可靠性歷史概述
　　盡管產(chǎn)品的可靠性是客觀存在的，但可靠性工程作為一門獨(dú)立的學(xué)科卻只有幾十年的歷史?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展到一定水平，產(chǎn)品的可靠性才凸現(xiàn)出來，不僅影響產(chǎn)品的性能，而且影響一個國家經(jīng)濟(jì)和安全的重大問題，成為眾所矚目需致力研究的對象。在社會需求的強(qiáng)大力量推動下，可靠性工程從概率統(tǒng)計、系統(tǒng)工程、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理等學(xué)科中脫穎而出，成為一門新興的工程學(xué)科。
　　可靠性工程歷史大致可分為4個階段。
　　1 可靠性工程的準(zhǔn)備和萌芽階段（20世紀(jì)30—40年代）
　　可靠性工程有關(guān)的數(shù)學(xué)理論早就發(fā)展起來了。
　　最主要的理論基礎(chǔ)：概率論，早在17世紀(jì)初由伽利略、帕斯卡、費(fèi)米、惠更斯、伯努利、德*摩根、高斯、拉普拉斯、泊松等人逐步確立。
　　第一本概率論教程——布尼廖夫斯基（19世紀(jì)）；他的學(xué)生切比雪夫發(fā)展了定律（大數(shù)定律）；他的另一個學(xué)生馬爾科夫創(chuàng)立隨機(jī)過程論，這是可修復(fù)系統(tǒng)最重要的理論基礎(chǔ)。
　　可靠性工程另一門理論基礎(chǔ)：數(shù)理統(tǒng)計學(xué)，20世紀(jì)30年代飛速發(fā)展。代表性：1939年瑞典人威布爾為了描述疲勞強(qiáng)度提出了威布爾分布，該分布后來成為可靠性工程中最常用的分布之一。
　　最早的可靠性概念來自航空。1939年，美國航空委員會《適航性統(tǒng)計學(xué)注釋》，首次提出飛機(jī)故障率≤0.00001次/ h，相當(dāng)于一小時內(nèi)飛機(jī)的可靠度Rs=0.99999，這是最早的飛機(jī)安全性和可靠性定量指標(biāo)。我們現(xiàn)在所用的“可靠性”定義（三規(guī)定）是在1953年英國的一次學(xué)術(shù)會議上提出來的。
　　納粹德國對V1火箭的研制中，提出了由N個部件組成的系統(tǒng)，其可靠度等于N個部件可靠度的乘積，這就是現(xiàn)在常用的串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型。二戰(zhàn)末期，德火箭專家R?盧瑟（Lussen）把Ⅴ1火箭誘導(dǎo)裝置作為串聯(lián)系統(tǒng)，求得其可靠度為75%，這是首次定量計算復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度問題。因此，V-1火箭成為第一個運(yùn)用系統(tǒng)可靠性理論的飛行器。
　　最早作為一個專用學(xué)術(shù)名詞明確提出“可靠性”的是美國麻省理工學(xué)院放射性實驗室。他們在1942年11月4日向海軍與軍艦船員提出一份報告中說：“……由于真空管壽命短，需要一個專門小組對它的可靠性進(jìn)行研究并協(xié)調(diào)各個研究所得工作。”
　　1943年美國成立“電子技術(shù)委員會”并成立“電子管研究小組”，開始電子管的可靠性研究。這是有組織地研究電子管可靠性的開始。1949年，美國無線電工程學(xué)會成立了可靠性技術(shù)組，這是第一個可靠性專業(yè)學(xué)術(shù)組織。
　　2 可靠性工程的興起和獨(dú)立階段（20世紀(jì)50年代）
　　20世紀(jì)50年代初，可靠性工程在美國興起。當(dāng)時美國軍用電子設(shè)備由于是效率很高而面臨著十分嚴(yán)重的局面：1949年美國海軍電子設(shè)備有70%失效，一個正在使用的電子管要有九個新的電子管作為臨時替換的備件；1951—1952一般的無線電設(shè)備中24%有故障，而雷達(dá)高達(dá)84%有故障；美國空軍每年的設(shè)備維修費(fèi)為設(shè)備購置費(fèi)的兩倍，需有三分之一的地勤人員維修電子設(shè)備。
　　為扭轉(zhuǎn)被動局面，1952年8月21日，美國國防部下令成立由軍方、工業(yè)部門和學(xué)術(shù)界組成的“電子設(shè)備可靠性咨詢組”（Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment）即AGREE。1955年A-GREE開始實施一個從設(shè)計、試驗、生產(chǎn)到交付、儲存、使用的全面的可靠性發(fā)展計劃，并于1957年發(fā)表了《軍用電子設(shè)備可靠性》的研究報告。該報告從9個方面闡述了可靠性設(shè)計、試驗及管理的程序及方法，確定了美國可靠性工程發(fā)展的方向，成為可靠性發(fā)展的奠基性文件，標(biāo)志著可靠性已成為一門獨(dú)立的學(xué)科，是可靠性工程發(fā)展的重要里程碑。此后美國制定一系列有關(guān)的可靠性軍標(biāo)，確立了可靠性設(shè)計方法、試驗方法及程序，并建立了失效數(shù)據(jù)收集及處理系統(tǒng)。
　　同時，其他一些國家，如蘇聯(lián)、日本、瑞典、意大利、聯(lián)邦德國等也紛紛成立可靠性的專業(yè)組織，開展可靠性活動。
　　3 可靠性工程的全面發(fā)展階段（20世紀(jì)60年代）
　　20世紀(jì)60年代是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的年代。可靠性工程以美國為先行，帶動其他工業(yè)國家，得到全面、迅速發(fā)展。美國武器系統(tǒng)研制全面貫徹可靠性大綱，在這10年中，美國先后開發(fā)出F-111A、F-15A戰(zhàn)斗機(jī)、MI坦克、“民兵”導(dǎo)彈、“水星”和“阿波羅”宇宙飛船等裝備。這些新一代裝備對可靠性提出了更加嚴(yán)格的要求，因此1957年AGREE報告提出的一整套可靠性設(shè)計、試驗及管理方法被國防部及國家航空航天局（NASA）接受，在新研制的裝備中得到廣泛應(yīng)用并迅速發(fā)展，形成了一套較完善的可靠性設(shè)計、試驗和管理標(biāo)準(zhǔn)，如MIL-HDBK-217、MIL-STD-781和MIL-STD-785。在這些新一代裝備的研制中，都不同程度地制訂了較完善的可靠性大綱，規(guī)定了定量的可靠性要求，進(jìn)行可靠性分配及預(yù)計，開展故障模式及影響分析（FMEA）和故障樹分析（FTA），采用余度設(shè)計，開展可靠性鑒定試驗，驗收試驗和老練試驗，進(jìn)行可靠性評審等，使這些裝備的可靠性有了大幅度提高。例如，50年代的“先驅(qū)者號”衛(wèi)星發(fā)射11次只有3次成功，而60年代發(fā)展的阿波羅登月船，除阿波羅13以外，每次發(fā)射都成功著陸在月球上并安全返回。此外，機(jī)械可靠性的研究，維修性、人的可靠性和安全性的研究也相繼展開；還建立了更有效的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，開設(shè)了可靠性教育課程，
　　值得提出的是日本。日本在1956年從美國引進(jìn)了可靠性技術(shù)和經(jīng)濟(jì)管理技術(shù)，1960年日本成立了質(zhì)量委員會，20世紀(jì)60年代中期，成立電子元件可靠性中心。日本將美國在航空、航天及軍事工業(yè)中的可靠性研究成果應(yīng)用到民用工業(yè)，特別是民用電子工業(yè)。使其民用電子產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，產(chǎn)品在世界各國廣為銷售，贏得良好的質(zhì)量信譽(yù)。不到十年，它的工業(yè)增長年速度就高達(dá)15%。
　　4 可靠性工程的深入發(fā)展階段（20世紀(jì)70年代以來）
　　在20世界60年代全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，可靠性工程不但在處于領(lǐng)先地位的美國和工業(yè)較發(fā)達(dá)的各國得以縱深發(fā)展，而且在發(fā)展中國家，如中國和印度等國也得到迅速發(fā)展。
　　美國1975年9月正式成立了直屬美國三軍聯(lián)合后勤司令部領(lǐng)導(dǎo)的電子系統(tǒng)可靠性聯(lián)合技術(shù)協(xié)調(diào)組，進(jìn)行統(tǒng)一的可靠性管理。在1978年9月，美國成立了全國性的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)“政府-工業(yè)部門數(shù)據(jù)交換網(wǎng)”。
　　可靠性設(shè)計和試驗方面，70年代以來，更嚴(yán)格、更符合實際、更有效的設(shè)計核試驗方法得到了發(fā)展和應(yīng)用。更嚴(yán)格的簡化和降額設(shè)計、計算機(jī)輔助可靠性設(shè)計、復(fù)雜電子系統(tǒng)可靠性預(yù)計及精確的熱分析和熱設(shè)計、非電子設(shè)備的可靠性設(shè)計和試驗。采用組合環(huán)境應(yīng)力試驗，如溫度-濕度-振動三綜合試驗，更真的模擬環(huán)境；加速應(yīng)力篩選試驗、可靠性增長試驗等等。
　　此外，維修工程內(nèi)以預(yù)防為主的思想轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥煽啃詾橹行牡木S修思想。1970年英國聯(lián)邦航空局頒布了以可靠性為中心的維修大綱。它包括定時維修、視情維修和狀態(tài)監(jiān)控等三種維修方式，在軍用、民用飛機(jī)上都得到了廣泛應(yīng)用。1978年美國成立三軍軟件可靠性技術(shù)協(xié)調(diào)組來負(fù)責(zé)國防范圍內(nèi)的軟件可靠性研究及協(xié)調(diào)工作。目前對軟件可靠性的研究工作迅速發(fā)展成一個新的可靠性分支。
　　印度和以色列在70年代成立了全國的可靠性學(xué)術(shù)組織，并在航空、航天及電子工業(yè)部門設(shè)有專門的可靠性機(jī)構(gòu)和試驗室。印度在可靠性理論研究方面，在世界權(quán)威雜志上發(fā)表的可靠性論文數(shù)量和質(zhì)量都是舉世矚目的，這兩個國家都從歐美引進(jìn)可靠性技術(shù)并結(jié)合本國國情采用合適的設(shè)計、試驗、預(yù)計和分析方法來解決本國產(chǎn)品可靠性問題。
　　1991年初，歷時僅42天的海灣戰(zhàn)爭是第二次世界大戰(zhàn)以來軍事技術(shù)現(xiàn)代化水平最高的戰(zhàn)爭，使用了品種精確的制導(dǎo)武器、巡航導(dǎo)彈和隱性飛機(jī)，并使用了空間偵察系統(tǒng)、先進(jìn)的C3I系統(tǒng)（指揮、控制、通信、情報）和電子設(shè)備，從而揭開了高技術(shù)兵器時代的序幕。伴隨著高技術(shù)兵器時期的到來，將帶來新技術(shù)革命。對于從事兵器可靠性工作者來說，出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，也是一個機(jī)遇。熱兵器時期的一些可靠性技術(shù)將要變革，并適應(yīng)高技術(shù)兵器需要而提出一些新的可靠性技術(shù)。
　?。?）由于高技術(shù)兵器的綜合化、系統(tǒng)化，未來的戰(zhàn)爭將是系統(tǒng)對系統(tǒng)、體系對體系的對抗，因而描述可靠性與維修性不能像單一兵器那樣簡單用平均故障間隔時間（MTBF）和平均修復(fù)時間（MTTR）來描述，而是應(yīng)考慮綜合作戰(zhàn)效能來描述，即戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，減少維修人力和保障費(fèi)用。因此，應(yīng)建立新的可靠性指標(biāo)體系和評價及考核辦法。
　?。?）由于高技術(shù)兵器的綜合化和系統(tǒng)化，系統(tǒng)可靠性與維修性設(shè)計更為突出，新的系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)將要出現(xiàn)，其建模技術(shù)和建模方法將要有新的突破，這樣才能科學(xué)有效地進(jìn)行可靠性預(yù)計、分配與分析。
　?。?）由于高技術(shù)兵器系統(tǒng)越來越復(fù)雜，而可靠性要求越來越高。按目前的設(shè)計方法和控制方法難以保證，因而將出現(xiàn)3C革命，即計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD），計算機(jī)輔助生產(chǎn)（CAM），計算機(jī)輔助工程（CAE）。傳統(tǒng)的人工設(shè)計、裝配、測試和老一套管理模式不但效率低，質(zhì)量與可靠性不能保證，成本高，可以說沒有3C就無法進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)。
　　（4）由于系統(tǒng)的多功能及復(fù)雜性，為了保證系統(tǒng)的戰(zhàn)備完好和任務(wù)成功性，減少維修人力和保障費(fèi)用，必須進(jìn)行故障自動檢測設(shè)計（BIT）和切換。為此，必須進(jìn)行模塊化設(shè)計。未來的軍事電子產(chǎn)品將不再由成千上萬個元器件所構(gòu)成，而是由若干功能模塊所組成。
　?。?）為了減少復(fù)雜的綜合武器系統(tǒng)的體積、重量及提高可靠性，發(fā)展大規(guī)模集成和高密度組裝技術(shù)是必然的趨勢。美國空軍1985年提出了“可靠性和維修性計劃”（R&M2000），要求達(dá)到“可靠性增倍、維修減半”的目標(biāo)，也就是說武器裝備可靠性提高一倍，維修時間、維修人員、維修費(fèi)用全部減半。達(dá)到這一目標(biāo)的首要措施就是提高集成度。日本NEC全固體化的微波中繼設(shè)備的MTBF可達(dá)5萬小時，野戰(zhàn)電臺的MTBF已達(dá)2萬～5萬小時。
　　（6）由于高技術(shù)兵器的智能化，大量計算機(jī)被采用，計算機(jī)的可靠性就面臨嚴(yán)重問題。關(guān)于計算機(jī)可靠性有兩方面問題，一是硬件的可靠性，二是軟件的可靠性。關(guān)于硬件可靠性問題，目前一般的計算機(jī)的可靠性及其環(huán)境適用性不能滿足兵器系統(tǒng)要求，因而必須推出軍用計算機(jī)，如美國各計算機(jī)公司紛紛推出“加固”機(jī)和“MIL-SPEC”機(jī)器。美國的加固計算機(jī)是按軍用標(biāo)準(zhǔn)（MIL-STP-810CCD）設(shè)計的，能承受戰(zhàn)爭環(huán)境對沖擊、振動、濕度、溫度、加速度、泥水煙霧和碎屑等的苛刻要求。星載計算機(jī)運(yùn)行期間無法直接維護(hù)，可靠性要求極高。衛(wèi)星在空間環(huán)境運(yùn)行時又無法避免宇宙射線、捕獲輻照、日耀及核爆炸輻射等，這就需要進(jìn)行環(huán)境防護(hù)設(shè)計。為了適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，保證其可靠性，必須進(jìn)行容錯設(shè)計，如冗余與重構(gòu)等技術(shù)手段。隨著計算機(jī)被大量采用，硬件可靠性不斷提高，軟件的可靠性問題顯得比較重要。目前軟件可靠性遇到一些難題，其中有軟件可靠性模型、軟件可靠性設(shè)計、軟件故障檢測及軟件可靠性評估方法等。
　?。?）由于高技術(shù)兵器的復(fù)雜性，如何可靠地操作使用及維護(hù)將是一個嚴(yán)重的問題。隨著高技術(shù)兵器的自動化程度越來越高，人類工程學(xué)、人機(jī)工程將是人們最為關(guān)注的課題之一，可使用性設(shè)計將得到很大重視。
　?。?）由于高技術(shù)兵器的綜合化和系統(tǒng)化，使得兵器系統(tǒng)相當(dāng)龐大和復(fù)雜，且可靠性指標(biāo)又很高，用目前的可靠性鑒定和驗收試驗方法試驗時間長，試驗費(fèi)用高，實施技術(shù)難度大，進(jìn)行一次完整的試驗已不可能。因而可靠性試驗與評價技術(shù)和方法將有新的突破和革新，這也是可靠性工作者面臨的一個新的課題。
　?。?）由于高技術(shù)兵器的綜合化和系統(tǒng)化，一個兵器系統(tǒng)將由眾多兵器廠家聯(lián)合研制而成，因而傳統(tǒng)的質(zhì)量與可靠性管理已不相適應(yīng)，必須突破目前管理模式，如實施全方位和立體矩陣式管理，要有一個很強(qiáng)的信息傳遞和故障報告、分析與糾錯措施系統(tǒng)（FRACAS）。
　?。?0）伴隨著高技術(shù)兵器時期的到來，必須制訂與其相適應(yīng)的高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且標(biāo)準(zhǔn)的制訂應(yīng)有超前意識。應(yīng)該看到，目前我國的標(biāo)準(zhǔn)整體比較混亂，而且與技術(shù)的發(fā)展不相適應(yīng)。為了適應(yīng)高技術(shù)兵器的需要，應(yīng)給予投資，大力開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，以促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和提高武器裝備的技術(shù)性能、質(zhì)量及可靠性水平。
　　為了適應(yīng)高技術(shù)兵器的發(fā)展，應(yīng)樹立當(dāng)代質(zhì)量觀，把產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)涵，從狹義的概念擴(kuò)展到包括性能、經(jīng)濟(jì)性、安全性、壽命及可靠性、維修性保障性等在內(nèi)的廣義質(zhì)量觀念。質(zhì)量管理應(yīng)前伸后延，從研制早期抓起，直到生產(chǎn)、用戶使用全過程。質(zhì)量管理的發(fā)展，從事后把關(guān)，加強(qiáng)檢驗，到預(yù)防為主，再到一次成功。要作到一次成功，首先要對產(chǎn)品研制的全過程進(jìn)行可靠性、維修性及保障性的嚴(yán)密監(jiān)控。

?