Наука про надійність - від локальних до глобальних проблем

Наука про надійність: від локальних до глобальних проблем

У зв'язку з проблемою високої надійності вирішується велика кількість завдань оптимізації. Вибір оптимальних комплектуючих елементів з урахуванням їх надійності і вартості, призначення оптимального складу резерву, рівня запасу, оптимізація пошуку несправності, оптимізація технічного обслуговування — ось приклади подібних завдань. Але ця ж ситуація абсолютно неприпустима, коли йдеться про телефони спеціальних служб. Ще вищою має бути надійність систем автоматики, транспорту і надзвичайно високою — надійність енергетичних об'єктів.

Математиками розроблено потужні обчислювальні методи, зокрема дискретної оптимізації, які дають змогу вирішувати завдання оптимізації в рамках математичних моделей. Статистичній перевірці моделей, оцінці їх параметрів за експериментальними даними також присвячено багато робіт. І все ж розрахунки виявляються неправильними, рішення, які приймаються на їхній основі,— помилковими. Не ставлячи перед собою завдання глибокого аналізу причин, зосередимось лише на одному, але дуже важливому аспекті проблеми. Оптимізаційні завдання вирішуються, виходячи з локальних відомчих показників, які не відповідають завданню оптимальності системи вищого рівня. Те, що оптимальне у «відомчому» розумінні, не тільки не оптимальне, але часто-густо абсурдне в народногосподарському масштабі.

Приклади — звичайний дефіцит запасних частин для продукції машинобудування, проблеми ремонту виробів радіоелектронної промисловості. Незбалансованість економічних показників постійно критикується. Але стосовно проблем надійності це питання стоїть ще гостріше. Річ у тім, що локальні критерії надійності пов'язані з глобальними складними нелінійними залежностями. В завдання оптимізації фактично потрібно включати показники різноманітних рівнів. Так, незначне збільшення інтенсивності відмов елементів призводить до значного збільшення втрат часу па очікування ремонту виробів, що, в свою чергу, веде до зменшення середнього числа справних виробів (наприклад, транспортних одиниць). Не буде чимось новим сказати так: і економіці взагалі, і проблемам надійності зокрема великої шкоди завдає уявна економія, що зменшує безпосередні економічні затрати за рахунок зниження надійності та інших необхідних властивостей виробів (кольорові телевізори, наприклад). Запроваджене в країні державне приймання продукції, причому не тільки за кінцевим, а й проміжними технологічними показниками, безумовно, позитивно вплине на надійність промислової продукції. Однак ненадійність, закладена у виробі, відразу не виявляється. Як визначати продуктивність заводу: за кількістю виробленої продукції чи сумарним напрацюванням цієї продукції? На чий рахунок відносити затрати на ремонт, збитки від аварій тощо? Ці питання чекають свого вирішення, але в економіці завтрашнього дня вони вже мають вирішуватись. Яскравий приклад вирішення проблеми надійності у практиці розвинутих держав — перенесення ресурсів з ремонтних потужностей на технологію виготовлення виробів. Набагато вигідніше шляхом заводських випробувань видалити технологічно дефективні вироби, ніж потім виловлювати їх у процесі експлуатації. Можна сподіватись, що при переході до нових принципів нашої економіки, нарешті, набуде належного змісту таке економічне поняття, як ризик постачальника. Тоді оптимальний рівень доведення виробів (зокрема, тривалість заводських випробувань) визначатиметься інтересами конкретного підприємства, а не нав'язаними інструкціями. Головне ж — щоб правильно визначені показники, пов'язані з надійністю продукції (а не лише з якістю, яка перевіряється нині), впливали на технологічну дисципліну - фактично основний компонент надійності.

В останні десятиліття створюється велика кількість об'єктів народногосподарського призначення, відмова яких негативно впливає на навколишнє середовище. В таких умовах набуває нового розуміння поняття допустимої ймовірності відмови окремого об'єкта. (Маємо на увазі лише відмови, що призводять до аварії). Якщо, скажімо, для одного об'єкта допустити ймовірність аварії 0,001 протягом 10 років, то це означає для проектувальника лише те, що можливістю аварії можна знехтувати: якщо ж створюється 100 подібних об'єктів, то вірогідність аварії хоч би одного з них становитиме 1—0,999^і00 » 0,095.

Зрозуміло, на такий ризик піти вже не можна. На накопичення ризику відмов високовідповідальних об'єктів указував академік Б. Є. Патон («Наука і культура», випуск 21).

Усе це свідчить про необхідність глобального підходу до надійності, включення моделі аварії об'єктів в глобальні екологічні моделі. Припустимо, що розглядається динаміка вичерпання і відновлення певної кількості життєво важливих ресурсів: Хі(і) — величина задовольняють певній системі інтегро-диференційованих рівнянь, керованих змінними, зв'язаними з факторами людської діяльності. Аварійні впливи наближено враховуються методом усереднення. Саме за рахунок цих впливів, наприклад, у випадку миттєвої передачі впливу, похідна функції Х(і) зменшується на величину — інтенсивність виникнення аварії і-го об'єкта; А,,- — середній вплив цієї аварії на 1-й вид ресурсу. (Уведені параметри, взагалі кажучи, залежать від часу). Подібним же чином «аварійні поправки» вводяться в праві частини рівнянь для просторово-розподілених ресурсів Однак метод усереднення придатний лише в тому випадку, коли можливі впливи аварій технічних об'єктів на ресурси відносно малі. Якщо ж вплив порівнянни