ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ

СТАНДАРТИЗАЦИЯ КАК УПОРЯДОЧЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ

Каждому современному человеку очевидна невозможность существования любой современной технической 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.

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 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, нестыкующиеся типы 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.) (рис. 1.1).

I ВОЗМОЖНЫЕ ОБЪЕКТЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ I

ИЗДЕЛИЯ ПРОЦЕССЫ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

телеаппаратура, технологические, термины и определения,

компьютеры, услуги, правила единицы физических величин,

Автомобили, поведения, другие пиктограммы, другие

Рис. 1.1. 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 и конструкций.

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, ко­торые могут быть специально разработанными, официальными (инструкции, законы, распоряжения, указания, стандарты) и «не­писаными» (обычаи, традиции, этикет и т.д.). Обычно нормативные акты однозначно устанавливают нормы и правила их применения, в то время как «мягкие» нормы допускают более или менее широ­кую вариативность. В качестве примера можно представить разли­чия в приветствиях при встрече в гражданском обществе и у военных.

Упорядочение свойств любых объектов вызвано необходи­мостью:

— контролировать параметры объекта;

— оценивать уровень качества объекта;

— выявлять зависимости между свойствами (параметрами,
характеристиками) объекта в целом и функциональными (в том
числе и точностными) параметрами и характеристиками его эле­
ментов.

Под параметром объекта здесь понимается его количествен­ный признак, представляющий собой объективную числовую оцен­ку отдельного свойства. Принято различать основные параметры (из которых могут быть выделены главные) и второстепенные. К основным параметрам относят те, которые определяют характер­ные свойства объекта, в то время как второстепенные не оказывают на качество объекта существенного влияния.

Для упорядоченного описания свойств сложных объектов не­обходимо выделить наиболее существенные из них, что можно сде­лать с помощью анализа назначения объекта и сопоставления объ­ектов одинакового или близкого назначения. К основным 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 ис-

точника 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 их по уровню значимости для потребителя (ранжи­руют), причем принятая модель потребителя в значительной сте­пени определяет порядок ранжирования. Если пожилые мужчины покупают точные часы с повышенной информативностью и разли­чимостью показаний, то молодые женщины предпочитают часы-украшения — даже в ущерб точности и удобству считывания ин­формации.

Выделенные главные и второстепенные свойства нормируют, по возможности ограничивая номенклатуру жестко нормируемых свойств. Нормирование допустимых колебаний свойств всегда представляет собой компромисс между растущими запросами по­требителя и возможностями производителя обеспечить экономич­ное достижение устанавливаемых требований. Если потребитель «хочет слишком много», ему предлагается выбор: либо оплатить с избытком свои завышенные запросы, либо снизить требования до «умеренно высоких».

Для того чтобы серийно выпускаемые изделия обладали не­обходимыми потребителю свойствами, надо нормировать выходные характеристики этих изделий. Формально назначение норм состоит в наложении на параметры некоторых ограничений. Ограничение может оформляться заданием предельного значения параметра, например: радиус не менее 0,5 мм (R 0,5 min), масса не более 1 кг (1 кг max).

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

Т = Amax — Amin.

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

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

*£min <⁼ (^действ <⁼ v^max.

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. Нормирование осуществляется с использованием специальных документов или образцов.

Документ, содержащий правила, общие принципы, характе­ристики, касающиеся определенных видов деятельности или их результатов, и доступный широкому кругу потребителей (пользова­телей), называется нормативным 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, образец (изделие), ко­торый определяет требования к объекту стандартизации или соот­ветствует установленным требованиям по своему содержанию и ут­вержден компетентной инстанцией.

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 потен-

циальных 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 от соски до ав­томобиля, организационные и технологические процессы, условные обозначения. Например, Единая система конструкторской доку­ментации (ЕСКД) стандартизует технологический процесс разра­ботки конструкционной документации (стадии проектирования, до­кументацию на каждой стадии, ее состав и наполнение), содержание и оформление чертежей 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 («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 для комплексной стандарти­зации взаимосвязанных компонентов, входящих в 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, кроссовок, сверлильных станков) должны представлять ряды зна­чений, которые практически перекрывают основные запросы потребителя 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; 3,0...99,5; 100,0 килограммов белья? Самолеты только на 25 и 350 пассажиров? Кроссовки только 25 размера?

Математика предоставляет возможности использования та­ких формальных рядов чисел, как геометрическая прогрессия, арифметическая прогрессия или их комбинации в различных соче­таниях, которые используются для представления параметриче­ских рядов. Этот процесс называют формализацией.

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.

Нормирование конкретных параметров объектов, осуществ­ляется в соответствии со следующими правилами:

1. Соблюдение принципов нормирования.

1.1.Полнота охвата параметров — следует жестко нормиро­
вать функционально важные параметры и нормировать более сво­
бодно остальные; полнота охвата будет достаточной, если отсутст­
вие каких-то норм не может отрицательно сказаться на качестве
изделия. При нормировании параметров необходимо учитывать.
что ненормированные параметры могут быть истолкованы изгото­
вителем произвольно; это может привести к снижению уровня ка­
чества.

1.2. Однозначность требований — нормы должны задаваться
настолько определенно, чтобы их могли объективно проверить сам
изготовитель, контролер и потребитель продукции. Неоднознач­
ность нормирования параметров приводит к возможности неодина­
кового истолкования, что может привести к конфликтам между за­
казчиком и изготовителем. Нормированные параметры фактически
становятся неконтролепригодными.

1.3. Оптимальность нормирования параметров — оптималь­
ные значения норм необходимо устанавливать исходя из экономи­
ческих критериев. Один из возможных критериев — экономия
совокупного общественно-полезного труда на изготовление и экс­
плуатацию изделия.

В случаях, когда работа изделия связана с обеспечением безопасности людей или выход его из строя может привести к

большим экономическим потерям, авариям и т.д., основным крите­рием служит безотказность.

Оптимальность нормирования параметров подразумевает достижение заданного уровня качества с минимальными экономи­ческими затратами. Необходимость оптимального нормирования очевидна, но трудно реализуема из-за множества возможных кри­териев оптимизации, сложности учета влияющих факторов, проти­воречивости предъявляемых требований и т.д.

2. Использование методов нормирования.

Выбор норм может осуществляться двумя методами:

2.1. Заимствование норм, например прямой перенос требова­
ний нормативных документов (НД) или норм объекта-прототипа на
проектируемый объект («метод прецедентов или аналогов»), либо
заимствование апробированных решений подобных задач из ранее
выполненных проектов, справочной и научно-технической литера­
туры и других источников («метод подобия»).

2.2. Назначение норм по итогам специально проведенной ис­
следовательской работы, которая может включать теоретическое
прогнозирование результатов при выбранных нормах или оценку

расчет) норм для достижения заданных результатов (в литературе «расчетный метод»), либо экспериментальное исследование вари­антов изделий с произвольно (интуитивно, методом проб) назна­ченными нормами.

Возможно также «смешанное» использование этих двух под­ходов в разных пропорциях.

Использование опыта решения подобных задач, зафиксиро­ванного в нормативной документации или научно-технической ли­тературе, обеспечивает значительное сокращение времени норми­рования. Назначение норм по аналогии с известными решениями оправдывает себя в тех случаях, когда решают не слишком ответст­венную задачу, используют известное решение при жестком огра­ничении условий задачи (тривиальная задача) или заимствуют ап­робированное решение действительно подобных задач. Аналоги берут из нормативной документации, справочников, готовых конст­рукторских и технологических разработок.

3. Оформление выбранных норм в соответствии с требова­
ниями действующих нормативных документов.

Необходимо помнить, что однозначно установленная норма должна найти адекватное отражение при ее оформлении. Следует избегать формулировок типа: «Каретка должна перемещаться лег­ко и плавно», «Крышку надежно закрепить» и т.д. Оформление тре­бований в документации на нормируемый объект должно обеспе­чить однозначное их прочтение и истолкование изготовителем, контролером и пользователем.

Область оформления нормируемых требований также явля­ется объектом стандартизации, поэтому при возможности надо ис-

пользовать стандартные выражения норм (стандартные термины, определения, условные обозначения). Формулировки в действую­щей нормативной документации избавляют от опасности внести дополнительные («творческие», личные) ошибки. Для обеспечения однозначности требований удобно использовать не только специ­ально разработанные формулировки (вербальное оформление), но и условные обозначения (знаковое оформление). При наличии стандартных условных обозначений предпочтительно их использо­вание вместо словесных описаний (информация представляется в компактном виде, быстрее оформляется, читается и проверяется квалифицированным пользователем).

Стандартизация является мощным средством экономии тру­да, в том числе и интеллектуального, за счет применения апроби­рованных решений часто повторяющихся тривиальных задач (рис. 1.2).