Метрологическое обеспечение экспертных измерений для контроля качества продукции пищевой промышленности

Повышение качества продукции и услуг является одной из актуальных проблем. Признание важности проблемы повышения качества продукции и услуг на государственном уровне выражается в создании систем качества и ежегодной организации конкурсов. Так, на основе синтеза нескольких моделей национальных премий качества была создана концепция российской премий качества [132]. На современном этапе наблюдается повсеместное проникновение идеологии тотального менеджмента качества (TQM), расширение сферы применения международных стандартов ISO серии 9000 и создание на их основе систем менеджмента качества [145, 159, 161, 202, 259].

Важность проблемы повышения качества продукции и услуг продиктована следующими общими тенденциями развития современного мира:

1) глобализацией экономики и торговли. Сегодня существенную роль в глобализации экономики и торговли играет Всемирная торговая организация (ВТО) и особенно Соглашение по техническим барьерам в торговле. Комитет ВТО по техническим барьерам в торговле в ноябре 1997 г. подчеркнул важность улучшения качества продукции;

2) стиранием границ между государственными и частными секторами;

3) ускорением научно-технического прогресса. Для рынка возросла потребность скорой разработки международных стандартов и скорейшего их внедрения. Будучи необязательными, они содержат важные потребительские характеристики, которые в основном определяют конкурентоспособность продукции.

Низкая конкурентоспособность нашей продукции на мировом рынке, особенно в сравнении с продукцией передовых фирм зарубежных стран, является серьезным препятствием для перестройки экономики в целях равноправного вхождения в систему мирового экономического сообщества. В связи с этим необходимо пересмотреть взгляды на качество продукции и услуг с.

15 потребительской точки зрения [244], принципы организации контроля качества [293], так как именно конкурентоспособность и ее самый важный элемент — качество при рыночных отношениях, является определяющим в успешной деятельности предприятий и организации [205, 255].

Поскольку контроль качества потребительских характеристик продукции и услуг в основном осуществляется экспертными методами, то отсюда возрастает роль измерений качества продукции и услуг экспертными методами.

Экспертные методы измерения не требуют дорогостоящего оборудования, приборов, реактивов и не трудоемки по времени. Научно организованный экспертный метод измерения по чувствительности превосходит многие приемы лабораторных исследований. В ряде случаев экспертный методэто единственно возможный метод, позволяющий отличить высококачественный продукт от ординарного, фальсифицированный от натурального, выявить ранние признаки порчи [294].

Широкое применение экспертных методов измерений в различных отраслях промышленности, таких как пищевая, биотехнология [12, 37, 44−47, 107, 125, 135, 168, 175−177, 182−183, 187, 213, 217−218, 242, 263, 285, 294], легкая [144], строительство [2, 4], приборостроение и машиностроение [13, 203], образование [115, 223−225, 231, 244, 246−247, 249−251, 256, 258, 261 262, 295] и в других отраслях [3, 5−7, 9−11, 23, 49−50, 106, 245, 278, 307], ставит актуальную проблему метрологического обеспечения экспертных измерений (МОЭИ). Проблема обеспечения единства измерений экспертными методами впервые была поставлена в работах И. Ф. Шишкина [299].

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) направлена на обеспечение единства инструментальных измерений. В этих условиях проблема метрологического обеспечения экспертных измерений при контроле качества становится особо актуальной. Необходимость решения данной проблемы вызвана ее высокой народно-хозяйственной значимостью, которая обусловлена следующими причинами: а) масштабами деятельности, связанной с экспертными методами измерения. Ежедневно у нас в стране выполняются сотни тысяч и более измерений экспертными методами для определения качества продукции и услуг, в различных отраслях промышленности, таких как пищевая, парфюмерная, легкая, в архитектуре, медицине, образовании и т. д.- б) важностью и ответственностью измерений экспертными методами, результаты которых используются на всех этапах, на всех уровнях управления народным хозяйствомв) требованиями взаимного доверия к результатам измерений экспертными методами, без которого невозможно развитие международного научно-технического сотрудничества и международной торговли.

В настоящее время в Российской Федерации измерения экспертными методами метрологически не обеспечены. Такое состояние вопроса связано со следующими объективными причинами.

Во-первых, до выхода нового Закона «Об обеспечении единства измерений» понималось, что измерять можно только с помощью специальных технических средств.

Согласно межгосударственной рекомендации РМГ 29−99 [181] измерение величины это совокупность операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значения величины. Такая трактовка определения понятия «измерение» акцентировало внимание на то, что измерять можно только с помощью технического средства, хранящего единицу величины. Следовательно, измерения экспертными методами не подпадали под понятие «измерение», так как нет технического средства, хранящего единицу величины.

Во-вторых, квалиметрия — наука об измерении качества продукции и услуг, находится в «младенческом возрасте». Началом зарождения квалимет-рии как науки принято считать начало 1970;х гг. [318].

В Законе «Об обеспечении единства измерений» № 102 ФЗ от 26 июня 2008 г. под измерением понимается совокупность операций, выполняемых в целях определения количественного значения величины [113].

Тем самым Закон «Об обеспечении единства измерений» признает, что измеряемыми являются не только физические величины и что измерять можно и без специальных технических средств, т. е. произошло расширение понятия «измерение» на область экспертных методов измерений.

Одними из основных причин внедрения нового термина «измерение» в высший законодательный акт Российской Федерации — Закон «Об обеспечении единства измерений» — послужили работы и выступления на обсуждении проекта нового закона представителей научной школы в области квали-метрии, руководимой И. Ф. Шишкиным [233, 299−300], а также широкое обсуждение терминологического аппарата в области метрологии на страницах журнала «Законодательная и прикладная метрология» [24−31, 33−34, 41−43, 103−104, 123−124, 139, 141, 160, 188−191, 194, 197−201, 207].

Игнорирование экспертных методов измерений привело к тому, что сложилась такая ситуация, когда контроль качества отдельных видов продукции экспертными методами отличается как номенклатурой показателей, так и применяемыми шкалами и системой балловой оценки. Так, например, при контроле качества хлебобулочных изделий в разных странах применяются различные шкалы и системы балловой оценки.

В Венгрии применяется 100-балльная система, по которой для каждого из оцениваемых показателей установлено максимальное число баллов (от 10 до 30) и минимальное число баллов (от 5 до 16), сумма которых соответственно равна 100 и 50. Изделия, получившие ниже 50 баллов, оцениваются как неудовлетворительные. В Германии для оценки хлебобулочных изделий используется 20-балльная шкала. Каждый показатель качества оценивают по 5-балльной шкале, а для того чтобы общее число баллов было равно 20, применяют коэффициенты, учитывающие значимость каждого показателя в формировании качества хлеба. В Польше оценка качества хлебобулочных изделий проводится по 40-балльной шкале по ряду органолептических и объективно определяемых показателей. Изделия, получившие меньше 8 баллов, считаются неудовлетворительными. В Соединенных Штатах Америки качество изделий оценивается по совокупности ряда органолептических показателей по 100-балльной шкале.

У нас в стране до 1981 г. качество хлебобулочных изделий определялось по 10-балльной шкале. В 1981 г. в Московском технологическом институте пищевых продуктов разработана 100-балльная система оценки качества хлебобулочных изделий. По этой системе оценка каждого показателя хлебобулочных изделий проводится по 5-балльной шкале, каждому баллу которой соответствует словесное описание. При этом изделия, получившие ниже 3 баллов по какому-либо показателю, считаются неудовлетворительными и дальнейшей оценке не подлежат. Для учета значимости показателей в формировании качества хлеба установлены их коэффициенты весомости, сумма которых равна 20. Общая балловая оценка качества хлеба определяется как среднее арифметическое взвешенное. По этой системе максимально возможная оценка качества хлебобулочных изделий составляет 100 баллов.

Кроме того, есть и различия по номенклатуре показателей качества. Например, в Германии качество хлебобулочных изделий определяется по следующим показателям: внешний вид, свойства корки, состояние мякиша, запах и вкус. В России при оценке качества хлебобулочных изделий учитывают такие показатели, как форма, цвет корки, состояние поверхности, состояние мякиша, пористость, аромат и вкус.

Таким образом, применяемые в Российской Федерации и в отдельных странах системы балловой оценки качества хлеба различаются как по шкалам для оценки отдельных показателей, так и по общему числу баллов, отводимых оптимальному качеству. Имеются различия в количестве и значимости оцениваемых показателей качества [156].

Кроме того, постоянно расширяется ассортимент хлебобулочных изделий. В последнее время широко проводятся разработки по выработке зернового хлеба, обладающего целебными свойствами.

Разработка любых новых видов продукции, в том числе зернового хлеба, ставит задачу обоснованного решения о его качестве и достоверности полученных результатов. Однако вопрос о достоверности результатов орга-нолептических измерений качества хлебобулочных изделий остается открытым.

В отмеченных выше условиях сопоставимость результатов измерений не обеспечивается, и поэтому нельзя говорить о взаимном доверии к результатам измерений качества хлебобулочных изделий экспертными методами. Такое состояние наблюдается не только при контроле качества хлебобулочных изделий, но и при контроле качества многих других видов продукции.

В этой ситуации особо остро встают вопросы стандартизации шкал порядка, выбора и стандартизации оптимальной номенклатуры измеряемых показателей, выбора критериев принятия решений, выбора эталонов качества и соответственно назначения базовых значений показателей качества, выбора и аттестации экспертов и т. д. То есть остро стоит проблема метрологического обеспечения экспертных измерений качества продукции пищевой и ряда других отраслей промышленности [310].

Для решения данной проблемы делаются определенные попытки в различных отраслях и на различных уровнях, как на национальных, так и на международном.

Одной из перспективных задач, стоящих перед международными и национальными метрологическими организациями, является измерение качественных показателей, таких как вкус, запах, блеск, глянец, вид [138].

Особенно большое внимание уделяется контролю качества органо-лептических показателей продукции пищевой промышленности. Так, в стандартах Международной организации по стандартизации (ИСО) регламентированы вопросы, касающиеся проектирования помещений для испытаний, подготовки образцов, отбора, обучения и подготовки испытателей, связанные с методами сенсорного анализа [319−322, 326−334, 337−400]. Однако в них не установлены нормы точности измерений, поэтому нельзя говорить о том, что решена задача метрологического обеспечения экспертных измерений качества продукции в пищевой промышленности.

На национальном уровне Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт) совместно с Московским государственным университетом пищевой промышленности разработало требования к экспертам-дегустаторам и начата подготовка курсов по сенсорной оценке [126,137].

Необходимо отметить, что при одинаковых общих подходах к тестированию основных сенсорных анализаторов дегустаторов (относительно оцениваемых показателей, используемых вкусовых веществ и методов испытаний) имеются различия в рекомендациях ИСО, стандартах Франции, Испании и других национальных стандартах, методических разработках Г. Л. Солнцевой, Р. В. Головни, Г. А. Вукс, Л. И. Пучковой и др. Например, в методиках испытания способности дегустаторов распознавать основные виды вкуса (по разным источникам информации) тестовые растворы различаются массовой долей вкусовых веществ: хлорида натрия, сахарозы и лимонной кислоты — в (3−4) раза, винной кислоты — в 10 раз, кофеина — в 150 раз [175].

Кроме того, сегодня в отечественной метрологии происходит процесс формирования терминологического аппарата в метрологии. Причиной тому является следующее.

Во-первых, в Законе «Об обеспечении единства измерений» № 102 ФЗ от 26.06.2008 г. уточнены такие основные (родовые) понятия, как «измерение», «единство измерений», «единица величины», «средство измерений».

Введение

новых основных понятий требует уточнения понятий, вытекающих из них.

Во-вторых, существуют объективные причины, приводящие к периодическому пересмотру системы понятий и терминов, сложившейся в той или иной науке. Одной из этих причин является развитие науки, когда появляются новые понятия и соответствующие им терминычасть понятий и терминов устаревает или же возникает противоречие между содержанием понятия и буквальным значением термина. Другая причина заключается в неполноте определения понятий и стремлении к устранению недостатков. Это приводит к периодическому обновлению системы понятий.

Сложившаяся ситуация характеризует развитие метрологии, она охватывает область измерений нефизических величин и другие нетрадиционные направления. К ним прежде всего относятся органолептические измерения, проводимые при контроле качества продукции пищевой промышленности.

Расширение метрологии в область нефизических величин определяет появление нового, перспективного направления метрологии — метрологическое обеспечение экспертных измерений. Как и любое другое, метрологическое обеспечение экспертных измерений должно осуществляться с помощью известных механизмов, т. е. разработкой научных, правовых, организационных и технических основ.

Настоящая работа посвящена решению актуальной научной проблемы — метрологическое обеспечение экспертных измерений при контроле качества продукции пищевой промышленности.

Целью диссертационной работы является разработка методологических основ и практических рекомендаций для организации метрологического обеспечения экспертных измерений с целью контроля качества продукции пищевой промышленности на примере хлебобулочных изделий.

В соответствии с поставленной целью на примере контроля качества хлебобулочных изделий в диссертационной работе решены следующие задачи: разработаны теоретические положения метрологического обеспечения экспертных измерений для контроля качества продукцииразработана нормативная подсистема метрологического обеспечения экспертных измерений для контроля качества продукцииразработаны и обоснованы техническая и организационная подсистемы метрологического обеспечения экспертных измерений для контроля качества продукции. Обоснованы состав й структура организационной подсистемы метрологического обеспечения экспертных измерений для контроля качества продукции пищевой промышленности. Предложены нормируемые квалификационные характеристики экспертов и экспертной комиссии и способы их нормирования. Разработаны основные положения по аккредитации измерительных лабораторий на право проведения измерений экспертными методами, по аттестации экспертов и экспертной комиссии. Обоснованы состав и структура технической подсистемы метрологического обеспечения экспертных измерений для контроля качества продукции пищевой промышленности. Разработаны общие требования к техническим средствам, материалам, измерительным лабораториям и условиям проведения измеренийпроведена апробация основных положений метрологического обеспечения экспертных измерений при контроле качества традиционных хлебобулочных изделий и нового вида продукции — зернового хлеба.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теории измерений, теории вероятности, математической статистики и имитационное моделирование.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем.

1. Впервые предложена система метрологического обеспечения экспертных измерений для контроля качества продукции пищевой промышленности, состоящая из нормативной, технической и организационной подсистем, направленная на повышение качества результатов экспертных (органо-лептических) измерений.

2. Предложены способы определения качества решений, основанные на применении критериев математической статистики, которые обеспечивают достоверность результатов экспертных измерений, и способ исключения нетранзитивных подмножеств из результатов экспертных измерений, основанный на накоплении квалиметрической информации.

3. Установлены вероятностные показатели качества экспертных измерений, позволяющие сопоставить результаты измерений, полученные в шкале порядка.

4. Проведено исследование наиболее широко применяемых алгоритмов обработки квалиметрической информации и предложены рекомендации по выбору алгоритмов.

5. Предложены нормируемые квалификационные характеристики экспертов и экспертной комиссии. В качестве нормируемых квалификационных характеристик экспертов предложены погрешность решений эксперта, самооценка, взаимная оценка, степень надежности, внимательность эксперта (разработан стандарт организации (СТО) СТО 2 069 473.004−2007). В качестве нормируемых квалификационных характеристик экспертной комиссии предложены степень согласованности мнений экспертов, качество решений экспертной комиссии, комплексный показатель качества экспертной комиссии, равноточность решений экспертов, характеризующие качественный состав экспертной комиссии.

6. Предложены способы нормирования квалификационных характеристик экспертов путем установления пределов допускаемого значения квалификационных характеристик экспертов или верхнего или нижнего предела допускаемого значения квалификационных характеристик экспертов и экспертной комиссии путем установления минимально допустимого уровня значимости, а или вероятности Р (разработан СТО 2 069 473.003−2007).

7. На основе исследования сенсорных способностей потребителей продукции определены их средние статистические значения, которые предложены в качестве нормирующих значений соответствующих квалификационных характеристик экспертов.

Практическая значимость работы. Научные результаты диссертационной работы и предложенные в ней решения реализованы в разработанной системе стандартов организации по экспертным методам измерения и нормативной документации (НД) на технические условия (ТУ), технологическую инструкцию:

1) СТО 2 069 473.001−2007 Система обеспечения единства экспертных измерений (СОЕЭИ). Нормальные условия проведения экспертных измерений качества продукции и услуг;

2) СТО 2 069 473.002−2007 СОЕЭИ. Порядок организации экспертных измерений качества продукции и услуг;

3) СТО 2 069 473.003−2007 СОЕЭИ. Порядок аттестации экспертов;

4) СТО 2 069 473.004−2007 СОЕЭИ. Нормируемые квалификационные характеристики экспертов;

5) СТО 2 069 473.005−2007 СОЕЭИ. Методика определения качества продукции и услуг экспертными методами;

6) СТО 2 069 473.006−2007 СОЕЭИ. Методика определения неопределенности органолептических измерений;

7) СТО 2 069 473.008−2007 СОЕЭИ. Общие требования к помещениям для проведения экспертных измерений качества продукции и услуг;

8) СТО 2 069 473.009−2007 СОЕЭИ. Аккредитация измерительных лабораторий юридических лиц на право проведения экспертных измерений;

9) ТУ 9113−004−2 069 473−96 «Хлеб „Тамир“ из ржаной обдирной муки»;

10) технологическая инструкция по производству хлеба «Тамир» из ржаной обдирной муки.

Разработанная система стандартов по экспертным методам измерения применяется при контроле качества продукции и услуг в работе открытого акционерного общества «Республиканский дом качества" — Федерального государственного учреждения здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии" — межведомственной дегустационной комиссии комитета пищевой и перерабатывающей промышленности Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики БурятииВосточно-Сибирского государственного технологического университета (ВСГТУ) (ныне Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления) при выполнении научных исследований и в учебном процессеБурятского центра стандартизации и метрологии при проведении конкурса «10 лучших товаров Бурятии» в рамках конкурса «100 лучших товаров России" — Федерального бюджетного учреждения Забайкальский центр стандартизации и метрологии (г. Чита), филиале закрытого акционерного общества Алейскзернопродукт» им. С. Н. Старовойтова (г. Благовещенск) — Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И. Менделеева» (г. Санкт-Петербург).

Предложенные решения по метрологическому обеспечению экспертных измерений для контроля качества продукции реализованы при контроле качества традиционных хлебобулочных изделий хлебопекарных предприятий г. Улан-Удэ и нового вида продукции — зернового хлеба, выработанного по усовершенствованной технологии.

Кроме того, разработанные основные положения по метрологическому обеспечению экспертных измерений для контроля качества продукции пищевой промышленности могут быть распространены на метрологическое обеспечение экспертных-измерений для контроля качества продукции и услуг в ряде других отраслей, например парфюмерной, легкой, образовании, где находят широкое применение экспертные методы измерения.

Под руководством автора по теме диссертационной работы выполнены:

— госбюджетная научно-исследовательская работа «Разработка методологических принципов обеспечения единства экспертных измерений», государственная регистрация № 01.200 315 157 [155]- госбюджетная научно-исследовательская работа «Исследование психофизиологических характеристик экспертов», государственная регистрация № 01.2 007 166 [121].

Таким образом, в диссертационной работе на основании выполненных исследований разработаны теоретические и практические положения, совокупность которых позволяет решить проблему метрологического обеспечения экспертных измерений для контроля качества продукции пищевой промышленности.

На защиту выносятся.

1. Система метрологического обеспечения экспертных измерений, позволяющая повысить качество экспертных измерений путем создания нормативной базы, научной организации проведения экспертных измерений и технической поддержки.

2. Способы определения качества решений, основанные на применении различных критериев принятия решений, позволяющие оценить достоверность решений, принятых по результатам экспертных измерений. Способ исключения нетранзитивных подмножеств из результатов экспертных измерений, заключающийся в накоплении измерительной информации, позволяющий исключить влияние различных факторов на результаты экспертных измерений.

3. Установленные вероятностные показатели качества экспертных измерений, позволяющие оценить качество решений, принятых по результатам экспертных измерений, и сопоставить результаты измерений, полученные в шкале порядка.

4. Предложенные рекомендации, разработанные на основе аттестации обработки квалиметрической информации, обеспечивают возможность проводить обоснованный выбор алгоритмов для конкретной измерительной задачи в зависимости от исходных данных, таких как качественный состав экспертной комиссиитребуемая точность измерения и вычислительная сложность.

5. Предложенные в качестве нормируемых квалификационные характеристики экспертов, как погрешность решений эксперта, самооценка, взаимная оценка, степень надежности, внимательность эксперта, позволяют проводить обоснованный выбор экспертов по нормируемым квалификационным характеристикам. Нормируемые квалификационные характеристики экспертной комиссии, такие как степень согласованности мнений экспертов, качество решений экспертной комиссии, комплексный показатель качества экспертной комиссии, равноточность решений экспертов, позволяют оценить качественный состав экспертной комиссии.

6. Способы нормирования квалификационных характеристик экспертов и экспертной комиссии, позволяющие проводить аттестацию экспертов и экспертной комиссии на право проведения экспертных измерений.

7. Средние статистические значения сенсорных способностей потребителей, как средний статистический порог распознавания запаха спирта и уксусной кислоты, средний статистический порог восприятия вкуса соленого, сладкого, кислого и дрожжевого, предложенные в качестве нормирующих значений соответствующих квалификационных характеристик экспертов, позволяют проводить обоснованный выбор кандидатов в эксперты.