Гуманитарные технологии Аналитический портал • ISSN 2310-1792

Анатолий Пископпель. Научная концепция: структура, генезис. Часть III. На пути к междисциплинарности: концепция надёжности социотехнических систем. Глава 8. Общетехническая концепция надёжности

В предыдущей части книги представлены результаты историко-методологической реконструкции нескольких внутридисциплинарных научных концепций. Но концептуальный аппарат, который был описан и использован в целях такой реконструкции, с самого начала формировался как применимый к заведомо более широкой области эмпирических явлений — к концепциям не только собственно познавательно-научным, но и научно-техническим, и не только внутри-, но и к меж-дисциплинарным. В этой части книги представлена историко-методологическая реконструкция такой научно-технической и одновременно междисциплинарной концепции.

Проблемы междисциплинарности, интеграции научного знания, взаимодействия наук активно обсуждаются в философско-методологической литературе с конца 1960-х — начала 1970-х годов и по своему смыслу и значению составили особое направление методологической проблематики. Для него характерно представление о внутренней взаимосвязи процессов дифференциации и интеграции научного знания и выдвижение на первый план именно интеграции как ведущей тенденции в развитии современной науки как целого.

Уже существует определённый опыт анализа конкретно-исторических особенности взаимодействия смежных и дистанцированных научных дисциплин (химии и физики, физики и биологии, экономики и социологии и так далее), путей интеграции физического, биологического, социогуманитарного и технического знания, и так далее. На конкретном историко-научном материале продемонстрирована сложность, многоуровневость и неоднозначность современных интеграционных процессов.

И всё же вопрос о «природе» подобных процессов во многом остаётся открытым, поскольку в ходе анализа далеко не всегда удаётся прояснить ни то, какие именно компоненты науки участвуют во взаимодействии, ни то, как, посредством чего они воздействуют друг на друга (М. К. Петров, 1981; Г. А. Антипов, 1988). Во многом это связано с тем обстоятельством, что предметом анализа, как правило, оказывается не столько сам процесс генезиса междисциплинарного знания и обусловливающие его формы междисциплинарного взаимодействия, сколько его результаты.

С особыми сложностями сопряжены исследования, в которых объектом историко-методологического анализа становятся не смежные науки, а взаимодействия между дисциплинами, принадлежащими разным группам наук (естественных, общественных, технических). В то же время именно взаимосвязь естественных, социально-гуманитарных, технических наук выступает ныне на передний план, в особенности при решении комплексных, общенаучных и глобальных проблем, возникающих в ходе современной научно-технической революции.

Как же реально происходят изменения в структуре научного (и не только научного) знания? Как рождаются новые формы взаимодействия разных научных дисциплин? Что направляет и обусловливает эти процессы? Эти и подобные им вопросы имеют прямое отношение к проблемам историко-научной реконструкции междисциплинарных концепций.

Мы будем их обсуждать на конкретно-историческом материале становления и распространения научно-технической концепции надёжности, которая, зародившись в технике, технической науке, широко распространилась за её непосредственные пределы и оказала существенное влияние на облик целого ряда дисциплин и, прежде всего, профессионально-практической психологии. В итоге, она стала, по сути дела, междисциплинарной концепцией, а тем самым формой и способом взаимодействия общественных и технических наук, их взаимодействия на вполне определённом — концептуальном — уровне.

Профессионально-практическая психология — это совокупность научно-практических психологических дисциплин, имеющих в качестве предмета изучения и воздействия разные формы профессиональной (трудовой) деятельности человека. С точки зрения дисциплинарной структуры к профессионально-практической психологии следует относить прежде всего инженерную и индустриальную (психологию труда) психологии, военную, космическую и авиационную психологии, психологию управления (организационную психологию), психологию спорта, эргономику (вернее значительную её часть) и так далее.

Для всех перечисленных дисциплин характерна общность подхода, концептуальное и теоретическое единство (следует также отметить, что сама дисциплинарная дивергенция для части из них носит во многом условный характер).

Почему же в качестве эмпирического материала для историко-методологической реконструкции нами выбрана именно концепция надёжности?

У такого выбора есть несколько оснований. Главное из них состоит в том, что проблема и понятие надёжности занимают особое место и в технической науке, и в профессионально-практической психологии. Дело даже не в том, что в процессе научно-технической революции проблематика надёжности наполняется новым содержанием и требует иных, более современных средств решения (хотя подобное обстоятельство, эта её «извечность», и играет определённую роль), а в том, что она буквально пронизывает всю сферу технических дисциплин и все «тело» профессионально-практической психологии, в которых, в известном смысле, не остаётся вопросов, не имеющих отношения к теме надёжности.

Тем самым разработка концепции надёжности как относительно обособленной, самостоятельной проблемно-тематической области оказывается тесно зависимой от решения большого числа других проблем, быть может, на первый взгляд и не имеющих прямого к ней отношения.

Совершенно очевидно, что подобная зависимость не может быть односторонней, чисто механической. А это означает в свою очередь, что сама постановка, способ концептуализации и так далее проблемы надёжности оказывают непосредственное влияние на постановку и решение широкого круга других технических и психологических проблем. С этой стороны проблема надёжности предстает перед нами как типичная системная проблема в точном смысле слова, одной из основных функций которой является функция системной организации как технической науки, так и профессионально-практической психологии. Следовательно, по степени её разработанности, развёрнутости можно судить о зрелости соответствующих дисциплин, о том, в какой мере эти дисциплины представляют собой социально-организационное единство и предметно-теоретическую целостность.

Подчёркивая организационную функцию концепции надёжности, мы тем самым выдвинули на первый план метапредметный аспект этой проблемно-тематической области, её особую роль в процессе формирования самого предмета соответствующих областей знания.

Можно указать по крайней мере на двоякого рода трудности, возникающие при обращении к подобному кругу вопросов. С одной стороны, функция системной организации научно-технических деятельности и знания не может быть выполнена в случае сужения проблематики, выделения и обособления её от разработки проблем, потенциально оказывающих влияние на решение проблемы надёжности. С другой стороны, расширение проблематики чревато утратой специфического содержания, его растворением в содержании других, хотя интенционально и связанных с надёжностью вопросов.

Как в том, так и в другом случае понятие (и проблема) надёжности будут не в состоянии выполнять функцию системной организации профессионально-практической психологии, и вместо того, чтобы быть всеобщим основанием единства и целостности различных по своему характеру проблем, они просто растворятся в них. Наличие явного метапредметного аспекта в понятии и проблематике — это важный, но не единственный источник необходимости и актуальности методологического анализа, методологического и историко-методологического подхода к содержанию концепции надёжности.

Другим источником методологического отношения к данному кругу вопросов является сама история становления этого понятия (и проблематики) в технике и психологии и их дальнейший генез. В работах по технической теории надёжности часто отмечается, что проблема надёжности далеко не нова, поскольку «объективно» её так или иначе приходилось решать при создании тех или иных «конструкций», причём каждый раз на уровне тех знаний и соответственно возможностей, которые были характерны для определённого периода развития техники.

В подобных утверждениях есть и известная доля истины, и безусловная натяжка. Дело в том, что никакой отдельной, специфической проблематики надёжности до определённого времени не было, да и не могло быть до тех пор, пока не было сформулировано само понятие надёжности, не сложился предмет этой дисциплины, через который и с помощью которого только и можно было выделить в техногенных объектах такое особое свойство, как надёжность. Ибо проблематика соотносительна самой науке, научному предмету и вне его не существует.

Вместе с тем нельзя и не согласиться с тем, что в реальной человеческой практике подобное свойство неявно (в превращённой форме) учитывалось и что сейчас, задним числом, можно указать на формы такого учёта. Однако до определённого времени все технологические приёмы такого учёта были тесно связаны с решением массы других вопросов и оставались растворенными среди других технологий, характерных для каждой из областей практической деятельности. Только с появлением особого понятия и самостоятельной дисциплины подобные меры были осознаны как принадлежащие одному и тому же предмету в качестве специализированных средств, обеспечивающих его надёжность.

Понятие надёжности в его современном значении появляется первоначально в достаточно «молодой» технической дисциплине, радиоэлектронике, на рубеже 1940-х — 1950-х годов. За сравнительно короткий отрезок времени оно проникло затем во многие инженерные дисциплины и технические науки, став по существу общетехническим понятием. И этим отнюдь не был положен предел его распространению. Оно начинает употребляться в биологии (в частности, физиологии), социологии коллектива, занимает одно из ведущих мест в инженерной психологии и так далее.

В последнее время нередко обсуждаются общенаучный и философский его аспекты. Надёжность начинают рассматривать в качестве одного из «фундаментальных» качеств, присущих «организованной материи» как таковой. Иногда выделяют и описывают так называемые уровни изучения надёжности — вплоть до молекулярного и атомарного и так далее.

До некоторой степени судьба понятия надёжности очень схожа с судьбой другого понятия, также возникшего в одном из разделов радиосвязи — понятия информации. Причём, как в том, так и в другом случае, их оформление происходит путём операционализации содержания понятий, уже существовавших в инженерно-технической деятельности. Другими словами, как информационная концепция, так и концепция надёжности проходят вполне определённый цикл на пути становления из монопредметной, внутри-дисциплинарной в меж-дисциплинарную концепцию — путь в равной мере и своеобразный, и закономерный.

С точки зрения задачи концептуального анализа взаимодействия технических и общественных наук важно, что понятие и проблематика технической надёжности сложились в достаточно определённой форме за непосредственными пределами профессионально-практической психологии и были привиты на её почву. Это следует подчеркнуть потому, что само формирование и многие особенности концепции надёжности тесно связаны с кругом вполне определённых задач и представлений, в рамках которых происходит её становление в качестве внутридисциплинарной концепции.

Из истории науки известно, что ассимиляция понятий и принципов, возникших в русле одних дисциплин, другими дисциплинами — не простой и не однозначный процесс. Больше того, иногда это приводит и к отрицательным последствиям. Характерный пример — использование телеологических понятий (вполне уместных при описании человеческой деятельности) в науках о природе, психологизм в логике и логицизм в психологии, натурализм в социологии и так далее.

Подобные соображения позволяют утверждать, что для уяснения смысла и значения процесса становления междисциплинарных концепций и, в частности, концепции надёжности необходим специальный историко-методологический анализ предпосылок, условий, и результатов переноса понятия надёжности на почву профессионально-практической психологии, возможных ограничений и самой специфики его существования в ней. Больше того, речь должна идти об анализе особенностей развитии этой концепции применительно к специфике объекта и характеру задач иной дисциплины, а тем самым об анализе особенностей взаимодействия технической науки и психологии на вполне определённом конкретном историческом и предметном материале.

Наконец, ещё один источник методологического отношения к проблематике надёжности — это специфика самой профессионально-практической психологии. Представляется отнюдь не случайным то обстоятельство, что именно здесь, за пределами своей, так сказать, собственной области, эти понятие и проблематика прочно укоренились.

Мы уже отмечали выше, что понятие надёжности оформляется в русле технической науки, объекты которой являются результатами конструктивно-технической деятельности человека, — в отличие от объектов естественных наук, принадлежащих сфере чисто познавательной деятельности.

Но и профессионально-практическая психология как некое целое представляет собой совокупность по преимуществу организационных дисциплин (то есть воздейственных, технических в широком смысле). Это означает, что основной установкой, обеспечивающей её целостность, является установка конструктивная, в равной мере относящаяся и к профессионально-практической психологии в целом, и к каждой из составляющих её дисциплин и базальных (предметообразующих) концепций.

Применительно к проблематике надёжности в профессионально-практической психологии это означает, что в центре её интересов не столько изучение, сколько создание (или разработка способов создания) систем особого рода (систем «человек — техника», социотехнических систем, и так далее) и их компонентов, обладающих вполне определённой надёжностью. Изучение же надёжности тех же социотехнических систем в целом или деятельности человека-оператора, и так далее — выступает здесь в качестве непременного средства, обусловливающего достижение основной цели.

Другими словами, сама проблематика изучения надёжности в профессионально-практической психологии подчинена задачам создания надёжного объекта (системы).

Такой подход характерен для объектов именно технических наук, в рамках которых само обособление и оформление проблематики надёжности происходит вслед за невозможностью эту надёжность автоматически (непосредственно) обеспечить в условиях массового производства новой техники. Но это также означает, что проблематика надёжности не может и не должна рассматриваться только объективировано, как относящаяся всецело и по преимуществу к объекту профессионально-практической психологии. В первую очередь это проблема разработки средств, позволяющих создавать объекты, обладающие той или иной надёжностью. Проблема же разработки средств есть, как известно, проблема методологическая.

Обращение к теоретическим, а тем более методологическим аспектам той или иной проблемы, в конечном счёте, всегда имеет в виду тот или иной прагматический интерес. Больше того, чем актуальней проблема и чем большую она имеет практическую значимость, тем более глубокой теоретико-методологической проработки она требует. Сказанное непосредственно относится к проблеме надёжности, которая занимает едва ли не первое место среди других научно-технических проблем. Ибо, как в свою время выразился академик А. И. Берг, вопрос надёжности сейчас, пожалуй, самый важный вопрос из всех вопросов технического прогресса.

Наконец, отметим ещё одно отличие концепции надёжности, как материала для историко-методологической реконструкции, от концепций фигурирующих во второй части книги. Все они являются концепциями персонифицированными, авторскими, то есть концепциями, для которых большое значение имеет группа предпосылок (обычно именуемых субъективными), связанная с личностно-биографическими особенностями их авторов. Эти предпосылки придают зарождению и становлению подобных концепций черты уникального события в истории развития науки (только на этапе «развития» дарвиновская концепция, например, превращается в дарвинизм, а менделевская в менделизм).

В отличие от них концепция надёжности является популятивной и не имеет персонального автора: её зарождение и становление — результат сложной кооперации и взаимодействия многих индивидуальных субъектов научно-технической деятельности. Поэтому, отнюдь не все средства, уместные при анализе авторских концепций, эффективны в деле анализа концепций популятивных. И, наоборот, при анализе подобных концепций необходимо руководствоваться рядом ограничений. Ибо, например, во всём своём объёме задача эмпирического анализа формирования проблематики и понятия надёжности даже только в технике не может быть решена в рамках какого-либо отдельного исследования. Единственный выход из подобной ситуации — сосредоточение внимания на теоретико-методологическом уровне (метапредмет) разработки вопросов надёжности, который в отличие от практически необозримого множества эмпирических работ может быть реконструирован и в отдельном исследовании.

Больше того, именно теоретико-методологический смысл проблемы и понятия надёжности в технике должен быть в первую очередь выявлен и проанализирован в нашей работе, так как именно в нём воспроизведено то всеобщее содержание, которое (в отличие от особенного и единичного) может быть усвоено другими дисциплинами и сферами деятельности, преодолеть их границы.

Именно поэтому основная наша цель здесь — реконструкция концептуального базиса проблемы и понятия надёжности в технике.

8.1. Концепция надёжности в технике: исторический очерк

8.1.1. Зарождение и оформление понятия надёжности

Историко-научный анализ показывает, что современное значение понятие (термин) «надёжность», а следовательно, и связанная с ним научно-техническая проблематика, приобретают в течение десятилетия после окончания Второй мировой войны. Причём, оно оформляется и становится объектом специфического интереса прежде всего в радиоэлектронике, активное развитие которой как отдельной технической дисциплины само происходит приблизительно в это же время отнюдь не случайно (ср. Надёжность наземного…, 1957; Справочник по надёжности, т. 2, 1969).

Появление того или иного понятия в арсенале научно-теоретических средств всегда связано с процессом рефлексии, с оформлением в концептуальной схеме тех особенностей, которые уже реально проявились в рамках той или иной предметной деятельности.

В этом отношении понятие надёжности не составило исключения. Так, уже в силовой энергетике, задолго до появления самой радиоэлектроники в целях борьбы за безаварийность энергоснабжения начинают использоваться конструктивные элементы, предназначенные с современной точки зрения для повышения надёжности энергосетей и установок. Большинство инженерных расчетов рабочих конструкций (мостов, перекрытий, туннелей, и так далее) всегда проводилось «с запасом», за счёт введения специальных коэффициентов, поправок и так далее.

Не менее знаменательным является и тот факт, что возникновение прикладной психологии (психотехники) как самостоятельной дисциплины тесно связано с решением проблем безаварийности, входящих в проблематику современной теории надёжности. Причём, соответствующие исследования, начиная с исследований Г. Мюнстерберга, становятся одними из основных в круге профессиональной деятельности психотехников.

Ещё раз следует отметить, что объективное содержание проблематики надёжности сложилось задолго до того, как само оно нашло адекватное выражение в форме соответствующего понятия. 150

Нельзя, конечно, утверждать, что это содержание не было вообще идеально отражено, зафиксировано до того, как было сформировано понятие надёжности. Косвенным выражением такого рода фиксаций были задачи увеличения безаварийности, повышения запаса прочности, введения блокировок, и так далее — при создании различных технических устройств и сооружений. Однако ни специального обсуждения с некоторой единой позиции, ни тем более теоретического описания проблематики надёжности до появления собственно радиоэлектроники не существовало.

Это позволяет утверждать, что обеспечение надёжности не стало специальной задачей для традиционных технических дисциплин и не потребовало от них формирования специализированных средств. Другими словами, если такого рода проблемы (надёжностные) объективно и появлялись в их рамках, то решались они за счёт уже существующих неспециализированных средств или на базе постепенного накопления опыта.

Подобный путь эффективен только в условиях медленного, постепенного усложнения задач, возникающих в ходе научно-технического прогресса.

Специально следует подчеркнуть, что соответствующие меры складывались в инженерии, то есть в сфере такой общественно-производящей деятельности, для которой характерно, что её продукт (результат) есть конструкция, удовлетворяющая определённым, заранее наложенным требованиям. Эти требования представляют собой описание той функции, которую создаваемая конструкция должна выполнять в рамках конкретной социально-значимой деятельности.

Вновь появляющаяся дисциплина, в нашем случае — радиоэлектроника, оказывается в ином положении. Она формируется по образу и подобию родственных ей технических дисциплин (электротехники, техники связи, и так далее), но лишена возможности постепенно адаптироваться к результатам реализации своих инженерных замыслов.

В такой ситуации, включившись в процесс общественного производства–потребления позже других технических (инженерных) дисциплин, радиоэлектроника уже непосредственно столкнулась с последствиями ненадёжности своих изделий, ибо заимствовать можно лишь то, что существует в явной, объективированной форме.

Именно эти обстоятельства — отсутствие, с одной стороны, у вновь появившейся дисциплины какого-либо опыта, а с другой — специализированных средств для решения «надёжностных» задач — и стали побудительной причиной осознания предметного содержания и теоретического оформления проблемы и понятия надёжности.

Какого же рода эмпирические факты (область явлений и артефактов) натолкнули специалистов в области радиоэлектроники на необходимость выделения особой проблемы?

Круг вопросов, так или иначе стимулировавших такое осознание, начал складываться во время Второй мировой войны, когда одним из основных условий успешности военных действий стала техническая оснащённость вооружённых сил самым современным оборудованием и приборами (см. Надёжность наземного…, 1957; Справочник…, т. 1, 1969).

Последнее в свою очередь поставило на повестку дня вопросы разработки и повсеместного внедрения радиоэлектронного оборудования для бесперебойной радиосвязи, навигации и управления, радиолокации и так далее. Необыкновенно высоким был уровень значимости тех боевых задач, решение которых должно было обеспечивать радиоэлектронное оборудование, особенно в авиации и военно-морском флоте. В результате, повсеместное внедрение и важное значение исправной работы оборудования во время боевых действий, с одной стороны, непрерывное улучшение тактико-технических показателей, с другой, привели к необходимости организации особой службы контроля, осуществляющей обратную связь от сферы эксплуатации (назначения) к сфере его разработки (проектирования) 151.

Таким образом, мы выделяем четыре группы взаимосвязанных между собой условий, ставших предпосылками объективации смысла проблемы надёжности:

  • сложность;
  • массовое тиражирование оборудования;
  • высокая значимость выполняемых функций;
  • контроль над результативностью использования.

В какой же форме проблема стала явной для профессионального, инженерного сознания?

Прежде всего — в виде отчётов (результатов контроля) о реальной работе оборудования, о том, как оно на самом деле выполняло возложенные на него функции.

Характер полученных данных говорил сам за себя. Так, например, по американским сведениям, «в течение Второй мировой войны 60 процентов самолётного оборудования, переброшенного на Дальний Восток, по прибытии к месту назначения оказалось неисправным, 50 процентов оборудования и запасных частей вышло из строя в процессе складского хранения (Надёжность наземного…, 1957, с. 22).

Таким образом оказалось, что часть оборудования вообще не могла быть использованной, так как это оборудование поступило в сферу эксплуатации уже неисправным. То, что эта ситуация не есть прямой результат особой обстановки военного времени, говорили послевоенные отчёты службы контроля США. Согласно этим отчётам, в 1949 году около 70 процентов морской радиоаппаратуры находилось в нерабочем состоянии.

Наряду с оборудованием, изготовленным и не эксплуатировавшимся, выявилась часть оборудования, которая смогла выполнять возложенные на неё функции лишь определённое время. Так, по данным «временной группы по надёжности при Управлении исследований и разработок США», оборудование радиосвязи находилось в нерабочем состоянии — 14 процентов времени, радиолокационное — 84 процента, гидроакустическое — 48 процентов (Надёжность наземного…, 1957). Причём, речь идёт об оборудовании, которое по условиям эксплуатации должно было постоянно находиться в рабочем состоянии.

Таким образом, результаты контроля показали, что часть радиоэлектронного оборудования не может выполнять возложенные на него функции вообще или способно это делать в течение ограниченного, по сравнению с необходимым для успешного решения боевых задач, промежутка времени. Другими словами, полученные данные говорили о том, что реальное функционирование аппаратуры не соответствовало требованиям предъявляемым к её эксплуатации. В итоге, все разнородные факты неудовлетворительного функционирования аппаратуры были подведены под один знаменатель как разные выражения одного и того же «свойства аппаратуры», для обозначения которого воспользовались термином надёжность.

Это одновременно означало объединение всех событий определённого рода как принадлежащих одному предмету, одной и той же проблематике 152. Так впервые была очерчена область явлений надёжности (вернее ненадёжности) радиоэлектронных устройств и систем — как область несовпадения реальных результатов функционирования оборудования и эксплуатационных требований к нему.

В период с 1945 по 1951 годы стало очевидно, что существующие методы проектирования, разработки и производства необходимо изменить с тем, чтобы исключительно сложные системы, зачастую требующие принципиально новых научно-технических решений, можно было проектировать и изготавливать в относительно короткие сроки, обеспечивая при этом высокую вероятность удовлетворительного выполнения требуемых функций (см. Справочник по надёжности, т. 1, 1969).

Организационными последствиями такого осознания новой проблемы стало, например, создание в США в 1950 году группы по надёжности электронной аппаратуры при Комитете по электронике, а в 1952 году организация консультационной группы по обеспечению надёжности электронной аппаратуры (Краткая история…, 1967). Начиная с этого же времени, как за рубежом, так и в нашей стране проводятся массовые обследования процесса выхода из строя наиболее распространённых радиоэлектронных деталей: электронных ламп, резисторов, конденсаторов и так далее (Зимин 1958; Ллойд и Липов 1964).

В итоге, термин и соответственно свойство «быть надёжным» распространяется и на все другие детали радиоэлектронной аппаратуры и, таким образом, «надёжность» постепенно становится одним из универсальных свойств радиоэлектронной аппаратуры вообще. Работа временной группы по надёжности электронной аппаратуры завершилась выработкой ряда рекомендаций и созданием общей программы решения проблемы надёжности (Надёжность наземного…, 1957).

Основное место в ней заняли следующие вопросы:

  • выяснение причин выхода из строя электронного вооружения;
  • установление наименее устойчивых элементов в аппаратуре;
  • создание надёжных элементов для радиоэлектронной аппаратуры;
  • разработка количественных оценок оборудования и его деталей.

Следует отметить ещё один источник проблем создания надёжных технических устройств. В 1940-е — 1950-е годы впервые начинают осуществляться беспрецедентные по масштабу научно-технические проекты, связанные с созданием систем нового типа — «больших систем». Речь идёт в первую очередь об авиационных и космических проектах.

Так, для американцев весьма впечатляющей, хотя и дорогостоящей демонстрацией важности проблемы обеспечения надёжности стали неудачи с запусками первых спутников земли.

В 1957 году ракета «Thor» взорвалась, поднявшись только на 4 дюйма над землёй. Первая ракета типа «Jupiter» находилась в полете всего 73 секунды. Первая ракета из серии «Atlas» находилась на заданной траектории 35 секунд (Гриффин 1967). На первых порах внимание специалистов было обращено тогда на проявление свойства надёжности в сфере эксплуатации систем, ибо опыт эксплуатации показал, что стоимость обслуживания и ремонта военной аппаратуры до полной амортизации примерно в десять раз выше её покупной цены (Макчиган 1954).

Как уже отмечено выше, именно невыполнение в процессе эксплуатации функций возложенных на аппаратуру и привело к осознанию проблемы надёжности как особенной, несводимой к другим проблемы. Поэтому первые обсуждения проблемы и понятия надёжности сосредотачивали своё внимание на так называемой эксплуатационной надёжности, под которой понималась некая количественная мера — «степень вероятности того, что аппаратура и обслуживающий и ремонтирующий персонал будут правильно выполнять свои функции в военной обстановке» (Гаррис 1954, с. 87).

Надёжность в этом случае вводится в результате объективации и своего рода инверсии существующего опыта эксплуатации 153. Здесь принципом идеализации (метапредметной составляющей, регулирующей и нормирующей построение соответствующего идеального объекта) выступает непосредственное эмпирическое обобщение опыта эксплуатации.

В предлагаемой дефиниции не различались надёжность как нечто присущее аппаратуре (свойство — идеальный объект) и её количественная мера (степень вероятности — абстрактный объект). Из контекста же следовало, что надёжность рассматривалась как такое свойство.

Отмеченная особенность ранних, а иногда и более поздних попыток введения понятия надёжности проявлялась в достаточно широком круге работ (Левин 1958; Гаррис 1954; Макчиган 1954; Джар 1954). Характерный пример — за эксплуатационную надёжность принимается среднее количество неисправных деталей за единицу времени, выраженное в процентах (Джар, 1954). Другой особенностью понятия эксплуатационной надёжности было то, что зачастую она рассматривалась, с одной стороны, как свойство, присущее только аппаратуре, а с другой — как то, что характеризует аппаратуру и обслуживающий персонал вместе взятые (см. Гаррис 1954).

Для того чтобы разделить эти два компонента системы (аппаратура и персонал), наряду с эксплуатационной надёжностью вводилось представление о внутренней надёжности аппаратуры — как о той компоненте её общей надёжности, которая не зависит от действий персонала. В этом случае в качестве «основных факторов, влияющих на эксплуатационную надёжность», выделяли: квалификацию операторов, качество обслуживания, правильность монтажа, надёжность вспомогательного оборудования, надёжность запа с ных частей, внутреннюю механическую надёжность.

Вполне понятно, что столь сложный состав эксплуатационной надёжности требовал и разработки разнообразных методов её обеспечения, и теоретической проработки самого понятия надёжности.

8.1.2 Дальнейшее развитие понятия надёжности

Повсеместное употребление термина надёжность и использование его при рассмотрении широкого круга технических устройств требовало выделения и фиксации специфического содержания, позволявшего предполагать, что во всех случаях речь идёт об одной и той же действительности, одной и той же стороне объекта.

Однако, как уже было отмечено, термин надёжность использовался длительное время в двух различных, хотя и связанных между собой смыслах: как обозначающий, во-первых, некую сторону технических объектов как таковых и, во-вторых, ту или иную параметрическую характеристику (показатель) — потенциальную или реальную, полученную в опыте эксплуатации или испытания таких объектов.

Это фактически означает, что не различались (отождествлялись) предметно-онтологическое и операциональное содержания понятия. Даже в конце 1950-х годов при обсуждении так называемой терминологии теории надёжности можно было встретить трактовку надёжности (системы) как с татистической характеристики — вероятности безотказной работы (Левин, 1958). Различие отмеченных смыслов употребления термина надёжность положило начало развитию содержания соответствующего понятия.

Предметно-онтологическое содержание понятия надёжности разными авторами категоризовалось по-разному. Тем не менее все они восходили к противопоставлению, с одной стороны, самого технического объекта, а с другой — той или иной его определённости (стороны). Чаще всего эта определённость выступала как: свойство, способность, качество технического объекта. При этом, как правило, в научно-технической литературе по надёжности все эти термины (за редким исключением) использовались как синонимы, выражающие одну и ту же определённость технического объекта.

Уже в ранних работах в характеристиках надёжности как способности или свойства того или иного изделия многими авторами отмечалось, что это не обычное или рядовое его свойство, а весьма специфическое, стоящее в особых отношениях со всеми другими выделяемыми свойствами. Пытаясь определить эту специфику, Д. Ллойд и И. Липов писали: «надёжность является качественной характеристикой продукта — такой, как технические характеристики, тип, удобство в эксплуатации, экономическая характеристика и так далее. Однако надёжность отличается от этих свойств в главном: она не является очевидным атрибутом, более того — это самое труднодоступное для понимания качество» (Ллойд, Липов 1964, с. 17).

У такого утверждения были вполне определённые основания. Их источник — сложность состава того качества (свойства), которое выделялось в технической аппаратуре и фиксировалось термином надёжность. Ведь на надёжность влияет значительно больше различных переменных факторов, чем на большинство других характеристик. Так, если величина коэффициента усиления зависит от относительно небольшого числа элементов оборудования, то надёжность в той или иной степени зависит от работы почти всех механических или электрических частей аппаратуры (Надёжность наземного радиоэлектронного оборудования, 1957).

Таким образом, надёжность технического объекта выступала как интегральное его качество (свойство), конкретная определённость, сложная по составу. В тоже время она должна было проявить себя и как нечто единое и определённое, в отличие от других свойств (параметров), входящих в её состав. Эта сторона надёжности закреплялась в тех её определениях, которые призваны были выразить и закрепить специфическое предметно-онтологическое содержание понятия.

Одно из первых определений такого содержания предлагало под термином «надёжность» понимать способность аппаратуры выполнять требуемые функции в нужный интервал времени (Надёжность наземного радиоэлектронного оборудования, 1957).

Здесь выделялся, во-первых, процесс функционирования (эксплуатации) аппаратуры, во-вторых, функции назначения (требуемые) аппаратуры, в третьих, определённый интервал времени функционирования. Тем самым надёжность предлагалось рассматривать как способность, обеспечивающую протекание процесса функционирования аппаратуры в соответствии с в озложенными на неё функциями и в отведённом для этого интервале времени.

Нетрудно заметить, что вводимая таким образом способность призвана обеспечивать включённость аппаратуры в более широкое целое, возложившее эти функции на аппаратуру и указавшее для её функционирования определённый временной интервал. Другими словами, надёжность в этом случае вводилась как функциональная (относительная), а не атрибутивная (субстанциональная) способность технического объекта. Это следует из того, что изменение требуемых функций или нужного интервала времени изменит и надёжность объекта при неизменности его самого как изделия (технической конструкции).

Обратимся к более развёрнутому представлению содержания понятия «надёжность», характерному для уровня его разработки к середине 1950-х годов. Так, с точки зрения М. А. Синицы, «надёжностью системы следует считать способность системы сохранять заданные свойства при заданных условиях работы в течение определённого интервала времени» (Синица 1958, с. 21).

Это представление отличается от предыдущего двумя моментами. Прежде всего квалификацией надёжности как способности консервационной — направленной на сохранения чего-то другого (в данном случае «заданных свойств»). Затем, введением ещё одного парааметра — заданных условий работы. Таким образом, надёжность технического объекта понимается здесь как способность, соотносительная заданным его функциям (свойствам), заданным условиям его функционирования, заданному временному интервалу функционирования. При этом сама эта способность есть то, что обеспечивает самотождественность (сохранность) некоторого предмета в качестве технического объекта (по отношению к функциям, условиям и времени функционирования), само его существование (предметное бытие).

Именно поэтому А. И. Берг ставил надёжность и проблему надёжности на первое место. «Все остальные показатели качества продукции — экономические, энергетические и так далее — теряют значение, если аппаратура, соответствующая своему назначению, работает ненадёжно, — писал он, — поэтому вопрос надёжности — самый важный вопрос из всех вопросов технического прогресса» (Берг 1964, с. 7). Ибо, как условие существования самого технического объекта, надёжность обусловливает и существование всех других, более частных его свойств.

Практически тождественными интерпретациями содержания понятия надёжности были некоторые предложения вводить его через понятие безотказности. Так, О. Ф. Пославский предлагал рассматривать надёжность, как «способность безотказно работать в интервале времени и данных условиях эксплуатации» (Пославский 1958а, с. 29). Или, в более развёрнутом виде: «Надёжностью системы называется её способность безотказно работать в течение определённого времени в заданных условиях эксплуатации при минимальных затратах времени на устранение отказов и профилактику» (Пославский 1958б, с. 17). При этом под отказом подразумевалась такая «неисправность, без устранения которой невозможно дальнейшее выполнение аппаратурой заданных функций (хотя бы одной) на требуемом уровне» (Пославский, 1958а, с. 31).

Следовательно, безотказность является выполнением аппаратурой заданных функций, и представление о надёжности ни чем, по сути, не отличается от предыдущего (кроме дополнительного условия — «минимальных затрат…»). Введение же количественного критерия в «способность» логически неоправданно 154.

Близким, хотя и не вполне тождественным было предложение рассматривать надёжность как «качество, развёрнутое во времени». В этом случае под надёжностью авторы предлагали понимать «способность изделия сохранять качество при определённых условиях эксплуатации», а под самим качеством «совокупность свойств, определяющих степень пригодности изделия для использования по назначению» (Гнеденко и другие. 1965, с. 20).

Поясняя свою позицию, авторы подчёркивали, что имеют в виду действительность именно технических объектов. Свойства, — писали они, — входящие в состав изделия в этом случае либо были у изделия в момент его изготовления или после проверки перед эксплуатацией, либо должны были быть. Например, не имеет смысла говорить о ненадёжности радиоприёмного устройства по отношению к определённому виду помех, если свойство помехозащищённости не было учтено при разработке этого устройства» (Гнеденко и другие. 1965, с. 24). Другими словами, здесь подчёркивается неотделимость способности «быть надёжным» от момента долженствования (заданности), присущего техническим объектам.

Характерные особенности содержания технического понятия надёжности были закреплены в соответствующих ГОСТах, фиксировавших нормативное его употребление. Так, отражая уровень разработки этого понятия к 1967 году, в соответствующем ГОС Те надёжность понималась как «свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки» (ГОСТ. 13377–670, с. 2).

В этом представлении закреплена соотносительность надёжности технического объекта заданным функциям и времени функционирования и выпала его соотносительность заданным условиям. Надо отметить, что в ГОСТе, вышедшем в 1975 году, этот пробел был восполнен. Под надёжностью уже имелось в виду «свойство объекта 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» (ГОСТ 13377–75, с. 1–2).

Подчеркнём основные предпосылки технического понятия надёжности. Прежде всего надёжность в этом случае рассматривалась как определённость технического объекта (способность, свойство, качество), соотносимая с процессом его функционирования. При этом его функционирование с самого начала предзадано, предписано ему, то есть нормировано в широком смысле слова (оно есть выполнение заданных функций).

Различалось, с одной стороны, нормативное функционирование технического объекта, а с другой — его реальное функционирование. Надёжность, в этом случае, есть та определённость реального технического объекта (изделия), которая обусловливает соответствие реального функционирования нормативному (сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей). Тем самым надёжность оказывается ответственной за самотождественность процесса функционирования, или, в активной интерпретации, за поддержание этой тождественности.

Различение в процессе функционирования его продуктивной (выполнение заданных функций) и дополнительной) — репродуктивной (сохранение во времени значения установленных параметров) — сторон позволяет соотнести надёжность с последней. Таким образом, надёжность здесь выступает как репродуктивная определённость технического объекта. Нормативное же содержание процесса функционирования рассматривается прежде всего со стороны заданных функций, заданных условий, заданных временных характеристик.

8.1.3. От специально-технического к общетехническому представлению: обобщение понятия надёжности

Как уже отмечалось выше, сначала осознание и оформление проблематики и основных понятий и представлений теории надёжности происходило на материале работы радиоэлектронных устройств. Именно применительно к ним устанавливались первые эмпирические закономерности (знания) «кривой отказов», «срока службы» деталей самолётной и наземной аппаратуры и так далее (Малогабаритная аппаратура, 1954; Надёжность наземного., 1957; Чайдл 1959; Зимин 1958) 155.

Тем не менее уже в 1950-х годах предпринимаются попытки расширения самой предметной области проблемы надёжности и соответственно обобщения самого понятия надёжности.

Первая, и наиболее очевидная линия такой экспансии была связана с расширением границ теории надёжности до обретения ей статуса общетехнической дисциплины. Это было вполне естественным обобщением, поскольку нарождающийся понятийный (и тем более формальный) аппарат практически не был связан с особенностями именно радиоэлектронных систем. Такое обобщение понятия надёжности и распространение идей и принципов теории надёжности происходило всецело в рамках техники как одной из глобальных сфер общественно-значимой человеческой деятельности, а предметная направленность теории ограничивалась областью технических объектов. Это обстоятельство и было в дальнейшем закреплено в ряде соответствующих ГОСТов, неизменно имевших в виду, что «в стандарте все термины и определения даны применительно к техническим объектам» (ГОСТ 13377–75, с. 1–2).

Наряду с этой линией наметилась и другая — общенаучная, связывающая понятие надёжности не только и даже не столько с техническими объектами как таковыми, сколько с материальными объектами (объектностью) вообще. Так, уже в одной и первых монографий по надёжности радиоаппаратуры утверждалось, что надёжность является свойством, присущим всем сложным механизмам и представителям животного мира, включая человека (Надёжность наземного…, 1957). Так как реально никогда не удавалось провести общезначимой границы между «простыми» и «сложными» механизмами (объектами), то речь фактически шла о них всех.

Одна из линий обобщения понятия надёжности связана с введением этого понятия в рамках так называемой общей теории систем. Так, в развиваемой Б. С. Флейшманом «теории потенциальной эффективности сложных систем» надёжность рассматривалась как одно из четырёх основных качеств сложной системы (эти качества: надёжность, помехоустойчивость, управляемость и самоорганизация). При этом сама надёжность подводилась под более общее (по Флейшману) качество — устойчивость сложной системы и различалось два вида устойчивости — вещественно-энергетическая и структурно-функциональная. Вещественно-энергетическая устойчивость связывалась им с постоянством вещественного состава и энергетического баланса сложной системы, а структурно-функциональная — с постоянством структуры системы и её реакций на одни и те же внешние воздействия. Первый вид устойчивости отождествлялся Флейшманом с традиционным свойством — прочностью, второй — с надёжностью системы (Флейшман 1971).

Если Флейшман предлагал рассматривать надёжность как качество, присущее сложной системе в целом (при этом «сложность» вводилась им конструктивно), то в нарождающейся философской литературе по надёжности предпринимались попытки универсумализации содержания этого понятия, исходящие из представления, что в основе единого характера природы надёжности различных явлений лежит действительное единство мира, которое состоит в его материальности (Пушкин 1971).

Такая натурализация позволяет видеть проявление надёжности на «разных уровнях структурной организации материи», начиная с взаимодействия элементарных частиц и заканчивая морально-этическим обликом личности. Более того, у понятия надёжности обнаруживают и гносеологический аспект, ведущий к тому, что оно «может быть использовано при анализе истины как момента процесса познания (Пушкин 1971).

В такой интерпретации понятие надёжности оказывается общенаучным и даже обладающим «философским смыслом». Следует отметить, что такая общенаучная трактовка содержания понятия «надёжность» не является прерогативой философского подхода — её можно обнаружить и в русле самой техники. Подобные трактовки опираются на методологическую процедуру оестествления содержания понятия надёжности, состоящую в отыскании некоторого естественного «свойства», с которым отождествляется надёжность как таковая.

Наиболее часто это понятие подводится под понятие устойчивости. Однако, как особо отметил В. Г. Пушкин, «устойчивость может находится и в противоречии с надёжностью функционирования системы: она может проявляться в стабилизации таких параметров, которые исключают надёжное функционирование системы, и поэтому выступать в качестве фактора, способствующего привнесению нарушений в систему» (Пушкин 1971, с. 60–61). Это, однако, не помешало ему же утверждать, что «идея надёжности применима уже в мире элементарных частиц». (Пушкин 1971, с. 126).

Суть возражения Пушкина против отождествления устойчивости и надёжности состоит в безусловном характере понятия устойчивости, которое есть сохранение как таковое, совершенно безразличное к тому, что именно сохраняется, в то время как надёжность по своему исходному смыслу есть сохранение вполне определённого состояния (работоспособного) и изменение другого (неработоспособного), которые с натурально-естественной точки зрения совершенно равноценны. Другими словами, надёжность равным образом предполагает и устойчивость, и изменчивость в качестве механизмов (условий) своего осуществления.

Сказанное справедливо по отношению к любому другому способу отождествления надёжности с каким-либо безусловным (природосообразным) свойством, ибо надёжность как определённость включает в себя момент относительности. Для иллюстрации, чтобы ещё раз в этом убедиться, достаточно обратиться к такому понятию, как «отказ». В теории надёжности отказ — это символ ненадёжности, и отказавший компонент — это то же самое, что ненадёжный. Однако это вовсе не означает, что это не работающий (не функционирующий) элемент вообще. Так, если речь идёт о компоненте аппаратуры, то в нём могут происходить весьма интенсивные физические процессы (например, при переходе усилителя в генераторный режим), и он может «работать» ещё более интенсивно, чем до отказа. Причём эта «работа» отказавшего компонента, конечно, будет происходить в строгом соответствии с физическими законами (точно так же, как и в случае работы до отказа). Вполне понятно, что с точки зрения только физики происходящих процессов работа этого компонента до отказа ничем не хуже и не лучше, чем после.

Другими словами, с такой натурально-естественной точки зрения нельзя отличить отказавший элемент от работоспособного. Это можно сделать только по отношению к его функции в объемлющей системе (аппаратуре). В свою очередь, его функция в объемлющей аппаратуре имеет смысл по отношению к другой функции и так далее, и, в конечном итоге, мы всегда доберёмся до функций, заданных (предписанных, установленных) аппаратуре в рамках той или иной формы социокультурной деятельности человека.

Вполне понятно, что это рассуждение имеет смысл только для технических объектов, объектов второй природы. Тем самым относительный характер надёжности тесно связан с идеей выбора и предпочтения, другими словами, с так или иначе существующей целесообразностью.

Поэтому, на наш взгляд, надёжность как таковая должна рассматриваться как определённость довольно ограниченного класса эмпирических объектов, существование которых тесно связано с той или иной формой целесообразности (или на которых может быть распространён принцип целесообразности). Исходя из такого рода представлений, использование понятия надёжности «на разных уровнях организации материи» представляется нам некорректным (что не отрицает её связи с такими качественными определённостями, которые выступают в роли условий и предпосылок осуществления надёжности) 156.

Очерчивая этот класс эмпирических объектов, мы склонны присоединиться здесь к точке зрения А. К. Астафьева, что «понятие надёжности в отличие от универсальных категорий типа «качество», «устойчивость» и так далее раскрывает особое качество сохраняемости (степень исправного функционирования) сложнотелеономических систем, к которым относятся технические и живые образования всех форм и уровней организации» (Астафьев 1978, с. 13).

8.2. Концептуальный аппарат технической теории надёжности

8.2.1. Основная теоретическая схема технической теории надёжности

Уже на ранних этапах освоения проблематики надёжности большинство специалистов отмечало сложно-опосредованный характер этой определённости (свойства, качества, способности) технических объектов, как со стороны многих факторов, влияющих на её проявление, так и со стороны самого внутреннего «строения надёжности» как составного качества. Это, в частности, проявилось при попытках единого параметрического описания надёжности таких сложных технических объектов, как вычислительные машины.

«При изучении проблем, связанных с определениями, уже давно были предприняты попытки прийти к единому критерию надёжности машины в целом. Однако стало очевидным, что единственная цифра, характеризующая качество, не удовлетворяет всем требованиям количественного измерения надёжности» (Мак-Картер 1959, с. 112).

Именно для описания надёжности разного рода вычислительных устройств появляются такие операциональные понятия, как частная надёжность, ремонтопригодность, готовность к работе, коэффициент использования и так далее. И если сначала такое положение воспринималось как временное и обусловленное обстоятельствами, то с течением времени оно было осознано как выражение сложного свойства быть надёжным 157.

Уже в одной из первых монографий по надёжности (упомянутой нами выше) отмечалось, что «обеспечение надёжности каждого образца вооружения распадается на два круга вопросов: первым из них является собственная надёжность аппаратуры, заложенная в неё в процессе разработки и производства, вторым является степень простоты эксплуатации — также внутренне присущее ей свойство» (Надёжность наземного…, 1957, с. 76).

Таким образом, уже здесь появляются, по сути дела, два понятия, претендующие на расчленение содержания понятия «надёжность» (собственно надёжность и степень простоты эксплуатации). При этом всячески подчёркивалось, что тем самым выделяются относительно независимые «измерения» в содержании понятия надёжности, по-разному отражающие это общее «свойство».

Такой подход предполагал, что надёжная работа больших систем может быть достигнута двумя принципиально разными путями. Один из них состоит в том, что система проектируется так, что с большой степенью вероятности она ни разу не выходит из строя в течение некоторого заданного срока службы. С другой стороны, когда основной упор делается на непрерывность работы, может оказаться экономически более целесообразно построить систему из менее надёжных деталей и применять запасные элементы, их пополняя (Герман, 1958).

Для разных путей достижения надёжности аппаратуры предлагалось использовать разные параметрические критерии (в одном случае — наработку на отказ, то есть среднее число отказов в единицу времени, в другом — коэффициент простоя и так далее) (см., например: Журин 1958).

Вместе с тем такая тенденция первоначально было воспринята как явление отрицательное. Прежде всего это проявилось при обсуждении взаимоотношения содержания понятия надёжности и того круга вопросов, который возникает в связи с возможностью ремонта систем, находящихся в эксплуатации. Некоторыми специалистами отстаивалось представление, что «надёжность является внутренним свойством любой аппаратуры, поэтому она не изменится, сколько бы времени и средств не затрачивалось на устранение и предупреждение отказов; время, затрачиваемое на ремонт и предупреждение отказов, в большей степени характеризует не надёжность аппаратуры, а удобство и стоимость эксплуатации» (Маликов 1959, с. 45).

Подобные рассуждения связывали содержание понятия надёжности исключительно с безотказностью технического объекта. В этом случае, чем больше время безотказной работы, тем надежнее система. Однако такое утверждение имеет смысл только для систем однократного использования (до отказа). Подавляющее же большинство современных технических систем предполагает профилактические мероприятия и ремонтные работы как неотъемлемую составную часть их эксплуатации. Вполне понятно, что и безотказность таких систем вовсе не тождественна их надёжности, в противном случае понятие надёжности вообще не может быть распространено на системы такого класса (восстанавливаемые).

Надо отметить, что сторонники первой, узкой точки зрения, признавая тесную связь надёжности с ремонтопригодность, готовностью, безопасностью и так далее, включали обсуждение подобных вопросов в свои работы по надёжности (см., например: Теория надёжности…, 1962) 158, тем самым невольно признавая их нераздельность. Поэтому уже к началу 1960-х годов в теории надёжности утверждается «широкая» точка зрения на надёжность — как на «свойство», стоящее сначала на трёх таких китах: безотказности, ремонтопригодности и долговечности.

Именно три понятия на этом этапе и составили экспликацию понятия надёжности 159.

Во второй половине 1960-х годов к трём «свойствам» было добавлено ещё одно — сохраняемость (ГОСТ 13377–67). Такая четырёх-компонентная структура экспликации понятия надёжности сохранилась до настоящего времени. Фиксируя её, соответствующий стандарт исходил из того, что «надёжность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определённое сочетание этих свойств как для объекта, так и для его частей» (ГОСТ 13377–75). Для того чтобы раскрыть логические взаимоотношения между понятиями, составляющими структуру экспликации понятия надёжность, необходимо обратиться к способу их введения 160.

По вполне понятным причинам мы ограничимся только «первым приближением», вполне достаточным для наших целей.

Прежде всего отметим те основные категориальные средства, которые используются для введения интересующей нас системы понятий (то есть общемыслительные понятия, используемые, но реально не определяемые в некотором контексте). Это категории: объект (технический объект); свойство (объекта); событие (с объектом или в объекте); состояние (объекта). В явном виде не используется, но подразумевается категория процесса. Между этими категориями можно наметить следующие отношения 161.

Объект осуществляет (претерпевает) тот или иной процесс. Объект находится в том или ином состоянии. Осуществление объектом того или иного процесса обеспечивается определённым его свойством. Свойства принадлежат объекту (он ими обладает). Состояние объекта сохраняется в некотором процессе. Событие, происходящее с объектом, изменяет его состояние.

Мы ограничиваемся здесь фактически только указанием отношений между используемыми категориями, не занимаясь их логической (и онтологической) «природой» (современное состояние вопроса по многим причинам не позволяет это сделать однозначно). Отметим лишь, что с помощью указанных категорий вводятся абстрактные объекты технической теории надёжности, объединённые теоретической схемой, описывающей надёжность технического «объекта вообще».

Фактически центральными понятиями, обеспечивающими экспликацию понятия надёжности, выступают в этом случае две пары противопоставлений состояний объекта: работоспособное состояние (работоспособность) — неработоспособное состояние (неработоспособность); исправное состояние (исправность) — неисправное состояние (неисправность).

При этом работоспособное состояние вводится как такое, в котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значение заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией, а неработоспособное — при котором значение хотя бы одного из заданных параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным нормативно-технической документацией (ГОСТ 13377–75). Работоспособное состояние связано с неработоспособным через отказ, где отказ есть событие, переводящее объект из работоспособного в неработоспособное состояние (то есть процесс, организованностью которого являются состояния объекта).

Соответственно исправное состояние объекта вводится как такое, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией, а неисправное — при котором он не соответствует хотя бы одному из них (ГОСТ 13377–75). Так же, как и для двух других состояний объекта, исправное состояние связано с неисправным через повреждение — событие, переводящее объект из исправного состояния в неисправное (противоположное событие актуально не введено в обсуждаемую нами систему понятий).

Между этими двумя парами понятий однозначного логического соотношения не установлено, поскольку они введены по разным основаниям. Единственное, что утверждается в этом случае, это то, что «понятие «исправность» шире, чем понятие «работоспособность» (ГОСТ 13377–75, с. 11). то есть неработоспособный объект всегда является неисправным, но неисправный объект может быть и работоспособным.

Наконец, следует отметить ещё одно, предельное состояние объекта, «при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена» (ГОСТ 13377–75, с. 11). Предельное — это неработоспособное состояние, однако в обсуждаемой системе понятий логические отношения между ними актуально не установлены (хотя эмпирические пояснения к их взаимоотношению приводятся).

Два из четырёх «свойств» надёжности, входящих в структуру экспликации, вводятся как свойства, обеспечивающие непрерывное сохранение определённого состояния объекта — безотказность и сохраняемость, где безотказность есть свойство, обеспечивающее непрерывное сохранения работоспособного состояния в процессе функционирования, а сохраняемость — работоспособного и исправного состояния в процессе хранения и транспортировки (ср. ГОСТ 13377–75). Следует отметить, что указание на совместное выполнение требований находиться в исправном и работоспособном состоянии здесь излишне. Если объект исправен, то он работоспособен.

Поэтому свойство сохраняемости нужно связывать или с работоспособностью, или с исправностью объекта. Как бы там ни было, это два одинаковых по типу «свойства», находящиеся в неопределённых логических отношениях друг с другом.

С одной стороны, по способу введения это соотношение общего (безотказность) с частным (сохраняемость), где безотказность есть сохранение работоспособного состояния по отношению ко всем процессам объекта, а сохраняемость — то же свойство по отношению к процессам транспортировки и хранения. С другой стороны, утверждается, что «сохраняемость объекта характеризуется его способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортировки на его безотказность и долговечность» (ГОСТ 13377–75, с. 9), то есть это — свойство (сохраняемость), обусловливающее воздействие на другое (безотказность) свойство, что возможно лишь при их логической независимости. Понятно, что две такие интерпретации несовместимы.

Третье из интересующих нас свойств — ремонтопригодность — в явном виде не опирается на понятие работоспособности, но фактически подразумевает его. Это — свойство, «заключающееся в приспособленности к обнаружению и предупреждению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путём проведения ремонтов и технического обслуживания» (ГОСТ 13377–75, с. 10). Другими словами, это то «свойство», которое обусловливает возможность переведения объекта из неисправного и (или) неработоспособного состояния в работоспособное и (или) исправное, то есть осуществления события, обратного отказу и (или) повреждению.

В своей совокупности свойства безотказности, сохраняемости и ремонтопригодности обеспечивают дискретное «сохранение» работоспособного и (или) исправного объекта.

Наконец, четвёртое свойство — долговечность — вводится как «свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта» (ГОСТ 13377–75, с. 11). Так введённое свойство долговечности объекта само в качестве структуры экспликации предполагает свойства безотказности, сохраняемости и ремонтопригодности. В связи с этим возникает вопрос о логическом тождестве в данном контексте содержаний понятий надёжности и долговечности. И тому есть реальные основания.

Подставим для наглядности в вышеприведённое определение понятия долговечности определение понятия надёжности. Тогда окажется, что долговечность — свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Сравним теперь содержание этого понятия с введённым в том же контексте понятием надёжности. «Надёжность — свойство объекта 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» (ГОСТ 13377–75, с. 9).

Нетрудно заметить, что практически единственным различием между двумя способами введения понятий является связь понятия долговечности с предельным состоянием. При этом предельное состояние — это такое, при котором дальнейшая эксплуатация объекта или физически невозможна, или экономически нецелесообразна (в том числе и из-за морального износа), или, мы добавим, не нужна, вследствие полного выполнения им своего назначения. Понятие же надёжности (как оно введено) не связывает себя ни с какими ограничениями — оно есть сохранение во времени вообще 162.

Так введённое оно теряет техническую специфику. Ибо зачем нам бороться за надёжность, если она есть и сохранение того, что нам уже не нужно, и поэтому нуждается скорее в уничтожении (иллюстрация к этому — проблема утилизации отходов). В такой интерпретации, на наш взгляд, не долговечность оказывается понятием, входящим в структуру экспликации понятия «надёжность», а скорее наоборот, надёжность оказывается только предпосылкой долговечности 163.

Таким образом, либо долговечность и надёжность в данной системе понятий есть одно и то же (а неполное их совпадение есть издержки введения), либо она внутренне противоречива, а следовательно, не завершена и нуждается в дальнейшей доработке.

Остановимся теперь на основных особенностях рассмотренной выше экспликации понятия надёжности 164. Прежде всего отметим типологическую тождественность трёх свойств — безотказности, сохраняемости и долговечности (и самого свойства-надёжности). Все это — свойства, обеспечивающие сохранение работоспособного состояния технического объекта. Два из них — (сохраняемость и безотказность) обеспечивают непрерывное сохранение работоспособного состояния. На наш взгляд, если и использовать понятие устойчивости для экспликации содержания понятия надёжности, то применительно к этим двум понятиям 165.

Четвёртое «свойство» — ремонтопригодность — является по смыслу прямо противоположным. Оно характеризует не сохраняемость, а наоборот, изменчивость объекта. Мы уже отмечали выше, что эта изменчивость, поскольку она есть восстанавливаемость, обеспечивает в итоге саму сохраняемость, но, конечно, не сама по себе и не локально, а глобально.

Таким образом, экспликация понятия надёжности (теоретическая схема) подразумевает, что надёжность — это поддержание объекта в работоспособном состоянии. При этом сам процесс поддержания (сохранения) опирается на два свойства — безотказность, обусловливающую непосредственное (непрерывное) сохранение работоспособного состояния, и ремонтопригодность, обеспечивающую восстановление этого состояния, а совместно с безотказностью — опосредованное сохранение состояния работоспособности. Долговечность же есть в этом случае свойство, обеспечивающее сохранение работоспособного состояния либо до необходимого, либо до возможного предела (предельного состояния).

8.2.2. Надёжность системы и надёжность элемента системы

До сих пор понятие и проблема надёжности рассматривались применительно к такому абстрактному объекту теории, как «технический объект вообще». Но как в технике, так и в технической теории надёжности фигурирует широкое разнообразие конкретных (эмпирических) объектов. Для их упорядочивания используются различные классификации и термины, выделяющие целые их классы: детали, узлы, блоки, аппараты, компоненты, приборы агрегаты, машины, сооружения и тому подобное. Как правило, такие классификации создаются по разным основаниям и используются в разных контекстах.

Теория надёжности оперирует всего двумя терминами — система и элемент, представляющими следующий уровень абстрактности между «техническими объектами вообще» и таксономическими классами специализированных технических объектов. Но стоящие за этими терминами понятия очень часто у разных специалистов по теории надёжности не совпадают. То общее, что их объединяет, состоит в соотносительном характере используемых понятий и отождествлении элемента со специфической частью системы (характер этой специфики широко варьируется). Понятие система, как правило, специально не вводится, если не считать таким введением указание на класс эмпирических объектов, подводимых под понятие. Иногда понятие система (техническая) вводится через её назначение, то есть как целевой объект, а уже по отношению к нему тем или иным способом вводится и сопоставительное понятие элемент.

Можно указать на два основных способа введения понятий «система» и «элемент», в зависимости от того, используется ли при этом понятие надёжности или нет. В случае не использования этого понятия многообразие существующих вариантов можно разбить на два подхода — назовём их условно функциональный и конструктивный. Функциональный подход, отправляясь от функций возложенных на систему, выделяет её элемент как часть, выполняющую одну или несколько заданных функций 166. Конструктивный же — использует для введения понятия «элемент» процесс монтажа — демонтажа системы 167.

Иногда, для введения противопоставления, используются и соображения удобства расчленения (то есть ставят это понятие в зависимость от решаемой задачи и типа используемых средств) 168. Это как раз переходный случай к способу введения понятия «элемент» через само понятие надёжности — достаточно только поставить его введение в зависимость от решения той или иной задачи в теории надёжности 169.

Тем самым второй способ введения понятий системы и элемента, как правило, операционален и производен от способа «изучения» надёжности, когда под системой понимается, например, любое устройство, состоящее из частей, надёжность которых уже задана, а под элементом — не только неразложимая часть системы, но и любое устройство, надёжность которого изучается независимо от надёжности самой системы (Гнеденко 1965). Другим примером может служить использования понятия системы по отношению к восстанавливаемым устройствам и понятие элемента по отношению к невосстанавливаемым (Као 1969).

Существуют и «гибридные» способы введения понятия системы и элемента 170. Все это — способы введения понятий в рамках, так сказать, общетеоретического подхода. Поскольку в работах обсуждающих те или иные схемы анализа надёжности, их авторы часто вводят свои, «привязанные» к этим схемам понятия 171. Значение оппозиции система — элемент в теории надёжности определяется тем, что фактически все расчёты надёжности тех или иных технических объектов есть определение надёжности системы, исходя из заданной надёжности их элементов. Тем не менее никаких специфических отношений между понятиями «система» и «элемент» в теории надёжности фактически не установлено. Общее содержание, связываемое с этими понятиями, не выходит за пределы представления, что элемент есть всегда часть (любая) системы (как правило, конструктивная) 172.

Это обстоятельство находит своё выражение и в способе использования понятий теории надёжности применительно к системе и элементу. Весьма характерно, что все понятия теории надёжности вводятся как по отношению к системе, так и по отношению к элементу идентичным образом (по формуле: надёжности элемента можно дать определение, практически совпадающее с определением надёжности системы) (см. Пославский 1958).

Вполне понятно, что в результате связь надёжности системы с надёжностью её элемента оказывается неопределённой, то есть может быть любой в каждом конкретном случае. Тем самым для каждой (конкретной) системы она должна устанавливаться специально. Вместе с тем распространение на элемент всех тех понятий, которые используются для характеристики системы, объективно делает его единицей системы «по надёжности» (где единица есть часть целого, обладающая всеми его основными свойствами). Это обстоятельство порождает ряд проблем теоретического (и эмпирического) характера, показывающих, что наличие многих «степеней свободы» при установлении соотношения значений понятий «система» и «элемент» имеет и свои недостатки.

Как хорошо известно, специфической особенностью сколько-нибудь сложных технических объектов является их составной характер и предполагает осуществление определённого процесса их монтажа (сборки) из заранее изготовленных частей-компонентов (причем сами эти компоненты могут быть в свою очередь составными). Как правило, многие из таких «частей» являются стандартными, входят в соответствующие каталоги и изготавливаются сами по себе безотносительно к какой-либо конкретной системе.

Казалось бы, эти компоненты (или их композиции) и есть то, что в теории надёжности выступает как элементы системы, однако это не так, поскольку включённый в систему компонент приобретает специфическую функцию по отношению к другим компонентам (и системе в целом). Вполне понятно, что сам по себе он никакой функцией не обладает 173. Однако в теории надёжности понятие надёжности системы и элемента тождественны, они определяются относительно заданных функций. Это означает, что сам по себе элемент не обладает надёжностью (на него не могут быть распространены понятия теории надёжности). И, соответственно, включённый в разные системы один и тот же компонент начинает обладать разной надёжностью 174. Таким образом, с чисто логической точки зрения понятия, представления и принципы теории надёжности не могут быть распространены на компоненты тех или иных систем. Только когда они становятся элементами (или предназначаются быть ими), может быть поставлен вопрос об их надёжности.

Однако такое положение дел существенно усложняет решение проблем обеспечения надёжности тех или иных систем. В связи с этим в теории надёжности фактически существует ещё одно понятие отказа элементов, чисто параметрическое — когда «отказом элемента считается выход какого-либо параметра (характеристики) из установленных производственных или эксплуатационных допусков» (Пославский, 1958, с. 42). В подобном случае критерии отказов устанавливают в нормативно-технической документации на объект 175.

Выше отмечалось, что теория надёжности в основном разрабатывает «методы расчёта качеств устройств по известным качествам составляющих их систем» (Гнеденко и другие. 1965). Эти «известные качества» составляющих частей становятся известными, как правило, в результате испытаний таких частей на надёжность и в соответствии как раз со вторым представлением об их отказе (то есть в соответствии с нормативно установленными допусками) безотносительно к будущей их конкретной функции (обычно относительно типовой функции) 176.

Вместе с тем в подавляющем большинстве расчетов надёжности систем используются те или иные априорные гипотезы о связи отказов элементов и системы в целом (обычно схемы параллельно-последовательного соединения элементов по надёжности), и тем самым образуется «зазор» между априорным значением отказа и установленным в нормативном порядке. В результате «расчётная», «лабораторная», «эксплуатационная», другие надёжности могут существенно отличаться друг от друга 177.

Такое изолированное установление надёжности отдельных компонентов обладает ещё одним существенным недостатком. Тот или иной элемент системы, выполняя возложенную на него функцию, занимает определённое место в процессуальной структуре системы (то есть в процессе выполнения миссии). Вполне понятно, что удельный вес его функционирования существенным образом зависит от того, на каком этапе этого процесса происходит отказ элемента. Другими словами, «один и тот же» нормативный отказ элемента (выход параметров за пределы допусков) на одном этапе выполнения миссии приведёт к отказу всей системы, а на другом не будет иметь для системы никакого существенного значения 178.

Все эти обстоятельства обусловливают трудности анализа надёжности современных технических систем. Несмотря на существование уже достаточно разработанных типовых расчётных схем анализа надёжности, в каждом конкретном случае приходится целый ряд вопросов решать заново 179.

8.3. Аналитический и конструктивный аспекты общетехнической концепции надёжности

8.3.1. Аналитический подход

Подавляющая часть работ по технической теории надёжности разрабатывает вопросы анализа (расчета) надёжности технических систем, то есть создания расчётных схем. Все они опираются на тот или иной формальный, прежде всего математический, аппарат и решают хорошо определённые задачи в рамках оперативной системы. Соединительным мостом, позволяющим ставить и решать такие задачи (в теории надёжности), являются операциональные понятия — показатели надёжности. Показатели надёжности — понятия, содержанием которых являются количественные характеристики, использующиеся как выразители тех или иных свойств надёжности технического объекта. Обычно в теории надёжности различают единичные (характеризующие отдельно взятое свойство, например, безотказность) и комплексные показатели надёжности (характеризующие несколько свойств надёжности объекта или все их вместе взятые). Каждое такое свойство в теории надёжности имеет ряд единичных показателей, которые рассматриваются как рядоположные, хотя и неодинаково информативные (Дружинин 1977).

Наличие нескольких показателей у одного свойства обусловлено удобством их использования для анализа разных классов технических объектов 180. Расчёт (анализ) надёжности технического объекта — это определение конкретного значения того или иного заранее выбранного показателя надёжности (или нескольких таких показателей). При этом, начиная с самых первых работ в области надёжности, наиболее адекватным и общеупотребительным подходом к количественному выражению тех или иных свойств надёжности технического объекта стала вероятностная интерпретация показателей надёжности (ср. Растерсон 1959; Синица 1958; Соловьёв 1958) 181. Соответственно то или иное конкретное проявление определённого свойства надёжности (эмпирическое или теоретическое) подводится при этом под понятие случайного события, которое в теории вероятности и математической статистике в свою очередь количественно характеризуется случайной величиной.

Все расчёты надёжности тех или иных систем используют в качестве своего основания специальные их описания — математические (логико-математические) моделитехнических объектов, в которых те или иные составляющие системы описаны на языке теории вероятности и математической статистики. Общая идеология построения таких моделей, ставшая общепринятой в теории надёжности, выработана в работах, посвящённых математическим методам в теории надёжности (см., например: Гнеденко и другие. 1965).

На первом этапе построения модели предполагается, что техническая система может находиться в том или ином «состоянии» и из всех состояний может быть выделено множество состояний G=(x), различающихся между собой по надёжности (это множество — фазовое пространство системы182. Состояния системы зависят от времени Х=Х(t). Последовательность состояний Х(t), tP0 рассматривается как процесс, протекающий во времени. Поскольку изменение состояний системы рассматривается как случайное событие, то значение X(t) можно представить как траекторию случайного процесса в G — фазовом пространстве состояний системы.

На втором этапе построения математической модели используются формализованные представления технической системы и конкретных условий выполнения задачи, поставленной перед системой, включая количество и характер элементов системы, их возможные состояния, надёжность элементов (например, вероятность безотказной работы) и так далее. Все указанные условия используются для параметрического задания фазового пространства системы и случайного процесса X(t) в нем.

Наконец, третьим этапом создания математической модели является выбор числовых характеристик надёжности системы. При этом та или иная характеристика надёжности рассматривается как математическое ожидание от некоторого функционала Ф, определённого на траектории случайного процесса X(t) 183 P=M (Ф [X (t)])

Такой подход к построению математической модели технического объекта для оценки его надёжности демонстрирует скорее предельный смысл математической модели в теории надёжности, нежели претендует на конструктивное значение в её рамках 184. В реальной же практике для такой оценки привлекаются соображения частного характера и используется путь прямо противоположный — от элементов (вернее компонентов) к системе в целом. Для этого при анализе надёжности сложных систем их разбивают на компоненты, чтобы в начале охарактеризовать надёжность компонентов, а затем уже оценивать надёжность системы в целом.

Прежде всего следует отметить, что не существует единого метода анализа (расчета) надёжности сколько-нибудь сложной технической системы. В зависимости от конкретного характера такой системы используются те или иные методы, математические модели и расчётные схемы, поскольку в ходе такого анализа приходится делать значительное число допущений, справедливых только для определённых классов технических объектов 185.

С точки зрения анализа надёжности различают технические системы трёх основных типов (Проников 1978):

  1. Расчленённые — у которых надёжность отдельных элементов может быть заранее определена, так как отказ элемента — независимое событие.
  2. Связанные — у которых отказ элементов является зависимым событием, связанным с изменением выходных параметров всей системы.
  3. Комбинированные — состоящие из подсистем со связанной структурой и с независимым формированием показателей надёжности для каждой подсистемы.

Для расчёта надёжности технических объектов с расчленённой структурой используются структурные схемы соединений элементов по надёжности. В этом случае для каждого элемента должна быть установлена его надёжность, и, исходя из надёжности каждого элемента и структурной схемы, определяется надёжность всей системы. Методы такого расчёта зависят от характера системы и элементов (восстанавливаемые, невосстанавливаемые, ремонтируемые, обслуживаемые и так далее), выбранных показателей надёжности, характера функции надёжности и так далее. В теории надёжности решены многочисленные частные задачи расчёта надёжности для определённых классов математических моделей технических систем 186.

Трудности на пути общего формально-математического решения задачи расчёта надёжности технических объектов с расчленённой структурой связаны с тем обстоятельством, что надёжность работы элементов это, как правило, необходимое, но недостаточное условие для безотказной работы всей системы.

Более того, в связи с тем, что, как правило, надёжность может определяться применительно к «компоненту», а не «элементу» системы (см. выше), в общем случае надёжность компонентов даже не является необходимым условием для надёжности системы в целом, что было продемонстрировано уже на заре формирования теории надёжности, а позже выразилось в известном принципе «создания надёжных систем из ненадёжных элементов» 187.

Расчёт схемной надёжности технической системы возможен и эффективен там, где её можно представить в виде структурной схемы, в которой те элементы, отказ которых (каждого из которых) приводит к отказу всей системы, изображаются последовательно, а элементы, совместный отказ которых приводит к отказу всей системы — параллельно 188.

Напомним, что в этом случае отказы элементов рассматриваются как независимые события и надёжность каждого из таких элементов считается (должна быть) известной (такой расчёт имеет смысл, когда надёжность, например, безотказность элемента, задана в аналитической форме), а также то, что любой элемент может находиться в двух несовместимых состояниях: работоспособном и не работоспособном. В этом случае функциональные связи между элементами заменяются логическими, характеризующими состояние системы. Записав условия работоспособности системы при отказах элементов с помощью логических соотношений, в зависимости от вида математической модели (в основном от математической формы данных о надёжности её элементов), затем используют те или иные методы расчёта надёжности (решения интегро-дифференциальных уравнений, составления графов возможных состояний, и так далее).

Такие расчёты схемной надёжности, как правило, целесообразны для технических систем «невысокого» уровня сложности по надёжности. Это связано как с тем, что при составлении математических моделей возникает погрешность из-за замены функциональных связей между реальными элементами логическими соотношениями, так и с тем, что с ростом сложности (5–6 и более уровней сложности) в общем виде вообще не удаётся рассчитать схемную надёжность (Дружинин 1977) 189.

Ещё большие трудности возникают на пути расчёта систем со связанной структурой 190. В этом случае расчёт осуществляется без составления логико-математической модели, а непосредственно по функциональной схеме системы. Предложено два подхода к оценке надёжности таких систем.

В первом подходе такие оценки при расчётах надёжности механических систем осуществляются за счёт введения так называемой «структурной схемы параметрической надёжности» (Проников 1978). В структурной схеме параметрической надёжности выделяют, с одной стороны, основные элементы, определяющие главные параметры системы в целом, а с другой — три основные категории процессов, воздействующих на начальные параметры системы: быстро, средне и медленно протекающие процессы. Эти процессы, влияющие как на значение начальных параметров, так и друг на друга. Расчёт параметрической надёжности заключается в оценке всех тех факторов, которые участвуют в формировании процесса потери машинной работоспособности (представленного в форме выхода параметров за границы области допустимых значений) и в определении основных показателей надёжности.

Во втором подходе предполагается использование «вероятностного физического моделирования», при котором процесс функционирования исследуемой системы имитируется физическим процессом, происходящим в другом масштабе времени, но с сохранением определённого соответствия между параметрами модели и оригинала (Дружинин 1977). Причём каждый элемент системы заменяется соответствующим физическим аналогом, имитирующим изменение показателя эффективности системы при отказах и восстановлении данного элемента.

Оценка надёжности систем с комбинированной структурой предполагает использование методов расчёта как «схемной», так и «параметрической» надёжности. Кроме описанных выше подходов для оценки надёжности сложных систем предлагались и другие подходы, стремившиеся расширить возможности использования средств и методов расчёта схемной надёжности — как правило, за счёт учёта влияния самой функциональной структуры, её вклада, прежде всего отрицательного, в надёжность системы в целом.

Так, в одной из ранних работ по теории надёжности (Синица 1958) предлагалось рассматривать надёжность технической системы как включающую два компонента — надёжность элементов, входящих в данную техническую систему, и надёжность самой структуры системы (в указанной работе «схемная надёжность аппаратуры»). В частности, безотказность технической системы рассматривалась как свойство, в которое вносят свой независимый вклад безотказность элементов и безотказность самой схемы. При этом «схемная надёжность аппаратуры» количественно измерялась вероятностью устойчивой работы всех схем, входящих в данную аппаратуру, при условии, что параметры всех элементов находятся в пределах допусков по техническим условиям.

Тем самым в рамки такого расчёта надёжности включались разрегулировки в работе систем управления, сбои в счете ЭВМ и так далее происходящие тогда, когда все элементы аппаратуры исправны (с точки зрения соответствующих допусков), а их параметры находятся в пределах технических условий, другими словами, те случаи, когда отказ системы не связан с отказом элементов этой системы (Справочник… т. 1, 1969). Этот подход стремился снять ограничения, связанные с трактовкой элемента системы как находящегося всегда в одном из двух состояний — работоспособном или неработоспособном (в отказе).

Таким образом, в настоящее время в технической теории надёжности существуют два аналитических подхода к оценке надёжности технических объектов. Первый — основной подход — опирается на методы «расчета качества устройств по известным качествам составляющих их частей» и предполагает возможность изолированного испытания «частей», входящих в состав той или иной сложной системы.

В основе такой расчётной схемы лежит специфическая организация технической деятельности, в которой части системы эмпирически пред-существуют целому (самой системе) и независимы друг от друга, а сама система появляется в результате монтажа (сборки) этих «частей». Подавляющее большинство математических моделей теории надёжности опирается на эту предпосылку. Ограничения, органически присущие такому подходу, связаны с тем известным обстоятельством, что «часть» ещё не есть элемент системы, специфические особенности которого существуют и проявляются только по отношению к системе в целом.

Тем самым теоретическая проблематика связи понятий отказа системы и элемента обусловлена прежде всего взаимоотношением функций системы и её функциональной структуры (поскольку надёжность устанавливается по отношению к возложенной функции).

Вместе с тем, техническая теория надёжности в явном виде не использует и не разрабатывает вопросы функционального анализа систем, а оперирует только с «материалом» (наполнением), реализующим те или иные функции. В ряде частных случаев можно обойтись эмпирическим анализом соответствий и выразить функциональные требования на языке свойств «материала», который их реализует (задав, например, границы вариации тех или иных параметров), но такая процедура не может иметь общетеоретической значимости. Причём в своей собственной области она ограничена «сложностью» оцениваемых технических систем, для которых используемые предпосылки их модельного представления не обеспечивают его адекватность задаче оценки надёжности.

Второй подход к оценке (анализу) надёжности «сложных» систем, отказываясь от логико-математической модели технического объекта, является, по сути дела, попыткой явного учёта функциональной структуры системы. В этом случае связь отказа элемента с отказом системы реализуется не логическими связями по надёжности, а функциональными связями самих элементов друг с другом. Тем самым, в технической теории надёжности, при сохранении общих предпосылок первого подхода, делаются попытки их расширения за счёт того или иного способа учёта влияния функциональной структуры системы на её надёжность.

8.3.2. Конструктивный подход

Обсуждая содержание понятия надёжности как выражающего качественную определённость технического объекта (объективное свойство), мы в определённой степени сознательно отвлекались от того обстоятельства, что технические объекты — это объекты «второй» природы, другими словами, объекты, созданные и создаваемые людьми для удовлетворения вполне определённых потребностей. Поэтому до сих пор мы подходили к надёжности как к уже ставшей действительности, получившей и обладающей такой качественной определённостью, как «надёжность». Однако, становление (создание) технического объекта, а следовательно, и его качественных определённостей есть не менее, а скорее, более важный процесс, нежели его функционирование в том смысле, что именно ему мы обязаны в конечном итоге существованием такого объекта.

Надёжность технического объекта, рассматриваемая в процессе становления, становится конструктивным (то есть созидаемым) его свойством. Поэтому в центре проблематики технической теории надёжности реально находится не столько познание, сколько создание объектов с той или иной надёжностью.

Напомним ещё раз, что объективное содержание понятия надёжности технического объекта связано с тем, что надёжность есть качественная определённость (свойство, способность), «определённая» сторона объекта. Тем самым создание надёжности (то есть придание объекту такой определённости) само есть сторона разработки технического объекта в целом, занимающая «определённое» место в этом процессе. В свою очередь особое место проблематики надёжности в процессе разработки технической системы определено тем значением, которое придаётся надёжности современных технических объектов.

Уже на заре развития теории было осознано, что в процессе разработки системы нет таких решений, которые не отразились бы так или иначе на её окончательной надёжности. И, следовательно, все эти решения должны так или иначе учитывать и соображения надёжности 191. Другими словами, процесс «создания» надёжности — это не какой-либо отдельный, обособленный процесс в рамках разработки системы и не какая-либо его отдельная часть. Этот процесс составляет необходимую сторону всех других процессов разработки системы и должен осуществляться на всех её этапах и фазах 192.

Вместе с тем «борьба за надёжность» технических систем в настоящее время не ограничивается только процессом их разработки (проектирования), но находит себе определённое место на всех этапах жизненного цикла системы, приобретая на каждом из них свой специфический характер. «Борьба за надёжность технических изделий «опирается на трёх китов»: высокую надёжность при проектировании изделий, обеспечение запроектированной надёжности при изготовлении, сохранение достигнутой надёжности при хранении и эксплуатации» (Веников 1971).

Другими словами, на каждом этапе жизненного цикла системы действует (должна действовать) определённая конструктивная установка по отношению к надёжности: она замысливается (проектируется) на этапе проектирования, реализуется (воплощается) на этапе изготовления, поддерживается (обеспечивается) не этапе хранения и эксплуатации.

В соответствии с этим различием в конструктивном отношении к надёжности обычно различают три формы существования надёжности технической системы: теоретическую (схемно-структурная, потенциальная) — на этапе проектирования; техническую (оперативная) — на этапе изготовления; эксплуатационную — на этапе хранения и эксплуатации.

Разные формы существования надёжности технического объекта обусловливают и различные способы (технологии) «создания» надёжности, специфичные для каждой из соответствующих форм. Тем не менее все они в настоящее время осознаются составляющими единого процесса — процесса управления качеством и надёжностью технических изделий.

Глобальный характер связи надёжности технических объектов со всеми сторонами современных сфер проектирования, производства и эксплуатации технических изделий обусловливает многочисленные проблемы «создания» надёжности 193. В общем случае справедливо утверждение, что уровень обеспечения надёжности технических изделий определяется общим уровнем организации общественного производства.

В настоящее время в развитых индустриальных странах существуют национальные программы обеспечения надёжности технических изделий и системы управления ей. Так, в нашей стране «борьба за надёжность» технических изделий имеет определённые организационные формы на всех уровнях народного хозяйства — в государственном масштабе (государственная система управления качеством), отраслевом (отраслевые системы управления качеством), на отдельных предприятиях (службы надёжности). Аналогичные формы присущи «борьбе за надёжность» и за рубежом.

На каждом из таких уровней «борьба за надёжность» принимает свою форму и выражение. Так, система государственного управления качеством предусматривает: прогнозирование потребностей технического уровня и качества продукции; материально-техническое и метрологическое обеспечение качества; подбор, расстановку и обучение кадров; создание единых систем конструкторской и технологической документации; государственный надзор за соблюдением стандартов и технических условий и так далее.

Такие организационные формы призваны обеспечить определённый уровень надёжности всех изделий, соответственно каждая на своём уровне общности. Все они вносят свой вклад в обеспечение надёжности каждого отдельного технического объекта и служат предпосылками для создания и эксплуатации технических систем с определённым уровнем их надёжности.

Тем самым в технике надёжность выступает как конструктивная (обеспечиваемая) определённость объекта, устанавливаемая при проектировании, реализуемая при изготовлении, поддерживаемая в процессе эксплуатации. На каждом этапе жизненного цикла системы воздействие на её надёжность обеспечивается средствами и методами, соответствующими форме её существования на этом этапе. Можно выделить два основных способа обеспечения надёжности: специфический и неспецифический. Неспецифический способ обеспечения надёжности предполагает одновременное воздействие на разные определённости технического объекта, наряду с воздействием собственно на его надёжность; специфический — только на надёжность. Специфический способ воздействия создаёт ту или иную избыточность технического объекта (по надёжности.

Приме­чания: Список примечаний представлен на отдельной странице, в конце издания.
Содержание
Новые произведения
Популярные произведения