Юрий Павлович Похабов – кандидат технических наук, начальник центра научно-технических разработок
Железногорск, Красноярский край
Yuri Pokhabov, Candidate of Engineering, Head of Research and Development Center
Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Krai
Цель. Рассмотреть конструкторско-технологический подход к обеспечению заданной надежности на основе инженерных дисциплин и конструкторско-технологических способов обеспечения качества и надежности на примере уникальных высокоответственных изделий с малой наработкой. Такой подход, в отличие от статистических правил современной теории надежности, позволяет увязать расчеты показателей надежности с результатами расчетов параметров работоспособности и установленными расчетными критериями, которые должны быть выполнены в подтверждение заданных показателей надежности для изделий с неопределенным числом критичных элементов, каждый из которых функционирует с использованием разных по своей природе принципов действия. Методы. Рассмотрены предпосылки для реализации конструкторско-технологического подхода к надежности, такие как специфика обеспечения надежности уникальных высокоответственных изделий с малой наработкой, вопросы целесообразности применения конструкторско-технологического подхода к надежности, особенности влияния генезиса на обеспечение конструкторско-технологической надежности, модели поведения технических изделий в смысле надежности и особенности расчетов высокоответственных изделий. Выявлено, что для изделий с высоким уровнем заданной вероятности безотказной работы, превышающей трехсигмовый диапазон изменения случайной величины, расчеты надежности необходимо производить не путем определения функции надежности, а в виде доказательства того, что функция ненадежности меньше допустимой величины, что в конечном итоге и обеспечивает заданную надежность. Такой подход приводит к развитию методов раннего предупреждения отказов на основе процедур проведения конструкторско-технологического анализа надежности для достижения требуемых показателей функциональности, работоспособности и надежности изделий на базе обобщенной параметрической модели функционирования. Результаты. Конструкторско-технологический анализ надежности позволяет обосновать условия для безошибочного проектирования (выбора обоснованных принципов работоспособности и подтверждения инженерных решений для достижения заданных показателей надежности). Результат использования условий безошибочного проектирования в сочетании с соблюдением условий бездефектного проектирования (соблюдение общепринятых принципов, правил, требований, норм и стандартов разработки чертежей) и бездефектного производства (работы в строгом соответствие с требованиями чертежей без карточек разрешений на отступления) позволяет конструктору достигнуть заданных значений надежности без статистических методов современной теории надежности. Заключение. Надежность как комплексное свойство характеризуется вероятностью, которая, с одной стороны, определяет частоту возникновения возможных отказов, а, с другой стороны, указывает на число ошибок инженеров, совершенных при разработке, изготовлении и эксплуатации изделий, которые могут привести к отказам. Причем частота отказов определяется усилиями инженеров, которые направлены на исключение или смягчения последствий возможных отказов на каждой из стадий жизненного цикла. Чем больше будет предпринято таких усилий и чем раньше они будут применены, тем надежность изделий будет выше. В конечном итоге надежность обусловлена последовательным и методичным выполнением процедур безошибочного проектирования, бездефектного проектирования и бездефектного производства, эффективность которых никак не привязана к серийности изделий. Их эффективность и результативность определяется конкретными решениями и действиями инженеров, обеспечивающих выполнение изделием требуемых функций с заданными показателями надежности в установленных режимах и условиях применения. Для этого вполне достаточно использовать инженерные дисциплины и конструкторско-технологические способы обеспечения качества и надежности.
Aim. To examine the design engineering approach to ensuring specified dependability on the basis of engineering disciplines and design engineering methods of quality and dependability assurance using the case of unique, highly critical products with short operation life. Such approach, unlike the statistical procedures of modern dependability, allows associating the dependability indicator calculations with the calculated operability parameters and established design criteria that are to be met in order to confirm the specified dependability indicators for products with an indefinite number of critical elements, each of which operates according to a functional principle that is different in its nature. Methods. The paper examined the prerequisites for the implementation of the design engineering approach to dependability, such as the distinctive features of ensuring the dependability of unique, highly critical products with short operation life, the applicability of design engineering approach to dependability, the effect of the genesis on the assurance of design engineering dependability, behavioural models of technical products in terms of dependability and specifics of highly critical product calculation. It was identified that, for items with high specified probability of no failure exceeding three-sigma random value variation interval, dependability is to be calculated not by identifying the dependability function, but rather by proving that undependability function is below the acceptable value, which ultimately ensures the specified dependability. Such approach enables the development of methods of early failure prevention using procedures of design engineering analysis of dependability for the purpose of achieving the required parameters of functionality, operability and dependability of products on the basis of a generalised parametric functional model. Results. The design engineering analysis of dependability allows substantiating the criteria for error-free design (selection of sound principles of operability and validation of engineering solutions for achieving the required dependability indicators). The effect of the error-free engineering criteria combined with the criteria for defect-free engineering (observance of the generally accepted principles, rules, requirements, norms and standards of drawing generation) and defect-free manufacture (strict adherence to the requirements of drawings with no deviation permits) enables a designer to achieve the specified dependability values without using the statistical methods of the modern dependability theory. Conclusion. Dependability as a comprehensive property is characterised by a probability that, on the one hand, determines the rate of possible failures, and, on the other hand, indicates the number of errors that were made by engineers during the design, manufacture and operation of products and can lead to failures. Additionally, the failure rate is determined by the engineers’ efforts to eliminate or mitigate the consequences of possible failures at each life cycle stage. The greater and earlier are such efforts adopted, the higher the product’s dependability will be. Ultimately, dependability is determined by consistent and rigorous implementation of error-free design, defect-free design and defect-free manufacture procedures whose efficiency is in no way associated with the number of manufactured products. Their efficiency and effectiveness are determined by specific decisions and actions by the engineers who make sure that the product performs the required functions with the specified dependability in the established modes and conditions of operation. Ensuring that only takes using engineering disciplines, as well as design engineering methods for quality and dependability assurance.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.