CC BY
98
МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА METROLOGY AND INFORMATION-MEASURING DEVICES
tiäL
Серенков П.С.
Serenkov P.S.
доктор технических наук, заведующий кафедрой «Стандартизация, метрология и информационные системы» Белорусского национального технического
университета, Республика Беларусь, г. Минск
Савкова Е.Н. Savkova E.N.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Стандартизация, метрология и информационные системы» Белорусского национального технического
университета, Республика Беларусь, г. Минск
Павлов К.А. Pavlov K.A.
магистр технических наук,
старший преподаватель кафедры «Стандартизация, метрология и информационные системы» Белорусского национального технического
университета, Республика Беларусь, г. Минск
УДК 389.1
КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ДОКАЗАТЕЛЬНОЙ БАЗЫ СОВРЕМЕННОЙ МЕТРОЛОГИИ. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ
В статье предложена концепция качества результата измерений с неопределенностью как информационного продукта. Проводится обоснование необходимости разработки системного подхода к моделированию измерения как процесса с целью обеспечения заданного уровня доверия к их результатам.
Предложена концепция формирования модели доказательной оценки степени доверия к результатам измерений (испытаний), основанная на положениях классического системного и процессного подходов. В основу концепции заложены положения стандартов ISO серии 9000, согласно которым результативностью процессов формально можно управлять по двум направлениям: 1) через структуру процесса (организационная составляющая процесса); 2) через качество ресурсов, участвующих в преобразовании, или добавления ценности (техническая составляющая процесса). В случае измерения в роли организационной составляющей, планирующей, обеспечивающей, реализующей процесс измерения в управляемых условиях и постоянно его совершенствующей, выступает, например, аккредитованная измерительная (испытательная) лаборатория.
В статье обосновано, что перспективным направлением построения и совершенствования организационной составляющей процесса измерений является создание системы менеджмента знаний аккредитуемой измерительной лаборатории, построенной на основе онтологии - методологии моделирования нечетких лингвистических данных.
Ключевые слова: оценка качества процесса измерения (испытания), степень доверия к результату измерения (испытания), неопределенность результата измерения (испытания), нечеткие лингвистические данные, онтологическая модель.
CONCEPT OF DEVELOPMENT OF EVIDENTIAL BASE OF MODERN METROLOGY. ORGANIzATIONAL COMPONENT OF PROCESS OF
MEASUREMENT
In article the concept of measurements result quality with uncertainty as information product is offered. Justification of need of system approach development to measurement modeling as process for the purpose of providing the set level of trust to their results is carried out.
The formation concept of an evidential assessment model of degree of the measurements (tests) results trust, based on classical system provisions and process approaches is offered.
The concept laid provisions of ISO 9000, according to which effective process can be formally controlled in two ways: 1) through the process structure (organizational component of the process); 2) through the quality of resources involved in converting or adding value (technical component of the process).
If measured as organizational component, providing planning, implementing and constantly improving the measurement process under controlled conditions is regarded, for example accredited measurement (test) laboratory.
The article proved, that a promising direction for constructing and improving the organizational component of the measurement process is to create a knowledge management system of the accredited measurement laboratory, built on the basis of the ontology - modeling methodology of fuzzy linguistic data.
Key words: assessment of quality of process of measurement (test), trust degree to measurement (test) result, a uncertainty of measurement result (test), fuzzy linguistic data, ontological model.
Постановка задачи
В условиях непрекращающейся глобализации мирового рынка растет необходимость взаимного признания результатов оценки соответствия продукции (в том числе результатов испытаний). Актуальность решения данной проблемы стимулирует научно-практическое развитие доказательной базы метрологии.
В контексте понятий ISO 9001 прикладная метрология - предметная область, в рамках которой основной вид деятельности (измерения) относится к так называемым «специальным» процессам. Действительно, продукцию такого «специального» процесса - результата измерения с неопределенностью - в принципе невозможно однозначно перепроверить (верифицировать) [1].
Показателем качества результата измерения с неопределенностью как информационного продукта является степень доверия к нему, причем ее предельное значение определяется риском неправильного принятия решения на основе полученного результата измерения.
Можно утверждать, что обеспечить (оценить) требуемую степень доверия к результату измерения с неопределенностью можно косвенно - путем обеспечения (оценки) требуемого уровня доверия к процессу измерения, а точнее, ко всем элементам
этого процесса. Причем в качестве доказательной основы здесь выступают принципы системного и процессного подходов ISO 9001, адаптация которых для сферы прикладной метрологии является актуальной.
На рисунке 1 приведена схема формирования комплексной оценки степени доверия к результатам измерения в рамках модели деятельности лаборатории.
Системный подход как инструмент обеспечения доверия к результатам измерений
Для решения проблемы обеспечения заданной степени доверия к результату измерения рационально подключить системный анализ как «методологию решения крупных проблем».
В системном анализе задача выделения «всех элементов, связанных с данной альтернативой», является центральной, так как определяет «целостность» системы [2]. Критерием «целостности» системы является «участие» выявленных факторов в процессе получения результата деятельности системы. Понятие процесса с этих позиций является центральным понятием системного анализа.
Процессный «механизм» решения проблемы предполагает, что одновременно с целенаправленными преобразованиями свойств объекта появ-
ляются и накапливаются так называемые «потери качества», основной причиной которых является неизбежная вариация свойств участвующих в преобразовании ресурсов. Следовательно, выявление и структуризацию влияющих факторов следует производить в соответствии со структурой процесса, формирующего конечной результат деятельности системы.
Очевидно, что необходимым условием обеспечения целостности модели измерительной задачи как системы является корректно построенная модель процесса измерения как системы.
С позиций стандартов ISO серии 9000 резуль-
тативностью процесса формально можно управлять по двум направлениям:
- через структуру процесса (организационная составляющая процесса);
- через качество ресурсов, участвующих в преобразовании, или добавления ценности (техническая составляющая процесса).
Применительно к процессу измерения (испытания), результативность которого объективно определяется степенью доверия к результатам измерения, данная концепция может быть представлена так, как показано на рисунке 2.
Результативность деятельности лаборатории как степень доверия к результату измерения
Степень выполнения запланированной деятельности
Степень достижения запланированных результатов
Степень полноты и правильности организации и выполнения измерений
Степень достижения установленных показателей процессов организации и выполнения измерений: показателей условий показателей результативности
Степень достижения заданной точности результата измерения
Рис. 1. Схема формирования комплексного показателя результативности процесса измерения (испытания) в соответствии с идеологией стандартов ISO серии 9000
Степень доверия к результатам измерения (Результативность процесса)
V/
Структурой (орган) шциеЛ) процесса измерения
Аккредитив кншя
1:НЮ|):|ТО(И1Я
4
gti Й % S.2 a а
И §
2 * «
В й
I С SB
в г
0 о
1 I
Й2
|в
П
s з
:Н
1 М
Ш
Определяется (упр является)
ISO «pnn9000 КОДЕС17025
а
■ I*
¡5 "
Щ
¡1 < с у
зав
те — е
ft
К ячество м р есурсов, нсггольчуемьк при проведении процесса измерения
ЭЛСМеНТЫ ПЦОЦГСС Л IHMf]l гния
5 X о и а. 8 а 3 1 5 - Ё 1 St, £> 3 1 II f в з а i 8 А &
5Г И й* || it ® 3 Е О g
ш К V ft £ £ 5 те £
Рис. 2. Концепция управления результативностью процесса измерения (испытания) с позиций стандартов ISO серии 9000
В нашем случае в роли организационной составляющей, планирующей, обеспечивающей, реализующей процесс измерения в управляемых условиях и постоянно его совершенствующей, выступает, например, аккредитованная измерительная (испытательная) лаборатория. А в роли технической составляющей выступают элементы процесса измерения (испытания) методики, измерительное оборудование, персонал, условия и т. д. [1].
Совершенно очевидно, что задача реализации процессного «механизма» сводится к созданию корректной модели измерения, которая является комплексной и включает комплекс подзадач выбора (разработки) и обоснования:
- языка описания структуры процесса;
- компьютерной поддержки языка моделирования;
- принципов, правил и методики разработки модели, соответствующей критериям корректности;
- типовой модели сети процессов для воспроизводимости в измерительных лабораториях.
Установлено, что адекватной целям типовой измерительной задачи является так называемая функциональная модель комплексного процесса измерения как системы, описывающая состав, иерархическую структуру и взаимодействие процессов [4].
Для решения первой задачи метрологии по выявлению всех влияющих на результат измерения факторов нами адаптирована научно обоснованная и проверенная на практике методология функционального моделирования сети процессов системы менеджмента качества (СМК) IDEF0 [3]. Основу методологии составляют общие и специальные правила построения корректной функциональной модели. Адаптируемость методологии для любых видов измерений (испытаний) обеспечивает модульный подход, причем в качестве основы модулей выступает цикл управления «Р - D - С - А» (цикл Э. Деминга). Установлено, что для построения корректной функциональной модели комплексного процесса измерения в рамках измерительной лаборатории любого профиля и размеров достаточно двух типов диаграмм-модулей:
- «системный цикл «Р - D - С - А», отвечающий за организацию процесса измерения как системы (формирование системы менеджмента качества аккредитованной лаборатории, или организационная составляющая процесса);
- «классический цикл «Р - D - С - А - поток работ», отвечающий за достижение результата измерения с заданной неопределенностью (техническая составляющая процесса).
Функциональная модель формируется путем
последовательной декомпозиции модулей в виде циклов чередования по специальным правилам.
Корректно построенная функциональная модель комплексного процесса измерения решает две основные задачи:
- произвести реорганизацию самого процесса с целью ликвидации «узких мест» с позиций требований ISO 9001 и ISO/IEC 17025;
- сформировать доказательную модель оценки степени доверия к результатам измерений, в том числе с позиций требований ISO 5725.
Эти две составляющие оценки представляют собой единое целое, обеспечивающее достаточную для данного этапа развития общества степень доверия к протоколам измерений (испытаний). В нашем случае «вклад» организационной составляющей процесса измерения в степень доверия потребителя результату измерения определяется оценкой соответствия аккредитованных лабораторий. «Вклад» технической составляющей процесса измерения в степень доверия потребителя результату измерения определяется оценкой собственно процесса измерения и его ресурсов.
Организационная составляющая процесса измерения
Сегодня основная миссия аккредитации (как инструмента оценки компетентности) - обеспечение взаимного доверия к протоколам результатов измерений аккредитованных лабораторий.
Ранее требования к компетентности лабораторий сводились к трем основным критериям: оборудование, методики, персонал. Сегодня компетентная лаборатория должна организовывать свою работу в рамках современных моделей менеджмента, учитывающих все возможные аспекты деятельности как потенциальные факторы, влияющие на ее результативность.
Пример. Анализ влияющих на компетентность проводимых испытаний лаборатории нефти и газа № 1 ООО «РН-Краснодарнефтегаз» показал, что самый высокий коэффициент влияния имеют факторы: «менеджмент» (0,27), далее идут факторы - «персонал» (0,23), «измерения» (0,20), «методы» (0,14), «оборудование» (0,07) и «окружающая среда» (0,09).
Основной проблемой данного специфического направления метрологической деятельности, главный инструмент которой - аудит, является недостоверность оценки компетентности измерительной лаборатории и связанные с этим конфликтные ситуации, недопонимание сторон и т. п.
Источниками данной проблемы выступают:
Состав данных. Все требования ISO 9001 и
ISO/IEC 17025 могут быть структурированы в виде показателей, относящихся:
- к наличию процессов различных категорий, необходимых для СМК лаборатории;
- к взаимодействию и взаимосвязям процессов разных категорий;
- к наличию и составу ресурсов.
Структура данных. Большинство требований
ISO 9001 и ISO/IEC 17025 представлены так называемыми нечеткими лингвистическими данными типа «...организация должна разработать...», «документация должна включать.», «.информация должна описывать. ».
Количество информации. Соответствие требованиям ISO 9001 и ISO/IEC 17025 предполагает сбор и анализ большого количества информации в отношении процессов, ресурсов и их взаимодействия измерительной лаборатории. Поэтому в процессе аудита за фиксированное время не представляется возможным проверить, соответствует ли лаборатория всем этим требованиям, поэтому суждение об ее компетентности является затруднительным. Анализ документации на стадии предварительного аудита только частично решает данную проблему.
До сих пор аудит в такой форме в целом решал свои задачи. В настоящее время в силу значительного увеличения количества измерительных и испытательных лабораторий, усложнения процедур измерений и испытаний, повышения рисков от непризнания протоколов измерений (испытаний), в том числе из-за недоверия к аккредитованным лабораториям, качество аудита может быть потеряно.
С учетом того, что динамика роста числа опытных аудиторов отстает от динамики роста лабораторий-претендентов, единственный выход -частичная формализация процесса аккредитации.
Корректное решение данной задачи, по нашему мнению, заключается в создании системы менеджмента знаний аккредитуемой измерительной лаборатории, построенной на основе онтологии - методологии моделирования нечетких лингвистических данных [3]. Онтологической моделью называют постоянно пополняемую и развиваемую базу знаний специального вида, предполагающую интерактивное взаимодействие с ней: пользователь задает вопрос, переводя его на формальный язык логики, и получает однозначный ответ, если его в принципе можно сформулировать из существующих в базе знаний понятий и связей между ними. Свойством онтологической модели является возможность идентифицировать скрытые факты (имплицитную информацию) при наличии введенной в базу эксплицитной исходной информации.
Нам представляется перспективной разработка двух альтернативных концепций корректной онтологической модели СМК измерительных (испытательных) лабораторий:
- онтологическая модель СМК лаборатории, основанная в целом на классическом подходе, как интегрированный модуль в рамках корпоративной автоматизированной информационной системы управления организацией;
- онтологическая модель СМК, построенная на основе функциональной модели сети процессов как структурированной по определенным правилам проблемной области и реализованная как самостоятельное CASE-средство.
В рамках онтологической модели СМК, основанной на классическом подходе, с целью повышения степени ее соответствия критериям корректности, исследованию и оптимизации подлежат: типовая структура ролевых онтологий; правила согласования онтологий с учетом их типовой структуры, концепция языка онтологического моделирования с расширяемым базисом для формализованного представления нечетких понятий и оценок, которыми в том числе оперирует СМК. Расширение базиса может быть интерпретировано как своеобразное введение макросов, упрощающих использование онтологической модели. Определены преимущества и недостатки данного подхода, а также перспективы и условия его эффективного использования в рамках корпоративной АСУ.
В рамках онтологической модели СМК, основанной на альтернативном подходе, предполагающем, что уже построенная функциональная модель сети процессов СМК лаборатории (модель деятельности) представляет собой необходимый и достаточный «срез» знаний о предметной области для извлечения имплицитной информации, т.е. является готовой основой онтологической модели. Целостность и самодостаточность онтологической модели в такой интерпретации могут быть доказаны посредством анализа соответствия:
- алгоритма построения системы ролевых он-тологий модели классическому подходу;
- элементов ее вербально-графического языка классическому языку логики предикатов.
Ключевым критерием корректности онтологической модели является свойство ее воспроизводимости в конкретной лаборатории конкретным персоналом, что обеспечивается формализацией алгоритма ее построения, в частности, формализацией вопросов аудитора путем:
- формализации объектов - декомпозиции их на объекты функциональной модели (модули запросов);
- категоризации объектов - классификации выделенных модулей запросов;
- разработки методики составления шаблонов запросов - формирования правил «стыковки» модулей запросов.
Создание онтологической модели деятельности лаборатории позволит решать две группы задач:
1) оценка соответствия системы требованиям ISO 9001 и ISO/IEC 17025 на стадии предварительного аудита (оценка целостности СМК), идентификация проблемных объектов аккредитуемой лабо-
Список литературы
1. Серенков П.С. Развитие доказательной базы метрологии на основе принципов системного подхода [Текст] / П.С. Серенков // Метрология и приборостроение. - № 1. - Минск, 2009. - С. 8-11.
2. Оптнер С.Л. Системный анализ: этап развития методологии решения проблем в США [Текст]/ С.Л. Оптнер; пер. с англ. С.П. Никанорова. - М.: Изд-во «Прогресс», 1969. - 254 с.
3. Серенков П.С. Методы менеджмента качества. Методология организационного проектирования инженерной составляющей системы менеджмента качества: монография [Текст] / П.С. Серенков. - Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2011. - 491 с.
4. DaimlerChrysler, Ford, General Motors (2002), Measurement Systems Analysis, 3rd Edition, available
ратории (процессы, ресурсы или их связи) с точки зрения аудита и, как следствие, более целенаправленное построение плана аудита на месте. При этом повышается прозрачность и достоверность аудита, его производительность, объективность;
2) исследование СМК лаборатории с позиций ее эффективности, например, с целью идентификации «узких мест» (дублирования функций, избыточности затрат и т. п.), проведение самооценки деятельности лаборатории, проводимой высшим руководством (см. таблицу).
from Carwin Ltd., UK [Electronic resource]. - URL: www.carwin.co.uk/qs.
References
1. Serenkov P.S. Razvitie dokazatel'noj bazy metrologii na osnove principov sistemnogo podhoda [Tekst] /P.S. Serenkov // Metrologija i priborostroenie. - № 1. - Minsk, 2009. - S. 8-11.
2. Optner S.L. Sistemnyj analiz: jetap razvitija metodologii reshenija problem v SShA [Tekst] / S.L. Optner; per. s angl. S.P. Nikanorova. - M.: Izd-vo «Progress», 1969. - 254 s.
3. Serenkov P.S. Metody menedzhmenta kachestva. Metodologija organizacionnogo proektirovanija inzhenernoj sostavljajushhej sistemy menedzhmenta kachestva: monografija [Tekst]/ P.S.Serenkov. - Minsk: Novoe znanie; M.: INFRA-M, 2011. - 491 s.
4. DaimlerChrysler, Ford, General Motors (2002), Measurement Systems Analysis, 3rd Edition, available from Carwin Ltd. [Electronic resource]. - URL: UK www.carwin.co. uk/qs.
Два направления применения онтологической модели в измерительной лаборатории
Аудит для целей аккредитации «Свободный поиск» (исследование СМК лаборатории)
Задача Предварительная оценка результативности СМК лаборатории Вопросы эффективности: выявление «узких мест», дублирования, избыточности затрат
Вид запросов Стеки (группы) запросов чек-листа эксперта-аудитора Произвольные запросы пользователя
Дополнительные возможности - Возможность редактирования стека запросов при изменении требований ISO серии 9000; - Квалиметрическая оценка ответов Формирование вопроса при помощи вербально-графических выражений с интуитивно понятным дружественным интерфейсом
