Взаимосвязь надежности и качества

Как было сказано выше (см. гл. 1), задача обеспечения надежности возникла перед человечеством уже при создании первых орудий труда. При этом наиболее рациональные из найденных решений многократно повторялись и совершенствовались многими поколениями, переносились на новые материалы. Именно это стихийно обеспечивало надежность создаваемых человеком средств.

По мере усложнения задач, решаемых с помощью разработанных средств, требования к их надежности возрастали, сами средства становились все более сложными, между их частями возникали взаимосвязи. К примеру, отказ электронной системы управления атомной электростанции может привести к большим материальным потерям и даже гибели людей — многочисленные примеры известны.

В этих условиях стихийное обеспечение надежности, основанное на здравом смысле, оценках «на глазок» и опыте конструктора, оказалось несостоятельным. Для обеспечения надежности потребовалось вскрытие сущности явлений, т. е. научный подход и разработка обоснованных рекомендаций и для специалистов, создающих сложные технические устройства, и для пользователей (в частности, военных специалистов), применяющих эти устройства по прямому назначению. В конце 1950;х гг. проблему надежности называли «проблемой № 1» современной техники, а одна из пятилеток СССР называлась пятилеткой эффективности и качества, важнейшей составляющей которого является надежность.

На основе подобной практической потребности в 1960;х гг. сформировалась системотехническая прикладная научная дисциплина, названная статистической теорией надежности (статистической, поскольку опиралась на статистику отказов радиоэлектронных систем). В эти же годы было положено начало новому научно-техническому направлению — микроэлектронике (МЭ), а в 1990;х гг. еще и наноэлектронике (НЭ). Изделия МЭ и НЭ составляют основу современной передовой техники, без их использования создание и функционирование подобной техники невозможно. Они обладают повышенной надежностью, но чтобы научиться оценивать их надежность, надо приложить усилия, не только быть специалистом в области МЭ и НЭ, но и разобраться в методах расчетов и оценки надежности изделий.

Микроэлектроника — область электроники, охватывающая проблемы исследования, конструирования, изготовления и применения микроэлектронных изделий, т. е. изделий с высокой степенью интеграции, например микрокомпонентов, интегральных микросхем, функциональных приборов, микроЭВМ и микропроцессоров с характерными малыми размерами элементов (в настоящее время минимальный размер формируемого элемента = 0,1−0,5 мкм).

Главным фактором, определяющим развитие наноэлектроники, является совокупность нанотехнологий, которую можно определить как сумму достаточно специфических, передовых технологических операций, процессов и методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами с целью получения новых материалов, изготовления компонентов и приборов НЭ. Характерные размеры элементов в изделиях наноэлектроники значительно меньше, чем таковые в изделиях микроэлектроники, и составляют примерно 10−100 нм (1 нм = 10 А = 10 атомов водорода).

По мере постоянно происходящего в мире увеличения технической сложности ИМНЭ и возрастания международной конкуренции во всех областях человеческой жизнедеятельности усиливается и внимание к надежности этих изделий. Можно отметить, что на уровне обыденного сознания «надежность» — понятие интуитивно ясное, поскольку считается, что каждый знает, что такое надежность и качество. Но все же попробуем разобраться в современных достижениях научно-технической мысли.

С точки зрения прагматики, надежность — это вероятность того, что изделие будет выполнять свои функции (или сохранять свое качество, в частности, показатели назначения) в течение определенного времени в некоторой среде (в заданных через набор параметров условиях эксплуатации). В этом несколько «размытом» определении содержатся четыре ключевых элемента понятия надежности и отражена взаимосвязь надежности и качества: вероятность, показатели качества (назначения), время и условия эксплуатации.

Например, говорят, что надежность мобильного телефона такова, что он проработает в диапазоне температур от -5 до +45°С в течение пяти лет с вероятностью 0,99. Приведенное утверждение содержит указанные четыре элемента.

Надежность — один из важнейших показателей качества. Она проявляется и реализуется только при эксплуатации изделия, это свойство сохранять значения установленных параметров функционирования в определенных пределах при заданных режимах и условиях эксплуатации, хранения и транспортирования в течение заданного времени.