Газета «Вестник»
Архив

№ 18 (1007)
14 мая 2010


Заголовки в формате RSS

Мера и вес суть главное орудие познания


Ежегодно 20 мая отмечается Всемирный день метрологии. Ульяновский госуниверситет проводит научно-практическую конференцию, посвященную новым методам данной науки. Ученые университета расскажут об исследованиях, которые ведутся в УлГУ, и обменяются опытом с коллегами.

20 мая 1875 года на международной дипломатической конференции в Париже была подписана знаменитая Метрическая конвенция. Свои подписи на этом документе поставили представители 17 государств, включая Россию. Эта конвенция стала первым межправительственным соглашением о научно-техническом сотрудничестве. Она заложила фундамент единого международного метрологического пространства. Многостороннему подписанию этого договора в большой степени способствовали усилия выдающихся русских ученых — Дмитрия Менделеева, академиков Олега Струве, Георгия Вильда и Бориса Якоби.

Метрология как наука зародилась еще в древние времена. Измерение является одной из древнейших операций в процессе познания человеком окружающего мира. Установлено, что более чем за четыре тысячелетия до новой эры (Рождества Христова) в Вавилоне и Египте уже проводили астрономические измерения. Вся история цивилизации представляет собой непрерывный процесс становления и развития измерений, совершенствования средств, методов измерений, повышения их точности и единообразия мер. В процессе своего развития человечество прошло путь от измерений на основе органов чувств и частей человеческого тела до научных основ измерений и использования для этих целей сложнейших физических процессов и технических устройств. В настоящее время измерениями охватываются все физические свойства материи независимо от диапазона изменения этих свойств.

Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности. Особенно возросла роль измерений в век широкого внедрения новой техники, развития электроники, автоматизации, атомной энергетики, космических полетов. Высокая точность управления полетами космических аппаратов достигнута благодаря современным средствам измерений, устанавливаемым как на самих космических аппаратах, так и в измерительно-управляющих центрах.

Основы отечественной метрологии заложил русский ученый Дмитрий Менделеев (1834–1907). Роль и значение измерений он определял так: «В природе мера и вес суть главное орудие познания. Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, точная наука немыслима без меры». Русский основоположник классификации наук академик Борис Кедров предложил понятие треугольника наук, «вершинами» которого являются философские, естественные и социальные науки. Основная цель метрологии — познание окружающего нас мира. В этом ее связь с философией. Метрология относится к числу точных наук — в этом ее связь с математикой как наукой естественной. Измерения проводятся не только в технике, измерениями занимаются и психологи, и социологи, и представители многих других направлений, не относящихся к «точным» наукам. Так, широко распространенную в психологии оценку умственного развития человека называют измерением интеллекта. В этом связь метрологии с социальными науками. Метрологию с этой точки зрения можно поместить на любой стороне упомянутого треугольника.

В рамках метрологии разрабатывались и разрабатываются методы и способы измерений различных физических величин. Чтобы поддерживать единство установленных мер, еще в древние времена люди создавали специальные эталоны (образцовые меры). Их очень бережно хранили в храмах и церквах, которые считались самыми безопасными местами для хранения. В настоящее время требования к точности измерения сильно изменились – применяются высокоточные эталоны мер. Это связано с тем, что даже малейшая неточность способна привести к необратимым и даже трагическим последствиям. По этой причине профессия метролога так важна сегодня. Развитие метрологии способствует прогрессу. На своем начальном этапе развития метрология занималась описанием своих и зарубежных единиц измерений. Теперь же она представляет собой важный раздел физики. Она возглавила приборостроение. Специфика нанотехнологий дала толчок к развитию нового направления в метрологии — нанометрологии. С ней связаны все теоретические и практические аспекты метрологического обеспечения единства измерений в нанотехнологиях.

Применение лазера в метрологии

Известно, что лазеры широко применяются в технике связи, для создания новых технологических процессов обработки материалов, в медицинском оборудовании и других областях науки и техники.

Появление лазеров открыло новые возможности и для метрологии. Это касается не только эталонирования времени и частоты, для чего они первоначально использовались, но и других направлений. Так, лазеры с большим успехом могут быть использованы в качестве мощных источников когерентного излучения при интерференционных измерениях длин с большой точностью. Преимущество применения лазеров в качестве источника оптического излучения по сравнению с обычными источниками света заключается в значительно большей степени когерентности излучения лазера. Поэтому на основе лазера можно создать интерферометры с длиной плеча в 100 и более метров вместо нескольких дециметров, доступных для обычных интерферометров, и тем самым значительно повысить точность измерений длины.

Лазер — уникальный источник излучения, удачно сочетающий такие свойства, как высокая монохроматичность, малая расходимость луча и большая интенсивность, благодаря чему он оказался одним из лучших средств для измерения длин, скоростей и оптических характеристик различных сред.

С помощью лазерного интерферометра в широком диапазоне можно измерить все, что влияет на оптическую длину измерительного плеча. Это, с одной стороны, линейные перемещения и производные от них — скорости и ускорения, а с другой стороны, показатель преломления среды и влияющие на него параметры: давление, температура, содержание примесей различных веществ и т.д.

Перспективность лазерной интерферометрии характеризуется еще и тем, что высокая интенсивность излучения лазера позволяет создавать оптические системы, на работу которых не влияют вибрации, шум, внешнее освещение и даже некоторая запыленность воздуха.

По экономическим, а иногда и по техническим причинам лазерный интерферометр целесообразно использовать не для всех видов измерений. Их, прежде всего, используют в линейных измерениях. Лазерные интерферометры в диапазоне измерений до 10 м уже применяют в ряде областей машиностроения и приборостроения. Созданы точные и удобные в работе лазерные интерферометры для координатно-измерительных машин, а также для настройки металлорежущих станков. Легко различаются результаты измерений вплоть до долей микрона. В настоящее время разработаны экспериментальные лазерные интерферометры, работающие при длине измерительного плеча более 1 км.

Применяя лазерный интерферометр, можно измерять скорости перемещения объекта. При этом используется эффект Доплера, т.е. изменение частоты света в зависимости от скорости перемещения излучателя или отражателя. Интерферометры позволяют получать отраженный сигнал непосредственно от поверхности металлических деталей и по доплеровскому смещению частоты оценивать скорость изменения расстояния до этой поверхности.

Используя малую расходимость лазерного луча в сочетании с его высокой интенсивностью, можно создать относительно простые приборы для ориентирования различных объектов по лучу.

В последнее время созданы полупроводниковые лазеры, главной особенностью которых являются миниатюрные размеры и высокий, приближающийся к единице, коэффициент полезного действия. Они уже нашли применение, например, в приборах по определению распределения частиц по размерам в нанометровом диапазоне.

Областей эффективного применения лазерных измерительных систем в метрологии уже достаточно много, и по мере прогресса лазерной техники число их непрерывно увеличивается.

Профессор Сергей Миков, доктор физико-математических наук

Автоматизация измерений

Одним из видов деятельности кафедры инженерной физики является автоматизация измерений. На кафедре с момента ее образования традиционно занимаются оптикой и физикой полупроводников. Автоматизация измерений позволяет повысить производительность и эффективность труда экспериментатора, уменьшить долю рутинного труда, связанного с обработкой результатов эксперимента, уменьшить количество ошибок. А самое главное, позволяет проводить исследования, недоступные человеку в силу ограниченности его физических возможностей. Особенно это проявляется при исследованиях быстро протекающих процессов. Современные средства измерений позволяют производить до нескольких миллиардов замеров в секунду.

Работы по автоматизации измерений требуют от исполнителей комплексных знаний в электронике, программировании, метрологии, а также в смежных областях — механике, оптике и других. Зачастую требуется взаимодействие нескольких специалистов для принятия оптимальных решений. При разработке автоматизированной измерительной системы необходимо опираться на современную технику. Это требует от участников работ постоянно быть в курсе современного состояния средств измерений и автоматизации, а также знать тенденции их развития. Ведущими специалистами кафедры в этой области являются доценты Александр Амброзевич и Александр Лакалин.

На кафедре разработан ряд универсальных автоматизированных установок для исследования полупроводниковых приборов и материалов. Достоинствами этих установок являются высокая точность, производительность, практически полная автоматизация процесса проведения измерений. Первоначально они использовались только для научных исследований, а затем стали применяться и в учебном процессе, при написании дипломных работ. Особенностью этих установок является их универсальность – они легко перенастраиваются на проведение различных экспериментов. Программирование их не отличается сложностью и доступно не только специалистам.

Важным направлением деятельности является модернизация измерительного оборудования. У нас есть измерительные установки, имеющие хорошие оптические системы, но морально и физически устаревшую электронику. Их модернизация позволяет не только восстановить работоспособность, но и улучшить характеристики. Сейчас на кафедре заканчиваются работы по модернизации спектрометра «ДФС-52». Результатом этой работы стал перевод прибора на управление от современного компьютера взамен устаревшего, улучшение метрологических свойств, снижение в несколько десятков раз массы, размеров и потребляемой мощности управляющей системы.

В течение ряда лет кафедра успешно сотрудничала с предприятиями Ульяновска — заводами «Гидроаппарат», «Контактор», «Искра», Всероссийским институтом авиационного материаловедения.

Для завода «Гидроаппарат» разработана автоматизированная измерительная система динамических испытаний электромагнитных клапанов.

Особо следует отметить установки, разработанные для завода «Контактор», на которых испытывают автоматические выключатели. Их особенностью является работа в условиях сильных электромагнитных полей и помех, связанных с протеканием в цепях токов порядка нескольких тысяч ампер. Разработанные сотрудниками кафедры установки в этих условиях показали высокую устойчивость и надежность. Все установки успешно прошли метрологическую аттестацию.

Для ВИАМ разработан мощный программно управляемый импульсный источник тока для гальванического осаждения покрытий.

Одной из последних разработок стало создание автоматизированного стенда для измерения вольт-фарадных характеристик полупроводниковых структур для завода «Искра».

В связи с открытием в университете инженерных специальностей кафедра готовится преподавать такие предметы, как «Автоматизированные системы управления и контрольно-измерительные приборы», «Производственная и пожарная автоматика». Готовятся лабораторные практикумы по этим предметам.

Нанометрия

«За нанотехнологиями или кванторазмерными технологиями, несомненно, будущее… Наши ученые ни в чем не уступают западным коллегам. Остается лишь вопрос применения научных открытий. Без производства не будет финансирования исследований, без исследований не будет производства».

Жорес Алферов, лауреат Нобелевской премии, академик РАН

Переход к нанотехнологиям связан с измерением размеров объектов на уровне пико- и нанометров. Эти размеры сравнимы с длиной волны Де Броля элементарных частиц. Поэтому процесс измерения утрачивает смысл и не сводится к привычному сравнению с эталоном. Измерительный инструмент взаимодействует с объектом измерения и изменяет его. Это известная философская проблема измерительного прибора на квантовом уровне. Поэтому основу нанометрологии составляют физические модели измерения. От того, насколько точно модель описывает взаимодействие измерительного прибора и объекта, зависит, настолько точно оператор получает данные об измеряемом объекте.

В настоящее время эти модели недостаточно точны, поэтому применение различных методов измерения к одному и тому же объекту могут давать похожие, но различные результаты. Надо уметь интерпретировать полученные результаты применительно к свойствам объекта, а это под силу только человеку, владеющему физикой конденсированных сред, квантовой механикой и другими разделами теоретической физики. Таким образом, из оператора или техника нанометролог должен становиться ученым исследователем. Этим объясняются особые требования к содержанию и процессу обучения такого специалиста, да и к отношению к делу. Для того, чтобы понять и уметь пользоваться современными физическими моделями измерений, надо упорно учиться, постигать и уметь применять на практике очень сложные теоретические дисциплины. Это достигается творческим освоением комплекса физико-математических дисциплин и предметов современной физики. Это требует упорного каждодневного труда по поиску и освоению методик, разбросанных во множестве научных публикаций, необходимы хорошие знания английского языка и навыки переводчика, т.к. 90% научной литературы по современным измерениям и нанометрологии издается на английском языке.

Не надо думать, что метрологический эталон совсем остается в стороне. Нанометрология, стремясь обеспечить единство измерений, разрабатывает и исследует свойства тест-объектов, которые заменяют эталоны в наномире. Погрешность размеров таких тест-объектов должна составлять менее 1 нм, что сравнимо с погрешностью Государственного первичного эталона единицы длины (ГЭТ 2–85). Их параметры контролируются с помощью дифракции и эллипсометрии. С гордость можно отметить, что российские тест-структуры являются лучшими в мире. Они задают период структуры либо высоту ступени на уровне 0,200 нм. Точность иностранных наноструктур не превышает единиц нанометров. Создание таких тест-структур — это особые нанотехнологические процессы, которые необходимо воспроизводить с высокой точностью. Более того, эти процессы необходимо уметь производить и контролировать на рабочем месте, на производстве. Так метролог становится нанотехнологом. Требования к его знаниям и умениям возрастают.

Современные технологии стоят на пороге производства. Их реализация и адаптация к производству требуют от специалиста знания современных теоретических дисциплин и новых технологий, умений и навыков, которые развиваются только участием в научных исследованиях. На кафедре инженерной физики УлГУ накоплен большой опыт измерений и исследований в области нанометрии, который преподаватели передают своим студентам. Одним из важных направлений является создание приборов на основе углеродных нанотрубок. Второй год ученые кафедры успешно ведут исследования по гранту Минобрнауки в этом сложном направлении. Ими созданы новые теории роста трубок, управления их свойствами, процессов переноса в трубках электрических зарядов. Работы ученых кафедры станут весомым вкладом в развитие наноприборостроения и нанометрологии.

Профессор Сергей Булярский, заведующий кафедрой инженерной физики, доктор физико-математических наук, член-корр. АН Татарстана, академик РАЕН, заслуженный деятель науки России

Специальность «УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ»

На специальности готовят специалистов, сочетающих технические знания в области качества и сертификации с теоретической подготовкой в сфере менеджмента и практическими навыками управления. Выпускникам присваивается квалификация “Инженер-менеджер”.

Срок обучения: очная — 5 лет; ускоренная — 3.5 года

Вступительные экзамены

Очная: математика (по результатам ЕГЭ), русский и литература (по результатам ЕГЭ), физика (по результатам ЕГЭ)

Ускоренная: русский (тестирование)

Современная рыночная экономика предъявляет принципиально иные требования к качеству выпускаемой продукции. В настоящее время выживаемость любой фирмы, ее устойчивое положение на рынке товаров и услуг определяются уровнем конкурентоспособностью, которая во многом определяется качеством выпускаемых товаров. Поэтому самые востребованные специалисты — это менеджеры по качеству и специалисты по сертификации.

Качество и сертификация — это авторитет фирмы, увеличение прибыли, процветание, поэтому работа по управлению качеством фирмы — важнейшим вид деятельности для всего персонала, от руководителя до конкретного исполнителя.

Качество продукции — важнейший показатель деятельности предприятия. Повышение качества продукции в значительной мере определяет выживаемость предприятия в условиях рынка, темпы научно-технического прогресса, рост эффективности производства, экономию всех видов ресурсов, используемых на предприятии. Рост качества продукции — характерная тенденция работы ведущих фирм мира. Инженер по управлению качеством становится центральной фигурой на фирме. Он должен быть подготовлен к решению следующих профессиональных задач:

Управление процессами для обеспечения качества.

Поскольку персонал, ресурсы, финансы и само управление не существуют вне процессов, можно считать, что управление качеством — это управление требованиями к качеству и процессами, их реализующими. Таким образом, специалист по качеству участвует в управлении персоналом, ресурсами и финансами.

Управление персоналом для обеспечения качества.

Специалист по качеству устанавливает пределы ответственности работников, исключает дублирование и безнадзорность в управлении, создает основу для контроля выполнения персоналом своих функций, для оценки его профессиональных качеств, исполнительности и добросовестности.

Управление ресурсами для обеспечения качества.

При управлении ресурсами специалист по качеству решает пять основных управленческих задач:

1. Установление в проектной документации, заявочных документах и в контрактах на закупки взаимоувязанных требований к качеству ресурсов -сырья, энергии, материалов, комплектующих, технологического оборудования, средств измерений, средств работы с информацией, помещений, а также услуг или работ, выполняемых субподрядчиками.

2. Установление в контрактах на закупки процедур контроля получаемых ресурсов, обеспечивающих их получение требуемого качества (методы и объем контроля, исполнители, место и сроки проведения и т.д.), а также операций обращения с ресурсами ненадлежащего качества (возврат, ремонт и т.д.) и принципов возмещения ущерба за поставку некачественных ресурсов.

3. Выбор и мониторинг поставщиков (субподрядчиков) с точки зрения их возможности обеспечить поставки ресурсов или выполнение работ заданного качества, вплоть до организации конкурсных торгов и тендеров.

4. Организация технологии получения, внешней и внутренней транспортировки, складирования и хранения сырья, материалов и комплектующих для изготовления товара, которая обеспечивала бы сохранность их качества.

5. Организация эффективной системы поддержания в работоспособном состоянии технологического оборудования, средств измерений, помещений, т.е. всей производственной инфраструктуры. Здесь также необходимы установление требований к качеству, идентификация, контроль, учет и документирование.

Управление финансами для обеспечения качества.

При управлении финансами специалист по качеству определяет иерархию контроля за расходом финансов, определяет документооборот, разрабатывает средства его ускорения и оперативную отчетность. Наглядность и доступность информации для уполномоченных менеджеров.

Таким образом, ни производство, ни торговля, ни какая иная фирма и учреждение на современном этапе не могут обойтись без человека, получившего образование по специальности «Управление качеством».

ВОЗМОЖНЫЕ МЕСТА РАБОТЫ:

Предприятия производственно-технологического, организационно-управленческого, научно-исследовательского профиля.

Торговля, образование, социальные службы.

Специальность «СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»

Будущие специалисты по стандартизации и сертификации на первых курсах изучают общеобразовательные дисциплины. На втором курсе в расписании появляются такие предметы, как математика, информатика, физика и химия. Самое сложное начинается на старших курсах — начертательная геометрия, инженерная графика, механика, электротехника, теория измерений. В это же время студенты погружаются в предметы специализации. Присваиваемая квалификация — «Инженер».

Срок обучения: 5 лет

Вступительные экзамены: математика (по результатам ЕГЭ), русский и литература (по результатам ЕГЭ), физика (по результатам ЕГЭ)

Объектами профессиональной деятельности выпускника по специальности “Стандартизация и сертификация” являются продукция (услуги) и технологические процессы, оборудование предприятий и испытательных лабораторий, методы и средства измерений, испытаний и контроля, нормативная документация, системы стандартизации, сертификации и управления качеством, метрологического обеспечения научной, производственной, социальной и экологической деятельности.

Области профессиональной деятельности выпускника — установление, реализация и контроль выполнения норм, правил и требований к продукции (услуге), технологическому процессу ее разработки, производства, применения (потребления) и метрологическому обеспечению, нацеленных на высокое качество и безопасность продукции (услуги), высокую экономическую эффективность для производителя и потребителя.

Выпускники могут быть подготовлены к выполнению обязанностей инженера по качеству, инженера по метрологии и инженера по стандартизации в следующих видах профессиональной деятельности:

организационно-управленческая;

производственно-технологическая;

научно-исследовательская;

проектная.

Организационно-управленческая деятельность:

— организация мероприятий по метрологическому обеспечению разработки, производства, испытаний и эксплуатации, планирование работ по стандартизации и сертификации, систематическая проверка применяемых на предприятии стандартов, технических условий и других документов;

— руководство метрологической экспертизой и подготовкой планов внедрения новой измерительной техники, составлением технических заданий на разработку стандартов и заявок на проведение сертификации;

— осуществление внедрения современных методов и средств измерений, контроля за изготовлением и испытаниями стандартизованных и унифицированных изделий.

Производственно-технологическая деятельность:

— обеспечение выполнения заданий по совершенствованию метрологического обеспечения, по разработке новых и пересмотру действующих стандартов, технических условий и др. документов по стандартизации и сертификации;

— разработка (совершенствование) и внедрение локальных поверочных схем по видам измерений, стандартов предприятия;

— определение номенклатуры измеряемых и контролируемых параметров продукции и технологических процессов, оптимальных норм точности измерений и достоверности контроля, выбор средств измерений, испытаний и контроля, разработка методик выполнения измерений, испытаний и контроля.

Научно-исследовательская деятельность:

— анализ состояния и динамики метрологического обеспечения производства, стандартизации и сертификации;

— создание теоретических моделей, позволяющих оценивать эффективность метрологического обеспечения и стандартизации;

— применение проблемно ориентированных методов анализа, синтеза и оптимизации процессов метрологического обеспечения, стандартизации и сертификации.

Проектная деятельность:

— формирование целей проекта (программы) по созданию новых или модернизации существующих методов и средств метрологического обеспечения и стандартизации;

— определение наилучших вариантов решения проблемы на основе сопоставления альтернатив и учета неопределенности исходных данных;

— разработка конструкторских и технологических решений в области метрологического обеспечения и стандартизации;

— подготовка проектов технических условий, стандартов, инструкций и технических описаний;

— использование современных информационных технологий при проектировании средств и технологий метрологического обеспечения и стандартизации.

ВОЗМОЖНЫЕ МЕСТА РАБОТЫ:

Предприятия производственно-технологического, организационно-управленческого, научно-исследовательского профиля.

Образование, социальные службы.

Предыдущая статья  Следующая статья
Архив
Ульяновский государственный университет

Главный редактор: Хохлов Д.Г.

Адрес:
432700 г.Ульяновск
ул. Водопроводная, д.5

Телефоны:
67-50-45, 67-50-46

Газета зарегистрирована
28.03.1996 г. Поволжским регионалным управлением Госкомпечати. С 1335.

Site design:
Виорика Приходько

Programming:
Олег Приходько,
Константин Бекреев,
Дмитрий Андреев

[Valid RSS]


Свежий номер   |   О нас   |   Для рекламодателей   |   Доска объявлений   |   Письмо в редакцию   |   Ссылки

Copyright © Вестник, 2001-2019