Метрология, стандартизация и сертификация

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

Р. А. Усманов, С. Г. Кондрашева, В. А. Лашков

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ

И СЕРТИФИКАЦИЯ

Учебно-методическое пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 531.7(075)
ББК 30.10я7

У75

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. А. Н. Грачев

директор ЗАО «Магси» Я. Ф. Магарил

У75

Усманов Р. А.
Метрология, стандартизация и сертификация : учебно-методическое 
пособие / Р. А. Усманов, С. Г. Кондрашева, В. А Лашков; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во 
КНИТУ, 2019. – 172 с.

ISBN 978-5-7882-2675-0

Содержит теоретический и практический материал по метрологии, си
стеме метрологического обеспечения, взаимозаменяемости, стандартизации и 
сертификации.

Предназначено для студентов всех форм обучения направлений подго
товки 15.03.02, 14.03.01, 16.03.03, 13.03.01 при изучении ими дисциплины
«Метрология, стандартизация и сертификация», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Подготовлено на кафедре машиноведения.

ISBN 978-5-7882-2675-0
© Усманов Р. А., Кондрашева С. Г.,

Лашков В. А., 2019

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 531.7(075)
ББК 30.10я7

ВВЕДЕНИЕ

Со времени открытия «окна в Европу» Россия начала интенсив
но европеизироваться во всех областях жизни. Этот процесс продолжается и в настоящее время. 

Если оглянуться немного назад, то можно заметить, что Россия, 

как, впрочем, и все человечество, за 300 лет (см. таблицу) в области 
энергетики шагнула от ветра и лошади до атомных электростанций; в 
области транспорта на суше – от лошади до беспилотных автомобилей, электровозов, магнитных путей; в области морского транспорта –
от галер и парусников до атомных кораблей; в области транспорта в 
небе – с нуля до космических кораблей; в области связи на суше, море 
и небе – от ямщицкой до космической связи и интернета.

Особенно 
заметно 
развитие 
образования 
от
церковно
приходских школ до бюджетного высшего; хранения, распространения и использования информации за последние сто лет.

Можно предположить, что интеллектуальная потребность людей 

в творчестве, исследованиях, конструировании, проектировании в будущем приведет к еще более удивительным достижениям.

Проектирование – это важнейший этап мозговой деятельности 

человека, связанный с измерениями. Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена. Для этого в первую очередь использовались подручные средства. Например, единица драгоценных камней –
карат, что в переводе с языков древнего юго-востока означает «семя 
боба», «горошина»; единица аптекарского веса – гран, что в переводе с 
латинского, французского, английского и испанского означает «зерно». В Киевской Руси в обиходе использовался вершок – длина фаланги указательного пальца; пядь – расстояние между концами вытянутых 
большого и указательного пальцев; локоть – расстояние от локтя до 
конца среднего пальца; «сягать», «достигать», т. е. можно достать, косая сажень – предел того, что можно достать, т. е. расстояние от подошвы левой ноги до конца среднего пальца вытянутой вверх правой 
руки; верста – от «верти», «поворачивая» плуг обратно, длина борозды.

Древние вавилоняне установили год, месяц, час. Впоследствии 

1/86400 часть среднего периода обращения Земли вокруг своей оси 
(суток) получила название секунда.

Развитие энергетики, транспорта, связи в России с 1718 по 2018 гг.

Связь

Небо

0

0

0

Косми
ческая, 

радио,

интер
нет

Море

0

0

Морзе,

радио

Косми
ческая, ра
дио,

интернет

Суша

Ямщик

Ямщик

Телеграф,

телефон

Мобильная

космиче
ская,

интернет,

радио

Транспорт

Небо

0

0

Винтовая

авиация

Реактивная

авиация,

космичес
кие ракеты

Море

Галера

Парусный

корабль

Пароход

Атомный

надводный

и подвод
ный флот

Суша

Лошадь

Лошадь

Лошаль,

паровоз,

автомобиль

Беспилот
ный авто
мобиль,

электровоз,

метро

Энергия

Вода,

ветер,

лошадь

Вода,

ветер,

лошадь, 

паровая

машина

Паровая

машина,

электри
чество

Электри
чество, 

атомная

энергия

Власть

Петр 1

Алек
сандр 

Первый

Ленин

Путин

Год

1718

1818

1918

2018

Важнейшим метрологическим документом в России является 

Двинская грамота Ивана Грозного (1550 г.). В ней регламентированы 
правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ –
осьмины. Ее медные экземпляры рассылались по городам на хранение 
выборным людям – старостам, соцким, целовальникам. С этих мер 
надлежало сделать клейменные деревянные копии для городских померщиков, а с них – для использования в обиходе.

Метрологической реформой Петра I к обращению в России были 

допущены английские меры, получившие широкое распространение 
особенно на флоте и в кораблестроении, – футы, дюймы. Многие
применявшиеся старые меры были установлены в английских мерах. 
Например, старая русская мера длины вершок была установлена как 
1/16 аршина или 7/4 дюйма. Один аршин (тюрк.) – мера длины, применявшаяся в России с XVI в., при Петре 1 была установлена как 
28 дюймов или 16 вершков. 

Идея построения системы измерений на десятичной основе при
надлежит французскому астроному Г. Мутону, жившему в XVII в. 
Позже было предложено принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана. На основе единственной 
единицы – метр – строилась вся система, получившая название метрической. 

В 1875 г. семнадцать государств, в том числе и Россия, подписа
ли метрическую конвенцию, к которой в настоящее время присоединились 48 стран. Конвенция устанавливает международное сотрудничество стран, ее подписавших. Для этого было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ) (Burean International des Poids et
Mesures), находящееся в г. Севре близ Парижа. Задача МБМВ состояла
в том, чтобы гарантировать международную однородность измерений 
и их соответствие Международной системе единиц СИ.

В соответствии с Международной метрологической конвенцией 

Россия получила платиноиридиевые эталоны единицы массы № 12 и 
№ 26 и эталоны единицы длины № 11 и № 28, которые были доставлены в новое здание Депо образцовых мер и весов. В 1892 г. управляющим депо был назначен Д. И. Менделеев, которое в 1893 г. он преобразовал в Главную палату мер и весов – одно из первых в мире научноисследовательских учреждений метрологического профиля.

О том, что мысль материальна, люди знают давно. Эти же люди 

полагают, что космическое пространство является энергетическим 
пространством и все, что в нем размещается, есть определенной плот

ности сгустки энергии. Пространство находится в постоянном движении, видоизменении и, как полагается, в совершенствовании. 

Мысль, являясь энергетическим движением, воздействует на 

энергетическое пространство, которое, в свою очередь, изыскивает 
воздействие в сторону совершенствования мысли и не имеет значения 
во благо или в ущерб пространству, ибо энергия в любом случае видоизменяется. 

Если иметь в виду, что наиболее вероятные и средневероятные 

явления (при большом множестве по нормальному закону) в природе 
превалируют над неблагостными, то очевидно, что совершенствование 
происходит в благостном направлении. Неспроста возникла фраза: 
«Проси и тебе воздастся». Просьба – это энергетический посыл в пространство.

Перейдем к более прозаическим явлениям. В любом государ
стве, имеющем людей, свою идею, территорию, язык, конституцию, 
производства, технологию, всегда есть стремление к лучшей жизни. 
Как известно, любая идея обрастает обычаями, которые выражаются в 
образовании, науке, литературе, искусстве, правоведении, армии, морали, этике и др. Именно наука и образование являются той областью 
деятельности, в которой возникают мощные всплески мыслей, направленных на совершенствование всех сторон жизни государства. 

Важнейшее значение для производств имеет научный подход в 

подготовке инженеров будущего. Разработана система инновационного инженерного образования, методологии и технологии ее реализации 
в вузах нашего государства. Целью системы является решение проблемы подготовки конкурентоспособных инженеров, переподготовки 
преподавателей инженерных вузов на основе предложенной новой методологии проектирования дидактических систем нового поколения, 
разработки и внедрения вариативных программ подготовки инженеров, реализуемых в рамках целенаправленно созданной системы.

Определены основные характеристики инновационного инже
нерного образования, которое строится на освоении современных технологий инженерной деятельности и готовит к инновационной деятельности.

Реализация инновационного инженерного образования включает 

в себя последовательность пяти педагогических инноваций: 

1) средством формирования результатов должны стать наукоем
кие образовательные технологии; 

2) реализуются новые организационные формы – полидисци
плинарные практико-ориентированные коллективы, нацеленные на 

включение будущих инженеров в активную творческую деятельность, 
обеспечение их массового участия в исследовательской и инженерной 
работе; 

3) новый подход к проектированию содержания, построению 

методологии инженерной деятельности; 

4) новый подход к пректированию содержания и процесса инже
нерного образования, который основывается на сочетании контекстного обучения, проблемно-ориентированного и меж – дисциплинарного 
подходов, проектно-ориентированных технологий обучения; 

5) разработана концепция методологической подготовки совре
менного инженера, позволяющая ему осознавать, формулировать и 
творчески решать инженерные задачи, проектировать и конструировать собственную профессиональную деятельность, развивать способности к профессиональной рефлексии, приобретать методологические 
знания и умения. 

Преемственно взаимосвязанные этапы подготовки инженера в 

вузе: 
инструментально-аналитический, 
структурно-синтетический, 

теоретико-интегративный, 
практико-интегративный, 
научно
исследовательский, научно-педагогический. В основу инновационного 
инженерного образования должны быть положены методологии и технологии инженерной деятельности (проектная, конструкторская, коммуникативная, управленческая). Инновационный образовательный 
процесс предполагает внедрение системы интегрированных обучающих технологий посредством создания специальных сред обучения на 
основе комплекса вариативных педагогических моделей организации 
образовательного процесса: проектная модель, коллективная модель, 
групповая модель, индивидуальная модель. 

Высшая модель – модель личностно-ориентированного обуче
ния, которая направлена на формирование готовности к инновационной деятельности, определяющей систему ключевых профессиональных компетенций инженера. Система позволяет осуществить анализ 
деятельности инженера и развитие его личности.

Интернет, глобальные сети передачи информации независимо от 

времени и местонахождения пользователя позволяют обеспечить доступ к электронным информационным ресурсам для обслуживания 
науки, образования и культуры. Информационные методы и технологии все глубже проникают во все виды деятельности. Например: в 
сфере науки и образования они обеспечивают принципиально новый 
уровень получения и обобщения знаний, их распространения и использования. 

Информация существует как в традиционной, так и в электрон
ной форме. Современные информационные технологии позволяют 
приступить к широкомасштабному переводу накопленной информации в электронную форму, к созданию большого числа новых информационных ресурсов сразу в электронном виде. Эта форма представления информации помимо значительного ускорения коммуникативных процессов позволяет на качественно новом уровне организовать 
процессы производства, хранения и распространения информации.

Электронно-библиотечная система – это предусмотренный фе
деральными государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования обязательный элемент библиотечно-информационного обеспечения учащихся вузов, представляющий собой базу данных, содержащую издания учебной, учебнометодической и иной литературы, используемой в образовательном 
процессе.

ЭБС «Университетская библиотека онлайн» – это электронная 

библиотека, обеспечивающая доступ высших и средних учебных заведений, публичных библиотек и корпоративных пользователей к 
наиболее востребованным материалам учебной и научной литературы 
по всем отраслям знаний от ведущих российских издательств. Ресурс 
содержит учебники, учебные пособия, монографии, периодические 
издания, справочники, словари, энциклопедии, видео- и аудиоматериалы, иллюстрированные издания по искусству, литературу нонфикшн, художественную литературу. 

Зарубежными аналогами ЭБС являлись англоязычные электрон
но-библиотечные системы Netlibrary, Ebrary, Questia. Основу ЭБС составляют электронные книги по гуманитарным
и естественно
научным дисциплинам, экономике, управлению, здравоохранению, 
архитектуре и строительству, информационным технологиям. Книги 
сгруппированы в целостные тематические коллекции, представлены в 
едином издательском формате, адаптированном для чтения с экрана (в 
том числе букридеров, планшетов и смартфонов), и приспособленном 
для целей научного цитирования. Основная форма использования ЭБС –
абонентская годовая подписка организации, позволяющая предоставлять бесплатный безлимитный удаленный доступ каждому сотруднику 
или учащемуся этой организации. Доступ к ЭБС возможен через стационарные и мобильные компьютеры, планшеты и смартфоны. 

Проблемы выпуска изделий высокого качества охватывают 

множество вопросов, при решении которых существенное значение 
имеют метрология, стандартизация и сертификация.

Метрология – наука об измерениях, а измерения – один из важ
нейших путей познания. Наука, промышленность, экономика и коммуникации не могут существовать без измерений. Практически нет ни 
одной сферы деятельности человека, где бы интенсивно не использовались результаты измерений, испытаний и контроля.

Взаимозаменяемость изделий (машин, приборов и т. д.), их ча
стей или других видов продукции (материалы, полуфабрикаты и т. д.) 
оценивается их свойством равноценно заменяться другим однотипным 
экземпляром.

Стандартизация изучает вопросы разработки и применения та
ких правил и норм, которые отражают действие объективных техникоэкономических законов, играют большую роль в развитии промышленного производства. [9].

Для регулирования механизмов рыночной экономики большое

значение приобрела сертификация. Для многих видов продукции и 
процессов она стала обязательной. Сертификация рассматривается 
как официальное подтверждение соответствия стандартам и во многом 
определяет конкурентоспособность продукции [9].

1. МЕТРОЛОГИЯ

Как было отмечено, идея построения системы измерений на де
сятичной основе принадлежит французскому астроному Г. Мутону, 
жившему в XVII веке. Позже было предложено принять в качестве 
единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана. На 
основе единственной единицы – метр – строилась вся система, получившая название метрической. 

В 1875 г. семнадцать государств, в том числе и Россия, подписа
ли Метрическую конвенцию, к которой в настоящее время присоединились 48 стран. Конвенция устанавливает международное сотрудничество стран, ее подписавших. Для этого было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ) (Burean International des Poids et
Mesures), находящееся в г. Севре близ Парижа. Задача МБМВ состояла
в том, чтобы гарантировать международную однородность измерений 
и их соответствие Международной системе единиц СИ.

В соответствии с Международной метрологической конвенцией 

Россия получила платиноиридиевые эталоны единицы массы № 12 и 
№ 26 и эталоны единицы длины № 11 и № 28, которые были доставлены в новое здание Депо образцовых мер и весов. 

В 1892 г. Д. И. Менделеев был назначен управляющим депо, ко
торое в 1893 г. он преобразовал в Главную палату мер и весов – одно 
из первых в мире научно–исследовательских учреждений метрологического профиля.

1.1. Основные термины и понятия метрологии

С 1 января 2001 г. на территории России и стран СНГ взамен 

ГОСТ 16263-70 были введены РМГ 29–99 (рекомендации по международной стандартизации ГСИ. Метрология. Основные термины и определения), содержащие основные термины и определения в области 
метрологии, согласованные с международными стандартами ИСО 
31(0–13) и ИСО 1000, регламентирующими использование дольных, 
кратных и других единиц при измерениях. В соответствии с этими документами метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.