Как прослеживаемые стандарты NIST обеспечивают точность и качество

Более века инноваций на службе

Ранее мы немного говорили об Национальном институте стандартов и технологий (NIST) и о том, как прослеживаемые стандарты NIST являются важной частью наших стандартов СМК. Но прослеживаемость NIST — не только краеугольный камень нашей отрасли, устанавливающий стандарты для дюймов, граммов и других измерений. Прослеживаемые стандарты NIST играют роль во многих удивительно странных, причудливых и интересных аспектах.

Много хлеба для прослеживаемого арахисового масла NIST

Пример: всего несколько лет назад в интернете разгулялась фотография банки арахисового масла за 761 доллар. Что сделало эту банку «золотой каши» такой особенной и её цену — замечательной? Этот продукт, разработанный для калибровки оборудования в пищевых лабораториях, является одним из более чем 1300 стандартных эталонных материалов (СЭМ), созданных NIST. СЭМ используются учеными и исследователями, регулирующими органами и производителями по всему миру, служа أساسой для прослеживаемой калибровки NIST и эталонными точками для контроля качества.

Меню прослеживаемых СЭМ NIST не ограничивается арахисовым маслом. Существуют аналогичные дорогие стандарты для всего: от шоколада для выпечки до пюрированного шпината и «мясного гомогената» — знакомого, но немного таинственного продукта, предназначенного для очень длительного хранения. И, конечно, прослеживаемые стандарты NIST выходят за рамки пищевой химии, с СЭМ для материалов вроде органики в китовом жире, порошка осадка озера и метаболитов никотина в замороженной человеческой моче. На самом деле, NIST оказал влияние на широкий спектр продуктов и приложений на протяжении своей замечательной истории и по сей день.

Краткая история NIST

NIST был основан в 1901 году как Национальное бюро стандартов благодаря усилиям доктора Сэмюэля Уэсли Сtratтона, ставшего его первым директором (до 1923 г.) и убедившего Конгресс США в необходимости создания национальной лаборатории стандартов. Полное отсутствие стандартов тогда означало, например, существование как минимум восьми разных версий галлона и четырех разных футов; инспекторы продуктов часто были плохо обучены, а неточные или прямо мошеннические измерительные приборы делали продукты нестабильными или оставляли потребителей беззащитными перед обманом.

В 1905 году NIST созвал первую Национальную конференцию по мерам и весам (NCWM) для написания законов, распределения единых стандартов и обучения инспекторов. Первый официальный прослеживаемый стандартизированный материал NIST (СЭМ 1) — глинистый известняк — был запущен в 1910 году для использования известняковой промышленностью для измерения состава слепых химикатов. Коллекция прослеживаемых стандартов NIST росла оттуда, в конечном итоге охватывая стандарты пищевого производства, маркеры здоровья тела и инструменты для измерения загрязнителей окружающей среды.

В наши дни сертификат прослеживаемости NIST указывает на то, что продукт тестировался против NIST СЭМ и соответствует строгим требованиям для этого продукта. Ежегодно NIST отправляет около 14 500 единиц СЭМ и разрабатывает 5–10 новых СЭМ, часто для регулирующих органов вроде CDC или EPA.

Некоторые другие вехи NIST

Помимо поддержки и разработки прослеживаемых стандартов NIST для программы СЭМ, NIST отвечал за несколько захватывающих разработок. Например, на знаменитой Всемирной выставке 1904 года в Сент-Луисе физик NIST Перли Г. Наттинг продемонстрировал, пожалуй, первые вывески, освещенные электрифицированными газами. Разработанные из работы Наттинга по газовой спектрометрии в NIST, вывески были лишь новинкой тогда, но через два десятилетия технология оказала огромное коммерческое влияние с появлением неоновых вывесок. Таймс-сквер никогда не был прежним.

В 1916 году улучшения NIST в технологии радиопеленгатора (РПГ) привели к новому дизайну, ставшему прототипом для ВМС США и использованному для определения позиции вражеских сил во время Первой мировой войны. Говоря о радио: за шесть месяцев до запуска первой коммерческой радиостанции в 1920 году, NIST экспериментировал с вещанием музыки и речи для изучения технических проблем раннего радио. К 1923 году NIST вещал стандартные частоты со своей станции, помогая коммерческим станциям избегать взаимных помех.

Радостно для многих отраслей, в 1926 году сотрудники NIST изобрели динамометрическое кольцо, пружинный весовый прибор для измерения приложенных сил. Хотя дизайн немного эволюционировал со временем, динамометрические кольца все еще широко используются — и по-прежнему производятся согласно прослеживаемым стандартам NIST.

В 1928 году NIST намеренно сжег два обреченных здания в Вашингтоне, в чем, вероятно, стали первые полноразмерные пожарные испытания. Мониторя реальные условия по мере их возникновения и сравнивая их с теоретическими кривыми времени-температуры того времени, команда собрала данные, ставшие частью прослеживаемых стандартов NIST по огнестойкости зданий.

Летом 1936 года NIST сотрудничал с Национальным географическим обществом, отправив экспедицию в Казахстан для наблюдения солнечного затмения. Используя специальную камеру 14 футов и линзу 9 дюймов, спроектированные и изготовленные NIST, команда сделала первые натуральные цветные фотографии солнечного затмения.

NIST даже построил первые в мире атомные часы в 1949 году. Хотя часы не были достаточно точны для использования как временной стандарт, они доказали концепцию и привели к разработке первых атомных часов, достаточно точных для стандарта времени, построенных в Национальной физической лаборатории в Великобритании в 1955 году. (Обратите внимание: сегодня NIST поддерживает официальные мировые атомные часы.)

К 1953 году NIST объединился с Американской стоматологической ассоциацией для изобретения панорамного рентгеновского аппарата — позволяющего создавать изображение всего рта за одну экспозицию, минимизируя радиационное воздействие. Ранее NIST и ADA способствовали изобретению высокоскоростной стоматологической бормашины.

Глядя вперед к переписи населения США 1960 года, в 1954 году NIST и Бюро переписи разработали Оптический пленочный сенсор для ввода данных в компьютеры (FOSDIC). «FOSDIC», как он был известен, позволял сканировать ручно заполненные формы на микропленку, а затем конвертировать в компьютерный код. Устройство, способное считывать 10 миллионов ответов в час, обновлялось и использовалось для обработки данных переписи до 1990 года.

В других цифровых новостях, в 1957 году первый компьютер первого поколения, спроектированный и построенный в NIST, использовался для создания первого цифрового изображения. Инженер NIST Рассел Керш и его коллеги создали сканированное изображение трехмесячного сына Керша, Уолдена, работая над методом распознавания чисел и букв стандартом восточного автоматического компьютера (SEAC). Наследие Керша живет: маленький Уолден вырос и пошел работать в Intel, а в 2003 году журнал Life назвал это изображение одним из «100 фотографий, изменивших мир» из-за влияния на развитие цифровой фотографии.

В 1967 году первый СЭМ для клинических применений спас жизни: прослеживаемый стандарт NIST для тестирования человеческого холестерина. До этого тесты холестерина были невероятно ненадежными; ошибка до 23% часто приводила либо к ненужному лечению, либо к невыявленным рискам, ставившим пациентов в опасность.

С нефтяным кризисом начала 1970-х, приведшим к разработке нефтяных запасов и экологическим рискам для алясского побережья, Национальное океанографическое и атмосферное управление попросило NIST собрать базовые данные о морской среде. Гораздо позже — в 1989 году — 700 образцов осадка, воды и морской жизни, собранных NIST, оказались критически важными для оценки последствий разлива нефти «Эксон Валдез».

В партнерстве с NASA, прослеживаемый стандарт NIST также стал первым продуктом, изготовленным в космосе. В 1983 году во время первого полета космического шаттла «Челленджер» был создан NIST СЭМ 1960 в условиях микрогравитации шаттла. Состоящий из идеально сферических стабильных полистироловых шариков, продукт предназначен для помощи в согласованном измерении малых частиц, таких как в лекарствах, косметике, пищевых продуктах, красках, цементах и загрязнителях.

По просьбе исследовательского подразделения Министерства юстиции США, NIST создал первый в мире стандарт профилирования ДНК в 1992 году. Разработанный за два года, СЭМ 2390 предназначен для тестирования каждого этапа сложного метода анализа для идентификации людей по ДНК.

Со временем NIST продолжал разрабатывать новые и более точные способы измерения времени. 1993 год увидел внедрение Службы интернет-времени NIST, позволяющей людям синхронизировать часы компьютеров с Всемирным координированным временем (UTC), которое по сей день принято как стандарт времени во всем мире. А в 2010 году экспериментальные квантовые логические часы NIST считались самыми точными в мире; прогнозируется, что они не накопят ни секунды за 4 миллиарда лет.

Что готовит будущее прослеживаемым стандартам NIST?

Очевидно, то, что сделал NIST, не только важно, но и далеко идуще — и работа еще не закончена. Например, здесь в Metal Cutting Corporation, наше использование прослеживаемой калибровки NIST вместе с другими стандартами СМК помогает нам поставлять высококачественные детали, соответствующие спецификациям заказчиков. Однако мы все еще ждем прослеживаемый стандарт NIST для метода вихретокового тестирования, который мы часто используем для инспекции рефрактарных металлов на поверхностные дефекты вроде трещин. (Люди из NIST, вы это читаете?) Подробнее об отсутствии стандарта ECT и других проблемах калибровки читайте в нашем блоге «Парадоксы стандартов калибровки».

Соблюдение прослеживаемых стандартов NIST, сертификация ISO 9001:2015 и проверенная СМК — лишь некоторые качества, которые стоит искать в партнере по резке металла. Узнайте больше, скачав наш бесплатный гайд «7 секретов выбора нового партнера по контракту: Техническое руководство по аутсорсингу вашей высокоточной металлообработки».

Блогер этой недели, Джошуа Джаблонс, является президентом Metal Cutting Corporation.