Коротко. Неопределённость измерений в России оценивают по ГОСТ 34100.3-2017 — это идентичный перевод руководства GUM (ISO/IEC Guide 98-3), действует с 1 сентября 2018 года вместо ГОСТ Р 54500.3-2011. Расчёт укладывается в семь шагов: модель измерения, перечень источников, оценка по типу А и типу В, коэффициенты чувствительности, суммарная и расширенная неопределённость, запись результата. Ниже — каждый шаг и пример бюджета с цифрами. Требования к лаборатории задаёт ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 → Чек-лист лаборатории.
Чем неопределённость отличается от погрешности?
Погрешность — разность между результатом и истинным значением, которое на практике неизвестно. Неопределённость — параметр, который описывает разброс значений, обоснованно приписываемых измеряемой величине. Проще говоря, погрешность — «насколько мы ошиблись», неопределённость — «насколько мы уверены в результате».
Поэтому неопределённость можно посчитать по данным, которые у лаборатории есть всегда: повторные наблюдения, сертификат калибровки, разрешение прибора, условия среды. Точность — качественное понятие, числом её не выражают.
Что требует ГОСТ ISO/IEC 17025-2019?
- 7.6 — лаборатория определяет все существенные составляющие неопределённости и оценивает её. Для испытательных лабораторий допускается оценка на основе понимания метода, если строгий расчёт невозможен.
- 7.1.3 — если заказчику нужно заявление о соответствии требованию, правило принятия решения с ним согласуют заранее.
- 7.8.6 — в отчёте о заявлении о соответствии указывают, какое правило применено и к каким результатам.
Подготовка к подтверждению компетентности по остальным пунктам — в чек-листе → Чек-лист лаборатории, о мониторинге достоверности результатов и МСИ — в разборе руководства Росаккредитации → Росаккредитация: п. 7.7.2.
Какие документы применять?
| Документ | Что в нём |
|---|---|
| ГОСТ 34100.3-2017/ISO/IEC Guide 98-3:2008 (с поправками 2023 и 2024 годов) | Основной метод GUM: модель, тип А и тип В, бюджет, расширенная неопределённость |
| ГОСТ 34100.3.1-2017/ISO/IEC Guide 98-3/Suppl 1:2008 | Метод Монте-Карло — когда модель сильно нелинейна или распределение несимметрично |
| ГОСТ 34100.3.2-2017/ISO/IEC Guide 98-3/Suppl 2:2011 | Случай нескольких выходных величин |
| ISO/IEC Guide 98-4:2012 | Роль неопределённости в оценке соответствия; национального стандарта-аналога нет |
Как рассчитать неопределённость: семь шагов
Шаг 1. Модель измерения. Запишите, как результат вычисляется из входных величин: Y = f(X₁, X₂, …, Xₙ). В модель входят и поправки, даже если их значение равно нулю, — у них есть своя неопределённость.
Шаг 2. Источники. Пройдите по всей цепочке: повторяемость, калибровка средства измерения, разрешение (цена деления), температура и другие условия, стандартный образец, пробоподготовка, оператор.
Шаг 3. Тип А — по ряду наблюдений. Стандартная неопределённость среднего из n наблюдений: u = s / √n, где s — выборочное стандартное отклонение. Число степеней свободы ν = n − 1.
Шаг 4. Тип В — по другим данным. Значение берут из сертификата калибровки, паспорта, справочника и приводят к стандартной неопределённости по закону распределения:
- из сертификата с расширенной неопределённостью U и коэффициентом охвата k: u = U / k;
- границы ±a без других сведений (прямоугольное распределение): u = a / √3;
- разрешение прибора с ценой деления d: a = d / 2, u = d / (2√3).
Шаг 5. Коэффициенты чувствительности. cᵢ = ∂f/∂Xᵢ — на сколько меняется результат при изменении входной величины. Вклад источника в бюджет: cᵢ · u(xᵢ). Для простой суммы все cᵢ = 1.
Шаг 6. Суммарная и расширенная неопределённость. Для некоррелированных величин uc = √Σ(cᵢ · uᵢ)². Эффективное число степеней свободы — по формуле Уэлча — Саттертуэйта; если оно велико, для вероятности около 95 % берут k = 2: U = k · uc.
Шаг 7. Запись результата. Результат, расширенная неопределённость в тех же единицах, коэффициент охвата и вероятность. Неопределённость округляют до одной-двух значащих цифр, результат — до того же разряда.
Пример бюджета неопределённости
Взвешивание навески на аналитических весах, модель m = mизм (поправки нулевые). Десять повторных взвешиваний, среднее 250,47 мг, s = 0,12 мг. В сертификате калибровки весов U = 0,30 мг при k = 2. Цена деления 0,1 мг. Цифры условные — пример показывает порядок расчёта.
| Источник | Тип, распределение | Оценка | Стандартная неопределённость, мг | ν |
|---|---|---|---|---|
| Повторяемость | А | 0,12 / √10 | 0,038 | 9 |
| Калибровка весов | В, нормальное | 0,30 / 2 | 0,150 | ∞ |
| Разрешение | В, прямоугольное | 0,1 / (2√3) | 0,029 | ∞ |
| Суммарная uc | √(0,038² + 0,150² + 0,029²) | 0,157 | ≈ 2600 | |
| Расширенная U, k = 2 | 2 · 0,157 | 0,31 |
Запись результата: m = (250,47 ± 0,31) мг, k = 2, P ≈ 95 %. Видно, что главный вклад даёт калибровка весов: улучшать повторяемость здесь почти бесполезно, а сертификат с меньшей неопределённостью сразу уменьшит итог.
Пять типичных ошибок в бюджете
- Двойной учёт. Повторяемость уже включает разброс от оператора и разрешения — добавлять их отдельно без анализа нельзя.
- Допуск как нормальное распределение. Границы из паспорта (±a) делят на √3, а не на 2 или 3.
- Забытые коэффициенты чувствительности. Особенно в моделях с произведением и делением, где вклад зависит от значений величин.
- k = 2 при малом числе наблюдений. При трёх-пяти наблюдениях и доминирующем вкладе типа А коэффициент охвата нужно брать по эффективному числу степеней свободы.
- Бюджет «для галочки». Расчёт однажды сделан и не пересматривается после смены оборудования, методики или стандартного образца.
Как неопределённость влияет на решение о соответствии?
Если результат лежит близко к границе допуска, интервал ± U может выйти за неё. Отсюда два риска: признать годной несоответствующую продукцию (ложная приёмка) и забраковать годную (ложная браковка). Правило принятия решения определяет, кто несёт этот риск:
- простая приёмка — сравнивают сам результат с границей; риск делят изготовитель и потребитель;
- защитная полоса — граница приёмки сдвигается внутрь допуска на величину, связанную с U; риск ложной приёмки снижается, растёт риск ложной браковки.
Подробно подходы описаны в ISO/IEC Guide 98-4. Какое бы правило ни выбрала лаборатория, по п. 7.1.3 его согласуют с заказчиком до испытаний.
Разбор бюджетов и правил принятия решений на живых примерах — на бесплатном вебинаре 28 октября «Неопределённость под контролем»: программа и регистрация.
Что сделать?
- Открыть в системе «Техэксперт» ГОСТ 34100.3-2017 в действующей редакции — с поправками 2023 и 2024 годов
- Проверить, что в методиках и СМК нет ссылок на отменённый ГОСТ Р 54500.3-2011 → Актуализация фонда НТД
- Для каждой методики иметь модель измерения и бюджет; пересматривать их при смене оборудования и стандартных образцов
- Согласовать с заказчиками правило принятия решения и записать его в договоре или заявке
- Посмотреть консультацию «Оценка вклада средств измерения в общую неопределённость по ГОСТ 34100.3-2017 и процедурам СМК» в системе «Техэксперт»
- Сверить термины в документах лаборатории с «Единым словарём терминов»: «неопределённость измерений», «бюджет неопределённости»
- Учёт оборудования, поверок и калибровок вести в ЛИМС, чтобы данные для типа В были под рукой
Поможем подобрать нормативную базу для лаборатории: 3 дня бесплатно → заявка на 3 дня.
Вопросы и ответы
Обязательно ли испытательной лаборатории считать неопределённость?
Да, ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 требует оценивать неопределённость. Если строгий расчёт для метода невозможен, допускается оценка на основе понимания принципов метода и практики его применения.
Чем тип А отличается от типа В?
Тип А — оценка по статистике повторных наблюдений. Тип В — по любым другим данным: сертификатам калибровки, паспортам, справочникам, опыту. Разделение касается способа оценки, а не природы источника.
Какой коэффициент охвата брать?
Обычно k = 2, что соответствует вероятности около 95 % при нормальном распределении и большом числе степеней свободы. Если степеней свободы мало, k определяют по эффективному числу степеней свободы.
Когда нужен метод Монте-Карло?
Когда модель сильно нелинейна, распределение результата несимметрично или один источник резко доминирует. Метод описан в ГОСТ 34100.3.1-2017.
Первоисточники
- ГОСТ 34100.3-2017/ISO/IEC Guide 98-3:2008 «Неопределённость измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределённости измерения» (утв. приказом Росстандарта от 12.09.2017 № 1065-ст, с поправками) — текст в системе «Техэксперт»
- ГОСТ 34100.3.1-2017/ISO/IEC Guide 98-3/Suppl 1:2008 «Трансформирование распределений с использованием метода Монте-Карло» (приказ Росстандарта от 12.09.2017 № 1066-ст) — текст в системе «Техэксперт»
- ГОСТ 34100.3.2-2017/ISO/IEC Guide 98-3/Suppl 2:2011 «Обобщение на случай произвольного числа выходных величин» — текст в системе «Техэксперт»
- ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий»
- ISO/IEC Guide 98-4:2012 «Role of measurement uncertainty in conformity assessment» — карточка в системе «Техэксперт»
- Консультация «Оценка вклада средств измерения в общую неопределённость по ГОСТ 34100.3-2017 и процедурам СМК», 2026 — в системе «Техэксперт»