Надежность и качество

Надежность характеризует качество технического средства. Показатели надежности в технике входят в номенклатуру нормируемых показателей качества.

Сторонники рассмотрения надежности как составляющей науки о качестве соответствующим образом определяют и предмет науки о надежности: «Предметом науки о надежности является изучение закономерностей изменения показателей качества объектов во времени и разработка методов, позволяющих с минимальной затратой времени и ресурсов обеспечить необходимую продолжительность и эффективность их работы».

ПРИМЕЧАНИЕ: Ранее было приведено более общее определение теории надежности, данное академиком А.И. Бергом.

Особенно большое значение имеет прогноз на ранних стадиях жизненного цикла объекта (разработка и изготовление), когда необходимо дать оценку эффективности принятых конструкторских решений и применяемых технологических методов для обеспечения требуемого уровня качества и эффективности применения объекта в предполагаемых условиях эксплуатации, в течение необходимого времени применения.

Согласно ГОСТ Р ИСО 9000-2008. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь:

3.1.1. КАЧЕСТВО (quality): степень соответствия совокупности присущих ХАРАКТЕРИСТИК (3.5.1) ТРЕБОВАНИЯМ (3.1.2).

Из этого следует, что разные образцы однотипной продукции, находящиеся в обращении на рынке, могут в разной степени соответствовать конкретному набору требований. А значит, их качество можно сравнивать. Таким образом, уровень качества конкретной продукции определяется степенью соответствия ее показателей качества конкретным требованиям, с одной стороны, и соотношением с аналогичными показателями других образцов однотипной продукции с другой. Логично утверждать, что теория надежности исследует показатели качества не с целью сравнения образцов продукции. Этот аспект оценки качества продукции относится к квалиметрии. Теория надежности исследует изменчивость показателей надежности, являющихся одновременно показателями качества, в течение времени (по мере исчерпания ресурса или срока хранения).

Представляется, однако, что теория надежности и обеспечение качества хотя и сильно взаимосвязанные, но все же различные научные дисциплины, имеющие свои специфические предметы исследований. Это особенно явно проявляется в соотношениях: «надежность-безопасность», «качество-безопасность». В обеспечении качества безопасность не исследуется – это присущее свойство продукции, а в теории надежности показатели рассматриваются как потребительские свойства продукции и как параметры, влияющие на величину риска, определяемого вероятностью нанесения ущерба и его тяжестью при нарушении работоспособного состояния объекта.

В статье «Превращение качества в надежность или почему надежность не становится качеством с течением времени», подготовленной по материалам 58-го конгресса ASQ, Джеймс Мак Линн по поводу взаимосвязи надежности и качества отмечает следующее:

«Иногда надежность определяют как качество, развернутое во времени, или даже считают надежность критерием эффективности работ по обеспечению качества. Вместе с тем подобные определения могут уводить от существа вопроса, поскольку в них не учитываются многочисленные различия между процессами обеспечения качества и специальными подходами, применяемыми для достижения высокой надежности продукции…. Достижение высокого качества не тождественно обеспечению надежности».

«Робастное проектирование представляет собой подход, позволяющий связать между собой качество и надежность разрабатываемой продукции. Конструкторы обязаны выявить критически важные элементы и свойства разрабатываемого изделия, определяющие ее качество, которые затем должны быть объединены в устойчиво работающую систему. Для решения этой задачи применяют такие известные методы, как анализ видов и последствий потенциальных отказов (FMEA), анализ допусков и методы обеспечения технологичности при проектировании».

«Стабильность производства является абсолютно обязательным условием положительной корреляции между качеством и надежностью продукции, выполнение которого обеспечивает поддержание обоих свойств на высоком уровне».

Таким образом, на различных стадиях ЖЦП связь и взаимное влияние надежности и качества проявляются с разной силой. Наиболее сильна эта взаимосвязь на стадиях проектирования и производства.

Какой итог сказанному можно подвести, если принять точку зрения потребителя? Сформулируем его коротко так:

1. Надежность – одна из важных граней качества товара. Это ясно как потребителю, так и производителю.

2. Надежность должна оцениваться объективными методами и выражаться количественными характеристиками. Иначе как можно ее обосновать и доказать соответствие требуемому уровню?

3. Производитель может судить о надежности своей продукции лишь на основе расчетно-экспериментальных или экспериментальных исследований (испытаний). Чем менее традиционна продукция, тем важнее исследования надежности.

4. Потребителя интересуют потребительские свойства продукции, в том числе (часто даже в первую очередь) и те, которые характеризуют надежность.

5. Откликаясь на эту потребность разработчик вынужден совершенствовать процессы разработки и производства для обеспечения требуемого уровня надежности и качества. Отметим, что в новой версии стандарта ISO 9001-2015 связь надежности и качества еще более тесная, поскольку в этот стандарт по системам менеджмента качества включены требования к менеджменту риска.

6. Производитель понимает ожидания потребителя, поэтому находит способ отразить характеристики надежности в характеристиках потребительских свойств. К таким свойствам относится «гарантийный срок службы». Он сам по себе не является показателем надежности (см. ГОСТ 27.002, примечания к терминам) и может быть установлен производителем с оптимальным для себя риском лишь на основе исследований надежности объективными методами.

7. В отличие от гарантий такой показатель надежности (а именно, надежности в процессе эксплуатации) как «ремонтопригодность» одновременно выступает и в качестве потребительского свойства. Потребителя всегда интересуют возможности продления работоспособного состояния приобретенной продукции с минимальными проблемами. Поэтому для него важно либо иметь возможность отремонтировать устройство (для чего должна быть налажена продажа запчастей), либо сдать ее в ремонт (для чего должна существовать сеть доступного сервиса).

Есть, однако, еще такое важное свойство продукции, как безопасность. Если продукция может являться источником непосредственной опасности (в условиях нормальной работы или в результате повреждения, отказа или при достижении предельного состояния), то параметры безопасности продукции нормируются. В этом случае нет предмета для дискуссии – либо продукция удовлетворяет нормам безопасности, либо нет. Однако возможны ситуации, когда продукция может явиться источником опосредованной опасности (что никак не нормируется). Это зависит от области конкретного применения продукции. Сам по себе отказ устройства может не представлять особой опасности, но при работе его в составе более сложной и более опасной системы, его отказ может явиться исходным событием, инициирующим серьезные последствия. Так происходит и это учитывается при оценке безопасности в ядерно-опасных объектах. Это же имеет место в системах автоматизированного управления опасными объектами. В последнем случае для описания такой ситуации введено понятие функциональной безопасности (в основном, в отношении программных средств автоматизированных систем управления). Во всех остальных сферах эти вопросы пока слабо проработаны. Тем не менее, они важны именно для потребителя, так как он должен иметь представление о потенциальной опасности продукции в различных, реализуемых при эксплуатации условиях применения. Ведь опасной системой не обязательно должна быть атомная станция. Ей вполне может оказаться внутренняя электропроводка в собственной квартире.

Таким образом для объектов, являющихся потенциальным источником опасности, близким к понятию надежность, но не тождественным ему является понятие безопасность.

Дать универсальное определение термина безопасность непросто. Будем руководствоваться определением, данным в законе «О техническом регулировании» №184-ФЗ:

Безопасность объекта технического регулирования (далее – безопасность) - состояние уверенности в том, что отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда здоровью населения и среде обитания человека.

Недопустимый риск - уровень риска (риск как мера опасности), при котором превышены допустимые уровни воздействия и возникает реальная угроза здоровью человека и окружающей среде. Количественно риск может выражаться как вероятность реализации события на каком-то отрезке времени, приводящего к определенному уровню воздействия.

Понятие, связанное как с надежностью, так и с безопасностью, – живучесть (fail-safe concept).

Живучесть- свойство объекта, состоящее в его способности противостоять развитию критических отказов из дефектов и повреждений при установленной системе технического обслуживания и ремонта, или

- свойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, не предусмотренных условиями эксплуатации, или при наличии дефектов и повреждений определенного вида, а также при отказе некоторых компонентов.

В англоязычной литературе по надежности для характеристики живучести объектов по отношению к человеческим ошибкам (ошибки оператора, неквалифицированное вмешательство в работу объекта и др.) также применяется специальный термин fool-proof (защищенный от дурака).

Эффективность применения/работы технического устройства – эффективность использования технического устройства в качестве активного средства достижения заданной цели в направленной на это согласованной совокупности действий, достигающих требуемого результата.

Соотношение обсуждаемых понятий изображено в виде взаимосвязанных областей на рис.1.

Наиболее общим и многоплановым из них является понятие качества объекта, а надежность при определенных условиях влияет на его эффективность и безопасность, а также влияет на уровень живучести.

Надежность, безопасность, эффективность и живучесть отражают разные аспекты нарушений работоспособности объекта. Одни основываются на анализе источников этих нарушений (надежность, живучесть), другие – на анализе их последствий (эффективность, безопасность).

Для целей анализа и обеспечения работоспособности объектов полезно различать внутренние и внешние источники:

Внутренние источники нарушений: отказы технических средств объекта, ошибки в программах функционирования и эксплуатации, нарушения координации протекающих в объекте процессов, ошибки управляющего и обслуживающего персонала.

Внешние источники нарушений: случайные и/или преднамеренные воздействия на объект, способные нарушить его работоспособность.

Наличие внутренних и внешних источников нарушений работоспособности является объективной реальностью эксплуатации объектов. В практике надежности принято словное деление: по отношению к внутренним источникам способность объекта сохранять работоспособность определяет его надежность, по отношению к внешним источникам – живучесть.

Последствия нарушений работоспособности объекта могут быть самыми разными. С точки зрения наносимого ущерба их можно объединить в две группы:

· нарушения, приводящие к частичному или полному невыполнению предписанных функций, финансовым или материальным потерям;

· нарушения, создающие угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды.

В первом случае объект характеризуется свойством, определяемым как эффективность, во втором – безопасность.