Стандартизация. Метрология. Стандарты информационной безопасности. Практика применения

Предназначение современных стандартов заключается в обеспечении современной и надёжной основы для выработки общих ожиданий в отношении продуктов или услуг. Так было не всегда. Например, в СССР предназначение стандартов заключалось в чётких требованиях к сложным техническим изделиям, продуктам питания и другим предметам, имеющим прямое отношение к жизни и здоровью граждан.

Современные стандарты скорее сориентированы на снижение издержек, чем на граждан. Таковы реалии сегодняшнего времени.

Современные стандарты часто сориентированы на снижение издержек, потому что это помогает компаниям и организациям стать более конкурентоспособными на рынке. Уменьшение издержек может включать в себя сокращение расходов на материалы, улучшение процессов производства, повышение эффективности использования ресурсов и многие другие факторы. Однако, это не означает, что современные стандарты полностью игнорируют интересы граждан. Все нормативные документы, включая стандарты, разрабатываются с учётом требований безопасности, экологии и других важных факторов, которые непосредственно затрагивают интересы граждан.

А что будет завтра? Зависит от всех нас. Стандарты позволяют упростить производство, структурировать торговые площадки, формировать структуру для сокращения издержек. Все это, в свою очередь, повышает эффективность и способствует автоматизации процессов.

Стандарты являются фундаментом для проведения новых научных исследований, ориентированных на практическое использование. Стандарты «живут», т.е. постоянно изменяются, подстраиваясь под новые технологии и процессы. При этом развитие стандартов идёт, пошагово давая каждому поколению действующих стандартов стабильные условия для создания технологий и систем с оптимальным сочетанием эксплуатационных качеств и характеристик.

Термин «стандарт» вошёл в русский язык от английского слова «standard», что дословно можно перевести как норма или образец, и в широком смысле слова используется для обозначения различных образцов, эталонов, моделей, принимаемых в качестве исходных. Такие эталоны в дальнейшем используются для сопоставления с ними вновь созданных подобных объектов. Людям так удобнее, для оценки и выявления изменений мы постоянно что-то с чем-то сравниваем. Например, для определения роста и веса ребёнка его периодически измеряют и взвешивают, сравнивая с предыдущими измерениями. Без стандартов определяющих размер, таких как метр и килограмм это было бы сделать сложнее. Определение «стандарта» было введено в энциклопедию более сорока лет тому назад, и с тех пор практически не изменилось.

Стандарт – нормативный технический документ, устанавливающий нормы, правила, требования к объекту стандартизации. Может содержать правовые нормы, не имеющие технического содержания, но не содержит санкций [32].

Один из видов стандарта: технические условия – содержит только требования [31]. На рисунке 1.1 представлена визуализация термина «Стандарт». Аналогично визуализации данного термина, автор возьмёт на себя ответственность, предложить графическое представление других терминов, используемых в процессе стандартизации. Будет ли это востребовано решать другим.

Рисунок 1.1 – Визуализация термина «Стандарт»

(Источник: выполнено автором)

В иностранной научной и технической литературе чаще используется термин «технический стандарт» (Technical standard).

Технический стандарт – это установленная норма или требование для повторяемой технической задачи, которая применяется к общему и многократному использованию правил, условий, руководств или характеристик для продуктов или связанных процессов и методов производства, а также соответствующих практик систем управления [33]. В любом случае, стандарты следует всегда рассматривать как систему требований к производству (возможно, более правильно, к управлению) и качественным показателям изделий и услуг. В такой трактовке соблюдение требований стандартов должно гарантировать пригодность изделий и услуг к использованию (в рамках требований) и безопасность. Возможно следует безопасность поставить на первое место, а гарантии использования на втрое.

Стандарт – это документ, определяющий правила, рекомендации или критерии для использования в различных областях деятельности. Он может быть разработан организацией, государственным учреждением или международной организацией [34].

Функции стандартов. Функции стандартов можно рассмотреть, как повышение эффективности, полученной в результате действий стандартов. Другими словами, организация, использующая в своей деятельности стандарты, должна получить положительные эффекты. Собственно, определив функции стандартов, можно ответить на вопрос: «А зачем использовать стандарты в своей деятельности?». Основные функции стандартов представлены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Основные функции стандартов

(Источник: Выполнено автором)

Из всех функций можно выделить безопасность, включающую здоровье и жизнь граждан.

Цели стандартов, заложенные в функции, могут быть достигнуты путём реализации следующих задач [2]:

– повышение уровня безопасности граждан;

– обеспечение конкурентоспособности;

– соблюдение требований технических регламентов;

– создание систем классификации.

Повышение уровня безопасности жизни, здоровья и имущества граждан является главной задачей стандартов. Современные стандарты должны обеспечивать сохранность не только имущества граждан, но и государства. Стандарты должны минимизировать риски, связанные с чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера. Стандарты должны постоянно повышать уровни экологической безопасности. Это может быть достигнуто склонением к использованию более современных технологий, например, переходу к электротранспорту. Что может быть важнее безопасности жизни и здоровья людей, животных и растений? Даже одна задача, повышающая уровень безопасности, показывает высокую значимость стандартов.

Обеспечение конкурентоспособности и качества различной продукции является следующей важной задачей стандартов. Стандарты должны быть построены на единстве измерений. Единством измерений занимается метрология, относящаяся к процессу стандартизации. Возможно, рациональное использование ресурсов и так определено экономикой, но стандарты, как международные, государственные или отраслевые регламенты, должны способствовать этому. Другим направлением повышения конкурентоспособности и качества является взаимозаменяемость различных изделий. Современные технические средства, машины и оборудование должны обладать совместимостью. Удобно, когда, выступая с презентацией есть уверенность, что она откроется на всех компьютерах. Так же удобно и быстро заменять коробку передач, если она будет универсальной для множества различных автомобилей. Для решения этой задачи стандарты способствуют сопоставимости различных научных исследований, единству измерений, проведению анализа различных характеристик, добровольности подтверждения соответствия заявленным требованиям.

Ещё одной задачей стандартов является содействие соблюдению требований технических регламентов. По мнению автора, жалко, что в современные стандарты заложен механизм содействия, а не правил инспекции, проверяющей соблюдение требований, но таковы реалии современной демократии.

Последней, но не по значимости, является задача создания систем классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации. При понимании этой задачи надо учитывать, что стандарты разделены на категории и классы. Подробнее эта особенность раскрыта в разделе 1.5. Хорошей новостью является факт того, что российская Федерация синхронизировала классификацию и кодирование технико-экономической и социальной информации с международными организациями по стандартизации. Росстандарт оказывает существенное содействие в проведении работ по унификации.

Все функции и цели стандартов являются гуманными, повышающими социально-экономическое развитие, улучшающие качества жизни людей в Российской Федерации и мире в целом.

Международные стандарты, национальные стандарты и стандарты предприятий разрабатываются по схожим правилам. Все стандарты разрабатываются экспертами, которые являются частью более крупных групп, называемых техническими комитетами. Аналогично таким техническим комитетам, проекты стандартов организаций могут разрабатывать специализированные отделы и службы, а также конструкторские или научно-исследовательские отделы.

Во время работы эксперты обсуждают все уровни разрабатываемого стандарта, включая область применения, основные определения и содержание. Международные и национальные стандарты обсуждаются в публичной форме, а стандарты предприятий чаще всего обсуждаются с привлечением всех заинтересованных сторон.

Порядок разработки стандартов в Российской Федерации

Порядок разработки стандартов в Российской Федерации определён Федеральным законом № 162 от 29.06.2015 «О стандартизации в Российской Федерации» [2].

Порядок разработки и утверждения национальных стандартов представлен на рисунке 1.3. Как видно из рисунка все процессы носят уведомительный характер, т.е. у регулятора нет оснований для отказа в приёме уведомления. Уведомительный принцип часто используется в либерально-демократической системе управления, например, для организации митинга в Москве и других Российских городах, организаторы уведомляют, а не спрашивают разрешение у глав города. Аналогичные уведомления, а не разрешения, направляют специалисты информационной безопасности в Роскомнадзор для получения статуса оператора обработки персональных данных.

Рисунок 1.3 – Начало разработки и утверждения национальных стандартов

(Источник: выполнено автором по материалам ст.24 ФЗ-162 [2])

Разработчик стандарта направляет уведомление о разработке проекта национального стандарта в технический комитет, а при его отсутствии в Росстандарт [2]. Технический комитет направляет уведомление в Росстандарт для размещения на официальном сайте. Росстандарт в срок не позднее чем в течение семи дней со дня поступления уведомления о разработке проекта национального стандарта размещает такое уведомление на своём официальном сайте. Дальнейший порядок разработки и утверждения национальных стандартов представлен на рисунке 1.3. Уведомление должно содержать информацию о положениях, которые имеются в проекте стандарта и отличаются от положений соответствующих международных стандартов [2].

После размещения уведомления на официальном сайте Росстандарта разработчики стандарта обеспечивают доступность проекта стандарта всем заинтересованным лицам. Такое размещение может быть на любом общедоступном сайте. По требованию любых заинтересованных лиц разработчики стандарта обязаны представить копию проекта стандарта в электронной форме или на бумажном носителе.

Рисунок 1.4 – Окончание разработки и утверждения национальных стандартов

(Источник: выполнено автором по материалам ст.24 ФЗ-162 [2])

Обычно публичное обсуждение проходит в виде конференций, брифингов или других публичных мероприятий. Регламента публичных обсуждений нет, но в последние годы такие мероприятия принято транслировать через Интернет, для всех желающих обсуждать и давать предложения в новый стандарт. Этап обсуждения заканчивается «Уведомлением о завершении публичного обсуждения». Как и на ранних этапах по требованию любых заинтересованных лиц разработчики стандарта обязаны представить копию проекта стандарта в электронной форме или на бумажном носителе.

Далее проект представляется в соответствующий направлению стандарта технический комитет, которому ранее разработчики стандарта направляли уведомление. Профильный технический комитет назначает экспертизу. Сроки экспертизы ограничены тремя месяцами (90 дней). При положительном заключении экспертизы технический комитет готовит мотивированное предложение об утверждении национального стандарта, при утверждении данного решения требуется большинство голосов членов технического комитета.

Окончанием разработки и утверждения стандартов является утверждение или отклонение Росстандартом решения технического комитета.

Федеральное законодательство [2] разрешает обжаловать решение Росстандарта в суде, но автору такие преценденты неизвестны. Можно только предположить, что суду для вынесения вердикта потребуется мнение экспертной комиссии по уровню подготовки и статусу не ниже, чем экспертный совет, привлекаемый к обсуждению и формированию нового стандарта. Хотя может быть отклонение по формальным признакам, например, неправильное оформление документов или нарушение процедуры обсуждения, тогда, вероятно, будет достаточно исправить замечания Росстандарта и начать с первого этапа.

Порядок разработки стандартов с использованием информационной системы определяет Росстандарт с учётом описанного алгоритма.

Порядок разработки стандартов международными организациями

Международные организации, занимающиеся разработкой, утверждением и продвижением стандартов, используют модель, аналогичную модели разработки стандартов в Российской Федерации, точнее наоборот: Россия использует модель, проверенную мировой практикой. Например, Международная организация по стандартизации ИСО (ISO International Organization for Standardization) с 1947 года сформировала множество групп экспертов в разных областях. В ИСО разрабатываются стандарты от производства шампуня до стыкового узла космического аппарата.

В Международной организации по стандартизации более трёхсот технических комитетов и количество их постоянно возрастает. В большинстве технических комитетов участвуют эксперты из Российской Федерации.

Основные технические комитеты, имеющие отношение к информационной безопасности [29]:

– ИСО/МЭК СТК 1 (ISO/IEC JTC 1): Информационные технологии (Information technology);

– ИСО/ТК 48 – Лабораторное оборудование;

– ИСО/ТК 92 – Пожарная безопасность;

– ИСО/ТК 184 – Системы автоматизации и интеграция;

– ИСО/ТК 199 – Безопасность техники;

– ИСО/ТК 229 – Нанотехнологии;

– ИСО/ТК 299 – Робототехника.

Самым востребованным является технический комитет ИСО/МЭК СТК 1 (ISO/IEC JTC 1): Информационные технологии, который опубликовал более 3000 стандартов. В настоящий момент в разработке данного технического комитета находится более 400 новых стандартов [29].

Все члены ИСО самостоятельно выбирают принадлежность к любому техническому комитету. Все члены-наблюдатели, зарегистрированные в ИСО, могут следить за разработкой стандартов, предлагая свои комментарии и советы, а члены профильных технических комитетов могут активно участвовать, голосуя по стандарту на различных стадиях его разработки. При формировании членов технических комитетов стараются учитывать представителей стран с быстроразвивающейся экономикой, таких как Китайская народная республика, Индия, Российская Федерация, Бразилия, Аргентина и др. Больше половины членов ИСО являются представителями таких стран.

Конечно, при разработке стандартов в ИСО учитываются мнения потребителей. Именно в интересах потребителей в конечном результате будет создан тот или иной стандарт. Потребители имеют право голоса при разработке международных стандартов ИСО посредством участия в общественной организации «Всемирная организация потребителей» и участия представителей от потребительской стороны в технических комитетах. Стандарты регламентируют основные характеристики продукта и услуги. При активной роли в разработке стандартов потребителей такие характеристики будут учтены. Производители подстраиваются под требования потребителей. Добавив в эту схему безопасность можно получить смысл и потребность во всех стандартах. В такой схеме формирования и использования стандартов в выигрыше все. Именно такой порядок разработки стандартов позволяет производителям и пользователям осуществлять эволюционное развитие технологий с учетом безопасности.

Выводом по разделу может быть выделение особенностей разработки стандартов. Стандарты разрабатывают профильные технические комитеты, инициаторы и любые желающие. Основное обсуждение стандартов по информационной безопасности проходит в профильных учебных заведениях и крупных организациях, заинтересованных в обеспечении информационной безопасности.

Историю стандартов можно считать от Шумеров или Египта, а можно увести в древний Китай, можно поискать исторические аналогии в Мезозое, Коране и Библии, в любом случае история уходит в глубь веков. Людям удалось достичь значительных успехов в развитии труда при прохождении долгого пути от каменного топора до микросхем современного информационного мира [35]. Технологии постоянно совершенствуются и это продолжается в настоящее время с ещё большей скоростью. Производственные процессы становятся все более эффективными. Все это вместе способствовало историческому развитию стандартов.

Есть мнение, что история стандартов начинается в XIX веке, когда в связи с развитием промышленности и технических инноваций стало необходимым унифицировать производственные процессы и продукцию, чтобы обеспечить их совместимость и безопасность [36].

Возможно, следовало начать описание истории развития стандартов с начала строительства Великой Китайской стены в 221–206 гг. до нашей эры, но это сложный артефакт, имеющий множественные мнения у историков разных стран, поэтому начнём с Египта. Там есть артефакты, дошедшие до нашего времени. В древнем Египте при строительстве сооружений использовались кирпичи постоянного, как бы сегодня сказали, «стандартного» размера. При этом, специально выделенные проверяющие, занимались контролем размеров кирпича. В музеях мира остались многочисленные фрески с процессами производства кирпича в Древнем Египте. Как видно из рисунка 1.5, при производстве кирпича кроме рабочих присутствуют замерщики, проверяющие размеры.

Строители – вот кто оказались зачинщиками стандартов. Первыми именно архитекторы и строители поняли преимущества процессов стандартизации. К сожалению, некоторые производители обоев и плитки в нашей стране даже через две тысячи лет не прониклись идеей однообразия, поэтому выбирая обои или плитку менеджеры советуют смотреть на партию и дату выпуска.

Рисунок 1.5 – Производство кирпича в Древнем Египте

(Источник: стоковые изображения и фотографии iStock [37])

Древняя Европа, Рим оставили множественные доказательства одинаковых, стандартных решений. Древние римляне применяли принципы стандартизации при строительстве водопровода. Трубы Римских водопроводов были постоянного размера, что способствовало быстрому ремонту и развитию технологий переброски воды и отводу канализационных труб.

Как древние римляне применяли принципы стандартизации при строительстве водопровода?

Строительство водопроводов было одним из самых важных инженерных проектов древних римлян. Чтобы обеспечить стабильное и надёжное водоснабжение, римляне использовали стандартизованные методы и материалы. Они использовали одинаковый материал для труб – свинец, а также стандартные размеры, чтобы обеспечить совместимость и надёжность системы. Кроме того, римляне разработали специальные стандарты для проектирования водопроводных систем, включая расчёты пропускной способности труб и проектирование сооружений для надёжной защиты от повреждений и утечек [34].

Как видно из рисунка 1.6, в древнем Риме более двух тысяч лет назад для водопровода применялись свинцовые трубы, а для отвода канализации использовались керамические трубы одинакового размера.

Рисунок 1.6 – Свинцовые и керамические трубы одинакового размера, используемые в Древнем Риме

(Источник: стоковые изображения и фотографии iStock [37])

Возможно, впервые стандартизации подверглись не только размеры, но и материал, из которого были изготовлены трубы. Водопровод, канализация, туалеты в Римской империи на много веков опередили время. Это произошло из-за повсеместного использования единых стандартов, что подтверждает все преимущества, полученные человечеством от внедрения и использования единых стандартов.

В средневековье с развитием ремёсел методы стандартизации начали применяться чаще. В это время стали производить ткани с одинаковыми размерами по ширине и равным количеством нитей во всём «отрезе». Появились единые требования к сырью, из которого делали ткани. Преимущества получили ткани из хлопка и льна.

Широкое распространение однообразия и стандартов получилось в эпоху Ренессанса, в XIV -XVI веках. Эпоха Ренессанса (или Возрождения) пришла на смену средним векам.

В эпоху Ренессанса стандарты использовались во многих отраслях, включая архитектуру, искусство и науку. Например, создание и распространение стандартизованных единиц измерения, таких как метр или килограмм, способствовало развитию науки и технологий. В архитектуре стандарты использовались для создания более точных и надёжных построек, а в искусстве – для сохранения и передачи технологий и техник мастерства от поколения к поколению [34].

Эпоха расширила международные отношения и это вызвало желание понимать друг друга, общаться, торговать, создавать новые товары по единым правилам, понятным всем.

В 1785 году французский инженер Никола Леблан (Nicolas Leblanc) изготовил партию оружейных замков в количестве пятидесяти штук. Особенностью оружейных замков была их взаимозаменяемость и возможность использовать в различных типах мушкетов и ружей. Это важное боевое качество используется во всех современных стандартах, регламентирующих вооружения.

Примеры старинных оружейных замков показаны на рисунке 1.7. Унификация позволила быстрее наладить ремонт оружия, имеющего малую надёжность. Начиная со второй половины XIX в. работы по стандартизации проводились на всех мануфактурах и промышленных предприятиях. Благодаря внутризаводской стандартизации изготавливаемых изделий, стала возможной оптимизация процессов производства. Главная цель, которую при этом преследовали фабриканты и предприниматели, – получение более высоких прибылей.

Рисунок 1.7 – Примеры различных оружейных замков

(Источник: стоковые изображения и фотографии iStock [37])

Единые требования или стандарты развивались, прежде всего, на отдельных фабриках и заводах. Понимание того, что однообразие значительно упрощает ремонты и обслуживание, пришло ко многим управляющим. В дальнейшем, многие фабриканты и управляющие стали понимать, что однообразие должно быть общим хотя бы в рамках одной страны или отрасли. Стало понятно, что борона, плуг, седло для лошади изготавливать быстрее и дешевле, если они будут универсальные.

В 1841 году в Англии, а затем и в других странах, была введена стандартная резьба Джозефа Уитворта (Joseph Whitworth), изобретателя и автора новой винтовки и пушки. Джозеф Уитворт разработал стандарт для мелкой резьбы с фиксированным углом канавки 55 градусов и имеющей единый шаг для данного диаметра. Это нововведение вскоре стало первым национальным стандартом, его приняли железнодорожные компании, которые ранее использовали различные резьбы. Стандарт был применён повсеместно, позже он стал одним из британских стандартов и назывался Британский стандарт Уитворта (сокращённо BSW), который регулируется системой британских стандартов 84:2007. На рисунке 1.8 представлен чертёж с резьбой для муфты и трубы с шагом, определённым в 55 градусов.

Рисунок 1.8 – Чертёж с резьбой в 55 градусов

(Источник: выполнено автором по чертежу Уитворта)

В середине XIX века в Германии была утверждена единая ширина железнодорожного пути и единое крепление сцепки для железнодорожных вагонов. В качестве основного стандарта ширины колеи принята колея 1435 мм. Единого стандарта, во всем мире регламентирующего ширину железнодорожного пути, не получилось. В России ширину железнодорожной колеи определили равной 1520 мм (с допуском от 1516 до 1528 мм). Считается, что единого стандарта не получилось создать из-за опасений быстрой переброски солдат разных стран по континенту.

По другой версии, колея железных дорог может быть разной в разных странах из-за различий в технических стандартах и традициях. В прошлом каждая компания по строительству железных дорог могла выбирать свою колею в зависимости от конкретных условий местности и требований. В результате возникло множество различных стандартов колеи, которые постепенно унифицировались в рамках отдельных регионов и государств [34].

На рисунке 1.9 показаны различные стандарты для ширины железнодорожного пути.

Рисунок 1.9 – Различные стандарты для ширины железнодорожного пути

(Источник: выполнено автором с использованием стоковой фотографии Adobe Stock [38])

С конца XIX века требования к стандартам коснулись всего, что только можно было привести к единому стандарту. Началась эра формирования требований к металлу, расфасовке зерна, размеру пуль и снарядов, напряжению в электросети и октановому числу топлива.

Первый справочник, содержащий размеры стандартных профилей катаного железа, опубликовали в 1869 году. Дошло дело и до кирпичей: через 2 000 лет после того, как появились единые размеры кирпича в Древнем Египте, в 1870 году в большинстве стран Европы были установлены стандартные размеры кирпича. Они оказались несколько меньше российских с размерами 250х120х65 мм, определёнными ранее, соответственно равны 240х115х71 мм. Россия раньше Европы ввела государственные стандарты на кирпич. Как и большинство реформ, стандарты на кирпич ввёл Пётр I.

Однако не вся слава от введения стандартов в нашей стране принадлежит Петру I. Упоминания о русских мерах встречаются в летописях древних времён: «Русской Правде», «Повести временных лет», «Грамотах русских князей». В истории сохранилось Уложение Киевского князя Владимира «О соблюдении единых мер веса и длины по всей Руси», датируемое 996 годом. Именно этот древнерусский закон о мерах, условно, можно считать началом российских стандартов. Грамотой в это время обладали служители духовенства, вероятно поэтому им и поручили весь надзор за правильностью мер и весов в Руси.

Ошибается тот, кто считает, что в середине прошлого тысячелетия на Руси «Щи лаптем хлебали». Исторические факты говорят о другом: первые зафиксированные в грамотах царей сведения о стандартах в России (точнее в Московии) появились в 1555 году при царствовании Ивана Васильевича Грозного. Специальным приказом Царя были установлены постоянные размеры пушечных ядер и введённые калибры для проверки этих размеров, а также «Измерительная изба» (Прародитель современного Росстандарта:). Есть документы иностранных путешественников, которые указывают, что единые размеры кирпича в Руси были во времена Ивана Грозного. Доказательства этого не обязательно искать в архивах, так как до нашего времени дошли многие постройки времён Ивана Грозного и даже его отца Ивана III, выполненные в едином размере. Может и сыну «досталось посохом» за то, что он не соответствовал высоким стандартам Ивана Васильевича, был, как бы помягче сказать, немного «не умным».

Указами Петра I введены единые меры, используемые во флоте. Как и в Англии мерами стали футы, дюймы. Основанная в 1725 году Петербургская академия наук начала воссоздание угловых единиц, единиц времени и температуры. Стало понятно, что короткими указами Царя провести стандартизацию в России невозможно, потребовалось создать единственный руководящий МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ центр (комментарий автора: не перепутайте с метеорологическим центром). В это время был опубликован ряд указов Петра I о стандартизации, предписывающий обеспечить взаимозаменяемость и проводить ресурсные испытания. В 1694–1696 гг., по единому образцу, была изготовлена серия галер и брандеров. В 1701 году вышел указ Петра I «О строительстве типовых жилых домов». Кстати, тема для историков: может и стандарты по реновации ввёл Пётр I, а не, как принято считать, мэр Москвы:). В 1714 году Пётр I издал Указ о запрещении каменного строительства по всей России, кроме Санкт-Петербурга. В городе на Неве строго предписывалось возведение исключительно каменных «образцовых домов». Отныне во всех городах, кроме Санкт-Петербурга, строительство каменных домов стало строго караться. С натяжкой, отнесём и этот исторический документ к однообразию и единым стандартам. Стандартизация, проводившаяся во время царствования Петра I систематически, более 25 лет, охватывала разные отрасли хозяйства, но особенно кораблестроение, производство вооружения и строительство. А что, после Петра I продолжилась попытка единых подходов? Да.

Потребность людей в измерениях возникла в давние времена. Поиск удобных механизмов для измерений не завершён и сегодня. Из прошлых столетий дошли единицы веса ценных камней – карат, что в переводе с древневосточного означает «семя боба». Несмотря на широко использующиеся килограммы и граммы, карат не ушёл в прошлое. Во многих странах в аптеках используется мера веса гран. Гран в переводе с латинского означает «зерно». Многие страны ощущали большую потребность в единых стандартах измерения, в том числе и Россия. Указом царицы Анны Иоанновны в 1736 году была образована Комиссия веса и мер. Ответственным за сохранность был назначен главный директор монетного двора граф М. Г. Головкин. В качестве исходной меры длины комиссия изготовила медный аршин и деревянную сажень, ныне хранящиеся в Политехническом музее. На рисунке 1.10 представлены фрагменты эталона длины.

Рисунок 1.10 – Фрагменты эталона длины

(Источник: выполнено автором с использованием стоковых фотографии iStock [37])

Метр относится к одной из первых единиц измерения, выбранных расчётным путём. Метр – одна десятимиллионная часть четверти длины земного меридиана, проходящего через Париж. Такое решение было принято в 1790 году во Франции, но межгосударственной единицей измерения метр стал почти через сто лет, в 1875 году.

Метр – это единица измерения длины в системе СИ, которая определяется как расстояние, которое свет проходит за время 1/299 792 458 секунды в вакууме. Таким образом, 1 метр равен приблизительно 3,28 фута или 39,37 дюймов [34]. В Российской Федерации 1 метр, «как правило» равен 100 сантиметрам:) (Шут. комментарий автора).

Автору до сих пор не понятно, как можно провести измерение от северного полюса до экватора, если таких точек, с точностью до метра не существует. Вероятно, поэтому современный метр определен скоростью света. Большим сторонником единого измерения расстояния в метрах был Наполеон. Захват Наполеоном европейских стран поспособствовал широкому распространению метрической системы.

За меру жидких тел царица Анна Иоанновна приняла ведро московского питейного двора. До наших дней дошёл только образец, хранящийся в политехническом музее, датированный 1886 годом. На рисунке 1.11 представлена мера объёма жидкостей «Четверть», ведро и бочка, использующиеся в качестве меры объёма жидкостей. Сегодня в качестве меры объёма жидкостей в системе СИ принят литр, но остались и старые системы, такие как галлон и баррель, применяемые для измерения объёма нефтепродуктов.

Рисунок 1.11 – Мера объёма жидкостей «Четверть», ведро, бочка-баррель

(Источник: выполнено автором по материалам портала политехнического музея [39] и использования стоковых фотографии iStock [37-41])

Сложнее оказалось создать эталонную меру веса. Работы по изготовлению бронзовой позолоченной гири, которая использовалась как первичный образец российских мер веса, продолжались 11 лет (1736 – 1747 гг.). Этот российский эталонный фунт почти 100 лет оставался единственным эталоном в стране.

Мера веса – это единица измерения массы, которая используется для измерения веса объекта. В системе СИ мера веса измеряется в килограммах. Однако, существуют другие системы мер веса, такие как фунты, унции и караты, которые используются в различных областях деятельности, таких как торговля и ювелирное дело [34].

Килограмм – это единица массы, определяемая как масса прототипа международного килограмма, который хранится в Бюро международных весов и мер в Севре (Sèvres), Франция. Однако, существуют усилия по замене этого прототипа на более точное определение килограмма на основе постоянных физических констант. Это может привести к изменению точного значения килограмма в будущем [34].

В 1842 году на территории Петропавловской стены в специально построенном, защищённом от огня помещении было открыто первое централизованное метрологическое заведение России, его назвали «Депо образцовых мер и веса». В Депо хранились созданные эталоны, их копии, а также образцы разнообразных зарубежных мер. В настоящее время эти образцы хранятся в музее-архиве Д. И. Менделеева в Санкт-Петербурге. В «Депо образцовых мер и веса» находились не только эталоны и их копии, но и изготавливались эталонные меры для местных органов, а также проводились проверки и сопоставления эталонных мер с заграничными.

Быстрое развитие техники, промышленное использование электроэнергии, переход к конвейерной сборке в конце XIX и начале XX века ещё больше выявил проблемы унификации и стандартизации. Желание организовать единые правила стандартизации появились у наиболее развитых стран. Затем успешный опыт создания национальных организаций по стандартизации перешёл практически ко всем странам мира. Ещё в начале XIX века Франция, а затем и Англия создали национальные комитеты стандартов, основной целью которых стало экономическое превосходство путём разработки и внедрения стандартов военной техники, прежде всего кораблей флота. Далее экономическое превосходство, вызванное внедрением стандартов, распространилось на сырье и промышленные изделия. Первая мировая война стала катализатором для формирования национальных комитетов. Аналогичные национальные комитеты стандартов появились в 1916-1918 годах в США, Голландии, Германии, Швейцарии и многих других странах, участвующих в войне.

По окончанию первой мировой войны стандартизация стала объективной экономической необходимостью. В это время национальные организации по стандартизации были созданы в Австрии, Бельгии, Венгрии, Дании, Италии, Канаде, Норвегии, Польше, Румынии, Финляндии, Швеции, Японии. В 1922 году данный процесс дошёл и до Австралии.

В конце XIX и начале XX века развитие железнодорожного транспорта, дорожной сети увеличило товарообмен между странами. Потребность в тесном сотрудничестве в науке и технике создали условия для учреждения в 1926 году первой международной ассоциации по стандартизации (ISA). Начиная с 1939 года работа ISA была практически остановлена развязанной Германией и ее сателлитами Второй мировой войны. Практически первое, что восстановили сразу после окончания Второй мировой войны, систему стандартов. Стало понятно, что единые стандарты во всем мире позволят решать множество проблем как в экономике, так и в других областях.

Осенью 1945 года в рамках ООН (Организация Объединённых Наций) создали Координационный комитет по вопросам стандартизации с бюро в Лондоне и Нью-Йорке. Итогом работы Координационного комитета в Лондоне (Великобритания) 23 февраля 1947 года стало создание Международной организации по стандартизации (ISO), в состав которой вошли 33 страны. Подписанный в Лондоне меморандум трактуется аналитиками и историками мира как лидерство Англии – страны-инициатора данного процесса, однако есть множественные документальные подтверждения, что это не так. Инициатором ИСО (ISO) выступил СССР, этим вопросом занимался лично И. В. Сталин. В единых мировых стандартах он видел объединение мира, создание условий для мирной жизни на всей планете. В отличие от капитала, управляющего процессами стандартизации до этого времени, в устав ИСО (ISO) были внесены цели: заботы о людях и планете. Под личным руководством Сталина долго искали аббревиатуру, подходящую для новой организации, регламентирующей международные стандарты, и нашли сокращённое название, одинаково читающееся на многих языках мира. Было решено использовать греческое слово ίσος (исос) – равный. В настоящее время, ISO является первой из большого количества международных организаций по стандартизации. Членами ISO являются свыше 130-и стран мира. История смеётся над нами, когда некоторыми политиками из недружественных стран выдвигается предложение об исключении Российской Федерации из ИСО (ISO) и ООН, созданных по инициативе СССР, преемником которого является Россия [85]. Кстати, для создания доброго и справедливого мира при И. В. Сталине выдвинули инициативу по совершенствованию единого стандартного языка для всех жителей планеты – Эсперанто. Общение людей на национальных языках и едином международном языке, по мнению руководителей СССР, могло объединить всех и создать условия для мира во всем мире. Эсперанто (Esperanto) – наиболее распространённый плановый язык, созданный Варшавским лингвистом Лазарем (Людвиком) Марковичем Заменгофом в 1887 году.

Приведём пример пары слов на эсперанто. «Здравствуйте» на эсперанто можно сказать «Saluton», а слово «Стандарт» звучит как «Standardo» [34].

Язык Эсперанто совершенствовался все время после Второй мировой войны, но с развалом СССР и победой США, доминирующим в мире, стал английский язык. С этого времени английский язык стал основным в международных стандартах. Возможно, для «Языка Эсперанто» ещё не все потеряно.

До революции 1917 года, метрология в России была регламентирована «Положением о мерах и весах», выпущенным в 1842 году. Этот труд стал началом системного, государственного подхода к обеспечению единства измерений и хранения эталонов. Научный труд Ф.И. Петрушевского «Общая метрология», опубликованный в 1849 году, окончательно сформировал метрологию как науку. Метрология стала восприниматься обществом не как ответственное хранение эталонов гирь и метров, а как наука, позволяющая измерять физические величины. Можно сказать, что именно благодаря Российским учёным метрология ушла от ростовщичества в сторону науки. По значимости такое событие можно прировнять к открытию периодической таблицы Менделеева, кстати, имеющей прямое отношение к метрологии и стандартам.

Примером Российского превосходства в процессе стандартизации является первый опыт производственного нормирования в строительстве. Более двухсот лет назад, в 1811–1812 гг., были разработаны «Урочные реестры по части гражданского строительства и по военным работам». Данные реестры содержали нормы расчёта рабочей силы, материалов и транспортных средств. В дальнейшем, для адаптации «Урочных реестров» были проведены эксперименты, уточняющие научные расчёты. На основе экспериментальных данных в 1832 году был издан общий нормативный сборник «Урочное положение на все общие работы, производящиеся при крепостях, государственных зданиях и гидротехнических сооружениях». Работы рассчитывались исходя из 14-16 часов рабочего времени в сутки. В дальнейшем, эти нормы только снижались. В 1869 году «Урочные реестры» были окончательно утверждены правительством. Нормативного документа такого уровня, регулирующего организацию и экономику строительного производства, на тот момент, не имела ни одна страна мира.

После революции 1917 года были попытки адаптировать «Урочное положение» к новым социалистическим условиям. Однако, изменение общественно-экономической формации, в которой править стала забота о людях, а не капитал, потребовали коренных изменений. Новый документ, принятый в 1927 году, назвали «Свод производственных строительных норм». в России был установлен 8-ми часовой рабочий день вместо 9-10 часового, как это было до революции 1917 года, и введена 48-и часовая рабочая неделя с шестью рабочими и одним выходным днём. Этот факт свидетельствует, что в стандартизации продолжительности рабочего дня мы оказались пионеры.

В СССР процессу стандартизации уделялось самое большое внимание. Такой подход позволил создать стандарты, по качеству превосходящие все стандарты мира. После развала СССР прошло более тридцати лет, но и сегодня маркетологи используют в рекламе ГОСТ СССР как эталон качества. Кушая и наслаждаясь мороженным, советский человек был уверен, что оно сделано из коровьего молока, так как этого требовал ГОСТ, а, съедая колбасу, все были уверены, что едят натуральную свинину и говядину, ну и конечно нашу Фанту, сделанную по ГОСТ с вашей (обращение автора к молодёжи:), не сравнить.

В 1925 году процессы стандартизации поручили вновь созданным комитетам по стандартизации (ОСТ) при Совете труда и обороны, которые в 1940 году переименовали во Всесоюзный комитет по стандартизации (ГОСТ).

В 1926 году Комитетом по стандартизации разработан комплекс первых общесоюзных стандартов в отношении селекционных пшеничных сортов, чугуна, проката из чёрных металлов и товаров народного потребления. Впервые в мире товары народного потребления получили государственные регламенты, в основном, нацеленные на безопасность и здоровье граждан.

В 1968 году в соответствии с постановлением Совета Министров СССР от 11.01.1965 г. «Об улучшении работы по стандартизации в стране», впервые в мировой практике был разработан и утверждён комплекс государственных стандартов «Государственная система стандартизации» (ГСС). Согласно ГОСТ 1.0 – 68, были введены четыре категории стандартов [42]:

– государственный стандарт Союза ССР (ГОСТ);

– республиканский стандарт (РСТ);

– отраслевой стандарт (ОСТ);

– стандарт предприятия (СТП).

В 1985 году вышло ещё одно важное постановление, регламентирующее процессы стандартизации. Постановление Совета Министров СССР № 13 от 7 января 1985 г. «Об организации работ по стандартизации на территории СССР» утвердило комплекс стандартов ГОСТ 1.0-85 Государственный стандарт Союза ССР «Государственная система стандартизации» (State system of standardization. General), введённый в действие с 1987 года. Комплекс стандартов регламентировал [10]:

– главную задачу и основные направления работы в области стандартизации;

– объекты государственной, отраслевой и республиканской стандартизации;

– категории и виды нормативно-технических документов, устанавливающих требования к объектам стандартизации;

– порядок планирования стандартизации;

– порядок разработки, внедрения, обращения нормативно-технических документов, а также государственного надзора за их внедрением и соблюдением;

– построение, изложение, оформление и содержание нормативно-технических документов.

Последним, прощальным документом той эпохи стало Постановление Совмина СССР «Об изменении и признании утратившими силу некоторых решений Правительства СССР по вопросам организации работы по стандартизации в СССР», датированное 1991 годом [43]. В этом постановлении исключалось руководство стандартами министерствами и ведомствами. Далее в России стандартами стал править капитал.

В 1992 году, после окончательного развала СССР, на его территории образовались независимые государства, ранее называющиеся республиками. Правительства этих государств 13 марта 1992 года подписали документ, который подразумевал проведение политики в сфере стандартизации, сертификации, а также метрологии. Независимые страны, ранее входящие в СССР, хотели быстро перейти на международные законы и стандарты, но выполнить это оказалось не просто. Даже через тридцать лет данная проблема не решена полностью.

В 1993 году был принят Федеральный закон № 5154-1 от 10.06.1993 г. «О стандартизации». Данный закон установил правовые основы стандартизации в Российской Федерации, обязательные для всех, и определил меры государственной защиты интересов потребителей и государства посредством разработки и применения нормативных документов по стандартизации [3].

В 2002 году был принят Федеральный закон «О техническом регулировании» № 184-ФЗ от 27.12.2002 [4], имеющий прямое отношение к стандартизации. Этот закон был необходим для вступления Российской Федерации во Всемирную торговую организацию (ВТО). В начале 2000-х мы всё ещё верили, что нас там ждут, что Россия станет полноправным участником экономических процессов в мире. Через десять лет наступило прозрение :). Закон регламентировал, на добровольной основе, требования к зданиям и сооружениям, включая производство, строительство, монтаж, наладку, эксплуатацию, хранение, перевозки, реализацию и утилизацию. Для специалистов информационной безопасности важно, что данный закон регламентирует требования к функционированию единой сети связи, связанные с обеспечением целостности, устойчивости функционирования указанной сети связи, и её безопасности.

Как будут развиваться события, связанные со стандартами в России и мире, покажет время. Инструмент для формирования стандартов нового тысячелетия, нацеленный на мир и благополучие всех граждан планеты, есть, и он называется Интернет.

Процессы, связанные с формированием и изменениями стандартов, основываются на метрологии, стандартизации и сертификации. Эти три направления связаны между собой и являются дополнениями друг друга. Обычно, процесс стандартизации завершается выпуском новых стандартов. Имеется и отрицательный опыт, но и он даёт возможности для уточнения стандартов, эталонов или других нормативно-технических документов.

Метрология, стандартизация и сертификация являются своеобразным отображением объективных законов эволюции и развития технологий и инновационных материалов. Они не являются дополнительными требованиями, которые навязываются обществу, а способствуют его эволюционному развитию.

Метрология, стандартизация и сертификация – это постоянно изменяющийся процесс. Появление новых методов производства, новых материалов не даёт останавливаться, следовательно, объективные законы эволюции направляют данные процессы в развитие.

Можно уверенно сказать, что благодаря метрологии, стандартизации и сертификации общество имеет возможность научного управления своей экономической и технической политикой. Все это вместе позволяет повышать качество и уровень жизни всех людей, всего общества в целом.

Во всех промышленно развитых странах повышение уровня производства, улучшение качества продукции и роста жизненного уровня населения стало тесно связано с широким использованием метрологии, стандартизации и сертификации. Передовыми странами являются США, КНР, Япония, Корея, Великобритания, Германия, Франция. Российская Федерация в последние десятилетия растеряла свой индустриальный потенциал, переводя свою экономику на импорт. Стало понятно, что технологическая зависимость не позволяет далее вести самостоятельную политику, а, следовательно, в этом десятилетии будет необходим поворот к самостоятельному развитию. Такие обстоятельства налагают большую ответственность на Росстандарт, являющийся регулятором процессов метрологии, стандартизации и сертификации.

1.4.1. Метрология

Процесс создания и исполнения стандартов не может обойтись без собственного научного аппарата.

Термин «Метрология» произошёл от двух греческих слов μέτρον «мера» + λόγος «мысль или причина», т.е. метрология должна дать научные обоснования измерениям, проводимым не только в процессе стандартизации, но и в других процессах, где необходимы замеры. На первый взгляд, кажется, все просто: метр, килограмм, литр. И объяснения примитивно-простые метр – это примерно «вот столько», а один килограмм – это вес одного литра воды. Однако, простота измерений кажется такой, только, если не погружаться в эту проблему. К чему привязать эталон метра, если на планете Земля все предметы «живут и изменяются», расширяясь и сжимаясь. Как измерить расстояние нулевого меридиана, если точек северного полюса, как и экватора, с высокой точностью не существует. Что взять за единицу времени, если нет постоянных процессов и время субъективно (или нет?). Вращение Земли вокруг Солнца, вокруг своей оси, при точном измерении оказалось не постоянное. А кто сказал, что скорость света постоянная и больше её не может быть ничего? Альберто Эйнштейн, но многие учёные его пытаются опровергнуть многочисленными экспериментами.

Без научных исследований ответы на эти вопросы не найти.

Метрология (Metrology) – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, и способах достижения требуемой точности [44]. На рисунке 1.12 представлена графическая визуализация термина метрология.

Рисунок 1.12 – Составные части метрологии

(Источник: выполнено автором по данным [44])

В англоязычных источниках чаще встречается другое понятие, отличное от русскоязычных источников, трактующее метрологию как три самостоятельных направления.

Метрология – обширная область знаний, которую можно свести к трём основным направлениям: определение общепризнанных единиц измерения, отслеживаемость и реализация этих единиц измерения на практике с определением эталонов [45, 46]. На рисунке 1.13 показаны особенности трактовки термина метрология в научных зарубежных источниках.

Рисунок 1.13 – Составные части метрологии по зарубежным источникам

(Источник: выполнено автором в соответствии с научными трудами [45, 46])

Для понимания задач метрологии вводится понятие «Traceability», что можно перевести как «отслеживаемость» или «прослеживаемость». Метрология не только способствует реализации единых мер измерения, но и формирует механизмы контроля, поверки (не путать с термином «проверка»), юстирования, обеспечения сохранности. Можно уверенно сказать, что наука и человечество не могут развиваться без метрологии. Учитывая, что на нашей планете нет постоянных процессов, которые можно было бы принимать за эталоны меры, становится понятна сложность задач, которые решают метрологи.

Рассуждениям людей на эту тему много тысячелетий. Современная метрология, в том виде, как она дошла до наших дней, уходит своими корнями во Французскую революцию. Революция прав и свобод дала импульс многим наукам, в том числе и метрологии. Именно в это время была сделана попытка найти единицу измерения расстояния, не связанную с человеком или предметами, изменяющими свои размеры. Эти исследования в 1795 году привели к созданию десятичной метрической системы и установили набор стандартов для других типов измерений [47, 48]. В дальнейшем, десятичная метрическая система трансформировалась в Международную систему единиц (СИ).

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью.

Нормативная база – метрологические стандарты.

В данной области работает много специалистов. Специалисты по метрологии, эксперты метрологии называются метрологами.

Задачами метрологии являются:

– создание общей теории измерений;

– образование единиц физических величин и систем единиц;

– разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений;

– создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений.

Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических объектов. Ну и чтобы учёные-метрологи не скучали, в последнее время им добавили ещё одну задачу: изучение развития системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе. Деньги решают всё!

Метрология делится на три основных пересекающихся вида деятельности, представленные на рисунке 1.14. Виды деятельности метрологии тесно связаны между собой. Исследование отдельных видов может осуществляться только с позиции системного подхода.

Рисунок 1.14 – Пересечения видов деятельности метрологии

(Источник: выполнено автором по научным трудам [46-49])

Определение единиц измерения может быть длительным процессом, например, для научного обоснования метра потребовалось более десяти лет. Практическая реализация единиц измерения происходит быстрее, но также для новых процессов может занимать продолжительное время. Очень важным видом деятельности метрологии является отслеживаемость (Traceability, есть перевод «прослеживаемость») или привязка измерений, сделанных на практике, к эталонным стандартам.

Научная часть метрологии включает в себя три основные раздела, представленные на рисунке 1.15:

Рисунок 1.15 – Разделы научной части метрологии

(Источник: выполнено автором)

Разделы научной части метрологии подразделяются на:

– теоретическая или фундаментальная метрология (в англоязычных источниках «научная метрология») рассматривает общие теоретические проблемы, такие как разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений [50];

– прикладная метрология – изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения;

– законодательная метрология – устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Теоретическая или фундаментальная (научная) метрология занимается установлением единиц измерения, разработкой новых методов измерения, реализацией эталонов и передачей отслеживаемости (прослеживаемости) от этих эталонов пользователям [45, 46]. Этот раздел считается высшим уровнем метрологии, стремящимся к высокой степени точности [45]. Международное бюро мер и весов (BIPM) поддерживает базу данных по метрологической калибровке и измерительным возможностям институтов по всему миру. Такая деятельность подвергается экспертной оценке, обеспечивает фундаментальные ориентиры для метрологической отслеживаемости (прослеживаемости).

В области измерений Международное бюро мер и весов (BIPM) определило девять областей метрологии [51]:

– акустика;

– электричество и магнетизм;

– длина;

– масса и связанные с ней величины;

– фотометрия и радиометрия;

– ионизирующее излучение;

– время и частота;

– термометрия;

– химия.

Прикладная метрология (в англоязычных источниках, техническая или промышленная) занимается:

– применением измерений к производственным и другим процессам и их использование в обществе;

– обеспечением пригодности средств измерений, их калибровки и контроля качества [45].

В промышленности важны качественные измерения, поскольку они влияют на стоимость и качество конечного продукта и на 10–15 % влияют на производственные затраты [46]. Хотя основное внимание в этой области метрологии уделяется самим измерениям, прослеживаемость калибровки измерительных приборов необходима. Такая необходимость заключается в обеспечении уверенности в измерении. Признание метрологической компетентности в промышленности может быть достигнуто посредством соглашений о взаимном признании, аккредитации или экспертной оценки [46]. Промышленная метрология важна для экономического и промышленного развития страны, а состояние программы промышленной метрологии страны может указывать на её экономический статус [51-53].

Законодательная метрология касается деятельности, которая вытекает из требований законодательства и касается измерений, единиц измерения, средств измерений и методов измерения, которые осуществляются метрологическими органами [52]. Такие законодательные требования могут возникать из необходимости защиты здоровья, общественной безопасности, окружающей среды, обеспечения возможности налогообложения, защиты потребителей и справедливой торговли. Международная организация по законодательной метрологии (OIML) была создана для оказания помощи в гармонизации нормативных требований за пределами национальных границ. Международная организация по законодательной метрологии (OIML) должна гарантировать, что законодательные требования не препятствуют торговле [51]. Эта гармонизация гарантирует, что сертификация измерительных приборов в одной стране совместима с процессом сертификации в другой стране, что позволяет торговать измерительными приборами и продуктами, которые на них основаны.

В Европейском Союзе в 1990 году для продвижения европейского сотрудничества в области законодательной метрологии была создана организация WELMEC. Целью WELMEC стало развитие сотрудничества в области законодательной метрологии и между государствами-членами Европейской ассоциации свободной торговли (ЕАСТ) [52-58]. В Соединённых Штатах законодательная метрология находится в ведении Управления мер и весов Национального института стандартов и технологий (NIST), за соблюдением которого следят отдельные штаты [52-58]. В Российской Федерации данной функцией обладают законодательные органы, согласующие свою работу с Росстандартом.

До настоящего времени все базовые измерительные единицы не определены никакими физическими объектами [52-58]. Пока человечеству и науке не удаётся сделать шаг в привязке измерительных единиц к не изменяющимся физическим объектам. При этом цель метрологии остаётся с самого начала одна: эталонные меры привязать к таким физическим объектам. Попробую объяснить это на примере килограмма. Для определения в качестве физического объекта массы, например, ядра атома, надо «отвязать» массу тела от существующего эталона, но и это ещё не все: для точного определения основных единиц требуются точные измерения физических констант. Так, чтобы переопределить стоимость килограмма без существующего эталона, значение постоянной Планка должно быть известно с точностью до двадцати частей на миллиард [52, 53]. Научная метрология благодаря разработке весов Киббла (Весы Киббла – прибор для установления соотношения между массой и электрической мощностью) и Проекта Авогадро (Project Avogadro) дали значение постоянной Планка с достаточно низкой неопределенностью, чтобы можно было переопределить килограмм [53]. Понимая это, можно уверенно сказать, что третье тысячелетие пройдёт под основной задачей по привязке базовых измерительных единиц к новым физическим объектам «Нано размерности».

Аксиомы* метрологии:

– любое измерение есть сравнение;

– любое измерение без априорной** информации невозможно;

– результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

* Аксиома – исходное положение какой-либо теории, принимаемое в рамках данной теории истинным без требования доказательства.

** Априори – знание, полученное до опыта и независимо от него, то есть знание, как бы заранее известное.

История метрологии

Метрология ведёт свою историю с античных времён и даже упоминается в Библии: «Неверные весы – мерзость пред Господом, но правильный вес угоден Ему. (Притча 11:1)». Возможно, первое упоминание о мере измерения относится к 2900 г. до н.э., когда египетский локоть Фараона был вырезан из черного гранита [51]. Локоть был определён как длина предплечья фараона плюс ширина его руки. Этот артефакт послужил строителям в качестве меры измерения размера. На точность стандартной длины материалов, использующихся при строительстве пирамид, указывает длина их оснований, отличающаяся не более чем на 0,05 процента [53].

Ранние формы метрологии заключались в установлении местными властями простых произвольных стандартов, зачастую основанных на простых практических измерениях, например, рост человека. Самые ранние стандарты были введены для таких величин как длина, вес и время, это делалось для упрощения коммерческих сделок, а также регистрации человеческой деятельности.

Новое значение метрология обрела в эпоху промышленной революции, она стала совершенно необходима для обеспечения массового производства.

Исторически важные этапы в развитии метрологии:

– XVIII век – установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов, в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом);

– 1832 год – создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц;

– 1875 год – подписание международной Метрической конвенции;

– 1960 год – разработка и установление Международной системы единиц (СИ);

– XX век – метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями. Конечно, XX веком метрологические исследования не закончились.

Значимые события истории метрологии России:

– присоединение к Метрической конвенции;

– 1893 год – создание Д. И. Менделеевым Главной палаты мер и весов (современное название: «Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева»).

Термины и определения метрологии

Единство измерений – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Визуализация термина «Единство измерений» представлена на рисунке 1.16. Основная проблема состоит в выявлении эталонного состояния измерений {Sо}.

Рисунок 1.16 – Визуализация термина «единство измерений»

(Источник: выполнено автором)

Физическая величина – одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с её единицей и получения значения этой величины. Например, для оптимизации жёсткого диска требуется измерение его параметров. На рисунке 1.17 представлен жёсткий диск и программа для измерения параметров.

Рисунок 1.17 – Жёсткий диск и программа для измерения параметров

(Источник: переработано автором по стоковым изображениям iStock [37])

Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.

На рисунке 1.17 в качестве средства измерения использована программа HD_Speed. Соответственно, для измерения времени в качестве средства измерения используются часы, а для измерения массы тела следует использовать весы.

Поверка – совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям. Поверку не следует путать с проверкой. Поверка подтверждает точность измерительного прибора, а проверка как процесс выявляет наличие имущества или присутствие персонала.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешность средства измерения – разность между показанием средства измерений и действительным значением измеряемой физической величины.

Точность средства измерений – характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.

Лицензия – это разрешение, выдаваемое органом государственной метрологической службы на закреплённой за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.

Эталон единицы величины – техническое средство, предназначенное для передачи, хранения и воспроизведения единицы величины.

Не смотря на направленность книги на информационную безопасность, возможно уместно в этот раздел добавить, что всемирный день метрологии отмечается ежегодно 20 мая. Данный праздник введён Международным Комитетом мер и весов (МКМВ) в октябре 1999 года. Отдельными направлениями метрологии являются: авиационная, химическая, медицинская и биометрия.

1.4.2. Стандартизация

Международная стандартизация не имеет единого органа, но основная нагрузка выполняется Международной организацией по стандартизации, ИСО (International Organization for Standardization, ISO). Так как ИСО международная организация, занимающаяся выпуском стандартов, то логично, что и процесс стандартизации возложен на её. Кроме ИСО участием в международной стандартизации занимаются Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) и Международный Союз Электросвязи (International Telecommunication Union), Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), Всемирная торговая организация (ВТО) и многие другие.

Стандартизация – деятельность по разработке, утверждению, изменению, отмене, опубликованию и применению документов по стандартизации и иная деятельность, направленная на достижение упорядоченности в отношении объектов стандартизации [2].

В более широком определении раскрываются цели, главным образом направленные на безопасность, здоровье и жизнь граждан.

Стандартизация – деятельность по разработке, опубликованию и применению стандартов, по установлению норм, правил и характеристик в целях обеспечения безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, технической и информационной совместимости, взаимозаменяемости и качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологий, единства измерений, экономии всех видов ресурсов, безопасности хозяйственных объектов с учётом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций, обороноспособности и мобилизационной готовности страны.

На рисунке 1.18 представлена визуализация термина стандартизация. Управление процессами, связанными со стандартами, является сложным процессом.

Рисунок 1.18 – Визуализация термина стандартизация

(Источник: выполнено автором)

Международная стандартизация – стандартизация, участие в которой открыто для соответствующих органов всех стран на Земле (авторское видение, в будущем и на других планетах:).

Процесс международной стандартизации имеет прямое отношение к безопасности и международным торговым отношением. Цели международной стандартизации, представленные на рисунке 1.19 подтверждают это. К одной из главных целей относится повышение уровня качества продукции в развивающихся странах до уровня качества высокоразвитых стран. Другими не менее важными целями, являются требования к качеству, унификация и единство изменений. Возможно, повышение качества можно поставить в один ряд с безопасностью, так как в современном урбанизированном мире от качества зависит безопасность.

Рисунок 1.19 – Цели процесса международной стандартизации

(Источник: выполнено автором)

Обеспечение взаимозаменяемости элементов сложной продукции можно организовать, используя международные информационно-аналитические системы, например, такие как Лексис-Нексис (LexisNexis), имеющие общемировые базы данных с патентами и другие справочные материалы.

Содействие международной торговле улучшает торговлю продуктами и услугами между странами. Многие страны заинтересованы в продвижении международной торговли, чтобы привлечь инвестиции, создать больше рабочих мест и улучшить рост экономики. Соответственно, стандартизацию можно использовать для получения новых инвестиций и демонстрации надёжности экономики.

Следующей целью стандартизации является содействие взаимному обмену научно-технической информацией и ускорение научно-технического прогресса. Для ускорения научно-технического прогресса необходим международный обмен данными, такие данные могут быть структурированы и использованы многими заинтересованными экспертами в инновационных работах. Все это вместе помогает ускорить процесс поиска решений и внедрения новых технологий.

Нацеленность на установление требований к техническому уровню и качеству продукции позволяет ускорить внедрение перспективных методов производства продукции высокого качества и ликвидировать нерациональное многообразие видов, марок и размеров различных товаров и услуг.

Цель развития унификации и агрегатирования промышленной продукции, как важнейшего условия специализации производства, позволяет снижать издержки за счет многократного использования одинаковых агрегатов. Взаимозаменяемость унифицированных агрегатов также повышает эффективность эксплуатации и ускоряет ремонт различных агрегатов.

Конечно, процесс стандартизации не может обойтись без цели обеспечения единства и достоверности измерений в мире. Международная стандартизация должна способствовать созданию и совершенствованию государственных эталонов единиц физических величин, методов и средств измерений высшей точности.

Цель разработки единых форм документации, позволяющих использование их в автоматизированных системах, способствует уходу от понятия «пространство» и работе специалистов в любой точке мира. Единая мировая система классификаций и кодирования технико-экономической информации дополнительно способствует этому.

Важной целью является однообразие в терминах. Без единого понимания не получится научного дискурса. Например, из-за отсутствия в английском языке слова «автоматизированный», часто в технической литературе его переводят как «автоматический», что может значительно искажать основной смысл выражения.

Цель формирования системы стандартов безопасности труда и систем стандартов в области охраны природы можно поставить как главную цель. Уместно продекларировать: «Берегите природу – мать твою, иначе природа нас опять поменяет местами с динозаврами». А если серьёзно, то убеждать людей в сохранении первозданного мира нет необходимости, стандартизация должна позволить выявлять отклонения в этом важном вопросе.

Последней по размещение в документах, но не последней по значимости, является цель создания благоприятных условий для внешнеторговых, культурных и научно-технических связей. Такие условия могут быть созданы только при дружественной атмосфере внутри международных организаций, занимающихся стандартизацией. К сожалению, снобизм ряда технологически развитых стран, таких как США и Великобритания, выставляя имперские амбиции, выгодные только своим странам, часто сводят на нет все благоприятные условия, ущемляя интересы развивающихся стран.

Задачи международной стандартизации

Европейская экономическая комиссия ООН (ЕЭК ООН) определила четыре основные задачи международной стандартизации, способствующие достижению целей:

– здравоохранение и обеспечение безопасности;

– улучшение окружающей среды;

– содействие научно-техническому сотрудничеству;

– устранение технических барьеров в международной торговле, являющихся следствием несогласованных нормативных документов.

Приоритетные направления международной стандартизации

В перечне Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН) выделено пятнадцать направлений, для которых необходима стандартизация, таких как атомная энергетика, радиационная безопасность, строительное оборудование и элементы [85]. В этих направлениях явно выделенной информационной безопасности нет. Возможно, современные проблемы, связанные с информационной безопасностью, со временем выделят их в отдельное направление стандартизации.

Так как международные стандарты не имеют статуса обязательных для всех стран-участниц, то любая страна мира вправе применять или не применять их. Решения вопроса о применении международных стандартов чаще всего связаны со степенью участия страны в международном разделении труда и состоянием её внешней торговли. В такой парадигме предусматривается прямое и косвенное применение международных стандартов, определённое в руководстве ИСО/МЭК 21 (к написанию труда ИСО/МЭК 21-1:2005).

Прямое применение международного стандарта – это применение международного стандарта независимо от его принятия в любом другом нормативном документе.

Косвенное применение международного стандарта – применение международного стандарта посредством другого нормативного документа, в котором этот стандарт был принят. На рисунке 1.20, показана визуализация способов применения международных стандартов.

Продолжить чтение