Способы исключения систематических погрешностей

Рассмотрим основные способы:
— Устранение источника систематической погрешности до начала измерения;
-Метод введения поправок:  основан на знании систематической погрешности и закономерности ее изменения. В этом случае в результат измерения, содержащий систематические погрешности, или в показания прибора вносят поправки, равные этим погрешностям, но с обратным знаком. При этом необходимо помнить, что как сами источники, так и условия возникновения систематических погрешностей неизбежно в той или иной мере изменяются. Поэтому постоянство знаний всякой систематической погрешности при повторении измерений будет соблюдаться только до известного предела в той мере, в какой возможно сохранить при этом неизменность всех фактов, определяющих погрешность. За этим пределом значения систематической погрешности будут иметь место различные отклонения, носящие случайный характер. Если систематическую погрешность исключить, например, введением поправки, то случайные отклонения значений погрешности от значений поправки останутся не исключенными. Это случайное по характеру различие значений систематической погрешности при повторении измерения, которое невозможно исключить, называют остаточным действием систематической погрешности. Метод применяют очень широко. Так, к линейным шкалам универсального микроскопа прилагается аттестат, в котором указаны значения и знак поправки для каждого деления шкалы. Внося в результат измерений поправку, взятую из аттестата, исключают из результата измерений систематическую погрешность шкалы. — способ замещения: измеряемый объект заменяется мерой, которая помещается в одинаковые с объектом условия;
-Способ сравнения с образцом. В этом случае исследуемый объект образец с одинаковой геометрической формой и размером измеряют одним и тем же методом, с помощью одних средств измерения. При одинаковых внешних условиях. При этом образец предварительно аттестовывают с достаточно высокой точностью по сравнению с точностью наших измерений. Тогда, если нет большой разницы в исследуемых значениях измеряемого объекта и образца, систематическая погрешность исключается из результатов измерений, так как измеряют не значение физической величины, а только ее отклонение от размера образца. Например, чтобы исключить влияние деформации измеряемого объекта и измерительных наконечников, вызванное измерительным усилием или температурными деформациями, прибор устанавливают по предварительно аттестованному образцу того же размера, формы и изготовленного из того же материала. В этом случае систематическая погрешность вызванная деформацией, практически исключается, так как измеряемую величину сравнивают с величиной аналогичного образца, т.е. измеряют разность этих двух величин. Чем меньше разность, тем меньше влияние систематической погрешности на результат измерений.Часто вместо образца используют меры более высокой точности — образцовые меры, по которым настраивают средство измерений и затем измеряют объект, определяя отклонения контролируемого параметра от образцовой меры. При этом практически устраняются систематические погрешности измерения.Однако следует иметь в виду, что разность геометрических форм контролируемого объекта и образцовой меры при измерении линейных размеров будет вносить свою погрешность в результаты измерений;
-Способ замещения отличается от предыдущего тем, что разность между аттестованным образцом и измеряемым объектом стремятся сделать равной нулю, добиваясь одинаковых показаний прибора при измерении аттестованного образца и измеряемого объекта путем подбора образца соответствующего размера. Такой прием исключает систематическую погрешность, остаточное значение которой будет равно неточности аттестации образца.Компенсация погрешности по знаку заключается в том, что измерения следует проводить таким образом, чтобы погрешность в результате измерений вошла один раз с одним знаком, другой раз — с противоположным.

Показатели унификации и стандартизации. МКРС.
Показатели стандартизации и унификации продукции характеризуют степень использования в конкретном изделии стандартизированных деталей, сборочных единиц, блоков и других составных элементов, а также уровень унификации составных частей изделия (стандартизированные, унифицированные и оригинальные).
К унифицированным относятся составные части изделия, которые:
-изготавливаются по стандартам предприятия, являющегося головным в отрасли, и используются не менее чем в двух типоразмерах или видах изделий, выпускаемых данным или смежным предприятием;
— предприятие получает в готовом виде как комплектующие составные части, находящиеся в серийном производстве;
— ранее спроектированы как оригинальные для конкретного изделия и затем применены не менее, чем в двух типоразмерах или видах изделий.
К оригинальным относятся составные части изделия, разработанные только для данного изделия.
Основными показателями стандартизации и унификации являются:
* коэффициент применяемости по типоразмерам;
* коэффициент применяемости по составным частям изделия;
* коэффициент повторяемости;
* стоимостной коэффициент применяемости.
В числе показателей стандартизации и унификации продукции могут также использоваться коэффициент межпроектной унификации группы изделий.
Правильное определение показателей стандартизации и унификации необходимо как для оценки уровня качества продукции, так и для обоснования эффективности планируемых мероприятий по стандартизации и унификации.
Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также уровень унификации ее по сравнению с другими изделиями аналогичного назначения. Под составными частями понимают детали или сборочные единицы. Составные части подразделяются на стандартные, унифицированные и оригинальные.
К стандартным относят составные части, выпускаемые в соответствии с ГОСТ и ОСТ, к оригинальным — разработанные только для данной конструкции. Унифицированными являются составные части: 1) выпускаемые по стандартам предприятия, если они используются хотя бы в двух различных изделиях данного предприятия; 2) получаемые с других предприятий в порядке кооперирования; 3) заимствованные из других разработок.
К показателям стандартизации и унификации относятся:
– коэффициент применяемости;
– коэффициент повторяемости;
– коэффициент взаимной унификации для группы изделий.
Коэффициент применяемости:
где n — общее количество типоразмеров составных частей изделия; nо — количество типоразмеров оригинальных составных частей.
Коэффициент повторяемости составных частей:
где N — общее количество составных частей изделия.
Коэффициент взаимной унификации:
где ni — количество типоразмеров составных частей в i-ом изделии; nmax — максимальное количество типоразмеров составных частей одного из изделий группы; Z — общее количество неповторяющихся типоразмеров составных частей изделий, из которых состоит группа; H- общее количество изделий в группе.
Параметр продукции — это количественная характеристика ее свойств. Наиболее важными параметрами являются характеристики, определяющие назначение продукции и условия ее использования:
– размерные параметры (размер одежды и обуви, вместимость посуды);
– весовые параметры (масса отдельных видов спортинвентаря);
– параметры, характеризующие производительность машин и приборов (производительность вентиляторов и полотеров, скорость движения транспортных средств);
– энергетические параметры (мощность двигателя и пр.).
Степень унификации характеризуется уровнем унификации продукции — насыщенностью продукции унифицированными, в том числе стандартизированными, деталями, узлами и сборочными единицами. Одним из показателей уровня унификации является коэффициент применяемости (унификации) К ,%, который вычисляют по формуле
где n — общее число деталей в изделии, шт.; n0 — число оригинальных деталей (разработанных впервые), шт.
Коэффициент применяемости можно рассчитывать применительно к унификации деталей общемашиностроительного (ОМП), межотраслевого (МП), отраслевого (ОП) применения.
Согласно плану повышения уровня унификации машиностроительной продукции предусмотрено снижение доли оригинальных изделий и соответственно повышение доли изделий (деталей, узлов) ОМП, МП, ОП.
Коэффициенты применяемости могут быть рассчитаны: для одного изделия; для группы изделий, составляющих ти-поразмерный (параметрический) ряд; для конструктивно-унифицированного ряда.
Примером использования унификации в типоразмерном ряду изделий может быть ГОСТ 26678 на параметрический ряд холодильников. В стандартном параметрическом ряду находятся 17 моделей холодильников и три модели морозильников, коэффициент применяемости ряда составляет 85%. В ГОСТе указываются перечень составных частей, подлежащих унификации в пределах параметрического ряда (допустим, холодильные агрегаты двухкамерных холодильников с объемом камеры 270 и 300 см3 и объемом низкотемпературного отделения 80 см3), и перечень составных частей, подлежащих унификации в пределах одного типоразмера (например, холодильный агрегат по присоединительным размерам, конденсатор).
Агрегатирование — это метод создания машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости. Например, применение в мебельном производстве щитов 15 размеров и стандартных ящиков трех размеров позволяет получить при различной комбинации этих элементов 52 вида мебели.
Агрегатирование очень широко применяется в машиностроении, радиоэлектронике. Развитие машиностроения характеризуется усложнением и частой сменяемостью конструкции машин. Для проектирования и изготовления большого количества разнообразных машин потребовалось в первую очередь расчленить конструкцию машины на независимые сборочные единицы (агрегаты) так, чтобы каждая из них выполняла в машине определенную функцию, что позволило специализировать изготовление агрегатов как самостоятельных изделий, работу которых можно проверить независимо от всей машины.
Расчленение изделий на конструктивно законченные агрегаты явилось первой предпосылкой развития метода агрегатирования. В дальнейшем анализ конструкций машин показал, что многие агрегаты, узлы и детали, различные по устройству, выполняют в разнообразных машинах одинаковые функции. Обобщение частных конструктивных решений путем разработки унифицированных агрегатов, узлов и деталей значительно расширило возможности данного метода.
В настоящее время на повестке дня переход к производству техники на базе крупных агрегатов (модулей). Модульный принцип широко распространен в радиоэлектронике и приборостроении; это основной метод создания гибких производственных систем и робототехнических комплексов.
Комплексная стандартизация. При комплексной стандартизации (КС) осуществляются целенаправленное и планомерное установление и применение системы взаимоувязанных требований как к самому объекту комплексной стандартизации в целом, так и к его основным элементам в целях оптимального решения конкретной проблемы. Применительно к продукции — это установление и применение взаимосвязанных по своему уровню требований к качеству готовых изделий, необходимых для их изготовления сырья, материалов и комплектующих узлов, а также условий сохранения и потребления (эксплуатации). Комплексная стандартизация обеспечивает взаимосвязь и взаимозависимость смежных отраслей по совместному производству готового продукта, отвечающего требованиям государственных стандартов. Например, нормы, требования, указываемые в стандарте на автомобиль, затрагивают металлургию, подшипниковую, химическую, электротехническую и другие отрасли промышленности. Качество современного автомобиля определяется качеством более 2000 изделий и материалов — металлов, пластмасс, резинотехнических и электротехнических изделий, лаков, красок, масел, топлива, смазок, изделий легкой, целлюлозно-бумажной промышленности и др. В таких случаях отдельные стандарты, даже когда в них заложены перспективные показатели, не всегда могут обеспечить нужные результаты.
Комплексная стандартизация позволяет устанавливать наиболее рациональные в техническом отношении параметрические ряды и сортамент промышленной продукции, устранять ее излишнее многообразие, неоправданную разнотипность, создавать техническую базу для организации массового и поточного производства на специализированных предприятиях с применением более совершенной технологии, ускорять внедрение новейшей техники и обеспечивать эффективное решение многих вопросов, связанных с повышением качества изделий, их надежности, долговечности, ремонтопригодности, безотказности в условиях эксплуатации (потребления).
Основными критериями выбора объектов КС являются технико-экономическая целесообразность стандартизации и уровень технического совершенства продукции. Принципы комплексной стандартизации основаны на выявлении взаимосвязей между показателями качества составных частей изделия и предметов труда. Для нее характерны три главных методических принципа:
– системность (установление взаимосвязанных требований с целью обеспечения соответствующего уровня качества);
– оптимальность (определение оптимальной номенклатуры объектов КС, состава и количественных значений показателей их качества);
– программное планирование (разработка специальных программ КС объектов, их элементов, включаемых в планы государственной, отраслевой и республиканской стандартизации).
Одним из главных показателей, определяющих степень комплексной стандартизации, является интегральный коэффициент охвата изделий стандартизацией Кнтт получаемый перемножением частных коэффициентов, характеризующих уровень стандартизации сырья, полуфабрикатов, частей и деталей конструкций, комплектующих изделий, оснащения, методов испытаний, готовой продукции и др.:
Кинт = К1 К2 К3… Кп,
где Кп — частные коэффициенты стандартизации каждого элемента конструкции, компонента, входящего в изделие.
Частный коэффициент К,%, представляет собой отношение количества разработанных нормативно-технических документов на стандартизированные элементы конструкции (КСТ) к общему количеству нормативно-технических документов, необходимых для выпуска данной продукции (Кобщ ), т.е.
К=(Кст/Кобщ)*100.
Частные коэффициенты стандартизации делятся на группы по их отношению к орудиям труда (оборудование, оснастка, инструмент и т.п.); к предметам труда (сырье, материалы, полуфабрикаты и т.п.).
В современных условиях инструментом практической организации работ по КС продукции является разработка и реализация программ комплексной стандартизации (ПКС). Они направлены на решение важнейших народнохозяйственных проблем, предусматривают «сквозные» требования на сырье, материалы, полуфабрикаты, детали, узлы, комплектующие изделия, оборудование, инструменты, технические средства контроля и испытаний, метрологическое обеспечение, методы организации и технологической подготовки производства, хранения, транспортировки, регламентирующие условия работы для достижения установленного НТД технического уровня и качества изделий. Многие ПКС представляют собой крупные межотраслевые комплексы.
Ввиду сложности создания и освоения новых высокоэффективных видов сырья, материалов, изделий планы и программы комплексной стандартизации целесообразно разрабатывать на пять и более лет. Разработку конкретных стандартов следует планировать с разбивкой по годам.
Один из наиболее серьезных вопросов в методологии программно-целевого планирования комплексной стандартизации — оценка эффективности ПКС продукции. Она может проводиться на четырех этапах планирования: утверждения перечня ПКС, разработки проекта ПКС, научно-технической экспертизы проекта, реализации. Достоверность оценки эффективности ПКС имеет большое значение, так как по ней принимается решение о целесообразности ее реализации.
При вынесении окончательного решения учитывается необходимость разработки и реализации ПКС для нормативно-технического обеспечения ранее запланированных целевых комплексных программ.
В отрасли автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения осуществляется комплексная программа стандартизации, направленная на максимальную унификацию конструкций деталей и узлов общего назначения. Для целенаправленного выполнения этой работы составлены альбомы рабочих чертежей унифицированных узлов и деталей, разработана нормативно-техническая документация на организацию специализированных производств и освоение унифицированных изделий непосредственно на заводах — изготовителях сельскохозяйственных машин. Установлена обязательность применения унифицированных узлов и деталей при проектировании новых сельскохозяйственных машин, использования их в качестве запасных частей для действующего парка машин.
Опережающая стандартизация. Метод опережающей стандартизации заключается в установлении повышенных по отношению к уже достигнутому на практике уровню норм и требований к объектам стандартизации, которые согласно прогнозам будут оптимальными в последующее время.
Стандарты не должны только фиксировать достигнутый уровень развития науки и техники, так как из-за высоких темпов морального старения многих видов продукции они могут стать тормозом технического прогресса. Для того чтобы стандарты не тормозили технический прогресс, они должны устанавливать перспективные показатели качества с указанием сроков их обеспечения промышленным производством. Опережающие стандарты должны стандартизировать перспективные виды продукции, серийное производство которых еще не начато или находится в начальной стадии.
К опережающей стандартизации можно отнести применение в стандартах отраслей (стандартах организаций) прогрессивных международных стандартов и стандартов отдельных зарубежных стран до их принятия в нашей стране в качестве государственных.
За рубежом существует категория «предварительных стандартов», в которых оперативно закрепляются результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР).
В ряде случаев опережающие стандарты влияют на организацию специализированного производства совершенно новых видов продукции. Например, в конце 1980-х гг. было утверждение международного стандарта на аудиокомпактный диск до начала производства самого изделия. Это позволило обеспечить полную совместимость компакт-диска с другими техническими средствами и тем самым избежать непроизводительных затрат.

Список литературы:

1 Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии: Учеб. пособие:- 3-е изд. перераб.-и доп. — М.: Изд-во стандартов, 1999.
2 Тюрин Н.И. Введение в метрологию: Учеб. пособие:- 3-е изд. перераб. и доп. -М.: Изд-во стандартов, 1999.
3. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник. — М.: ЮНИТИ, 2000.
4. Управление качеством /Под ред. профессора Ильенковой С.Д. — М., 2004.
5. Чижикова Т.М. Стандартизация, сертификация, метрология: Учебное пособие. — М.: Колос, 2005.

Способы исключения систематических погрешностей Рассмотрим основные способы