Величко Олег Миколайович

УДК 006.354:621.317:389.14

Оптимізація багаторівневої системи стандартизації

національного рівня в галузі метрології

(теорія та практика)

05.01.02 – стандартизація та сертифікація

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Львів – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному університеті “Львівська політехніка”

Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор

Столярчук Петро Гаврилович, завідувач кафедри “Метрологія, стандартизація та сертифікація” Національного університету “Львівська політехніка”

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки,

Туз Юліан Михайлович, завідувач кафедри “Автоматизація експериментальних досліджень” Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”, м. Київ

доктор технічних наук, професор

Пістун Євген Павлович, завідувач кафедри “Автоматизація теплових та хімічних процесів” Національного університету “Львівська політехніка”, м. Львів

доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки,

Мачехін Юрій Павлович, завідувач кафедри “Фізичні основи електротехніки” Харківського національного університету радіоелектроніки, м. Харків

Захист відбудеться “ 12 ” жовтня 2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.08 у Національному університеті “Львівська політехніка” (вул. С. Бандери, 12, Львів-13, 79013, ауд. 226 головного корпусу).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” за адресою вул. Професорська, 1, Львів-13, 79013.

Автореферат розісланий “ 11 ” вересня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, д-р техн. наук, проф. Я. Т. Луцик

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасна метрологія вирішальним чином впливає на розвиток суспільства, економіки, науки і техніки. Національні метрологічні інфраструктури зазнають важливих змін. Метрологія є однією з небагатьох галузей, де раціональним є високий ступінь міжнародної, регіональної та національної координації. Загальні тенденції глобалізації світової економіки, блокування країн за регіональною ознакою сприяють цьому. Крім того, у розвинутих країнах світу, де законодавча метрологія (ЗМ) раніше не впливала на виробничу сферу, тепер, за ініціативою самих виробників на принципах добровільності та економічної вигоди для останніх, національні метрологічні служби (МС) беруть участь у заходах, спрямованих на підвищення якості продукції.

З урахуванням мети, окресленої Генеральною угодою з бар’єрів у торгівлі (ГАТТ), вимог Світової організації торгівлі (СОТ) та інших пов’язаних міжнародних угод щодо усунення торговельних бар’єрів, особливо з технічних причин, конче необхідне прискорення досягнення узгодженості з питань метрології на міжнародному, регіональному і національному рівнях. На сучасному етапі розвитку суспільства на національному рівні відбувається значний політичний тиск на національні метрологічні інститути (НМІ) щодо створення більш прозорих і не дискримінаційних процедур здійснення метрологічних робіт і послуг у відповідності з Угодою про технічні бар’єри у торгівлі (ТБТ) з їх наступною глобальною гармонізацією. Однак, глобальна узгодженість національних концепцій у сфері законодавчої метрології, її вимог і процедур є доволі складним і тривалим процесом.

Національна система стандартизації у галузі метрології (НССМ), традиційно відома як державна система забезпечення єдності вимірювань – ГСИ, склалася за часів колишнього СРСР і має чітко виражений централізований характер. Велика кількість міждержавних стандартів, особливо організаційно-методичних, які відносяться до зазначеної системи, застаріли, а принципи, закладенні в них, вже не відповідають сучасним вимогам до метрології та метрологічної діяльності. Хоча і здійснюється певний плановий перегляд застарілих стандартів, їх гармонізація з міжнародними та регіональними стандартами, однак, відсутній цілісний концептуальний підхід до системного вирішення існуючих проблем, які гальмують розвиток метрології на національному рівні.

Крім того, у країнах колишнього СРСР, зокрема, в Україні, прийнято законодавчі та інші нормативно-правові акти з питань метрології та метрологічної діяльності, що потребує додаткового перегляду відповідної національної нормативної бази, визначення її основних об’єктів стандартизації, принципів і критеріїв формування оптимізованої НССМ з урахуванням необхідної гармонізації нормативних документів (НД) з міжнародними документами, рекомендаціями і стандартами.

За сучасних умов важливим науково-практичним завданням стає питання удосконалення і оптимізації національної нормативної бази з питань метрології з урахуванням необхідного формування і вдосконалення національної еталонної бази, підвищення ефективності діяльності національної служби законодавчої (легальної) метрології та національної системи оцінки відповідності з максимально можливою ефективністю, що стосується практично всіх складових багаторівневої системи стандартизації національного рівня в галузі метрології.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи відповідає основній проблематиці досліджень НМІ – Укрметртестстандарту (м. Київ), в якому працює автор і в науково-дослідних роботах (НДР) якого розробляються питання удосконалення існуючої еталонної бази та нормативного забезпечення у галузі метрології. За час наукової та науково-технічної багаторічної діяльності автора ним розроблялися питання стандартизації у галузі метрології на національному рівні. Результати роботи були використані при проведенні у 1993–1994 рр. НДР за темами “Науково-методична координація робіт з міждержавної та міжнародної стандартизації і розробка науково-методичних засад організації співробітництва в галузі стандартизації на двосторонній та багатосторонній основі” (шифр “Міжнародна”, номери державної реєстрації 0193U030950 і 0194U017102), які проводилися в Українському науково-дослідному інституті стандартизації, сертифікації та інформатики (м. Київ) і якими автор здійснював наукове керівництво. Результати роботи автора також використані при проведенні НДР у рамках Державної програми “Створення та розвиток Державної служби єдиного часу та еталонних частот” на 1995–1999 рр. (постанова Кабінету Міністрів України від 16.06.1995 р. № 434, номер державної реєстрації 05.07–КМ/01-95) і “Програми створення еталонної бази України на 1993–1997 рр.” (номер державної реєстрації 08.05–МВ/01-93), керівником яких у 1996–2000 рр. був автор.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є удосконалення і оптимізація основних складових підсистем багаторівневої національної системи стандартизації в галузі метрології – НССМ.

Для досягнення поставленої у роботі мети необхідно було вирішення таких завдань:

розробити науково-методичні засади дослідження багаторівневої системи стандартизації національного рівня в галузі метрології та її підсистем як складної організаційно-технічної системи;

сформулювати науково-обґрунтовані критерії та методи оптимізації підсистем національної системи стандартизації в галузі метрології;

дослідити особливості сучасного стану впливового зовнішнього середовища як надсистеми національної системи стандартизації у галузі метрології, побудувати її взаємозв’язки з глобальним зовнішнім середовищем;

дослідити основні сфери діяльності обов’язкової та добровільної підсистем національних систем стандартизації в галузі метрології, можливості їхньої оптимізації з урахуванням зовнішніх впливів;

дослідити сучасний стан національної системи стандартизації України в галузі метрології та визначити основні критерії її удосконалення і оптимізації;

сформулювати науково-обґрунтовані принципи побудови і розроблення оптимізованої на національному рівні системи стандартизації одиниць фізичних величин;

сформулювати науково-обґрунтовані принципи побудови і розроблення оптимізованої на національному рівні системи класифікації одиниць фізичних величин;

сформулювати науково-обґрунтовані принципи гармонізації науково-технічної термінології, дослідження і удосконалення підсистем стандартизації термінології в певних галузях метрології;

дослідити відображення підсистеми одиниць фізичних величин на загальнотехнічну підсистему забезпечення простежуваності вимірювань, удосконалення нормативно-методичних основ простежуваності вимірювань деяких підвидів вимірювань;

дослідити відображення підсистеми простежуваності вимірювань на інші загальнотехнічні підсистеми, розроблення їхніх нормативно-методичних основ;

дослідити відображення обов’язкової підсистеми стандартизації на загальнотехнічну підсистему стандартизації атестації програмного забезпечення метрологічного призначення, розроблення її нормативно-методичних основ;

дослідити відображення обов’язкової підсистеми стандартизації на організаційно-методичну підсистему стандартизації подання результатів вимірювань та інші підсистеми, розроблення її нормативно методичних основ.

Об’єкт дослідження – багаторівнева система стандартизації національного рівня в галузі метрології та її підсистеми.

Предмет дослідження – розроблення науково-методичних засад дослідження і оптимізації національної системи стандартизації в галузі метрології та її підсистем.

Методи дослідження базуються на використанні основних положень загальної теорії систем, теорії наступництва технічних і організаційних систем, комплексної стандартизації, теорії терміноутворення, теорії класифікації та кодування інформації.

Наукова новизна одержаних результатів. В дисертаційній роботі отримані та сформульовані такі нові наукові результати:

1. Розроблені принципи концептуального моделювання і методологія дослідження багаторівневої системи стандартизації національного рівня в галузі метрології як складної ієрархічної системи та її підсистем.

2. Сформульовані науково-обґрунтовані критерії та методи оптимізації підсистем національної системи стандартизації в галузі метрології.

3. Вперше побудовані взаємозв’язки національної системи стандартизації в галузі метрології з її глобальним зовнішнім середовищем – системами стандартизації міжнародних і регіональних організацій.

4. Встановлено основні складові національних систем стандартизації в галузі метрології та взаємозв’язки обов’язкової та добровільної підсистем національних систем стандартизації в галузі метрології.

5. Розроблені основні критерії гармонізації національної системи стандартизації України в галузі метрології та її основних підсистем.

6. Розроблено новий критерій оптимізації підсистем національної системи стандартизації в галузі метрології, який базується на теоретико-множинному уявленні і яким встановлюються певні граничні умови і обмеження стосовно виділених конкретних об’єктів стандартизації, відображених відповідними цільовими функціями.

7. Обґрунтовані основні принципи побудови оптимізованих на національному рівні систем одиниць фізичних величин і класифікації одиниць фізичних величин, на основі чого розроблено національні стандарти щодо одиниць фізичних величин і державний класифікатор одиниць фізичних величин.

8. Проведено класифікацію та, на її основі, удосконалено термінологічні підсистеми щодо еталонів фізичних величин і електронних засобів вимірювальної техніки.

9. Розроблено методологію досліджень і встановлено особливості відображення підсистем одиниць фізичних величин на загальнотехнічну підсистему простежуваності вимірювань і підсистеми простежуваності вимірювань на інші загальнотехнічні підсистеми.

10. Розроблено методологію досліджень і встановлено особливості відображення обов’язкової підсистеми стандартизації на загальнотехнічну підсистему атестації програмного забезпечення метрологічного призначення і організаційно-методичну підсистему подання результатів вимірювань та інші підсистеми.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані у дисертаційній роботі результати та її наукові положення і висновки використано при розробленні низки проектів національних стандартів, державного класифікатора, керівного нормативного документу України, рекомендацій з метрології України, галузевої інструкції, написанні навчальних і довідникових посібників та методичних вказівок:

керівного нормативного документу України КНД 50–049–95 “Порядок проведення експертизи та підготовки до затвердження проектів державних (міждержавних) стандартів та змін до них” (в частині метрологічної експертизи), який дозволяв здійснювати метрологічну експертизу проектів національних (міждержавних) стандартів та змін до них;

класифікатора ДК 011–96 “Класифікатор системи позначень одиниць вимірювання та обліку (КСПОВО)” (в частині одиниць фізичних величин), який широко використовується при позначенні одиниць фізичних величин (ФВ) і обліку в статистичних чи інших формах облікових документів;

стандарту ДСТУ 3540–97 “Електронні засоби вимірювальної техніки електричних та магнітних величин. Терміни та визначення”, в якому вперше проведено класифікацію електронних засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) для вимірювання електричних і магнітних величин;

стандарту ДСТУ 3651.0–97 “Метрологія. Одиниці фізичних величин. Основні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць. Основні положення, назви та позначення”, ДСТУ 3651.1–97 “Метрологія. Одиниці фізичних величин. Похідні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні положення, назви та позначення”, ДСТУ 3651.2–97 “Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення”, який вперше гармонізований з вимогами міжнародних стандартів Міжнародної організації стандартизації (МОС, ISO) з одиниць ФВ як в частині одиниць Міжнародної системи одиниць (CI, SI), так і в частині фізичних сталих (ФС) і характеристичних чисел;

стандарту ДСТУ 3777–98 (ГОСТ 8.331–99) “Метрологія. Вимірювачі коефіцієнта гармонік. Методи та засоби повірки та калібрування”, який регламентує застосування методів і засобів повірки і калібрування вимірювачів коефіцієнта гармонік електричних сигналів;

проектів національних стандартів, гармонізованих з міжнародними документами Міжнародної організації законодавчої метрології (МОЗМ): ДСТУ OIML D3 “Метрологія. Правова кваліфікація засобів вимірювальної техніки”; ДСТУ OIML D16 “Метрологія. Принципи забезпечення метрологічного контролю”; ДСТУ OIML D23 “Метрологія. Принципи метрологічного контролю обладнання, що використовується під час повірки засобів вимірювальної техніки”, які плануються до використання при проведенні метрологічних робіт у національній МС України;

навчальних посібників “Основи метрології, стандартизації та контролю якості” (1998, 2000 рр.), “Основи управління виробництвом та якістю продукції” (2002 р.), методичних вказівок “Стандартизація і контроль якості” (1997 р.), які лягли в основу відповідних дисциплін, що читаються в Ужгородському національному університеті;

навчального посібника “Основи метрології та метрологічна діяльність” (2000 р.), рекомендованого Міністерством освіти і науки України для вищих навчальних закладів освіти, який використовується в Українському науково-дослідному і навчальному центрі проблем стандартизації, сертифікації і якості Держспоживстандарту України на курсах підвищення кваліфікації фахівців з метрології;

методичних вказівок “Основи метрології та електричні вимірювання” (1996 р.), які використовуються для відповідних дисциплін, що читаються у Київському університеті економіки і технологій транспорту;

посібника “Інформаційні та вимірювальні системи: теорія і практика” (2006 р.), який використовується в Київському національному університеті технологій і дизайну;

довідкового посібника “Фізичні величини та їх одиниці” (2004 р.) із серії “Бібліотека метролога”, який використовується метрологічними структурними підрозділами Укрметртестстандарту та іншими територіальними органами системи Держспоживстандарту України;

рекомендації з метрології України РМУ 021–2006 “Порядок атестації програмного забезпечення засобів вимірювальної техніки” та методичних рекомендацій МР 002/03–01–06 “Методичні рекомендації щодо застосування РМУ 021–2006 “Порядок атестації програмного забезпечення засобів вимірювальної техніки”, які використовуються спеціалізованим структурним підрозділом Укрметртестстандарту при проведенні атестації програмного забезпечення ЗВТ;

методичних рекомендацій МР 001/03–01–06 “Методичні рекомендації для оцінювання заявленої невизначеності еталонів електричних і магнітних величин”, які використовуються науково-дослідними підрозділами Укрметртестстандарту при підготовці до проведення міжнародних звірянь державних еталонів;

“Інструкції про порядок застосування засобів вимірювальної техніки на залізничному транспорті”, яка використовується на підприємствах і в організаціях Державної адміністрації залізничного транспорту України (Укрзалізниці).

Особистий внесок здобувача. Із публікацій, написаних у співавторстві, здобувачу належить: [9] – визначено основні об’єкти стандартизації в галузі метрології; [22, 24–26] – сформульовано засади і принципи побудови стандартів, гармонізації одиниць фізичних величин, систематизовано одиниці електромагнітних і акустичних величин та фізичні сталі у цій галузі; [27] – визначено основні одиниці фізичних величин, що застосовуються в екологічних настановах і стандартах; [29] – визначено принципи побудови державного класифікатора, класифікації і кодування одиниць фізичних величин; [31] – визначено види нормативних документів і основні об’єкти для стандартизації; [35, 36, 51] – сформульовано основні засади і принципи удосконалення системи відтворення одиниць електромагнітних і радіоелектронних величин та їх нормативного забезпечення; [38] – запропоновано принципи класифікації еталонів і удосконалення існуючої термінологічної системи; [39, 44] – запропоновано принципи класифікації електронних засобів вимірювальної техніки та побудови термінологічного стандарту; [42] – запропоновано принцип побудови галузевого нормативного документу, його взаємозв’язки з існуючою системою стандартизації в галузі метрології; [45] – запропоновано розширення номенклатури стандартизованих параметрів для засобів вимірювання коефіцієнту гармонік електричних сигналів; [46, 47] – визначено основні об’єкти стандартизації в галузі метрології; [48] – сформульовано основні принципи побудови системи одиниць вимірювання та їх класифікації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати роботи доповідались та пройшли апробацію на 28-ми міжнародних, національних, республіканських, регіональних наукових, науково-технічних, науково-практичних конгресах, симпозіумах, конференціях, семінарах: 3-я і 4-а Міжнародні наукові конференції “Проблеми української науково-технічної термінології” (Львів, 1994, 1996); Українська науково-технічна конференція “Метрологія–95” (Харків, 1995); 2-а Міжнародна наукова конференція “Лексикографічні та методичні концепції викладання чужоземних мов у вищому навчальному закладі” (Львів, 1996); 7th National Scientific Symposium with international participation “Metrology and reliability’96” (Sozopol, Bulgaria, 1996); Науково-методична конференція кафедр Харківської державної академії залізничного транспорту (Харків, 1997); 8-е Congres International de Metrologie “Metrology 97” (Besancon, France, 1997); Міжнародна науково-практична конференція “Метрологія–97” (Мінськ, Білорусь, 1997); International multidisciplinary conference (Baia Mare, Romania, 1997); ІІ Міжнародна науково-технічна конференція “Метрологія в електроніці-97” (Харків, 1997); International conference “The Centenary of Electron” (EL–100) (Uzhgorod, 1997); Конгрес з енергозбереження “Ресурс–97” (Київ, 1997); 2-й Міжнародний семінар “Шляхи підвищення ефективності метрологічного забезпечення експлуатаційних підприємств зв’язку” (Одеса, 1997); International Conference on Actual Problems of Measuring Technique “Measurement–98” (Kyiv, 1998); Third International Conference on Problems of Physical Metrology “Fizmet’98” (Saint Petersburg, Russia, 1998); V Ювілейна міжнародна виставка-ярмарок “Ресурс–98” (Київ, 1998); Ювілейна науково-технічна конференція “Правове, нормативне та метрологічне забезпечення систем захисту інформації в Україні” (Київ, 1998); Міжнародний регіональний семінар “Наука. Технологія. Прогрес” (Ужгород, 1998); 16th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (IMTC/99) (Venice, Italy, 1999); Республіканський семінар “Стан і перспективи розвитку метрологічного забезпечення вимірювання складу та властивостей речовин і матеріалів” (Київ, 1999); Third International Conference IEEE on Systems, Signals & Devices (SSD’05) (Sousse, Tunisia, 2005); Joint International IMEKO TC1+TC7 Symposium “Metrology and Measurement Education in the Internet Era” (Ilmenau, Germany, 2005); ІІ–III наукові-технічні семінари “Неопределенность измерения: нормативные, научные, методологические и производственные аспекты” (Харків, 2005, 2006); International Workshop on Advanced Methods for Uncertainty Estimation in Measurement (AMUEM 2006) (Sardagna, Trento, Italy, 2006); Міжнародний науково-технічний семінар “Математическая, статистическая и компьютерная поддержка качества измерений” (Санкт-Петербург, 2006); International Conference on Precision Electromagnetic Measurement (CPEM 2006) (Torino, Italy, 2006); XVIII IMEKO World Congress “Metrology for a Sustainable Development September” (Rio de Janeiro, Brazil, 2006).

Публікації. За тематикою дисертаційної роботи опубліковано 101 наукова праця (з них 57 одноосібно), серед яких 47 статей у фахових виданнях (39 – за правилами ВАК), з них 27 – одноосібно, 5 – у фахових виданнях Російської Федерації, 1 – у виданні Міжнародної конфедерації вимірювань (IMEKO), 2 – у виданні МОЗМ, 5 національних стандартів і 1 державний класифікатор України.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, викладена на 325 сторінках друкованого тексту, в т. ч. основний текст на 278 сторінках, містить 38 рисунків, 35 таблиць, з яких рисунки і таблиці займають повністю 4 сторінки, перелік цитованої літератури з 458 найменувань, в т. ч. 254 – нормативні документи, і 1 додаток.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі висвітлено актуальність проблеми, мету і задачі дослідження, наукову новизну отриманих результатів та їх практичну цінність, а також апробацію результатів роботи.

У першому розділі проаналізовано існуючі науково-методологічні засади дослідження і оптимізації складних організаційно-технічних систем стандартизації. Застосування принципу системності у стандартизації полягає у виявленні та врахуванні взаємозв’язків між різними об’єктами стандартизації при їх створенні і застосуванні. Як зазначено у працях В. Постики, для забезпечення системності робіт зі стандартизації необхідно розроблення чіткої та достатньо повної класифікації об’єктів стандартизації та видів НД за їх основними ознаками.

Концептуальне моделювання побудови і розвитку національної метрологічної системи (НМС) має своє безпосереднє відображення на концептуальне моделювання і НССМ. У дослідженнях Л. Ісаєва розглядаються основні частини НМС (законодавча; виконавча; наглядова). Побудова концепції дослідження НМС, як зазначає В. Грановский, передбачає системний підхід до об’єкта, тобто з одного боку, розгляд її як елемента певної системи (надсистеми), а з іншого боку, представлення об’єкта як системи – сукупності взаємопов’язаних елементів. Розробка методів оцінювання ефективності функціонування НМС, як зазначає М. Соломенко, повинна спиратися на її системний аналіз. М. Кохзик і А. Одін сформулювали основні шляхи побудови НМС.

Однак, незважаючи на наявні загальні підходи до аналізу НМС і, відповідно, НССМ, її комплексний системний аналіз не здійснювався. Розвиток зазначених складних систем відбувається без здійснення системного аналізу та, практично, лише з урахуванням наявного апріорного досвіду зі стандартизації. Проведений узагальнений аналіз НССМ та її основних підсистем як складних систем не виявив сформованих науково-обґрунтованих підходів до їх дослідження, тому потребувався розгляд можливостей застосування основних існуючих загальних підходів і теорій. Проведений аналіз виявив також відсутність науково-методологічних засад (як теоретичних, так і концептуальних) оптимізації як системи стандартизації в цілому, так і її складових підсистем. Певним виключенням щодо зазначеного можуть бути науково-методологічні засади формування та розвитку систем одиниць ФВ, систем класифікації і терміносистем в галузі метрології. Враховуючи сучасні тенденції розвитку метрології, потребувалось дослідження обов’язкової (ЗМ, еталони ФВ тощо) і добровільної підсистем (акредитація калібрувальних лабораторій, системи якості лабораторій тощо) НССМ з урахуванням взаємозв’язків і впливів однієї системи на іншу.

Науково-обґрунтованою системою одиниць ФВ зараз є Міжнародна система одиниць (СІ). Зважаючи на це, важливими питаннями практичного використання принципів і структури побудови системи одиниць СІ є дослідження можливостей її застосування при формуванні оптимізованої на національному рівні підсистеми стандартизації одиниць ФВ. Методи класифікації як спосіб об’єднання об’єктів класифікації у класифікаційні угрупування поділяються на ієрархічний і фасетний. Переваги одного метода класифікації виступають як недоліки іншого, тобто обидва методи доповнюють один одного, тому в певних випадках їх використовують спільно. Важливим питанням практичного використання науково-методичних засад щодо принципів і структури побудови класифікаторів є дослідження можливостей їх застосування при формуванні оптимізованої на національному рівні підсистеми класифікації одиниць ФВ. Це стосується також і практичного використання науково-методичних засад побудови термінологічних підсистем у галузі метрології, для проведення класифікації яких доцільно використовувати ієрархічний метод.

Системний підхід, у рамках якого розглядаються технічні та управлінські проблеми, безпосередньо спирається на сукупність формальних (математичних) і неформальних методів досліджень, використання цільової концепції для вибору і прийняття необхідних рішень. Розгляд категорій системного аналізу створює основи для логічного і послідовного підходу до проблеми прийняття рішень. Системний аналіз, в першу чергу, базується на різноманітному моделюванні, що передбачає процес побудови, вивчення і застосування моделей. Основними етапами концептуального моделювання складних систем є: збір і аналіз апріорної інформації про предметну галузь з розбивкою його на стадії; аналіз і синтез концептуальної моделі. Для оброблення отриманої інформації використовують методи класифікаційного і системного аналізу. Це дозволяє здійснити необхідну декомпозицію предметної галузі з реалізацією таких кроків аналізу: виділення предметних підгалузей (підсистем); декомпозиція кожної підгалузі; аналіз властивостей і взаємозв’язків між елементами; формування суттєвих властивостей.

Для дослідження основних складових частин НССМ та шляхів їх розвитку доцільно представити НССМ як складну систему зі складним і динамічним розвитком. Математична формалізація такої системи на базі теорії множин дозволяє, застосувавши мінімум математичних структур, максимально загально і повно досліджувати її різноманітні властивості. Для дослідження НССМ як системи доцільно застосувати загальну теорію систем, розроблену М. Месаровичем, Я. Тахакарою та іншими, в якій використовується теоретико-множинна форма представлення систем.

В загальному випадку складну систему S з урахуванням умов цілеутворення можна представити у такому вигляді:

, (1)

де A, B – множини компонентів (підсистем) системи; Z – ціль, сукупність чи структура цілей; SR – зовнішнє середовище системи; ?T – період, в рамках якого буде існувати система та її цілі.

Сукупність послідовних етапів членування підсистем SB на певному рівні утворює ієрархічну структуру НССМ як системи S (рис. 1) – сукупність взаємопов’язаних рівнів i, кожен з яких є рівнозначним у будь-якому сенсі підсистеми.

Рис. 1. Ієрархічна багаторівнева структура НССМ

Для більш детального дослідження НССМ, її підсистем і компонентів доцільно здійснити її комплексну декомпозицію, яка включає вертикальну декомпозицію з і рівнями і горизонтальну декомпозицію на кожному з рівнів.

Комплексна декомпозиція НССМ у більш загальному випадку показує таке:

на 1-му рівні НССМ її діяльність і структура регламентуються національним законодавством з питань метрології;

на 2-му рівні НССМ має розподіл на підсистеми обов’язкового SBNM (законодавча метрологія) і добровільного SBNV регламентування на національному рівні;

на 3-му рівні для обов’язкової та добровільної підсистем існує поділ на організаційно-методичну SBA та загальнотехнічну SBT підсистеми;

на 4-му рівні організаційно-методична і загальнотехнічна підсистеми поділяються на більш специфічні для кожної з них підсистеми і так далі.

В деяких випадках навпаки визначають необхідність і доцільність здійснення агрегатування підсистем SBi нижчих рівнів у системи Si більш високих рівнів, тобто у надсистеми SGi. Агрегатування підсистем SB 1-го рівня з урахуванням регіональної ознаки утворює надсистему НССМ, яку можна назвати системою SR регіональної організації, а агрегатування підсистем SBR цього ж рівня за світовою ознакою – системою SI міжнародної організації. При цьому НССМ залишаються повноцінними системами SN, для яких зазначені системи стандартизації регіональних і міжнародних організацій розглядаються як зовнішні середовища SRI і SRR, що впливають на систему SN.

При дослідженнях НССМ доцільно детально розглянути всі рівні вертикальної декомпозиції її підсистем SB нижче 2-го рівня і горизонтальні декомпозиції підсистем SB нижче 2-го рівня як самостійні системи Si з метою визначення суттєвих, з точки зору дослідження роботи, взаємозв’язків між ними. При більш детальному вивченні конкретної підсистеми SBk певного рівня інші підсистеми SBn (1, 2, …, k-1, k+1, …, n), які входять до складу цієї системи SN, їх взаємозв’язки, можуть розглядатись як зовнішнє середовище SRN цієї системи. При цьому межі обраної системи SN і зовнішнього середовища SR є умовними, рухомими і залежними завданнями.

Для прогнозування і оптимального розвитку систем як у цілому, так і організаційно-технічних систем, зокрема, використовується загальна теорія спадковості систем, яка дозволяє цілеспрямовано впливати на упорядкування різноманіття системи. Як зазначає Ю. Аміров, ця теорія дозволяє кількісно аналізувати розвиток системи у перспективному плані з використанням як динамічного моделювання і формалізованого опису системи, що розвивається, у різноманітті її моделей і станів, так і оптимізації її різноманіття і станів. Механізм спадковості функціонує завдяки взаємодії системи із зовнішнім середовищем (зовнішнє джерело розвитку) і дії внутрішніх закономірностей розвитку системи, які охоплюють послідовні зміни її основи і структурних утворень (внутрішнє джерело розвитку). Між системами певного типу, що розвиваються і знаходяться на різних структурних рівнях і різних етапах свого розвитку, існують прямі спадкоємні зв’язки, які полягають у тому, що системи кожного певного рівня спадково зв’язані із системами нижніх рівнів, а системи певного етапу розвитку – з системами попередніх етапів розвитку.

Оптимізація об’єктів стандартизації полягає у знаходженні оптимальних значень головних параметрів, а також значень інших показників якості та економічності. Метою такої оптимізації є досягнення оптимального ступеню впорядкування і максимально можливої ефективності за обраним критерієм. Оптимальне значення параметра часто обирають при мінімальному значенні функції втрат. Д. Комаров зазначає, що провідна роль у вирішенні завдань науково-технічного прогресу належить комплексній стандартизації певних галузей діяльності, здійснення якої забезпечує найбільш повне і оптимальне задоволення взаємопов’язаних вимог як до самого об’єкту комплексної стандартизації в цілому, так і до його основних елементів.

Практично всі загальноприйняті методи стандартизації не можуть бути прямо застосовані для оптимізації підсистем НССМ. Лише метод систематизації, як один з методів оптимізації, може бути застосований для оптимізації певних підсистем НССМ. Систематизація, як один з методів оптимізації об’єктів стандартизації, полягає у науково-обґрунтованій, послідовній класифікації та ранжуванні сукупності конкретних об’єктів стандартизації. Типовим прикладом робіт із систематизації у стандартизації є розробка національних класифікаторів для певних галузей діяльності. Методологічною основою стандартизації науково-технічної термінології є системний принцип упорядкування, який передбачає аналіз і оцінку кожного терміну як елемента термінологічної системи і кожної терміносистеми як елемента взаємозв’язаних терміносистем.

Оптимізаційною моделлю є опис різноманітних процесів, пов’язаних з вибором оптимального варіанту з множини можливих. Для оптимізації математична модель повинна мати такі елементи: критерій чи критерії оптимізації; цільову функцію; систему обмежень; систему рівнянь, що описують об’єкт; вхідні, вихідні та внутрішні параметри; параметри, що управляються (варіюються), які виділяються з числа внутрішніх параметрів. Обмеження встановлюють залежності між змінними, а граничні умови показують, в яких межах можуть бути значення змінних, що знаходять в оптимальному рішенні. Якщо математична модель оптимізації складена вірно, то вирішення завдання буде мати цілий ряд допустимих рішень, які задовольняють всім обмеженням і граничним умовам, серед яких і потрібно обирати оптимальне рішення.

В. Камінським запропоновано здійснювати оптимізацію системи (підсистеми) як вирішення зворотного завдання дослідження операцій. Зазначене завдання можна вирішити шляхом скорочення кількості регульованих змінних із застосуванням декомпозиції вихідної системи на підсистеми, для кожної з яких необхідно вирішувати підзавдання меншої розмірності у порівнянні з вихідним завданням. При цьому здійснюють дослідження прийнятої моделі, розробляють метод оптимізації характеристик декомпозиційного елементу і вирішують завдання визначення його характеристик за сформованим критерієм.

У другому розділі досліджені особливості зовнішнього середовища НССМ, побудовані взаємозв’язки національної системи стандартизації з її глобальним зовнішнім середовищем, що є одним з ключових завдань, без якого неможлива ефективна оптимізація НССМ. Відкритий характер НCCМ зумовлює велику кількість зовнішніх впливів і взаємодій. Зовнішнім середовищем НCCМ є глобальні соціально-економічні системи SGi, в першу чергу, глобальна система стандартизації метрологічної діяльності (ГCCМ), яка є певним агрегатуванням систем стандартизації міжнародних (SI) і регіональних (SR) організацій, та інших НССМ (SNi). Всі зазначені складові глобального зовнішнього середовища справляють зовнішні впливи і взаємодіють з НССМ.

НССМ у глобальному зовнішньому середовищі можна описати таким виразом:

, (2)

де SBA, SBT – відповідно організаційно-методична і загальнотехнічна підсистеми НССМ; RAT – взаємозв’язки і впливи зазначених підсистем; ZN – підмножина встановленої сукупності цілей функціонування НССМ на певному етапі її розвитку; SRI, SRR, SRNi – відповідно системи стандартизації міжнародних, регіональних організацій та інші НССМ як зовнішні середовища НССМ; ?T – період, в рамках якого діють вимоги НССМ із встановленими для неї цілями.

У загальному вигляді система стандартизації міжнародних організацій (ССМО) SI, яка як надсистема утворює зовнішнє середовище SRI для НССМ SRNi і для системи стандартизації регіональних організацій (ССРО) SRIR, на певному етапі її розвитку ?T може бути представлена у такому вигляді:

, (3)

, (4)

де SBLM, SBIST, SBMC, SBICL, SBIM – підсистеми стандартизації відповідно МОЗМ, міжнародних організацій стандартизації, органів Метричної конвенції, міжнародних організацій з акредитації калібрувальних лабораторій, ІМЕКО; RIi – підсистема взаємозв’язків всіх ССМО, що мають свою діяльність у галузі метрології, між собою (пересічення підсистем SBLM, SBIST, SBMC, SBICL, SBIM); ZLM, ZIST, ZMC, ZICL, ZIM – підсистеми встановлених сукупностей цілей функціонування відповідно МОЗМ, міжнародних організацій стандартизації, органів Метричної конвенції, міжнародних організацій з акредитації калібрувальних лабораторій, ІМЕКО.

З урахуванням проведених досліджень підсистему стандартизації МОЗМ SBLM узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (5)

де SBD, SBR, SBVP – відповідно підсистеми міжнародних документів (OIML D), рекомендацій (OIML R), словників та інших публікацій МОЗМ. Як правило, документи і рекомендації МОЗМ переглядаються через 20 років, тобто, усереднений інтервал часу ДT складає такий же проміжок часу.

За результатами проведених досліджень підсистему стандартизації міжнародних організацій стандартизації з питань метрології SBIST узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (6)

, (7)

де SBISO, SBIEC – відповідно підсистеми міжнародних стандартів і настанов Міжнародної організації стандартизації (МОС) і Міжнародної електротехнічної комісії (МЕК); RIST – підсистема спільних стандартів і настанов МОС і МЕК (ISO/IEC) як загальних компонентів підсистем стандартизації SBISO і SBIEC (пересічення підсистем стандартизації SBISO і SBIEC). Стандарти та настанови МОС і МЕК (ISO, IEC) переглядаються через 10 років, тобто усереднений інтервал часу ДT складає такий же проміжок часу.

Дослідження підсистеми стандартизації Метричної конвенції SBMC дозволяють узагальнено представити цю підсистему у такому вигляді:

, (8)

де SСGD – компоненти (система СІ, міжнародні настанови з ключових і додаткових звірень еталонів) підсистеми стандартизації Метричної конвенції; SRSI – впливове середовище (система СІ) на формування системи одиниць ФВ, які регламентуються міжнародними стандартами МОС.

Підсистему стандартизації міжнародних організацій з акредитації калібрувальних лабораторій SBICL з урахуванням проведених досліджень узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (9)

, (10)

, (11)

де SBILAC, SBIAF – відповідно підсистеми міжнародних настанов МСАЛ і МФА (ILAC, IAF); RICL, RISTA – відповідно підсистеми спільних настанов Міжнародного співробітництва з акредитації лабораторій (МСАЛ) і Міжнародного форуму з акредитації (МФА) як загальні компоненти підсистем стандартизації SBILAC і SBIAF, міжнародних стандартів та настанов МОС і МЕК з питань акредитації лабораторій (пересічення відповідно підсистем стандартизації SBILAC і SBIAF і підсистем стандартизації SBISOA і SBIECA).

За результатами проведених досліджень підсистему рекомендацій ІМЕКО як систему предстандартизаційних рекомендацій SBIM узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (12)

де SСRSC – компоненти (рекомендації конгресів, симпозіумів, конференцій тощо) підсистеми документів і рекомендацій ІМЕКО.

У загальному вигляді ССРО SR, яка як надсистема утворює зовнішнє середовище SRR для НССМ SRNi на певному етапі її розвитку ?T може бути представлена у такому вигляді:

, (13)

, (14)

де SBRLM, SBRMS, SBRST, SBRCL – підсистеми стандартизації відповідно регіональних організацій, які займаються питаннями ЗМ, звірення еталонів, стандартизацією з питань метрології, акредитацією калібрувальних лабораторій; RRi – підсистема взаємозв’язків систем стандартизації регіональних організацій, що мають свою діяльність у галузі метрології, між собою (пересічення підсистем стандартизації SBRLM, SBRMS, SBRST, SBRCL); ZRLM, ZRMS, ZRST, ZRCL – підсистеми встановлених сукупностей цілей функціонування відповідно регіональних організацій, які займаються питаннями ЗМ, звірення еталонів, стандартизацією з питань метрології, акредитацією калібрувальних лабораторій.

З урахуванням проведених досліджень підсистему стандартизації Західноєвропейського об’єднання ЗМ (ЗЄЗМ) SBWLM узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (15)

, (16)

де SBGLM – підсистема настанов ЗЄЗМ; RWLM – підсистема настанов ЗЄЗМ (WELMEC) з використанням положень документів і рекомендацій МОЗМ (пересічення підсистем стандартизації SBGLM і SBOIML); SRED – підсистема директив ЄС як зовнішнє середовище для SBWLM; ZWLM – підсистема цілей ЗЄЗМ.

В цілому за результатами проведених досліджень регіональну систему стандартизації з питань метрології в Європі SBEST узагальнено можна описати таким виразом:

, (17)

де SBCEN, SBCENELEC, SBUNECE – підсистеми європейських стандартів і настанов відповідно Європейського комітету зі стандартизації (ЄКС), Європейської комісії з електротехнічних стандартів (ЄКЕС) – EN і Європейської економічної комісії ООН (ЄЕК ООН); REST – підсистема взаємозв’язків між європейськими організаціями стандартизації, що мають свою діяльність у галузі метрології; SREDR, SRIST – підсистеми відповідно директив ЄС (EC) і міжнародних стандартів і настанов міжнародних організацій, що займаються питаннями метрології, як зовнішнє середовище для європейських стандартів і настанов; ZCEN, ZCENELEC, ZUNECE – підсистеми сукупності цілей відповідно ЄКС, ЄКЕС і ЄЕК ООН.

Дослідження підсистеми стандартизації Метрологічної організації країн Західної Європи (ЄВРОМЕТ) SBEMS дозволяють узагальнено представити її у такому вигляді:

, (18)

, (19)

де SBGEMT – підсистема настанов ЄВРОМЕТ (EUROMET); RMC – підсистема настанов ЄВРОМЕТ з використанням положень документів і рекомендацій органів Метричної конвенції (пересічення підсистем стандартизації SBGEMT і SBMC); SREC – підсистема директив ЄС та інших документів ЄС з питань метрології як зовнішнє середовище для SBEMS; ZEMS – підсистема сукупності цілей ЄВРОМЕТ.

За результатами проведених досліджень підсистему стандартизації Євразійського співробітництва державних метрологічних закладів (КООМЕТ) SBEAM узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (20)

, (21)

, (22)

де SBGEAM – підсистема настанов КООМЕТ (COOMET); RLM, RMC – підсистеми настанов КООМЕТ з використанням відповідно положень документів і рекомендацій МОЗМ, органів Метричної конвенції (відповідно пересічення підсистем стандартизації КООМЕТ SBGEAM і МОЗМ SBOIML та органів Метричної конвенції SBMC); ZEAM – підсистема сукупності цілей КООМЕТ.

З урахуванням проведених досліджень підсистему стандартизації Європейської організації з акредитації (ЄА) SBEA узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (23)

, (24)

, (25)

де SBGEA – підсистема настанов ЄА; RILAC, RIAF – підсистеми настанов ЄА з використанням відповідно положень документів та рекомендацій МСАЛ і МФА (відповідно пересічення підсистем стандартизації ЄА SBGEA і МСАЛ SBILAC, МФА SBIAF); ZEA – підсистема сукупності цілей ЄА.

З урахуванням проведених досліджень підсистему стандартизації Міждержавної ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (МДР) SBEASM узагальнено можна представити у такому вигляді:

, (26)

, (27)

де SBGEAST – підсистема міждержавних стандартів (ГОСТ), правил (ПМГ), настанов і рекомендацій (РМГ) з питань метрології МДР; RIST – підсистеми міждержавних стандартів з використанням положень міжнародних стандартів і настанов МОС і МЕК (пересічення підсистем стандартизації МДР SBEASM та МОС і МЕК SBIST); ZEASM – підсистема сукупності цілей МДР.

З урахуванням проведених досліджень і виразу (13) ССРО для європейського континенту SRE набуде вигляду:

(28)

Проведені дослідження показали, що: міжнародні організації, що займаються питаннями метрології, практикують спільні видання міжнародних стандартів і настанов; регіональні організації, що займаються питаннями метрології, широко застосовують у своїй діяльності міжнародні стандарти і настанови. Роботами з розробки і впровадження міжнародних словників і настанов, які охоплюють практично всі види метрологічної діяльності, займаються всі міжнародні організації, які причетні до питань метрології.

З точки зору впливу зовнішнього середовища на НССМ вираз для SN набуває такого вигляду:

, (29)

де SBNM, SBNV – відповідно обов’язкова та добровільна підсистеми НССМ; RNMV, RNi – підсистеми взаємозв’язків відповідно обов’язкової та добровільної підсистем НССМ між собою; ZNM, ZNV – підсистеми встановленої сукупності цілей функціонування обов’язкової та добровільної підсистем НССМ на певному етапі її розвитку; SRI, SRR, SRNi – відповідно системи стандартизації міжнародних, регіональних організацій та інші НССМ як зовнішні середовища НССМ; ?T – період, в рамках якого діє НССМ із встановленими для неї цілями.

Підсистеми SRI, SRRE, SRNi як зовнішнє середовище НССМ визначаються виразами, які враховують їх поділ на обов’язкову і добровільну підсистеми:

, (30)

, (31)

, (32)

де SBIMM, SBIMV, SBREMM, SBREMV, SBNMMi, SBNMVi – відповідно обов’язкова і добровільна підсистеми ССМО, ССРО