CC BY
3520 МЕТРОЛОГИЯ
Арктический вектор при обеспечении единства измерений в Якутии
Анализируются факторы, влияющие на метрологическую деятельность в Северо-Якутской опорной зоне. Отмечены различия в обеспечении единства измерений в Якутии севернее и южнее полярного круга. Рассматривается метрологическое обеспечение при очаговом варианте экономического развития в Арктической зоне РФ, обосновывается применение мобильных метрологических лабораторий. Показана необходимость развития методического и организационного обеспечения единства измерений в Северо-Якутской опорной зоне. УДК статьи 006.915
Н.М. Куприков1
ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», канд. техн. наук, [email protected]
Б.Я. Литвинов2
ФГУП «ВНИИМ
им. Д.И. Менделеева»,
д-р техн. наук, [email protected]
Д.Д. Ноговицын3
ФБУ «Якутский ЦСМ», [email protected]
1 доцент, Санкт-Петербург, Россия
2
2 главный научный сотрудник, Санкт-Петербург, Россия
3 директор, г. Якутск, Россия
Для цитирования: Куприков Н.М., Литвинов Б.Я., Ноговицын Д.Д. Арктический вектор при обеспечении единства измерений в Якутии // Компетентность / Competency (Russia). — 2022. — № 1. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-1-20-25
ключевые слова
Северо-Якутская опорная зона, система передачи единиц величин, автономный режим работы, метрологическая лаборатория
современном мире знания в любой области стремительно уточняются и обновляются, появляются новые факторы, требующие оценки и научного осмысления. Метрология является как научной, так и практической сферой деятельности и поэтому остается постоянно востребованной во всех новых направлениях современной экономики. Одним из таких направлений является развитие арктических опорных зон России. Помимо дальнейшего укрепления базовых секторов экономики, современная арктическая политика направлена на формирование условий для запуска инновационных процессов с учетом диверсификации хозяйственной деятельности в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ). Уровень и качество обеспечения единства измерений (ОЕИ) в АЗРФ должны гарантировать решение поставленных научных, технических и социально-экономических задач. В первую очередь это относится к Северо-Якутской опорной зоне (СЯОЗ), которая входит в зону ответственности Якутского ЦСМ. Возникает особый, арктический вектор развития ОЕИ в Республике Саха (Якутия).
Обсуждение проблемы
Требования к метрологическим организациям формируются в соответствии с основными направлениями развития экономики. Метрология и метрологическая деятельность, в свою очередь, оказывают влияние на экономику, но при инновационном развитии осуществляется поиск методов и технических средств для возникающих проблем, а не поиск проблем, соответствующих существующим методам и техническим средствам. В АЗРФ
наряду с базовыми секторами экономики должно обеспечиваться решение новых инфраструктурных и технологических задач [1]. Инновационное развитие часто предполагает выявление объектов, требующих количественной оценки на основе полученной измерительной информации. Методы получения этой информации будут зависеть от условий, при которых придется проводить метрологические работы.
Экономическая и метрологическая деятельность в СЯОЗ зависит от многих факторов [2, 3]. К значимым следует отнести следующие:
► экстремальные климатические условия;
► удаленность от промышленных центров;
► неудовлетворительная транспортная логистика;
► северный завоз продуктов и энергоресурсов;
► очаговый характер инновационного промышленного развития.
При этом доминирующим фактором является очаговый характер промышленного развития. Целесообразность очагового развития рассматривалась ранее [4] и подтверждается в настоящее время [3]. Экономическая нецелесообразность равномерного развития всей территории Северо-Якут-ской опорной зоны дополняется отсутствием развитой транспортной логистики. Следствием этого становится универсализация и комплексность деятельности в каждом таком «очаге». Другими словами, возникает система локальных форпостных баз, дающих возможность зондирования окрестных территорий с целью их ресурсного освоения [3]. При осуществлении
МЕТРОЛОГИЯ 21
зондирования важную роль играет наблюдение, которое позволяет выделить объекты для их дальнейшего изучения.
Процесс наблюдения содержит несколько ключевых моментов. Можно выделить три существенных вида деятельности: обнаружение, распознавание и измерение [5].
Обнаружение — видение того, что есть; распознавание — восприятие этого «чего-то» в контексте известного или неизвестного ранее.
Третий вид, «измерение», — количественная оценка свойств этого «чего-то». Ганс Селье в своей работе [5] привел следующий пример: «... если я иду по улице и в рассеянности уступаю кому-то дорогу, я тем самым его обнаруживаю; если я вижу, что это Джон, значит, я распознал его; а если я отметил, что его рост 1 м 75 см, то я его измерил. Та же процедура имеет место и в научном наблюдении .»
Важность третьего этапа заключается в том, что источником получения количественной информации является измерительный эксперимент, дающий числовую характеристику исследуемого предмета или явления — измерительную информацию [6]. Именно переход к числам позволяет перейти к смысловому содержанию результатов наблюдения, оценить последствия и принять решение. Причем на всех дальнейших этапах исследований нельзя исправить ошибки и неточности, допущенные при переходе к числам при количественной оценке параметров изучаемого объекта.
Все изложенное хорошо известно, но целесообразность подробного упоминания о получении количественной информации связана с одной из особенностей очагового типа промышленно-хозяйственного освоения территории — универсализацией и комплексностью каждого «очага». Это обстоятельство необходимо учитывать при рассмотрении путей развития метрологических лабораторий в СЯОЗ.
Доверие к измерительной информации возможно только при обеспечении метрологической прослеживаемости [7], в основе которой лежит переда-
ча информации о единицах величин от исходных эталонов ко всем средствам измерений (СИ), применяемым при измерениях. Передача единиц величин осуществляется по радиальной или круговой системе (рис. 1). В обоих случаях передача единиц величин происходит согласно централизованной системе, отражением которой являются поверочные схемы (ПС). В соответствии с требованиями ПС передача единиц величин по радиальной системе проводится каждый раз из одного центра. При этом возможно как движение средств измерений в центр, так и движение возимого эталона из центра в метрологические лаборатории. По отношению к СЯОЗ роль центра выполняет Федеральное бюджетное учреждение «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Саха (Якутия)» и четыре его филиала. При круговой системе возимый эталон перемещается из центра последовательно в каждую из метрологических лабораторий с последующим возвращением в центр.
Развитие и совершенствование радиальной и круговой систем передачи единиц величин является актуальной задачей, решаемой на постоянной основе. Но, как показывает практика, совершенствование существующих методов ОЕИ приводит к удовлетворительным результатам при работе на территориях южнее полярного круга, то есть вне зоны СЯОЗ, которая расположена севернее полярного круга. Это и определяет шаги по совершенствованию обеспечения единства измерений в Северо-Якутской опорной зоне.
Результаты
Развитие Якутского ЦСМ и его филиалов осуществляется непрерывно в режиме постоянных метрологических работ. Совершенствуются средства доставки возимых (транспортируемых) эталонов, создаются условия для поверки в нормальных условиях (указанных в методиках поверки) непосредственно в ЦСМ согласно схемам передачи, представленным на рис. 1. В качестве примеров
справка
В 1924 году была открыта самостоятельная палата мер и весов в г. Иркутске. Чтобы приблизить поверочные учреждения к местам применения приборов, что особенно было важно в условиях обширности территории Сибири, позднее были открыты отделения в городах Улан-Удэ, Сретенске, Якутске, Алдане, Сковородино. Все они входили в состав Иркутской палаты, сюда же вошло и Читинское отделение. Впоследствии Бурятское, Якутское и Читинское отделения стали республиканскими лабораториями по измерительной технике
22 МЕТРОЛОГИЯ
Радиальная система передачи единиц величин
Метрологическая лаборатория
Метрологическая лаборатория
СИ 1 Возимый эталон СИ Возимый эталон
Метрологическая лаборатория
Возимый эталон Возимый Возимый эталон
Метрологическая лаборатория эталон Метрологическая лаборатория
Круговая система передачи единиц величин
Рис. 1. Радиальная и круговая системы передачи единиц величин [Radial and circular transmission systems of quantities units]
Рис. 2. Перспективная схема обеспечения единства измерений в Северо-Якутской опорной зоне [Prospective scheme for ensuring the uniformity of measurements in the North Yakutsk support zone]
можно привести внедрение передвижной весоповерочной лаборатории для поверки автомобильных весов на базе шасси КамАЗа с краном-манипулятором [8], а также создание лабораторного корпуса для поверки автоцистерн для жидких нефтепродуктов [9], где в условиях суровой зимы работы проводятся круглый год. В целом, все поверочные работы проводятся согласно утвержденным графикам с учетом межповерочных интервалов. Следует отметить, что ФБУ «Якутский ЦСМ» и его филиалы являются «стационарными» метрологическими центрами, которые не меняют место своей дислокации,
Система обеспечения единства измерений в РФ
ФБУ «Якутский ЦСМ»
Северо-Якутская опорная зона
Стационарно-перемещаемый метрологический центр
Возимый эталон
СИ
Передача ЕВ
Передача ЕВ
Стационарно-перемещаемый метрологический центр
Стационарно-перемещаемый метрологический центр
СИ Возимый эталон
Стационарно-перемещаемый метрологический центр
Возимый эталон у
СИ
Возимый эталон
СИ
Стационарно-перемещаемый метрологический центр
и их местоположение соответствует зонам экономической деятельности Якутии.
Одной из целей при создании опорных зон является обеспечение диверсификации экономики регионов Арктической зоны на основе развития новых отраслей и поддержки старых на более высоком технологическом уровне [10]. Соответственно требования к автономности и универсальности работы метрологических лабораторий при развитии СЯОЗ становятся приоритетными. Обеспечение диверсификации посредством развития новых сфер экономической деятельности связано с важностью зондирования и наблюдения, отмеченных выше. Учитывая все климатические, экономико-географические и природные сложности, можно сформулировать следующие основные проблемы и задачи ОЕИ в СЯОЗ.
1. Необходимость открытия одного или нескольких филиалов регионального ЦСМ севернее полярного круга. Проблема заключается в том, что в настоящее время достаточно сложно определить точное место дислокации новых филиалов.
2. Перемещение возимого эталона к месту эксплуатации средств измерений подразумевает, что там имеются необходимое измерительное оборудование и технические средства, позволяющие выполнять поверку (калибровку) в условиях, указанных в методиках поверки (калибровки). В условиях Се-веро-Якутской опорной зоны это возможно далеко не всегда.
3. Климатические, экономические особенности и проблемы пространственного развития СЯОЗ подразумевают, что новые метрологические центры (лаборатории) часто будут вынуждены функционировать в автономном режиме, то есть при отсутствии связи с исходными эталонами и при нарушении (по объективным причинам) утвержденных графиков поверочных работ.
Перспективная схема обеспечения единства измерений в СЯОЗ представлена на рис. 2. ФБУ «Якутский ЦСМ» функционирует согласно существующей в Российской Федерации систе-
МЕТРОЛОГИЯ 23
ме ОЕИ. Предполагаемые изменения относятся к метрологическому обеспечению и передаче единиц величин в СЯОЗ. Учитывая, что в настоящее время точно указать опорные точки развития невозможно, новые филиалы ФБУ «Якутский ЦСМ» должны создаваться на основе блочно-модульно-го принципа, проверенного при организации арктических баз и центров. Это позволит переместить метрологический центр (филиал) на новое место без нарушения метрологической исправности эталонов и измерительного оборудования. Можно трактовать подобные центры как стационарно-перемещаемые метрологические центры.
Считаем, стационарно-мобильные метрологические лаборатории (СММЛ) должны создать основу обеспечения единства измерений. Прообразом подобных лабораторий могут быть мобильные отделения образованной 25 марта 1935 года Якутской поверочной палатки, которая до 1943 года находилась в подчинении палаты мер и весов г. Иркутска, являясь ее отделением [9]. Поверочные работы в Якутской палате мер и весов выполнялись выездом поверителей в отдаленные улусы. Суть работы заключалась в открытии так называемых временных отделений, куда для поверки и клеймения все организации привозили средства измерений.
В настоящее время значительно повысились требования к точности метрологических работ, постоянно расширяется номенклатура СИ, применяемых при измерениях в различных сферах экономики Якутии. СММЛ должны создаваться на основе модулей из лабораторий и жилых помещений контейнерного (вагонного) типа, позволяющих проводить все необходимые виды метрологических работ. При функционировании СММЛ будут применяться оба варианта движения СИ и эталонов — в направлении потенциального заказчика метрологических услуг и в направлении СММЛ согласно радиальной схеме. Передача единиц величин (ЕВ) из филиала к стационарно-мобильной метрологической лаборатории выполняется посредством
транспортируемых эталонов. Сформированные в СЯОЗ метрологические филиалы также осуществляют передачу ЕВ по радиальной системе.
Достаточно долгий период времени исследуются возможности применения СИ с самоконтролем, интеллектуальных (умных) СИ и датчиков [11], способных работать в автономном режиме. К работе в автономном режиме должны быть адаптированы СММЛ, то есть сами метрологические лаборатории, а не просто СИ. Прежде всего автономность обеспечивается использованием соответствующего измерительного оборудования и методов его применения, но элементом соответствующего методического сопровождения является обеспечение проведения сличений между СММЛ. Согласно п. 9.5. РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» (далее — РМГ) сличение — установление соотношения между результатами измерений при воспроизведении и передаче единицы измерения или шкалы измерений данными эталонами одного уровня точности. Обычно ОЕИ предполагает передачу ЕВ от более точного эталона к менее точному, особенно в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений. С другой стороны (согласно примечанию 6 к п. 9.2. РМГ), сличение между двумя эталонами может рассматриваться как калибровка, если это сличение используется для проверки и при необходимости для корректировки значения величины, показателей точности (неопределенности) измерений, приписываемых одному из эталонов. Для признания сличений между СММЛ необходима разработка соответствующих стандартов.
Выводы
ВСеверо-Якутской опорной зоне имеет перспективы развитие смешанной радиально-круговой системы обеспечения единства измерений на основе мобильно-стационарных ЦСМ и метрологических лабораторий с учетом двухсторонних сличений. Технические возможности создания арк-
24 М|--ГР^ОЛ^О!—ИЯ Компетентность / Competency (Russia) 1/2022
DOI: 10.24412/1993-8780-2022-1-20-25
Статья поступила в редакцию 5.11.2021
тических вариантов метрологических лабораторий имеются, как и опыт применения традиционных передвижных лабораторий на основе автомобильного, водного и железнодорожного транспорта. При этом следует учитывать
тот факт, что в условиях СЯОЗ наибольшее развитие получает воздушный транспорт, а для перемещения СИ и эталонов следует адаптировать существующие вертолеты арктического исполнения. ■
Список литературы
1. Стратегия обеспечения единства измерений в Российской Федерации до 2025 года / Распоряжение Правительства РФ от 19.04.2017 № 737-р; http://docs.cntd.ru/document/ 420397087.
2. Куприков Н.М., Ноговицын Д.Д. Проблемы обеспечения единства измерений в арктическом регионе / Управление качеством в образовании и промышленности: сб. статей Всероссийской науч.-техн. конф., 2020.
3. Кондратьева В.И. Северо-Якутская опорная зона Арктической зоны России в стратегии пространственного развития Российской Федерации // АРКТИКА. XXI век. Гуманитарные науки. Информационно-научное издание. — 2017. — № 1(11).
4. Славин С.В. Промышленное и транспортное освоение Севера СССР. — М.: Издательство экономической литературы, 1961.
5. Селье Г. От мечты к открытию: как стать ученым / пер. с англ. Н.И. Войскунской. Под общей ред. М.Н. Кондрашовой, И.С. Хорола; послесл. М.Г. Ярошевского, И.С. Хорола. — М.: Прогресс, 1987.
6. Гоголинский К.В., Литвинов Б.Я., Окрепилов М.В., Станякин В.М. Теория информации и неопределенность измерения: учебное пособие. — СПб: Гуманистика, 2017.
7. Исаев Л.К. Особенности метрологической прослеживаемости в России // Главный метролог. — 2017. — № 3.
8. Развитие эталонной базы — залог успеха для единства измерений; http://www.yakcsm.ru/info/news/razvitie-etalonnoy-bazy-zalog-uspekha-dlya-edinstva-izmereniy (дата обращения 20.07.2021).
9. Ноговицын Д.Д. Единство измерений — на благо Якутии // Экономика качества. — 2015. — № 2(10); http://eq-journal.ru / pdf/10/Ноговицын.pdf (дата обращения 20.07.2021).
10. Иванова С.А., Карагулян Е.А. Применение концепции умного устойчивого города в решении проблем пространственного развития Арктической зоны России // Креативная экономика. — 2020. — Т. 14. — № 5. DOI: 10.18334^.14.5.109383.
11. Тайманов Р.Е., Сапожникова К.А. Метрологический самоконтроль датчиков // Датчики и системы. — 2011. — № 2.
СОБЫТИЯ
Метрологический образовательный кластер
С начала 2022 года стартует новый образовательный проект «Метрологический образовательный кластер Росстандарта», направленный на расширение профессиональной ориентации школьников и студентов
За основу будет взят опыт ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», по инициативе которого в 2019 году был создан региональный метрологический образовательный кластер, объединяющий в настоящее время пять школ, четыре вуза, три предприятия и научную организацию. За два года работы в Петербурге участники провели несколько десятков мероприятий различного формата, среди которых — студенческая онлайн-олимпиада, Дни науки и уроки метрологии для школьников, игровые занятия для воспитанников детских садов. Успех отметил и губернатор Санкт-Петербурга А.Д. Беглов, подчеркнув, что образовательная политика правительства Петербурга, в том числе по созданию профильных классов, школ и других образовательных объединений, полностью отвечает целям и задачам национального проекта «Образование», а также федерального проекта «Билет в будущее». Кластер дает возможность комплексно развивать инженерные профориентационные направления средней школы, что особенно важно для современного рынка образования и труда.
С января 2022 года аналогичные региональные кластеры
будут созданы в Москве, Казани, Томске, Севастополе, Северо-Кавказском федеральном округе, Республиках Бурятия и Башкортостан, в Тульской области, а с 2024 года кластер планируется распространить на всю Россию. Для школ будут формироваться и совершенствоваться программы дополнительного образования по направлениям «метрология», «стандартизация», «управление качеством» с привлечением ведущих технических вузов, научных и промышленных предприятий. «Метрологический образовательный кластер — это уникальный проект, который включает в себя решение образовательных, кадровых и других задач. Мы берем ребенка за руку в буквальном смысле и ведем его от школьной скамьи до предприятия, на котором он будет работать.
Региональные центры Росстандарта уже на этапе взросления старшеклассников будут готовить их к поступлению в вуз на специализированные кафедры, на которых, помимо преподавателей, проводить практические занятия будут действующие специалисты центров стандартизации и метрологии, а также институтов Росстандарта. Если с юных лет ребенок проникнется наукой об измерениях и темой качества, то в результате появится заинтересованный и высококвалифицированный специалист, преданный своему делу», — отметил руководитель Росстандарта А.П. Шалаев.
Kompetentnost / Competency (Russia) 1/2022
ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-1-20-25
METROLOGY 25
The Arctic Vector in the Uniformity of Measurements Ensuring in Yakutia
N.M. Kuprikov1, FSUE D.I. Mendeleev All-Russian Research Institute for Metrology, Cand. Sc. (Tech.), [email protected]
B^. Litvinov2, FSUE D.I. Mendeleev All-Russian Research Institute for Metrology, Dr. (Sc.), [email protected]
D.D. Nogovitsyn3, FBI State Regional Center for Standardization, Metrology and Testing in Sakha Republic (Yakutia),
1 Associate Professor, St. Petersburg, Russia
2 Chief Researcher, St. Petersburg, Russia
3 Director, Yakutsk, Sakha Republic (Yakutia), Russia
Citation: Kuprikov N.M., Litvinov B.Ya., Nogovitsyn D.D. The Arctic Vector in the Uniformity of Measurements Ensuring in Yakutia, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2022, no. 1, pp. 20-25. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-1-20-25
1. Strategy for ensuring the uniformity of measurements in the Russian Federation until 2025, RF Government Order of 19/04/2017 N 737-r; http://docs.cntd.ru/document/ 420397087.
2. Kuprikov N.M., Nogovitsyn D.D. Problemy obespecheniya edinstva izmereniy v arkticheskom regione [Problems of ensuring the uniformity of measurements in the Arctic region], Upravlenie kachestvom v obrazovanii i promyshlennosti. Sbornik statey Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii, 2020, pp. 976-980.
3. Kondrat'eva V.I. Severo-Yakutskaya opornaya zona arkticheskoy zony Rossii v strategii prostranstvennogo razvitiya Rossiyskoy Federatsii [North Yakutsk support zone of the Arctic zone of Russia in the strategy of spatial development of the Russian Federation], ARKTIKA.
XXI vek. Gumanitarnye nauki. Informatsionno-nauchnoe izdanie, 2017, no. 1(11), pp. 4-12.
4. Slavin S.V. Promyshlennoe i transportnoe osvoenie Severa SSSR [Industrial and transport development of the North of the USSR], Moscow, Izdatel'stvo ekonomicheskoy literatury, 1961, 302 P.
5. Sel'e G. Ot mechty k otkrytiyu: kak stat' uchenym [From dream to discovery: how to become a scientist], Moscow, Progress, 1987, 368 P.
6. Gogolinskiy K.V., Litvinov B.Ya., Okrepilov M.V., Stanyakin V.M. Teoriya informatsii i neopredelennost' izmereniya [Information theory and measurement uncertainty], uchebnoe posobie, St. Petersburg, Gumanistika, 2017, 76 P.
7. Isaev L.K. Osobennosti metrologicheskoy proslezhivaemosti v Rossii [Features of metrological traceability in Russia], Glavnyy metrolog, 2017, no. 3, pp. 21-23.
8. Development of the reference base as the key to success for the uniformity of measurements; http://www.yakcsm.ru/info/news/razvitie-etalonnoy-bazy-zalog-uspekha-dlya-edinstva-izmereniy (acc.: 20.07.2021).
9. Nogovitsyn D.D. Edinstvo izmereniy na blago Yakutii [Unity of measurements for the benefit of Yakutia], Ekonomika kachestva, no. 2(10), 2015; http://eq-journal.ru /pdf/10/Horc®i^biH.pdf (acc.: 20.07.2021).
10. Ivanova S.A., Karagulyan E.A. Primenenie kontseptsii umnogo ustoychivogo goroda v reshenii problem prostranstvennogo razvitiya Arkticheskoy zony Rossii [Application of the concept of a smart sustainable city in solving the problems of spatial development of the Arctic zone of Russia], Kreativnaya ekonomika, 2020, vol. 14, no. 5, pp. 797-816; DOI: 10.18334/ce.14.5.109383.
11. Taymanov R.E., Sapozhnikova K.A. Metrologicheskiy samokontrol' datchikov [Metrological self-monitoring of sensors], Datchiki i sistemy, 2011, no. 2, pp. 58-66.
North Yakutsk support zone, unit transfer system, autonomous operation, metrological laboratory
The solution of the most important tasks of the development of the Russian Arctic zone is impossible without high-quality and reliable metrological support, including in the North Yakutsk support zone. We analyzed the factors influencing the metrological activity in this region. We noted the differences in ensuring the uniformity of measurements in the territories located north and south of the Arctic Circle.
We believe that new branches of the Yakutsk CSM should be created on the basis of a block-modular principle, which will allow them to be transported to a new location without violating the metrological serviceability of standards and measuring equipment. Today, it is promising to develop a mixed radial-circular system for ensuring the uniformity of measurements based on mobile-stationary CMS and metrological laboratories, taking into account bilateral comparisons. There are also technical possibilities for creating Arctic versions of metrological laboratories, as well as traditional mobile laboratories based on road, water, rail and air transport, which is most applicable in the conditions of the north.
References
