基于故障樹(shù)分析的科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性研究

楊建仁，賈相如

（1.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，江西 景德鎮(zhèn) 333403；2.江鈴汽車(chē)股份有限公司，南昌 330003）

基于故障樹(shù)分析的科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性研究

楊建仁1，賈相如2

（1.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，江西 景德鎮(zhèn) 333403；2.江鈴汽車(chē)股份有限公司，南昌 330003）

科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性是指科研團(tuán)隊(duì)在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下成功地完成科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)新的概率。本文結(jié)合科技創(chuàng)新的一般流程，通過(guò)故障樹(shù)方法的運(yùn)用，得到了影響科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性的三方面主要因素：一是科研團(tuán)隊(duì)成員專(zhuān)業(yè)、技術(shù)及整體配置；二是科研團(tuán)隊(duì)的研發(fā)資金和研究設(shè)施支持；三是科研團(tuán)隊(duì)的組織和管理。

故障樹(shù)分析；科研團(tuán)隊(duì)；科技創(chuàng)新；系統(tǒng)可靠性

1 引言

在很長(zhǎng)一段時(shí)期里，科學(xué)研究都是以個(gè)人單獨(dú)研究的形式展開(kāi)的[1]。但隨著科學(xué)研究活動(dòng)的拓展，人類(lèi)協(xié)作的本能在科學(xué)研究中得到了體現(xiàn)，科學(xué)家們以及各種對(duì)科學(xué)感興趣的人開(kāi)始共同研究和探討一些科學(xué)問(wèn)題，并建立了便于合作研究的科學(xué)團(tuán)體和科研組織[2]，各種類(lèi)型的科研團(tuán)隊(duì)也就逐漸成為科學(xué)研究的基本業(yè)務(wù)單位。近年來(lái)，通過(guò)組建團(tuán)隊(duì)進(jìn)行科技創(chuàng)新，已成為國(guó)內(nèi)外比較普遍的科研活動(dòng)組織形式，科研團(tuán)隊(duì)的有關(guān)研究，也成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本文運(yùn)用可靠性工程領(lǐng)域的故障樹(shù)研究方法，對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析，旨在為相關(guān)研究提供一定參考和借鑒。

2 科研團(tuán)隊(duì)及其系統(tǒng)可靠性

對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析，應(yīng)建立在對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性概念的準(zhǔn)確理解基礎(chǔ)之上。

2.1 科研團(tuán)隊(duì)的概念

關(guān)于什么是科研團(tuán)隊(duì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者有不同的界定。綜合一些有代表性的國(guó)內(nèi)外學(xué)者的觀點(diǎn)[3-8]，筆者認(rèn)為，科研團(tuán)隊(duì)是以科研創(chuàng)新為共同目的、以科學(xué)技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)為內(nèi)容，由學(xué)術(shù)和專(zhuān)業(yè)技能相近或互補(bǔ)的多個(gè)成員圍繞一定科研項(xiàng)目并承擔(dān)不同分工而形成的學(xué)術(shù)組織。從上述定義中可以看出，科研團(tuán)隊(duì)至少包括以下幾層含義：

（1）科研團(tuán)隊(duì)的成員具有共同的目標(biāo)

這也是一般團(tuán)隊(duì)形成的基礎(chǔ)，正是由于共同的目標(biāo)存在，才使得團(tuán)隊(duì)各個(gè)成員形成結(jié)合的共同意愿和行動(dòng)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)和一般團(tuán)隊(duì)的形成一樣，也是由于團(tuán)隊(duì)的各個(gè)成員基于共同的目標(biāo)而相互結(jié)合，與一般團(tuán)隊(duì)不同的是，科研團(tuán)隊(duì)的共同目標(biāo)是進(jìn)行某項(xiàng)或某些科研創(chuàng)新。

（2）“科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)”是該科研團(tuán)隊(duì)的工作內(nèi)容，學(xué)術(shù)組織是其本質(zhì)屬性

科研團(tuán)隊(duì)因?yàn)楣餐目蒲袆?chuàng)新目標(biāo)結(jié)合在一起，進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)自然就成為科研團(tuán)隊(duì)的工作內(nèi)容，由于工作內(nèi)容的特殊性，決定了科研團(tuán)隊(duì)的本質(zhì)屬性是一個(gè)學(xué)術(shù)組織。

（3）科研團(tuán)隊(duì)是由兩個(gè)以上的成員組成

科研團(tuán)隊(duì)首先是一個(gè)“團(tuán)體”，它的成員數(shù)自然不只一個(gè)，而是兩個(gè)以上。由于目標(biāo)和工作內(nèi)容的需要，科研團(tuán)隊(duì)的成員的學(xué)術(shù)和專(zhuān)業(yè)技能一般是相近或互補(bǔ)的。

（4）科研團(tuán)隊(duì)成員在共同的工作中承擔(dān)不同的分工

科研團(tuán)隊(duì)由兩個(gè)以上的成員組成，他們?yōu)楣餐目蒲袆?chuàng)新目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)工作，而為了更好地完成共同的目標(biāo)，他們應(yīng)根據(jù)各自的學(xué)術(shù)和專(zhuān)業(yè)技能進(jìn)行分工。

2.2 科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性的界定

系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下無(wú)故障地完成其規(guī)定功能的概率，它綜合反映了一個(gè)系統(tǒng)的耐久性、無(wú)故障性、維修性和有效性等[9]。該項(xiàng)定義反映了可靠性具有如下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）規(guī)定條件下的可比性

從其定義可以看出，系統(tǒng)的可靠性受三個(gè)“規(guī)定”（規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下）的限制，如果工作環(huán)境不同、規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)短不同或規(guī)定的系統(tǒng)判據(jù)不同，系統(tǒng)的可靠性將會(huì)有差異。

（2）時(shí)間質(zhì)量指標(biāo)

系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持功能的能力，對(duì)它的評(píng)定是在系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間之后，或者通過(guò)系統(tǒng)模擬使用試驗(yàn)后才能進(jìn)行，故稱(chēng)為的質(zhì)量。

（3）強(qiáng)調(diào)可用性

可靠性強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能否充分發(fā)揮其功能，即產(chǎn)品的可用性。

因此，科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性是指科研團(tuán)隊(duì)在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下成功地完成科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)新的概率。

3 科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性的故障樹(shù)分析設(shè)計(jì)

在對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了界定的基礎(chǔ)上，下文將利用故障樹(shù)分析方法，設(shè)計(jì)對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性分析的故障樹(shù)分析模型。

3.1 故障樹(shù)分析原理

故障樹(shù)分析是可靠性系統(tǒng)工程的一種標(biāo)志性方法，最初于1962年由美國(guó)貝爾電報(bào)公司的電話(huà)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)。1974年，美國(guó)原子能委員會(huì)運(yùn)用該方法評(píng)價(jià)核電站危險(xiǎn)性，做出了著名的“拉姆森報(bào)告”后，故障樹(shù)分析得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。

故障樹(shù)分析（Fault Tree Analysis ，簡(jiǎn)稱(chēng)FTA ），也稱(chēng)失效樹(shù)分析，該項(xiàng)方法是一種將系統(tǒng)故障形式的原因由總體部分按樹(shù)枝狀逐級(jí)細(xì)化的分析方法，是對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的有效工具。FTA 法是以系統(tǒng)最不希望發(fā)生的事件（故障）作為分析的目標(biāo)事件（頂事件），然后找出系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生的部件失效、環(huán)境變化、人為失誤等因素（各類(lèi)底事件）與系統(tǒng)失效之間的邏輯聯(lián)系，并用倒立樹(shù)狀圖形進(jìn)行表示。故障樹(shù)分析方法一般可分為熟悉系統(tǒng)、調(diào)查事故、確定頂上事件、確定目標(biāo)值、調(diào)查原因事件、畫(huà)出故障樹(shù)、分析等關(guān)鍵步驟。

之后，新的海底往兩邊均勻地推開(kāi)山脊上密度較大的現(xiàn)有巖塊，在地球表面的海洋板塊之間漂離得越來(lái)越遠(yuǎn)，直到最終被海溝吞沒(méi)或撞到海岸上。當(dāng)板塊相撞之時(shí)，一個(gè)板塊會(huì)滑動(dòng)到另一個(gè)板塊下面，熔化成地球內(nèi)部的物質(zhì)?？茖W(xué)家認(rèn)為，自從侏羅紀(jì)時(shí)代，一片相當(dāng)于太平洋大小的水域獨(dú)自潛沒(méi)于美洲大陸之下，這也是那里的海底較為年輕的原因。

故障樹(shù)分析采用邏輯的分析思路和圖形的表現(xiàn)形式，能把復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題表現(xiàn)得直觀、明了，既可以做定性分析，又可以做定量分析，體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問(wèn)題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測(cè)性。

3.2 基于故障樹(shù)的科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性模型

根據(jù)故障樹(shù)的分析方法，本文研究科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性將分三個(gè)階段進(jìn)行，一是對(duì)科研創(chuàng)新工作一般業(yè)務(wù)流程進(jìn)行流程圖分析；二是在科研創(chuàng)新的一般業(yè)務(wù)流程基礎(chǔ)上，繪制科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性的故障樹(shù)圖；三是對(duì)科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性故障樹(shù)圖的分析。

3.2.1 科技創(chuàng)新工作一般過(guò)程的流程圖分析

為了更好地對(duì)科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性分析，作者就科技創(chuàng)新工作的一般過(guò)程，繪制了科技創(chuàng)新工作的業(yè)務(wù)流程圖，如圖1：

圖1 科技創(chuàng)新一般業(yè)務(wù)流程圖

3.2.2 科研團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)可靠性的故障樹(shù)圖

綜上所述，科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性是指科研團(tuán)隊(duì)在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下成功地完成科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)新的概率。因此，科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性可以用系統(tǒng)可靠度來(lái)衡量，在這里，系統(tǒng)可靠度表示科研團(tuán)隊(duì)在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下無(wú)故障地完成科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)工作項(xiàng)目的概率，即。又定義系統(tǒng)失效概率為系統(tǒng)在時(shí)刻 之前失效的概率[10]，即則系統(tǒng)可靠度也可表示如公式1：

根據(jù)上述對(duì)科研系統(tǒng)可靠性的界定以及對(duì)科研工作一般過(guò)程的流程圖分析，我們可以對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性進(jìn)行故障樹(shù)圖分析。很明顯，頂事件為科研團(tuán)隊(duì)某項(xiàng)目研究失敗，從該事件出發(fā)，尋找導(dǎo)致科研團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目研究失敗的原因事件，并進(jìn)行層層分解，可得到科研團(tuán)隊(duì)科技創(chuàng)新系統(tǒng)可靠性的故障樹(shù)，如圖2：

圖2 科研團(tuán)隊(duì)科技創(chuàng)新系統(tǒng)可靠性故障樹(shù)圖

3.2.3 分析

根據(jù)圖2，影響科研團(tuán)隊(duì)科技創(chuàng)新系統(tǒng)可靠性的因素主要集中如下三個(gè)方面：

（1）科研團(tuán)隊(duì)成員專(zhuān)業(yè)、技術(shù)及整體配置

首先，科研團(tuán)隊(duì)成員個(gè)人的專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力，直接影響到科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)工作的質(zhì)量和效率。一個(gè)好的科研團(tuán)隊(duì)，必然離不開(kāi)優(yōu)秀的科研人員，離不開(kāi)優(yōu)秀科研人員較高的專(zhuān)業(yè)、技術(shù)能力。其次，一個(gè)優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)不僅需要優(yōu)秀的科研人員，而且還需要一種合理的組合和配置。這種組合和配置指的是一種良好的團(tuán)隊(duì)成員在專(zhuān)業(yè)、技術(shù)、能力、研究時(shí)間等諸多方面的合理組合和配置，尤其是當(dāng)這種組合和配置符合課題研究需要的時(shí)候，它便達(dá)到了優(yōu)化。否則，如果團(tuán)隊(duì)的整體配置不合理，將極大制約科研團(tuán)隊(duì)的科研創(chuàng)新能力。

（2）科研團(tuán)隊(duì)的組織和管理工作

科研團(tuán)隊(duì)的組織和管理，在很大程度上也會(huì)影響科研團(tuán)隊(duì)的科研創(chuàng)新能力。具體而言，主要體現(xiàn)在以下兩方面：

一是科研團(tuán)隊(duì)的分工與合作。首先，科研團(tuán)隊(duì)的組織和管理應(yīng)該科學(xué)分析課題研究的需要，考慮團(tuán)隊(duì)成員的專(zhuān)業(yè)和技術(shù)能力，進(jìn)行合理的分工，充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)成員的個(gè)人能力。其次，團(tuán)隊(duì)的組織和管理還應(yīng)在分工的基礎(chǔ)上，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員的交流與合作，并使團(tuán)隊(duì)成員能及時(shí)交流各自的顯性知識(shí)和隱性知識(shí)，使個(gè)人知識(shí)與集體智慧有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。如果科研團(tuán)隊(duì)的分工與合作問(wèn)題沒(méi)解決好，將切實(shí)影響其科研創(chuàng)新能力。

二是科研團(tuán)隊(duì)的科研進(jìn)度管理機(jī)制?？蒲袌F(tuán)隊(duì)的研究工作通常都是有時(shí)間要求的，為了在要求時(shí)間內(nèi)完成課題任務(wù)，科研團(tuán)隊(duì)的組織和管理自然就必須講求進(jìn)度管理。加快科研進(jìn)度是項(xiàng)綜合性的工作，在科研團(tuán)隊(duì)的配置、研發(fā)資金和研發(fā)設(shè)施給定的條件下，調(diào)動(dòng)團(tuán)隊(duì)成員的研究積極性是主要途徑。如果科研的進(jìn)度管理工作沒(méi)做好，導(dǎo)致在要求時(shí)間內(nèi)沒(méi)完成課題任務(wù)，往往也構(gòu)成一種科研的失敗。

（3）科研團(tuán)隊(duì)的研發(fā)資金和研究設(shè)施支持

科研活動(dòng)必然要受經(jīng)濟(jì)的制約，科研團(tuán)隊(duì)的科技開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新活動(dòng)必然需要投入一定資金和配套相應(yīng)的研究設(shè)施。在研發(fā)資金和研究設(shè)施支持不力時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行科研創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)將受到極大制約。

4 結(jié)束語(yǔ)

20世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)發(fā)生了從小科學(xué)到大科學(xué)的轉(zhuǎn)型。在小科學(xué)時(shí)代，科學(xué)家個(gè)體的研究是從事科學(xué)研究的主要形式。在當(dāng)代大科學(xué)時(shí)代，科研團(tuán)隊(duì)成為了科學(xué)研究最基層也是最重要的研究組織形式，在科研工作中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用?？蒲袌F(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性決定著科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的結(jié)果與效率，它主要受團(tuán)隊(duì)成員個(gè)體及整體配置、團(tuán)隊(duì)的組織與管理、研發(fā)資金和設(shè)施的支持等因素影響，提高科研團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)可靠性，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這些方面。

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[2] 周寄中.科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新管理[M].北京:經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社,2002.

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A Study on the Reliability of Scientific Research Teams Based on the Fault Tree Analysis

YANG Jian-ren1, JIA Xiang-ru2
(1. Jingdezhen Ceramic University, Jingdezhen, Jiangxi 333403, China; 2. Jiangling Motors Co., Ltd., Nanchang 330003, China)

It is system reliability of scientific research team that is refers to the probability to complete a scientific and technical research project and achieve innovation for the scientific research team in the given environment, the stipulated time and under the given condition. Combined with the general flow of scientific and technological innovation, and the method of Fault Tree Analysis was used, this paper explored the system reliability of scientific research team, and the following three factors that affect the reliability: first is the professional and technical conditions of scientific research team members and integral configuration of research team; two is capital and research facilities support; and three is the organization and management of the scientific research team.

fault tree analysis; scientific research team; scientific and technological innovation; system reliability

F204

A

1672-6286(2016)8-0017-6

本文為江西省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地（2014年）規(guī)劃項(xiàng)目《區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展與陶瓷產(chǎn)業(yè)規(guī)制研究》（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：14SKJD25）的階段性研究成果。

楊建仁（1978-），景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院教師，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事陶瓷產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)與科技管理研究。