Роль надежности в обеспечении эффективности изделий

Основной характеристикой любого технического изделия (самолета, космического аппарата, ракеты-носителя, технологического оборудования и т.д.) является его эффективность [1-8]. Под эффективностью понимают свойство изделия соответствовать своему назначению. Эффективность определяется качеством изделия, условиями и режимами его эксплуатации, которые регламентируются в нормативно-технической документации (НТД). Качество изделия определяется не всеми его свойствами, а только той совокупностью его свойств, которые обуславливают пригодность изделия для удовлетворения определенных потребностей в соответствии с его назначением. В зависимости от вида изделия и его назначения совокупность его свойств, определяющих качество изделия, может существенно изменяться. Однако абсолютно для всех изделий в эту совокупность свойств входит такое свойство изделия, как надежность.

Надежностью называется свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Надежность является комплексным свойством, состоящим из следующей совокупности свойств: безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность. В зависимости от вида изделия каждая из этих составляющих имеет различную относительную значимость.

Хотя надежность является только одним из свойств качества, тем не менее именно она в абсолютном большинстве случаев определяет эффективность (в том числе экономическую и тактико-техническую) и безопасность использования изделия. Так, из-за недостаточной надежности изделий стоимость затрат на их ремонты и техническое обслуживание может в несколько раз превышать стоимость нового изделия. Существенное недоиспользование потенциальных возможностей изделий имеет место при завышении требований к их безотказности, так как в этом случае изделия снимаются с эксплуатации при меньших сроках службы. Существуют и такие последствия ненадежности изделий, которые нельзя оценить никакими экономическими и техническими показателями - гибель людей, лётные происшествия и экологические катастрофы. Самолётостроение характеризуется непрерывным ростом не только летно-технических и экономических показателей, но и в значительной мере показателей надежности. Вместе с тем, по имеющейся статистике за послевоенный период времени по 2002 г. имеются данные об отказах в 6000 самолётов, которые проанализированы в литературе (например, Findlay S.J. and Harrison N.D. Why aircraft// Material Stoday 2002.Nov. P.18). В таблице 1 отобраны только те случаи, которые связаны с повреждениями металлических деталей самолёта.

Таблица 1 - Физико-химические причины отказа металлических деталей в самолёте

Из приведённых данных следует, что двумя главными физико-химическими причинами этих летных происшествий являются различные виды усталости и коррозии.

В последние годы в развитие вопросов обеспечения надёжности сложных технических систем (изделия боевой техники, атомные реакторы космические аппараты и т.д.) всё более широко вводится понятие обеспечения их живучести [4, 9]. Свойство живучести изделий вводится как более общее по сравнению с надёжностью поскольку предусматривает способность системы обеспечивать или даже восстанавливать свою работоспособность при воздействии возмущающих неблагоприятных факторов или возникновении нештатных ситуаций, выходящих за пределы нормированных в нормативно-технической документации условий применения изделия по назначению, в то время как надёжность по определению рассматривается при заданных режимах и условиях использования, обслуживания, хранения и транспортировки. Самыми наглядными примерами различия этих понятий являются техногенная катастрофа на атомных реакторах в г. Факусима (Япония), авиационная катастрофа Як-42 в г.Ярославль, связанная с возможностью разгона самолёта при ошибочном включении его торможения и т.д. В этих случаях высокая надёжность системы не обеспечивает возможность возникновения катастрофических последствий. Следовательно, свойство живучести должно предусматривать возможность системы противостоять таким ситуациям, в том числе, за счёт невозможности возникновения таких ситуаций в технологической системе или, при их возникновении, самоадаптации системы за счёт внутренних ресурсов и её перехода к нормированным режимам применения.

Надо отметить, что хотя определённые элементы обеспечения живучести летательных аппаратов реализованы в различных изделиях (резервированием, автоматическим или адаптивным управлением или, например, установкой стабилизатора в посадочное положение при отказах основной и резервной системы его управления и т.д. [3, 5, 7, 9]) тем не менее статистика лётных происшествий показывает необходимость нормативного использования этого понятия в разработке и производстве авиационной и космической техники.

Проблема надежности изделий, особенно, таких высокоответственных как летательные аппараты, в настоящее время всеми общепризнана, и на обеспечение надежности новых изделий вкладываются суммы, достигающие 80...90% всех затрат по техническому проекту, а сроки запуска изделия в серийное производство из-за его доводки до заданных значений показателей надежности могут возрастать в 3-5 раз и более [1, 2, 5-7].

Современный этап развития производства авиационных изделий в соответствии с идеологией CALS(ИПИ) – технологий уже позволяет значительно сократить сроки запуска изделий в серийное производство за счет сокращения сроков проектирования и конструирования изделий, а также сокращения сроков технологической подготовки производства их изготовления. Однако, современный уровень электронного моделирования технологий изготовления пока не позволяет в большинстве случаев гарантировать заданный уровень показателей надежности вновь разрабатываемых и изготавливаемых изделий. В связи с этим требуется чёткое понимание необходимости проведения опережающих исследований на надежность деталей, узлов и агрегатов для включения полученной информации в электронную документацию при переводе электронных моделей изделий в технологическую документацию их изготовления.