История стандартизации в России

История стандартизации с древнейших времен

Исторический очерк

Знание истории предмета необходимо

Для правильного движения вперед.

Д. И. Менделеев

Необходимость в стандартизации возникла намного раньше, чем появился сам термин, обозначающий деятельность по упорядочению. Стандартизация, метрология и сертификация, как формы оценки соответствия, являются инструментами обеспечения качества продукции и услуг. На ранних ступенях развития человеческого общества, когда еще не существовало самого понятия стандартизации, можно выявить ее первые проявления. С древнейших времен людям приходилось иметь дело как с единицами мер, так и с гарантией качества различных изделий. В любом обществе измерения были основой отношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. Как только человек начал строить жилища, изготовлять орудия труда, посуду, он столкнулся с необходимостью применения мер. Важно заметить, что любая мера в древнем мире – это стандарт.

Как только в древних обществах начал появляться избыточный продукт, возникла возможность обмена. Со временем, обменные отношения превратили продукт в товар. Потребность в измерениях стала насущной. Первоначально люди не знали точного определения размеров и количества. Измерения были примитивными и приблизительными. Такими же неточными были и применяемые «стандарты». Уже в бронзовом веке можно встретить элементы стандартизации – формы отливок для массового производства различных инструментов.

Во времена первобытнообщинного строя производство и обмен между общинами стали регулярными. Торговля способствовала развитию системы мер. Позднее единицы меры были необходимы для работ по сооружению святилищ и других зданий.

Еще в Ветхом Завете имеются упоминания о содержании золота, серебра и меди при чеканке монет.

Возникновение метрологии и стандартизации уходит глубоко в древность. Меры измерения появились в государстве Шумер в долине двух рек – Тигра и Евфрата в IV тысячелетии до новой эры. Тогда же система мер появилась и в Древнем Египте. Впоследствии шумерская система мер измерения была использована практически всеми государствами Ближнего и Среднего Востока: Аккадом, Вавилоном, Эламом, Ассирией, Урарту, Финикией, Персией, Мидией и др. Соединившись с египетскими мерами, шумерская система положила начало античной системе мер, а затем европейской и восточной метрологиям, в том числе метрологии Древней Руси.

Меры переходили из страны в страну, из века в век, меняли свое название в связи с переводом с одного языка на другой, изменяли свою величину.

Первые меры длины были связаны с размерами человеческого тела. Развитие ремесел, а затем промышленности и торговли, международные отношения привели к созданию международной системы измерения – системы СИ.

Важнейшим фактором развития стандартизации и метрологии, как части науки, была хозяйственная практика. Нужна была не просто выработка системы мер, а также создание приемов определения площадей полей, объема зернохранилищ и искусственных водоемов, расчетов рабочих норм при копке каналов. В строительстве и ремесле было не обойтись без мер и стандартов.

Шумеро-Вавилонская система мер внесла свой вклад в развитие стандартизации и метрологии и дошла до наших дней. Шестидесятеричная позиционная система счисления используется и сейчас, когда мы оперируем градусами или часами.

В Древнем Вавилоне за единицу массы принимали талант – массу воды, наполняющей сосуд определенной вместимости, из которого равномерно вытекает вода через отверстие определенного размера, в течение одного часа.

Около 5000 лет назад ученые Древнего Вавилона ввели систему обозначения чисел. Единицы массы, как и единицы длины, устанавливались по природным образцам. Обычно по массе какого-нибудь семени. До сих пор массу драгоценных камней определяют в каратах – 0,2 г. Это масса одного из видов бобов.

Из истории Вавилона:

Вавилонское государство располагалось в Азиатском Междуречье (между реками Тигр и Евфрат). Первые государства на этой территории возникли в начале 3-го тысячелетия до н. э. Это были небольшие города-государства, в общественном и государственном строе которых длительное время сохранялись пережитки родоплеменной организации. Древнейшим населением страны, заложившим основы цивилизации в Междуречье, были шумеры. От этого народа получило свое название государство Шумер, история которого насчитывает семь веков.

К северу от шумеров в Междуречье проживали аккадцы, которые постепенно захватили всю территорию Шумера и создали мощное Шумеро-Аккадское царство, просуществовавшее почти 100 лет.

Около 2000 г. До н. э. Междуречье было захвачено кочевниками-амореями, победившими в борьбе с Шумеро-Аккадским царством. Кочевники широко расселились на территории царства. Одним из опорных пунктов амореев стал крупный город Вавилон. Он имел удобное географическое положение, что привело к его возвышению. Вавилон становится столицей небольшого царства. Первые пять вавилонских царей значительно расширили свои владения. При шестом царе, имя которого было Хаммурапи, Вавилон стал столицей огромного государства, включавшего большую часть Междуречья. Созданное Хаммурапи государство, получило название Вавилония.

К концу 3-го тысячелетия до н. э. была создана шумеро-вавилонская математика. Вавилоняне широко использовали созданную еще шумерами шестидесятеричную позиционную систему счета, на основе которой составлялись вычислительные таблицы: деления и умножения чисел, квадратов и кубов чисел и их корней (квадратных и кубических). Вавилоняне решали квадратные уравнения. Помимо планиметрических задач, решали и стереометрические, связанные с определением объема различного рода пространств, тел. Вавилонские ученые широко практиковали черчение планов полей, местностей, отдельных зданий. Больших успехов они достигли в химии, имевшей чисто прикладной характер. Сохранились многочисленные рецепты изготовления бронзы, а также глазури и многокрасочных поливов на керамике, датируемые 2 тысячелетием до н. э.

Сутки делились на день и ночь, которые состояли из двенадцати часов. Час был равен времени истечения воды из сосуда кубической формы. Длина ребра этого куба была принята за единицу длины так называемый священный фут. Площадь квадрата со стороной, равной 1 футу, являлась единицей площади. Объем куба с ребром 1 фут являлся единицей объема. Масса кубического фута воды составляла вавилонский талант – древнейшую единицу массы. Таким образом единицы различных величин оказались связанными между собой. Однако, одной единицы для измерения величины мало.

В Египте эпохи правления Птолемеев широкое развитие получили математические науки. Благодаря дошедшим до нас папирусам можно судить о системе счисления, которую использовали древние египтяне для расчетов. Существовали следующие меры длины: локоть (длина предплечья до кончика среднего пальца), он подразделялся на ладонь, пядь, ступню и палец. С точки зрения современных измерений, длина одного локтя – 466 мм, ладони – 66, 5 мм, пальца – 16, 6 мм. Локоть состоял из семи ладоней, ладонь из четырех пальцев. Практически все постройки, возведенные в Египте эпохи правления династии Птолемеев, имеют строго рассчитанные размеры. Высота пирамиды Хеопса составляет 146, 6 м или 442 локтя 100 ладоней. Пирамида Снофу – 93, 2 м или 200 локтей.

Во всех направлениях культуры и науки Древнего Египта прослеживается определенный математический порядок. Даже длина папирусов, которые использовались для письма школьников, была строго определена и составляла 10 пальцев или 16, 6 см. Египтяне изготавливали линейки из камня или дерева, на их поверхность наносилась шкала с делениями. Вес измеряли гирями и весами. Весы появились в Египте еще в эпоху Древнего царства, но тогда ими пользовались только ювелиры и золотых дел мастера. Гири изготавливались из полированного камня и имели круглую или прямоугольную форму. Начиная с Нового царства стали применять бронзовые гири в форме животных. Самой распространенной мерой веса был дебен – 91 грамм. Он делился на 10 частей – кебет. Одно шати соответствовало 0,5 дебена. Дебен из бронзы использовался для меновой торговли с соседними странами или при сборе налогов. Для измерения объема зерна использовался бочонок хекат – 4,5 литра, для вина и молока – амфоры – 13 литров. Более дорогостоящие жидкости, например, духи, измерялись в хену, что соответствует приблизительно 0,5 литра. На многих сосудах были рисунки, указывающие на объем сосуда.

В эпоху античности наименования мер широко применялись для обозначения номинала монет. Их значение связывалось преимущественно с массой серебряных монет, которые одновременно считались и денежными единицами, и мерой веса. На серебряных монетах делались зазубрины, по которым производился разлом для более мелкого расчета. От отломленных, рубленных, частей кусков серебра позже произошло слово «рубль».

Помимо мер длины, которые как правило основывались на размерах человеческого тела, появились меры площади, объема жидких и сыпучих тел, стандартизированные амфоры для вина и оливкового масла. Уже в 4 веке до н. э. гончарные мастерские стали выпускать стандартную продукцию, изготовленную с помощью прессов. В эпоху эллинизма в армиях были введены единые стандарты на снаряжение и вооружение. Римская империя полностью стандартизировала воинскую амуницию. Поставки для армии из специальных фабрик имели централизованный характер. В дальнейшем в Римской империи были разработаны стандарты на размеры кирпичей и глиняных труб для водопроводов.

Интересно, что изготовители товаров практиковали выдачу письменных гарантий качества своих изделий. «Заявления о соответствии», которыми были снабжены товары стали прообразом современной сертификации. Номенклатура товаров, на которые оформлялись подобные заявления, была очень широка и охватывала даже произведения искусства. Например, художники эпохи Возрождения гарантировали сохранность своих картин в течение 300 лет.

Разнородность в мерах вносила значительную погрешность при измерениях и усложняла взаимодействие метрических систем между государствами. Нужен был точно рассчитанный образец. Так возникло понятие эталон – средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины. Подобные эталоны в виде образцовых изделий из камня появились в Древнем Египте, Китае, Риме.

Можно с уверенностью сказать, что в Древнем Риме зародилась стандартизация в строительстве. Книга Луция Маммура (или Марка Витрувия Поллиона), жившего во 2-й половине 1 века до н. э., под названием «Десять книг об архитектуре» это наглядно иллюстрирует. Автор раскрывает секреты профессионального мастерства архитектора, пишет о технологии строительства храмов и других общественных сооружений, загородных усадеб, сельскохозяйственных объектов, рассказывает о применении строительных материалов, декорировании фасадов, использовании водопроводной техники, устройстве часов и различных машин.

В Древнем Риме при строительстве зданий и сооружений предусматривалось обязательное выполнение особых технических требований. Регламентировались виды материала стен, что являлось критерием долговечности сооружений. Здания отличались эргономичностью и эстетизмом. Ресурсы при строительстве использовались рационально. Все это говорит о высоком уровне стандартизации.

В Древнем Египте строители использовали кирпичи постоянного, «стандартного» размера. Были специально уполномоченные лица, которые контролировали точность размеров кирпичей при их производстве. Древнегреческие храмы, их колонны, портики – собраны из небольшого числа «стандартных» деталей.

В Средние века, с развитием ремесленного производства и торговли, появляются стандартизированные требования к производственным процессам и к готовой продукции. Так, были установлены единые размеры ширины тканей, единое количество нитей в ее основе, даже единые требования к сырью, используемому в ткацком производстве. В 1785 году французский инженер Леблан изготовил партию оружейных замков – 50 штук, каждому из которых было присуще важное качество – взаимозаменяемость, и его можно было использовать в любом оружии без предыдущей подгонки. Стихийный этап развития стандартизации продлился примерно до 1850 г.

Эпоха промышленной революции и машинного производства ознаменовалась стремительным ростом крупной машинной индустрии. Появилась потребность в изготовлении взаимозаменяемых универсальных изделий. На европейских предприятиях были разработаны внутризаводские правила, позволяющие стандартизировать процессы производства и готовую продукцию.

На исходе ХIХ и в начале ХХ вв. были достигнуты большие успехи в развитии техники, промышленности и концентрации производства. В большинстве наиболее развитых в экономическом отношении стран появилось стремление к организованной национальной стандартизации. В этот период были созданы национальные организации по стандартизации. Так, в 1901 г. в Англии был создан Комитет стандартов, главной задачей которого было содействие усилению экономического могущества Британской империи путем разработки и внедрения стандартов на сырье, промышленные изделия, военную технику.

В 1891 году в Англии, а затем и в других странах была введена стандартная резьба Витворта (с дюймовыми размерами), которую впоследствии в большинстве стран заменили метрической резьбой.

В 1870 г. в ряде стран Европы были установлены стандартные размеры кирпичей. В 1846 г. в Германии были унифицированы ширина железнодорожной колеи и сцепные устройства для вагонов.

Первые результаты национальной и международной стандартизации имели огромное практическое значение для развития производительных сил, однако это были лишь первые шаги.

Упоминания первых элементов стандартизации на Руси встречаются уже в первых памятниках древнерусской письменности: в летописях, в «Русской правде», в грамотах русских князей. 996 годом датируется Уложение Киевского Князя Владимира о соблюдении единых мер веса и длины по всей Руси. Надзор за правильностью мер и весов («за торговым весом и всяким мерилом») в Древней Руси был поручен князем Владимиром церкви, которая сохраняла это право вплоть до XVI века. Ярким примером этой роли церкви может служить грамота, данная в 1135 году городу Новгороду новгородским князем Всеволодом, в которой указывалось, чтобы «торговые весы, мерила и чаши от весов блюсти епископу без пакости». За злоупотребления при пользовании мерами и весами виновному предусматривалось тяжкое наказание («казнити близко смерти»).

Любая мера – это стандарт. Следовательно, древнерусский закон о мерах вполне можно считать началом российской стандартизации.

При Иване Грозном специальным указом были установлены постоянные размеры пушечных ядер и введены калибры для проверки этих размеров. Но еще ранее русские строители приняли кирпичи «стандартной формы», например, для постройки храма Василия Блаженного.

Формирование стандартизации в России началось во времена Петра I в период конца XVII – начала XVIII вв. Император издал указы, предписывающие обеспечить изготовление оружия и деталей к нему на разных заводах по единым требованиям, а также организовать проверку качества экспортируемых товаров и согласование русских и иностранных мер.

В 1703 году вышла книга Л. Ф. Магницкого «Арифметика», а в 1709 году «Роспись полевой книги». В них содержалось описание действующей русской метрологической системы.

В первом собрании законов Российской империи, вышедшем при Петре I, содержался ряд указов, свидетельствующих, что уже в этот период предписывалось большинство изделий военной техники делать по точным чертежам. Так началось внедрение элементов стандартизации в России.

11 января 1723 года был издан указ об обязательном клеймении оружия, в котором, в частности, говорилось: «Приказано оружейной канцелярии из Петербурга переехать в Тулу и денно и нощно блюсти исправность ружей. Пусть дьяки и подьячий смотрят, как альдермалы клейма ставят. Буде сомнение возьмет, самим проверить осмотром и стрельбою. А два ружья каждый месяц стрелять, пока не испортятся». Этот указ положил начало сертификации в стране.

Петр I уделял особое внимание вопросам стандартизации. Были разработаны технические документы для кораблестроения, вооружения, строительства. Уже в 1694 – 1696 гг. по единому образцу была изготовлена серия галер и брандеров. В 1713 году в Архангельске, а в 1718 году в Петербурге были организованы правительственные бракеражные комиссии, которые занимались проверкой качества экспортируемого из России сырья.

Строительство новой столицы Российского государства, основанной в 1703 году, положило начало регулярной «типовой» застройке. Город застраивался прямыми улицами с каменными домами, стоящими фасадами на Неву. Каменные дома надлежало возводить вплотную фасадами друг к другу «по линии вдоль улиц», а не по старинке «средь дворов» с садом перед домом.

В 1714 году был издан указ «О мазанках и деревянном строении», регулирующий петербургское строительство. Для рядовой застройки Петербурга архитектор Доменико Трезини разработал проекты жилых домов в один этаж – «образцовых домов» «для подлых» (небогатых и незнатных людей) и «для зажиточных людей». Проекты отличались преимущественно количеством оконных проемов. Проект двухэтажного «образцового» жилого дома для «именитых» принадлежал Жану Леблону. За его основу был взят наружный фасад отеля Бове в Париже.

«Образцовые» проекты применялись в Петербурге и позднее. В их разработке участвовали архитекторы Тома де Томон, А. Захаров, Л. Руска, И. Шарлемань, В. Стасов и другие. В строительной практике XVIII и XIX веков широко применялись типовые детали – ограждения балконов, консоли, лестничные перила.

При Петре I значительное внимание уделялось качеству товаров. Указ Сената от 18 июня 1719 года «О наблюдении порядка и чистоты по г. Санкт-Петербургу» содержал параграф о наложении штрафа на продавцов, не имеющих клейменых мер и весов или продающих некачественный товар: «В рядах и в других местах, где продаются столовые харчи, дабы отнюдь нездорового какого съестного харчу и мертвечины не продавали, но все держали здоровое, а ежели кто чинить будет не по сему и в том будет пойман, то за первую вину будет бит кнутом, за вторую будет сослан на каторгу, за третью будет смертная казнь».

В начале XVIII века выполнение основных метрологических функций не было еще сконцентрировано в каком-либо ведомстве или учреждении. Но, существовали учреждения, где в той или иной степени велась метрологическая работа. Появились Коллегии – прообразы министерств, сменившие приказы. Они осуществляли надзор за мерами и измерительными приборами. За применением мер в торговле наблюдала Коммерц-коллегия, на которую были возложены функции прежних приказов Большого прихода и Большой казны. Адмиралтейств-коллегия руководила процессом внутриведомственного использования мер, в том числе угловых, а также угломерных приборов и компасов. Берг-коллегия ведала измерениями на горных заводах, рудниках, монетных дворах, где были приборные лаборатории. Большие успехи были достигнуты в области весоизмерительного хозяйства. Метрологическая культура стояла на большой высоте.

Академия наук, основанная в 1725 году, разработала ряд руководств по использованию системы единиц в различных измерениях (угловых единиц, единиц времени и температуры).

Академия наук обладала самостоятельным эталонным измерительным хозяйством. При ней были открыты «инструментальная палата» – мастерская, в которой изготовляли астролябии, компасы, нивелиры, квадранты, а также «барометренная палата», изготовлявшая барометры, термометры, микроскопы и пр.

При Анне Иоанновне в 1736 году, по решению Сената, была образована Комиссия весов и мер под председательством главного директора Монетного двора графа М. Г. Головкина. Взошедшая на престол в 1740 году, Елизавета Петровна распускает Комиссию в 1742 году, но решение метрологических вопросов продолжается. В правление Елизаветы Петровны были изданы следующие указы: «О поставке каждые 500 сажен верстовых столбов по Санкт-петербургскому тракту» и «О расстоянии в 734 версты между Санкт-Петербургом и Москвой по новому измерению верст», «О сделании единственных аршинов»». В 745 году публикуется Указ Сената о рассылке из Камер-коллегии во все города заклейменных мер для хлеба и о взыскании штрафа с того, у кого не обнаружат указанные меры.

Екатерина II, вступившая на трон в 1762 году, внесла свой вклад в становление стандартизации и метрологии в России. Примером этого могут служить «Устав о соли» и «Устав о вине». Оба устава были приняты в 1781 году и были направлены на борьбу с обманом и обмерами при отпуске соли и вина. Торговля солью и вином являлась государственной монополией и обеспечивала заметный процент прибыли в казну. За обман и обмеры полагались крупные штрафы.

В начале ХIХ века методы стандартизации широко применялись при организации массового производства стрелкового оружия на Тульских оружейных заводах.

Развитие судостроения, железнодорожного транспорта, различных отраслей машиностроения привело к появлению первых русских стандартов. Это были стандарты предприятий, фирм. В 1904 г. были установлены стандарты на вагоны и другие изделия, применяемые на железнодорожном транспорте.

В дореволюционной России не было государственной стандартизации. В промышленности, где много предприятий принадлежало иностранцам, применялись три системы мер – старая русская, британская (дюймовая) и метрическая, что, конечно, препятствовало развитию стандартизации.

Принято считать, что финальным этапом формирования стандартизации в мире явилась вторая половина XIX века. В это время интенсивно развивалась промышленность, разработкой стандартов занимались различные учреждения, съезды промышленников, акционерные общества. Получает распространение само слово «стандарт».

Слово стандарт происходит от английского standard – норма, образец. Стандарт – эталон, модель, принимаемая за исходную, для сопоставления с ней подобных объектов. Существуют стандарты на материальные предметы, на нормы, правила, требования различного характера.

Россия в XIX веке значительно продвинулась в области науки и техники, ускорила темпы роста промышленности и торговли. Стандартизация и метрология получили новый импульс развития.

Первый опыт в России производственного нормирования в строительстве относится к 1811–1812 гг., когда были разработаны «Урочные реестры по части гражданского строительства и по военным работам». Эти документы содержали нормы расхода рабочей силы, транспортных средств и материалов. Впоследствии для уточнения «Урочных реестров» проводились нормативные наблюдения и на основе их результатов в 1832 году был издан общий нормативный сборник «Урочное положение на все общие работы, производящиеся при крепостях, государственных зданиях и гидротехнических сооружениях». «Урочное положение» неоднократно пересматривалось с целью его уточнения, а главным образом, снижения норм. В 1869 году оно было окончательно утверждено правительством. Нормативного документа такого уровня, регулирующего организацию и экономику строительного производства, на тот момент не имела ни одна страна мира.

1868-1870 гг. стали временем развития паровозостроения в России в больших масштабах. Тогда были выработаны первые технические условия, предусматривавшие установление рода работы проектируемого паровоза: его тип, число осей, число осей у тендера, наибольшее допускаемое давление на рельс от бандажей одной колесной пары. Паровозы делились на пассажирские, товарные и маневровые. Наибольшее давление от бандажей одной колесной пары на рельс в первых паровозах допускалось до 10 т, а в 70-х годах оно было повышено до 12,6 т. Мощность товарных паровозов типа 0-3-0 и пассажирских типа 1-2-0 составляла 300-440 л. с.; вес в рабочем состоянии – 32-37 т; конструкционная скорость товарных паровозов – 40-45 км/час, пассажирских – до 80 км/час.

В 1889 году в России были приняты первые технические условия на проектирование и строительство железных дорог. В 1898 году установлены единые технические требования на поставку основных материалов и изделий для нужд железнодорожного транспорта. В 1908 – 1910 гг. введены единые профиль бандажей и диаметр центров колес грузовых и пассажирских вагонов.

В 1900 году состоялся I Всероссийский электротехнический съезд, рассмотревший ряд правил и норм проектирования и эксплуатации электрических устройств.

Выдающийся российский ученый и инженер Николай Аполлонович Белелюбский занимался испытаниями русских цементов, проводившихся в механической лаборатории Института инженеров путей сообщения. В 1881 году были приняты, утвержденные Министерством путей сообщения Российской империи, единые русские «Нормальные условия для поставки портландцементов.