Выводы по рассмотренным выше работам
Анализируя цели, задачи, способы их решения, достигнутые в действительности результаты в этих работах, можно сделать следующее обобщение.
* Эти работы сделаны машиностроителями-надежниками. Их интересуют деградационные, деструктивные процессы в оборудовании.
* Практически во всех работах этой группы озвучена мечта прогнозирования показателей надежности, мечта управлять надежностью, чтобы можно было еще “на бумаге”, на стадии проектирования установить надежность элемента. Иными словами, большинство хочет априори рассчитать показатели надежности, понимая, что после создания элемента и монтажа его в систему заниматься надежностью его дорого, трудно, да и поздновато.
* Практически все работы этого блока исследований заканчиваются созданием некоторых нормативных документов, РД, правил, методик, общее число которых становится не меньше числа самих исследователей.
* Классический элементный подход к созданию целого господствует во всех упомянутых работах. Здесь исследователи по умолчанию, как правило, считают, что свойства элементов будут суммироваться при определении свойств системы. Иными словами, они подошли к системе, но не сделали следующий шаг: определять взаимодействие элементов.
* Большинство анализируемых работ рассматривают интересующий их элемент как “черный ящик”. Отказ элемента - это “выход” “черного ящика”. Ищутся те “входы”, которые приводят к такому “выходу”. Степень детальности и полноты поиска “входов” - дело сугубо индивидуальное.
* Призыв И. Б. Жилинского в его докторской диссертации [22] о привлечении дисциплины процессов и аппаратов химической технологии к проблеме надежности систем и их элементов, пожалуй, так и не был услышан надежниками-машиностроителями.
* Развитие элементного подхода применительно к надежности в машиностроении остановилось, в крайнем случае, происходят экстенсивные изменения: наращивается количество работ, изменяются объекты исследования, происходит вариация вида отказа, а далее все по накатанной дорожке.
* Характерной чертой всех рассмотренных работ – наследие машиностроителей - является тот масштаб времени, в котором по умолчанию работают надежники: это год, два, в крайнем случае - сотни часов. Они считают, что изменения технологического режима в установке, колебания параметров потока (давления, температуры, концентраций компонент, влажности, запыленности и т.д.) происходят так быстро (часы), что эти колебания не существенны для надежности их элементов. Хотя для ХТС иногда секунды, как показывает практика пуска и эксплуатации, определяют отказ технологической системы.
Совсем недавно на прилавках учебно-методической литературы появилась книга [31] “ Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем” с обозначением “учебник” да еще под грифом “Учебник ХХ1 века”. Авторы [31] явно много работали в области производства вооружения, самолетостроения, космической техники, т.е. в областях, где надежностью занимаются постоянно под эгидой комиссии надежности при отделении РАН (институт Машиноведения им. А.А. Благонравова).
Предметом рассмотрения и пристального внимания в [31] являются техническиесистемы, состоящие из некоторых деталей, узлов, устройств, совместная работа которых и должна обеспечить качество самой системы.
Авторы проследили историю научно-технического направления “надежность”: 50-е годы прошлого века - становление направления, 60-е годы - этап классической теории надежности, с 70-х годов по настоящее время - этап системных методов надежности.
На первом этапе (50-е годы) развитие направления “надежность” стимулировалось малой надежностью радиоэлектронного оборудования, при этом казалось, что основная причина отказов этого оборудования состоит в низкой надежности элементов. Здесь рассматривались вопросы: каковы причины низкой надежности элементов и есть ли пути ее устранения, можно ли создать надежную систему из ненадежных элементов, как прогнозировать надежность проектируемой системы? Далее, источник ненадежности перемещается на механическое и электромеханическое оборудование, на конструкцию, на стыковку его, на эксплуатацию в слабо распознанных условиях. Оказывается, в США в 1953 году появляются первые контракты, требующие экспериментального подтверждения надежности аппаратуры.
На втором этапе развития научно-технического направления “надежность” все внимание и усилия были брошены на анализ причин отказов, показано, что они существенно зависят от конструкции изделия, технологии его изготовления и условий его эксплуатации. Оказалось, что причины отказов можно обнаружить и устранить. Выявилась малая эффективность выборочного контроля и статистических испытаний на надежность, не исключающих отказы техники при эксплуатации. Здесь встали новые задачи: как на ранних этапах создания систем заложить высокую надежность изделия, как соразмерить программу обеспечения высокой надежности со степенью ответственности решаемых задач и с ожидаемым эффектом?
С 1968 года начинается переход к третьему этапу развития научно-технического направления “надежность”. NASA опубликовала новый вариант требований к надежности, заложивший основу создания современных систем и программ обеспечения надежности, и эти основы сейчас активно применяются при создании самых разных видов техники (не только космической). Типовая методика проведения мероприятий по обеспечению надежности закреплена в многочисленных нормативно-технических направлениях. Здесь с одной стороны занимаются потенциальной надежностью, которая основана на конструктивных методах (выбор материала, запаса прочности, уменьшения взаимовлияния элементов конструкции и т.д.), а с другой стороны - технологией изготовления (ужесточение допусков, повышение чистоты поверхности элементов конструкции и пр.). С третьей стороны занимаются обеспечением надежности на стадии эксплуатации путем стабилизации ее условий (термостатирование, защитные экраны, стабилизация напряжений и пр.) и техническим обслуживанием (ремонт, профилактика).
В [31] приводится впечатляющий перечень международных стандартов и их проектов, показывается четкая тенденция в стандартизации в области надежности в РФ, которая проявляется в сближении и слиянии со стандартами международного плана. Эта тенденция обусловлена стремлением к экспорту высокотехнологичного оборудования (в том числе вооружения).
Это же стремление к экспорту сложной наукоемкой продукции встречает ожесточенную конкуренцию продукции оборонного комплекса. Именно уровень надежности становится решающим фактором сохранения и расширения рынка сбыта военной техники. “Без четких, понятных зарубежным фирмам доказательств высокой надежности выход на внешний рынок становится все более проблематичным” [31]. А доказательством высокой надежности является подтверждение (сертификат) так называемой третьей стороны, т.е. авторитетной международной организации, независимой во всех смыслах и от производителя, и от покупателя. Итак, требуется сертификация сложной и наукоемкой продукции, требуется сертифицированная система качества (надежности) на производящих предприятиях, а создание такой системы потребовало организацию своих подсистем обеспечения надежности на всех стадиях производства.
В учебнике [31] подробно перечисляются показатели надежности сложных технических систем: долговечность, безотказность, ремонтопригодность. Последнему показателю надежности авторы уделяют особое внимание: “В настоящее время затраты на ремонт и ТО изделий общего машиностроения в 10 раз и более превышают затраты на их изготовление”.
В качестве примера в [31] приведена таблица определения показателей безопасности полета самолета, надежности, контролепригодности, эксплуатационной и ремонтной технологичности. Всего в таблице 63 показателя.
В [31] приводится статистика: по различным оценкам общее число аварийных или опасных ситуаций из-за ошибок персонала составляет 40 - 60%, значителен “вклад” персонала и в число отказов по общей причине. Оказывается, персонал совершает ошибки и в процессе управления, и при техническом обслуживании, проверках и ремонтах оборудования, и при составлении эксплуатационных инструкций или малом контроле над их соблюдением, и при монтаже. Заметим, что аналогичная ситуация наблюдается и в атомной промышленности [22].
В [31] формулируются основные принципы обеспечения бездефектного производства и рассматривается современная концепция обеспечения качества. Эта концепция в своем развитии прошла два этапа.
Первый этап - потребитель должен покупать только годные изделия; основные усилия должны быть направлены на отсечение от потребителей брака и негодных изделий. Последовательное воплощение в жизнь этой концепции привело к тому, что численность контролеров в высокотехнологичных отраслях (авиация, военная техника) стала составлять 30 - 40% от численности производственных работников, не считая военпредов. Иными словами, повышение качества приводит к росту затрат на ее обеспечение, т.е. цели повышения качества и эффективность производства приходят в противоречие.
Второй этап -место концепции недопущения брака до потребителя в 50-е годы заняла концепция “ноль дефектов”. Здесь наиболее известна программа Ф. Кросби, которая широко внедрялась в США и затем в СССР. В этой программе основной упор делается на предупреждение появления дефектов, а не на их обнаружение и исправление (превентивный подход). Здесь стали считать, что появление брака, дефектов и отказов обусловлено недостаточной надежностью элементов технологической системы, что необходимо проведение оперативных мероприятий по их ликвидации. Трудность мы показали при анализе [29], а по мнению [31] дефекты носят скрытый характер, установление причин их появления представляет сложную самостоятельную задачу. Один и тот же дефект может быть следствием многих причин конструктивного, производственно-технологического или эксплуатационного характера. А достоверность установления причины появления дефекта во всем определяет эффективность мероприятий по его устранению.