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可靠性安全性发展

可靠性历史概述

尽管产品的可靠性是客观存在的，但可靠性工程作为一门独立的学科却只有几十年的历史。现代科学发展到一定水平，产品的可靠性才凸现出来，不仅影响产品的性能，而且影响一个国家经济和安全的重大问题，成为众所瞩目需致力研究的对象。在社会需求的强大力量推动下，可靠性工程从概率统计、系统工程、质量管理、生产管理等学科中脱颖而出，成为一门新兴的工程学科。

可靠性工程历史大致可分为4个阶段。

1 可靠性工程的准备和萌芽阶段（20世纪30—40年代）

可靠性工程有关的数学理论早就发展起来了。

最主要的理论基础：概率论，早在17世纪初由伽利略、帕斯卡、费米、惠更斯、伯努利、德*摩根、高斯、拉普拉斯、泊松等人逐步确立。

第一本概率论教程——布尼廖夫斯基（19世纪）；他的学生切比雪夫发展了定律（大数定律）；他的另一个学生马尔科夫创立随机过程论，这是可修复系统最重要的理论基础。

可靠性工程另一门理论基础：数理统计学，20世纪30年代飞速发展。代表性：1939年瑞典人威布尔为了描述疲劳强度提出了威布尔分布，该分布后来成为可靠性工程中最常用的分布之一。

最早的可靠性概念来自航空。1939年，美国航空委员会《适航性统计学注释》，首次提出飞机故障率≤0.00001次/ h，相当于一小时内飞机的可靠度Rs=0.99999，这是最早的飞机安全性和可靠性定量指标。我们现在所用的“可靠性”定义（三规定）是在1953年英国的一次学术会议上提出来的。

纳粹德国对V1火箭的研制中，提出了由N个部件组成的系统，其可靠度等于N个部件可靠度的乘积，这就是现在常用的串联系统可靠性模型。二战末期，德火箭专家R•卢瑟（Lussen）把Ⅴ1火箭诱导装置作为串联系统，求得其可靠度为75%，这是首次定量计算复杂系统的可靠度问题。因此，V-1火箭成为第一个运用系统可靠性理论的飞行器。

最早作为一个专用学术名词明确提出“可靠性”的是美国麻省理工学院放射性实验室。他们在1942年11月4日向海军与军舰船员提出一份报告中说：“……由于真空管寿命短，需要一个专门小组对它的可靠性进行研究并协调各个研究所得工作。”

1943年美国成立“电子技术委员会”并成立“电子管研究小组”，开始电子管的可靠性研究。这是有组织地研究电子管可靠性的开始。1949年，美国无线电工程学会成立了可靠性技术组，这是第一个可靠性专业学术组织。

2 可靠性工程的兴起和独立阶段（20世纪50年代）

20世纪50年代初，可靠性工程在美国兴起。当时美国军用电子设备由于是效率很高而面临着十分严重的局面：1949年美国

海军电子设备有70%失效，一个正在使用的电子管要有九个新的电子管作为临时替换的备件；1951—1952一般的无线电设备中24%有故障，而雷达高达84%有故障；美国空军每年的设备维修费为设备购置费的两倍，需有三分之一的地勤人员维修电子设备。

为扭转被动局面，1952年8月21日，美国国防部下令成立由军方、工业部门和学术界组成的“电子设备可靠性咨询组”（Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment）即AGREE。1955年A-GREE开始实施一个从设计、试验、生产到交付、储存、使用的全面的可靠性发展计划，并于1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告。该报告从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方法，确定了美国可靠性工程发展的方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已成为一门独立的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。此后美国制定一系列有关的可靠性军标，确立了可靠性设计方法、试验方法及程序，并建立了失效数据收集及处理系统。

同时，其他一些国家，如苏联、日本、瑞典、意大利、联邦德国等也纷纷成立可靠性的专业组织，开展可靠性活动。

3 可靠性工程的全面发展阶段（20世纪60年代）

20世纪60年代是世界经济发展较快的年代。可靠性工程以美国为先行，带动其他工业国家，得到全面、迅速发展。美国武器系统研制全面贯彻可靠性大纲，在这10年中，美国先后开发

出F-111A、F-15A战斗机、MI坦克、“民兵”导弹、“水星”和“阿波罗”宇宙飞船等装备。这些新一代装备对可靠性提出了更加严格的要求，因此1957年AGREE报告提出的一整套可靠性设计、试验及管理方法被国防部及国家航空航天局（NASA）接受，在新研制的装备中得到广泛应用并迅速发展，形成了一套较完善的可靠性设计、试验和管理标准，如MIL-HDBK-217、MIL-STD-781和MIL-STD-785。在这些新一代装备的研制中，都不同程度地制订了较完善的可靠性大纲，规定了定量的可靠性要求，进行可靠性分配及预计，开展故障模式及影响分析（FMEA）和故障树分析（FTA），采用余度设计，开展可靠性鉴定试验，验收试验和老练试验，进行可靠性评审等，使这些装备的可靠性有了大幅度提高。例如，50年代的“先驱者号”卫星发射11次只有3次成功，而60年代发展的阿波罗登月船，除阿波罗13以外，每次发射都成功着陆在月球上并安全返回。此外，机械可靠性的研究，维修性、人的可靠性和安全性的研究也相继展开；还建立了更有效的数据系统，开设了可靠性教育课程，

值得提出的是日本。日本在1956年从美国引进了可靠性技术和经济管理技术，1960年日本成立了质量委员会，20世纪60年代中期，成立电子元件可靠性中心。日本将美国在航空、航天及军事工业中的可靠性研究成果应用到民用工业，特别是民用电子工业。使其民用电子产品质量大幅提高，产品在世界各国广为销售，赢得良好的质量信誉。不到十年，它的工业增长年速度就

高达15%。

4 可靠性工程的深入发展阶段（20世纪70年代以来）

在20世界60年代全面发展的基础上，可靠性工程不但在处于领先地位的美国和工业较发达的各国得以纵深发展，而且在发展中国家，如中国和印度等国也得到迅速发展。

美国1975年9月正式成立了直属美国三军联合后勤司令部领导的电子系统可靠性联合技术协调组，进行统一的可靠性管理。在1978年9月，美国成立了全国性的数据交换网“政府-工业部门数据交换网”。

可靠性设计和试验方面，70年代以来，更严格、更符合实际、更有效的设计核试验方法得到了发展和应用。更严格的简化和降额设计、计算机辅助可靠性设计、复杂电子系统可靠性预计及精确的热分析和热设计、非电子设备的可靠性设计和试验。采用组合环境应力试验，如温度-湿度-振动三综合试验，更真的模拟环境；加速应力筛选试验、可靠性增长试验等等。

此外，维修工程内以预防为主的思想转变为以可靠性为中心的维修思想。1970年英国联邦航空局颁布了以可靠性为中心的维修大纲。它包括定时维修、视情维修和状态监控等三种维修方式，在军用、民用飞机上都得到了广泛应用。1978年美国成立三军软件可靠性技术协调组来负责国防范围内的软件可靠性研究及协调工作。目前对软件可靠性的研究工作迅速发展成一个新的可靠性分支。