eng
Выпуск #4/2022
В. И. Пронякин, А. С. Комшин
Цифровая трансформация метрологии и метрологическое обеспечение в промышленности
Цифровая трансформация метрологии и метрологическое обеспечение в промышленности
Просмотры: 2577
Представлены современные подходы цифровизации в промышленности и метрологии. Обсуждается проблема обеспечения качества отечественной машиностроительной и приборостроительной продукции, связанная с метрологическим обеспечением оценки соответствия продукции в производстве. Поставлен вопрос об отношении к метрологии и метрологическому обеспечению в промышленности. Рассматриваются вопросы неоднозначности терминологии в части метрологического обеспечения в нормативной документации.
Теги: conformity assessment of products in production digital transformation metrology and metrological assurance quality management метрология и метрологическое обеспечение оценка соответствия продукции в производстве управление качеством цифровая трансформация
Цифровая трансформация метрологии и метрологическое обеспечение в промышленности
В. И. Пронякин, А. С. Комшин
Представлены современные подходы цифровизации в промышленности и метрологии. Обсуждается проблема обеспечения качества отечественной машиностроительной и приборостроительной продукции, связанная с метрологическим обеспечением оценки соответствия продукции в производстве. Поставлен вопрос об отношении к метрологии и метрологическому обеспечению в промышленности. Рассматриваются вопросы неоднозначности терминологии в части метрологического обеспечения в нормативной документации.
Введение
Ускорение научно-технического прогресса является одной из базовых черт современности. Мы вплотную подошли к этапу создания и реализации уникального адаптированного интеллекта, который входит в каждую составляющую нашей жизни.
Процессы цифровизации и интеллектуализации стали повсеместными. Мы уже обсуждаем вопросы актуализации образовательных программ высшего образования «по специальностям и направлениям подготовки, связанным с разработкой и развитием технологий искусственного интеллекта, путем приведения содержания таких программ в соответствие с требованиями рынка труда» (см. «Перечень поручений Президента РФ по искусственному интеллекту»).
В рамках Государственной программы «Цифровая экономика РФ» запланированы реализация и развитие нескольких направлений, в основе которых лежит получение достоверной измерительной информации:
нейротехнологий и искусственного интеллекта;
квантовых технологий;
новых производственных технологий;
промышленного интернета;
компонентов робототехники и сенсорики;
технологий беспроводной связи;
телемедицинских технологий;
технологий виртуальной и дополненной реальностей и др.
Следующим этапом является концепция цифровой трансформации, сформулированная в интересах «Индустрии 4.0» для метрологии, которая включает пять основных задач:
цифровую трансформацию метрологических услуг, в том числе создание инфраструктуры для цифровых сертификатов калибровки, создание «метрологического облака»;
метрологию в анализе больших данных – разработку методов их анализа и машинного обучения для BigData;
метрологию коммуникационных систем нового поколения, в том числе для сетей 5G;
метрологию интеллектуальных средств измерений – самонастройку и самокалибровку;
метрологию для моделирования и виртуальных приборов.
В работе [1] отмечается важность повышения уровня информатизации функционирования системы обеспечения единства измерений.
Анализ опыта ведущих мировых компаний показывает приоритет развития некоторых направлений:
перераспределение системы единиц;
развитие нано-, био- информационных технологий, квантовых технологий, новых датчиков и сенсоров;
создание высокомощных компьютерных станций;
внедрение симуляции и мультифизического моделирования, которые основаны на измерительных данных.
Одновременно с этим, по прогнозам специалистов Всемирного экономического форума в Давосе, к 2025 году прогнозируется, что количество датчиков, подключенных к сети Интернет достигнет 1 трлн. Специалисты Juniper Research прогнозировали, что количество таких устройств в 2021 году составит более 46 млрд, согласно прогнозам The Boston Consulting Group, к 2025 году до 10% транспортных средств будут работать автономно.
Пути цифровой трансформации метрологии
По оценкам экспертов, значительная доля инвестиций потребуется на создание информационной инфраструктуры: сетей связи, DATA-центров, внедрение новых платформ работы с данными. Элементы цифровой экономики затрагивают многие отрасли нашей промышленности, включая космическую деятельность, станкостроение, энергетику, нефте- и газодобычу и переработку, высокоскоростной транспорт и ряд других. Уже упоминалось, что в складывающейся обстановке для отечественной техники особенно важными представляются [2]:
роботизация производства и эксплуатации промышленной продукции;
повышение качества и долговечности промышленной продукции;
ориентация на возобновляемые ресурсы и гармонизация взаимодействия с природными биологическими циклами.
Очевидны как особая роль метрологического обеспечения развития индустрии четвертого поколения, так и необходимость особенно взвешенного и тщательного подхода к содержанию и методам подготовки метрологов.
Следующим шагом в развитии «Цифровой экономики» является «Умное производство» и «Индустрия 4.0». Здесь, на фоне стремительного развития цифровых интеллектуальных производств, следует решить очень важные задачи организационного и технологического характера, способствующие данному развитию. С развитием цифровых технологий в особо ответственных отраслях промышленности решается проблема нормативно-технического обеспечения. Отдельное внимание уделяется требованиям безопасности, переход к безлюдному производству требует перехода на новый уровень мышления. В первую очередь необходимо создание единой терминологии, строгих стандартов организации производств, метрологического обеспечения, информационной безопасности. Отдельно рассматриваются социальные вопросы и вопросы подготовки кадров [3].
Сегодня уже можно говорить о возможности реализации единых централизованных систем измерительного сопровождения на всех этапах жизненного цикла продукции. Знаменательно, что развитие промышленного производства в рамках «Индустрии 4.0» обеспечивает радикальное повышение его экономической эффективности, что проявляется в росте конкурентоспособности промышленной продукции. Тем самым, экономические процессы выходят за рамки отраслевых, ведомственных и национальных ограничений, приобретая качественно новый, глобально исторический характер [4].
Важнейшей задачей отечественной промышленности является создание и производство востребованной высококачественной и конкурентоспособной продукции. Одной из важных составляющих обеспечения качества продукции является метрологическое обеспечение оценки соответствия продукции в процессе производства. Объем вклада и значимость метрологии в ВВП показаны в табл. 1 и 2.
Проблемы метрологического обеспечения
Комплексная и системная проблема обеспечения качества отечественной машиностроительной и приборостроительной продукции связана с метрологическим обеспечением (МО) оценки соответствия продукции в производстве, которая является основой системы качества машиностроительного предприятия. Главная задача метрологии и метрологического обеспечения – получение и подтверждение достоверных результатов измерений для принятия решений.
Метрология и МО имеют в экономике две сферы применения:
обеспечение единства измерений (ОЕИ);
метрологическое обеспечение оценки соответствия продукции в производстве.
Проблемы МО машино- и приборостроения в процессе производства в настоящее время определяются следующим факторами:
МО производства продукции в настоящее время реализуется в рамках ОЕИ (обеспечение единства измерений), что закреплено в законе Российской Федерации. В прежней редакции профессионального стандарта «Специалист по метрологии» представлено только ОЕИ. Метрологическое обеспечение оценки соответствия продукции в производстве отсутствовало, хотя вузы готовят метрологов по данному направлению.
В промышленности отсутствует единый целостный методологический подход к понятию и организации МО, целям, задачам и реализации его в процессе производства.
МО оценки соответствия продукции в процессе производства не рассматривается промышленниками, предпринимателями и руководителями как важная составляющая обеспечения качества и конкурентоспособности продукции.
Единое руководство метрологическим обеспечением и процессами измерений в процессе производства отсутствует.
Острая нехватка специалистов-метрологов с профильным образованием.
В законе Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» термин «метрологическое обеспечение» отсутствует и имеется разное его понимание и толкование. Вследствие этого в промышленности отсутствует целостный методологический подход к понятию и организации метрологического обеспечения, так как в нормативных документах предъявлены требования к задачам на отдельных этапах и ОЕИ. В ГОСТ Р 15.301-2016 «Система разработки и постановки продукции на производство продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство» отсутствуют требования необходимости и оценки метрологического обеспечения оценки соответствия при подготовке производства.
В ГОСТ P 54293-2020 «Анализ состояния производства при подтверждении соответствия» устанавливаются порядок, правила принятия решений и оформления результатов работ по анализу состояния производства, проводимых органами по сертификации при подтверждении соответствия продукции. Объектами анализа являются средства измерений и их пригодность, прослеживаемость измерения, приемочный контроль и испытания. Анализ метрологического обеспечения оценки соответствия продукции как комплекс мероприятий по получению достоверных результатов измерений, обеспечивающий качество продукции, отсутствует.
Одной из основных проблем достижения конкурентоспособности отечественной продукции является недооценка промышленниками, предпринимателями, работодателями и руководителями того, что проблема достижения высокого качества связана с МО оценки соответствия продукции в производстве, а МО является основой систем качества в промышленности. Декларирование высокого качества продукции без полноценного метрологического обеспечении не является обоснованным.
На производстве метрологическое обеспечение оценки соответствия рассматривается не как комплекс мероприятий, являющихся важной составляющей обеспечения качества продукции, а как обеспечение процессов измерения параметров деталей, сборочных единиц и изделий в рамках обеспечения единства измерений (менеджмент измерений, а не МО). Это отражено в нормативной документации (НД) в виде МО измерений, где МО – это «систематизированный, строго определенный набор средств и методов, направленных на получение измерительной информации, обладающей свойствами, необходимыми для выработки решений по приведению объекта управления в целевое состояние». В создании изделий ракетно-космической техники МО – это «установление и применение научных и организационных основ, правил и норм, технических средств, необходимых для достижения единства, требуемой точности измерений, полноты, своевременности измерений и достоверности контроля параметров и характеристик изделий ракетно-космической техники при их разработке, при их производстве» (ГОСТ P 59159-2020 и ГОСТ P 59160-2020).
В производстве продукции инструментами обеспечения и подтверждении качества продукции (инфраструктура качества) являются [5]:
стандартизация;
оценка соответствия продукции нормативной, конструкторской и технической документации;
метрологическое обеспечение оценки соответствия в процессе производства (инструмент оценки соответствия).
Оценка соответствия (conformity assessment) – прямое или косвенное определение соблюдения требований, предъявляемых к объекту. В соответствии с ГОСТ ISO / IEC 17000-2012 (ISO / IEC 17000:2004) термин «оценка соответствия» определен как «доказательство того, что заданные требования к продукции, процессу, системе, лицу или органу, выполнены» [5].
В настоящее время, в соответствии с
В. И. Пронякин, А. С. Комшин
Представлены современные подходы цифровизации в промышленности и метрологии. Обсуждается проблема обеспечения качества отечественной машиностроительной и приборостроительной продукции, связанная с метрологическим обеспечением оценки соответствия продукции в производстве. Поставлен вопрос об отношении к метрологии и метрологическому обеспечению в промышленности. Рассматриваются вопросы неоднозначности терминологии в части метрологического обеспечения в нормативной документации.
Введение
Ускорение научно-технического прогресса является одной из базовых черт современности. Мы вплотную подошли к этапу создания и реализации уникального адаптированного интеллекта, который входит в каждую составляющую нашей жизни.
Процессы цифровизации и интеллектуализации стали повсеместными. Мы уже обсуждаем вопросы актуализации образовательных программ высшего образования «по специальностям и направлениям подготовки, связанным с разработкой и развитием технологий искусственного интеллекта, путем приведения содержания таких программ в соответствие с требованиями рынка труда» (см. «Перечень поручений Президента РФ по искусственному интеллекту»).
В рамках Государственной программы «Цифровая экономика РФ» запланированы реализация и развитие нескольких направлений, в основе которых лежит получение достоверной измерительной информации:
нейротехнологий и искусственного интеллекта;
квантовых технологий;
новых производственных технологий;
промышленного интернета;
компонентов робототехники и сенсорики;
технологий беспроводной связи;
телемедицинских технологий;
технологий виртуальной и дополненной реальностей и др.
Следующим этапом является концепция цифровой трансформации, сформулированная в интересах «Индустрии 4.0» для метрологии, которая включает пять основных задач:
цифровую трансформацию метрологических услуг, в том числе создание инфраструктуры для цифровых сертификатов калибровки, создание «метрологического облака»;
метрологию в анализе больших данных – разработку методов их анализа и машинного обучения для BigData;
метрологию коммуникационных систем нового поколения, в том числе для сетей 5G;
метрологию интеллектуальных средств измерений – самонастройку и самокалибровку;
метрологию для моделирования и виртуальных приборов.
В работе [1] отмечается важность повышения уровня информатизации функционирования системы обеспечения единства измерений.
Анализ опыта ведущих мировых компаний показывает приоритет развития некоторых направлений:
перераспределение системы единиц;
развитие нано-, био- информационных технологий, квантовых технологий, новых датчиков и сенсоров;
создание высокомощных компьютерных станций;
внедрение симуляции и мультифизического моделирования, которые основаны на измерительных данных.
Одновременно с этим, по прогнозам специалистов Всемирного экономического форума в Давосе, к 2025 году прогнозируется, что количество датчиков, подключенных к сети Интернет достигнет 1 трлн. Специалисты Juniper Research прогнозировали, что количество таких устройств в 2021 году составит более 46 млрд, согласно прогнозам The Boston Consulting Group, к 2025 году до 10% транспортных средств будут работать автономно.
Пути цифровой трансформации метрологии
По оценкам экспертов, значительная доля инвестиций потребуется на создание информационной инфраструктуры: сетей связи, DATA-центров, внедрение новых платформ работы с данными. Элементы цифровой экономики затрагивают многие отрасли нашей промышленности, включая космическую деятельность, станкостроение, энергетику, нефте- и газодобычу и переработку, высокоскоростной транспорт и ряд других. Уже упоминалось, что в складывающейся обстановке для отечественной техники особенно важными представляются [2]:
роботизация производства и эксплуатации промышленной продукции;
повышение качества и долговечности промышленной продукции;
ориентация на возобновляемые ресурсы и гармонизация взаимодействия с природными биологическими циклами.
Очевидны как особая роль метрологического обеспечения развития индустрии четвертого поколения, так и необходимость особенно взвешенного и тщательного подхода к содержанию и методам подготовки метрологов.
Следующим шагом в развитии «Цифровой экономики» является «Умное производство» и «Индустрия 4.0». Здесь, на фоне стремительного развития цифровых интеллектуальных производств, следует решить очень важные задачи организационного и технологического характера, способствующие данному развитию. С развитием цифровых технологий в особо ответственных отраслях промышленности решается проблема нормативно-технического обеспечения. Отдельное внимание уделяется требованиям безопасности, переход к безлюдному производству требует перехода на новый уровень мышления. В первую очередь необходимо создание единой терминологии, строгих стандартов организации производств, метрологического обеспечения, информационной безопасности. Отдельно рассматриваются социальные вопросы и вопросы подготовки кадров [3].
Сегодня уже можно говорить о возможности реализации единых централизованных систем измерительного сопровождения на всех этапах жизненного цикла продукции. Знаменательно, что развитие промышленного производства в рамках «Индустрии 4.0» обеспечивает радикальное повышение его экономической эффективности, что проявляется в росте конкурентоспособности промышленной продукции. Тем самым, экономические процессы выходят за рамки отраслевых, ведомственных и национальных ограничений, приобретая качественно новый, глобально исторический характер [4].
Важнейшей задачей отечественной промышленности является создание и производство востребованной высококачественной и конкурентоспособной продукции. Одной из важных составляющих обеспечения качества продукции является метрологическое обеспечение оценки соответствия продукции в процессе производства. Объем вклада и значимость метрологии в ВВП показаны в табл. 1 и 2.
Проблемы метрологического обеспечения
Комплексная и системная проблема обеспечения качества отечественной машиностроительной и приборостроительной продукции связана с метрологическим обеспечением (МО) оценки соответствия продукции в производстве, которая является основой системы качества машиностроительного предприятия. Главная задача метрологии и метрологического обеспечения – получение и подтверждение достоверных результатов измерений для принятия решений.
Метрология и МО имеют в экономике две сферы применения:
обеспечение единства измерений (ОЕИ);
метрологическое обеспечение оценки соответствия продукции в производстве.
Проблемы МО машино- и приборостроения в процессе производства в настоящее время определяются следующим факторами:
МО производства продукции в настоящее время реализуется в рамках ОЕИ (обеспечение единства измерений), что закреплено в законе Российской Федерации. В прежней редакции профессионального стандарта «Специалист по метрологии» представлено только ОЕИ. Метрологическое обеспечение оценки соответствия продукции в производстве отсутствовало, хотя вузы готовят метрологов по данному направлению.
В промышленности отсутствует единый целостный методологический подход к понятию и организации МО, целям, задачам и реализации его в процессе производства.
МО оценки соответствия продукции в процессе производства не рассматривается промышленниками, предпринимателями и руководителями как важная составляющая обеспечения качества и конкурентоспособности продукции.
Единое руководство метрологическим обеспечением и процессами измерений в процессе производства отсутствует.
Острая нехватка специалистов-метрологов с профильным образованием.
В законе Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» термин «метрологическое обеспечение» отсутствует и имеется разное его понимание и толкование. Вследствие этого в промышленности отсутствует целостный методологический подход к понятию и организации метрологического обеспечения, так как в нормативных документах предъявлены требования к задачам на отдельных этапах и ОЕИ. В ГОСТ Р 15.301-2016 «Система разработки и постановки продукции на производство продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство» отсутствуют требования необходимости и оценки метрологического обеспечения оценки соответствия при подготовке производства.
В ГОСТ P 54293-2020 «Анализ состояния производства при подтверждении соответствия» устанавливаются порядок, правила принятия решений и оформления результатов работ по анализу состояния производства, проводимых органами по сертификации при подтверждении соответствия продукции. Объектами анализа являются средства измерений и их пригодность, прослеживаемость измерения, приемочный контроль и испытания. Анализ метрологического обеспечения оценки соответствия продукции как комплекс мероприятий по получению достоверных результатов измерений, обеспечивающий качество продукции, отсутствует.
Одной из основных проблем достижения конкурентоспособности отечественной продукции является недооценка промышленниками, предпринимателями, работодателями и руководителями того, что проблема достижения высокого качества связана с МО оценки соответствия продукции в производстве, а МО является основой систем качества в промышленности. Декларирование высокого качества продукции без полноценного метрологического обеспечении не является обоснованным.
На производстве метрологическое обеспечение оценки соответствия рассматривается не как комплекс мероприятий, являющихся важной составляющей обеспечения качества продукции, а как обеспечение процессов измерения параметров деталей, сборочных единиц и изделий в рамках обеспечения единства измерений (менеджмент измерений, а не МО). Это отражено в нормативной документации (НД) в виде МО измерений, где МО – это «систематизированный, строго определенный набор средств и методов, направленных на получение измерительной информации, обладающей свойствами, необходимыми для выработки решений по приведению объекта управления в целевое состояние». В создании изделий ракетно-космической техники МО – это «установление и применение научных и организационных основ, правил и норм, технических средств, необходимых для достижения единства, требуемой точности измерений, полноты, своевременности измерений и достоверности контроля параметров и характеристик изделий ракетно-космической техники при их разработке, при их производстве» (ГОСТ P 59159-2020 и ГОСТ P 59160-2020).
В производстве продукции инструментами обеспечения и подтверждении качества продукции (инфраструктура качества) являются [5]:
стандартизация;
оценка соответствия продукции нормативной, конструкторской и технической документации;
метрологическое обеспечение оценки соответствия в процессе производства (инструмент оценки соответствия).
Оценка соответствия (conformity assessment) – прямое или косвенное определение соблюдения требований, предъявляемых к объекту. В соответствии с ГОСТ ISO / IEC 17000-2012 (ISO / IEC 17000:2004) термин «оценка соответствия» определен как «доказательство того, что заданные требования к продукции, процессу, системе, лицу или органу, выполнены» [5].
В настоящее время, в соответствии с