процесс определения соответствия значения параметра изделия установленным требованиям или нормам это
Аккредитация в Росаккредитации
форум для аккредитованных лабораторий
Классификация испытаний и испытательного оборудования
#1 Классификация испытаний и испытательного оборудования
Главный результат любых испытаний — это информация о состоянии объекта испытаний — продукции (материала, прибора, машины и т. д.). Поэтому качество испытаний (а значит, и качество испытателей) — это качество информации, содержащейся в их результатах, а оценка качества испытаний — оценка качества этой информации.
Качество информации по результатам испытаний определяется, в свою очередь, качеством выбора (разработки) программы, методик и средств испытаний, т. е. качеством проекта, идеологии, испытаний и соответствующих технических решений, а также качеством реализации выбранной методологии испытаний, т, е, качеством реализации программ и методик.
На практике чаще всего встречается ситуация, когда испытания проводятся по заданным (утвержденным) программам и методикам. В случаях, когда эти программы и методики являются стандартными, их правильность не ставится под сомнение и оценка качества испытаний сводится к оценке качества реализации положений этих документов.
Оценить качество реализации программ и методик можно косвенно и прямо.
Косвенная оценка — это оценка соблюдения всех организационных и технических требований, содержащихся в документах, регламентирующих проведение испытаний: стандартах, программе, методиках. К примеру, можно оценить правильность, воспроизведения условий испытаний, выбора средств измерений и т. д. Чем скрупулезнее выполнены эти требования, чем менее фактические (измеренные и зарегистрированные) значения характеристик условий испытаний отличаются от заданных, тем правильнее проведены испытания.
В этом случае оценка качества испытаний складывается из оценок состояния технических средств (аттестация), организации испытаний и качества работы персонала, обеспечивающего испытания.
Особенно следует отметить, что технический уровень и качество выпускаемой продукции отражают уровень предприятия, экономики страны, характеризуют уровень жизни человека, всего общества.
Технический уровень и качество продукции оцениваются по совокупности показателей, которые определяются по результатам испытаний. В связи с чем испытаниям продукции на всех этапах ее жизненного цикла отводится важная роль. Они позволяют проверить правильность выбранных конструктивных и принципиальных решений, оценить степень соответствия показателей качества продукции требованиям стандартов и технических условий и предотвратить выпуск недоброкачественных изделий.
Испытания являются объективной оценкой технического уровня и качества изготовления продукции и принятия соответствующих решений о постановке новой продукции на производство; окончании серийного производства, о продолжении серийного выпуска; о целесообразности импорта; о подтверждении соответствия.
Объективная оценка технического уровня и качества продукции подразумевает получение достоверной информации о фактических значениях показателей качества продукции на всех стадиях жизненного цикла. А это значит, что испытание включает в себя как оценивание характеристик продукции, например, при разработке или подготовке к производству продукции, так и их контроль, например, в эксплуатации продукции. В соответствии с этим существует понятие «испытание» как техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции, процесса или услуги в соответствии с установленной процедурой.
Испытание является сложным познавательным процессом получения информации о характеристиках объекта путем измерений, анализа, диагностики, экспертизы и т. д. Наиболее распространенным способом получения информации о свойствах объекта являются измерения, которые позволяют с определенной точностью получить значение параметра в количественном выражении. К сожалению, не все характеристики объектов измеряются средствами измерений, иногда приходится использовать и другие средства, например органолептические, позволяющие дать качественную оценку получаемых свойств объектов.
Оценивание свойств объекта выполняется при необходимости получения действительных значений (оценок) характеристик исследуемых свойств; контроль характеристик выполняется в том случае, если задачей испытания является установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям.
Важнейшим признаком испытаний является принятие по их результатам определенных решений, например, о возможности выпуска продукции, о ее браке и так далее. Характерным для испытаний является задание определенных условий — реальных и моделируемых. Воздействия могут быть климатическими, механическими, электрическими, тепловыми, радиационными, химическими и прочими. Режимы функционирования объекта — значения его рабочих параметров, при которых выполняются испытания. Условия испытаний могут предусматривать определенные характеристики объекта при его функционировании и отсутствии функционирования, при наличии воздействий или после их приложения. Условия испытаний задаются и поддерживаются при испытаниях с определенной точностью. Условия испытаний оговариваются в методике испытаний.
Важное значение имеет четкое определение термина «объект испытания». Следует различать объект испытаний от образца для испытаний, который представляет единицу продукции или ее часть. Образец является объектом эксперимента при испытаниях. По результатам испытаний образцов выносят суждение о продукции в целом.
В зависимости от вида продукции и программы испытаний объектом испытаний может быть единичное изделие или партия изделий. Объектом испытания может служить макет или модель изделия.
Как уже установлено, испытанием называется экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, при моделировании объекта и (или) воздействий. Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем измерений, оценивания и контроля. Объектом испытаний являются продукция или процессы ее производства и функционирования.
Важнейшими признаками любых испытаний являются:
· принятие на основе их результатов определенных решений по объекту испытаний, например, о его годности или браковке, о возможности предъявления на следующие испытания и т. д.;
· задание требуемых реальных или моделируемых условий испытаний.
Под условиями испытаний понимается совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. В нормативных документах на испытания конкретных объектов должны быть определены нормальные условия испытаний.
Целью испытаний следует считать нахождение истинного значения параметра или характеристики не при тех реальных условиях, в которых он фактически может находиться в ходе испытаний, а в заданных номинальных условиях испытания. Реальные условия испытаний практически всегда отличаются от номинальных, поскольку установить параметры условий испытаний абсолютно точно невозможно. Следовательно, результат испытания всегда имеет погрешность, возникающую не только вследствие неточного определения искомой характеристики, но и из-за неточного установления номинальных условий испытания.
Результатом испытаний являются оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям по данным испытаний, результаты анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний. Результат испытаний характеризуется точностью — свойством испытаний, показывающим близость их результатов к действительным значениям характеристик объекта в определенных условиях испытаний.
Между измерением и испытанием существует большое сходство:
· результаты обеих операций выражаются в виде чисел;
· погрешности обеих операций могут быть выражены как разности между результатом измерения (испытания) и истинным значением измеряемой величины (или определяемой характеристики при номинальных условиях эксплуатации).
Однако с точки зрения метрологии между ними имеется значительное отличие: погрешность измерения является только одной из составляющих погрешности испытания. Поэтому можно сказать, что испытание — это более общая операция, чем измерение. Измерение можно считать частным случаем испытания, при котором условия испытаний не представляют интереса.
Контролем называется процесс соответствия значения параметра изделия установленным нормам. Сущность всякого контроля состоит в проведении двух основных этапов. На первом из них проводится получение информации о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств. Эта информация называется первичной. На втором этапе первичная информация сопоставляется с заранее установленными требованиями, нормами, критериями. При этом выявляются соответствия или несоответствия фактических данных требуемым. Информация о расхождении фактических и требуемых данных называется вторичной. Вторичная информация используется для выработки соответствующих решений по поводу субъекта контроля. В ряде случаев граница между этапами контроля неразличима, первый этап может быть выражен нечетко или практически не наблюдаться. Характерным примером такого рода является контроль размера детали калибром, сводящийся к операции сопоставления фактического и предельно допустимого значений параметра.
Контроль состоит из ряда элементарных операций:
· измерительного преобразования контролируемой величины;
· воспроизведения установок контроля;
· сравнения и получения результата контроля.
Измерения и контроль тесно связаны друг с другом, близки по своей информационной сущности и содержат ряд общих операций (например, сравнение, измерительное преобразование). В то же время процедуры измерения и контроля во многом различаются:
результатом измерения является количественная характеристика, а контроля — качественная;
измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины, а контроль — обычно в пределах небольшого числа возможных состояний;
контрольные приборы, в отличие от измерительных, применяются для проверки состояния изделий, параметры которых заданы и изменяются в узких пределах;
основной характеристикой качества процедуры измерения является точность, а процедуры контроля — достоверность.
В практике большое распространение получил так называемый допусковый контроль, суть которого состоит в определении путем измерения или испытания значения контролируемого параметра объекта и сравнения полученного результата с заданными граничными допустимыми значениями. Частным случаем допускового контроля является поверка средств измерений, в процессе которой исследуется попадание погрешностей средств измерений в допускаемые пределы.
При допусковом контроле возможны три зоны контролируемого состояния:
· ниже допускаемого значения (Х Хв);
· между верхним и нижним допускаемыми значениями (Хн
Понятие об испытании и контроле
Испытанием называется экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, а также моделировании объекта и (или) воздействий (ГОСТ 16504-91). Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем использования измерений, оценивания и контроля.
Объект испытаний
Объектом испытаний является продукция или процессы ее производства и функционирования. В зависимости от вида продукции и программы испытаний объектом может быть как единичное изделие, так и их партия. Объектом испытания может также быть макет или модель изделия.
Важнейшими признаками любых испытаний являются:
Существует большое число разновидностей испытаний. Они классифицируются по различным признакам. По назначению испытания делятся на исследовательские, контрольные, сравнительные и определительные. По уровню проведения различают следующие категории испытаний: государственные, межведомственные и ведомственные. По виду этапов разработки испытуемой продукции различают предварительные и приемочные испытания. В зависимости от вида испытаний готовой продукции их подразделяют на квалификационные, приемосдаточные периодические и типовые. Определения этих видов испытаний можно найти в ГОСТ 16504-81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения».
Цели испытаний
Целью испытаний следует считать нахождение истинного значения параметра (характеристики), определенного не при тех реальных условиях, в которых он фактически может находится в ходе испытаний, а в заданных номинальных условиях испытания. Реальные условия испытаний практически всегда отличаются от номинальных, поскольку установить параметры условий испытаний абсолютно точно невозможно. Следовательно, результат испытания всегда имеет погрешность, возникающую не только из-за погрешности определения искомой характеристики, но и из-за неточного установления номинальных условий испытания.
Результаты испытаний
Между измерением и испытанием существует большое сходство: во-первых, результаты обеих операций выражаются в виде чисел; во-вторых, погрешности и в том, и другом случае могут быть выражены как разности между результатами измерений (испытаний) и истинными значениями измеряемой величины (или определяемой характеристики при номинальных условиях эксплуатации). Однако с точки зрения метрологии между этими операциями имеется значительная разница: погрешность измерения является только одной из составляющих погрешности испытания. Поэтому можно сказать, что испытание – это более общая операция, чем измерение. Измерение можно считать частным случаем испытания, при котором условия испытаний не представляют интереса.
Контроль
Контроль состоит из ряда элементарных действий: измерительного преобразования контролируемой величины; операции воспроизведения уставок контроля; операции сравнения; определения результата контроля.
Измерения и контроль тесно связаны друг с другом, близки по своей информационной сущности и содержат ряд общих операций (например, сравнение, измерительное преобразование). В то же время их процедуры во многом различаются:
Классификация контроля
Контроль может быть классифицирован по ряду признаков. В зависимости от числа контролируемых параметров он подразделяется на однопараметровый, при котором состояние объекта определяется по размеру одного параметра, и многопараметровый, при котором состояние объекта определяется размерами многих параметров.
По форме сравниваемых сигналов контроль подразделяется на аналоговый, при котором сравнению подвергаются аналоговые сигналы, и цифровой, при котором сравниваются цифровые сигналы.
В зависимости от вида воздействия на объект контроль подразделяется на пассивный, при котором воздействие на объект не производится, и активней, при котором воздействие на объект осуществляется посредством специального генератора тестовых сигналов.
В практике большое распространение получил так называемый допусковый контроль, суть которого состоит в определении путем измерения или испытания значения контролируемого параметра объекта и сравнение полученного результата с заданными граничными допустимыми значениями. Частным случаем допускового контроля является поверка средств измерений, в процессе которой исследуется попадание погрешностей средства измерений в допускаемые пределы.
По расположению зоны контролируемого состояния различают допусковый контроль состояний:
Результатом контроля является не число, а одно из взаимоисключающих утверждений:
2.7. понятие об испытании и контроле
2.7. понятие об испытании и контроле
Испытанием называется экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, а также моделировании объекта и (или) воздействий (ГОСТ 16504-91). Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем использования измерений, оценивания и контроля.
Объектом испытаний является продукция или процессы ее производства и функционирования. В зависимости от вида продукции и программы испытаний объектом может быть как единичное изделие, так и их партия. Объектом испытания может также быть макет или модель изделия.
Важнейшими признаками любых испытаний являются:
• принятие на основе их результатов определенных решении по объекту испытаний, например о его годности или забраковке, о возможности предъявления на следующие испытания и т.д.;
• задание требуемых реальных или моделируемых условий испытаний. Под условиями испытаний понимается совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. В нормативно-технических документах на испытания конкретных объектов должны быть определены нормальные условия испытаний.
Существует большое число разновидностей испытаний. Они классифицируются по различным признакам. По назначению испытания делятся на исследовательские, контрольные, сравнительные и определительные. По уровню проведения различают следующие категории испытаний: государственные, межведомственные и ведомственные. По виду этапов разработки испытуемой продукции различают предварительные и приемочные испытания. В зависимости от вида испытаний готовой продукции их подразделяют на квалификационные, приемосдаточные периодические и типовые. Определения этих видов испытаний можно найти в ГОСТ 16504-81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения».
Целью испытаний следует считать нахождение истинного значения параметра (характеристики), определенного не при тех реальных условиях, в которых он фактически может находится в ходе испытаний, а в заданных номинальных условиях испытания. Реальные условия испытаний практически всегда отличаются от номинальных, поскольку установить параметры условий испытаний абсолютно точно невозможно. Следовательно, результат испытания всегда имеет погрешность, возникающую не только из-за погрешности определения искомой характеристики, но и из-за неточного установления номинальных условий испытания.
Результатом испытаний называется оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям, данные анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний. Результат испытаний характеризуется точностью — свойством испытаний, описывающим близость их результатов к действительным значениям характеристик объекта в определенных условиях испытаний.
Между измерением и испытанием существует большое сходство: во-первых, результаты обеих операций выражаются в виде чисел; во-вторых, погрешности и в том, и другом случае могут быть выражены как разности между результатами измерений (испытаний) и истинными значениями измеряемой величины (или определяемой характеристики при номинальных условиях эксплуатации). Однако с точки зрения метрологии между этими операциями имеется значительная разница: погрешность измерения является только одной из составляющих погрешности испытания. Поэтому можно сказать, что испытание — это более общая операция, чем измерение. Измерение можно считать частным случаем испытания, при котором условия испытаний не представляют интереса.
Пример 2.4. Рассмотрим испытания магнитных свойств магнитомягких материалов, проводимых в соответствии с ГОСТ 12119-80. Их целью является определение характеристик и параметров магнитных материалов, таких как основная кривая намагничивания, кривая удельных магнитных потерь, коэрцитивная сила, остаточная индукция, индукция насыщения и др.
Для того чтобы измерить эти характеристики и параметры, образец необходимо перемагнитить. Значения магнитных величин существенно зависят от режима перемагничивания испытуемого образца, поэтому с целью получения возможности сравнения результатов измерений различных лабораторий стандарт предписывает:
• использовать при испытаниях образцы магнитных материалов стандартизованной формы (кольцевые и полоски для аппарата Эпштейна);
• применять унифицированные первичные преобразователи магнитных свойств (см. пример 11.4 в разд. 11.5);
• проводить измерения при регламентированном законе изменения магнитной индукции в процессе перемагничивания образца. Основное распространение получил синусоидальный закон, который необходимо обеспечивать с погрешностью (по коэффициенту гармоник) не более 2\%. Отличие реального закона изменения магнитной индукции от синусоидального в пределах более допустимых значений приводит к погрешностям определения магнитных параметров.
Контроль — это процесс определения соответствия значения параметра изделия установленным требованиям или нормам. Сущность всякого контроля состоит в проведении двух основных этапов. На первом из них получают информацию о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств. Эта информация называется первичной. На втором — первичная информация сопоставляется с заранее установленными требованиями, нормами, критериями. При этом выявляется соответствие или несоответствие фактических данных требуемым. Информация о их расхождении называется вторичной. Она используется для выработки соответствующих решений по поводу объекта контроля. В ряде случаев граница между этапами контроля неразличима. При этом первый этап может быть выражен нечетко или практически не наблюдаться. Характерным примером такого рода является контроль размера детали калибром, сводящийся к операции сопоставления фактического и предельно допустимого значений параметра.
Контроль состоит из ряда элементарных действий: измерительного преобразования контролируемой величины; операции воспроизведения уставок контроля; операции сравнения; определения результата контроля.
Измерения и контроль тесно связаны друг с другом, близки по своей информационной сущности и содержат ряд общих операций (например, сравнение, измерительное преобразование). В то же время их процедуры во многом различаются:
• результатом измерения является количественная характеристика, а контроля — качественная;
• измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины, а контроль — обычно в пределах небольшого числа возможных состояний;
• контрольные приборы, в отличие от измерительных, применяются для проверки состояния изделий, параметры которых заданы и изменяются в узких пределах;
• основной характеристикой качества процедуры измерения является точность, а процедуры контроля — достоверность.
Контроль может быть классифицирован по ряду признаков.
В зависимости от числа контролируемых параметров он подразделяется на однопараметровый, при котором состояние объекта определяется по размеру одного параметра, и многопараметровый, при котором состояние объекта определяется размерами многих параметров.
По форме сравниваемых сигналов контроль подразделяется на аналоговый, при котором сравнению подвергаются аналоговые сигналы, и цифровой, при котором сравниваются цифровые сигналы.
В зависимости от вида воздействия на объект контроль подразделяется на пассивный, при котором воздействие на объект не производится, и активный, при котором воздействие на объект осуществляется посредством специального генератора тестовых сигналов.
В практике большое распространение получил так называемый допусковый контроль [26], суть которого состоит в определении путем измерения или испытания значения контролируемого параметра объекта и сравнение полученного результата с заданными граничными допустимыми значениями. Частным случаем допускового контроля является поверка средств измерений, в процессе которой исследуется попадание погрешностей средства измерений в допускаемые пределы.
По расположению зоны контролируемого состояния различают допусковый контроль состояний:
• ниже допускаемого значения X Хв;
• между верхним и нижним допускаемыми значениями Хн Хв и Х0 Xв. При оговоренных допущениях вероятность события «негоден» или «брак»
3. Принято решение «брак», когда истинное значение контролируемого параметра лежит в пределах допускаемых значений, т.е. Х0 Хв и Хн £ X £ Хв и забракован исправный объект. В этом случае принято говорить, что имеет место ошибка I рода. Ее вероятность
4. Принято решение «годен», когда истинное значение контролируемого параметра лежит вне пределах допускаемых значений, т.е. имели место события X Хв и ХН £ Х0 £ ХВ и неисправный объект признан годным. В этом случае говорят, что произошла ошибка II рода, вероятность которой
Очевидно, что ошибки I и II родов имеют разное значение для изготовителей и потребителей (заказчиков) контролируемой продукции [26]. Ошибки I рода ведут к прямым потерям изготовителя, так как ошибочное признание негодным в действительности годного изделия приводит к дополнительным затратам на исследование, доработку и регулировку изделия. Ошибки II рода непосредственно сказываются на потребителе, который получает некачественное изделие. При нормальной организации отношений между потребителем и производителем брак, обнаруженный первым из них, приводит к рекламациям и ущербу для изготовителя.
Достоверность результатов допускового контроля описывается различными показателями [9, 26, 56], среди которых наибольшее распространение получили вероятности ошибок I (P1) и II (Р2) родов и риски изготовителя и заказчика (потребителя):
Одна из важнейших задач планирования контроля — выбор оптимальной точности измерения контролируемых параметров. При завышении допускаемых погрешностей измерения уменьшается стоимость средств измерений, но увеличиваются вероятности ошибок при контроле, что в конечном итоге приводит к потерям. При занижении допускаемых погрешностей стоимость средств измерений возрастает, вероятность ошибок контроля уменьшается, увеличивает себестоимости выпускаемой продукции. Очевидно, что существует некоторая оптимальная точность, соответствующая минимуму суммы потерь от брака и стоимости контроля.
Приведенные формулы позволяют осуществить целенаправленный поиск таких значений погрешности измерения, которые бы при заданных верхнем и нижнем значениях Контролируемого параметра обеспечили бы допускаемые значения вероятностей ошибок I и II родов (Р!д и Р2д) или соответствующих рисков. Этот поиск производится путем численного или графического интегрирования. Следовательно, для рационального выбора точностных характеристик средств измерений, используемых при проведении контроля, в каждом конкретном случае должны быть заданы допускаемые значения Р1д и Р2д.
1. Дайте определение физической величины. Приведите примеры величин, принадлежащих к различным группам физических процессов.
2. Что такое экстенсивные и интенсивные физические величины? В чем их сходство и различие? Приведите примеры ФВ каждого вида.
3. Проанализируйте определения счета, оценивания и измерения. Выделите их общие и отличительные признаки.
4. Что такое шкала физической величины? Приведите примеры различных шкал ФВ.
5. Назовите основные операции процедуры измерения. Расскажите, как они реализуются при измерении размера детали штангенциркулем.
6. Приведите примеры измерительных преобразователей, многозначных мер и устройств сравнения, используемых в известных вам средствах измерений.
7. Какие элементы процесса измерений принадлежат к ветви реального, а какие — к ветви отражения реальности? Как они соотносятся друг с другом?
8. По каким признакам классифицируются методы измерений? Какие методы измерений вам известны?
9. Что такое средство измерений? Приведите примеры средств измерений различных ФВ.
10. Что такое условия измерений? Какие они бывают?
11. Что такое результат измерения и чем он характеризуется?
12. Сформулируйте основные этапы измерения применительно к процессу измерения микрометром диаметра детали.
13. Перечислите признаки, по которым могут быть классифицированы измерения. Расскажите о классификации измерений по каждому из названных признаков.
14. Дайте определения прямых, косвенных, совместных и совокупных измерений. Приведите примеры измерений каждого вида.
15. Что такое испытание и чем оно отличается от измерения?
16. Что такое контроль и чем он отличается от измерения? Какие виды контроля существуют?
17. Что такое вероятность ошибок I и II родов? Что они характеризуют?