Автоматизация работы метрологической службы

Андрей Зуйков, инженер-метролог
zuikov@pg-spb.ru

Прогресс не стоит на месте, в том числе и в области автоматизации поверки и калибровки средств измерений. Разумеется, решение такой глобальной и многогранной задачи немыслимо без современных информационных технологий. Использование современных способов передачи данных, в частности измерительной информации, не может обойтись без специализированного программного обеспечения.

У специалистов уже давно на слуху программное обеспечение Fluke Met/Cal. История его развития насчитывает более 20 лет. Изначально взятый компанией Fluke курс на решение технической стороны вопроса — программирование и дистанционное управление приборами — привел к разработке решения, которому нет равных в сферах:

• автоматизации работы метрологической службы («бумажная» составляющая);
• автоматизации поверки и калибровки средств измерений («техническая» составляющая).

Оба направления выделены целенаправленно, поскольку автоматизация работы метрологической службы предполагает лишь механизмы хранения, передачи и обработки данных (результаты поверки, протоколы, свидетельства, графики поверки). И, как правило, решение только этого аспекта не дает значительного прироста в эффективности работы метрологической службы.

Это очевидно, ведь для того, чтобы обрабатывать какие-либо данные, их нужно получить. В нашем случае данные формируются в результате поверки/калибровки средств измерений, а скорость получения и качество данных в итоге играют решающую роль для автоматизации в целом. Таким образом, мы подходим к вопросу автоматизации поверки и калибровки средств измерений, то есть непосредственного получения измерительной информации. Для решения этих задач компанией Fluke разработан гибкий язык написания процедур автоматизированной поверки, который имеет исчерпывающий функционал для инженера-метролога.

Настоящая статья посвящена очередному витку развития программного обеспечения, разрабатываемого компанией Fluke. Компания прекратила поддержку и выпуск продукта Met/Track (на основе базы данных MetBase, последняя версия 8.3) и окончательно перешла на продукт Fluke Met/Team. Насколько сильно отличается новый продукт от своего предшественника и насколько сложным может оказаться переход на Fluke Met/Team? Давайте попробуем разобраться в этих и других вопросах.

Новый подход к хранению данных и понятию «средство измерений»

Первое, на что обращаешь внимание, — кардинальное изменение движка базы данных (БД), теперь это Microsoft SQL Server. Подобное решение устраняет множество вопросов с точки зрения обслуживания серверной части системы. Кроме того, можно использовать гораздо более удобные встроенные инструменты для изучения механизмов функционирования БД.

В новой структуре БД разработчики более детально подошли к структурированию данных о приборах, поступающих в поверку. Теперь реальный прибор, как конструктор, собирается из нескольких деталей: фирма-производитель, модель, заказчик, процедура автоматизированной поверки (если необходимо). Разумеется, все необходимые перечни (заказчики, производители и т. д.) должны быть заранее введены в БД.

Структура формирования записи реального прибора в базе данных Fluke Met/Team

Такой механизм ввода существенно ускоряет регистрацию приборов в БД и исключает различия в написании наименования производителя или модели прибора (например, DSO-X или dsox и т. д.). В результате все приборы, относящиеся к одной модели и производителю, будут единообразно занесены в таблицу, что в дальнейшем существенно облегчает их поиск и группировку.

Уникальность созданной таким образом записи о приборе обеспечивается за счет его серийного номера и автоматически сгенерированного идентификатора.

Импорт данных в БД

Скажем, решается вопрос о возможности перехода на Fluke Met/Team. В том случае, если до этого момента использовалось программное обеспечение (ПО) подобного рода, то, скорее всего, информация хранилась в формате БД. Таким образом, следует принять решение, какой объем информации нужно перенести в БД Met/Team. Для этого в Fluke Met/Team предусмотрен встроенный инструмент импорта данных. В чем же заключается удобство этого механизма?

Предположим, надо внести в БД тип приборов, которые относятся к одному госреестру. Для примера можно взять Госреестр № 57786-14 (табл. 1).

Таблица 1. Сведения об описании типа прибора из государственного реестра средств

В описании типа открывается запись о двадцати четырех модификациях приборов. У данных модификаций совпадают названия производителей, наименования методик, номера госреестра, а отличие заключается только в наименовании модели (модификации) модуля источника питания. Для ввода подобной информации в БД Fluke Met/Team нет необходимости вручную 24 раза вводить названия моделей источника. Вместо этого в любом табличном редакторе можно создать определенную таблицу (табл. 2).

Таблица 2. Заготовка таблицы для импорта

Далее один раз необходимо целиком заполнить первую строку таблицы. Затем в первом столбце дописать строки с наименованием моделей СИ и скопировать значения первой строки для оставшихся столбцов. Ниже приведен фрагмент такой таблицы (табл. 3). Несмотря на кажущуюся объемность, создание подобного массива данных не занимает много времени.

Таблица 3. Перечень приборов, которые необходимо внести в базу данных Fluke Met/Team

Созданная таблица экспортируется в текстовый файл и загружается в БД Fluke Met/Team. Что если необходимо заполнить БД несколькими тысячами записей подобного рода? Вручную через интерфейс пользователя это займет очень много времени. А импорт является наиболее подходящим инструментом для такой процедуры. Функцию импорта можно возложить на отдельного пользователя с соответствующими правами, который будет следить за целостностью данных в БД.

Поиск до импорта данных не дал результатов

Заполненные данные после импорта

Права пользователей

Если раньше в ПО Fluke Met/Cal (версии 7, 8) у пользователей системы было ограниченное количество видов деятельности (поверка, ввод данных, редактирование данных, разработка процедур автоматизированной поверки), то теперь масштаб БД кардинально изменил подход к хранению данных о приборах, по умолчанию заводя в системе сразу 12 групп пользователей:

• Группа безопасности.
• Администратор.
• Конфигурирование.
• MET/CAL разработчик процедур.
• MET/CAL запуск процедур.
• MET/CAL удаление процедур.
• MET/CAL настройка Runtime Instruments.
• Пользователь.
• Администратор проверки данных.
• Импорт данных.
• Customer Portal.
• Редактирование результатов

Предназначение групп читается в их названии. Кроме того, возможно создание новых уникальных пользовательских групп и наделение их своими правами доступа к данным.

Вид окна настройки прав доступа к элементам меню базы данных

Процедуры автоматизированной поверки

Важное нововведение касается внешних файлов, которые пользователь каким-либо образом хочет применить в БД — они загружаются непосредственно в БД и хранятся в ней (например, отсканированные свидетельства эталонов, файлы с методиками поверки, документ Excel с макросами, протоколы, разработанные в Word или Excel, и т. д.). Даже в случае переноса БД на другой компьютер файлы в ней сохраняются.

Также был пересмотрен подход и в отношении процедур для автоматизированной поверки. Теперь в качестве процедур могут быть использованы не только сценарии, разработанные в Fluke Met/Cal, но и файлы других форматов (xls, exe и т. д.). Главное, чтобы операционная система умела с ними работать.

Так теперь действуют процедуры Met/Cal в формате PXE. Сама процедура представляет собой проект программы, в который загружаются изображения, внешние используемые файлы и программы.

Теперь, отладив процедуру в редакторе, можно компилировать бинарный файл PXE (аналог exe-файла), с закрытым кодом процедуры. Файл PXE включает все содержимое проекта процедуры. Этот внешний файл PXE тоже должен быть загружен в БД, и после этого может применяться для поверки/калибровки или настройки прибора. Следует отметить, что по-прежнему имеется возможность использовать процедуры в старом формате файла proc.dir, но редактирование и создание новых процедур в таком формате уже недоступно.

Решение для приборов, которые поверяются вручную

Для приборов, которые не имеют интерфейсов для подключения к компьютеру, предусмотрен механизм создания «ручных форм». По сути, такая форма представляет собой таблицу протокола поверки, чей дизайн и наполнение разрабатывает пользователь. Это альтернатива заполнения бумажного протокола в случае, если поверяемый прибор невозможно автоматизировать.

При создании «ручной формы» в распоряжении пользователя есть достаточный арсенал инструментов для построения структуры типового протокола поверки, который будет полностью отвечать требованиям методики поверки.

Разработку таких протоколов значительно облегчает мастер: с его помощью можно быстро задать число поверяемых точек и погрешность предела измерения.

Файлы точности эталонов

В предыдущих версиях программы уже был внедрен механизм расчета запасов по точности. Метод расчета этого параметра очень прост: погрешность поверяемого СИ делится на погрешность эталона в данной поверяемой точке.

Запас по точности позволяет оценить достоверность результата в каждой измеряемой точке. Это очень полезное свойство, поскольку метрологические характеристики большинства современных средств измерений давно не определяются одним лишь классом точности, а представлены в виде функций, зависящих от диапазона измерений и измеряемой точки. Это осложняет оценку необходимого запаса по точности без детального расчета каждой точки измерений. Таким образом, анализ запаса по точности происходит еще до поверки прибора — в процессе разработки процедуры автоматизированной поверки.

Откуда у Fluke Met/Cal информация о погрешности эталона? Дело в том, что точностные характеристики наиболее часто используемых эталонов были описаны в специальных файлах точности. Они представляют собой текстовый файл, где содержатся уравнения погрешностей для различных режимов работы эталона. Эти же погрешности опубликованы в руководстве по эксплуатации для эталона. Если до Fluke Met/Team пользователь мог лишь редактировать такие файлы, а добавлять файлы с погрешностями своих уникальных эталонов — нет, то расчет запаса по точности производился только для импортных эталонов, известных системе. Теперь же при добавлении нового эталона в систему можно прикрепить файл точности именно с его точностными характеристиками. Механизм создания файла описан в документации.

Использование файлов точности позволяет внедрить в работу метрологической службы политику ИЛАК (ILAC) в отношении неопределенности при калибровках. Значения расширенной неопределенности, полученные при калибровке эталонов, могут понадобиться для корректировки значений показателей эталона в файле точности, что повышает достоверность измерений, проводимых с применением калиброванных эталонов.

Помимо этого, у пользователя ПО имеется возможность применить погрешности эталона с учетом срока, прошедшего с момента его поверки (24 ч, 90 дней, полгода и т. д.), если, конечно, эти погрешности приведены и занормированы в документации на эталон.

Программирование приборов

Говоря о программировании приборов, нельзя не отметить обновленный редактор для разработки процедур на основе интерфейса Microsoft Visual Studio. Его внедрили уже в восьмой версии Met/Cal. По сравнению с предыдущей версией редактора здесь пользователь получает более гибкий и мощный функционал:

• Процедура теперь рассматривается как программный проект.
• Наглядно видно структуру процедуры и все используемые внешние файлы.
• Удобный интерфейс для отладки процедуры:
  • точки останова;
  • просмотр значений системных переменных;
  • окна с ошибками и предупреждениями.
• Расширен функционал использования в языке переменных.

Вместе с перечисленными новшествами остаются уже наработанные за много лет облегчающие разработку функции:

• Перевод единиц измерений.
• Конвертация строковых значений в числовые.
• Упрощенные команды для программирования эталонов.
• Большой набор функций для работы с интерфейсами (RS-232, LAN, USB и GPIB).

К сожалению, в рамках статьи сложно в полной мере описать весь набор возможностей программного обеспечения фирмы Fluke, но на демонстрациях практических семинаров компании «Диполь» заинтересованные специалисты имеют возможность непосредственно ознакомиться с работой программного обеспечения Fluke Met/Team.