---

Рисунок 2 — Запланированное улучшение (снижение) эквивалентной интенсивности отказов

Рисунок 3 — Запланированное улучшение вероятности безотказной работы

4.5.3 Повышение надежности в ходе программы испытаний

Точность любого метода оценки надежности по результатам испытаний зависит от того, насколько эффективны процедуры мониторинга и регистрации отказов и наработок. В этом отношении данные лаборатории обычно более надежны, чем данные эксплуатации или «неофициальных» программ испытаний.

Наиболее влиятельными факторами лабораторных испытаний являются принятая последовательность испытаний и пределы условий окружающей среды и эксплуатационных нагрузок, а также их связь с условиями использования. Появление отказов в процессе испытаний зависит от типа и величины прикладываемых напряжений, поэтому полученная интенсивность отказов и качество оценки надежности зависят от качества программы испытаний. По этой причине необходимо уделять особое внимание точному представлению напряжений, возникающих в реальной жизни (МЭК 60300-3-5, [1]). Моделирование не должно использоваться, если имеются сомнения относительно степени управления процессом испытаний. Однако, даже если управление является недостаточным и моделирование должно быть оставлено, процессы совершенствования, описанные в настоящем стандарте, всегда будут завершаться повышением надежности. Программа должна выполняться, даже если количественные результаты не могут быть получены.

Кривая 1 на рисунке 4 является сглаживающей кривой ступенчатого графика накопленного числа первых отказов, каждого типа слабых мест системы в зависимости от времени испытаний. Эта кривая является экспоненциальной и отражает конечное число типов слабых мест системы. Кривая 2 соответствует остаточным отказам в зависимости от времени наблюдений. Эта кривая является линейной после окончания периода приработки. Сумма кривых 1 и 2 дает кривую 3 (все уместные отказы), имеющую тенденцию к линейности на конце. Подобные соотношения для систематического отказа могут появляться, если корректирующая модификация отсрочена или является неэффективной.

Характеристики, соответствующие кривым, изображенным на рисунке 4, соответствуют следующим условиям:

- период приработки исключен (в противном случае имелась бы нелинейность в начале кривой 2);

- в процессе выполнения программы повышения надежности не появляются новые слабые места системы, например, при ремонте или модификации;

- отсутствуют отказы, вызванные нормальным или приемлемым износом;

- условия окружающей среды, режимы работы и глубина тестирования остаются постоянными в процессе программы. Любой цикл в подпрограмме испытаний должен быть коротким и согласованным;

- время испытаний точно контролируется.

Кривая 1 — первый отказ каждого типа слабых мест системы;

Кривая 2 — остаточные отказы;

Кривая 3 — общие отказы 1 и 2.

Рисунок 4 — Уместные испытательные или эксплуатационные отказы во времени

5 Аспекты менеджмента

5.1 Общие положения

Менеджмент должен установить процедуры для планирования и выполнения программы повышения надежности и важные связи между испытательными действиями и ответственностью за корректирующие модификации. Соответствующие рекомендации приведены в ГОСТ Р 51901.2.

При высоких требованиях надежности и коротком времени разработки продукции невозможно сначала проектировать продукцию, а затем испытывать ее на надежность. Поэтому качество проектируемой продукции, компонентов и производственных процессов должно создаваться в процессе проектирования. При проведении анализа и испытаний потенциальные проблемы и режимы отказов необходимо идентифицировать, верифицировать, проанализировать и принять по ним решение (о внесении изменений в проект).

Процесс повышения надежности включает классическую концепцию повышения надежности, когда продукция выпущена на рынок или направлена в эксплуатацию, но главный акцент делается на действиях по повышению надежности до начала производства продукции.

Для информирования о состоянии надежности отчет по процессу повышения надежности направляют руководству и, если это предусмотрено контрактом, заказчику. Такой отчет включают в каждый промежуточный отчет по проекту при каждом выпуске нового проекта и подготовке производства для каждого опытного образца. Отчет должен включать проектирование будущей надежности на основе анализа испытаний, запланированных действий улучшения и последствий таких действий в предыдущих проектах. Такой подход позволяет на ранних этапах обнаружить возможные различия между проектируемой надежностью и целями по надежности для продукции. В случае существенного расхождения можно вовремя добавить ресурсы. Однако необходимо подчеркнуть, что проектируемая надежность основана на запланированных действиях улучшения и их ранее выявленных последствиях. Если число запланированных действий сокращено, например, из-за недостатка времени или ресурсов, то нельзя ожидать проектируемого повышения надежности.

Необходимо отметить, что действия, которые имели определенные последствия в предыдущих проектах, необязательно будут иметь те же самые последствия для нового проекта. Кроме того, могли измениться технология, группа проектирования или руководитель проекта. Поскольку компания имеет опыт предыдущего проекта, можно ожидать, что надежность в начале процесса проектирования ниже, так как первые отказы проще устранить, чем последние. Однако для одинаковых действий нельзя ожидать одинаковых последствий для нового и старого проектов.

5.2 Процедуры, включающие процессы на стадии проектирования

На рисунке 5 схематически изображены процедуры управления на стадии проектирования

Рисунок 5 — Общая структура программы повышения надежности

При планировании целей и программы (см. раздел 6) должен быть предусмотрен период подготовки. Это позволяет всему персоналу ознакомиться с испытуемым оборудованием и официальными, и неформальными связями между испытаниями и проектными действиями (см. 5.3). Требования к испытаниям описаны в 6.4, классификация отказов — в 6.4.4, а корректирующая модификация — в 6.4.8. Эти три процедуры изображены на рисунке 5.

Математическое моделирование для программы повышения надежности на стадии разработки/проектирования продукции может быть начато, как только получена информация относительно начальной надежности продукции и установлена цель надежности.

Математическое моделирование (см. 6.4.9) для программы испытаний на повышение надежности не должно начинаться, пока не произошло статистически значимое количество отказов. Чтобы избежать получения ложных результатов, моделирование не должно применяться, если требования модели не выполняются.

Регистрация отказов, выявленных на испытаниях, состоит по существу из ежедневной детальной регистрации, обратной связи с процессом проектирования и пользователем (см. 6.4.12).

5.3 Взаимодействия и обмен информацией

Инженер по надежности должен лично разработать корректирующие модификации, направленные на устранение систематических слабых мест. Он должен поддерживать тесную связь с персоналом, заинтересованным в информации об отказах, и с лицами, ответственными за устранение систематических слабых мест.

Основные источники данных об отказах:

- информация поставщика;

- анализ и моделирование;

- ускоренные испытания на надежность, испытания при ступенчатой нагрузке, форсированные испытания на долговечность (HALT);

- испытания на повышение надежности;

- отбраковочные испытания на надежность;

- подтверждение надежности;

- квалификационные испытания на воздействие окружающей среды;

- приемочные испытания;

- эксплуатационные испытания;

- эксплуатация;

- данные об аналогичном оборудовании.

Испытания на повышение надежности (в соответствии с их целью) являются наиболее существенным источником необходимых данных. В процессе этих испытаний устанавливают взаимосвязь между совокупностью данных и условиями окружающей среды. Другие источники могут обеспечивать полезную информацию для установления категорий отказов, например данные об аналогичном оборудовании. Компьютерный банк данных с поиском и сортировкой данных дает возможность сопоставлять подобные виды отказов из различных источников.

Области ответственности, в которых необходим контроль исполнения, могут включать:

- проектирование и разработку;

- поставщиков компонентов и субподрядчиков;

- конструкторские бюро;

- спецификации;

- планирование производства;

- изготовление;

- отбраковку по надежности;

- приемочные испытания;

- технические инструкции и руководства;

- инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию;

- обучение;

- транспортирование и обработку;

- пользователей.

На рисунке 6 показан пример существенных линий взаимодействия. Различные поставщики могут относиться к различным организациям, а персонал может иметь различные обязанности или несколько обязанностей.

5.4 Трудовые ресурсы и затраты на стадии проектирования

Поскольку характер и масштаб проектов и проектируемых объектов могут изменяться в широком диапазоне, ниже приведено только самое общее руководство. Для небольших проектов инженер по надежности, указанный в 5.3, может быть занят в проекте только частично. В других случаях ему может потребоваться значительный штат.

Трудовые ресурсы должны позволять выполнять действия, необходимые для устранения слабых мест, выявленных в ходе программы повышения надежности.

Анализ отказов и проектирование модификаций может потребовать существенных усилий.

Испытуемые объекты и испытательное оборудование могут быть восстанавливаемыми, и при использовании их после восстановления не увеличивать полные затраты. Неиспользованный комплект запасных частей также может быть восстановлен с учетом возможных переделок и модификаций.

Рисунок 6 — Диаграмма взаимодействий и функций

5.5 Эффективность затрат

Инвестиции в программе повышения надежности могут дать существенную экономию затрат на полный жизненный цикл всей совокупности объектов.

Эта экономия зависит от многих факторов, включая размер совокупности объектов, среднюю длину жизненного цикла, стоимость ремонта и объем инвестиций в средствах технического обслуживания при эксплуатации. Обычно анализ эффективности затрат определяет затраты на эффективность программы повышения надежности.

Источником существенного дополнения экономии затрат является то, что в случае изменений проекта не требуется никаких изменений в подготовке рабочих мест, компоновке монтажных плат схемы или в производственном процессе, если изменения сделаны до завершения этих действий.

6 Планирование и выполнение программы повышения надежности

6.1 Концепция и краткий обзор интегрированного повышения надежности

Продукция, независимо от назначения, области применения и характера, обычно проходит несколько главных стадий разработки. Стадии зависят от планирования работ, поставщиков и структуры управления производством. Общая последовательность этапов разработки продукции:

a) Стадия концепции и определения требований к продукции

Продукцию определяют концептуально и определяют предварительные требования относительно ее эффективности и среднего срока службы.

b) Определение продукции

Продукцию определяют более подробно и проводят планирование ее проектирования, изготовления и маркетинга. Определяют предварительную архитектуру и предварительный технический проект вместе с функциональными возможностями и эксплуатационными характеристиками продукции.

c) Проектирование

Продукцию определяют в деталях, относящихся к ее функциональным возможностям, структуре и характеристикам эффективности. Проект завершается, когда на основе анализа и оценок определены проектируемые компоненты. В конце этой стадии продукция готова к производству.

d) Стадия испытаний для оценки и валидации

Одновременно с необходимыми приготовлениями для производства продукции ее подвергают испытаниям для оценки надежности и эффективности. С выпуска первой продукции проводят квалификационные испытания и испытания на надежность.

e) Стадия эксплуатации продукции

Последней стадией является стадия использования продукции, когда имеется полная совокупность данных о ее эффективности, а соответствующий анализ данных обеспечивает информацию для дальнейших исследований и возможных улучшений в следующих поколениях продукции или частей ее проекта, которые могут быть использованы при проектировании другой продукции.

В ходе каждой стадии процесса проектирования выполняются необходимые действия, анализ или испытания, связанные с надежностью. Все это способствует повышению надежности продукции и формирует интегрированный процесс повышения надежности или интегрированный процесс разработки надежности.

Стадии разработки продукции могут носить различные названия в зависимости от особенностей поставщика. На рисунке 7 указаны различные действия по надежности в общей временной шкале.

Рисунок 7 — Интегрированный процесс разработки надежности

6.2 Действия по повышению надежности на этапе проектирования

6.2.1 Действия на стадии концепции и формирования требований к продукции

До начала выполнения программы должна быть установлена цель по надежности для продукции, разумно достижимая в ходе выполнения программы повышения надежности продукции при проектировании. Цель должна учитывать: