1.1 研究可靠性的意义
可靠性问题存在于人们的日常生活中，人们在选购商品时，除了对商品的外观及性能提出各种要求外，在很大程度上要考虑商品的经久耐用问题，这个“经久耐用”即为产品的可靠性问题。早在北宋，《武经总要》就记载了弓箭多次使用弓力不减弱，天气冷热弓力保持不变的问题，这就是早期的可靠性。尽管当时人们并没有明确认识到可靠性问题，但可靠性问题存在于任何产品中。 一、可靠性是战争发展的需要 二、可靠性是企业的命脉 企业的兴旺，决定于产品的竞争力，企业丧失竞争力，就难以生存，而决定产品竞争力的重要因素是产品的可靠性，对于产品都要求达到一定的可靠性指标，否则产品将被拒收，成为废品；或者返修找到故障所在，造成设计。生产和试验费用的增加，有可能将失去用户，导致企业破产。民用企业同样有类似问题。日本人把可靠性当做国家兴旺的大事，其产品可靠性相当高，博得世界用户的称赞，赢得了市场，成为经济强国。总之，在科学技术迅速发展的今天，产品的可靠性显得尤其突出，国家已把可靠性列为评价产品质量的主要指标，可靠性将直接关系到产品研制的成败。产品可靠性与产品性能、成本以及研制周期等基本价值目标有着密切关系。
1.2 可靠性工程的发展
尽管作为产品基本属性的可靠性随着产品的存在而存在，但可靠性作为一门独立的工程学科只有五、六十年的历史，它是从概率论、系统工程、质量控制和生产管理等学科中脱颖而出，从而成为一门新兴的工程学科。 一、国外可靠性工程的发展 1．美国的可靠性工程发展 可靠性工程诞生地在美国。40多年来发展十分迅速，特别是在军事装备和航天领域获得广泛应用，取得很大的成功。因此，了解可靠性工程的发展就必须首先了解美国的可靠性工程发展。

40到50年代——可靠性工程形成： 二次大战期间，当时德国V—Ⅱ火箭的诱导装置和美国雷达与以往的电子设备相比，均达到更加精密程度，但在运输、贮存和使用中却大量出现因故障而丧失战斗力，导致人员的伤亡，甚至导致战役的失败。如美国对日的电子设备中有50%到达战场不能工作；*电子设备在规定时间内，仅有30%的时间能有效工作。于是，德国火箭研制者之一R.Lusser首先利用概率乘积法则，认为N个部件组成的串统，其可靠度等于N个部件的可靠度的乘积，这就是现在常用的串统可靠性乘积定律，并以此算出V—Ⅱ诱导装置可靠度为0.75，*次定量表示产品的可靠性。美国则从电子管开始可靠性研究。1952年美国成立了电子设备可靠性咨询小组，对电子产品的设计、制造、贮存、运输、使用等各方面问题进行深入调查研究，经过5年时间的努力，于1957年6月发表了《电子设备可靠性报告》，从此确定了美国可靠性工程发展的方向，成为美国可靠性工程发展奠基性文件。随后制定了许多可靠性标准、规范等。如《电子设备可靠性》，《电子设备可靠性保证大纲》等。 1954年美国正式召开*届可靠性与质量管理学术交流会。 60年代——可靠性工程全面发展： 美国由于推行阿波罗计划，投入了大量的资金，对航天装置提出了的可靠性要求，大大推进可靠性工程的全面发展。例如，作为飞船的运载火箭，“火星”号共有760万个零件和元件，要求其可靠性相当于2万台电视机同时工作而不允许有一台发生故障。这样高的可靠性要求，除了大力提高元器件的可靠性之外，重要的是进行充分的可靠性设计。到了60年代中期，对可靠性的一些误解，例如“可靠性是电子领域的事情”。“搞可靠性要有高深的概率与数理统计”，“可靠性工程深奥，一般企业搞不了”等被排除了，使可靠性技术进入普及和全面发展时期。美国这一时期主要发展的是： （1）改善可靠性管理，建立可靠性研究机构。1965年美国颁布MIL—STD—785《系统与设备的可靠性大纲》，把可靠性与设计，试验及生产的工程活动结合起来，以保证在产品研制初期能预测并排除潜在的不可靠问题，从而获得良好的经济效益。经过4年的实践，1969年修改为MIL—STD—78。此外在*罗姆航空发展中心组建可靠性分析中心。 （2）制定可靠性试验标准，发展新的试验方法。1963年颁布MIL—STD—781《可靠性试验（指数分析）》，1965年修改为MIL—STD—781A，1967年进一步修改为MIL—STD—781B，并改名为《可靠性鉴定试验及产品验收试验（指数分析）》。5年之内对标准修改两次，可见美国对可靠性研究的重视程度和研究的不断深入。这一标准在上得到广泛应用。为了缩短试验时间，又发展了两种新的试验方法，即加速寿命试验和快速筛选试验。 发展新的可靠性预计技术。1962年颁布MIL—HDBK—217《电子设备可靠性预计》，1965年修改为MIL—HDBK—217A，1979年修改为MIL—HDBK—217C。这本设计手册提供了大量的电子元器件可靠性数据和预计方法，被人们誉为电子设备可靠性的“圣地”，在世界各国得到广泛应用。1961年颁MIL—STD—756《可靠性模型的建立与可靠预计》，1963年修改为MIL—STD—756A。60年代初，美国还颁布MIL—STD—721《可靠性和维修术语的定义》。

（4）开展失效物理研究，发展新的失效模式分析技术。1962年召开了*届电子设备失效物理年会，1967年改名为可靠性物理年会，深入研究设备失效的机理，制定了MIL—STD—1629《故障模式、影响及危害度分析程序》。此外，对安全性也深入研究并制定了MIL—STD—822《系统及有关分系统、设备的安全性大纲》。 （5）重视维修性研究。1963年颁布MIL—STD—470《维修性大纲要求》，1966年颁布MIL—STD—471《维修性鉴定、验收及评价》和维修性手册MIL—HDBK—472《维修性预计》，从而出现了以可靠性为中心的维修性理论。 （6）创建可靠性教育。美国十分重视可靠性知识的普及和教育，到60年代后期，美国40%的大学都设置了可靠性课程，培养了大批的包括硕士和博士在内的各种可靠性工程技术专家。 70年代——可靠性工程进入成熟期，得到深入发展： （1）建立统一的可靠性管理机构。1978年2月成立了直属三军联合后勤司令部的可靠性、可用性和维修性联合技术协调组，该组下设高系统管理、电子设备设计、电子设备试验、机械设备设计、机械设备试验和维修等六个分组。其工作是统一组织、协调内各种可靠性工作，制定可靠性工作的政策和指导性文件。 （2）成立全国统一的可靠性数据交换网。1970年正式成立政府—工业部门数据交换网，到1980年已有220个政府机构和404个工业组织参加该交换网。 （3）重视机械可靠性研究。 （4）改善可靠性设计及试验方法。例如，计算机可靠性辅助设计，研究设备可靠性预计的软件包，研究非电子设备的可靠性设计与试验方法。1977和1978年先后成立机械设备可靠性设计及可靠性试验研究组织，负责研究机械设备的可靠性。制定相应的新设计程序和试验程序。在可靠性试验中采用综合环境应力试验，加强环境应力筛选试验，发展可靠性增长试验，1978年颁布MIL—STD—1635《可靠性增长试验》。 （5）广泛运用以可靠性为中心的维修思想以及自测试设备，提高维修水平。 （6）开展软件可靠性研究。70年代由于微机的出现，使计算机的应用出现高潮，软件研究及应用更加迅速，使一些计算机的软件费用已经超过硬件。而软件同样存在可靠性问题。于是1978年成立三军软件可靠性技术协调组来负责范围内的可靠性研究与协调工作。 （7）制定产品责任法。产品责任（PL）问题是指产品不可靠使消费者蒙受损失，从而到法庭上、为赔偿损害而争执的问题，为此制定产品责任法，使企业更感到可靠的重要性。据1975年美国《质量进展》杂志的预测，由于PL问题，当年请求赔偿金额达5000亿美元。 80年代以后——可靠性工程更受重视且更加成熟：
美国从实践中认识到过去的军事装备过分追求的性能而对可靠性和维修性重视不够，致使装备完好率下降和后勤保障费用大幅度猛增。这一教训使美国政策发生了变化，即从过分追求性能转变为强调可靠性和维修性。于是制定*个可靠性及维修性条令，即1980年正式颁布的5000.40条令《可靠性及维修性》。该条令规定发展各种的可靠性及维修性政策，规定各部门对可靠性和维修性的职责，规定所有装备从一开始就要考虑可靠性和维修性，条令还规定装备可靠性应包括可用性、任务可靠性、维修人力和后勤支援四个方面的指标。此外，还修订和颁发了一批可靠性标准和手册，如表1-1。 2．原苏联的可靠性工程发展 原苏联早在1958年就曾统计过因产品的质量和可靠性问题而损失1500~2000亿卢布的事实，从而认识到了可靠性工程的重要性。原苏联可靠性工作的特点：一是重视对工程师普及可靠性知识，建立在总工程师下的可靠性工作机构，并把可靠性工作机构设在质量管理部门；二是重视可靠性理论研究，原苏联不仅培养了一批如莫戈洛夫、斯米尔诺夫和马尔可夫那样的统计学家和可靠性理论专家，而且不少成果为*，如马尔可夫过程就是可靠性维修性研究中常用的工具；三是注意研究实用的可靠性方法，如设计中采用降额与冗余以弥补原苏联自己生产的电子元器件可靠性较差的不足；四是积极吸收和引用美国的经验和标准；五是原苏联对机械可靠性理论和方法都做了较深入的研究，不少研究著作为各国 表1-1 美国80年代以后颁发的部分可靠性标准及手册
标准代号 标准名称 颁发日期 MIL—STD—721C MIL—STD—756B MIL—STD—785B MIL—STD—1629A MIL—HDBK—189 MIL—HDBK—217D MIL—STD—781D
可靠性及维修性的术语定义 可靠性模型及预计 系统及设备研制与生产阶段可靠大纲 失效模式、影响及危害度分析程序 可靠性增长管理 电子设备的可靠性预计 工程研制鉴定及生产的可靠性试验
1981．6．21 1981．11．18 1980．9．15 1980．11．24 1981．2．13 1982．2．15 1987．7．12
转载；六是重视可靠性信息工作，各工业部门都设有可靠性信息系统，使用户和工业主管部门有机起来，及时分析产品的可靠性变化趋势，评定可靠性对策的有效性。 3．日本的可靠性工程发展 日本可靠性工作特点有四。一是把重点放在民用工业产品，不拘泥于理论研究，采取实用化应用可靠性的观点，这一点可以从我国近几年翻译的日本可靠性书籍中明显看出。二是日本在成功的质量管理基础上引入可靠性工程，两者紧密结合，效果十分显著，欧美等国都赞叹不如。三是日本可靠性工作主要是各大企业自成系统互相保证，企业有内控的可靠性指标的试验及评定的规范标准。对提高可靠性的程度，企业都有明确的目标。比如对电子产品就着重于消除早期故障，对半导体和集成电路都制定了专门的可靠性保证计划。对机械产品则解决寿命耐久性问题，重点放在关键零部件的设计与试验的可靠性保证上。四是日本非常重视可靠性技术的启蒙和培训工作，他们认为只有职工具有的素质，产品才能达到高可靠性的水平。除了高校开设可靠性工程课外，全国不少学术组织也设立可靠性研究会，对可靠性技术普及起到了重要作用。 4．欧洲各国对可靠性也给予很大的关注
英国在标准局成立电子设备可靠性委员会，并从1968年起开始出版可靠性序列标准，如颁发BS5760《设备、系统、元件可靠性标准》，阐明可靠性管理程序和试验方法，并列举26个工程应用实例。并已召开了三届全英可靠性学术会议。其可靠活动基本上也和质量管理活动起来。法国在国立通讯研究所成立“可靠性中心”，进行数据收集分析研究工作，1963年法国开始出版《可靠性》杂志。 二、国内可靠性工程发展 我国可靠性工作虽在50年代就有重视，例如钱学森同志提出用两个不太可靠的元件组成一个可靠的系统。电子工业领域开始建立可靠性与环境试验研究机构。到80年代，我国可靠性工作的发展已十分迅速了。电子工业以提高“三机”（电视机、录音机、收音机）可靠性为中心，大大促进了电子产品可靠性的提高，黑白电视机的MTBF从只有250小时提高到5000小时，彩电提高到1万小时以上。航空工业以飞机的定寿延寿为中心，推动了航空领域可靠性的发展。90年代我国可靠性技术得到进一步提高，航空、航天、船舶、兵器电子等均建立了可靠性研究中心，颁布了大量的可靠性标准，产品的可靠性有了明显提高，大量产品已进入市场，为国家赢得了荣誉。 我国可靠性工作迅速发展具体表现有： 1．相继建立可靠性研究机构。 2．建立可靠性数据交换网和数据库。 3．加紧制定可靠性标准。国家技术几年来十分重视可靠性标准的制定和贯彻，已颁布一批可靠性标准，如GB3187《可靠性基本名词术语及定义》，GB1772《电子元器件失效率试验方法》，GB2689.1《恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则》，GB2689.2《寿命试验和加速寿命试验图估计法》，GJB373A《引信安全设计准则》，GJB2199《炮兵引信战术技术指标通用要求》。GJB450《装备研制与生产的可靠性大纲》、GJB813《可靠性模型的建立与可靠性预计》，GJBZ299B《电子设备可靠性预计手册》等。 4．可靠性学术活动十分活跃，可靠性专业学术组织相继成立。例如中国机械工程学会可靠性专业委员会、中国航空学会可靠性专业委员会、中国电子学会可靠性与质量管理专业委员会、中国宇航学会可靠性与质量管理专业委员会、中国兵工学会可靠性工程专业委员会、中国数学学会可靠性专业委员会、中国航空学会维修工程委员会、中械维修工程学会、全事技术装备可靠性标准化技术委员会、国防科工委质量与可靠性研究中心等等。这些学会有的每年召开一次学术会，有的两年召开一次学术交流会。 5．可靠性工程教育蓬勃发展，许多高等院校开设了可靠性工程选修课，培养可靠性方面的硕士和博士研究生。各地区和各部门的短期可靠性培训班更是难以计数。