第1章 绪论

1.1 可靠性理论的发展

可靠性理论起源于20世纪30年代，经过数十年的研究和发展，其已渗透到现代社会的各个领域，得到了极其广泛的应用。随着科技的发展，现代社会对产品各方面的要求越来越高，使得产品的可靠性问题日益突出，与之相关的研究也越来越多、越来越深入。同时，现代技术的不断进步及研究方法的改善也大大推动了可靠性理论的迅速发展，促使其日趋完备。时至今日，可靠性理论已经发展成由故障分类学、统计学、失效物理学、环境科学和系统工程等构成的综合性学科，形成了可靠性数学、可靠性物理、可靠性工程三个主要技术领域，其研究对象由最初的硬件可靠性扩展到软件可靠性、人因可靠性等，形成了各具特色的流派和分支，取得了许多重大理论成果。

近20年来，各项技术取得了突破性的进展，使得现代的各种系统朝着综合化、信息化的方向迅猛发展，这导致系统变得越来越复杂，这种复杂性不仅体现在系统的结构和规模上，还体现在以下几方面。

第一，系统的动态特性复杂。当前许多系统部件或子系统之间的关系比较密切，关联性强，影响因素众多且影响程度不一，因此系统通常具有比较复杂或特殊的动态特性（如系统失效形式），这导致系统可靠性研究产生了很大的困难。此外，随着信息世界与物理世界、信息化与工业化融合的趋势日渐明朗，复杂系统中软件占比大大提高，使得其软件密集型发展趋势日益显现。由于具有自适应行为的特点，系统所处理的对象将从数据扩展至知识，并具有在高度动态的环境中工作的能力。

第二，系统的工作条件复杂。现有研究已经证明工作条件的变化会对系统可靠性产生不同的影响。这些影响条件既包括温度、湿度和电压等环境条件，也包括操作人员或维修人员的操作、生理状况等人因条件。由于现代系统应用的广泛性，很多时候系统需要工作在复杂的条件下。

第三，系统的功能层次复杂。系统通常有多个功能模块和多层结构，每个模块和层次都由不同的部件或子功能组成，部分部件或子功能的失效并不代表整个系统的失效。系统结构和运行机理的复杂性、现实条件的限制及人们认知上的局限性，导致系统的某些部件、子功能或整个系统的真实状态是不可测或无法定量分析的。

复杂系统承载的信息量越大，其重要性就越髙，应用范围也就更加广泛，一旦系统失效所带来的损失将是巨大的，甚至是灾难性的。如果能够准确、有效地对复杂系统的可靠性进行研究，并在此基础上给出一套切实可行的试验及分析方法，则无论是对正确估计实际系统的性能，还是对进行可靠性增长设计及减少投资、降低风险，都具有极为重要的意义。