可靠性学科的发展史

可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性又可分为两种：一种是固有可靠性，是指产品在设计、制造过程中，产品对象已经赋予的固有属性，这部分的可靠性是在产品在设计开发时可以控制的；一种是使用可靠性，是指产品在实际使用过程中表现出来的可靠性，除了固有可选性的影响因素外，还需要考虑产品安装、操作使用、维修保障等各方面因素的影响。

其实，与可靠性有关的数学基础理论很早就发展起来了。可靠性最主要的理论基础概率论早在17 世纪初就逐步确立；另一主要基础理论数理统计学在20世纪30 年代初期也得到了迅速发展；作为与工程实践的结合,除了三、四十年代提出的机械维修概率、长途电话强度的概率分布、更新理论、试件疲劳与极限理论的关系外，1939 年瑞典人威布尔为了描述材料的疲劳强度而提出了威布尔分布，后来成为可靠性最常用的分布之一。德国的V-1火箭是第一个运用系统可靠性理论计算的飞行器。德国在研制V-1火箭后期，提出用串联系统理论，得出火箭系统可靠度等于所有元器件、零部件乘积的结论。根据可选性乘积定律，计算出该火箭可靠度为0.75。而电子管的可选性太差是导致美国航空无线电设备可靠性问题的最大因素。于是美国在1943年成立成立电子管研究委员会，专门研究电子管的可靠性问题。

所以，二十世纪四十年代被认为是可靠性萌芽时期。到了20世纪中期，是可靠性兴起和形成的重要时期。为了解决电子设备和复杂导弹系统的可靠性问题，美国展开了有组织的可靠性研究。其间，在可靠性领域最有影响力的事件是1952年成立的电子设备可靠性咨询小组（AGREE），它是由美国国防部成立的一个由军方、工业领域和学术领域三方共同组成的、在可靠性设计、试验及管理的程序及方法上有所推动的、并确定了美国可靠性工程发展方向的组织。AGREE组织在1955年开始制订和实施从设计、试验、生产到交付、储存和使用的全面的可靠性计划，并在1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告，从9方面全面阐述可靠性的设计、试验、管理的程序和方法，成为可靠性发展的奠基性文件。这个组织的成立和这份报告的出现，也标志着可靠性学科发展的重要里程碑，此时，它已经成为一门真正的独立的学科。

可靠性工程全面发展的阶段是在此后的十多年——20世纪60年代。随着可

靠性学科的全面发展，其研究已经从电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械设备、动力、土木建筑、冶金、化工等部门。在这十年中，美国先后开发出战斗机、坦克、导弹、宇宙飞船等装备，都是按照1957年AGREE报告中提出的、被美国国防部和国家航空航天局认可的一整套可靠性设计、试验和管理的程序和方法进行设计开发的。此设计试验管理程序和方法在新产品的研制中得到广泛应用并发展、检验，逐渐形成一套比较完善的可靠性设计、试验和管理标准。此时，已经形成了针对不同产品制订的较完善的可靠性大纲，并定量规定了可靠性要求，可进行可靠性分配和预测。在理论上，有了故障模式及影响分析（FMEA）和故障树分析（FTA）。在设计理念上，采用了余度设计，并进行可靠性试验、验收试验和老练试验，在管理上对产品进行可靠性评审，使装备可靠性提升明显。美国的可靠性研究使其在军事、宇航领域装备可靠性大大增加。在此十年期间，许多其他工业发达国家，如日本、苏联等国家也相继对可靠性理论、试验和管理方法进行研究，并推动可靠性分析向前迈进。

二十世纪七十年代，可靠性理论与实践的发展进入了成熟的应用阶段。世界先进国家都在可靠性方面有所应用。例如美国建立集中统一的可靠性管理机构，负责组织、协调可靠性政策、标准、手册和重大研究课题，成立全国数据网，加强政府与工业部门间的技术信息交流，并制定了完善的可选性设计、试验及管理的方法和程序。在项目设计上，从一开始设计对象的型号论证开始，就强调可靠性设计，在设计制造过程中，通过加强对元器件的控制，强调环境应力筛选、可靠性增长试验和综合环境应力可靠性试验等来提高设计对象的可靠性。

八十年代开始，可靠性一直向更深更广的方向发展。在技术上深入开展软件可靠性、机械可靠性、光电器件可靠性和微电子器件可靠性的研究，全面推广计算机辅助设计技术在可靠性领域的应用，采用模块化、综合化和如超高速集成电路等可靠性高的新技术来提高设计对象的可靠性。可靠性在世界得以普遍应用和发展。

到了二十世纪九十年代，可靠性在向着综合化、自动化、系统化和智能化的方向发展。综合化是指统一的功能综合设计而不是分立单元的组合叠加，以提高系统的信息综合利用和资源共享能力。自动化是指设计对象具有功能的一定自动执行能力，可提高产品在使用过程中的可靠性。系统化是指研究对象要能构成有

机体系，发挥单个对象不能发挥的整体效能。智能化将计算技术引入，采用例如人工智能等先进技术，提高产品系统的可靠性和维修性。

随着科学技术的迅速发展，对产品的可靠性提出越来越高的要求，可靠性的发展已到观念更新、新的可靠性设计技术不断产生阶段。可靠性日新月异的发展，这是当前主流，但也有不和谐处：不重视可靠性、可靠性人才奇缺、没有可靠性管理、对可靠性认识模糊等，严重阻碍可靠性的发展。可靠性发展中出现的问题，必须引起有关部门给予高度重视。

可靠性培训、可靠性人才培养应成为当前教育部门的重点任务。

企业领导要对员工尽快补上可靠性知识： 正因为高等院校没有开设可靠性知识教学课程，就必须由企业来补上。目前大多数企业热衷于让员工取得各种上岗证，如会计、计算机、英语等上岗证，为什么不可以设立可靠性知识培训的上岗证呢？如果没有可靠性相关知识，则可以说，研发的产品就没有可靠性保障。可靠性是一个花钱的工程，而可靠性培训则是一个产品可靠性经费中很小的一部分，这一点经费都不愿意付出，今后将会花更多的经费去维修、返工。省时、省力、省经费，这就是可靠性知识培训为企业代来的好处。 抓根本，抓基础，培养更多的可靠性工作者，这是企业生存的根本所在。

可靠性是设计进去的，是管理出来的。根据国内外有关统计分析，认为产品故障有80-90%是因产品设计原因造成的。因此，产品设计阶段就抓可靠性是抓源头、抓根本、抓关键。可靠性设计技术有若干种，而且随着科学技术发展而发展，如过去不被重视的电磁兼容设计技术、接地设计技术、雷击浪涌保护设计技术等，目前在电子工业中已成为关注焦点。可靠性设计技术在产品设计中得到应用，就重点保障了产品可靠性。可靠性是个系统工程，再抓好元器件正确选用，生产过程中的各个环节保障质量，采用各种可靠性试验方法，注重元器件失效分析等，这就保障了产品可靠性。

可靠性是管理出来的，这还没有引起企业领导足够重视。可靠性是个系统工程，复杂且涉及面很广，没有一个机构来统筹考虑和贯彻实施，是无法使产品可靠性得到保障。可靠性管理机构中有专人来主抓产品可靠性，他的工作量很大，要在方案论证阶段就必须介入，提出可靠性保证大纲，要确定可靠性指标，并提出可靠性计划，确定可靠性经费、进行产品可靠性预计和分配，列出元器件选用

清单，审查图纸是否贯彻可靠性设计准则。拟定各种可靠性试验方案，要进行元器件失效分析，制定可靠性培训技术，要走访用户，以及制定出单位贯彻执行的可靠性规章制度等等。

可靠性管理机构设置形式有多种，一种是在设计部门成立可靠性研究室，一种是在全质办设专人来管，另一种是在检验部门设专人来管，对小产品由线路主管来兼管可靠性等等。总之，可靠性必须有专人来管理。这几种管理方式，将可靠性管理人员设在设计部门最为合适，最能贯彻实施可靠性各项任务。目前一个较为复杂或大型产品一般设有三师：线路主管设计师、结构主管设计师和工艺主管设计师，现在又增加一个可靠性主管设计师。可靠性主管设计师首先是线路设计人员，懂设计又懂可靠性。可靠性主管设计师要有职有权，制定的各种规章制度才能贯彻实施。可靠性主管设计师从设计抓起，抓源头、抓根本，这就保障了产品可靠性。

可靠性成为一门独立的学科仅仅四十多年，已经取得了很大的成就，但其在发展研究上也有亟待解决的问题。首先，目前对电子产品的可靠性研究已较成熟，对机械系统的可靠性研究要晚，由于机械零件的失效模式和电子元件相比有很大差别，机械系统的构成也不同于电子系统，机械系统的受载方式更为复杂，其失效的影响因素也更为多样，至今还没有数学模型和分析方法可直接用于机械系统进行可靠性研究。目前应用于机械系统的可靠性分析方法基本沿用以电子元件或设备为对象总结出来的可靠性方法，这就有可能导致对机械系统的可靠性分析与设计走入误区。其次，如何在小样本条件下确定系统的可靠性参数是一个迫切需要解决的问题。最后，常规的可靠性理论是在二态假设和概率假设基础上建立的，但在可靠性工程实际中,很难满足上述两个基本假设，用常规可靠性理论进行系统评价并不能完全反映实际情况。总之，系统可靠性从诞生、发展到应用已经逐步向着各学科渗透，但在现代科技飞速发展的时期，系统可靠性在理论和研究模式上还有欠缺，需要结合其他理论如模糊理论、人工智能等，使可靠性理论、试验和管理能够更成熟、更完善。