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(lái)，不僅影響產(chǎn)品的性能，而且影響一個(gè)國(guó)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(duì)象。在社會(huì)需求的強(qiáng)大力量推動(dòng)下，可靠性工程從概率統(tǒng)計(jì)、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(gè)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(lái)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(gè)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(jì)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(lái)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(lái)自航空。1939年，美國(guó)航空委員會(huì)《適航性統(tǒng)計(jì)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(shí)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(guó)的一次學(xué)術(shù)會(huì)議上提出來(lái)的。
　　納粹德國(guó)對(duì)V1火箭的研制中，提出了由N個(gè)部件組成的系統(tǒng)，其可靠度等于N個(gè)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(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度問題。因此，V-1火箭成為第一個(gè)運(yùn)用系統(tǒng)可靠性理論的飛行器。
　　最早作為一個(gè)專用學(xué)術(shù)名詞明確提出“可靠性”的是美國(guó)麻省理工學(xué)院放射性實(shí)驗(yàn)室。他們?cè)?942年11月4日向海軍與軍艦船員提出一份報(bào)告中說：“……由于真空管壽命短，需要一個(gè)專門小組對(duì)它的可靠性進(jìn)行研究并協(xié)調(diào)各個(gè)研究所得工作。”
　　1943年美國(guó)成立“電子技術(shù)委員會(huì)”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(guó)無(wú)線電工程學(xué)會(huì)成立了可靠性技術(shù)組，這是第一個(gè)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(guó)興起。當(dāng)時(shí)美國(guó)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(guó)海軍電子設(shè)備有70%失效，一個(gè)正在使用的電子管要有九個(gè)新的電子管作為臨時(shí)替換的備件；1951—1952一般的無(wú)線電設(shè)備中24%有故障，而雷達(dá)高達(dá)84%有故障；美國(guó)空軍每年的設(shè)備維修費(fèi)為設(shè)備購(gòu)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(dòng)局面，1952年8月21日，美國(guó)國(guó)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(shí)施一個(gè)從設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)到交付、儲(chǔ)存、使用的全面的可靠性發(fā)展計(jì)劃，并于1957年發(fā)表了《軍用電子設(shè)備可靠性》的研究報(bào)告。該報(bào)告從9個(gè)方面闡述了可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及管理的程序及方法，確定了美國(guó)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(guó)制定一系列有關(guān)的可靠性軍標(biāo)，確立了可靠性設(shè)計(jì)方法、試驗(yàn)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(shí)，其他一些國(guó)家，如蘇聯(lián)、日本、瑞典、意大利、聯(lián)邦德國(guó)等也紛紛成立可靠性的專業(yè)組織，開展可靠性活動(dòng)。
　　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(guó)為先行，帶動(dòng)其他工業(yè)國(guó)家，得到全面、迅速發(fā)展。美國(guó)武器系統(tǒng)研制全面貫徹可靠性大綱，在這10年中，美國(guó)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(duì)可靠性提出了更加嚴(yán)格的要求，因此1957年AGREE報(bào)告提出的一整套可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及管理方法被國(guó)防部及國(guó)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(jì)、試驗(yàn)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(jì)，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(jì)，開展可靠性鑒定試驗(yàn)，驗(yàn)收試驗(yàn)和老練試驗(yàn)，進(jìn)行可靠性評(píng)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(hào)”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(guó)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(huì)，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(guó)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(guó)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(zhǎng)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(lái)）
　　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(guó)和工業(yè)較發(fā)達(dá)的各國(guó)得以縱深發(fā)展，而且在發(fā)展中國(guó)家，如中國(guó)和印度等國(guó)也得到迅速發(fā)展。
　　美國(guó)1975年9月正式成立了直屬美國(guó)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(guó)成立了全國(guó)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(jì)和試驗(yàn)方面，70年代以來(lái)，更嚴(yán)格、更符合實(shí)際、更有效的設(shè)計(jì)核試驗(yàn)方法得到了發(fā)展和應(yīng)用。更嚴(yán)格的簡(jiǎn)化和降額設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助可靠性設(shè)計(jì)、復(fù)雜電子系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)及精確的熱分析和熱設(shè)計(jì)、非電子設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)和試驗(yàn)。采用組合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)，如溫度-濕度-振動(dòng)三綜合試驗(yàn)，更真的模擬環(huán)境；加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)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(guó)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(shí)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(guó)成立三軍軟件可靠性技術(shù)協(xié)調(diào)組來(lái)負(fù)責(zé)國(guó)防范圍內(nèi)的軟件可靠性研究及協(xié)調(diào)工作。目前對(duì)軟件可靠性的研究工作迅速發(fā)展成一個(gè)新的可靠性分支。
　　印度和以色列在70年代成立了全國(guó)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(yàn)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(gè)國(guó)家都從歐美引進(jìn)可靠性技術(shù)并結(jié)合本國(guó)國(guó)情采用合適的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、預(yù)計(jì)和分析方法來(lái)解決本國(guó)產(chǎn)品可靠性問題。
　　1991年初，歷時(shí)僅42天的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)是第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)軍事技術(shù)現(xiàn)代化水平最高的戰(zhàn)爭(zhēng)，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(bào)）和電子設(shè)備，從而揭開了高技術(shù)兵器時(shí)代的序幕。伴隨著高技術(shù)兵器時(shí)期的到來(lái)，將帶來(lái)新技術(shù)革命。對(duì)于從事兵器可靠性工作者來(lái)說，出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，也是一個(gè)機(jī)遇。熱兵器時(shí)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(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)將是系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)、體系對(duì)體系的對(duì)抗，因而描述可靠性與維修性不能像單一兵器那樣簡(jiǎn)單用平均故障間隔時(shí)間（MTBF）和平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）來(lái)描述，而是應(yīng)考慮綜合作戰(zhàn)效能來(lái)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(píng)價(jià)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(jì)更為突出，新的系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)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(jì)、分配與分析。
　　（3）由于高技術(shù)兵器系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，而可靠性要求越來(lái)越高。按目前的設(shè)計(jì)方法和控制方法難以保證，因而將出現(xiàn)3C革命，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)（CAM），計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）。傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)、裝配、測(cè)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(wú)法進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。
　?。?）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(dòng)檢測(cè)設(shè)計(jì)（BIT）和切換。為此，必須進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。未來(lái)的軍事電子產(chǎn)品將不再由成千上萬(wàn)個(gè)元器件所構(gòu)成，而是由若干功能模塊所組成。
　?。?）為了減少?gòu)?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(shì)。美國(guó)空軍1985年提出了“可靠性和維修性計(jì)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(shí)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(wàn)小時(shí)，野戰(zhàn)電臺(tái)的MTBF已達(dá)2萬(wàn)～5萬(wàn)小時(shí)。
　　（6）由于高技術(shù)兵器的智能化，大量計(jì)算機(jī)被采用，計(jì)算機(jī)的可靠性就面臨嚴(yán)重問題。關(guān)于計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)，如美國(guó)各計(jì)算機(jī)公司紛紛推出“加固”機(jī)和“MIL-SPEC”機(jī)器。美國(guó)的加固計(jì)算機(jī)是按軍用標(biāo)準(zhǔn)（MIL-STP-810CCD）設(shè)計(jì)的，能承受戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境對(duì)沖擊、振動(dòng)、濕度、溫度、加速度、泥水煙霧和碎屑等的苛刻要求。星載計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間無(wú)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(shí)又無(wú)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(jì)。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(cuò)設(shè)計(jì)，如冗余與重構(gòu)等技術(shù)手段。隨著計(jì)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(jì)、軟件故障檢測(cè)及軟件可靠性評(píng)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(gè)嚴(yán)重的問題。隨著高技術(shù)兵器的自動(dòng)化程度越來(lái)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(jì)將得到很大重視。
　　（8）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(yàn)收試驗(yàn)方法試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，試驗(yàn)費(fèi)用高，實(shí)施技術(shù)難度大，進(jìn)行一次完整的試驗(yàn)已不可能。因而可靠性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)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(gè)新的課題。
　?。?）由于高技術(shù)兵器的綜合化和系統(tǒng)化，一個(gè)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(shí)施全方位和立體矩陣式管理，要有一個(gè)很強(qiáng)的信息傳遞和故障報(bào)告、分析與糾錯(cuò)措施系統(tǒng)（FRACAS）。
　?。?0）伴隨著高技術(shù)兵器時(shí)期的到來(lái)，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(shí)。應(yīng)該看到，目前我國(guó)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(yàn)，到預(yù)防為主，再到一次成功。要作到一次成功，首先要對(duì)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。

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