Качество надежность: Надежность, общий обзор

Надежность, общий обзор

Качество тесно связано с надежностью, определяемой как свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования.

Другими словами, надежность – это качество во времени.

В связи с развитием современной техники особую важность приобрели вопросы повышения надежности различных рода устройств. Один из примеров надежности космических манипуляторов, на основе конкретных данных будет разобран нами далее.

В математической теории надежности мы ориентируемся на одну из лучших книг: Б.В.Гнеденко, Ю.К.Беляев, А.Д.Соловьев “Математические методы в теории надежности”. Однако мы развиваем математику и строим на ее основе технологии оценки надежности, используя современные возможности STATISTICA.

Комплексная автоматизация производственных процессов ставит перед управляющими устройствами исключительно ответственные задачи, которые должны выполняться безупречно на протяжении всего периода работы автоматической линии, автоматизированного цеха или предприятия.

Перерыв в работе управляющего устройства может привести не только к ухудшению качества производимой продукции или к полному прекращению производственного процесса, но и к весьма серьезным авариям, выходящим за локальные рамки предприятия. Требования к безотказности механизмов и разного рода устройств приходится, конечно, предъявлять не только к тем из них, которым поручено управление теми или иными процессами.

К любому техническому устройству и изделию мы вынуждены предъявлять эти требования.

  • Какой смысл в самолете, который не может безотказно совершать перелеты?
  • Какой смысл в тракторе, который не в состоянии выполнять поручаемые ему работы, или в автомобиле, который не в состоянии перевозить грузы или пассажиров?
  • Современная медицина широко использует разного рода технические средства как для диагностических и исследовательских целей, так и для выполнения ответственных функций во время и после операции.
    К их работе приходится предъявлять особо высокие требования, так как перебои в работе, скажем, искусственного сердца во время операции могут привести к летальному исходу.

С многочисленными примерами, в которых качество продукции играет основную роль, каждый из нас встречается в повседневной жизни.

Общая научная дисциплина, изучающая общие методы и приемы, которых следует придерживаться при проектировании, изготовлении, приеме, транспортировке и эксплуатации изделий для обеспечения максимальной их эффективности в процессе использования, а также разрабатывающая общие методы расчета качества устройств по известным качествам составляющих их частей, получила название

теории надежности.

Теория надежности устанавливает закономерности возникновения отказов устройств и методы их прогнозирования; изыскивает способы повышения надежности изделий при конструировании и последующем изготовлении, а также приемы поддержания надежности во время их хранения и эксплуатации; разрабатывает методы проверки надежности при приемке больших партий продукции. Теория надежности вводит в рассмотрение количественные показатели качества продукции.

Несомненно, что теория надежности является наукой комплексной, и относящейся в первую очередь к компетенции инженера, физика, химика и экономиста. Однако большое число вопросов теории надежности по своему существу носит математический характер и требует для своего разрешения как уже известных математических средств, так и разработки новых.

Более того, если стремиться вывести науку о надежности из состояния чисто качественных, а порой и сугубо субъективных заключений, мы обязательно должны обратиться к языку математики.

Утверждения типа: “я уверен, что такая конcтрукция будет надежнее, чем иная“, “ мы убеждены, что наша продукция лучше, чем изготовляемая соседним предприятием“, которые не имеют иных подтверждений, кроме личной уверенности, не могут служить основой для надежных выводов.

Сформулируем классическое определение надежности:

Надежность – 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 транспортирования.

Для некоторых изделий, относительно несложных по конструкции, понятие отказа можно ввести совершенно точно. Например, электрическая лампочка или горит, или не горит, если у нее перегорел волосок.

Однако уже для сколько-нибудь сложных изделий понятие отказа является весьма относительным. Если электробритва бреет, но при этом сильно шумит, можно ли считать, что она отказала? Особенно ясно относительность понятия отказа видна на примере изделий радиотехники. Если величина какого-то сопротивления в телевизоре изменится на несколько процентов, то по-видимому, изображение несколько ухудшится. Ничего более страшного не произойдет. Такое же изменение величины сопротивления в сложном устройстве может вызвать несравненно более серьезные последствия.

Изделие, которое разрушалось бы таким образом, причем в указанное заранее время, – мечта инженера, и, конечно, специалиста по управлению качеством.

Однако реальные механизмы отказывают случайным образом и в случайное время. Значит, чтобы измерить, оценить возможность, необходимо использовать аппарат, который бы описывал случайные события и случайные процессы.

Следовательно, речь идет о теории вероятностей и родственных ей математических дисциплинах. За основной количественный показатель надежности принимается вероятность безотказной работы изделия в течении заданного промежутка времени.

Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в данном интервале времени или в пределах заданной наработки не произойдет отказа изделия.

На практике, иногда обращают основное внимание на совершенствование основных узлов изделия, упуская из виду, что причиной ненадежности и последующей аварии могут быть конструктивные узлы, носящие, казалось бы, второстепенный, вспомагательный характер. Обычно на высокую надежность рассчитываются именно основные узлы, основное оборудование.

Пример. В известном сверхзвуковом реактивном самолете “Конкорд” англо-французского производства надежность основных бортовых систем выбрана таким образом, чтобы вероятность отказа с неопасными последствиями составляла не более , а вероятность опасных отказов – не более , а катастрофические поломки исчисляются вероятностью, меньшей . Таким образом, основное оборудование в самолетах, как правило, рассчитано на высокую надежность.

Однако причиной катастрофы “Конкорда” в 2000 г. стал незначительный дефект второстепенного узла.

Для оценки надежности существует много числовых характеристик. Это вероятность безотказной работы, коэффициент готовности(вероятность того, что изделие окажется работоспособным в заданные и случайные моменты), коэффициент использования времени(время, в течение которого изделие работоспособно, отнесенное ко времени его функционирования).

Время безотказной эксплуатации товара потребителем подразумевает время, в течение которого товар с гарантией производителя сохраняет свои параметры качества, ожидаемые потребителем, и поэтому это время обычно называют гарантированным сроком службы продукта.

Гарантированный производителем срок службы товара, как правило, всегда меньше его действительного срока службы, который характеризуется долговечностью товара. В свою очередь, долговечность зависит от возможностей ремонта, после которого его параметры качества могут быть восстановлены, т.е. от

ремонтопригодности продукта. Именно долговечность характеризует реальный срок службы товара.

В начало

Содержание портала

3. Надежность и качество

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

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

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

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

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

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

Из этого следует, что разные образцы однотипной продукции, находящиеся в обращении на рынке, могут в разной степени соответствовать конкретному набору требований. А значит, их качество можно сравнивать. Таким образом, уровень качества конкретной продукции определяется степенью соответствия ее показателей качества конкретным требованиям, с одной стороны, и соотношением с аналогичными показателями других образцов однотипной продукции с другой.

Логично утверждать, что теория надежности исследует показатели качества не с целью сравнения образцов продукции. Этот аспект оценки качества продукции относится к квалиметрии. Теория надежности исследует изменчивость показателей надежности, являющихся одновременно показателями качества, в течение времени (по мере исчерпания ресурса или срока хранения).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  5. Откликаясь на эту потребность разработчик вынужден совершенствовать процессы разработки и производства для обеспечения требуемого уровня надежности и качества. Отметим, что в новой версии стандарта ISO9001-2015 связь надежности и качества еще более тесная, поскольку в этот стандарт по системам менеджмента качества включены требования к менеджменту риска.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое надежность? Определение качества и надежности

  • Дом /
  • Качественные ресурсы /
  • Надежность

Глоссарий по качеству Определение: Надежность

Надежность определяется как вероятность того, что продукт, система или услуга будут адекватно выполнять свои функции в течение определенного периода времени или будут работать в определенной среде без сбоев.

Наиболее важные компоненты этого определения должны быть четко поняты, чтобы полностью знать, как устанавливается надежность продукта или услуги:

  • Вероятность: вероятность успеха миссии
  • Предполагаемая функция: например, для освещения, резки, вращения или обогрева
  • Удовлетворительно: выполнять в соответствии со спецификацией с приемлемой степенью соответствия
  • Конкретный период времени: минут, дней, месяцев или количество циклов
  • Заданные условия: например, температура, скорость или давление

Другими словами, надежность можно рассматривать как:

  • Вероятность успеха
  • Прочность
  • Надежность
  • Качество с течением времени
  • Доступность для выполнения функции


Компоненты надежности

Типичные примеры заявлений или гарантий о надежности продукции включают:

  • «Гарантия на этот автомобиль составляет 40 000 миль или 3 года, в зависимости от того, что наступит раньше».
  • “На эту косилку распространяется пожизненная гарантия.”

Качество и надежность

Надежность иногда классифицируют как «изменение качества с течением времени». Разница между качеством и надежностью заключается в том, что качество показывает, насколько хорошо объект выполняет свою надлежащую функцию, а надежность показывает, насколько хорошо этот объект сохраняет свой первоначальный уровень качества с течением времени в различных условиях.

Например, качественное транспортное средство, которое является безопасным, экономичным и простым в эксплуатации, может считаться высококачественным. Если этот автомобиль продолжает соответствовать этому критерию в течение нескольких лет, хорошо работает и остается безопасным даже при движении в ненастную погоду, его можно считать надежным.

Задав несколько ключевых вопросов, можно определить разницу между качеством и надежностью:

  • Качество = Выполняет ли объект предназначенную ему функцию? Если да, то насколько хорошо он выполняет свою функцию?
  • Надежность = До какого уровня указанный объект поддерживал этот уровень качества с течением времени?

Ресурсы по надежности

Вы также можете искать статьи, тематические исследования и публикации для ресурсов по надежности.

Книги

Практическая инженерия надежности

Справочник сертифицированного инженера по надежности

Практическая инженерия, статистика процессов и надежности

Статьи

Мои первые шаги в качестве и надежности: уроки российской космической программы ( Прогресс качества ) “Надежность – это лженаука, сродни астрологии!” Такими словами меня встретил начальник эксплуатации комплекса РКН «Союз» в Москве, когда я спросил у него данные об отказах ракет за последние пять лет. Это был мой первый рабочий день в качестве инженера по надежности.

Расширенный родительский процесс: прогнозирование надежности на этапе проектирования продукта ( Инжиниринг качества ) Философия дизайна для надежности делает упор на ранние прогнозы надежности на этапах, для которых не были созданы данные о надежности. В этой статье предлагается расширенный процесс воспитания, строгая серия математических формул, которые позволяют получить статистический вывод о частоте неудач. Пример демонстрирует метод.

Практические примеры

Процесс Rainbow SPC: использование статистических инструментов для ускорения разработки продуктов и повышения надежности (PDF) Традиционные подходы к составлению статистических карт управления процессами эффективны, когда речь идет о мониторинге поведения процессов и предоставлении полезных данных для постоянного улучшения. Однако многие из тех же инструментов, которые обычно используются для проверки и базового контроля качества, могут иметь гораздо более широкое применение для повышения качества и надежности.

Сертификация инженера по надежности

Сертифицированный инженер по надежности (CRE) — это профессионал, который понимает принципы оценки и прогнозирования производительности для повышения безопасности, надежности и ремонтопригодности продуктов/систем. Узнать больше.

Адаптировано из Настольный справочник по методам статистического контроля качества , ASQ Quality Press.

Избранные рекламодатели

Взаимосвязь между качеством и надежностью

Качество определяется как степень, в которой продукт или услуга соответствуют требованиям потребителя , а надежность определяется как вероятность того, что система будет выполнять свою требуемую функцию без сбоев с течением времени .

Надежность продукта напрямую связана с качеством продукта. Качественный продукт, как правило, более надежен. Низкокачественный продукт всегда будет иметь низкую надежность.

Качество, надежность и безопасность

Тремя наиболее важными аспектами любого продукта являются безопасность, качество и надежность. Термин «безопасность» относится к отсутствию травм или повреждений, вызванных предметом или веществом. Термин «надежность» относится к способности устройства или системы выполнять свои предполагаемые функции предсказуемым образом с течением времени (или качеством с течением времени). Наконец, термин «качество» относится к степени, в которой устройство или система соответствуют требованиям заказчика.

Безопасность и надежность являются тесно связанными понятиями. Если продукт предназначен для безопасной работы, он, скорее всего, будет очень надежным.

В целом, чем выше уровень качества, тем больше вероятность того, что продукт будет безопасным и надежным.

Опубликовано на 21 сентября 2022 г. от Гуру качества

СКИДКА! 4 самых популярных курса

Об авторе

Гуру качества

Мы предлагаем курсы по управлению качеством по доступной цене.

Мы предлагаем сертифицированного менеджера по качеству/организационному совершенству (CMQ/OE), сертифицированного зеленого пояса шести сигм (CSSGB), сертифицированного черного пояса шести сигм (CSSBB), сертифицированного аудитора качества (CQA), сертифицированного инженера по качеству (CQE), сертифицированного Курсы подготовки к экзаменам для специалистов по качеству поставщиков (CSQP), сертифицированных специалистов по улучшению качества (CQIA) и сертифицированных аналитиков процессов качества (CQPA).