基于故障樹分析的科研團隊系統可靠性研究

楊建仁，賈相如

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

基于故障樹分析的科研團隊系統可靠性研究

楊建仁1，賈相如2

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

科研團隊的系統可靠性是指科研團隊在規定的環境下、規定的時間內、規定條件下成功地完成科學技術研究與開發、實現科研創新的概率。本文結合科技創新的一般流程，通過故障樹方法的運用，得到了影響科研團隊系統可靠性的三方面主要因素：一是科研團隊成員專業、技術及整體配置；二是科研團隊的研發資金和研究設施支持；三是科研團隊的組織和管理。

故障樹分析；科研團隊；科技創新；系統可靠性

1 引言

在很長一段時期里，科學研究都是以個人單獨研究的形式展開的[1]。但隨著科學研究活動的拓展，人類協作的本能在科學研究中得到了體現，科學家們以及各種對科學感興趣的人開始共同研究和探討一些科學問題，并建立了便于合作研究的科學團體和科研組織[2]，各種類型的科研團隊也就逐漸成為科學研究的基本業務單位。近年來，通過組建團隊進行科技創新，已成為國內外比較普遍的科研活動組織形式，科研團隊的有關研究，也成為當今學術界研究的一個熱點。本文運用可靠性工程領域的故障樹研究方法，對科研團隊的系統可靠性進行分析，旨在為相關研究提供一定參考和借鑒。

2 科研團隊及其系統可靠性

對科研團隊的系統可靠性進行分析，應建立在對科研團隊的系統可靠性概念的準確理解基礎之上。

2.1 科研團隊的概念

關于什么是科研團隊，國內外學者有不同的界定。綜合一些有代表性的國內外學者的觀點[3-8]，筆者認為，科研團隊是以科研創新為共同目的、以科學技術研究和開發為內容，由學術和專業技能相近或互補的多個成員圍繞一定科研項目并承擔不同分工而形成的學術組織。從上述定義中可以看出，科研團隊至少包括以下幾層含義：

（1）科研團隊的成員具有共同的目標

這也是一般團隊形成的基礎，正是由于共同的目標存在，才使得團隊各個成員形成結合的共同意愿和行動。科研團隊和一般團隊的形成一樣，也是由于團隊的各個成員基于共同的目標而相互結合，與一般團隊不同的是，科研團隊的共同目標是進行某項或某些科研創新。

（2）“科學技術研究與開發”是該科研團隊的工作內容，學術組織是其本質屬性

科研團隊因為共同的科研創新目標結合在一起，進行科學技術研究與開發自然就成為科研團隊的工作內容，由于工作內容的特殊性，決定了科研團隊的本質屬性是一個學術組織。

（3）科研團隊是由兩個以上的成員組成

科研團隊首先是一個“團體”，它的成員數自然不只一個，而是兩個以上。由于目標和工作內容的需要，科研團隊的成員的學術和專業技能一般是相近或互補的。

（4）科研團隊成員在共同的工作中承擔不同的分工

科研團隊由兩個以上的成員組成，他們為共同的科研創新目標進行科學技術研究與開發工作，而為了更好地完成共同的目標，他們應根據各自的學術和專業技能進行分工。

2.2 科研團隊系統可靠性的界定

系統可靠性是指系統在規定的環境下、規定的時間內、規定條件下無故障地完成其規定功能的概率，它綜合反映了一個系統的耐久性、無故障性、維修性和有效性等[9]。該項定義反映了可靠性具有如下三個特點：

（1）規定條件下的可比性

從其定義可以看出，系統的可靠性受三個“規定”（規定的環境下、規定的時間內、規定條件下）的限制，如果工作環境不同、規定時間長短不同或規定的系統判據不同，系統的可靠性將會有差異。

（2）時間質量指標

系統可靠性是系統在規定時間內保持功能的能力，對它的評定是在系統運行一定時間之后，或者通過系統模擬使用試驗后才能進行，故稱為的質量。

（3）強調可用性

可靠性強調系統在規定的時間內能否充分發揮其功能，即產品的可用性。

因此，科研團隊的系統可靠性是指科研團隊在規定的環境下、規定的時間內、規定條件下成功地完成科學技術研究與開發、實現科研創新的概率。

3 科研團隊系統可靠性的故障樹分析設計

在對科研團隊的系統可靠性進行了界定的基礎上，下文將利用故障樹分析方法，設計對科研團隊的系統可靠性分析的故障樹分析模型。

3.1 故障樹分析原理

故障樹分析是可靠性系統工程的一種標志性方法，最初于1962年由美國貝爾電報公司的電話實驗室開發。1974年，美國原子能委員會運用該方法評價核電站危險性，做出了著名的“拉姆森報告”后，故障樹分析得到廣泛應用和迅速發展。

故障樹分析（Fault Tree Analysis ，簡稱FTA ），也稱失效樹分析，該項方法是一種將系統故障形式的原因由總體部分按樹枝狀逐級細化的分析方法，是對復雜動態系統進行可靠性分析的有效工具。FTA 法是以系統最不希望發生的事件（故障）作為分析的目標事件（頂事件），然后找出系統內可能發生的部件失效、環境變化、人為失誤等因素（各類底事件）與系統失效之間的邏輯聯系，并用倒立樹狀圖形進行表示。故障樹分析方法一般可分為熟悉系統、調查事故、確定頂上事件、確定目標值、調查原因事件、畫出故障樹、分析等關鍵步驟。

之后，新的海底往兩邊均勻地推開山脊上密度較大的現有巖塊，在地球表面的海洋板塊之間漂離得越來越遠，直到最終被海溝吞沒或撞到海岸上。當板塊相撞之時，一個板塊會滑動到另一個板塊下面，熔化成地球內部的物質。科學家認為，自從侏羅紀時代，一片相當于太平洋大小的水域獨自潛沒于美洲大陸之下，這也是那里的海底較為年輕的原因。

故障樹分析采用邏輯的分析思路和圖形的表現形式，能把復雜的系統問題表現得直觀、明了，既可以做定性分析，又可以做定量分析，體現了以系統工程方法研究安全問題的系統性、準確性和預測性。

3.2 基于故障樹的科研團隊系統可靠性模型

根據故障樹的分析方法，本文研究科研團隊的系統可靠性將分三個階段進行，一是對科研創新工作一般業務流程進行流程圖分析；二是在科研創新的一般業務流程基礎上，繪制科研團隊系統可靠性的故障樹圖；三是對科研團隊系統可靠性故障樹圖的分析。

3.2.1 科技創新工作一般過程的流程圖分析

為了更好地對科研團隊系統可靠性分析，作者就科技創新工作的一般過程，繪制了科技創新工作的業務流程圖，如圖1：

圖1 科技創新一般業務流程圖

3.2.2 科研團隊系統可靠性的故障樹圖

綜上所述，科研團隊的系統可靠性是指科研團隊在規定的環境下、規定的時間內、規定條件下成功地完成科學技術研究與開發、實現科研創新的概率。因此，科研團隊的系統可靠性可以用系統可靠度來衡量，在這里，系統可靠度表示科研團隊在規定的環境下、規定的時間內、規定條件下無故障地完成科學技術研究與開發工作項目的概率，即。又定義系統失效概率為系統在時刻 之前失效的概率[10]，即則系統可靠度也可表示如公式1：

根據上述對科研系統可靠性的界定以及對科研工作一般過程的流程圖分析，我們可以對科研團隊的系統可靠性進行故障樹圖分析。很明顯，頂事件為科研團隊某項目研究失敗，從該事件出發，尋找導致科研團隊項目研究失敗的原因事件，并進行層層分解，可得到科研團隊科技創新系統可靠性的故障樹，如圖2：

圖2 科研團隊科技創新系統可靠性故障樹圖

3.2.3 分析

根據圖2，影響科研團隊科技創新系統可靠性的因素主要集中如下三個方面：

（1）科研團隊成員專業、技術及整體配置

首先，科研團隊成員個人的專業技術能力，直接影響到科研團隊研發工作的質量和效率。一個好的科研團隊，必然離不開優秀的科研人員，離不開優秀科研人員較高的專業、技術能力。其次，一個優秀的科研團隊不僅需要優秀的科研人員，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隊成員在專業、技術、能力、研究時間等諸多方面的合理組合和配置，尤其是當這種組合和配置符合課題研究需要的時候，它便達到了優化。否則，如果團隊的整體配置不合理，將極大制約科研團隊的科研創新能力。

（2）科研團隊的組織和管理工作

科研團隊的組織和管理，在很大程度上也會影響科研團隊的科研創新能力。具體而言，主要體現在以下兩方面：

一是科研團隊的分工與合作。首先，科研團隊的組織和管理應該科學分析課題研究的需要，考慮團隊成員的專業和技術能力，進行合理的分工，充分發揮團隊成員的個人能力。其次，團隊的組織和管理還應在分工的基礎上，促進團隊成員的交流與合作，并使團隊成員能及時交流各自的顯性知識和隱性知識，使個人知識與集體智慧有機地結合起來。如果科研團隊的分工與合作問題沒解決好，將切實影響其科研創新能力。

二是科研團隊的科研進度管理機制。科研團隊的研究工作通常都是有時間要求的，為了在要求時間內完成課題任務，科研團隊的組織和管理自然就必須講求進度管理。加快科研進度是項綜合性的工作，在科研團隊的配置、研發資金和研發設施給定的條件下，調動團隊成員的研究積極性是主要途徑。如果科研的進度管理工作沒做好，導致在要求時間內沒完成課題任務，往往也構成一種科研的失敗。

（3）科研團隊的研發資金和研究設施支持

科研活動必然要受經濟的制約，科研團隊的科技開發與創新活動必然需要投入一定資金和配套相應的研究設施。在研發資金和研究設施支持不力時，科研團隊進行科研創新活動時將受到極大制約。

4 結束語

20世紀以來，科學發生了從小科學到大科學的轉型。在小科學時代，科學家個體的研究是從事科學研究的主要形式。在當代大科學時代，科研團隊成為了科學研究最基層也是最重要的研究組織形式，在科研工作中發揮著越來越重要的作用。科研團隊的系統可靠性決定著科研團隊進行科學技術研究與開發的結果與效率，它主要受團隊成員個體及整體配置、團隊的組織與管理、研發資金和設施的支持等因素影響，提高科研團隊的系統可靠性，應重點關注這些方面。

[1] 周寄中.科學殿堂里的共同體[M].北京:人民出版社,1987.

[2] 周寄中.科學技術創新管理[M].北京:經濟科學出版社,2002.

[3] 斯蒂芬·P·羅賓斯.管理學(第4版)[M].北京:中國人民大學出版社,2001.

[4] StewartGreg L, et al. Team Work and Group Dynamics[M].New York: J. Wiley,1999.

[5] 喬恩·R·卡曾巴赫,道格拉斯·K·史密斯.團隊的智慧:創建績優組織[M].北京:經濟科學出版社,1999.

[6] 梅雷迪思·貝爾賓.超越團隊[M].北京:中信出版社,2001.

[7] 蔣日富,霍國慶,譚紅軍,等.科研團隊知識創新績效影響要素研究——基于我國國立科研機構的調查分析[J].科學學研究,2007,25(2):364-372.

[8] 卜祥云,唐貴伍,蔡翔.高校創新型科研團隊:概念、特征及功能[J].科技管理研究,2008,28(10):90-92.

[9] 郭永基.可靠性工程原理[M].清華大學出版社,施普林格出版社,2002.

[10] 約瑟夫·M·朱蘭(Joseph M. Juran).朱蘭質量手冊:第5版[M].北京:中國人民大學出版社,2003:1623-1626.

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

本文為江西省哲學社會科學重點研究基地（2014年）規劃項目《區域經濟可持續發展與陶瓷產業規制研究》（項目批準號：14SKJD25）的階段性研究成果。

楊建仁（1978-），景德鎮陶瓷學院管理與經濟學院教師，副教授，博士，碩士生導師，主要從事陶瓷產業經濟、區域經濟與科技管理研究。