CC BY
88
РЕФЕРАТИВНЫЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
наиболее значимых публикаций в отечественной и зарубежной периодике по вопросам оценки надежности продукции, в том числе об опыте предприятий
Владимир Шпер,
к.т.н., академик АПК РФ, Москва, Россия (продолжение, начало в№ 3)
РР О
о
Надежность систем
Этот раздел мне бы хотелось начать с работы И.А. Ушакова, С. Вайзе [105], которая посвящена весьма неожиданной теме: как по надежности системы оценить надежность её компонентов? (Так сказать, обратная задача надежности систем)9. Большинство оценок, полученных в работе [105], имеют эвристический характер, а сама задача оказывается вовсе ^ не столь тривиальной, как это может показаться на первый взгляд.
К Следующая статья группы авторов, но снова с участием И. Ушакова [106], по сути
Д представляет собой обмен опытом в области системы гарантийного обслуживания. Авторы разработали модель для кратковременного прогноза числа возвратов в последующий период времени на основе известного числа возвратов за прошедший период. Ясно, что решение такой задачи обеспечивает большую оперативность выполнения гарантийных ремонтов. В статье приведена программа, написанная для расчетов в Excel'e, так что читатели могут легко получить ^ работоспособный программный продукт, позволяющий улучшить систему обслуживания ^ потребителей.
О В 2002 году И. Ушаков порадовал нас ещё тремя работами в области надежности систем. В
Д работе [107] он совместно с В. Пушером рассмотрел интересную задачу об оптимизации территориально-распределенной системы технического обслуживания при условии, что качество обслуживания описывается средним временем ожидания ответа на запрос и временем
обслуживания после получения ответа. В статье рассмотрен практически пример использования
{ 10
предложенного метода (к сожалению , применительно к системе территориального деления в американском штате Флорида).
В работе [108] те же авторы рассмотрели ещё одну задачу систем технического обслуживания. На этот раз речь шла о поиске такого набора запчастей (при наличии ограничения на их суммарный объем - т.е. для небольшого склада, передвижной ремонтной мастерской и т.п.), чтобы вероятность успешной замены с первого раза отказавшей детали на исправную была бы максимальной. Авторы не только указали способ решения этой задачи, но и предложили при некоторых весьма реальных допущениях очень простое её решение, а именно: надо упорядочить все запчасти по убыванию значений их НО, а затем выбрать К первых из них
9 Кстати, замечу мимоходом, что иа этой ссылке очень хорошо видна вся условность рубрикации данного обзора. В самом деле, в какой раздел надо отнести эту статью: систем или элементов? Данная ссылка имеет своей целью настроить читателя не слишком серьезно относиться к делению материала на подразделы.
10 Моё "к сожалению" относится к тому прискорбному факту, что такой выдающийся специалист мирового класса как И. Ушаков оказался не востребованным в РФ.
так, чтобы их суммарный объем не превышал отведенное для запчастей физическое пространство.
Наконец, в работе [109] И. Ушаков и С. Чакраварти рассматривают проблему оценки эффективности сложных систем. Эта проблема обсуждается в литературе более 40 лет, и на этот раз авторы рассмотрели её применительно к спутниковой телекоммуникационной системе Globalstar. В качестве показателя эффективности рассматривалась пропускная способность системы, при решении учитывалась её высокая надежность.
Оптимизацией числа запасных элементов оборудования заняты и авторы работы [110], но на этот раз речь идет об элементах, важных для безопасности АЭС. В результате применения метода анализа на основе нестационарных марковских цепей, и решив соответствующую систему дифференциальных уравнений, авторы получили замечательно простой вывод: при эксплуатации системы в течение года оптимальное число запасных элементов равно единице, а при эксплуатации от 2 до 10 лет - оно равно двум [110].
В. А. Богатырев в работе [111] рассматривает отказоустойчивость функционально-распределенных систем, где под отказоустойчивостью автор понимает оценку максимально возможного числа отказов, ещё не приводящего к отказу системы, и условную вероятность сохранения работоспособности системы при условии возникновения к отказов её компонент. Недостатком работы, на мой взгляд, является её сугубо теоретический характер.
Тот же автор в работе [112] решает проблему оценки коэффициента сохранения эффективности применительно к системам вычислительной техники, в которых по мере К накопления отказов может уменьшаться число принимающих запрос вычислительных машин. В И отличие от предыдущей, на этот раз автор приводит достаточное число примеров расчетов по ^ предлагаемой им методике решения данной задачи.
В. Челядин в работе [113] попытался решить чрезвычайно актуальную задачу оценки ^^ надежности территориальной системы электроснабжения. Применяя теорию графов, автор ^ пытается вычислить вероятности перехода системы из работоспособного состояния в ^ неработоспособное для определенных топологических структур, и с учетом некоторого набора О состояний каждого из элементов. Мне представляется, что среди допущений, положенных в
О
основу модели, есть такие, какие заведомо не выполняются при развитии крупных
энергетических аварий, т.е. модель работы [113], на мой взгляд, не применима к ситуациям типа недавнего энергетического кризиса в Москве.
С. Ермаков в работе [114] обсуждает проблемы надежности электропитания центров обработки данных в условиях, когда требуется очень высокая надежность электропитания. В статье приведены практические рекомендации и конкретные схемы, позволяющие достигнуть высоких значений коэффициента готовности системы.
В работе [115] анализируется проблема оценки надежности системы с функциональной избыточностью определенного типа, которую авторы называют функциональной реконфигурацией. Речь идет о системе, которая состоит из n одинаковых модулей, каждый из которых выполняет n одинаковых по трудности функций плюс одна индивидуальная функция. Работа изобилует формулами из области вероятностной логики, но результат всех этих упражнений довольно прост: такая система по надежности уступает системе с двухкратным резервированием замещением, но превосходит систему без резервирования.
Зарубежные работы по надежности систем публикуются практически в каждом номере журнала IEEE Transactions on Reliability, на всех конференциях и т.д. Вот несколько примеров.
Группа авторов в работе [116] обсуждает проблему надежности коммуникационных систем связи. Ими разработана методика расчета так называемых блокирующих вероятностей. Речь идет о том, что коммуникационные сети обычно высоконадежны, но время от времени вероятность того, что сигнал не дойдет до места назначения вдруг подскакивает от почти нуля
до неприемлемо высоких значений. Прогнозированию таких отказов и посвящена работа [116]. В ней приведены примеры расчетов и результаты моделирования. Кроме того, там же в [116] опубликованы критические замечания других специалистов, и ответы авторов.
В работе [117] предпринята попытка проанализировать надежность систем с помощью модели роста надежности (об этой МН см. ниже) применительно к надежности оператора и взаимодействию человека с машиной. В работе сделан ряд выводов относительно практики подготовки операторов и системы проектирования интерфейсов.
8. Mathew в работе [118] разрабатывает систему оптимального обслуживания стареющей системы с растущей ПО. В рассмотрение включены вопросы затрат, включая стоимость человеко-часов, и прочие затраты на обслуживание. Автор анализирует проблему с точки зрения выработки оптимальной частоты обслуживания оборудования.
В том же журнале в работе [119] предлагается метод прогнозирования эксплуатационных отказов восстанавливаемых систем. Для этого авторам пришлось создать новую модель путем объединения теории нейронных сетей с сезонной авторегрессионной моделью скользящего среднего.
Группа авторов в работе [120] рассматривает проблему оценки стационарной готовности систем, имеющих различные типы простоев с произвольными ФР. Рассматриваются случаи внеплановых простоев, и простоев, когда вся информация - это двухсторонний интервал времени запланированного ожидания. Все оценки сравниваются с результатами, полученными при допущении об экспоненциальном распределении времен ожиданий и восстановлений. К Л.Уткин в работе [121] анализирует надежность систем холодного резерва при условии, что
И вместо обычного допущения об известных ФР отказов элементов, мы располагаем только ^ информацией о нижних и верхних границах некоторых событий. Анализируется влияние типа доступной информации на получаемые оценки, и приводится несколько примеров расчетов по ^^ предложенной модели.
V
^ Испытания на надежность (контрольные, определительные, ускоренные)
О
О Обычными испытаниями на надежность - контрольными и определительными - практически
Д никто уже не занимается, поскольку основные проблемы решены и описаны давно. Тем не менее, прежде, чем перейти к ускоренным испытаниям, которыми весь мир занимался и продолжает заниматься, отметим несколько работ, заслуживающих, на мой взгляд, внимания. С. Гродзенский в работе [122] дал краткий обзор последовательных планов испытаний на надежность и провел сравнительный анализ планов, основанных на критериях Вальда, Айвазяна, Лордена, Павлова и планов с параболическими границами. Сухой остаток работы [122] выглядит следующим образом: в случае наиболее распространенных значений рисков - а и Р е [0,001;0,05] - наиболее эффективны критерии Лордена и Павлова, причем при несимметричных рисках предпочтительнее использовать критерий Лордена.
Тот же автор в работе [123] провел сравнение последовательных планов испытаний при том же наборе критериев, но в условиях, когда моменты отказов распределены в соответствии с экспоненциальным или вейбулловским распределениями (см. выше его же работы по этим ФР). Выводы этой работы полностью согласуются с предыдущей. В частности, если а и Р > 0,05, то оптимальны планы с параболическими границами браковки.
В.А Лапидус предложил новый подход к статистическому контролю качества, включая и контроль надежности. Этот подход был назван автором "принципом распределения приоритетов" - [124]. В этом подходе удается существенно снизить значения рисков а и Р, что в свою очередь позволяет заметно уменьшить объем испытаний (основная проблема традиционных планов испытаний). Однако, это достигается принятием определенной
процедуры согласования планов испытании плюс наличие третьей стороны, принимающей решения в спорных ситуациях. Лично мне представляется, что этот подход малоперспективен именно из-за наличия третьей стороны, к которой по замыслу авторов [124] должны обратиться изготовитель и потребитель.
В основном весь мир вот уже много лет пытается решить проблему объема испытаний путем так называемых ускоренных испытаний (УИ) на надежность. Помимо проблемы собственно объема испытаний, УИ позволяют решить и другую важную проблему: максимально быстрое получение информации об отказах новых высоконадежных изделий и разработок. Время разработки и вывода продукции на рынок в 21 веке - важнейший параметр конкурентоспособности, и УИ - один из способов её повышения. Суть проблемы, очень кратко, состоит в следующем.
Пусть для какого-то изделия или системы задано значение произвольного ПН. Для определенности изложения возьмем в качестве ПН вероятность безотказной работы на заданное время (1:0) - Я^0). Чтобы определить этот ПН надо провести испытания или эксплуатацию в течение некоторого времени ¡0. Если же мы хотим оценить величину Щи) за время < ¡0 , то это и будет означать, что мы хотим провести УИ на надежность. Термин "ускоренные" в данном случае означает "требующие меньше времени". Очевидно, что уменьшить время, необходимое для получения информации о надежности, можно либо сокращая время, когда изделие/система не работает, либо ускоряя процессы, ведущие к отказам, либо объединяя оба эти способа тем или иным образом. При этом в отечественной литературе сложилась традиция употреблять К термин УИ как более общий и относящийся к любому из вариантов ускорения. Если же УИ осуществляются за счет ускорения процессов возникновения отказов, то говорят о форсированных испытаниях, поскольку ускорение процессов достигается путем приложения к изделиям/системам воздействий, превышающим их нормальные рабочие нагрузки/воздействия. Далее под УИ я в основном понимаю именно форсированные испытания, поскольку проблема ускорения за счет уменьшения нерабочего времени достаточно тривиальна. ^ Проблема, которая возникает, очевидна: можно ли оценить искомое значение Я^0) за время
О < ¡о, и если можно, то как перейти от Щи) к Я^0)? Решение этой проблемы требует ответа на
О два вопроса:
- сохраняются ли одни и те же причины и механизмы отказов (ПМО) в нормальных и ускоренных режимах;
- как пересчитать ПН от ускоренных режимов к нормальным, и наоборот?
На интуитивном уровне понятно: если ПМО не сохраняются при ужесточении режимов испытаний (иногда это называют проблемой автомодельности УИ), тогда никакие предсказания не возможны, и, более того, бессмысленны. С другой стороны, на современном уровне развития науки и техники мы очень редко когда знаем точные ПМО реальных изделий и систем. Поэтому, начиная с самых ранних работ по УИ, как правило, молчаливо, используется следующее допущение: сохранение одних и тех же ПМО эквивалентно сохранению ФР отказов во времени. Под сохранением ФР понимается следующее. Пусть ФР для нормального режима может быть описана некоторой функцией времени ¥0(1№0), где t - это время, а через w0 обозначена совокупность параметров нормального режима, влияющих на функцию Б0. Аналогичную функцию для ускоренного режима обозначим где через w* обозначена
совокупность параметров ускоренного режима, влияющих на Б*. Тогда о сохранении ФР говорят в том случае, когда ¥0(^^0) может быть выражена через
¥о(^о) = Е*^)1м>*), (5)
И «
О
где g(t) - некоторая функция преобразования времени, зависящая в том числе и от параметров режимов испытаний.
Так же, как было описано в разделе об обработке данных, все те МН, какие были показаны на рис.2, используются и при планировании и обработке данных УИ. Основополагающие русскоязычные работы в области УИ - это книги [22, 23(т.№7),125-127], а также обзоры [128131] (см. также тематический выпуск журнала ТИИЭР, 1974, т.62, №2). Более недавние обзоры по проблемам УИ содержатся в публикациях [132-134], причем все они посвящены проблеме УИ применительно к изделиям электроники, а также радио- и электротехники. Основополагающие англоязычные источники - это, прежде всего, книга [41], а из более поздних - [135]. На книге [135] я бы хотел остановиться чуть подробнее. Это - лучшее, что сегодня можно порекомендовать по проблеме УИ. Автор книги - специалист с более чем 20-летним стажем работы в области надежности в General Electric. Книга написана с акцентом на практическое использование, и изобилует реальными данными и примерами использования тех или иных методик расчета, взятыми из самых различных областей электроники, электротехники и машиностроения. Наиболее интересные зарубежные обзоры по данной теме последних лет -это работы [136-138]. При этом в [136] анализируются кинетические МН по классификации рис.2, в [137] обсуждаются проблемы правильной организации УИ, а работа [138] - это обзор по УИ, подготовленный профессиональными статистиками. Надо отметить, что авторы обзора [138] последние годы много и плодотворно работают в области УИ, и им принадлежит одна из последних по времени книг, где этот вопрос подробно анализируется [139]. S Наиболее распространены функциональные модели УИ, т.е. такие МН, когда ФР считается
И известной (например, соответствует одному из нижеследующих распределений: экспоненциальное, нормальное, логнормальное, Вейбулла, Гумбеля, обобщенное гамма, Бирнбаума-Сандерса и т.д.). Далее постулируется, что в ускоренных режимах форма распределения не меняется (т.е. параметр формы не зависит от нагрузки), а оно лишь смещается ^^ по оси времени, оставаясь подобным самому себе. Это подобие лучше всего проявляется, когда ^ ФР наносят на вероятностную бумагу соответствующего распределения. Поскольку в этом О случае ФР изображается прямой линией, то обычно принимают, что ФР в нормальном и О ускоренном режимах параллельны, а расстояние между ними зависит от так называемого коэффициента ускорения (КУ). Введение КУ в этом случае вполне оправданно, т.к. при параллельности ФР для любой квантили p отношение времени, за которое происходитp отказов в нормальном режиме - t0(p) к аналогичному значению для ускоренного режима - t*(p) будет одно и то же. Его как раз и называют коэффициентом ускорения. Что касается зависимости КУ от параметров режимов, то наибольшей популярностью во всем мире пользуются следующие модели: Аррениуса, Эйринга и обратной степени. Как уже выше подчеркивалось, полнее всего материалы о КУ для разных МН и для очень широкого спектра самых разных объектов содержатся в книге Нельсона [135]. Из русскоязычных публикаций последних лет стоит отметить следующие. Статистические проблемы прогнозирования надежности по результатам УИ анализируются в статье М. Каминского [140]. В. Веснин в [141] рассматривает проблему расчета числа циклов УИ применительно к циклическому режиму работы объекта (используется модель накопления повреждений в самом простом её варианте). Р. Рыньков в серии работ предлагает информационно-энтропийную модель расходования ресурса [142] (ссылки на предшествующие работы того же автора см. в [142]). Критический обзор термодинамических МН содержится в обзоре [132], и хотя работа [142] появилась заметно позже, отношение автора данного обзора к ней осталось неизменным: на мой взгляд, эти МН не могут быть не доказаны, не опровергнуты, и, во всяком случае, их универсальная применимость, о которой говорит автор [142], весьма сомнительна.
« О
п
В [143] описаны результаты реальных УИ телевизоров и аналогичных устройств. Это -практический пример ускорения за счет повышения частоты включено-выключено. Приведено подробное описание режимов УИ, так что данная работа может быть полезна при планировании аналогичных испытаний аппаратуры и/или аналогичных объектов.
Ещё одна чисто практическая работа по УИ отечественных механических часов на долговечность описана в [144]. Ускорение осуществлялось за счет непрервной заводки часов, причем авторам удалось получить КУ, равный 319. Это позволило им получить данные о ПН вместо 10 лет за 3 недели.
Г. Карташов продолжает свои исследования в области моделей расходования ресурса в статье [145]. На этот раз он исследует теоретический вид возможных траекторий параметров в процессе испытаний. Лично мне кажется, что большинство работ этого автора по УИ построены так, что допущения, положенные в их основу, не могут быть ни доказаны, ни опровергнуты, и это существенно снижает их практическую ценность.
В. Смагин в своих работах [146,147] попытался развить известную МН, называемую в отечественной литературе "Физическим принципом Седякина" [148]. Стоит заметить, что "физический принцип Седякина", так же, как и "принцип наследственности Карташова" эквивалентны тому подходу, который используется зарубежными исследователями, начиная с работ Сингпурвалла, Нельсона и др. (см. комментарий проф. Сингпурвалла в [10]), и который по сути сводится к формуле (5).
Из зарубежных работ по УИ самого последнего времени отмечу, прежде всего, книгу [149]. К Эта книга может рассматриваться как определенная веха в развитии подходов к УИ, что видно Д даже из её названия. В нем появились новые аббревиатуры, которых не было в старой литературе по надежности. Итак, вот они (в моем переводе):
HALT - Highly Accelerated Life Tests - сильно ускоренные испытания на долговечность; HASS - Highly Accelerated Stress Screen - сильно ускоренная отбраковка под нагрузкой; ^ HASA - Highly Accelerated Stress Audit - сильно ускоренный аудит под нагрузкой.
^ Отличие просто УИ от сильно УИ в том, что первые предлагается использовать для анализа
О проблем и прогнозирования ПН, а вторые - только для обнаружения проблем надежности, и О задача оценки ПН по их результатам не ставится. То же относится ко второй аббревиатуре, а третья введена для описания тех подтверждающих действий, какие мы предприняли для устранения проблем надежности, обнаруженных при HALT и HASS. На самом деле эти испытания, конечно же, имеют своих многочисленных предшественников в предыдущие годы, с библиографией которых лучше всего ознакомиться по книге [148].
Вообще надо отметить, что основное внимание зарубежных исследователей обращено на так называемые ступенчатые УИ (Step-Stress Accelerated Life Tests). Вот несколько важных работ в этом направлении.
Ускоренные ступенчатые деградационные испытания предложены в статье [150]. Также деградационным УИ посвящены работы [151,152], причем в [151] обсуждается проблема ускоренных коррозионных испытаний аэрокосмических материалов, а в [152] обсуждаются испытания с ужесточенными критическими значениями параметров.
В [153] выполнено сравнение между испытаниями с постоянным уровнем нагрузки и ступенчатыми испытаниями в случае, когда отказы распределены по закону Вейбулла. Как и следовало ожидать, ступенчатые испытания оказываются предпочтительными. Чуть позже тот же автор в совместной с Дж. Хиггинсом работе предложил альтернативную МН для обработки данных ступенчатых УИ [154]. Впрочем, как показано в [155], это просто специальный случай обычной модели ступенчатых испытаний. Авторы [156] применили модель пропорциональных интенсивностей (см. об этой модели в [127]) для анализа результатов ступенчатых УИ, и разработали новую модель, объединившую модель пропорциональных интенсивностей и
« О
п
к
модель кумулятивного накопления повреждений. МН, использующая обратное Гауссово распределение для планирования последовательных УИ, предлагается в работе [157].
В заключение этого подраздела немного просто полезной информации по УИ. Журнал "International Journal of Quality and Reliability Management" в 1998 году посвятил УИ специальный выпуск. С его оглавлением и аннотациями статей можно ознакомиться на странице: http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/jissue/30002049. Наконец, один их наиболее известных специалистов в области УИ - W. Nelson - опубликовал в журнале "IEEE Transactions on Reliability" библиографию по планам УИ [158]. В ней 159 ссылок, посвященных статистическим планам проведения УИ и методам обработки их результатов.
Некоторые старые и новые направления, персоналии, журналы и сайты, подготовка специалистов.
В этом разделе дан обзор ряда работ, которые по разным причинам не попали в предыдущие разделы. Иногда это происходило по той причине, что их можно было отнести к разным подразделам, иногда случайно, иногда по техническим причинам и т.п. Кроме того, здесь я попытался ответить на некоторые вопросы, которые волновали автора все время написания данной работы, например, кто из известных специалистов ещё работает в РФ, в каких журналах надо искать информацию о надежности и т.п. ^ Сначала несколько статей о прогнозировании надежности по результатам испытаний. В
S [159,160] обсуждаются непараметрические подходы к оценке результатов цензурированных Щ различным образом испытаний. В [161] описана процедура прогнозирования границ для будущих отказов по результатам цензурированных испытаний, причем рассмотрены случаи как прогнозирования отказов для той же самой выборки, так и для новой выборки. Несколько статей посвящено применению так называемой модели роста надежности, которую в англоязычной литературе часто называют моделью Дуана (Duane). Речь идет о том, что по мере эксплуатации ^ систем, в которых действуют программы обеспечения и повышения надежности, их среднее ^ время между отказами (MTBF) по отношению к полному времени работы системы растет, О причем по очень простому степенному закону. Работы в указанных ссылках преимущественно Д расширяют область применимости или уточняют модель Дуана для конкретных обстоятельств [162-164].
Как уже упоминалось, этап падающей ИО на рис.3 носит название этапа приработки. Работ именно по этому этапу жизни объектов довольно много, но я бы отметил следующие. Довольно старый, но важный обзор был опубликован в ТИИЭР в 1983 году [165]. В нем обсуждается проблема оптимизации длительности тренировки для изделий электронной техники. В обзоре 92 ссылки на работы в этом направлении.
Общие проблемы приработки и соответствующие обобщенные модели обсуждаются в работах [166,167].
В [168] в очередной и далеко не первый раз критикуется знаменитая ваннообразная функция ИО (рис.3). Авторы призывают к осторожному е1 использованию, особенно применительно к проблемам приработки и отбраковки под нагрузкой.
В последнее время появляется довольно много работ, в которых авторы так или иначе пытаются связать информацию о ПН, получаемую из различных источников (контрольных испытаний, эксплуатации, УИ и т.д.) с информацией о конструкции, с экспертными оценками качества разработки, с данными, накопившимися по мере доводки и совершенствования системы. В качестве примеров можно ознакомиться с работами [169-172].
В [173] предпринята попытка оценки надежности системы в условиях недостатка информации о её состояниях. Для этого предлагается использовать теорию нечетких множеств
PQ О
п
CD
Заде. Данную работу можно рассматривать как один из шагов по применению нетрадиционных подходов к задачам надежности.
Ещё одно совсем "свежее" направление в методах оценки и прогнозирования надежности -применение теории мультифракталов и вейвлет-анализа для решения соответствующих задач. Р. Зайнетдинов опубликовал две работы в этом направлении, которые, можно надеяться, послужат толчком для дальнейшего развития [174,175].
Г. Садыхов продолжает свои давно ведущиеся работы по исследованию остаточного ресурса изделий радиоэлектроники. Довольно большой обзор современного состояния этих работ в части их статистического анализа и обоснования, написанный совместно с Г. Карташовым, представлен в [176]. В статье [177] в общем виде, но с практической точки зрения, обсуждаются проблемы остаточного ресурса энергоблоков АЭС.
Авторы работы [178] попытались с целью прогнозирования ПН построить нестационарную непараметрическую МН. Другой, отмечавшийся выше, пробел в используемых традиционно методах анализа надежности попытался устранить известный российский специалист И. Аронов. В статье [179] он обсуждает методики оценки вероятности безотказной работы для систем с зависимыми отказами составляющих её элементов. Приведены практические примеры расчетов из разных областей техники. Он же в заметке [180] дал краткий обзор некоторых последних книг по надежности, изданных за рубежом.
Практические советы, как использовать хорошо знакомую многим диаграмму Парето для повышения надежности, дает известный специалист в области надежности В. Нетес [181].
Надо отметить, что в стороне от моего рассмотрения остался такой широко распространенный сегодня во всем мире метод повышения надежности как "Анализ видов и механизмов отказов" (БМЕА). Дело в том, что это метод экспертной оценки, разработанный специально для получения количественных оценок в случаях, когда вероятностные методы расчетов оказываются слишком сложными и/или трудоемкими. По этому вопросу совсем недавно в журнале ММК прошла небольшая дискуссия между двумя ведущими в своих областях специалистами: Дзиркалом Э.В. и Ароновым И.З. (см. ММК, 2004, №11, с.36-40). Метод БМЕА, на мой взгляд, может быть предметом самостоятельного обзора, т.к. по нему в настоящее время и у нас в стране, и за рубежом, имеется очень много публикаций. Это объясняется очень простым фактором: этот метод является обязательным для всех организаций, пытающихся получить сертификат соответствия международным ТУ 16949:2002.
Следующие две работы, на которые я хотел бы обратить внимание, посвящены надежности обслуживания [182,183]. Здесь я должен открыть читателям страшную тайну: в заглавии данного обзора первоначально стояли слова о надежности продукции и услуг. Однако, поразмыслив, я вычеркнул слова о надежности услуг, поскольку не понятно, что это такое? Даже определения, что такое надежность услуги, мне не удалось найти. Тем не менее, статьи [182,183] показывают, что на самом деле я был не прав: по всей видимости, жизнь требует того, чтобы понятие о надежности услуг было введено со всеми вытекающими отсюда последствиями. Основная трудность, какую видит автор данного обзора, состоит в том, что качество услуги - это оценка восприятия потребителем всего того, что поставщик для него делает, плюс, к тому же, растянутая во времени оценка. По-видимому, к этому вопросу нам предстоит ещё вернуться. Ясно, что надежность как научное и практическое направление в 21 веке ждут большие перемены, и все вышесказанное - одна из них. Группа авторов работы [184] обсуждает этот вопрос с общих позиций системного подхода.
В обзоре А. Раскина описана система сертификации инженеров по надежности в США [185]. Ничего подобного, к сожалению, у нас нет. Более того, можно уверенно констатировать, что общий уровень как подготовки специалистов в ВУЗах, так и уровень выполняемых на предприятиях работ снизился. Ряд специалистов высшего класса, таких, как И.А. Ушаков, Ю.К.
Беляев, И.Б. Герцбах и др. работали последние годы за границей. Другие известные специалисты, упоминавшиеся в обзоре, например, И.З. Аронов, Э.В. Дзиркал и др. - поменяли основную сферу деятельности, и занимаются проблемами надежности от случая к случаю. Как ясно из обзора, почти не выходили последнее время новые книги по надежности, и практически не появилось нового поколения авторов. Столь же грустная ситуация и на предприятиях. К тому, что выше отмечалось при обсуждении проблем надежности изделий радиоэлектроники, стоит добавить, что в процессе сокращения персонала группы надежности были ликвидированы на многих предприятиях одними из первых (обычно вместе с сокращением штата ОТК, метрологов и т.п.). Все это говорит о непонимании, прежде всего, высшим руководством отечественных компаний и организаций той роли, которую играла, играет и будет играть надежность в современном мире. Ещё раз стоит подчеркнуть, что в 21 веке надежность будет играть в известном смысле определяющую роль в обеспечении конкурентоспособности, в первую очередь в связи с необходимостью как можно быстрее получать информацию об отказах новых разработок, вносить в них изменения и снова как можно быстрее получать информацию о результатах внесенных изменений. Это означает, что, в частности, УИ на надежность должны стать одним из важнейших инструментов совершенствования процессов в любых организациях. Возвращаясь к проблеме роли высшего руководства, стоит отметить книгу [186], которая была переведена на русский язык в 1990 году, но, к сожалению, по-видимому, не стала настольной книгой большинства руководителей.
В заключение данного обзора хочу обратить внимание на серию публикаций в журнале S "Quality Progress" [187-192]. Это тщательно продуманная серия публикаций, подготовленных ведущими американскими специалистами по надежности, и призванная служить введением в проблему. Другими словами, это серия статей, с помощью которых молодые специалисты в самых различных областях науки и техники могут очень быстро познакомиться с вопросом и "войти" в проблему. ^^ Ничего подобного в нашей литературе пока что не появлялось.
^ Как следует из обзора, в основном положение, о котором писали Рухин, Хсиех и проблемы,
О 0 каких писал Ушаков остаются в ожидании следующего поколения специалистов по О надежности, если, конечно, оно появится.
Последняя информация, какую я хотел бы привести в данной работе, это адреса сайтов и журналов в области надежности, которые заслуживают, на мой взгляд, систематического просмотра.
И «
о
п
Журналы:
Заводская лаборатория - http://phase.imet.ac.ru/zavlabor/
Вестник машиностроения - http://www.mashin.ru/jurnal/adr.php?id=5
МетодыМенеджмента Качества —
www.stq.ru/riasite/index.phtml?page=1&tbl=works&id=9
IEEE Transactions on Reliability -
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/tocresult.jsp?isYear=2005&isnumber=30936&Submit32=Go+To+Issue
Microelectronics and Reliability -
http://www.elsevier.eom/wps/find/journaldescription.cws_home/274/description#description
International Journal of Quality and Reliability Management -http://oberon.emeraldinsight.com/vl=3961565/cl=90/nw=1/rpsv/ijqrm.htm
Journal of Quality Technology - http://www.asq.org/pub/jqt/ Quality Progress - http://www.asq.org/pub/qualityprogress/
Quality Engineering -
http://taylorandfrancis.metapress.com/app/home/iournal.asp?wasp=d68cd10ac7dd44cdb45ddd2
02c14b02b&referrer=parent&backto=linkingpublicationresults,1:107860,1
Technometrics - http://www.amstat.org/publications/tech/index.cfm?fuseaction=main
Quality and Reliability Engineering International -http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/ihome/3680
Сайты:
http ://web.utk.edu/~leon/rel/
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/conhome.isp?punumber=1000626
http://www.ieee.org/portal/site/relsoc/menuitem.112d36a56667b078fb2275875bac26c8/index.isp? &pName=relsoc home
http://www.asq.org/perl/index.pl?g=reliability
Заключение
Все, что я могу сказать в заключение, сводится к грустному выводу: дела с надежностью в РФ обстоят довольно плохо. Значительная часть специалистов разъехалась, или перестала ^ работать в данной области. Число журналов и публикаций по проблеме надежности, снижается, У и уровень публикаций в целом, падает. Подготовкой молодых специалистов ВУЗы практически не занимаются. Общественные институты, типа регулярных семинаров и/или конференций, ^ почти исчезли. Между тем роль надежности в мире, по крайней мере, в развитых странах, М растет, хотя направленность исследований постепенно меняется в сторону использования методов оценки ПН для быстрого получения информации о качестве разработок. Даже простой просмотр списка литературы показывает резкое увеличение числа авторов из Юго-Восточной Азии. Т.е. все быстро развивающиеся и стремящиеся не отстать от переднего края мирового прогресса страны активно занимаются проблемами надежности, чего, к сожалению, не ^ наблюдается на просторах бывшего СССР.
К
Литература
CD
о
1. Ушаков И.А., Вайзе С. Оценка надежности элементов по результатам испытаний систем. -ММК, 2000, №8, с.26-27.
2. Гианулис Л. и др. Прогноз ожидаемого числа возвратов отказавшей продукции при массовом производстве. На примере портативных телефонов. - ММК, 2000, №11, с.38-41.
3. Ушаков И.А., Пушер В. Территориально-распределенная система технического обслуживания. - ММК, 2002, №2, с.32-36.
4. Ушаков И.А., Пушер В. Расчет номенклатуры запчастей для передвижных ремонтных мастерских. - ММК, 2002, №4, с.41-42.
5. Ушаков И.А., Чакраварти С. Влияние надежности на пропускную способность систем связи. - ММК, 2002, №7, с.39-42.
6. Антонов А.В. и др. Оптимизация числа запасных элементов оборудования, важных для безопасности АЭС. - ММК, 2001, №8, с.27-30.
7. Богатырев В.А. Отказоустойчивость функционально-распределенных систем. - ММК, 2001, №3, с.34-37.
8. Богатырев В.А. Оценка коэффициента сохранения эффективности отказоустойчивых систем из многофункциональных модулей. - ММК, 2001, №9, с.29-33.
9. Челядин В.Л. Оценка надежности территориальной системы электроснабжения. - ММК, 2003, №1, с. 44-47.
10. Ермаков С. Автоматы выбора линии. - www.osp.ru/lan/2004/11/080.htm
11. Замыслов М.А., Замыслов Е.М. Оценка надежности системы с функциональной реконфигурацией. - ММК, 2002, №6, с.36-39.
12. Becker R.A., Clark L. and Lambert D. Events Defined by Duration and Severity, With an Application to Network Reliability. - Technometrics, 1998, v.40, #3, pp.177-189. Discussion: pp. 190-194.
13. Pasquini A., Pistolesi G., Rizzo A. Reliability analysis of systems based on software and human resources. - IEEE Trans. Reliab., 2001, v.50, #4, pp.337-345.
14. Mathew S. Optimal inspection frequency: A tool for maintenance planning/forecasting. -International Journal of Quality and Reliability Management, 2004, v.21, #7, pp.763-771.
15. Lee-Ing Tong, Yi-Hui Liang. Forecasting field failures data for repairable systems using neural networks and SARIMA. - International Journal of Quality and Reliability Management, 2005, v.22, #4, pp.410-420.
16. Yonghuan Cao et al. System availability with non-exponentially distributed outages. - IEEE Transactions on Reliability, 2002, v.51, #2, pp.193-198.
17. Utkin L. V. Imprecise reliability of cold standby systems. - International Journal of Quality and Reliability Management, 2003, v.20, #6, pp.722-739.
18. Гродзенский С.Я. Рационализация контрольных испытаний на надежность. - ММК, 2001, К №1, с.31-36.
И 19. Гродзенский С.Я. Последовательный контроль надежности изделий по количественным
СЗ
со о
П
признакам. - ММК, 2001, №7, с.31-34. 20. Статистический контроль качества продукции на основе принципа распределения приоритетов/В.А. Лапидус идр. - М.: Финансы и статистика, 1991. - 224с. ^^ 21. Пешее Л.Я., Степанова М.Д. Основы ускоренных испытаний на надежность. - Минск, ^ Наука и техника, 1972. - 168с.
О 22. Перроте А.И., Карташов Г.Д., Цветаев К.Н. Основы ускоренных испытаний О радиоэлементов на надежность. - М.: Сов. Радио, 1968. - 224с.
23. Кокс Д.Р., Оутс Д. Анализ данных типа времени жизни: Пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1988. - 191 С.
24. Тимонин В.И. Математические методы в теории ускоренных испытаний/Зарубежная радиоэлектроника, 1981, №1, С.51-57.
25. Карташов Г.Д. Модели расходования ресурса изделий электронной техники/Обзоры по ЭТ, Сер.8. - 1977, вып.1, С.1-76.
26. Каминский М.П. Статистические методы планирования и обработки результатов форсированных испытаний радиодеталей/Обзоры по ЭТ, Сер.5. - 1987, вып.1(1252), С.1-47.
27. Сурин В.М., Осипов М.В. Методы ускоренных испытаний ИЭТ на вибрационные и ударные воздействия. - Обзоры по электронной технике. Сер.1. Электроника СВЧ. - М.: ЦНИИ "Электроника", 1991. - 76с.
28. Шпер В.Л. Проблема ускоренных испытаний изделий электроники и радиоэлектроники. Современное состояние/В сб. "Качество и надежность изделий", №5(21). - М.: "Знание", 1992, С.79-120.
29. Буромеиский Н.Г. Форсированные испытания радиоэлектронной аппаратуры, основанные на оасчетно-экспериментальном определении коэффициента ускорения/В сб. "Качество и надежность изделий", №1(22). - М.: "Знание", 1993, с.3-35.
30. Явриян А.Н. и др. Основные принципы и методы ускоренных испытаний на надежность радиоэлектронной аппаратуры/В сб. "Качество и надежность изделий", №2(23). - М.: "Знание", 1993, с.3-111.
31. Nelson W. Accelerated testing: statistical models, test plans, and data analyses. - N.Y., John Wiley and Sons, 1990. -605P.
32. LuValle M.J. et al. Acceleration Transforms and Statistical Kinetic Models. - J. Statistical Physics, 1988, v.52, #1/2, pp.311-330.
33. LuValle M.J. A Note on Experiment Design for Accelerated Life Tests. - Microelectronics and Reliability, 1990, v.30, #3, pp.591-603.
34. Meeker W.Q. and Escobar L.A. A Review of Recent Research and Current Issues in Accelerated Testing. - International Statistical Review, 1993, v.61, #1, pp.147-168.
35. Meeker W.Q. and Escobar L.A. Statistical Methods for Reliability Data. - N.Y., John Wiley and Sons, 1998.
36. Каминский М.П. Непараметрическое прогнозирование квантилей времени безотказной работы по результатам испытаний в форсированных режимах. - НКК, 1990, №7, с.3-7.
37. Веснин В. Метод планирования циклических форсированных испытаний. - НКК, 1995, №3, с.3-8.
38. Рыньков Р.Н. Построение информационно-энтропийного ресурсного пространства для определения ресурса изделий по критериям разрушений. - НКК, 1996, №3, с.37-43.
39. Доминич А.П., Писарев В.Н. Ускоренные испытания на безотказность вычислительной
К техники. - НКК, 1996, №12, с.19-27.
Д 40. Кузнецов К.А. и др. Ускоренные испытания наручных механических часов на
^ долговечность. - ММК, 2000, №8, с.31.
^ 41. Карташов Г.Д. Марковские модели прогнозирования надежности. - НКК, 1998, №12, с.33-
W 36.
^ 42. Смагин В.А. Физико-вероятностные модели прогнозирования надежности изделий на
^ основе форсирования испытаний. - НКК, 1998, №4, с. 15-23.
О 43. Смагин В.А. Об одной модели форсированных испытаний. - НКК, 1999, №4, с.46-48.
О
44. Седякин В.М. Об одном физическом принципе теории надежности. - Изв. АН СССР.
К Техническая кибернетика, 1966, №3, с.80-87.
45. McLean H.W. HALT, HASS & HASA Explained: Accelerated Reliability Techniques. -Milwaukee, ASQ Quality Press, 2000. - 152P.
46. Sheng-Tsaing Tseng et al. Step-Stress Accelerated Degradation Analysis For Highly Reliable Products. - Journal of Quality Technology, 2000, v.32, #3, pp.209-216.
47. Baldwin K.R. and Smith C.J.E. Accelerated corrosion tests for aerospace materials: current limitations and future trends. - Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal, 1999, v.71, #3, pp.239-244.
48. Guangbin Yang, Kai Yang. Accelerated degradation-tests with tightened critical values. - IEEE Trans. Reliab., 2002, v.51, #4, pp.463-468.
49. Khamis I.H. Comparison between constant and step-stress tests for Weibull models. - International Journal of Quality and Reliability Management, 1996, v.14, #1, pp.74-81.
50. Khamis I.H. and Higgins J.J. An alternative to the Weibull step-stress model. - International Journal of Quality and Reliability Management, 1999, v.16, #2, pp.158-165.
51. Haiyan Xu, Yincai Tang. Commentary: the Khamis/Higgins model. - IEEE Trans. Reliab., 2003, v.52, #1, pp.4-6.
52. Bagdonavicius V.B. et al. Parametric inference for step-stress models. - IEEE Trans. Reliab., 2002, v.51, #1, pp.27-31.
53. Edgeman R.L. and Lin D.K.J. Sequential analysis of accelerated life model. - International Journal of Quality and Reliability Management, 1997, v.14, #6, pp.598-605.
54. Nelson W.B. A bibliography of accelerated test plans. - IEEE Trans. Reliab., 2005, v.54, #2, pp.194-197.
55. Lee-Ing Tong and ChaO-Ton Su. A non-parametric method for experimental analysis with censored data. - International Journal of Quality and Reliability Management, 1997, v.14, #5, pp.456-463.
56. Davis Ch.B., McNichols R.J. Simultaneous Nonparametric Prediction Limits. - Technometrics, 1999, v.41, #2, pp.89-101.
57. Escobar L.A., Meeker W.Q. Statistical Prediction Based on Censored Life Data. - Technometrics,
1999, v.41, #2, pp.113-124.
58. Sen A. Estimation of Current Reliability in a Duane-Based Reliability Growth Model. - A Journal of Statistics for the Physical, Chemical, and Engineering Science. - 1998, v.40, #1, pp.334-344.
59. Donovan J., Murphy E. Simulation and comparison of reliability growth models. - International Journal of Quality and Reliability Management, 2002, v.19, #3, pp.259-271.
60. Quigley J., Walls L. Confidence intervals for reliability-growth models with small sample-sizes. -IEEE Trans. Reliab., 2003, v.52, #2, pp.257-262.
61. Го Вай, Го Юэ. Проблемы ранних отказов: Обзор современного состояния вопроса тренировки. - ТИИЭР, 1983, т.71, №11, с.33-44.
62. Kim K.O., Kuo W. Some considerations on system burn-in. - IEEE Trans. Reliab., 2005, v.54,#2, S pp.207-214.
Д 63. Ji Hwan Cha. Some considerations on system burn-in. - IEEE Trans. Reliab., 2005, v.54,#2, pp. 198-206.
64. Klutke G.A. et al. A critical look at the bathtub curve. - IEEE Trans. Reliab., 2003, v.52, #1, pp.125-129.
^ 65. Walls L., Quigley J. Learning to improve reliability during system development. - European ^ Journal of Operational Research, 1999, v.119, #2, pp.495-511.
О 66. De Theije S.M. et al. Reliability tests to control design quality: a case study. - International Journal О of Quality and Reliability Management, 1998, v.15, #6, pp.599-618.
67. Ульянов С.В. Прогнозирование надежности невосстанавливаемых объектов длительного функционирования с учетом производственных дефектов и режимов эксплуатации. - ММК,
2000, №11, с.35-37.
68. Ковалев Ф.И и др. Методологические предпосылки к упреждению отказов машин и машинных агрегатов роторного типа. - ММК, 2001, №3, с.38-40.
69. Золотухин В.Ф., Павлов А.А. Характеристики надежности в условиях неразличимости. -ММК, 2002, №3, с. 36-38.
70. Зайнетдинов Р.И. Представление результатов испытаний Бернулли в виде мультифрактала. - ММК, 2000, №3, с.36-41.
71. Зайнетдинов Р.И. Подтверждение мультифрактальной природы последовательности отказов с использованием вейвлет-анализа. - ММК, 2000, №9, с.21-26.
72. Карташов Г.Д., Садыхов Г.С. Основные методы оценки остаточного ресурса изделий радиоэлектроники. - Успехи современной радиоэлектроники, 2000, №9, с.3-20.
73. Калиберда И.В. О сроках безопасной эксплуатации действующих атомных энергоблоков. Безопасность, надежность, риск. - ММК, 2000, 39, с.26-30.
74. Pfefferman J.D., Cernuschi-Fries B. A nonparametric non-stationary procedure for failure prediction. - IEEE Trans. Reliab., 2002, v.51, #4, pp.434-442.
75. Аронов И.З. Анализ зависимых отказов - важный способ обеспечения безопасности сложных систем. - ММК, 2004, №10, с.49-53.
« О
п
76. Новые книги зарубежных издательств. - ММК, 2003, №3, с.38-40.
77. Нетес В.А. Применение анализа Парето для повышения надежности. - ММК, 2002, №11, с.35-39.
78. Mustafa Günes, Ipek Deveci. Reliability of service systems and an application in student office. -International Journal of Quality and Reliability Management, 2002, v.19, #2, pp.206-211.
79. Gamini Gunawardane. Measuring reliability of service systems using failure rates: variations and extensions. - International Journal of Quality and Reliability Management, 2004, v.21, #5, pp.578590.
80. Bennett T.R. et al. Testing the untestable: reliability in the 21st century. - IEEE Trans. Reliab., 2003, v.52, #1, pp.118-124.
81. Раскин А.Л. Сертификация инженеров по надежности в США. - НКК, 1993, №7, с.51-60.
82. Никсон Ф. Роль руководства предприятия в обеспечении качества и надежности. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 231с.
83. Hahn G.J. et al. Reliability Improvement. Issues and Tools. - Quality Progress, 1999, #5, pp.133139.
84. Doganaksoy N. et al. Product Life Data Analysis: A Case Study. - Quality Progress, 2000, #6, pp.115-122.
85. Meeker W.Q. et al. Using Degradation Data For Product Reliability Analysis. - Quality Progress, 2001, #6, pp.60-65.
86. Doganaksoy N. et al. Reliability Analysis By Failure Mode. - Quality Progress, 2002, #6, pp.47-S 52.
И 87. Hahn G.J. et al. Speedier Reliability Analysis. - Quality Progress, 2003, #6, pp.58-64.
CÖ PQ
о
П
(D
о о S
88. Meeker W.Q. et al. Planning Life Tests For Reliability Demonsration. - Quality Progress, 2004, #8, pp.80-82.
