Автоматизация при выполнении поверочных работ

Дата публикации: 17.06.2019 13:09

В настоящее время любая сфера жизнедеятельности человека немыслима без измерений, единиц величин и их эталонов, а обеспечение как национального, так и международного единства измерений (далее – ОЕИ) возможно только при наличии специальной службы, являющейся организующим центром в каждой стране и во всём мире.

ФБУ «УРАЛТЕСТ» осуществляет полномочия в Свердловской области в сфере технического регулирования и метрологии, включая стандартизацию, обеспечение единства измерений, оценку соответствия, аккредитацию, испытания и продвижение политики Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии.

В соответствии с «Руководством по качеству работ по поверке средств измерений» (РК 070-001-2016), действующим в организации, во всех помещениях, в которых проводится поверка, хранятся эталоны и приборы заказчиков, должна быть обеспечена возможность проведения контроля условий окружающей среды с использованием поверенных в установленном порядке средств измерений. Периодичность контроля параметров таких внешних факторов определена с учётом результатов анализа рисков обеспечения инфраструктуры и производственной среды.

Есть три вида условий окружающей среды, подлежащих измерению и регистрации в учреждении: установленные методиками поверки (применяются при оказании метрологических услуг); условия эксплуатации средств измерений согласно технической документации; условия хранения средств измерений в соответствии с их паспортными характеристиками. Как правило, принимаются минимально необходимые условия: температура воздуха от 10,0 до 35,0 °С, относительная влажность воздуха не более 80,0 %.

Параметры условий окружающей среды контролируются и фиксируются в рабочие дни в следующих документах:

  • во внутренних протоколах поверки средств измерений при проведении работ вне производственных площадок ФБУ «УРАЛТЕСТ», а также при необходимости во время проведения работ в отделах учреждения с целью протоколирования текущих параметров при проведении конкретной поверки;
  • в электронном журнале контроля условий окружающей среды в производственных помещениях ФБУ «УРАЛТЕСТ», который ведётся в рамках программного обеспечения «Метрология УРАЛТЕСТ» (в соответствии с требованиями ведение записей проводится сотрудниками соответствующих подразделений ОЕИ для каждого отдельного кабинета или лаборатории два раза в течение рабочего дня: в 10.00 и в 14.30).

В обязательном порядке регистрируются температура и относительная влажность воздуха, а также параметры электрического тока в сети, для чего руководителями подразделений назначаются ответственные лица, которые несут ответственность за регулярность, полноту проведения контроля в закреплённом помещении. Результаты измерений фиксируются с округлением до десятых долей единицы.

 

Приборам, применяемым для контроля условий окружающей среды, необходимо иметь действующий статус поверки, а их метрологическим характеристикам - соответствовать положениям методик поверки в части предъявляемых требований (погрешность измерений не должна превышать допустимого отклонения) и требованиям описания типа.

 

На сегодняшний день в вышеуказанных целях применяется оборудование двух видов:

1. Средство измерений типа Testo 622 с характеристиками:

  • Температура: -10 до +60 °C;
  • Влажность: 0-100 % ОВ (без образования росы);
  • Абсолютное давление: 300-1200 гПа;
  • 4 батареи питания (AA);
  • Частота измерений 10 с;
  • Приём информации потребителем - визуальный.

Данный прибор является индикатором, разработанным для контроля окружающих условий в лабораториях во время постановки опытов и проведения калибровок. На дисплей одновременно выводятся показания температуры, влажности и давления, с возможностью просмотреть максимальное и минимальное значения контролируемых параметров. Ресурс работы зависит от качества элементов питания и составляет до 12 месяцев, что соответствует межповерочному интервалу. Средство измерения не русифицировано и производится за пределами Российской Федерации.

 

2. Приборы для измерений температуры и относительной влажности воздуха типа CENTER 310 с характеристиками:

  • Температура: -20 до +60 °C;
  • Влажность: 0-100 % ОВ (без образования росы);
  • Абсолютное давление: 300-1200 гПа;
  • Элемент питания 9 В (тип «Крона») или AC-DC адаптер 9 В / 100 мА;
  • Приём информации - визуальный.

 

Поверка и настройка оборудования – важное занятие, которое требует сосредоточенности и внимания. Было бы здорово, если при этом специалисты могли бы не отвлекаться на ежедневное списывание данных с приборов, в этом случае оптимальным решением станет автоматизация процесса занесения в электронную базу показаний оборудования, измеряющего температуру, атмосферное давление и влажность. Поэтому наш конструкторско-технологический отдел взялся за решение такой амбициозной задачи, в рамках которой выделены несколько этапов:

  • Разработка действующей модели нового средства измерений контроля параметров окружающей среды;
  • Проведение предварительных испытаний технических характеристик;
  • Создание и отладка работы программы системы контроля в УРАЛТЕСТе;
  • Создание и отладка работы программы разрабатываемого прибора;
  • Проведение испытаний для утверждения типа средства измерения;
  • Разработка.

 

Технический замысел разделился на три основных направления разработки:

1.Плата датчиков;

2.Плата управления;

3.Корпус прибора (в том числе креативный внешний вид).

В процессе разработки платы датчиков был сделан выбор комплектующих в пользу датчиков давления LPS и сдвоенного датчика температуры-влажности SHT, которые имеют стабильные характеристики работы.

Размеры датчиков, применяемых в приборе, удивляют своей миниатюрностью:

  • датчик давления, применённый в приборе размерами 3х3 мм, высотой 1 мм, имеет 16 выводов;
  • датчик температуры и влажности размерами 2,5х 2,5 мм, высотой 0,9 мм, имеет 8 электрических выводов.

Метрологические характеристики измерительных датчиков были согласованы с отделом обеспечения единства теплотехнических измерений, а электрическая схема сигналов с необходимыми установочными микроэлементами, на основании которой появились чертежи печатной платы, разработаны в конструкторско-технологическом отделе. Непосредственно плата изготовлена в ЗАО «Техносвязь» - профильной компанией из Екатеринбурга, являющейся партнёром ФБУ «УРАЛТЕСТ» на протяжении последних 20 лет.

 

Основной функционал платы управления:

  • Контроль и работа прибора;
  • Организация и отсчёт времени;
  • Хранение и запись показаний;
  • Выдача показаний по запросу программы выписки свидетельств о поверке;
  • Взаимодействие с установленным дисплеем прибора и диалог с платой датчиков.

 

При разработке платы мы столкнулись с вопросами стабильности работы внутреннего блока питания, постоянно требующими уточнений, по функционированию внутреннего блока питания, откликам операционной и накопительной памяти, по влиянию на достоверность показаний тепловыделений при работе прибора. С помощью накопленного опыта при производстве компаратора компьютерного рН ТЕСТ 01, выпускаемого нашим подразделением, технически грамотного персонала и наличия инструментальной базы, мы с достоинством решали возникающие проблемы. Главным расходным материалом стало рабочее время.

 

При создании корпуса основной задачей была минимизация расходов. Наилучшим выходом оказалось самостоятельное изготовление конструкции с использованием имеющегося в отделе оборудования, а также распространённых, недорогих, эстетично выглядящих, устойчивых в эксплуатации и легко обрабатываемых материалов, поэтому выбор был остановлен на органическом стекле и берёзовой фанере. Люди с техническим образованием и призванием имеют по большей части математическое мышление, и мы не оказались исключением, поэтому точная наука геометрия пришла на помощь.

 

Пилотные образцы прибора имели прямоугольный корпус в двух вариантах исполнения: с дисплеем, что даёт возможность пользователю воспринимать информацию визуально, и без вывода показаний на дисплей (эта версия предназначалась для применения в помещениях хранения). Обе модификации обладают возможностью передачи данных посредством Wi-Fi. Используя передовые технологии, мы максимально стараемся снять скучную, но необходимую работу с плеч поверителей и переложить её на разрабатываемых нами железных помощников.

Метеосмарт

Мы решили еще поэкспериментировать с корпусом и поработать над дизайном прибора - в развитие геометрических форм появились на свет корпусы в виде треугольной призмы.

Метеосмарт

Параметры прибора

При получении достойно работающих экземпляров появилось и название нашему изобретению – MeteoSmart.

При задумке мы отталкивались от потребности в оборудовании, предназначенном именно для метрологических лабораторий, осуществляющих поверку (калибровку) и обладающих помещениями для хранения средств измерений заказчиков. По характеристикам прибор должен обходить уже существующие, ниже приведена сравнительная таблица характеристик трёх приборов: нашего изобретения и двух других, уже существующих и использующихся в метрологических лабораториях:

Наименование характеристики

Прибор

MeteoSmart

CENTER 310

Тесто 622

Страна-изготовитель

Россия, Екатеринбург

Тайвань

Германия

(пр-во в Китае)

Диапазон измерений температуры, ºС

от 0 до +60

от -20 до +60

от -10 до +60

Диапазон измерений относительной влажности, %

от 5 до 90

от 0 до 100

от 10 до 95

Диапазон измерений абсолютного давления, гПа

от 300 до 1200

-

от 300 до 1200

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры, ºС

±0,4

±0,7

±0,4

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений относительной влажности, %

±2

±2,5

±3

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений абсолютного давления, гПа

±4

-

±5

Питание прибора

AC-DC 5 В адаптер 600 мА , 5 В PowerBank с USB выходом

9 В (тип «Крона»); AC-DC адаптер 9 В / 100 мА

4 батареи питания (AA)

Передача измерений

на дисплей,

по WI-FI

на дисплей

на дисплей

Габаритные размеры, мм

85х185х25

64х186х30 и дополнительно датчик  190 х 15

105х185х36

Межповерочный интервал, месяцев

12

12

12


Сотрудники отдела автоматизированных систем управления разработали специальную программу, которая позволяет организовать контроль параметров с MeteoSmart.  Информацию можно получить с помощью компьютера в любой отрезок времени, более того, с учётом выходных дней и за произвольный период. Программа позволяет визуализировать движение регистрируемых значений с течением времени и просматривать графики для каждого помещения (лаборатории), исходя из выбранного интервала.

Несмотря на возникающие проблемы и сложности в процессе технического творчества, работа конструкторско-технологического отдела по заявкам заказчиков не прекращалась, мы также производили и поверяли компаратор компьютерный рН ТЕСТ 01, изготавливали поверительные и калибровочные клейма, выполняли ремонты средств измерений. И это помогло нам увидеть MeteoSmart в рабочем режиме - интересно было наблюдать за функционированием прибора в реальном времени. Например, изменение параметров микроклимата нашей лаборатории с 8-00 до 16-30 выглядит таким образом: 

Графики параметров температуры, влажности и атмосферного давления

Журнал контроля
Диаграмма параметров окружающей среды кабинета 400

Один из опытных образцов был установлен в производственном помещении отдела обеспечения единства теплотехнических измерений. Показания прибора можно было наблюдать в выбранном временном отрезке с 14-00 до 16-30.

Контроль факторов

Диаграмма параметров окружающей среды кабинета 317

С точки зрения экономического эффекта на решение проблемы можно посмотреть по трудозатратам высококлассных специалистов во всей организации. Каждая лаборатория проводит контроль и запись параметров в электронный журнал, в отдельны случаях данные дополнительно вносятся ещё и в бумажную версию документа. Для напоминания о необходимости фиксации информации сотрудники даже ставят будильник, который выдаёт напоминания во время поверки/калибровки. Если, как в условии задачи, мы возьмём, допустим, 60 поверочных и испытательных лабораторий и 10 помещений для хранения средств измерений, при этом у одного поверителя на снятие и занесение в журнал уходит 8 минут два раза в день, то получаем за год приличную издержку временных ресурсов высококвалифицированных специалистов: (60 +10) х (8х2) х 365 дней = 6 813 часов.

При стандартной рабочей 40-часовой неделе в текущем году количество рабочих часов составит 1970, если мы поделим это количество часов на количество рабочих часов за год, то в результате четверо коллег занимаются на протяжении года только регистрацией параметров микроклимата.

По завершению разработки системы у нас в руках окажется рабочий программный продукт и самодостаточное средство измерения, которое высвободит время у поверителей для выполнения своих непосредственных обязанностей. Появится возможность круглосуточно контролировать условия окружающей среды в производственных помещениях и местах хранения оборудования, невзирая на выходные и праздники, не только в ФБУ «УРАЛТЕСТ», но и у всех аналогичных предприятий, нуждающихся в повышении производительности труда путём исключения из функционала сотрудников мониторинга параметров температуры и влажности и перевода данной работы в автоматический режим. 

 

Игорь Волков,
начальник конструкторско-технологического отдела


Нашли ошибку

Уважаемые заказчики!


Уведомляем вас о смене платежных реквизитов ФБУ «УРАЛТЕСТ», а именно банка, расчетного и корреспондентского счетов. Таким образом, начиная с 01 января 2021 года при перечислении денежных средств в адрес ФБУ «УРАЛТЕСТ», необходимо указывать следующие реквизиты:


ИНН 6662005668 КПП 668501001
Получатель: УФК по Свердловской области (ФБУ «УРАЛТЕСТ», л/счет 20626X40670)
(Внимание! При наборе л/счета X - латинская)
Банк: УФК по Свердловской области
БИК: 016577551
Казначейский счет (р/счет): 03214643000000016200
Единый казначейский счет (корр/счет): 40102810645370000054
ОКТМО: 65701000
КБК: 00000000000000000130 – При оплате за услуг (работ)
КБК: 00000000000000000510 – При возврате обеспечений исполнения контрактов
Приложение: Образец платежного поручения



Заказать обратный звонок Оставьте ваши контакты, и наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время.
Отправьте нам сообщение
Отправьте нам сообщение