Применение Excel для создания системы электронных протоколов поверки

Согласно федеральному закону Российской Федерации № 102‑ФЗ «Об обеспечении единства измерений», поверка – совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

Алгоритм выполнения поверки средства измерений описывается методикой поверки. Согласно Руководству по качеству ФБУ «УРАЛТЕСТ» РК 070‑0001‑2014 «Поверка и калибровка средств измерений» (далее – Руководство), результаты измерений и наблюдений, получаемые в ходе выполнения поверки могут быть оформлены в виде:

·   рабочего листа поверки, к оформлению которого Руководством не предъявляется дополнительных требований;

·   журнала проведения поверок;

·   протокола поверки.

Для соотнесения результатов поверки, оформленных в одном из перечисленных видов, с конкретной процедурой поверки, они дополняются следующей информацией:

·   дата проведения поверки;

·   счет на проведение поверки и/или наименование заказчика поверки;

·   информация о поверяемом средстве измерений;

·   информация о сотруднике, проводящем поверку;

·   номер поверки при наличии нумерации поверок в подразделении ФБУ «УРАЛТЕСТ».

Результаты поверки допустимо оформлять как на бумажном носителе, так и в форме электронного документа. Выбор формы представления – это выбор инструмента для решения задачи. Правильность выбора определяется тем, насколько инструмент эффективен в решении поставленной задачи.

Например, результаты поверки оформлены в виде рабочего листа поверки на бумажном носителе и содержат:

·        ряд числовых значений измеряемой величины;

·        информацию, необходимую для соотнесения с процедурой поверки.

При переводе такого рабочего листа в электронный вид изменятся только способ ввода и способ хранения информации. Если эти изменения не являются необходимыми, перевод в электронный вид в данном случае нецелесообразен.

Если предполагается проведение серии поверок приборов данного типа, либо приборов со схожей процедурой поверки, целесообразно ведение журнала поверок этих приборов.

Протоколы поверки

При оформлении результатов поверок средств измерений одного типа, часть вносимой информации повторяется. Например, названия этапов поверки. Для исключения необходимости заносить одинаковую информацию используется бланк. В этом случае целесообразнее представить результаты поверки в виде протокола поверки. Если методикой поверки не предусмотрена обязательная форма протокола поверки, результаты оформляются протоколом произвольной формы.

Простейший электронный протокол поверки представляет собой текстовый документ. Преимущества использования протокола этого типа:

·   удобство редактирования;

·   возможность копирования информации из других электронных ресурсов.

Данные преимущества свойственны для всех электронных протоколов. Например, вместо ручного переписывания информации о счете на поверку или заказчике поверки, ее можно скопировать из программы 1С:Бухгалтерия, что:

·   уменьшит количество времени, необходимое для оформления протокола;

·   позволит избежать возможных опечаток.

Для создания электронных протоколов может быть использована программа для работы с электронными таблицами Excel, входящая в состав офисного пакета приложений Microsoft Officе. Важным преимуществом программы Excel перед другими программами для работы с электронными таблицами является ее распространенность.

Общепринятое название файла Excel – книга (workbook). Отдельные таблицы, из которых состоит книга, называются листами (worksheet).

При размещении формы протокола поверки на листе книги Excel, появляется возможность поместить в ячейки этого листа формулы расчета значений величин и характеристик. Это избавляет от необходимости, например, вручную рассчитывать погрешность измерений.

Удобный для вывода информации вид страницы не всегда оптимален для ввода результатов измерений и наблюдений. Поэтому, целесообразно при создании формы протокола поверки использовать два листа книги Excel – лист ввода информации и лист вывода информации. Как минимум, лист ввода информации должен содержать ячейки ввода информации, предполагаемой для занесения методикой поверки, но может содержать дополнительную информацию об особенностях измерительной схемы, комментарии к отдельным этапам поверки. Часть ячеек листа вывода информации содержит текст, а в прочей части ячеек, подлежащих заполнению, содержатся ссылки на ячейки листа ввода, в которых находятся соответствующие результаты поверки.

Грамотная структура системы электронных протоколов позволяет минимизировать количество вводимой информации и использовать ее более эффективно.

По признаку общности информация, заносимая в протокол поверки, может быть разделена на следующие типы:

1) информация, общая для средств измерений нескольких типов (характеристики средств поверки, используемые для расчетов; условия окружающей среды на месте проведения поверки);

2) информация, общая для средств измерений одного типа (документ на методику поверки; требования к средству измерения, определяемые методикой поверки);

3) информация о конкретном экземпляре средства измерений (комплектация конкретного экземпляра, результаты предыдущих поверок);

4) информация о конкретной поверке конкретного экземпляра средства измерений (результаты поверки и информация, необходимая для соотнесения их с определенной поверкой).

Чтобы исключить необходимость многократного изменения более общей информации в нескольких местах ее присутствия, эту информацию хранят в одном месте. В места, где эта информация необходима, помещают ссылки на место ее хранения.

В системе протоколов поверки, создаваемой и применяемой в нашем отделе, этот принцип используется для хранения информации, общей для средств измерений нескольких типов и общей для средств измерений одного типа. Эта информация хранится в книге Excel на сетевом диске. Особенностями этой книги Excel являются:

·        жесткая, неизменная структура каждого листа;

·        минимальная обработка информации в ячейках.

Хранение информации об условиях окружающей среды на месте проведения поверки в виде журналов учета условий окружающей среды на бумажном носителе не позволяет эффективно работать с этой информацией в контексте описываемой системы протоколов поверки. Возможным решением является создание единой для ФБУ «УРАЛТЕСТ», автоматизированной электронной системы внесения и хранения информации об условиях окружающей среды. Существуют готовые решения, позволяющие объединять массив измерителей влажности и температуры в сеть с использованием, например, интерфейса RS485 или Wi-Fi.

Специфика работы ФБУ «УРАЛТЕСТ» заключается в том, что в организацию на периодическую поверку могут поступать одни и те же средства измерений. Наличие заложенной в систему протоколов поверки возможности использовать информацию о конкретном экземпляре средства измерений положительно скажется на качестве работы поверителей. Это позволит, например, отслеживать изменения в состоянии средства измерений, оставлять комментарии для последующих поверок.

В описываемой системе протоколов используется принцип «один файл – один протокол». Впоследствии предполагается осуществлять хранение информации в форме базы данных, что позволит использовать особенности информации информацию о конкретном экземпляре средства измерений. Условием создания такой базы данных является определение набора необходимых и достаточных переменных для их хранения в базе данных.

Наконец, информация о конкретной поверке конкретного экземпляра средства хранится в самих файлах протоколов поверки. Это отдельные файлы, название каждого из которых содержит такую информацию, как:

1) тип прибора;

2) год проведения поверки;

3) номер счета;

4) заводской номер.

Такой способ идентификации позволяет быстро найти необходимый протокол стандартными средствами операционной системы.

При использовании алгоритмов обработки информации, занимающих на листе книги Excel больше одной строки, к листам ввода и вывода информации целесообразно добавить лист обработки информации для их размещения.

Описанные выше элементы структуры системы электронных протоколов отражают этапы развития, которые прошла система протоколов, создаваемая и применяемая в нашем отделе. В эту систему вносились изменения, что требовало внесения одинаковых изменений в формы протоколов каждого типа. Для исключения временных затрат на эту процедуру, пропорциональных количеству типов средств измерений, формы протоколов которых присутствуют в системе, было решено поместить отдельные формы протоколов поверки в одну книгу Excel. Механизм отображения только одной из внесенных форм протоколов поверки реализован с использованием инструмента «Фильтр» для скрытия ненужных строк.

 

Специфические задачи, решаемые с помощью Excel

Ряд задач, возникающих перед поверителем, может быть решен с использованием стандартных средств Excel.

Визуальное выделение ячейки с погрешностью измерений, значение которой выходит за пределы, ограниченные нормируемой погрешностью.

Используем для этого инструмент «Условное форматирование», позволяющий изменять формат ячейки в зависимости от ее значения. Создадим для ячейки со значением погрешности два правила:

·        правило для значений, превышающих положительное значение нормируемой погрешности;

·   правило для значений, меньших, чем отрицательное значение нормируемой погрешности.

Следствием наступления любого из описанных правилами условий будет изменение формата ячейки на выбранный нами. Например, можно изменить тип начертания шрифта, цвет текста или фона.

Отображение корректного количества знаков после запятой.

Например, на дисплее средства измерений при индикации значений в диапазоне:

·        от 0 до 10 отображается три знака после запятой;

·   от 10 до 100 отображается два знака после запятой.

Для ячейки с показаниями прибора в список правил «Условного форматирования» добавим два правила:

1. для значений ячейки больше 10 установим формат «числовой с двумя десятичными знаками»;

2. для значений больше нуля установим формат «числовой с тремя десятичными знаками».

Возможность перемещения только по ячейкам листа, в которые необходимо ввести результат измерений или наблюдений.

Используем режим защиты листа, который ограничивает доступ к ряду функций работы с листом. В нашем случае необходимо ограничить доступ к возможности выделения всех ячеек листа, кроме тех, в которые планируется занесение результатов поверки. Для этого нажмем кнопку «Защитить лист» и отметим пункт «Выделение незаблокированных ячеек». Каждая ячейка таблицы по умолчанию является защищаемой. Отключим защиту ячеек, по которым планируется перемещение в режиме защиты листа, убрав галочку свойства «Защищаемая ячейка» в окне «Формат ячеек» для каждой из этих ячеек.

Задание области листа, передаваемой для печати.

В версиях Excel до 2007 в режиме разметки страницы на таблице отображаются линии, разделяющие части ячеек, которые будут напечатаны на разных листах. Параметры полей, колонтитулы изменяются в отдельном окне параметров страницы. В версиях Excel, начиная с 2007, появился режим отображения, аналогичный используемому в качестве стандартного режима отображения в текстовом редакторе Word. Этот режим позволяет работать с таблицей в таком виде, в котором она будет напечатана.

Предположим, что текст в строке таблицы должен начинаться с отступа шириной 20 мм от левого поля страницы. В общем случае текст в ячейке отображается от левого края ячейки, поэтому, для появления такого отступа, между ячейкой с текстом и полем страницы должны находиться пустые ячейки, суммарная ширина которых равна 20 мм. Подобные сложности с горизонтальным размещением текста в строках таблицы могут быть исключены. Для этого изменим размер столбцов, занятых формой протокола, на достаточно малое значение, например, 5 мм. В зависимости от размера и места расположения необходимых элементов на форме протокола, ячейки могут быть объединены между собой, создавая поля вывода информации.

Направления развития проекта

Большинство решений, используемых в описываемой системе протоколов, в том числе приведенные выше, используют стандартные инструменты Excel. Существует ряд проблем, которые можно решить эффективнее с использованием возможностей языка программирования Visual Basic for Application (VBA):

·   Неинтуитивность работы с листом ввода информации.

Следует добавить на лист ввода информации стандартные элементы управления. Например, обновить строки, скрываемые фильтром, и обновлять данные из внешней книги Excel можно нажатием одной кнопки, находящейся на листе, запускающей выполнение макроса.

·   Значительное увеличение количества памяти, требуемой для хранения протоколов в процессе использования системы протоколов поверки.

С добавлением в книгу Excel с формами протоколов поверки дополнительных форм растет размер этого файла. При каждой процедуре поверки создается дополнительная копия этого файла. Для экономии места на сервере, необходимо реализовать механизм удаления из дополнительной копии информации, не относящейся к поверенному в конкретной процедуре поверки типу средства измерений.

·   Создание дополнительных форм протоколов поверки занимает значительное время.

Процесс добавления в книгу Excel c формами протоколов поверки новых форм содержит повторяющиеся действия. Описав алгоритм их выполнения на языке VBA, можно упростить процесс добавления формы. Помимо прочего, это уменьшит количество ошибок, вызванных человеческим фактором. Пример такого действия – добавление таблицы ввода информации об измерении нескольких значений физической величины с расчетом относительной погрешности измерения каждого значения.

·   Трудности, связанные с совместной разработкой книги Excel с формами протоколов поверки.

Поверитель должен иметь возможность редактировать форму протокола поверки, с которой он работает. Для этого необходимы:

·   наличие единых правил редактирования, способствующих унификации частей системы протоколов поверки, созданных разными людьми;

·   инструменты, упрощающие добавление новых форм в книгу Excel форм протоколов поверки.

Аргументы против использования электронных протоколов поверки

В качестве аргументов против использования электронных протоколов приводятся следующие:

·   Для их создания и применения необходимы специальные навыки.

Для использования электронных протоколов достаточно общей компьютерной грамотности. Основные же решения, используемые при создании электронных протоколов – типовые, легко поддающиеся описанию в виде наглядной инструкции.

·   На создание и отладку формы протокола требуется значительное время.

Один из способов уменьшения влияния этого фактора – создание в первую очередь электронных протоколов для типов средств измерений, поверка которых более востребована, так как количество времени, сэкономленного за счет использования электронных протоколов, пропорционально количеству поверяемых средств измерений данного типа. Другой способ – разработка инструментов, упрощающих создание формы протокола поверки.

·   Для занесения результатов поверки в электронный протокол необходимо наличие электронного устройства на месте проведения поверки.

Excel можно отнести к типу программного обеспечения, нетребовательного к вычислительной мощности электронного устройства, а значит, возможно использование устройств начального и среднего ценовых сегментов.

Значительную долю рабочего времени поверителя занимает работа с информацией. Учитывая большой объем информации, становится актуальным вопрос увеличения скорости ее обработки. Общим подходом в решении этой задачи является перевод этой информации в электронный вид для ее обработки с применением электронных устройств. Электронный протокол поверки – инструмент, реализующий этот подход для случая результатов поверки.

Оформление результатов поверки в виде электронного протокола поверки целесообразно в тех случаях, когда в них содержатся расчетные величины, расчетные характеристики, или другая информация, предполагающая обработку.

Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в написании статьи Возняку С. Г., Гусельниковой Ю. В., Крюкову Р. Е., Кузнецовой Е. А., Лайпановой Ю. С., Лезовой Ю. А., Мысик Н. Ю., Никитину В. В., Павликовой И. В., Садкиной Т. А.

Динар Сулейманов,
инженер по метрологии 2 категории
отдела ОЕИ магнитных величин и неразрушающего контроля