Состояние и перспективы развития мирового рынка метрологических услуг Растущие потребности в измерениях

Вид материалаДокументы

Содержание


Важнейшие требования к измерениям и условиям их обеспечения
Условия признания калибровочных и измерительных возможностей
Метрологические институты и центры, имеющие право выдавать сертификаты об измерениях и калибровках со знаком CIPM MRA
Наименование НИИ/центра, (страна)
Федеральный округ
Название и специализация
Перспективы расширения базы метрологических услуг
Подобный материал:
Б.П. Горшков


СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ мирового рынка метрологических услуг


Растущие потребности в измерениях

Как уже отмечалось в [1], международное сообщество в лице международных метрологических организаций уделяет большое внимание анализу современного состояния и потребностей торговли, промышленности и социальной сферы в развитии метрологии, а также в определении тенденций и приоритетов в этой области.

Так в рамках Организации Метрической конвенции с периодичностью проведения заседаний Генеральной Конференции по мерам и весам (ГКМВ) в 4 года готовятся обстоятельные доклады по указанным вопросам. Последний такой доклад был подготовлен и озвучен на 23-й ГКМВ в ноябре 2007 г. в Париже.

В докладе проведен обзор и анализ текущих и прогнозируемых потребностей в развитии метрологии в различных областях измерений. Вот только некоторые примеры.

Во многих областях измерений, в частности, в области измерений времени и частоты, линейно-угловых измерений, измерений механических, а также электрических и оптических величин, уровень требуемой точности возрастает в пределах от трех до десяти раз в течение десятилетия. В некоторых областях существующий уровень точности практически не удовлетворяет требованиям в торговле или безопасности и предельным значениям, установленным законодательными актами. В целом ряде случаев, требуемые эталоны отсутствуют, в силу чего перед национальными метрологическими институтами (НМИ) стоит задача по проведению научных исследований для решения этой проблемы и создания соответствующих эталонов.

Общая тенденция к миниатюризации продукции и внедрению субмикронных технологий, таких как "lab-on-a-chip", предопределяет появление совершенно новых принципов измерений. Нанометрология – это новое направление, предусматривающее разработку новых методов и средств измерений, в том числе разработку первичных и вторичных эталонов и стандартных образцов, предназначенных для измерения объектов в нанометровом диапазоне или для измерения новых параметров.

Международный товарообмен газом и нефтепродуктами, фармацевтическими препаратами, химической и пищевой продукцией продолжает расти, что вызывает необходимость пересмотра метрологических требований в области химии и биотехнологии. При этом достоверные и сравнимые измерения в области испытаний пищевой продукции приобретают все большую важность не только вследствие большого объема и её существенной стоимости, но также в связи с необходимостью контроля безопасности этой продукции (например, проверки генетически модифицированных продуктов).

Постоянно расширяется перечень законодательных актов в области безопасности и защиты окружающей среды, которые во всех случаях требуют признаваемых на международном уровне прослеживаемых и сравнимых измерений.

Дальнейшая разработка и применение новых типов лазеров и интерферометрических методов измерений имеют большое значение для прецизионных линейно-угловых измерений и измерений субшероховатости поверхности, а также, в частности, для измерения наноструктур, применяемых в электронике, оптике и медицине.

Реализация Международной температурной шкалы МТШ-90 должна способствовать повышению точности термодинамических измерений, измерений теплоемкости и теплопроводности и созданию изоляционных материалов, необходимых для энергосберегающих технологий.

Использование абсолютных радиометров и расширение измерительного диапазона для дальней инфракрасной и дальней ультрафиолетовой областей спектра особенно важны, например, для дистанционных измерений, для производства микросхем и литографии.

Более точные прослеживаемые измерения весьма востребованы в области ионизирующих излучений. Повышенное внимание к атомной энергетике и широкое применение ионизирующих излучений в области диагностики, терапии и радиационной защиты требуют создания прецизионного дозиметрического оборудования.

Вот далеко неполный перечень примеров, характеризующих возросшие потребности в высокоточных измерениях.

И хотя экономические сообщества и различные страны оформляют договоренности и вводят в действие законодательные акты, требующие сравнимости результатов измерений и соответствующей неопределенности измерений, до сих пор не сформирована система, регулирующая создание необходимой технической инфраструктуры.

Важнейшие требования к измерениям и условиям их обеспечения

Приведенный выше обзор постоянно растущих потребностей в измерениях и возрастание в связи с этим требований к самим измерениям, особенно в условиях процессов глобализации, позволяет сформулировать основные требования к измерениям, а именно необходимость обеспечения прослеживаемых измерений к единицам СИ, сравнимых и признаваемых на международном уровне.

Обеспечение таких требований к измерениям является важной целью международного сотрудничества в области метрологии.

Фундаментальной основой для выполнения указанных требований к измерениям является наличие в странах метрологической инфраструктуры, признаваемой на международном уровне.

Основные требования к национальной метрологической инфраструктуре сформулированы в МД 1 МОЗМ 2004 года (законодательная основа, руководящий правительственный орган, метрологические институты, система аккредитации соответствующих лабораторий и органов, система обучения, образования, распространения знаний, оказания необходимых услуг для промышленности и экономики в области метрологии).

Однако важны не только состав инфраструктуры, характеризующий ее потенциал, но также организация и управление ее деятельностью, что определяет эффективность ее функционирования по реализации функции как государственного, так и не государственного регулирования обеспечения единства измерений [2].

Именно наличие в стране признанной на международном уровне метрологической инфраструктуры во многом позволяет обеспечить достижение международного признания результатов измерений, проведенных в странах-партнерах, что дает возможность существенно ускорить товарообмен (посредством устранения технических барьеров) и повысить конкурентоспособность взаимопоставляемой продукции и эффективность научно-технического сотрудничества за счёт устранения необходимости дублирования дорогостоящих процедур в странах-импортерах (измерений, испытаний, пробоподготовки …).

К основным условиям обеспечения международного признания результатов измерений и метрологических процедур можно отнести [3]:
  • наличие соответствующих официальных договоренностей (соглашений, меморандумов, протоколов) о принципах, условиях и порядке взаимного признания в рамках международных или региональных метрологических организаций, а также заключенных на двусторонней основе,
  • обеспечение прослеживаемости результатов измерений к эталонам, признанным международным метрологическим сообществом, соблюдение метрологических правил и норм (включая использование аттестованных методик измерений, надлежащего метрологического и вспомогательного оборудования),
  • внедрение в соответствующей измерительной (калибровочной, аналитической, испытательной) лаборатории стандарта ИСО/МЭК 17025, регламентирующего, в частности, наличие эффективной системы менеджмента качества,
  • прохождение лабораторией аккредитации на компетентность в порядке, регламентированном международной организацией ИЛАК (Международное сотрудничество по аккредитации лабораторий).

Условия признания калибровочных и измерительных возможностей

При высоком спросе на метрологические услуги и значительном их разнообразии актуальным является вопрос информационного обеспечения организаций промышленности и экономики – потребителей услуг данными о поставщиках таких услуг, их номенклатуре, характеристиках, степени доверия к ним и т.д.

В настоящее время эти вопросы находят свое решение как на международном, так и на национальном уровнях.

Следует отметить, что публикация достоверных сведений о калибровочных и измерительных возможностях тех или иных поставщиков услуг - институтов, центров, лабораторий - со свободным доступом к информации является еще одним из условий международного признания результатов измерений.

Согласно подписанному в 1999 г. под эгидой Международного Бюро мер и весов (МБМВ) Соглашению CIPM MRA (О взаимном признании национальных эталонов и сертификатов калибровки и измерений, выдаваемых национальными метрологическими институтами) на сайте Международного Бюро мер и весов (МБМВ) публикуются данные о калибровочных и измерительных возможностях (СМС - Calibration and Measurement Capabilities) лишь национальных метрологических институтов (НМИ) – хранителей первичных эталонов своих стран.

Достоверность и взаимное признание СМС, включенных в базу данных МБМВ, основывается на:

всесторонней национальной и международной экспертизе предлагаемых для включения в базу СМС;

результатах международных и региональных сличений национальных эталонов;

наличия в национальных метрологических институтах эффективных систем менеджмента качества (СМК), удовлетворяющих требованиям стандарта ИСО/МЭК 17025;

результатах международных проверок эффективности работы СМК и результатах международной экспертизы СМС по согласованным критериям.

По состоянию на январь 2010 г. общее число СМС в базе МБМВ составляло 22754 позиции.

В первую десятку стран по количеству позиций, включенных в базу данных МБМВ и характеризующих признанные всеми участниками CIPM MRA измерительные возможности их национальных метрологических институтов, вошли страны, показанные на диаграмме рис. 1.



Рис. 1


Как видно из диаграммы, российские метрологические институты по количеству позиций, характеризующих калибровочные и измерительные возможности НМИ, занимают третье место в мире.

Анализ состава СМС той или иной страны позволяет получить представление о развитии в этой стране тех или иных видов измерений, а следовательно, получить представление об уровне развития соответствующих отраслей промышленности и экономики, оценить перспективы и направления промышленного и торгового сотрудничества с этой страной.

Например, СМС США в области физико-химии насчитывает 986 позиций из 2271, что составляет 43,4 %, для Германии число таких СМС равно 593 из 1695 или 35,6 %, что может косвенно свидетельствовать о развитии химической промышленности в этих странах, и очевидно это имеет место в действительности.

Включение в БД МБМВ СМС страны служит не только информационно-рекламным целям ее измерительных возможностей и характеризует ее метрологический потенциал. Имеет место также наделение института – владельца СМС некоторым международным статусом его измерительных и калибровочных услуг, представляемых его потребителям.

Целому ряду национальных метрологических институтов и центров разных стран дано право нанесения на выдаваемых ими сертификатах о калибровке и измерениях логотипа CIPM MRA (таблица 1).

Таблица 1

Метрологические институты и центры, имеющие право выдавать сертификаты об измерениях и калибровках со знаком CIPM MRA


Наименование
НИИ/центра, (страна)


Дата автори-зации

Наименование
НИИ/центра, (страна)


Дата автори-зации

ARPANSA (Австралия)

07.02.2007

KRISS (Корея)

13.10.2006

NMIA (Австралия)

07.11.2006

LNMC (Латвия)

07.11.2006

BEV (Австрия)

01.09.2006

VMT (Литва)

25.01.2007

БелГИМ (Беларусь)

13.11.2006

VSL (Нидерланды)

20.09.2006

Metrology Division (Бельгия)

29.11.2006

MSL (Новая Зеландия)

09.08.2007

INMETRO (Бразилия)

26.03.2007

JV (Норвегия)

12.09.2006

BIM (Болгария)

12.09.2006

NRPA (Норвегия)

29.02.2008

INN (Чили)

13.10.2006

INDECOPI (Перу)

17.11.2009

NIM (Китай)

27.11.2006

GUM (Польша)

09.10.2006

CMS (Тайвань)

26.11.2007

IPQ (Португалия)

11.10.2006

INER (Тайвань)

08.01.2008

ITN (Португалия)

29.06.2007

TL (Тайвань)

28.01.2008

IFIN-HH (Румыния)

29.05.2008

LACOMET (Коста Рика)

11.08.2009

INM (Румыния)

07.11.2006

CENTIS (Куба)

15.04.2009

УНИИМ (Россия)

10.12.2008

CMI (Чешская Республика)

28.08.2006

ВНИИФТРИ (Россия)

13.11.2006

BKSV-DPLA (Дания)

10.01.2008

ВНИИМ (Россия)

13.10.2006

DFM (Дания)

12.10.2006

ВНИИМС (Россия)

07.11.2006

MIKES (Финляндия)

01.09.2006

ВНИИОФИ (Россия)

14.11.2006

LNE (Франция)

04.10.2006

DMDM (Сербия)

23.11.2006

LNE-CETIAT (Франция)

04.10.2006

NMC, A*STAR (Сингапур)

09.10.2006

LNE-ENSAM (Франция)

04.10.2006

SMU (Словакия)

13.03.2007

LNE-INM/Cnam (Франция)

04.10.2006

NMISA (Южная Африка)

13.10.2006

LNE-IRSN (Франция)

04.10.2006

CEM (Испания)

21.12.2006

LNE-LADG (Франция)

04.10.2006

CIEMAT (Испания)

11.08.2009

LNE-LNHB (Франция)

04.10.2006

IFA-CSIC (Испания)

05.01.2007

LNE-LTFB (Франция)

28.05.2009

SP (Швеция)

24.02.2008

LNE-SYRTE (Франция)

04.10.2006

METAS (Швейцария)

07.09.2006

LNE-TRAPIL (Франция)

28.05.2009

PMOD/WRC (Швейцария)

06.10.2008

BAM (Германия)

17.01.2008

NIMT (Таиланд)

13.10.2006

PTB (Германия)

28.11.2006

UME (Турция)

19.10.2006

UBA (Германия)

17.08.2007

ДНДИ "Система" (Украина)

30.07.2007

EIM (Греция)

24.09.2007

NSC IM (Украина)

23.03.2007

SCL (Гонконг, Китай)

20.09.2006

Укрметрстандарт (Украина)

17.08.2007

MKEH (Венгрия)

23.10.2006

LGC (Великобритания)

13.10.2006

NPLI (Индия)

02.03.2007

NEL (Великобритания)

17.09.2008

Puslit KIM-LIPI (Индонезия)

28.01.2009

NPL (Великобритания)

28.08.2006

NML-Ireland (Ирландия)

26.10.2007

LATU (Уругвай)

22.01.2007

ENEA-INMRI (Италия)

13.10.2006

UTE (Уругвай)

28.08.2006

INRIM (Италия)

13.10.2006








Как видно из таблицы, в числе таких институтов российские: ВНИИМС, ВНИИФТРИ, ВНИИМ, ВНИИОФИ, УНИИМ.

В рамках КООМЕТ разработана и применяется типовая форма международного сертификата калибровки [4].

Естественно, что поставщики метрологических услуг, предоставляемые только на базе первичных эталонов стран, не могут удовлетворить огромные потребности всей промышленности, торговли и экономики в целом.

Поэтому основным поставщиком метрологических услуг на внутреннем рынке той или иной страны являются организации, составляющие инфраструктуру национальной системы измерений.

В России это 7 метрологических институтов, являющихся центрами государственных эталонов, и 86 центров стандартизации и метрологии.

Кроме того, в нашей стране услуги могут предоставлять целый ряд метрологических служб и лабораторий, аккредитованных:
  • на право поверки средств измерений – 1196
  • на право калибровки средств измерений – 2501
  • государственных центров испытаний средств измерений – 68
  • органов по сертификации СИ – 40
  • лабораторий радиационного контроля – около 800
  • аналитических лабораторий - около 7000
  • на компетентность в области аттестации методик измерений и экспертизы нормативной и технической документации - 283
  • на техническую компетентность в осуществлении метрологического надзора – 39 и т.д.


В Германии в числе поставщиков метрологических услуг следует указать, прежде всего, Физико-Технический институт (ПТБ), Немецкую службу калибровки (DKD), в состав которой входят 439 аккредитованных калибровочных лабораторий, лаборатории 16 Земельных управлений по мерам и весам и т.д.

В целом ряде случаев, особенно в сфере экспериментальных исследований, при создании новых технологий и т.д. требуется широкая приборно-инструментальная база, включающая уникальные высокоточные измерительные, аналитические и технологические приборы и комплексы.

С этой целью за рубежом и в нашей стране еще в 80-е годы начали создаваться Центры коллективного пользования (ЦКП). Особенно интенсивно эта работа проводилась по линии Роснауки и РФФИ в 2005 г. в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 гг.

В настоящее время в нашей стране по данным НКТ «Инфраструктура» насчитывается 74 ЦКП, которые по территории страны распределены по федеральным округам, как показано в табл.2

Таблица 2

Федеральный округ

Число ЦКП

Центральный

32

Северо-Западный

7

Южный

9

Приволжский

8

Уральский

4

Сибирский

10

Дальневосточный

4


По содержанию своей деятельности ЦКП могут быть многофункциональными или специализированными.

Примером крупного ЦКП многофункционального типа может служить Томский региональный центр коллективного пользования, включающий 10 профильных ЦКП, таких как:

Томский материаловедческий ЦКП;

Центр радиофизических измерений, диагностики и исследований параметров природных и искусственных материалов;

Центр «Нанокомпозит»;

Химико-аналитический центр;

ЦКП «Лазерные технологии» и т.д.

С началом работ по созданию в России наноиндустрии заметное развитие в стране получили ЦКП, работающие в сфере нанотехнологий. Только в Центральном федеральном округе таких центров более 20 (см. таблицу 3).

Таблица 3



Название и специализация

Базовая организация

1

Молодёжный Центр коллективного пользования "Нанотехнологические системы и наноэлектроника"

МГТУ им.Н.Э.Баумана

2

Научно-исследовательский Центр коллективного пользования "Материаловедение и металлургия"

Государственный технологический университет Московский институт стали и сплавов

3

Центр «Биоинженерия»

Ассоциация центров коллективного пользования "Биоинженерия". Российская Академия наук

4

Центр коллективного пользования ВГУ

Департамент науки и инноваций

5

ЦКП «Водородная энергетика и электрохимические технологии»

Московский энергетический институт

6

Тверской региональный межведомственный ЦКП научной аппаратурой и оборудованием




7

Центр коллективного пользования высокоточными методами и средствами оптико-физических измерений

Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений

8

Центр коллективного пользования Идентификация и оценка биотехнологического потенциала микроорганизмов

ФГУП Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов

9

Региональный центр зондовой микроскопии коллективного пользования (Рязань)




10

Центр коллективного пользования "Исследования наноструктурных, углеродных и сверхтвердых материалов"

Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов

11

Научно-образовательный центр "Квантовые приборы и нанотехнологии"

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской Академии наук. Московский Государственный институт электронной техники

12

Центр коллективного пользования "Оптико-спектральные исследования"

Институт спектроскопии

13

Центр Коллективного Пользования МГУ "Технологии получения новых наноструктурированных материалов и их комплексное исследование"

МГУ им. М.В. Ломоносова

14

Центр наноструктурных материалов и нанотехнологий (ЦНСМН)

Белгородский Государственный Университет

15

Центр коллективного пользования "Синхротрон"

ФГУП "НИИФП им. Ф.В. Лукина"

16

Специализированный Центр коллективного пользования "Структурная диагностика материалов"





17

Центр коллективного пользования "Структурно-функциональная и эволюционная геномика"

Российская Академия наук Институт биологии гена

18

Центр коллективного пользования физическими методами исследования строения вещества

Учреждение Российской академии наук Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова  РАН

19

Центр коллективного пользования "Центр постгеномных технологий"

Институт биомедицинской химии

20

Центр коллективного пользования "ЦНИИТМАШ - Аналитика-прочность "

Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения

21

Центр коллективного пользования «Ядерно-физические и радиохимические методы и измерения» (ЦКП ЯРМИ)

Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова

22

ЦКП «Курчатовский центр синхротронного излучения и нанотехнологий»

Российский научный центр «Курчатовский институт»


23

ЦКП "Структурная диагностика материалов"

Институт кристаллографии имени А.В.Шубникова РАН



Такие центры специализируются в сфере наноэлектроники, нанобиотехнологии, по проблемам материалов и материаловедения и т.д. и, в случае создания у себя метрологических служб и соответствующих измерительных и испытательных лабораторий, получения ими аккредитации на проведение тех или иных метрологических работ, могут предоставлять соответствующие услуги заинтересованным организациям.

Таким образом, круг поставщиков услуг и метрологическая база страны может быть заметно расширены.


Перспективы расширения базы метрологических услуг


Согласно программных установок по развитию в Российской Федерации наноиндустрии важнейшей задачей на первом этапе этих работ является формирование инфраструктуры наноиндустрии соответствующей ее современному уровню экономически развитых стран. Одним из показателей такой инфраструктуры и цифровым индикатором ее состояния является доля (в %) применяемых в наноиндустрии современной приборно-инструментальной базы уникальных высокоточных измерительных, аналитических, технологических приборов и оборудования, уникальных стендов и комплексов.

Их применение при разработке, производстве, испытаниях, эксплуатации новых технологий, в конечном итоге сведутся к многочисленным измерениям на всех этапах создания продукции наноиндустрии, включая работы по оценке ее соответствия, и при этом чрезвычайно важно, чтобы результаты оценки соответствия признавались ее импортером в других странах в случае поставок продукции за рубеж.

Таким образом, речь должна идти не просто о применении в работах (в данном случае по нанотехнологии) современных приборов и измерительных комплексов, но и о применении метрологически узаконенных и метрологически обеспеченных в эксплуатации средств измерений. Поэтому в процессе этих работ должны постоянно осуществляться анализ и мониторинг измерительных потребностей и измерительных возможностей с целью метрологического обеспечения нанопродукции на всех стадиях её жизненного цикла. В связи с этим в настоящее время в рамках Регионального отделения Центра метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии в Центральном федеральном округе разрабатывается документ, регламентирующий общие требования к организации и порядку формирования, проведения экспертизы и опубликования на сайте отделения сведений о калибровочных и измерительных услугах, которые могут быть оказаны калибровочными и измерительными лабораториями (центрами) предприятий наносети этого региона.

Для решения тех же задач ВНИИМС и ВНИИФТРИ сочли целесообразным распространить опыт работ по реализации Соглашения CIPM MRA в части публикации данных по СМС широкого круга метрологических центров и лабораторий стран, сотрудничающих КООМЕТ, которые получают размер единиц величин от национальных эталонов, хранимых в НМИ.

Работа осуществляется в рамках проекта КООМЕТ № 404/RU-a/07 и касается разработки процедуры и порядка формирования, проведения экспертизы и опубликования на сайте КООМЕТ данных по калибровочным и измерительным услугам CMS (Calibration and Measurement Services) метрологических лабораторий (центров) стран-партнеров.

Это позволит потребителям метрологических услуг оперативно получать информацию о метрологических услугах лабораторий, данные о которых не могут публиковаться на сайте МБМВ.

В настоящее время для апробации разработанных процедур и форм представления данных на сайте КООМЕТ уже размещены данные о CMS ВНИИМС, НИЦПВ и ВНИИНМ им. А.Бочвара.

Публикация данных по CMS в режиме свободного доступа на сайте КООМЕТ, членами которого сегодня являются организации 18 стран, - важный шаг в направлении международного признания калибровочных и измерительных возможностей лабораторий, заинтересованных в расширении рынка своих метрологических услуг.

Подход к измерениям с рыночных позиций, особенно в промышленности и международной торговле, имеет право на существование. Измерение – продукт труда, товар, имеющий цену, параметры качества, спрос и предложения. В силу этого развитие рынка метрологических услуг может являться одним из стимулов дальнейшего развития метрологии и измерительной техники.


ИСТОЧНИКИ


1. Горшков Б.П. «Современные потребности торговли, промышленности и общества в развитии метрологии». // «Советник метролога». - Пилотный выпуск. - 2007.


2. Сковородников В.А. «Метрологический суверенитет России. Размышления на заданную тему» // «Советник метролога». – 2007 г. - № 1


3. ВНИИМС Отчет о выполнении работы по госконтракту № 54-6/296 от 29.09.2008 г. «Создание элементов инфраструктуры центра метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии в Центральном федеральном округе» Этап 4, раздел 2.3


4. Горшков Б.П. «Евроазиатское сотрудничество государственных метрологических учреждений (КООМЕТ) на этапе перемен (по материалам 17 заседания Комитета КООМЕТ). // «Законодательная и прикладная метрология». - 2007. - № 4.