергать телесному наказанию.

На протяжении длительного времени метрология считалась в большей степени описательной наукой о различных мерах и соотношениях между ними.

Однако в процессе развития общества роль измерений только увеличивалась, а с конца XIX в. благодаря прогрессу физики метрология поднялась на качественно новый уровень. Огромное значение в формировании метрологии как науки в России сыграл Д. И. Менделеев, который был руководителем метрологии в 1892-1907 гг. По его словам, наука начинается там, где начинают измерять. Эти слова по сути стали основным принципом развития науки, который является актуальным и сегодня.

С развитием естественных наук появились и новые средства измерений, а они, в свою очередь, стали стимулом для развития наук, которые представляли собой мощный толчок и средство исследования.

В этой связи очень точно выразился выдающийся русский физик и электротехник Б. С. Якоби, который заметил, что искусство измерений представляет собой могущественное оружие, которое создано человеческим разумом с целью проникновения в законы природы и подчинения её сил нашему господству.

Ю. В. Тарбеев говорил о том, что вся история человеческой цивилизации является историей становления и развития измерительной культуры. Это путь, который пройден от сравнений, выполняемых при помощи органов чувств, до научных основ измерений. Из чего можно сделать вывод, что homo sapiens, "человеку думающему", общественный и технологический прогресс исторически уготовил ещё одну очень важную роль – стать человеком измеряющим и, следовательно, это история человека измеряющего, создавшего в мире физических величин мир измерений.

Функции измерений

Выделяют несколько основных функций измерений в народном хозяйстве:

1. Учёт продукции народного хозяйства, который исчисляется по массе, длине, объёму, расходу, мощности и энергии.
2. Измерения, которые проводятся с целью контроля и регулирования технологических процессов и с целью обеспечения нормального функционирования транспорта и связи.
3. Измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ, которые проводятся в процессе научных исследований, испытаний и контроле подготовленной к поставке продукции в различных отраслях народного хозяйства.
4. Достижение надлежащего качества измерений при проведении различных видов экспертиз и сертификации продукции.

От качества СИ напрямую зависит эффективность выполнения указанных функций. В качестве примера можно использовать аргументы в силу первой функции. Погрешности счётчиков энергии, которые сегодня используются в различных сферах в среднем равняется 2%, что приводит к неопределённости в учёте такого же количества электроэнергии. В отношении весового хозяйства можно сказать, что неучтённым остаётся примерно 1% от всех измеряемых продуктов производства.

Примечательно, что повышение точности измерений позволит определить недостатки тех или иных технологических процессов, в том числе и исправить погрешности. Таким образом, это сделает качество продукции более высоким, сэкономит энергетические и тепловые ресурсы, сырьё и материалы.

Субъект метрологического надзора

В обычной жизни все трудоспособные граждане являются субъектами метрологического надзора. В качестве покупателя субъект метрологического надзора, хочет находиться в уверенности, что в магазине или на рынке он не будет обманут и ему взвесят необходимое количество товара точно. На заправке субъект хочет быть уверен, что количество топлива в машину будет залито с точностью, которая установлена для топливно-раздаточных колонок.

Ежегодно в России производится порядка 200 млрд. измерений, более 4 млн. человек считают измерения своей профессией. Примечательно, что доля затрат на измерения составляет примерно 10-15% затрат общественного труда, в отраслях промышленности, которые производят сложную технику он варьируется в пределах 50-70%.

Говоря о масштабах затрат на получение достоверных результатов измерений, необходимо упомянуть следующие цифры: в 1998 г. стоимость подобных работ в РФ составляла 3,8% величины ВВП. Для развитых стран эта цифра определяется 6% ВВП. По некоторым подсчётам можно судить, что число СИ увеличивается прямо пропорционально квадрату прироста промышленной продукции. Это говорит о том, что при росте объёма промышленной продукции в два раза число СИ увеличивается до четырёх раз.

Эффект, который оказывается в народном хозяйстве от применения СИ, составляет примерно 8-10 руб. на 1 руб. затрат.

Качество результатов измерений

Именно в силу данных обстоятельств метрологическое обеспечение технического регулирования предупреждает действия, которые могут ввести в заблуждение покупателей. В этой связи в каждом техническом регламенте должна содержаться информация о минимально необходимых требованиях по обеспечению единства измерений.

Возможности метрологии как науки позволяют ей быть информационной основой СМК, которая строится по нормам ГОСТ Р 9001-2208, поскольку она может обеспечить математически и дать выверенную оценку свойствам различных объектов, процессов и систем.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что измерения представляют собой очень значимый инструмент познания объектов и явлений окружающего мира и выполняют важную функцию в развитии народного хозяйства.

Метрология как наука является определяющим звеном в процессе повышения качества измерений и успешном внедрении новых методов измерений.

Выделяют три вида метрологии:

• Теоретическая.
• Прикладная.
• Законодательная.

Теоретическая метрология изучает вопросы фундаментальных исследований, создаёт системы единиц измерения, а также разрабатывает совершенно новые методы измерения.

Суть прикладной метрологии состоит в том, что она поднимает вопросы применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках науки метрологии.

Законодательная метрология состоит из совокупности взаимообусловленных правил и норм, которые сконцентрированы на обеспечении единства измерений, и имеют статус правовых положений, в том числе наделены обязательной исполнительной силой и находятся под контролем государства.

Ключевой целью законодательной метрологии является обеспечение доверия к результатам измерений.