1.7 確信可靠度

軟硬件綜合系統可靠性評價最初的研究主要集中在分別對軟件、硬件的可靠性進行評價，進而將評價結果綜合，其中的主體工作是進行各種模型的組合與匹配，但這種方法未解決軟硬件故障機理不同造成影響這一問題，因此存在一定的局限性。軟硬件綜合系統的可靠性水平實質上描述的是其完成規定功能的不確定性，這種不確定性又主要體現為系統故障對完成功能的影響。基于概率統計的傳統可靠性理論在把握可靠性水平時，將系統視為一個黑盒，對導致系統故障的確定性原因并不關注，而是通過收集、分析故障時間數據，基于統計方法對系統整體的可靠性水平進行描述。然而，隨著可靠性理論逐步發展完善，這種事后反饋的傳統可靠性理論的局限性日益凸顯。在此背景下，出現了基于故障物理的可靠性理論，利用故障機理模型描述故障的確定性規律，利用模型參數的分散性刻畫不確定因素的影響。因此，基于故障物理的可靠性理論將故障原因劃分為確定性原因（以故障機理模型描述）和模型參數不確定性影響兩類。但是模型參數的分散性描述的只是客觀存在的不確定性，即固有不確定性，對于故障機理、所選模型是否準確這類受分析者認知狀態影響的不確定性則沒有考慮。顯然，要想獲得準確的軟硬件綜合系統可靠性評價結果，還需要充分考慮系統的認知不確定性。1990年，美國麻省理工學院教授Apostolakis G在《科學》雜志上撰文指出，除模型參數的不確定性之外，還存在著由建模者知識不完備導致的模型本身存在的不確定性，即認知不確定性。與之相對，客觀世界內在的不確定性被稱為固有不確定性。實際上，系統的故障規律受到確定性原因、固有不確定性與認知不確定性的共同影響。基于這一認識，文獻[21]提出了一種綜合考慮設計裕量、固有不確定性與認知不確定性三方面影響的可靠性度量指標——確信可靠度；文獻[22]進一步給出了確信可靠度的計算方法；在文獻[23]中，認知不確定性對系統可靠性的影響由參數“認知不確定因子”定量地表達。在工程上，認知不確定性對系統可靠性的影響已經得到了廣泛的重視。事實上，很大一部分與系統可靠性相關的工程活動的目的就是降低認知不確定性的影響。例如，進行FMEA。通過FMEA可以確定各個單元可能發生的故障的模式及其對系統的影響，從而采取針對性的改進措施，減少由對單元故障模式認識不清帶來的可靠性問題。對軟硬件綜合系統而言，若在FMEA過程中不僅考慮硬件故障的影響，還充分考慮軟硬件綜合系統故障的影響，則可以進一步降低認知不確定性。

確信可靠性理論以不確定理論和機會理論作為理論基礎。不確定理論是由劉寶碇教授在2007年提出的一種基于不確定測度的理論，不確定測度服從規范性公理、對偶性公理、次可加性公理、乘積公理四個基本公理。機會理論可以看成概率理論和不確定理論的交叉理論，它的基本測度是由概率測度和不確定測度交叉而得到的。由于不確定測度服從對偶性公理和乘積公理，確信可靠性理論在對可靠性進行度量時可以克服上述方法中存在的對偶性問題及指標衰減過快的問題，因此確信可靠性理論更加適合對工程中受到認知不確定性影響的可靠性進行度量。