Краткая история развития метрологии, стандартизации и сертификации

История метрологии, стандартизации и сертификации - это часть истории развития производительных сил, государственности и торговли.

Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. Начальный этап становления метрологии характеризуется использованием количественно неопределенных мер: частей человеческого тела и условных единиц, связанных с физическими особенностями человека. В Киевской Руси применялись в обиходе вершок (длина фаланги указательного пальца), пядь (расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев), локоть (расстояние от локтя до конца среднего пальца), косая сажень (расстояние от подошвы левой ноги до конца среднего пальца вытянутой вверх правой руки).

Если изначально применяли индивидуальные примитивные меры: моя ступня, мой локоть, мой палец, то затем начали переходить к общеобязательным мерам (усредненным по соглашению или по административному распоряжению) и к их реализации в материальной форме.

На основе астрономических наблюдений древние вавилоняне установили год, месяц, час. В Вавилоне во II веке до н.э. время измерялось в минах. Мина равнялась промежутку времени (около 2 часов), за который из принятых в Вавилоне водяных часов вытекала «мина» воды, масса которой составляла около 500 г. Впоследствии мина сократилась и превратилась в привычную для нас минуту. Со временем водяные часы уступили место песочным, а затем более сложным маятниковым механизмам.

Ни в древнем мире, ни в средние века не существовало метрологической службы, но имеются сведения о применении образцовых мер и хранении их в церквях и монастырях, а также о ежегодных поверках средств измерений. Так, «золотой пояс» великого князя Святослава Ярославовича служил образцовой мерой длины, а в уставе новгородского князя Всеволода «О церковных судах и о людях и о мерилах торговли» предписывалось сверять меры. Нарушитель мог быть наказан вплоть до смертной казни.

Важнейшим метрологическим документом являлась «Двинская грамота» 1560 г. Ивана Грозного. В ней были регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ – осьмины. Ее медные экземпляры рассылались по городам на хранение выборным людям – старостам. Образцовые меры, с которых снимались первые копии, хранились централизованно в приказах Московского государства, храмах и церквях. Таким образом, можно говорить о начале создания при Иване Грозном государственной системы обеспечения единства измерений и государственной метрологической службы.

Развитие торговли и расширение внешних экономических связей требовало не только уточнения мер, но и установления их соотношения с «заморскими», а также унификации мер и более четкой организации контрольно-поверочной деятельности. Еще в договоре Великого Новгорода с немецкими городами и Готландом, наряду со взаимными обязательствами, приведены соотношения между мерами договаривающихся сторон. Московские указы, касавшиеся введения единых мер в стране, отсылались на места вместе с образцами казенных мер. Работы по надзору за мерами и их поверку проводили два столичных учреждения - Померная изба и Большая таможня. Они же разрешали конфликты, возникавшие при торговых операциях. В провинции надзор был поручен персоналу воеводских и земских изб, а также старостам и другим верным людям. Государственная дисциплина была строгой, за злоумышленную порчу контрольных мер грозило суровое наказание.

Появление вещественных мер (в виде линеек, гирь и т.п.) сделало возможным воспроизведение большого количества одинаковых мер (в том числе дольных и кратных), что открывало путь к использованию математических действий и создавало необходимые предпосылки для выделения метрологии как науки из наличной совокупности знаний.

Осуществление поставленной Петром I задачи «прорубить окно в Европу», повлекшее за собой чрезвычайное расширение культурных, научных, производственных и торговых связей с Западом, отразилось на метрологии как петровской, так и послепетровской эпохи.

Процесс технического перевооружения России Петр I связывал с получением точных количественных сведений, касавшихся обороны, строительства, промышленности, картографии, торговли, и пр. Для выполнения этой работы, требовавшей многочисленных измерений, следовало подготовить новые квалифицированные кадры, для чего необходимо было учредить различные учебные заведения и издать соответствующие руководства, а также следовало оснастить страну мерами и измерительными приборами, улучшить измерительную базу.

Метрологической реформой Петра 1 к обращению в России были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение на флоте и в кораблестроении - футы и дюймы. Для облегчения вычислений были изданы таблицы мер и соотношений между русскими и иностранными мерами. Начинают выделяться некоторые метрологические центры. Коммерц-коллегия занималась вопросами единства мер и метрологического обслуживания в области торговли. Адмиралтейств-коллегия заботилась о правильном применении угломерных приборов, компасов и соответствующих мер. Берг-коллегия опекала измерительное хозяйство горных рудников, заводов и монетных дворов. Основанная в 1725 году Петербургская академия наук занялась воспроизведением угловых единиц, единиц времени и температуры. Она имела в своем распоряжении образцовые меры и копии эталонов туаза и фунта. Так, наряду с учебными заведениями общего типа были основаны специальные учебные заведения: в 1711 г. инженерная школа в Москве и артиллерийская школа в Петербурге, в 1715 г. Морская академия в Петербурге, горные школы и пр.

В первой четверти ХVII века появились ремонтно-юстировочные мастерские, а затем и мастерские для изготовления некоторых приборов: при «навигацкой» школе, при дворе Петра I, при Морской академии и др. В конце ХVII века Петром I был организован ввоз различных измерительных приборов (угломерных, оптических и др.), требовавшихся для армии и флота. Решительный характер Петра 1 проявился в его Наказе «О сборе в Московской Большой таможне пошлин» (1698 г.): «за найденные непрямые, воровские весы лавки опечатать, товары отобрать и семьей сослать».

В 1736 году по решению Сената была образована Комиссия весов и мер под председательством главного директора Монетного двора графа М.Т.Головкина. В качестве исходных мер длины комиссия изготовила медный аршин и деревянную сажень, за меру жидких веществ было принято ведро московского Каменномостского питейного двора. Важнейшим шагом, было создание русского эталонного фунта, бронзовой золоченой гири, узаконенной в качестве первичного образца (государственного эталона) русских мер веса. Этот фунт почти 100 лет с 1747 года оставался единственным эталоном в России. В 1858 г. Царица Елизавета Петровна повелела: «Сделать аршины железные верные и с обеих концов заклейменные так, чтобы ни урезать, ни упиловать невозможно было».

8 мая 1790 года Учредительное собрание Франции приняло декрет о реформе системы мер и поручило Парижской академии наук разработать соответствующие предложения. Комиссия академии, руководимая Лагранжем, рекомендовала десятичное подразделение кратных и дольных единиц, а другая комиссия, в состав которой входил Лаплас, предложила принять в качестве единицы длины одну сорокамилионную часть земного меридиана. На основе этой единственной единицы - метра - строилась вся система, получившая название метрической. За единицу площади принимался кв.метр. за единицу объема - куб.метр, за единицу массы - кг - масса куб. дециметра чистой воды при температуре 4°С. Метрическая система с самого начала была задумана как международная, ее единицы не совпали ни с какими национальными единицами. В конце ХVIII века в истории метрологии произошло знаменательное событие: Декретом французского революционного правительства от 10 декабря 1799 г. было легализована и введена во Франции в качестве обязательной метрическая система мер. Утвержденные законом платиновые прототипы метра и килограмма были сданы на хранение Архиву Франции, с тех пор они именуются архивными.

Несмотря на очевидные преимущества, метрическая система внедрялась с большим трудом. В 30-х годах ХVIII в. во Франции фактически применялись две системы мер: основная на туазе и основанная на метре. Лишь законом от 4 июля 1837 г. метрическая система мер в ее первоначальном виде была объявлена обязательной для употребления во Франции с 1 января 1840 г.

Для России описываемый период характеризуется значительно возросшими темпами развития науки, техники, промышленности и торговли. В соответствии с этим развивалась и метрология: были проведены мероприятия в целях повсеместного распространения единой системы русских мер, коренным образом улучшено соотношение эталонного и образцового измерительного хозяйства, расширена номенклатура мер, организовано центральное метрологическое учреждение - Главная палата мер и весов, на территории России создаются государственные поверочные учреждения.

В 1835 г. указом «О системе Российских мер и весов» были утверждены эталоны длины и массы – платиновая сажень, равная семи английским футам, и платиновый фунт, практически совпадающий с бронзовым золоченым фунтом 1727 г.

В 1841 г. в Петербурге, на территории Петропавловской крепости было построено здание для центрального метрологического учреждения – Депо образцовых мер и весов, которое возглавил академик А.Я. Купфер. Основными задачами Депо явились: хранение созданных эталонов, их копий и образцов различных иностранных мер, сличение их с образцами русских мер, изготовление и поверка копий эталонов, составление сравнительных таблиц русских и иностранных мер, поверка образцовых мер, рассылаемых в разные районы государства. После подведения такой метрологической базы и изготовления достаточного количества образцовых мер было издано Положение о весах и мерах от 4 июня 1842 г., предусматривавшее обязательное применение только русских мер во всем государстве.

Во второй половине и особенно в последней четверти ХIХ века произошли важные события международного метрологического значения, положившие прочное начало объединенной работе метрологов разных стран и распространению метрической системы. В 1870 г. по инициативе Петербургской Академии наук была организована в Париже Международная комиссия, рассматривавшая вопросы введения метрической системы мер в различных странах и изготовления новых прототипов метрических мер и их копий.

В 1875 г. представителями 17 государств (в том числе Россией) была подписана Метрическая конвенция, которой предусматривалось изготовление международных и национальных прототипов метра и килограмма и создание международных метрологических учреждений.

Принятие Международной метрической конвенции и учреждение Международного бюро мер и весов принято считать началом международной стандартизации. Поэтому 20 мая отмечается как «Международный день метролога», а 14 октября отмечается как «Всемирный день стандартов».

В 1872 г. на Политехнической выставке в Москве был сооружен особый павильон для популяризации метрической системы мер. Построенное в 1841 г. здание Депо оказалось мало подходящим для метрологических работ, поскольку в нем наблюдались резкие изменения температуры в зависимости от летнего зноя и зимних холодов, так что А.Я. Купфер вынужден был перенести часть измерительной аппаратуры для метрологических работ из Депо в основанную в 1849 г. Главную физическую обсерваторию.

В.С. Глухов, руководивший Депо образцовых мер и весов с 1865 по 1892 г.г. пополнил оборудование усовершенствованной измерительной аппаратурой и разработал проекты возобновления русских эталонов мер длины и веса, введения метрической системы мер в России в факультативном порядке. После В.С. Глухова ученым хранителем Депо был назначен знаменитый русский ученый Д.И. Менделеев.(1834-1907гг.)

Период с 1892 по 1918 годы называют менделеевским этапом развития метрологии.

В 1893 г. в Петербурге «для сохранения единообразия, верности и взаимного соответствия мер и весов» была на базе Депо учреждена Главная палата мер и весов – многолабораторный метрологический институт, на который, в противоположность Депо, возлагались также испытание и поверка самых различных измерительных приборов (термометров, манометров, водомеров, электроизмерительных приборов и пр.). Ныне это Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И.Менделеева. Именно Менделеев смог преобразовать Депо в подлинно метрологическое учреждение, которое сыграло исключительную роль в создании государственной службы мер и весов. Менделеев возглавлял палату почти 14 лет (1893 – 1907 г.г.) – до своей смерти.

Д.И. Менделееву не удалось внедрить в России метрическую систему. С 1899 года она применялась в России факультативно, наряду со старой русской и британской (дюймовой) системами. Такое положение тормозило развитие промышленности, усложняло и затрудняло внешние экономические, технические и научные связи.

При Д.И. Менделееве в Главной палате был выполнен ряд работ, целью которых было максимально возможное достижение верности и единства измерений и обработки их результатов: определен ряд физических постоянных (плотность воды и воздуха, географические координаты Главной палаты, ее высота над уровнем моря и ускорение свободного падения).

Положением о мерах и весах 1899 г., основным составителем которого был Д.И.Менделеев, была предусмотрена организация специальных поверочных учреждений - поверочных палаток, которые следовало устроить в приборостроительных и торгово-промышленных центрах. В соответствии с этим первые 10 палаток были открыты в Петербурге, Москве, Варшаве, Туле, Нижнем Новгороде и др.

14 сентября 1918 года Совнарком РСФСР издал декрет «О введении Международной метрической системы мер и весов». Издание декрета знаменует «нормативный этап» в развитии отечественной метрологии. С этого момента различные установления в области метрологии вводятся нормативными актами.

С введением метрической системы мер и весов началось бурное развитие метрологии. Так под руководством М.А. Бонч-Бруевича в 1918 г. была создана Нижегородская лаборатория, которая стала первым НИИ в области радиотехники и радиоизмерений. В 1924 г. ЦИК и СНК принял постановление «О признании заключенной в Париже 20 мая 1875 года Международной метрической конвенции для обеспечения международного единства и усовершенствования метрической системы, имеющей силу для СССР». В этом же году при Совете Труда и Обороны создается комитет по стандартизации. Стандартизация становится нормативно-правовой основой метрологической деятельности.

Прогресс в развитии средств измерений и приборостроительной промышленности был обеспечен в результате дальнейшего развития теории измерений, широкого применения последних достижений микроэлектроники, автоматики, вычислительной техники и современных технологий производства.

В 1960г. 11 Генеральная конференция по мерам и весам приняла новую систему единиц, присвоив ей наименование «Международная система единиц». С 1981 г. постановлением Государственного комитета СССР по стандартам (ГОСТ 8.417-81) в СССР установлено применение Международной системы единиц (СИ). В 1973 году утверждена Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), регламентирующая все стороны метрологической деятельности по обеспечению единства измерений в стране (с 2000 г. ГОСТ Р 8.000-00 ГСИ).

В 1993 году принят закон РФ «Об обеспечении единства измерений» и установлена гражданско-правовая, административная, уголовная ответственность за нарушение правовых норм и обязательных требований стандартов в области единства измерений и метрологического обеспечения. В настоящее время действует новая редакция этого закона.

Подсчитано, что число средств измерений растет прямо пропорционально квадрату прироста промышленной продукции. Имеется потребность в измерении свыше 2000 физических величин и параметров, а существующие методы и средства дают возможность измерять лишь около 800 величин. Следовательно, актуальной является проблема освоения новых видов измерений, обеспечения единства и точности измерений, повышения качества и автоматизации процессов измерений.

Измерения являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства. Качество результатов измерений – это достоверность информации о количестве и качестве продукции, процессов и услуг. Примерно 15% затрат общественного труда расходуется на проведение измерений. По оценкам экспертов от 3 до 9% валового национального продукта передовых индустриальных стран приходится на измерения и связанные с ними операции.

В современных условиях роль стандартизации как важнейшего звена в системе управления техническим уровнем и качеством продукции и услуг на всех этапах проектирования, производства, испытаний и эксплуатации имеет первостепенное значение. Стандартизация имеет непосредственное отношение к совершенствованию управления производством, повышению качества всех видов товаров и услуг.

Применение единой системы мер, строительных деталей стандартного размера, различных труб стандартного диаметра и т.п. – это примеры деятельности по стандартизации, которая на современном научном языке именуется как «достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования».

В нашей стране Комитет по стандартизации при Совете труда и обороны в 1926 году разработал первые общесоюзные стандарты на селекционные сорта пшеницы, чугун, прокат из черных металлов и на некоторые товары народного потребления. В 1940 году был создан Всесоюзный комитет по стандартизации и введена категория государственного общесоюзного стандарта (ГОСТ). В 1968 году впервые в мировой практике был разработан и утвержден комплекс государственных стандартов «Государственная система стандартизации» (ГСС)

В постановлении Правительства от 1990 года №1340 «О совершенствовании организации работы по стандартизации» были определены задачи в условиях перевода экономики страны на рыночные отношения и интеграции ее в мировое экономическое пространство. Установлены две категории требований стандартов к качеству продукции – рекомендуемые и обязательные (определяющие безопасность, экологичность, взаимозаменяемость и совместимость продукции).

Термин «сертификат» (от латинского «сделано верно») известен с 19 века, но термин «сертификация» стал известен в повседневной жизни и коммерческой практике сравнительно недавно. В метрологии сертификация давно известна как деятельность по официальной проверке и клеймению (или пломбированию) прибора (весов, гирь). Так, сопроводительный документ к полученному Россией в 1879 году прототипу килограмма имел следующее название: «Международный комитет мер и весов. Сертификат Международного бюро мер и весов для прототипа килограмма №12, переданного Министерству финансов Российской Империи». Этот документ является примером сертификации третьей стороной – Международным бюро мер и весов.

Официально сертификация в России начала проводиться с 1993 года в соответствии с законом РФ 1992 г. «О защите прав потребителей», который установил обязательность сертификации безопасности товаров народного потребления.

Сертификация рассматривается как официальное подтверждение соответствия техническим регламентам, стандартам и во многом определяет конкурентоспособность продукции и услуг.

Образование в 1992 году СНГ потребовало поиска новых форм сотрудничества этих стран в области метрологии, стандартизации и сертификации. В соответствии с Соглашением о проведении согласованной политики в области стандартизации, метрологии и сертификации был создан Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации (ныне Евразийский совет – ЕАСС).

Заметным событием было принятие в 1993 году законов РФ «О стандартизации» и «О сертификации продукции и услуг», которые в 2002 году были заменены Федеральным законом «О техническом регулировании». Принятие этого закона положило начало реорганизации системы стандартизации и сертификации с целью ее гармонизации с требованиями Всемирной торговой организации (ВТО).

В настоящее время активно развивается сертификация систем качества и экологического управления предприятий на соответствие международным стандартам серий ИСО 9000 и ИСО 14000.

Все эти вопросы являются сегодня предметом изучения в общепрофессиональной учебной дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация».