close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

слагаемые надежности

код для вставкиСкачать
технологии для бизнеса
Слагаемые
надежности
Кирилл Федоров
Реальный производитель не всегда стремится создавать максимально
безотказный продукт. Ему гораздо выгоднее оптимизировать надежность
изделия в соответствии с рыночной стратегией. Для этого потребуются
многочисленные расчеты и анализ множества возможных альтернатив
и вариантов реализации не только самого изделия, но и всей инфраструктуры
его поддержки, в том числе технического обслуживания, что в современных
условиях невозможно без автоматизированной информационной поддержки.
32 апре ль 2014
l www.cio.ru
ит-инфрас трук т ура
Что такое надежность?
ГОСТ Р 27.002-2009 «Надежность в
технике» определяет это понятие как
«свойство готовности и влияющие
на него свойства безотказности и ре­
монтопригодности и поддержка тех­
нического обслуживания». Другими
словами, под надежностью понима­
ется характеристика работоспособно­
сти изделия, связанная с определен­
ным моментом времени или периодом.
Также надежность характеризует, ка­
кое время потребуется на восстанов­
ление работоспособности изделия в
случае его выхода из строя. Надеж­
ность — важное интегральное свойст­
во, определяемое набором взаимосвя­
занных разносторонних параметров.
Для
потребителя
надежность
сложного технического изделия вхо­
дит в пятерку ключевых характери­
стик, по которым он оценивает изде­
лие, наряду с функциональностью,
стоимостью, дизайном и брендом. Не­
редко надежность выступает как ос­
новной критерий совокупного каче­
ства продукта, поэтому организация,
обладающая хорошими возможностя­
ми управления надежностью, обеспе­
чивает себе значительное конкурен­
тное преимущество как на стадии раз­
работки и поддержки эксплуатации
изделия, так и в ходе переговоров о
потенциальных контрактах на разра­
ботку новых систем.
Свойство надежности, как и обрат­
ное ему свойство ненадежности, в той
или иной степени присуще каждому
техническому изделию. Выпуская лю­
бое сложное изделие, производитель
обязательно должен решить следую­
щие задачи в области надежности:
 оценка и моделирование при проек­
тировании;
 расчет, анализ и оптимизация в те­
чение разработки;
 улучшение в ходе эксплуатации.
В ходе разработки изделия анализ
и оптимизация показателей его надеж­
ности позволяют найти компромисс
между требованиями к надежности и
затратами, необходимыми на их обес­
печение.
Еще одной крайне важной зада­
чей является изучение надежности
поставщиков — производителей по­
купных составных частей, которы­
ми комплектуется выпускаемое из­
делие. Результатом этих действий в
целом является уточнение страте­
гии продукта и плана его жизненно­
го цикла.
Особенно важно понимать, что
надежность, как и другие ключевые
характеристики, формируется на эта­
пе разработки изделия. В условиях
современной конкурентной среды их
практически невозможно значитель­
но изменить в ходе производства и тем
более при эксплуатации. Выбирая и
проектируя уровень надежности, мы
определяем максимальный уровень
качества изделия и минимальный уро­
вень затрат на его поддержку. На этапе
эксплуатации план-фактный анализ
эксплуатационных показателей на­
дежности позволяет осуществить ран­
ний прогноз рисков, связанных с рабо­
тоспособностью продукта, что способ­
ствует принятию мер по повышению
уровня готовности изделия и тем са­
мым определяет оценку успешности
эксплуатации изделия у его потреби­
телей.
Аспекты надежности
В числе составляющих надежности
можно выделить три основных блока:
готовность, безотказность и ремонто­
пригодность.
■ Готовность — это способность изде­
лия выполнить требуемую функцию при
данных условиях в предположении, что
необходимые внешние ресурсы обеспе­
чены (ГОСТ Р 27.002-2009 «Надежность
в технике»). По сути, готовность подра­
зумевает частоту нахождения систе­
мы в рабочем и в нерабочем состоянии.
Современные изделия характеризуют­
ся высокой насыщенностью системами,
узлами и компонентами, отказы кото­
рых могут происходить независимо друг
от друга в течение цикла эксплуатации.
Это является, пожалуй, важнейшей про­
блемой с точки зрения анализа готовно­
сти. Необходимо отметить, что в целом
рост показателя готовности позволя­
ет увеличить длительность работоспо­
собного состояния изделия, тем самым
обеспечивая как окупаемость инвести­
ций покупателя, так и сокращение за­
трат производителя на гарантийное и
прочее обслуживание.
■ Безотказность — это способность
изделия выполнить требуемую фун­
кцию в заданном интервале времени
при данных условиях (ГОСТ Р 27.0022009 «Надежность в технике»). Это
свойство надежности определяет веро­
ятность эксплуатации системы в дан­
ный интервал времени без отказов. Це­
лью анализа безотказности является
сокращение частоты отказов системы.
Высокая безотказность изделия, с од­
ной стороны, означает сокращение эк­
сплуатационных затрат покупателя
как за счет роста времени работы из­
делия, так и путем сокращения рас­
ходов на эксплуатацию. С другой сто­
роны, производитель также получает
преимущества — например, благода­
ря сокращению затрат гарантийно­
го периода. И хотя для улучшения бе­
зотказности обычно требуется увели­
чение капитальных затрат на стадии
разработки изделия, достижение вы­
сокого уровня этого показателя по­
зволяет производителю получать до­
полнительную прибыль благодаря как
прямому росту продаж, так и повыше­
нию собственной репутации, что поло­
жительно влияет на развитие отноше­
ний с клиентами.
■ Ремонтопригодность — это спо­
собность изделия при данных усло­
виях использования и техническо­
го обслуживания к поддержанию или
восстановлению состояния, в кото­
ром оно может выполнить требуемую
функцию (ГОСТ Р 27.002-2009 «Над­
ежность в технике»). Свойство ремон­
топригодности определяет, как бы­
стро и насколько просто можно выпол­
нить техническое обслуживание или
ремонт системы. Характеристики ре­
монтопригодности обычно напрямую
зависят от конструкции изделия, ко­
торая определяет набор процедур тех­
нического обслуживания, а также их
длительность и, следовательно, время
восстановления работоспособности. В
качестве исходных данных для выпол­
нения анализа ремонтопригодности,
помимо данных о собственно задачах
обслуживания, выступает информа­
ция о персонале и его квалификации,
требованиях к оборудованию и расход­
ным материалам, организационному
уровню выполнения работ, а также по­
казатели безотказности для обслужи­
ваемых элементов.
Итак, высокоэффективное изделие
должно одновременно обладать опти­
мальными показателями: безотказно­
сти, гарантирующей возникновение
малого количества отказных ситуаций
в течение его эксплуатации в задан­
www.cio.ru
l
апре ль 2014 33
технологии для бизнеса
ных рабочих окружениях; готовности,
обеспечивающей длительную работо­
способность; ремонтопригодности, то
есть простоты восстановления работо­
способности изделия.
Управление надежностью
Отечественные производители и по
сей день довольно специфично пони­
мают актуальность производственных
целей и подходов к их реализации, тем
не менее в настоящее время их инте­
рес к обеспечению надежности произ­
водимой продукции становится все бо­
лее заметным.
Процесс управления надежностью
по своей сути является итеративным и
проектным. При проектировании изде­
лия изучение его надежности начина­
ется с самых ранних стадий, что обес­
печивает производителю большую уве­
ренность в возможности соблюдения
требований к изделию на основе бюд­
жета программы изделия. Да и в даль­
нейшем различные задачи надежности
требуют постоянного внимания, реше­
ния, анализа и пересмотра результа­
тов, актуализации и выбора вариантов
решений. Причем весь процесс обязан
происходить при непосредственном
взаимодействии широкого круга под­
разделений, участвующих в конструк­
торско-технологической
подготовке
производства, а не только внутри служ­
бы надежности организации.
Как видим, задачи эти сложные,
интегральные, для их решения прихо­
дится привлекать широкий круг участ­
ников, поэтому организациям, стре­
мящимся стать действительно эффек­
тивными, необходимо оптимизировать
организацию работы и информацион­
ной поддержки управления надежно­
стью: следует внедрить системный под­
ход к совершенствованию надежности
разрабатываемых и эксплуатируемых
изделий. Необходимые средства авто­
матизации и информационной поддер­
жки позволят определить и контроли­
ровать «жесткость» рамок рабочих про­
цессов.Основными шагами процесса
управления надежностью, достаточно
общими для всех отраслей промышлен­
ности, являются следующие:
 определение требований к
надежности;
 идентификация целевых па­
раметров надежности;

анализ и оценка надежности;

оптимизация надежности;
34 апре ль 2014
l www.cio.ru
подтверждение;

мониторинг и контроль.
■ Определение требований к на­
дежности. На начальном этапе тре­
буется четко определить требова­
ния в области надежности для само­
го продукта с учетом планируемых
условий его эксплуатации. Это может
как выполняться на уровне изделия
в целом, так и детализироваться до
его отдельных систем, сборок и ком­
понентов. Например, проводится ис­
следование мнений потенциальных
заказчиков, собирается информация
о работе аналогичных устройств, ис­
следуются характеристики потенци­
альных рабочих сред.
Важно, чтобы в состав требований
вошли те, что ориентированы на ре­
шение задач надежности. Вслед за сбо­
ром требований к надежности необхо­
димо сопоставить их с требованиями к
конструкции изделия и затем с произ­
водственными требованиями.
■ Идентификация целевых пара­
метров надежности. Результатом это­
го этапа является выявление ключе­
вых элементов с точки зрения степе­
ни их влияния на уровень надежности
изделия. Для управления рисками сле­
дует сформировать стратегию сокра­
щения рисков в области надежности.
Конструкторам нужно обратить при­
стальное внимание на сокращение
сложности изделия и применение стан­
дартных альтернатив с подтвержден­
ным уровнем надежности.
Важным инструментом, применя­
емым на этом этапе разработки изде­
лия, является анализ видов и послед­
ствий отказов, который позволяет
идентифицировать возможные виды
отказов для продуктов или процессов,
а также оценить возможность их воз­
никновения.
■ Анализ и оценка надежности.
Прогнозный расчет может выполнять­
ся как на базе информации об анало­
гичных системах и компонентах, так
и путем экспертной оценки. Комплек­
сное применение математического ап­
парата, средств автоматизации рас­
четов надежности, библиотек с пара­
метрами надежности компонентной
базы, методов имитационного модели­
рования, использование данных про­
изводителей компонентной базы из­
делия в большинстве случаев позволя­
ют достаточно быстро и с достаточной
точностью выполнить множество аль­
тернативных прогнозных расчетов
параметров надежности разрабаты­
ваемого изделия, учитывающих раз­
личные требования, варианты его
компоновки и применения.
■ Оптимизация надежности. На
этой стадии состав исходных дан­
ных для проведения количественной
оценки надежности расширяется за
счет данных тестирования и прово­
димых испытаний образцов состав­
ных частей изделия в условиях раз­
личного рабочего окружения. Обыч­
но такие исследования представляют
собой ряд итераций, оценивающих
результаты выполняемых тестов. По­
сле анализа предпринимаются раз­
личные изменения конструкции из­
делия, затем комплекс анализов с
соответствующей их оценкой повто­
ряется снова и снова.
■ Подтверждение. Подтверждением
успеха анализа надежности при разра­
ботке изделия является успешное вы­
полнение серии тестов на опытном
образце. На базе поступающих эксплуа­
тационных данных надежность изделия
должна постоянно пересчитываться с
учетом новых факторов. Скорость при­
нятия решений о разработке и внедре­
нии конструкторских изменений долж­
на быть максимальной. Выбираемые
решения должны основываться на уже
проработанных и подтвердивших свою
эффективность возможностях, позво­
ляющих вносить минимальные измене­
ния в производственный процесс.
■ Мониторинг и контроль. В на­
чальный период результирующей ста­
дии жизненного цикла изделия — его
эксплуатации — основной задачей
производителя является сокращение
объема отказов, возникающих у потре­
бителя изделия. Такие отказы практи­
чески неизбежны по причине высокой
сложности проектируемых изделий, а
также сжатых сроков разработки и вы­
вода продукции на рынок. Реальным
способом контроля и сокращения от­
казов будет постоянный мониторинг
и анализ эксплуатационных данных.
Эти меры должны подкрепляться вне­
дрением корректирующих действий,
позволяющих не просто отработать
возникающие отказы, но и определить
причину их возникновения и вырабо­
тать меры по предупреждению их по­
вторного появления.
Признанной методологией являет­
ся система отчетности, анализа и вы­
ит-инфрас трук т ура
работки корректирующих действий по
отказам (Failure Reporting, Analysis and
Corrective Action System, FRACAS). Ме­
тодология FRACAS позволяет собирать
и обрабатывать исходные данные об
эксплуатационных отказах и событи­
ях, выполнять комплексный анализ по
выявлению способов устранения отказ­
ных режимов и событий, а также обес­
печивает повторное использование на­
копленных знаний не только в текущей
программе изделий, но и во всех корпо­
ративных программах разработки и эк­
сплуатации выпускаемых изделий.
Другой аспект мониторинга и
контроля — это выявление неблаго­
приятных отклонений в производст­
венном процессе. Совместной задачей
специалистов по надежности и про­
изводственных технологов становит­
ся определение «комфортных» границ,
обеспечивающих выпуск изделий с вы­
сокими характеристиками надежно­
сти. Одним из ведущих инструментов,
решающих эту задачу, является метод
статистического контроля процессов
(Statistical Process Control, SPC).
Автоматизация процесса
управления надежностью
В настоящее время на отечественном
рынке представлен ряд решений, по­
зволяющих автоматизировать различ­
ные аспекты описанных выше задач
управления надежностью. На что сле­
дует обратить внимание при выборе
средств автоматизации?
Во-первых, на то, что работы зача­
стую выполняются по неполным ис­
ходным данным (что дали конструк­
торы-системщики, то и обработали).
Во-вторых, в организациях предмет­
ное взаимодействие между подразде­
лениями и вовлечение конструкто­
ров в аналитическую работу по на­
дежности обычно налажено слабо. В
третьих, сплошь и рядом использует­
ся устаревшая информация по ком­
понентной базе (справочные характе­
ристики нуждаются в корректировке,
а ее на предприятиях не производят).
Также надо иметь в виду, что расчеты
ведутся в ручном режиме или в уста­
ревших системах — например, рабо­
тающих еще под DOS. Наконец, при­
дется считаться с низкой в целом ква­
лификацией специалистов с точки
зрения использования компьютерной
техники и современного программно­
го обеспечения.
Учитывая все это, следующие воз­
можности можно определить как кри­
тические при выборе инструментов
управления надежностью:
 функциональная насыщенность ин­
формационных систем, позволяющая
удовлетворить не только текущие (обы­
чно незначительные потребности), но
и, что более важно, перспективные за­
дачи подразделений, участвующих в
разработке и улучшении изделий, а
также в поддержке их эксплуатации;
 наличие уже встроенных возможно­
стей методической поддержки, таких
как разнообразные расчетные методы
и расширяемые пользователем библи­
отеки компонентной базы;
 интеграция с используемой на пред­
приятии системой информационной
поддержки жизненного цикла изделий
(PLM).
Польза управления
надежностью
Внедрив управление надежностью, ор­
ганизация получает возможность до­
стичь ряда конкурентных преиму­
ществ. В их числе — определение оп­
тимального гарантийного периода и
ожидаемых гарантийных затрат, оп­
тимальных сроков профилактическо­
го технического обслуживания; опти­
мизация требований, состава и потреб­
ностей в производстве запасных частей
(это позволяет сократить объем храни­
мых запасов готовых запчастей и ма­
териалов для их производства, а также
повысить точность производственного
планирования); улучшение программ
разработки и производства всех изде­
лий на базе внедрения инструментов
систематического анализа типов и при­
чин возникновения отказов; снижение
затрат по устранению последствий от­
казов за счет улучшения возможностей
их прогнозирования и ранней подго­
товки к ним. Проектирование, основан­
ное на надежности, позволит благодаря
накопленной базе знаний уже на ран­
них стадиях разработки выбирать ре­
шения, оптимальные с точки зрения
соотношения достигаемой на­дежности
и необходимых затрат.
Также достигается и ряд других
преимуществ — появляются расши­
ренные возможности: по изучению и
анализу с высокой детализацией воз­
можных видов отказов, комплексных
отказов; по моделированию конфигу­
раций изделия под заданную надеж­
ность с учетом резервирования компо­
нентов; эффективному сокращению и
устранению отказных ситуаций в на­
чальные периоды эксплуатации новых
изделий. Все это повышает степень
удовлетворенности клиентов и, следо­
вательно, репутацию производителя.
Кроме того, обеспечивается эф­
фективная оптимизация значений за­
ложенных в проект параметров на­
дежности (безотказности, готовности,
ремонтопригодности) с другими харак­
теристиками продукта (стоимость, вес,
объем, работоспособность, обслужива­
емость, безопасность) на базе выбора
оптимальных конструкций. Наконец,
становится возможным переход на про­
ектирование изделий с заданным уров­
нем надежности под заданный уровень
стоимости жизненного цикла для эф­
фективного управления контрактами
жизненного цикла изделий.
Впрочем, у управления надежно­
стью есть и обратная сторона: каждый
руководитель должен знать о «стоимо­
сти ненадежности» — скрытых затра­
тах, внезапно возникающих вслед за
произошедшей аварией. Результатом
внеплановой аварии, вызванной не­
надежностью какой-либо (обычно не­
значительной) детали, практически
всегда являются несоразмерно боль­
шие затраты на ее устранение. Необхо­
димость в краткие сроки найти, доста­
вить и установить хотя и небольшую,
но, вполне вероятно, редкую деталь
определяет уровень возникающих зна­
чительных переплат. Кроме того, ими­
джевые потери зачастую превосходят
затраты на ремонт и устранение по­
следствий, в некоторых случаях приво­
дя к закрытию таких производителейнеудачников. Поэтому нахождение вер­
ного баланса между безотказностью и
потенциальными затратами на предот­
вращение и/или устранение случив­
шихся отказов можно считать важней­
шей задачей управления.
Управление надежностью может и
должно стать движущей силой пере­
стройки производственных процессов
на отечественных предприятиях, оно
позволит реорганизовать их корпора­
тивную культуру, повысит организа­
ционную зрелость и обеспечит рост
конкурентоспособности.
■ Кирилл Федоров — руководитель
отдела систем интегрированной логистической поддержки группы «Борлас»; [email protected]
www.cio.ru
l
апре ль 2014 35
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа