
- •1. Основные понятия, термины и определения 8
- •2. Количественные показатели аппаратурной надежности асоиу 27
- •3. Математические модели надежности аппаратуры асоиу 41
- •4. Расчет надежности невосстанавливаемой аппаратуры асоиу на этапе проектирования 49
- •5. Расчет надежности ремонтируемых систем 63
- •6. Основы моделирования и расчета надежности программных средств 73
- •7. Основы эргономики асоиу 87
- •8. Основы организации испытаний асоиу на надежность 107
- •9. Основные принципы обеспечения качества промышленной продукции 117
- •Введение
- •1. Основные понятия, термины и определения
- •1.1. Система и ее элементы
- •1.2. Основные функции асоиу
- •1.3. Понятия надежности и отказа системы (элемента)
- •1.4. Основные определения в области качества и надежности программного обеспечения (по) асоиу
- •1.5. Основные определения в области надежности подсистемы человек-оператор асоиу
- •1.6. Факторы, влияющие на надежность асоиу
- •1.6.1. Контроль технического состояния асоиу в процессе эксплуатации
- •1.6.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации асоиу
- •1.7. Проблема стандартизации в области надежности и качества
- •2. Количественные показатели аппаратурной надежности асоиу
- •2.1. Основные показатели надежности невосстанавливаемых объектов
- •2.1.1. Вероятность безотказной работы
- •2.1.2. Вероятность отказа
- •2.1.3. Средняя наработка до отказа
- •2.1.4. Интенсивность отказов
- •2.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов
- •2.2.1. Показатели безотказности восстанавливаемых объектов
- •2.2.1.1. Параметр потока отказов
- •2.2.1.2. Средняя наработка на отказ объекта
- •2.2.2. Показатели ремонтопригодности
- •2.2.2.1. Вероятность восстановления
- •2.2.2.2. Среднее время восстановления
- •2.2.2.3. Интенсивность восстановления
- •2.2.3. Показатели долговечности
- •Комплексные показатели надежности
- •2.3.1. Коэффициент готовности
- •2.3.2. Коэффициент оперативной готовности
- •2.3.3. Коэффициент технического использования
- •Коэффициент сохранения эффективности
- •3. Математические модели надежности аппаратуры асоиу
- •3.1. Модели потоков событий
- •3.1.1. Простейший поток отказов
- •3.1.2. Потоки Эрланга
- •3.2. Законы распределения дискретных случайных величин
- •3.2.1. Биномиальный закон распределения числа появления события а в m независимых испытаниях
- •3.2.2. Пуассоновское распределение появления n событий за время t
- •3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин
- •3.3.1. Экспоненциальное распределение
- •3.3.2. Нормальное распределение
- •3.3.3. Гамма-распределение
- •3.4. Модели случайных процессов
- •3.3.1. Марковские процессы
- •4. Расчет надежности невосстанавливаемой аппаратуры асоиу на этапе проектирования
- •4.1. Составление логических схем
- •4.2. Расчет надежности нерезервированной невосстанавливаемой системы
- •Учет влияния режимов работы элементов на надежность
- •4.4. Расчет надежности невосстанавливаемых резервированных систем
- •4.4.1. Резервирование с целой кратностью с постоянно включенным резервом или нагруженное резервирование замещением с абсолютно надежными переключателями
- •4.4.1.1. Общее резервирование
- •4.4.1.2. Раздельное резервирование
- •4.4.1.3. Общее резервирование с дробной кратностью
- •4.4.2. Резервирование замещением ненагруженное и облегченное с абсолютно надёжными переключателями
- •4.4.2.1.Общее ненагруженное резервирование замещением
- •4.4.2.2. Облегченное резервирование замещением
- •В случае показательного распределения наработки до отказа
- •4.4.3. Резервирование с учетом надежности переключателей
- •4.4.4. Скользящее резервирование
- •5. Расчет надежности ремонтируемых систем
- •5.1. Общая характеристика методов расчета надежности ремонтируемых систем
- •Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем
- •5.3. Особенности расчета резервированных систем
- •5.3.1. Ненагруженное резервирование с восстановлением
- •5.3.2. Нагруженное резервирование замещением
- •Расчет надежности восстанавливаемых систем, перерывы в работе которых в процессе эксплуатации недопустимы
- •Примеры решения типовых задач
- •Основы моделирования и расчета надежности программных средств
- •6.1. Модель анализа надежности программных средств
- •6.2. Статистика ошибок по асоиу
- •6.3. Количественные характеристики надежности по асоиу
- •6.4. Модели надежности программного обеспечения
- •6.4.1. О возможности построения априорных мнп
- •6.4.2. Непрерывные эмпирические модели надежности по (нэмп)
- •6.4.3. Дискретные эмпирические модели надежности по (дэмп)
- •6.5. Способы обеспечения и повышения надежности по
- •6.5.1. Основы организации тестирования программ
- •6.5.1.1. Особенности тестирования « белого ящика»
- •6.5.1.2. Особенности функционального тестирования по ( методы тестирования «черного ящика»)
- •6.5.1.3. Организация процесса тестирования программного обеспечения
- •6.5.2. Способы оперативного повышения надежности по
- •Основы эргономики асоиу
- •7.1. Основные понятия и определения
- •7.2. Классификация эргономических методов исследования
- •7.3. Характеристика деятельности человека-оператора технических систем
- •7.4. Влияние человека - оператора на надежность асоиу
- •Показатели безошибочности человека-оператора
- •7.4.2. Способы борьбы с ошибками оператора
- •7.5. Проектирование дружественных пользователю вычислительных систем
- •7.5.1. Эргономика средств ввода информации
- •7.5.2. Работа с дисплеями и требования к ним
- •7.5.3. Организация компьютеризованных рабочих мест
- •7.6. Организация диалога человека и эвм
- •8. Основы организации испытаний асоиу на надежность
- •8.1. Виды испытаний на надежность
- •Принципиальные особенности организации испытаний на надежность асоиу
- •Основы организации определительных испытаний на надежность
- •8.3.1. Точечные оценки показателей безотказности и ремонтопригодности
- •8.3.2. Оценка показателей надежности доверительным интервалом
- •8.3.2.1. Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ
- •8.3.2.2. Определение доверительного интервала для вероятности безотказной работы по числу обнаруженных при испытаниях отказов
- •8.4. Основы организации контрольных испытаний
- •9. Основные принципы обеспечения качества промышленной продукции
- •9.1. Современная концепция обеспечения качества продукции
- •Наименование детали
- •Два подхода к контролю за качеством продукции
- •Заключение
1 2 3 4 5 6 7 Рис.
9.1. Диаграмма Парето
Наименование детали
дефекта, например, неточность станка, неопытность оператора, неточность инструмента и т.п. Для ускорения процессов доводки и обеспечения заложенного в проект уровня надежности требуется разработка и внедрение информационно-поисковой системы (ИПС) с совершенной базой данных как части общей информационной системы предприятия. Такая система включает накопитель и каналы прямой и обратной связи. В накопителе (банке данных) систематизируется информация о дефектах и апробированных мероприятиях по их предотвращению. Чем больше в банке статистических материалов, аккумулирующих в себе опыт в отрасли, тем выше вероятность установления причины вновь появляющихся дефектов. По каналу прямой связи запрос поступает в систему с описанием дефекта: деталь, технология изготовления, дислокация и характер дефекта. По каналу обратной связи при наличии соответствующей информации выдаются сведения о причинах дефекта и мероприятиях по его предотвращению.
На сегодняшний день затраты на обеспечение качества продукции в высокотехнологичных отраслях распределяются следующим образом:
на предупредительные мероприятия (анализ производственных процессов, исследования в области надежности, создание системы сбора информации, содержание персонала по качеству продукции и др. ) 5-10%;
на оценку качества продукции (входной контроль, проведение текущего контроля и испытаний, содержание контрольно-измерительной лаборатории и т.д.) 16-32%;
мероприятия, связанные с браком (анализ дефектов, исправление дефектов, потери от брака, содержание станций обслуживания и т.д.), 58-79%.
В промышленно развитых странах отмечается тенденция перераспределения средств из последней группы затрат в первую на мероприятия по предупреждению дефектов, при этом сокращаются общие затраты на качество. Особых успехов в этом деле добилась Япония, что позволило ей снизить долю контроллеров в среднем до 5%, а на ведущих фирмах до 1%. В промышленности Западной Европы доля контроллеров составляет до 15%.
Два подхода к контролю за качеством продукции
К сожалению, полностью предотвратить брак продукции не удается, поэтому возрастает роль всех видов контроля качества продукции.
В настоящее время на предприятиях используются два подхода к контролю качества. При первом подходе в соответствии с методом Тейлора принято считать одинаково качественной всю продукцию, значение каждого параметра которой находится внутри соответствующего допуска. Потерю качества по Тейлору иллюстрирует график на рис. 9.2. Наилучшему качеству труда соответствует значение F = 0. Amin, Amax – поле допуска на параметр.
Аmin
Amax
X
Amin
X0 Amax
X
F
F
Рис. 9.2. Функция потери качества по Рис. 9.3. Функция потери
Тейлору качества по Тагути
Появление сложных информационно-измерительных комплексов, включающих ЭВМ, позволяет использовать метод Тагути ( см. рис. 9.3), в основе которого оценивание качества по отклонению от середины поля допуска. Потеря качества оценивается квадратичной функцией
,
(9.1)
где Хi – значение измеряемого параметра.
При первом подходе применяется точечная оценка измеряемых параметров (см. п. 8.3.1), а в роли показателя качества выпускаемой продукции используется число дефектных единиц на определенный объем продукции. Так, для приемочного контроля электронных компонентов фирм Японии «приемлемый уровень качества» определяется в 10 дефектных единиц на 1 млн. элементов, стандартами США соответствующий показатель в зависимости от жесткости контроля устанавливается от 50 до 100 дефектных изделий на 1 млн. элементов. При этом возникает проблема оценивания избранного показателя по данным выборочного контроля (см. п. 8.4). Используются результаты форсированных испытаний.
Предложенный в стандартах ИСО показатель уровня дефектности в единицах РРМ (106) является средним показателем уровня качества партии продукции, готовой к отправке. Партии изделий, не соответствующие данному показателю, предлагается подвергать существенной доработке, после доработок рекомендуется проводить сплошной контроль. При проведении подобного контроля большое значение имеет определение дефекта. Применительно к электронным компонентам различают:
РРМ-1 - функциональные отказы;
РРМ-2 - несоответствие электрических характеристик;
РРМ-3 - несоответствие визуально определенных механических характеристик;
РРМ-4 - нарушение герметичности;
РРМ-5 - все виды дефектов.
Оценкой уровня дефектности является выражение:
,
( 9.2)
где Xi - общее число дефектных изделий рассматриваемого вида из i - партии , ni – объем случайной выборки из из i – партии, m – число партий продукции. Данная оценка дает удовлетворительные результаты, если ni > 250 и Xi < 0.1 ni (используется аппроксимация 50% доверительной границы уровня дефектности при применении биномиального распределения).
При накоплении информации по различным видам дефектов допускается также объединенная оценка:
,
(9.3)
где Dоб - общее число дефектных изделий, l - число отбракованных партий, Nоб - общий объем выборки. Любое изделие, которое имеет более одного дефекта, следует учитывать только один раз. При использовании накопленных данных фиксируется, за какой период они были накоплены.
Планы РРМ требуют проведения сравнительно небольшого объема испытаний за счет использования низкой доверительной вероятности. Погрешности принимаемых на их основе решений значительны, но поскольку областью применения этих планов является выходной контроль, когда за счет других мероприятий уже выявлено большинство дефектов, применение таких испытаний по контролю качества оправдано. Планы РРМ могут быть использованы для проверки стабильности производства.
При втором подходе (рис. 9.3) используется значительно больше информации для принятия решения, поскольку фиксируется не только факт нахождения измеряемого параметра внутри поля допуска, но и его конкретное значение. Уровень дефектности при этом определяется в виде интервальной оценки (см. п. 8.3.2). Точность получаемых оценок при фиксированном объеме выборки для второго подхода будет выше, по сравнению с оценками, получаемыми по методу оценки качества по Тейлору.
_____________________
Александровская Л.Н. Современные методы безотказности сложных технических систем: учебник / Л.Н. Александровская, А.П. Афанасьев, А.А. Лисов. М.: Логос, 2003.
Шонбергер Р. Японские методы управлением производства / Р. Шонбергер. М.: Экономика, 1988.