Разработка и стандартизация программных средств и информационных технологий. Метрология, качество и сертификация программного обеспече

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ, СТАТИСТИКИ И ИНФОРМАТИКИ

Институт  компьютерных технологий

Кафедра математического обеспечения и

администрирования информационных систем 
 
 

Курсовая  работа

По  курсу «Разработка  и стандартизация программных средств  и информационных технологий (2). Метрология, качество и сертификация программного обеспечения»

На  тему «Метрология  и научно-технический  прогресс» 
 
 
 

 Выполнил: 
 

                                                                                               Руководитель: 
 
 
 

Москва 2010 
 

Содержание.

Введение3 

1. Основы  метрологии. 5
2. Научно-технический прогресс. 15
3. Значение метрологии для научно-технического прогресса. 22

 

Заключение24

Список литературы и интернет ресурсы. 26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

        Великий русский ученый Д. И. Менделеев, основатель отечественной метрологии, писал: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без  меры».^[9] Эти замечательные слова подтверждаются всем ходом развития мировой науки.

  С течением мировой истории человеку приходилось измерять различные  вещи, взвешивать продукты, отсчитывать  время. Для этой цели понадобилось создать  целую систему различных измерений, необходимую для вычисления объема, веса, длины, времени и т. п. Данные подобных измерений помогают освоить количественную характеристику окружающего мира. Крайне важна роль подобных измерений при развитии цивилизации. Сегодня никакая отрасль народного хозяйства не могла бы правильно и продуктивно функционировать без применения своей системы измерений. Ведь именно с помощью этих измерений происходит формирование и управление различными технологическими процессами, а также контролирование качества выпускаемой продукции. Подобные измерения нужны для самых различных потребностей в процессе развития научно—технического прогресса: и для учета материальных ресурсов и планирования, и для нужд внутренней и внешней торговли, и для проверки качества выпускаемой продукции, и для повышения уровня защиты труда любого работающего человека. Несмотря на многообразие природных явлений и продуктов материального мира, для их измерения существует такая же многообразная система измерений, основанных на очень существенном моменте – сравнении полученной величины с другой, ей подобной, которая однажды была принята за единицу. При таком подходе физическая величина расценивается как некоторое число принятых для нее единиц, или, говоря иначе, таким образом получается ее значение. Существует наука, систематизирующая и изучающая подобные единицы измерения, – метрология. Как правило, под метрологией подразумевается наука об измерениях, о существующих средствах и методах, помогающих соблюсти принцип их единства, а также о способах достижения требуемой точности.

  Происхождение самого термина «метрология» связано с двумя греческими словами: metron, что переводится как «мера», и logos – «учение». Бурное развитие метрологии пришлось на конец XX в. Оно неразрывно связано с развитием новых технологий. До этого метрология была лишь описательным научным предметом. Следует отметить и особое участие в создании этой дисциплины Д. И. Менделеева, которому подевалось вплотную заниматься метрологией с 1892 по 1907 гг… когда он руководил этой отраслью российской науки. Таким образом, можно сказать, что метрология изучает:

  1) методы и средства для учета продукции по следующим показателям: длине, массе, объему, расходу и мощности;

  2) измерения физических величин и технических параметров, а также свойств и состава веществ;

  3) измерения для контроля и регулирования технологических процессов. 

Выделяют  несколько основных направлений метрологии:

  1) общая теория измерений;

  2) системы единиц физических величин;

  3) методы и средства измерений;

  4) методы определения точности измерений;

  5) основы обеспечения единства измерений, а также основы единообразия средств измерения;

  6) эталоны и образцовые средства измерений;

  7) методы передачи размеров единиц от образцов средств измерения и от эталонов рабочим средствам измерения. Важным понятием в науке метрологии является единство измерений, под которым подразумевают такие измерения при которых итоговые данные получаются в узаконенных единицах, в то время как погрешности данных измерений получены с заданной вероятностью. Необходимость существования единства измерений вызвана возможностью сопоставления результатов различных измерений, которые были проведены в различных районах, в различные временные отрезки, а также с применением разнообразных методов и средств измерения. 

  Следует различать также  объекты метрологии:

  1) единицы измерения величин;

  2) средства измерений;

  3) методики, используемые для выполнения измерений и т. д.

  Метрология  включает в себя: во-первых, общие правила, нормы и требования, во-вторых, вопросы, нуждающиеся в государственном регламентировании и контроле. И здесь речь идет о:

  1) физических величинах, их единицах, а также об их измерениях;

  2) принципах и методах измерений и о средствах измерительной техники;

  3) погрешностях средств измерений, методах и средствах обработки результатов измерений с целью исключения погрешностей;

  4) обеспечении единства измерений, эталонах, образцах;

  5) государственной метрологической службе;

  6) методике поверочных схем;

  7) рабочих средствах измерений.

  В связи с этим задачами метрологии становятся: усовершенствование эталонов, разработка новых методов точных измерений, обеспечение единства и  необходимой точности измерений. 

1. Основы  метрологии.

Введение  в метрологию.

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.^[5]

Точность  средства измерений — степень совпадения показаний измерительного прибора с истинным значением измеряемой величины. Чем меньше разница, тем больше точность прибора. Точность эталона или меры характеризуется погрешностью или степенью воспроизводимости.^[6]

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Метрология  состоит из 3 разделов:

• Теоретическая

Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений, физических величин, их единиц, методов измерений).

• Прикладная

Изучает вопросы  практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении  находятся все вопросы метрологического обеспечения.

• Законодательная

Устанавливает обязательные технические и юридические  требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Цели  и задачи метрологии:

• Создание общей теории измерений;
• образование единиц физических величин и систем единиц;
• разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);
• создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

    Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе. 

Аксиомы метрологии:

1. Любое измерение есть сравнение.
2. Любое измерение без априорной информации невозможно.
3. Результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

 

Исторические  аспекты метрологии.

    Проблема  обеспечения единства измерений  имеет возраст, сопоставимый с возрастом  человечества. Как только человек  стал обменивать или продавать результаты своего труда, возник вопрос - как велик  эквивалент этого труда и как  велик продукт, представленный на обмен  или продажу. Для характеристики этих величин использовались различные  свойства продукта - размеры,- как линейные, так и объемные,- масса или вес, позднее цвет, вкус, состав и т. д. и т. п. Естественно, что в давние времена еще не существовало развитого  математического аппарата, не было четко сформулированных физических законов, позволяющих охарактеризовать качество и стоимость товара. Тем  не менее проблема справедливой сбалансированной торговли была актуальна всегда. От этого зависело благосостояние общества, от этого же возникали войны.

    Первыми средствами обеспечения единства измерений  были объекты, которые имеются в  распоряжении человека всегда. Так  появились первые меры длины, опирающиеся  на размеры рук и ног человека. На Руси использовались локоть, пядь, сажень, косая сажень. На Западе - дюйм, фут, сохранившие свое название до сих пор. Поскольку размеры рук и ног у разных людей были разными, то должное единство измерений не всегда удавалось обеспечить. Следующим шагом были законодательные акты различных правителей, предписывающие, например, за единицу длины считать среднюю длину стопы нескольких людей. Иногда правители просто делали две зарубки на стене рыночной площади, предписывая всем торговцам делать копии таких «эталонных мер». В настоящее время такую меру можно видеть на Вандомской площади в Париже в том месте, где когда-то располагался главный рынок Европы.

    По  мере развития человечества и науки, особенно физики и математики, проблему обеспечения единства измерений  стали решать более широко. Появились  государственные службы и хранилища  мер, с которыми торговцам в законодательном  порядке предписывалось сравнивать свои меры. Для определения размеров единиц выбирались размеры объектов, не изменяющиеся со временем. Например, для определения размера единицы  длины измерялся меридиан Земли, для определения единицы массы  измерялась масса литра воды. Единицы  времени с давних времен до настоящего момента связывают с вращением  Земли вокруг Солнца и вокруг собственной  оси.

    Дальнейший  прогресс в обеспечении единства измерений состоял уже в произвольном выборе единиц, не связанных с веществами или объектами. Это связано с  тем фактом, что изготовить копию  меры (передать размер единицы какой-либо величины) можно с гораздо более  высокой точностью, чем повторно независимо воспроизвести эту меру. В самом деле, точность определения  длины меридиана и деления  его на 40 миллионов частей оказывается  очень невысокой. Подробно к этому  мы вернемся при определении основных понятий и категорий метрологии. Здесь в кратком историческом экскурсе интересно вспомнить, что  программа измерения длины парижского меридиана оказалась более полезной в составлении подробных карт перед наполеоновскими войнами, чем в точном определении единицы  длины.

    Гигантский  скачок в точности измерений механических величин был совершен при внедрении  лазеров в измерительную технику. Образно говоря, точность средств  измерения стала определяться параметрами  отдельного атома. Если выбрать определенный тип атома, определенный изотоп элемента, поместить атомы в резонатор  лазера и использовать все преимущества, присущие лазерному излучению, то реально  достижимая погрешность воспроизведения  единицы длины может сказываться  в тринадцатом-четырнадцатом знаках.

    История развития науки об обеспечении единства измерений может быть прослежена не только на совершенствовании точности и единообразия определения какой-то одной единицы. Важным моментом является количество единиц физических величин, их отнесение к основным или производным, а также исторический аспект образования дольных и кратных единиц.

    По  мере совершенствования физики и  математики появилась проблема измерения  нового класса физических величин. Так  при развитии теории электричества  встал вопрос - как быть с единицами  электромагнитных величин? С одной  стороны, новый класс явлений  подсказывал необходимость введения новых единиц и величин. С другой - исходно была установлена связь между электромагнитными явлениями и эффектами механическими - законы Кулона и Био-Савара-Лапласа. Точки зрения наиболее авторитетных ученых по этому поводу также разделились. Некоторые считали, что «рассмотрение (электромагнитных явлений) будет более плодотворным, если ввести четвертую, не зависящую от механических единицу» (А. Зоммерфельд). Другие, напротив, считали различные проявления свойств материи единым целым и были противниками введения независимых электрических величин и единиц. В результате в практике появились системы единиц физических величин, имеющие различное число основных, т. е. произвольно выбранных, физических величин. Подробно на этом мы остановимся в разделе, посвященном единицам физических величин.