Метод графического представления. Диаграммы "причина- результат" – схема "рыбий скелет".

Схема, характеризующая зависимость между полученными результатами и причинами, воздействующими на эти результаты, называется диаграммой "причина – результат". Эта диаграмма имеет "хребет", большие, средние, малые кости и напоминает по форме рыбу, поэтому называется схемой "рыбий скелет".

Диаграмма "причина – результат" -- схема "рыбий скелет"

Диаграмма "причина – результат" используется для анализа затрат, связанных с контролем качества (достижение высокого качества изделий связано с ростом затрат на контроль качества)[15].

Пример:

При включении стабилизированного импульсного блока питания марки ИП-1 произошелпроизошёл отказ, проявившийся в частичном разрушении корпуса высоковольтного транзистора. Аналогичный случай произошелпроизошёл в блоке питания типа ИП-2. Производитель блоков питания получил рекламации. Случаев отказа блока питания в момент включения было немного, обоснованные причины отсутствовали, но фирма, чтобы не потерять авторитет была вынуждена поменять блоки питания на новые. Высоковольтные транзисторы поступали с фирм А и В, но было трудно определить какие транзисторы поступали с фирмы А или В.

Диаграмма "рыбий скелет", построенная для данного случая приведена на рис.

SMART – технологии

Ни одна информационная система не может считаться излишне надежнойнадёжной. Например, средняя наработка на отказ дискового накопителя составляет около 300 000 часов для обычных устройств и 800 000 - для устройств класса High - end. Однако, несмотря на высокие показатели надежностинадёжности отдельных устройств, оценка надежностинадёжности является статистической характеристикой, произведеннойпроизведённой для большого числа устройств, а не конкретного устройства. Кроме того, в сложных информационных и управляющих системах даже одиночная авария подвергает риску большой объем информации. Считается, что через несколько месяцев работы (3-…6) стоимость накопленной на НЖМД информации сравнивается со стоимостью системы.

В большинстве случаев обращается внимание только на высокую надежностьнадёжность компонентов системы и не уделяется достаточного внимания вопросам надежности всей системы в целом. Однако надежностьнадёжность системы не всегда определяется надежностьюнадёжностью ее компонентов. Потребителю часто более важно знать, когда и в каком из компонентов системы предполагается сбой, чем знание общего статистического срока службы системы до отказа. Технология SMART (Self-Monitoring, Analisis and Reporting Technology System – система самодиагностики, анализа и оповещения) учитывает именно это обстоятельство. Она обеспечивает возможность сообщать центральному контроллеру системы служебную информацию о своем состоянии и прогнозируемой надежности работы любого компонента системы. Технология SMART позволяет отслеживать большое количество внутренних параметров устройства и обеспечивает развитую самодиагностику. Благодаря этому можно предупреждать сбои на ранних стадиях их проявления, что позволяет своевременно произвести резервирование устройства или данных до катастрофического отказа устройства. SMART технология включает в себя специальное программное обеспечение (ПО), одна часть которого размещена на контролируемом устройстве, другая – в центральной части системы. Внутреннее ПО контролируемого устройства отслеживает нормальную работу компонентов устройства. Система оценивает состояние устройства путемпутём сравнения его внутренних параметров с заранее предопределеннымипредопределёнными пороговыми значениями. В более совершенных конфигурациях SMART центральный контроллер играет более активную роль и заставляет контролируемые устройства проводить набор диагностирующих процедур.

Программное обеспечение технологии SMART используется как составная часть встроенного программного обеспечения накопителей на жесткихжёстких магнитных дисках с 1996г. начиная с дисков емкостьюёмкостью более 1,7 Гб. SMART НЖМД отслеживает несколько десятков параметров (более сотни), например, частота появления ошибок чтения, время раскручивания шпинделя, скорость позиционирования, время работы диска и т.д. Все атрибуты имеют уникальный номер, одинаковый для всех производителей, однако разные производители могут использовать различные наборы атрибутов. Каждому атрибуту присваивается начальное значение, обычно это "100". Для каждого атрибута устанавливаются граничные значения.

ОтчетОтчёт о результатах сравнивается с результатами предыдущих тестов или эталонных; после этого центральный контроллер принимает решение. В простейшем случае, после принятия решения о критическом состоянии устройства, система предупреждает пользователя и предлагает принять соответствующие меры. Например, уменьшить информационную загрузку, перенести в безопасное место ключевые данные, начать процесс резервного переключения или копирования данных. В результате исследований конкретного устройства определяются граничные (критические) состояния отдельных компонентов, при достижении которых резко возрастает вероятность отказа. Система SMART отслеживает эти состояния и предпринимает соответствующие действия. Контроль параметров SMART входит в состав Norton Utilities (System Doctor).

Вне зависимости от причин сбоев все отказы могут быть разделены на предсказуемые и непредсказуемые. В случае предсказуемых сбоев имеется некоторый параметр устройства, определенноеопределённое значение которого свидетельствует о возникновении критической ситуации. Задача SMART сводится к составлению алгоритма, позволяющего с высокими вероятностью и надежностьюнадёжностью предсказать возникновение проблемы. Очевидно, что для обеспечения предсказуемости сбоя необходим некоторый временной интервал между появлением первого симптома и моментом отказа. Непредсказуемые сбои носят внезапный характер и связаны обычно с неполадками в электронных компонентах, внезапными скачками напряжения питания и т.д. По мере развития технологии некоторые непредсказуемые сбои переходят в разряд предсказуемых. Естественно, варианты реализации SMART и наборы контролируемых параметров меняются в зависимости от типа устройства и производителя. Считается, что SMART способна предотвратить 70% внезапных выходов из строя, приводящих к потере данных.

НадежностьНадёжность и отказы ЭУ

Основные понятия надежностинадёжности

В настоящее время проблема надежностинадёжности РЭУ приобретает особенную важность по следующим причинам:

* ЭУ заметно усложнились в схемотехническом отношении.

* Ужесточились условия эксплуатации (большие перепады температур, высокие или низкие давления, наличие механических воздействий и т.д.)

* Повысились требования к точности функционирования РЭУ.

* Повысилась "цена" отказа РЭУ: он может привести к серьезнымсерьёзным техническим, экологическим и экономическим потерям.

* В ряде случаев оператор не имеет непосредственного контакта с РЭУ (электронные датчики контроля технологических процессов в агрессивных средах, РЭУ на непилотируемых летательных объектах и т.п.).

Основными понятиями теории надежностинадёжности являются "надежностьнадёжность" и "отказ". В процессе испытаний и эксплуатации может быть выявлено несколько типов отказов.

НадежностьНадёжность характеризуется безотказностью, долговечностью, сохраняемостью и ремонтопригодностью. безотказность – свойство ЭУ непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени в определенныхопределённых режимах и условиях эксплуатации. С течением времени происходят износ и старение, вызывающие отказы ЭУ. Долговечность невосстанавливаемого изделия характеризуется его наработкой до отказа, т.е. продолжительностью работы изделия от начала эксплуатации (испытаний) до возникновения первого отказа. Для восстанавливаемых изделий используется иной смысл. Долговечность таких ЭУ ограничивается соображениями технической и экономической целесообразности их дальнейшего использования. При этом ЭУ могут иметь большое число отказов за время эксплуатации, для устранения которых изделия ремонтируют, заменяя отказавшие элементы. Поэтому под долговечностью восстанавливаемого изделия понимают его свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания (ремонтов). Календарная продолжительность эксплуатации ЭУ от ее начала до наступления предельного состояния составляет срок службы ЭУ. Помимо понятия "срок службы" используется "гарантийный срок службы" ЭУ, устанавливающий взаимоотношения между заказчиком и изготовителем. Гарантийный срок службы изделия всегда меньше действительного срока службы. Если в течение гарантийного срока происходит отказ изделия, то ответственность за него несетнесёт изготовитель, который должен выполнить ремонт, а в случае невозможности ремонта - заменить изделие исправным. По истечении гарантийного срока службы изготовитель не несетнесёт ответственности за отказы ЭУ, но при этом не исключается, что изделия остаются надежныминадёжными и пригодными для дальнейшей эксплуатации.

Сохраняемость – свойство ЭУ сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности после хранения и транспортирования. Под ремонтопригодностью для восстанавливаемых изделий понимают свойство ЭУ, заключающееся в приспособленности к восстановлению и поддержанию заданного технического ресурса путем предупреждения, обнаружения и устранения неисправностей и отказов. Количественно ремонтопригодность оценивается трудоемкостью восстановления работоспособности изделий, которая определяется затратами времени и средств на диагностику отказов с учетомучётом необходимой квалификации обслуживающего персонала, уровня технической оснащенностиоснащённости и системы организации ремонта. Под ремонтопригодностью невосстанавливаемых изделий понимается их приспособленность к проверке технического состояния и удобной замене.

свойство надежности закладывается в ЭУпри разработке и изготовлении, оценивается в процессе испытаний и эксплуатации с помощью показателей надежностинадёжности. Испытания, в результате которых оценивается надежность ЭУ, называют испытаниями на надежностьнадёжность. Эти испытания могут быть как определительными, так и контрольными. Результатами определительных испытаний на надежностьнадёжность пользуются для установления фактических показателей надежностинадёжности. Контрольные испытания на надежностьнадёжность проводят для оценки соответствия показателей надежностинадёжности ЭУ требованиям, установленным ТЗ и ТУ.

Большое разнообразие условий эксплуатации и видов нагрузок, которым подвергаются ЭУ, не позволяет ограничиваться проведением какого-либо одного из видов испытаний для того, чтобы гарантировать их надежнуюнадёжную работу в различных условиях применения. Только по результатам совокупности испытаний оценивается качество ЭУ в целом и принимается решение о возможности предъявления их на приемочныеприёмочные испытания, постановки на производство, об окончании освоения серийного производства или о его продолжении, о присвоении категории качества и т.д.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния изделия, вследствие ухода параметров изделия за пределы установленных норм. Механизм отказа – физико-химические процессы, приводящие к отказу. Критерии отказов устанавливаются НТД на данное изделие. Отказы делятся на внезапные, постепенные, перемежающиеся.

Внезапный отказ (часто называется катастрофическим отказом) характеризуется скачкообразным изменением параметров изделия. Обычно связан с конструктивными недостатками или нарушениями технологии, слабо поддаетсяподдаётся прогнозированию, при отсутствии резервирования приводит к нарушению работоспособности ЭУ.

Постепенный отказ характеризуется плавным изменением во времени параметров изделия. Постепенный отказ часто называется условным отказом, т.к. при одном и том же критерии годности он в одном случае может привести к потере работоспособности, в другом – не влиять на неенеё. Т.к. постепенные отказы характеризуются закономерным и плавным изменением параметров, то они могут быть спрогнозированы.

Сбой (временный отказ) – это самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.

перемежающиеся отказы проявляются как кратковременные изменения параметров изделия. Часто могут быть выявлены в процессе испытаний ЭУ.

Характер проявления отказа также может быть квалифицирован как явный или неявный, зависимый или независимый.

явный – отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению. Под скрытым (неявным) отказом понимают отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными средствами и методами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностирования.

Независимый – отказ, не обусловленный другими отказами. Зависимымназывают отказ, обусловленный другими отказами.

В зависимости от стадии жизненного цикла изделия, все отказы разделяют на конструкционные, производственные, эксплуатационные, деградационные; возникают они соответственно в результате нарушения установленных правил (условий): конструирования изделий или его элементов, процесса изготовления или ремонта изделия, эксплуатации изделия. Деградационный отказ обусловлен процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации. Такое разделение позволяет регулировать правовые взаимоотношения между изготовителем и потребителем изделий по вопросу качества выпускаемой продукции.

С увеличением надежности ЭУ уменьшается число отказов, следовательно, объем информации о недостатках ТП изготовления, необходимый для организации обратной связи. Поэтому в программе обеспечения качества особое значение приобретает анализ отказов. На основании полученных сведений строят гипотезы о механизмах и причинах отказов, разрабатывают рекомендации по устранению этих причинустранению.

надежностьНадёжность – свойство изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции, в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность – комплексное свойство; может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или сочетания этих свойств. Часто под надежностью в узком смысле слова понимают безотказность изделия.

Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Под работоспособным состоянием (кратко — работоспособностью) понимают состояние изделия, при котором оно способно выполнять предписанные ему функции, имея значения выходных параметров в пределах норм, оговоренных в технической документации.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – приспособленность изделия к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство изделия сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность изделия выполнять требуемые функции, после хранения или транспортирования.

С точки зрения восстанавливаемости различают восстанавливаемые и невосстанавливаемые изделия. Восстанавливаемые изделия в случае возникновения отказа подвергаются ремонту и далее снова используются по назначению. Невосстанавливаемые изделия не подлежат либо не поддаются ремонту по техническим или экономическим соображениям. В теории надежностинадёжности различают надежностьнадёжность устройств и надежностьнадёжность входящих в него элементов. Устройства чаще являются изделиями восстанавливаемыми. Элементы – обычно изделия невосстанавливаемые.

ЭУ, как системы, с точки зрения надежностинадёжности могут быть простыми и сложными. Для простой системы отказ наступает в случае выхода из строя хотя бы одного из элементов. Для сложной системы в случае отказа ее составных частей происходит снижение эффективности ее функционирования, так как функцию вышедшего из строя устройства может взять на себя оператор. Например, при отказе устройства автоматического поворота антенны эту функцию берет на себя человек, выполняя операцию поворота вручную.