Объекты и правила стандартизации

Из личного опыта каждому очевидна невозможность существования любой современной технической и общественной структуры, включая строительство, транспорт и промышленное производство, без высокого уровня упорядоченности.

Примеры упорядочения можно найти в самых разных областях: всем известно наличие определенных правил в музыке и поэзии, в технике безопасности и дорожном движении. "Правила упорядочения" соблюдаются не только в искусственных системах. Алмазы, сделанные из них бриллианты ювелирных украшений и технические алмазные инструменты подчиняются как "природным правилам", так и "человеческим".

То, что обычно происходит в новых областях науки и техники, нельзя назвать "хаосом" или беспорядком, но и признать удовлетворительно упорядоченным тоже никак нельзя. Упорядочение, т.е. приведение знаний и других объектов в систему, начинается на базе накопления определенной информации и продолжается вплоть до "отмирания" или замены данной системы новой, более общей или более строгой. Примерами остаточной неупорядоченности в сравнительно новых технических областях можно считать разные системы телевидения, различные виды слотов под процессоры компьютеров и др. Все сохраняемые технические решения, как правило, имеют значительные достоинства и определенную конкурентоспособность. Кроме того, в технике значительную роль играет фактор преемственности, требующий согласования новых изделий с ранее выпускавшимися.

Объектами упорядочения являются не только изделия (телевизионная аппаратура, компьютеры, автомобили и т.д.), но и различные процессы (например, технологические процессы обработки изделий и оказания услуг, правила перехода дороги, правила написания литературных и музыкальных произведений), а также условные обозначения (знаки), применяемые в самых различных областях (цифры, ноты, обозначения единиц физических величин, знаки дорожные и др.). Предметы, действия и обозначения являются объектами стандартизации, если на них разрабатываются нормы в виде стандартов (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 –Объекты упорядочения

 

Полнота упорядочения объектов зависит от их характера и назначения и может колебаться в широких пределах. Так, стационарные электрические машины и другие устройства обычно рассчитаны на использование стандартного сетевого напряжения, а транспортируемые – на использование стандартных источников питания с напряжением, кратным 1,5 В, при значительном разнообразии назначения, конструкций и рабочих напряжений. Габаритные размеры электрических батарей и аккумуляторов стандартизованы таким образом, чтобы они занимали места в отведенных им гнездах, при том что по используемым материалам, конструктивному исполнению и электрической емкости они могут существенно различаться.

Практически в любом сложном изделии в большей или меньшей степени используются стандартные элементы (материалы, конструктивные решения и покупные изделия). Встречаются изделия, которые можно считать упорядоченными комплексно, поскольку они полностью состоят из унифицированных частей. В настоящее время наиболее яркие примеры такого комплектования можно найти в вычислительной технике.

Упорядочение осуществляется с помощью норм и правил, специальная разработка которых вызвана необходимостью:

• контролировать свойства (параметры и характеристики) объекта;

• оценивать уровень качества объекта;

• выявлять зависимости между свойствами объекта в целом и функциональными (в том числе и точностными) параметрами и характеристиками его элементов.

Под параметром объекта понимается его количественный признак, представляющий собой объективную числовую оценку отдельного свойства, а под характеристиками – свойства, которые не удается оценить инструментальными методами. Принято различать основные свойства (характеристики, параметры), из которых могут быть выделены главные и второстепенные. К основным характеристикам и параметрам относят те, которые определяют существенные свойства объекта, в то время как второстепенные не оказывают на качество объекта существенного влияния.

Для упорядоченного описания и последующего нормирования свойств сложных объектов необходимо выделить наиболее существенные. Это можно сделать с помощью анализа назначения объекта и сопоставления объектов одинакового или близкого назначения. К существенным относят те свойства, которыми обладают все однородные объекты, а также особые свойства, которые определяют их принципиальные различия. Например, все наручные часы характеризуются точностью хода, продолжительностью работы от одного завода пружины или источника электрического питания, а также массой и габаритными размерами. Но не все модели одинаково информативны: текущее время в часах и минутах показывают все часы, а секунды, день недели и число месяца – отдельные типы часов, причем в разных сочетаниях. Не все модели наручных часов снабжены такими устройствами, как будильник и секундомер.

После выявления существенных свойств объектов обычно распределяют эти свойства в соответствии с уровнем значимости для потребителя (ранжируют), причем принятая модель потребителя в значительной степени определяет результаты ранжирования. Если пожилые мужчины покупают точные часы с повышенной информативностью и различимостью показаний, то женщины предпочитают часы-украшения – даже в ущерб точности и удобству считывания информации.

Выделенные главные и второстепенные свойства нормируют, по возможности предварительно ограничивая номенклатуру свойств, на которые устанавливают жесткие нормы. Нормирование допустимых колебаний свойств всегда представляет собой компромисс между растущими запросами потребителя и возможностями производителя обеспечить экономичное достижение устанавливаемых требований.

Для того чтобы серийно выпускаемые изделия обладали нужными потребителю свойствами, необходимо нормировать выходные характеристики этих изделий. Формально назначение норм состоит в наложении на параметры некоторых ограничений. Ограничение может оформляться заданием предельных значений параметра, например: радиус не менее 0,5 мм (R 0,5 min), масса не бо­лее 1 кг (1 кг max) или длина от 55,5 до 56,5 м.

Любой параметр может быть ограничен с одной стороны указанием верхнего или нижнего предела (нормирование с однопредельным ограничением) либо с двух сторон (двухпредельное ограничение). Поле допустимой неопределенности параметра А, ограниченное задаваемыми предельными значениями A_min и А_тax называют полем допуска параметра. Допуском Т параметра называют разность между наибольшим и наименьшим допустимыми предельными значениями параметра:

.

Допуск может быть выражен величиной абсолютной (в единицах параметра) либо относительной (например, в процентах от номинального значения параметра), но он всегда величина положительная, поскольку является разностью большего и меньшего предельных значений.

Годность изделия по некоторому параметру Q оценивают по результатам сравнения действительного значения параметра с предельными:

.

Для обеспечения заданного уровня качества (что в значительной мере определяется выходными характеристиками изделий) необходимо нормировать те параметры составляющих изделие частей (деталей, узлов, покупных изделий), которые определяют значения каждой из выходных характеристик. Процесс назначения требований к объектам можно назвать нормированием. Результатом нормирования могут быть специальные документы или образцы изделий.

Документ, содержащий правила, общие принципы, характеристики, касающиеся определенных видов деятельности или их результатов, и доступный широкому кругу потребителей (пользователей), называется нормативным (или нормативно-техническим) документом. Несмотря на различные названия таких документов (стандарт, технические условия, методические указания и т.д.) их суть состоит в стандартизации норм и требований, потому далее будем пользоваться обобщенным названием "стандарт" для всех подобных документов и сводов правил.

В наиболее широком смысле стандартом можно считать любое нормирующее предписание (например, рецепт домашнего пирога, правила спортивных соревнований, описание технологического процесса обработки детали) или изделие-образец. В узком смысле стандарт – нормативный документ или образец (изделие), который утвержден компетентной инстанцией, причем документ определяет требования к объекту стандартизации, а образец (изделие) по своему содержанию соответствует установленным требованиям.

В соответствии с определением Международной организации по стандартизации (ИСО) стандарт – нормативный документ по стандартизации, разработанный, как правило, на основе согласия, характеризующегося отсутствием возражений по существенным вопросам у большинства заинтересованных сторон, и утвержденный признанным органом (или предприятием), в котором могут устанавливаться для всеобщего и многократного использования правила, общие принципы, характеристики, касающиеся определенных объектов стандартизации, и который направлен на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области.

Стандарты основываются на обобщенных результатах науки, техники и практического опыта и направлены на достижение оптимальной пользы для общества. Экономия изготовителя на несоблюдении стандартов, как правило, оборачивается дополнительными затратами для потребителя, вынужденного разрабатывать или заказывать согласующие устройства.

Стандартизация – деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного применения в отношении реально существующих или потенциальных задач. В частности, эта деятельность проявляется путем разработки, опубликования и применения стандартов и технических условий на продукцию. Важнейшими результатами деятельности по стандартизации являются повышение степени соответствия продукции, процессов и услуг их функциональному назначению, устранение барьеров в торговле и содействие научно-техническому и экономическому сотрудничеству.

Объекты стандартизации (предметы, продукты, процессы, услуги, подлежащие или подвергающиеся стандартизации) весьма разнообразны. Стандартизуют конкретные изделия, организационные и технологические процессы, условные обозначения. Например, Единая система конструкторской документации (ЕСКД) стандартизует технологический процесс разработки изделия (стадии проектирования, документацию на каждой стадии, ее состав и наполнение), конкретные изделия – чертежи (их содержание и оформление) и условные обозначения (от правил проекционного черчения до обозначений допусков размеров, формы и расположения или параметров шероховатости поверхностей).

Все стандарты, действующие в стране, можно считать системой, которая складывается из элементов (отдельных стандартов) и подсистем (их по традиции называют "системы стандартов", например, Государственная система стандартизации, Государственная система обеспечения единства измерений и др.). В свою очередь, национальную стандартизацию можно считать частью международной стандартизации, которая охватывает ряд стран (например, стандартизация в рамках СНГ) или большинство стран мира (стандартизация ИСО).

Научные основы стандартизации включают системный подход, оптимизацию параметров и формализацию параметрических рядов. Кроме того, при стандартизации конкретных объектов обязательно используются результаты соответствующих научных направлений, включая новейшие достижения.

Системный подход используется при создании любых стандартов, в том числе и для комплексной стандартизации взаимосвязанных компонентов, входящих в сложные объекты стандартизации. Например, для повышения качества бытовой радиоаппаратуры необходимо повысить требования к комплектующим изделиям, в том числе к "элементной базе" – полупроводниковым приборам, резисторам, конденсаторам и т.д. Для повышения качества этих элементов приходится ужесточать требования к полуфабрикатам и материалам, которые идут на их изготовление. Очевидно, что необходимо будет также менять требования к технологическим процессам по всей цепочке изготовления изделия.

Математические методы оптимизации параметров объектов стандартизации используют для достижения "всеобщей оптимальной экономии" как в сфере эксплуатации стандартных изделий, так и при их изготовлении. Например, главные параметры некоторого типоразмерного ряда изделий (стиральных машин, самолетов, сверлильных станков) должны предоставлять потребителю такие ряды значений, которые практически перекрывают его основные запросы при минимизации затрат изготовителя. Но это не значит, что кто-то из них должен жестко диктовать требования другому. Кому могут быть выгодны стиральные машины, рассчитанные на 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 – 99,5; 100,0 килограммов белья? Самолеты только на 25 и 350 пассажиров? В первом случае градация в начале ряда представляется удачной, а в конце – излишне мелкой, во втором – градация содержит только две ступени, что явно недостаточно.

Формализация параметрических рядов используется для выбора и назначения наиболее обоснованного ряда. Математика предоставляет возможности использования таких формальных рядов чисел, как геометрическая прогрессия, арифметическая прогрессия или их комбинации в различных сочетаниях.

Установление норм с помощью стандартов и их применение подчиняется определенным условиям и преследует цели в первую очередь экономического характера. Нормирование любых объектов направлено на минимизацию средств, необходимых для получения удовлетворительных результатов. При этом нормы на изделия и процессы должны ограничивать уровень качества объектов снизу, защищая интересы потребителя, а нормирование условных обозначений должно обеспечить экономически оправданное кодирование информации и удовлетворительные возможности ее расшифровки потребителем.

Нормирование конкретных параметров объектов осуществляется в соответствии со следующими правилами.