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科。產品的可靠性已成為衡量產品質量的重要指標
之一。近年來，世界各發達國家已把可靠性技術和全面質量管理緊密地結合起來，大
大提高了產品的可靠性水平。
可靠性工程的誕生可以追溯到20世紀40年代，即第二次世界大戰期間。當
時，由于戰爭的需要，迫切要求對飛機、火箭及電子設備的可靠性進行研究。最早
提出可靠性理論的是德國的科學技術人員，德國在v-l火箭的研制中，提出了火箭
系統的可靠性等于所有元器件可靠度乘積的理論，即把小樣本問題轉化為大樣本
問題進行研究。到了50年代初期，美國為了發展軍事的需要，投入了大量的人力、
物力對可靠性進行研究。美國先后成立了“電子設備可靠性專門委員會”、“電子設
備可靠性顧問委員會”（AGREE）等研究可靠性問題的專門機構。1957年6月4
日，美國的“電子設備可靠性顧問委員會”發布了《軍用電子設備可靠性報告》，這
就是著名的“AGREE”報告。這一報告提出了可靠性是可建立的、可分配的及可驗
證的，從而為可靠性學科的發展提出了初步框架。“AGREE”報告是美國可靠性工
程學發展的奠基性文件。
20世紀50年代，蘇聯為了保證人造地球衛星發射與飛行的可靠性，開始了可靠
性的研究工作。同時，為了解決作戰導彈可靠性的要求，一些國家也先后開展了對可
靠性的研究與應用。也就在這一時期，日本企業家認識到，要在國際市場的競爭中取
勝，必須進行可靠性的研究。1958年日本科學技術聯盟成立了“可靠性研究委員
會”，專門對可靠性問題進行研究。
1961年，蘇聯發射第一艘有人駕駛的宇宙飛船時，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
統的可靠性轉化為各元器件的可靠性并對其進行研究，取得了成功，滿足了宇航局對
宇宙飛船系統提出的可靠性要求。也就在這一時期，蘇聯對可靠性問題展開了全面
的研究。20世紀60年代是美國航空航天事業迅速發展的時期。美國國家航空航天
管理局（NASA）和美國國防部接受并發展了50年代由“AGREE”發展起來的可靠性
設計及實驗方案。與此同時，計算機硬件也從晶體管到集成電路，并朝著超大規模集
成（VLSI）方向發展，計算機的進步主要源于硬件的進步，那時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，蘇聯、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、通信機、電子計算機等方面
也提出了可靠性問題。
20世紀70年代，各種各樣的電子設備或系統廣泛應用于各科學技術領域、工業
生產部門以及人們的日常生活中。電子設備的可靠性直接影響著生產的效率、系統、
設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，人們也開始了
對非電子設備（機械設備）可靠性的研究，以解決已有的電子設備可靠性設計及試驗
技術對非電子設備使用時受到限制和結果不理想的問題。
20世紀70年代我國國家重點工程的需要（元器件的可靠性問題）以及消費者的
強烈要求（電視機的質量問題），對各行業開展可靠性的研究起了巨大的推動作用。
從1973年起，國防科學技術工業委員會和四機部為了解決國家重點工程元器件的可
靠性問題，多次召開有關提高可靠性的工作會議。1978年提出《電子產品可靠性“七
專”質量控制與反饋科學實驗》計劃，并組織實施。經過10年努力，使軍用元器件可
靠性有了很大的提高，保證了運載火箭、通信衛星的連續發射成功和海底通信電纜的
長期正常運行。1978年，國家計劃委員會、電子工業部及廣播電視總局陸續召開了
有關提高電視機質量的工作會議。對電視機等產品明確提出了可靠性、安全性的要
求和可靠性指標，組織全國整機及元器件生產廠家開展了大規模的、以可靠性為重點
的全面質量管理。在5年的時間里，使電視機平均故障間隔時間提高了一個數量級，
配套元器件使用可靠性也提高了一或二個數量級。
20世紀80年代可靠性研究繼續向廣度和深度方向發展，其中心內容是實現可
靠性保證。1985年，美國軍方提出在2000年實現“可靠性加倍，維修時間減半”這一
新的目標，并已開始實施。80年代初，我國掀起了電子行業可靠性工程和管理的第
一個高潮，組織編寫了可靠性普及教材。在電子工業部內普遍開展可靠性教育，形成
了一批研究可靠性的骨干隊伍。1984年組建了全國統一的電子產品可靠性信息交
換網，并頒布了GJB299―1987《電子設備可靠性預計手冊》，有力地推動了我國電子
產品可靠性工作。同時還組織制定了一系列有關可靠性的國家標準、國家軍用標準
和專業標準，使可靠性管理工作納入標準化軌道。在80年代，軟件可靠性理論研究
停滯不前，沒有質的飛躍。但軟件可靠性的工程實踐經驗得到不斷積累，不少軟件可
靠性技術在軟件工程實踐中得以應用。某些技術達到實用化程序，如軟件可靠性建
模技術、管理技術等。可以說這一時期，軟件可靠性從研究階段逐漸邁向工程化
階段。
20世紀90年代初，機械電子工業部提出了“以科技為先導，以質量為主線”，沿
著管起來―控制好―上水平的發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踐范疇的不斷拓展，軟件可靠性逐漸成為軟件開發者需
要考慮的重要因素，軟件可靠性工程在軟件工程領域逐漸取得相對獨立的地位，并成
為一個生機勃勃的分支。
1991年海灣戰爭的“沙漠風暴”行動和科索沃戰爭表明，未來的戰爭是高技術的
較量。現代化技術裝備，由于采用了大量的高技術，極大地提高了系統的復雜性，為
了保證戰備的完好性、任務的成功性以及減少維修人員和費用，可靠性工程將大力擴
展，需要更多的可靠性技術作保證，需要更加嚴密的可靠性管理系統。
綜上所述，可靠性工程的誕生、發展是社會的需要，與科學技術的發展，尤其與電
子技術的發展是分不開的。雖然可靠性工程起源于軍事領域，但從它的推廣應用和
給企業與社會帶來巨大經濟效益的事實中，人們更加認識到提高產品可靠性的重要
性。世界各國紛紛投入大量人力、物力進行研究，并在更廣泛的領域里推廣應用。
我國可靠性工程雖然發展很快，但應該看到，目前與發達國家相比，還有很大差
距。為盡快改變我國可靠性工作落后的局面，各級領導和各類人員應盡快從認識上
轉變觀念，樹立當代質量觀，“以質量求生存、求發展”。把產品性能和可靠性同等看
待，這是推動可靠性發展的關鍵。與此同時，要有效地推動可靠性工程，應將可靠性
理論研究成果和可靠性工程技術應用于可靠性工程實踐中，把對產品的可靠性要求
納入產品指標體系，并要有相應的考核要求和辦法。
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備開始的。在第二次世界大戰期間，
軍用航空電子設備的失效率高，難以維護，引起人們對可靠性問題的高度重視。
20世紀60年代以來，可靠性工程技術逐步地在各個工業領域內得到了發展和
應用，而且日益得到重視。可靠性研究的重要性及其意義體現在以下幾個方面。
1.產品的可靠性與企業的生命、國家的安全緊密相關
國防科學技術工業委員會在總結中國兩彈一星的成功經驗時，將可靠性列為三
大技術成就之一；第二次世界大戰中美國空軍由于技術故障造成的飛機事故多于被
擊落的損失；1979年3月28日美國三里島核電站發生的放射性物質泄漏事故是由
于硬件（冷凝器循環泵）故障和操作人員的不可靠所造成的；而1986年4月蘇聯切爾
諾貝利核電站爆炸事故，對國家的安全和聲譽造成了嚴重損害。所以，對于重要的大
型成套設備如電站、冶金、化工設備等，都應進行可靠性和安全性設計與風險評估，以
控制其最低失效概率。
2.產品性能的優化、結構的復雜化要求有很高的可靠性
隨著現代科學技術的發展，機械產品（包括機電一體化產品）的結構日益復雜，如
圖1-1所示，性能參數越來越高，可靠性指標同樣要求越來越高。
圖1-1 產品結構的復雜化
美國研制F-105戰斗機時，投資2500萬美元，使其可靠度從0.7263提高到
0.8986，每年節約維修費用5400萬美元。而20世紀50年代末，美國迪爾公司在研
發新系列發動機和拖拉機時，采用了一系列的新結構、新技術，使可靠性大大降低，年
維修費用增加1~2倍。在可靠性工程領域，人們經常會提到：寧可犧牲先進性，也要
保證可靠性。
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