楊建仁，賈相如

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

基于故障樹分析的科研團隊系統(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.江鈴汽車股份有限公司，南昌 330003）

科研團隊的系統(tǒng)可靠性是指科研團隊在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定條件下成功地完成科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)、實現(xiàn)科研創(chuàng)新的概率。本文結(jié)合科技創(chuàng)新的一般流程，通過故障樹方法的運用，得到了影響科研團隊系統(tǒng)可靠性的三方面主要因素：一是科研團隊成員專業(yè)、技術(shù)及整體配置；二是科研團隊的研發(fā)資金和研究設(shè)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(chuàng)新；系統(tǒng)可靠性

1 引言

在很長一段時期里，科學(xué)研究都是以個人單獨研究的形式展開的[1]。但隨著科學(xué)研究活動的拓展，人類協(xié)作的本能在科學(xué)研究中得到了體現(xiàn)，科學(xué)家們以及各種對科學(xué)感興趣的人開始共同研究和探討一些科學(xué)問題，并建立了便于合作研究的科學(xué)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(xué)研究的基本業(yè)務(wù)單位。近年來，通過組建團隊進行科技創(chuàng)新，已成為國內(nèi)外比較普遍的科研活動組織形式，科研團隊的有關(guān)研究，也成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界研究的一個熱點。本文運用可靠性工程領(lǐng)域的故障樹研究方法，對科研團隊的系統(tǒng)可靠性進行分析，旨在為相關(guān)研究提供一定參考和借鑒。

2 科研團隊及其系統(tǒng)可靠性

對科研團隊的系統(tǒng)可靠性進行分析，應(yīng)建立在對科研團隊的系統(tǒng)可靠性概念的準(zhǔn)確理解基礎(chǔ)之上。

2.1 科研團隊的概念

關(guān)于什么是科研團隊，國內(nèi)外學(xué)者有不同的界定。綜合一些有代表性的國內(nèi)外學(xué)者的觀點[3-8]，筆者認(rèn)為，科研團隊是以科研創(chuàng)新為共同目的、以科學(xué)技術(shù)研究和開發(fā)為內(nèi)容，由學(xué)術(shù)和專業(yè)技能相近或互補的多個成員圍繞一定科研項目并承擔(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(biāo)

這也是一般團隊形成的基礎(chǔ)，正是由于共同的目標(biāo)存在，才使得團隊各個成員形成結(jié)合的共同意愿和行動?？蒲袌F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(biāo)而相互結(jié)合，與一般團隊不同的是，科研團隊的共同目標(biāo)是進行某項或某些科研創(chuàng)新。

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

科研團隊因為共同的科研創(chuàng)新目標(biāo)結(jié)合在一起，進行科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)自然就成為科研團隊的工作內(nèi)容，由于工作內(nèi)容的特殊性，決定了科研團隊的本質(zhì)屬性是一個學(xué)術(shù)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(shù)自然不只一個，而是兩個以上。由于目標(biāo)和工作內(nèi)容的需要，科研團隊的成員的學(xué)術(shù)和專業(yè)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(dān)不同的分工

科研團隊由兩個以上的成員組成，他們?yōu)楣餐目蒲袆?chuàng)新目標(biāo)進行科學(xué)技術(shù)研究與開發(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)和專業(yè)技能進行分工。

2.2 科研團隊系統(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)定的時間內(nèi)、規(guī)定條件下無故障地完成其規(guī)定功能的概率，它綜合反映了一個系統(tǒng)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(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“規(guī)定”（規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定條件下）的限制，如果工作環(huán)境不同、規(guī)定時間長短不同或規(guī)定的系統(tǒng)判據(jù)不同，系統(tǒng)的可靠性將會有差異。

（2）時間質(zhì)量指標(biāo)

系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的能力，對它的評定是在系統(tǒng)運行一定時間之后，或者通過系統(tǒng)模擬使用試驗后才能進行，故稱為的質(zhì)量。

（3）強調(diào)可用性

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

因此，科研團隊的系統(tǒng)可靠性是指科研團隊在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定條件下成功地完成科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)、實現(xiàn)科研創(chuàng)新的概率。

3 科研團隊系統(tǒng)可靠性的故障樹分析設(shè)計

在對科研團隊的系統(tǒng)可靠性進行了界定的基礎(chǔ)上，下文將利用故障樹分析方法，設(shè)計對科研團隊的系統(tǒng)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(tǒng)工程的一種標(biāo)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(fā)。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(yīng)用和迅速發(fā)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(tǒng)故障形式的原因由總體部分按樹枝狀逐級細(xì)化的分析方法，是對復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)進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（各類底事件）與系統(tǒng)失效之間的邏輯聯(lián)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(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、畫出故障樹、分析等關(guān)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(xiàn)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(dāng)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(nèi)部的物質(zhì)?？茖W(xué)家認(rèn)為，自從侏羅紀(jì)時代，一片相當(dāng)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(xiàn)形式，能把復(fù)雜的系統(tǒng)問題表現(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題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性。

3.2 基于故障樹的科研團隊系統(tǒng)可靠性模型

根據(jù)故障樹的分析方法，本文研究科研團隊的系統(tǒng)可靠性將分三個階段進行，一是對科研創(chuàng)新工作一般業(yè)務(wù)流程進行流程圖分析；二是在科研創(chuàng)新的一般業(yè)務(wù)流程基礎(chǔ)上，繪制科研團隊系統(tǒng)可靠性的故障樹圖；三是對科研團隊系統(tǒng)可靠性故障樹圖的分析。

3.2.1 科技創(chuàng)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(tǒng)可靠性分析，作者就科技創(chuàng)新工作的一般過程，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 科研團隊系統(tǒng)可靠性的故障樹圖

綜上所述，科研團隊的系統(tǒng)可靠性是指科研團隊在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定條件下成功地完成科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)、實現(xiàn)科研創(chuàng)新的概率。因此，科研團隊的系統(tǒng)可靠性可以用系統(tǒng)可靠度來衡量，在這里，系統(tǒng)可靠度表示科研團隊在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定條件下無故障地完成科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)工作項目的概率，即。又定義系統(tǒng)失效概率為系統(tǒng)在時刻 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)上述對科研系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)，尋找導(dǎo)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(chuàng)新系統(tǒng)可靠性的故障樹，如圖2：

圖2 科研團隊科技創(chuàng)新系統(tǒng)可靠性故障樹圖

3.2.3 分析

根據(jù)圖2，影響科研團隊科技創(chuàng)新系統(tǒng)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(yè)、技術(shù)及整體配置

首先，科研團隊成員個人的專業(yè)技術(shù)能力，直接影響到科研團隊研發(fā)工作的質(zhì)量和效率。一個好的科研團隊，必然離不開優(yōu)秀的科研人員，離不開優(yōu)秀科研人員較高的專業(yè)、技術(shù)能力。其次，一個優(yōu)秀的科研團隊不僅需要優(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隊成員在專業(yè)、技術(shù)、能力、研究時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候，它便達到了優(yōu)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(chuàng)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(chuàng)新能力。具體而言，主要體現(xiàn)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(yīng)該科學(xué)分析課題研究的需要，考慮團隊成員的專業(yè)和技術(shù)能力，進行合理的分工，充分發(fā)揮團隊成員的個人能力。其次，團隊的組織和管理還應(yīng)在分工的基礎(chǔ)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(jié)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(chuàng)新能力。

二是科研團隊的科研進度管理機制?？蒲袌F隊的研究工作通常都是有時間要求的，為了在要求時間內(nèi)完成課題任務(wù)，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(fā)資金和研發(fā)設(shè)施給定的條件下，調(diào)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(dǎo)致在要求時間內(nèi)沒完成課題任務(wù)，往往也構(gòu)成一種科研的失敗。

（3）科研團隊的研發(fā)資金和研究設(shè)施支持

科研活動必然要受經(jīng)濟的制約，科研團隊的科技開發(fā)與創(chuàng)新活動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，科研團隊進行科研創(chuàng)新活動時將受到極大制約。

4 結(jié)束語

20世紀(jì)以來，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)時代，科學(xué)家個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)時代，科研團隊成為了科學(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)揮著越來越重要的作用?？蒲袌F隊的系統(tǒng)可靠性決定著科研團隊進行科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)的結(jié)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(fā)資金和設(shè)施的支持等因素影響，提高科研團隊的系統(tǒng)可靠性，應(yīng)重點關(guān)注這些方面。

[1] 周寄中.科學(xué)殿堂里的共同體[M].北京:人民出版社,1987.

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

[3] 斯蒂芬·P·羅賓斯.管理學(xué)(第4版)[M].北京:中國人民大學(xué)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(chuàng)建績優(yōu)組織[M].北京:經(jīng)濟科學(xué)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(chuàng)新績效影響要素研究——基于我國國立科研機構(gòu)的調(diào)查分析[J].科學(xué)學(xué)研究,2007,25(2):364-372.

[8] 卜祥云,唐貴伍,蔡翔.高校創(chuàng)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(xué)出版社,施普林格出版社,2002.

[10] 約瑟夫·M·朱蘭(Joseph M. Juran).朱蘭質(zhì)量手冊:第5版[M].北京:中國人民大學(xué)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(xué)社會科學(xué)重點研究基地（2014年）規(guī)劃項目《區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展與陶瓷產(chǎn)業(yè)規(guī)制研究》（項目批準(zhǔn)號：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、區(qū)域經(jīng)濟與科技管理研究。