САМОЛЕТЫ ПАДАЮТ С НЕБА, КАК СПЕЛЫЕ ГРУШИ С ДЕРЕВА…А ЗРЯ

Ян Крохин

Очередная авиакатастрофа, на сей раз – в Перми, включила стандартный ритуал: репортажи спасателей с обломков, локальный траур, создание экспертных комиссий, утешения психологов близким, обещания компенсаций и содействия пострадавшим, выяснение причин посредством поврежденного черного ящика и начало прокурорского расследования для наказания виновных. Прокуроры разных мастей, почти независимо от причин, держат принцип «если катастрофа, то кто-то же виноват». Виноватых всегда находят, во всяком случае – наказывают. Так повелось издавна: еще семью Адама наказали за то, что вложил в них Бог. Просто не было других обвиняемых, ткнули пальцем в первых попавшихся.

Объявление виноватых – людей, техники – без понимания вины не может устранить причину катастроф, остаются, следовательно, и сами катастрофы. Ритуалы идут косяком, «а избы горят и горят». По-видимому, в большинстве случаев отгадывание сработавшего варианта неуместно: виновата техника. В остальных случаях «виновники» очевидны – террористы, ракеты и т.д. Часто, при ошибочной уверенности в исправности самолета (только вчера отремонтировали!) вешают вину на экипаж, обычно – уже мертвый. Как будто летчики финишировали, играя в карты.

Но назвать причиной катастрофы техническую неисправность означает лишь начало анализа, а не его завершение. Возможны миллиарды (!) вариантов сочетаний фактических отказов [1]. Их нельзя выявить по обломкам, и только иногда – сразу по всем тысячам параметрам целого самолета. По допусковым параметрам, которые фиксирует бортовой самописец, эти отказы не обнаруживаются. Поэтому бодрые заявления экспертных комиссий о раскрываемых или раскрытых причинах – чаще всего лишь самообман, заявления о напрасных намерениях.

Бесполезно искать под фонарем то, что потеряно в темноте. Оттого все благие намерения наших ритуалов обречены на провал и постоянно повторяются. Мы ищем не то и не там. Главный злодей тщательно замаскирован под привычную всем науку об измерениях [2] и отгородился от истины (не докопаешься!) общеизвестными контролем [3] и такими удобными для изготовителя приемо-сдаточными испытаниями [4] продукции, на которых контролируют (по одному!) все n параметров (как много...) из миллиардов возможных неисправностей. Когда периодические испытания [4] (на основе повторения приемо-сдаточных) якобы годного изделия завершаются разрешением на продолжение выпуска продукции стабильного качества, кто будет искать другую оценку – «брак»? Потому и не ищут. А следовало бы для прекращения аварий и катастроф.

Метрология родилась как наука об одномерных измерениях, главным образом – для обслуживания техники. Со временем техника усложняется, а метрология, остановившись в своем развитии благодаря полицейским функциям, застыла в младенческом уровне. Понимая измерения как борьбу с погрешностями измерений, она прикрылась от катастроф еще и «теоретическим» обоснованием – дымовой завесой бесполезной теории ошибок [5]. Однопараметрические погрешности как-то рассчитывают, но это никак не отразилось на катастрофах: они, действительно не замечаемые за теорией ошибок, продолжаются. Как оказалось, на основе метрологии сегодня нет способа избавления от катастроф по вине техники. Этот тезис можно либо опровергнуть, либо согласиться с ним. Третьего не дано.

Что же взамен метрологии? Катастрофы устраняет диагностика [6, 7, 8].

Проверяя исправность параметров по одному, метрология молча допускает нейтралитет, абсолютную годность остальных (n–1) параметров. А они настроены, отрегулированы не точно «в ноль», по номинальным значениям [4], а с погрешностями измерений. Повторенные тысячи раз, случайные погрешности одиночных измерений квадратично суммируются [5] (схема суммы) и огромное [7] стандартное отклонение [9] состояния [8], в силу статистической изменчивости, переберет многочисленные сочетания параметров и рано или поздно найдет опасные, аварийные сочетания. Вероятно, метрологическая схема суммы как способ объединения погрешностей и годится для простых объектов с малым числом параметров. Но диагностика ее отбрасывает как ошибочную схему для сложных изделий. Другая причина этого – сложность задачи. По-видимому, еще никому не удалось найти «в лоб» строгое решение безопасности многопараметрического объекта.

«Нормальные герои всегда идут в обход». Не выходит с погрешностями – попробуем без них. Получилось, правда, не строгое решение задачи, а как бы решение в точке многомерной области (см. [10], гиперповерхность) – в исходном состоянии [8], которое можно поддерживать в эксплуатации лишь приблизительно, с точностью до погрешностей измерений. Но многомерная точка – лучшее из всех известных представлений о безопасности объекта: точка зрения изготовителя.

Кроме того, такой подход заставил задуматься о природе измерений. Оказалось, что схема суммы ошибочна во всей многомерной области, за исключением одномерных измерений. При трех или больше параметрах объекта погрешности измерений подчиняются схеме произведения [6], сомножителями которой служат интегральные функции распределения (ИФР) [9] погрешностей измерений параметров. Природа измерений такова, что измерить с общими метрологическими погрешностями измерений сразу три или больше физические величины напрямую невозможно. Вместо действительных величин [2] почему-то получаются (вопреки стандарту [2]!?) истинные [2], предельно – в кантовском смысле [8] величины. Обнаружены любопытные свойства многомерной ИФР состояния [8]. Во-первых, она равна произведению ИФР всех параметров [9]. Во-вторых, вопреки ожиданию она оказалась псевдоодномерной [8].. При этом ее смещение вправо предсказуемо, математическое ожидание точно вычисляется, а истинные значения параметров автоматически получают при решении линейной системы (n–1) уравнений с (n–1) неизвестными. По-видимому, автоматизм определяется уменьшением отклонений погрешностей измерений за счет фильтрующих свойств [11] детерминантов [10]. Чем больше параметров, тем выше точность. Она растет при включении в систему (n–1) уравнений дополнительных гуманитарных параметров [12].

Более того, сохранение за измерениями исключительно одномерной области – временное. Искусственным приемом – введением вместо погрешностей других величин точных погрешностей гуманитарных величин [12] – можно свести одномерное измерение к точному псевдомногомерному измерению. Его, безусловно, будут выполнять ординарные средства измерений, возможно – со встроенным миникомпьютером. Так что следует слегка подождать, на время модернизации парка измерительных приборов. Однажды человечество такое проходило – при внедрении мобильных телефонов. Простые одиночные измерения останутся в тестерах, термометрах и прочих микрометрах, где не нужны погрешности и поверка [13].

Итак, во всей многомерной области измерений, включая одномерную, погрешности измерений подчиняются схеме произведения. Схема суммы – недосмотр, грубая ошибка метрологии. Очевидно, полезно как-то отличать точные диагностические измерения от ошибочных метрологических. Применено терминологическое разделение – первые отмечаются кавычками: диагностика «измеряет». Не исключено, что со временем, когда об извращениях метрологических стандартов забудут, а сами стандарты переработают под диагностику, кавычки отменят. Сегодня измерение определяется пятью признаками: измеряемая величина, единица измерения, шкала, отсчет и погрешность. «Измерение» определяют четыре признака, погрешность – только в особых случаях.

Что ждет нас после метрологического кошмара предписанных аварий?

Точность не может быть целью «измерений». Ею является классификация объектов, в простейшем случае – для отделения «годен» от «брак» [6]. Это – необходимое условие ликвидации катастроф по вине техники. Техника создается для ее эксплуатации. Пока не придуман иной способ кроме трехэтапного – разработка, изготовление, эксплуатация.

Не обойтись и без приемо-сдаточных испытаний каждого изделия после изготовления. В протоколе испытаний, скорее всего – электронном, фиксируют точные значения всех параметров – исходное состояние этого изделия, которое должно с заданной точностью поддерживаться в эксплуатации по матрице диагноза [12], для выполнения минимально-упреждающих ремонтно-профилактических работ [4]. Протоколы испытаний, стартовый и, (возможно, меньшего объема), последующие, хранятся на объекте и, централизовано, у заказчика (самолетов – на земле). Это исключит гадание о причинах редчайшей аварии по вине разработчика, который забыл конструктивное решение подкрепить проверяющим параметром. Возможное решение в этом случае– изменение конструкции, а не рост числа параметров. Проверки в объеме приемо-сдаточных испытаний – не разовое событие в жизни изделия, а его текущее состояние: в любой момент все параметры точно наблюдаемы. Вместо технологических полей допусков – нормы безопасности, частично – в виде параметров исходного состояния, иногда – с автоматическим регулированием для стабилизации в условиях климатических испытаний [3].

Периодические испытания (если они требуются…) заключаются в многократном повторении приемо-сдаточных испытаний. Никакой новой информации они не дают. Ведь здесь нет контроля с недоверием к его результатам. Поэтому не требуются злоупотребления учениями взамен работы на тренажерах. Автоматически выполняется технический ресурс [4] вместо назначенного ресурса [4].

Доработка систем контроля (СК) [3] до систем диагностики (СД) реализует аппаратурное решение задачи. Получилась новая, безопасная технология индивидуальной эксплуатации изделий – диагностическая технология. Безопасная диагностическая эксплуатация – самая дешевая из всех возможных. В отличие от СК, приглашающих на самолет метрологию – потенциального террориста, СД с их схемой произведения развенчивают метрологию как науку об измерениях.

У диагностики почти все впереди. Предстоит создать СД и их теорию, почти заново переиздать метрологические стандарты, в том числе – международные. Подана заявка в Укрпатент. Ожидаются начало диагностических работ и партнерство по зарубежному патентованию.

Источники информации

1. Я.А.Крохин, З.Я.Козаневич. Контроль: мартышка с гранатой в пороховом погребе. www.krokhin.com

2. ДСТУ 2681-94. Метрологія. Терміни та визначення. Чинний з 01.01.1995.

3. Автоматическая аппаратура контроля /под ред. Н.Н.Пономарева. – М.: Сов. Радио, 1973. – 328 с.

4. Качество продукции, испытания, сертификация. Терминология: Справочное пособие. – Вып. 4. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 144 с.

5. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. – М.: Мир, 1985. – 272 c.

6. Я.А.Крохин. Диагностика: точная классификация – крах метрологии. www.krokhin.com

7. Крохин Я.А., Козаневич З.Я. Групповая точность и ее последствия. www.krokhin.com

8. Крохин Я.А., Козаневич З.Я. Введение в диагностику. www.krokhin.com

9. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 1. – М.: Сов. Радио, 1966. – 728 с.

10. Микиша А.М., Орлов В.Б. Толковый математический словарь. Основные термины. – М.: Рус. яз., 1989. – 244 с.

11. Хемминг Р.В. Численные методы. – М.: Наука, 1972. – 400 с.

12. Я.А.Крохин. Диагноз. www.krokhin.com

13. Юдин М.Ф., Селиванов М.Н., Тищенко О.Ф., Скороходов А.И. Основные термины в области метрологии. Словарь-справочник. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 113 с.

сентябрь 2008