第1章　緒　　論

1.1　可靠性研究的歷史

可靠性是一門新興的工程學(xué)科。產(chǎn)品的可靠性已成為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)

之一。近年來，世界各發(fā)達(dá)國家已把可靠性技術(shù)和全面質(zhì)量管理緊密地結(jié)合起來，大

大提高了產(chǎn)品的可靠性水平。

可靠性工程的誕生可以追溯到20世紀(jì)40年代，即第二次世界大戰(zhàn)期間。當(dāng)

時(shí)，由于戰(zhàn)爭的需要，迫切要求對飛機(jī)、火箭及電子設(shè)備的可靠性進(jìn)行研究。最早

提出可靠性理論的是德國的科學(xué)技術(shù)人員，德國在v-l火箭的研制中，提出了火箭

系統(tǒng)的可靠性等于所有元器件可靠度乘積的理論，即把小樣本問題轉(zhuǎn)化為大樣本

問題進(jìn)行研究。到了50年代初期，美國為了發(fā)展軍事的需要，投入了大量的人力、

物力對可靠性進(jìn)行研究。美國先后成立了“電子設(shè)備可靠性專門委員會”、“電子設(shè)

備可靠性顧問委員會”（AGREE）等研究可靠性問題的專門機(jī)構(gòu)。1957年6月4

日，美國的“電子設(shè)備可靠性顧問委員會”發(fā)布了《軍用電子設(shè)備可靠性報(bào)告》，這

就是著名的“AGREE”報(bào)告。這一報(bào)告提出了可靠性是可建立的、可分配的及可驗(yàn)

證的，從而為可靠性學(xué)科的發(fā)展提出了初步框架�！癆GREE”報(bào)告是美國可靠性工

程學(xué)發(fā)展的奠基性文件。

20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)為了保證人造地球衛(wèi)星發(fā)射與飛行的可靠性，開始了可靠

性的研究工作。同時(shí)，為了解決作戰(zhàn)導(dǎo)彈可靠性的要求，一些國家也先后開展了對可

靠性的研究與應(yīng)用。也就在這一時(shí)期，日本企業(yè)家認(rèn)識到，要在國際市場的競爭中取

勝，必須進(jìn)行可靠性的研究。1958年日本科學(xué)技術(shù)聯(lián)盟成立了“可靠性研究委員

會”，專門對可靠性問題進(jìn)行研究。

1961年，蘇聯(lián)發(fā)射第一艘有人駕駛的宇宙飛船時(shí)，宇航局對宇宙飛船安全飛行

和安全返回地面的可靠性提出了0.999的概率要求，可靠性研究人員把宇宙飛船系

統(tǒng)的可靠性轉(zhuǎn)化為各元器件的可靠性并對其進(jìn)行研究，取得了成功，滿足了宇航局對

宇宙飛船系統(tǒng)提出的可靠性要求。也就在這一時(shí)期，蘇聯(lián)對可靠性問題展開了全面

的研究。20世紀(jì)60年代是美國航空航天事業(yè)迅速發(fā)展的時(shí)期。美國國家航空航天

管理局（NASA）和美國國防部接受并發(fā)展了50年代由“AGREE”發(fā)展起來的可靠性

設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)方案。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)硬件也從晶體管到集成電路，并朝著超大規(guī)模集

成（VLSI）方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)的進(jìn)步主要源于硬件的進(jìn)步，那時(shí)軟件的重要性還不顯

著。軟件可靠性問題是在60年代末獲得重視。這時(shí)，蘇聯(lián)、法國、日本、英國等國家

也相繼開展了可靠性工程的研究。60年代我國在雷達(dá)、通信機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等方面

也提出了可靠性問題。

20世紀(jì)70年代，各種各樣的電子設(shè)備或系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工業(yè)

生產(chǎn)部門以及人們的日常生活中。電子設(shè)備的可靠性直接影響著生產(chǎn)的效率、系統(tǒng)、

設(shè)備以及人們的生命安全，對可靠性問題的研究顯得日益重要。同時(shí)，人們也開始了

對非電子設(shè)備（機(jī)械設(shè)備）可靠性的研究，以解決已有的電子設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

技術(shù)對非電子設(shè)備使用時(shí)受到限制和結(jié)果不理想的問題。

20世紀(jì)70年代我國國家重點(diǎn)工程的需要（元器件的可靠性問題）以及消費(fèi)者的

強(qiáng)烈要求（電視機(jī)的質(zhì)量問題），對各行業(yè)開展可靠性的研究起了巨大的推動作用。

從1973年起，國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會和四機(jī)部為了解決國家重點(diǎn)工程元器件的可

靠性問題，多次召開有關(guān)提高可靠性的工作會議。1978年提出《電子產(chǎn)品可靠性“七

專”質(zhì)量控制與反饋科學(xué)實(shí)驗(yàn)》計(jì)劃，并組織實(shí)施。經(jīng)過10年努力，使軍用元器件可

靠性有了很大的提高，保證了運(yùn)載火箭、通信衛(wèi)星的連續(xù)發(fā)射成功和海底通信電纜的

長期正常運(yùn)行。1978年，國家計(jì)劃委員會、電子工業(yè)部及廣播電視總局陸續(xù)召開了

有關(guān)提高電視機(jī)質(zhì)量的工作會議。對電視機(jī)等產(chǎn)品明確提出了可靠性、安全性的要

求和可靠性指標(biāo)，組織全國整機(jī)及元器件生產(chǎn)廠家開展了大規(guī)模的、以可靠性為重點(diǎn)

的全面質(zhì)量管理。在5年的時(shí)間里，使電視機(jī)平均故障間隔時(shí)間提高了一個(gè)數(shù)量級，

配套元器件使用可靠性也提高了一或二個(gè)數(shù)量級。

20世紀(jì)80年代可靠性研究繼續(xù)向廣度和深度方向發(fā)展，其中心內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)可

靠性保證。1985年，美國軍方提出在2000年實(shí)現(xiàn)“可靠性加倍，維修時(shí)間減半”這一

新的目標(biāo)，并已開始實(shí)施。80年代初，我國掀起了電子行業(yè)可靠性工程和管理的第

一個(gè)高潮，組織編寫了可靠性普及教材。在電子工業(yè)部內(nèi)普遍開展可靠性教育，形成

了一批研究可靠性的骨干隊(duì)伍。1984年組建了全國統(tǒng)一的電子產(chǎn)品可靠性信息交

換網(wǎng)，并頒布了GJB299―1987《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊》，有力地推動了我國電子

產(chǎn)品可靠性工作。同時(shí)還組織制定了一系列有關(guān)可靠性的國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)

和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使可靠性管理工作納入標(biāo)準(zhǔn)化軌道。在80年代，軟件可靠性理論研究

停滯不前，沒有質(zhì)的飛躍。但軟件可靠性的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得到不斷積累，不少軟件可

靠性技術(shù)在軟件工程實(shí)踐中得以應(yīng)用。某些技術(shù)達(dá)到實(shí)用化程序，如軟件可靠性建

模技術(shù)、管理技術(shù)等�？梢哉f這一時(shí)期，軟件可靠性從研究階段逐漸邁向工程化

階段。

20世紀(jì)90年代初，機(jī)械電子工業(yè)部提出了“以科技為先導(dǎo)，以質(zhì)量為主線”，沿

著管起來―控制好―上水平的發(fā)展模式開展可靠性工作，興起了我國第二次可靠性

工作的高潮，取得了較大的成績。進(jìn)入90年代后，由于軟件可靠性問題的重要性更

加突出和軟件可靠性工程實(shí)踐范疇的不斷拓展，軟件可靠性逐漸成為軟件開發(fā)者需

要考慮的重要因素，軟件可靠性工程在軟件工程領(lǐng)域逐漸取得相對獨(dú)立的地位，并成

為一個(gè)生機(jī)勃勃的分支。

1991年海灣戰(zhàn)爭的“沙漠風(fēng)暴”行動和科索沃戰(zhàn)爭表明，未來的戰(zhàn)爭是高技術(shù)的

較量。現(xiàn)代化技術(shù)裝備，由于采用了大量的高技術(shù)，極大地提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，為

了保證戰(zhàn)備的完好性、任務(wù)的成功性以及減少維修人員和費(fèi)用，可靠性工程將大力擴(kuò)

展，需要更多的可靠性技術(shù)作保證，需要更加嚴(yán)密的可靠性管理系統(tǒng)。

綜上所述，可靠性工程的誕生、發(fā)展是社會的需要，與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其與電

子技術(shù)的發(fā)展是分不開的。雖然可靠性工程起源于軍事領(lǐng)域，但從它的推廣應(yīng)用和

給企業(yè)與社會帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的事實(shí)中，人們更加認(rèn)識到提高產(chǎn)品可靠性的重要

性。世界各國紛紛投入大量人力、物力進(jìn)行研究，并在更廣泛的領(lǐng)域里推廣應(yīng)用。

我國可靠性工程雖然發(fā)展很快，但應(yīng)該看到，目前與發(fā)達(dá)國家相比，還有很大差

距。為盡快改變我國可靠性工作落后的局面，各級領(lǐng)導(dǎo)和各類人員應(yīng)盡快從認(rèn)識上

轉(zhuǎn)變觀念，樹立當(dāng)代質(zhì)量觀，“以質(zhì)量求生存、求發(fā)展”。把產(chǎn)品性能和可靠性同等看

待，這是推動可靠性發(fā)展的關(guān)鍵。與此同時(shí)，要有效地推動可靠性工程，應(yīng)將可靠性

理論研究成果和可靠性工程技術(shù)應(yīng)用于可靠性工程實(shí)踐中，把對產(chǎn)品的可靠性要求

納入產(chǎn)品指標(biāo)體系，并要有相應(yīng)的考核要求和辦法。

1.2　可靠性研究的重要性及其意義

可靠性問題的提出，首先是從軍用航空電子設(shè)備開始的。在第二次世界大戰(zhàn)期間，

軍用航空電子設(shè)備的失效率高，難以維護(hù)，引起人們對可靠性問題的高度重視。

20世紀(jì)60年代以來，可靠性工程技術(shù)逐步地在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了發(fā)展和

應(yīng)用，而且日益得到重視�？煽啃匝芯康闹匾�性及其意義體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.產(chǎn)品的可靠性與企業(yè)的生命、國家的安全緊密相關(guān)

國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會在總結(jié)中國兩彈一星的成功經(jīng)驗(yàn)時(shí)，將可靠性列為三

大技術(shù)成就之一；第二次世界大戰(zhàn)中美國空軍由于技術(shù)故障造成的飛機(jī)事故多于被

擊落的損失；1979年3月28日美國三里島核電站發(fā)生的放射性物質(zhì)泄漏事故是由

于硬件（冷凝器循環(huán)泵）故障和操作人員的不可靠所造成的；而1986年4月蘇聯(lián)切爾

諾貝利核電站爆炸事故，對國家的安全和聲譽(yù)造成了嚴(yán)重?fù)p害。所以，對于重要的大

型成套設(shè)備如電站、冶金、化工設(shè)備等，都應(yīng)進(jìn)行可靠性和安全性設(shè)計(jì)與風(fēng)險(xiǎn)評估，以

控制其最低失效概率。

2.產(chǎn)品性能的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化要求有很高的可靠性

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品（包括機(jī)電一體化產(chǎn)品）的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，如

圖1-1所示，性能參數(shù)越來越高，可靠性指標(biāo)同樣要求越來越高。

圖1-1　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化

美國研制F-105戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)，投資2500萬美元，使其可靠度從0.7263提高到

0.8986，每年節(jié)約維修費(fèi)用5400萬美元。而20世紀(jì)50年代末，美國迪爾公司在研

發(fā)新系列發(fā)動機(jī)和拖拉機(jī)時(shí)，采用了一系列的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，使可靠性大大降低，年

維修費(fèi)用增加1~2倍。在可靠性工程領(lǐng)域，人們經(jīng)常會提到：寧可犧牲先進(jìn)性，也要

保證可靠性。