Очерк по истории развития теории и практики надежности

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

• термины, относящиеся к надежности, хронологию развития науки о надежности;

уметь

• интерпретировать U-образную кривую надежности;

владеть

• навыками постановки задач по обеспечению надежности.

Понятие надежности

Само слово «надежность» воздействует на эмоции, звучит как мантра, ассоциативно вызывая в нашей памяти такие понятия и представления, как «бытие», «надежда», «доверие», «образность», «истина», «добро», «красота». Их разрушение, переход в противоположное, в ничто, в безверие, безобразие, зло и ложь — ассоциируются с ненадежностью, отказом.

Как утверждает С. Я. Гродзенский в своей статье [48], а также в монографиях по истории появления и развития техники, термин «надежность» в технике не встречается.

Известно, что некоторые крупные ученые-надежностники (в их числе, например, профессор, доктор технических наук И. А. Ушаков) считают, высказываясь об этом, возможно, и не без иронии, что термины в надежности — не самое главное. Вполне возможно. Понятия в философии часто тоже появляются лишь в конце исследования. Тем не менее эволюция термина «надежность» сама по себе достаточно интересна, рассмотрим основные временны? е вехи этой эволюции.

• 1935 г.: инженер Я. М. Туровер [20] ввел понятие «надежность» применительно к электрическим системам и указал на необходимость количественной оценки надежности с привлечением теории вероятностей.
• 1955−1964 гг.: сформировались основные представления о надежности, суть которых отражается уже в самом определении термина «надежность», различные версии этого термина во временно? й динамике приведем ниже.
• • Надежность (reliability) есть вероятность того, что устройство выполняет свои функции в соответствии с предъявляемыми требованиями в течение заданного интервала времени.
• • Надежность — свойство объекта, заключающееся в выполнении им определенных задач в конкретных условиях эксплуатации (объект — предмет целевого назначения, вещь, рассматриваемая на всех этапах жизненного цикла).
• • Надежность является интегральной функцией распределения вероятности безотказной работы от момента включения до первого отказа.
• • Надежность — способность элемента (системы) обеспечивать и сохранять в условиях эксплуатации заданные значения обобщенных координат и передаточного коэффициента в течение определенного отрезка времени в пределах установленных допусков.
• • Надежность — среднее время работы данного образца между двумя неисправностями.
• • Надежность — это вероятность безотказной работы.

Некоторые из этих определений являются качественными, другая их часть — количественными. Вместо них предлагается следующее определение (1964), исключающее время: надежность есть свойство аппаратуры сохранять (неявно время все-таки входит в это слово в виде корня «хрон»; Хронос — бог времени в мифологии древних греков) свои выходные характеристики (параметры) в определенных пределах при заданных условиях эксплуатации.

Б. В. Гнеденко, Ю. К. Беляев, Л. Д. Соловьев в своем фундаментальном труде [12] написали: «Под надежностью изделия понимается способность изделия сохранять качество при определенных условиях эксплуатации. Надежность — это качество, развернутое во времени» [12, с. 80].

Понятие надежности более детально раскрывается с помощью совокупности ряда других понятий, в том числе понятий безотказности, долговечности и ремонтопригодности.

• 1964 г.: согласно Р. Барлоу, Ф. Прошану [6], к области математической теории надежности (в 1975 г. они будут говорить только о статистической теории) следует относить:
  • • проблемы обслуживания систем, являющиеся частью теории очередей;
  • • контроль качества;
  • • испытания на надежность, вопросы структурной надежности (включая резервирование);
  • • проблемы замен, тесно связанные с теорией восстановления;
  • • теорию экстремальных значений; порядковые статистики;
  • • выборочный контроль.
• 1965 г.: согласно Б. В. Гнеденко, Ю. К. Беляеву, А. Д. Соловьеву [12, с. 9, 10], теория надежности — «общая научная дисциплина, изучающая общие методы и приемы, которых следует придерживаться при проектировании, изготовлении, приемке, транспортировке и эксплуатации изделий для обеспечения максимальной их эффективности в процессе использования». А также она рассматривает «методы расчета качества устройств по известным критериям качества составляющих их частей… устанавливает закономерности возникновения отказов устройств и методы их прогнозирования; изыскивает способы повышения надежности изделий при конструировании и последующем изготовлении, а также приемы поддержания надежности во время их хранения и эксплуатации; разрабатывает методы проверки надежности изделий и способы контроля надежности при приемке больших партий продукции. Теория надежности вводит в рассмотрение количественные показатели надежности» .

В 1975 г. сформулировано: надежность — свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 13 377−75. Надежность в технике. Термины и определения).

В 1983 г. появилась другая формулировка: надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ремонтов — удалено) (ГОСТ 27.002−89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения).

По мысли Б. В. Гнеденко, теория надежности — это живая развивающаяся наука, имеющая многочисленные связи с современной инженерной практикой, из которой она родилась. Но в ней много нерешенных проблем, что свойственно всякой развивающейся научной дисциплине.

Наконец, в 1992 г. было дано следующее определение: надежность — способность изделия выполнять требуемые функции в заданных условиях в течение заданного периода времени (ИСО 8402). Термин также используется как характеристика надежности, обозначающая вероятность успеха или его степень (success ratio).

2002−2008 гг.: период снижения внимания в странах бывшего Советского Союза к необходимости обеспечения надежности. В эти годы наблюдается тенденция исключить термин «надежность» из стандартов по менеджменту качества. Эта мысль подтверждается выборочным анализом литературных источников. В книгах по качеству надежность занимает около 5% содержания, а то и вообще отсутствует. В частности, такой популярный журнал как «Известия высших учебных заведений. Электроника» в начале 2000;х гг. не содержит статей по надежности.

Да, прав оказался замечательный ученый И. А. Ушаков, утверждавший, что термины в надежности — не самое главное. Сказано это по тому поводу, что в силу известных причин надежность в нашей стране довольно долго, с конца XX по начало XXI в., была не востребована.

Вследствие научно-технического прогресса и экономического развития (например, в наше время микроэлектронная техника переходит на стадию наноэлектронной техники) постоянно возникают новые подходы к теории надежности. Изменение элементной (компонентной) базы обязательно приведет к изменению содержания самой науки о надежности.