第1章 緒論

1.1 可靠性理論的發展

可靠性理論起源于20世紀30年代，經過數十年的研究和發展，其已滲透到現代社會的各個領域，得到了極其廣泛的應用。隨著科技的發展，現代社會對產品各方面的要求越來越高，使得產品的可靠性問題日益突出，與之相關的研究也越來越多、越來越深入。同時，現代技術的不斷進步及研究方法的改善也大大推動了可靠性理論的迅速發展，促使其日趨完備。時至今日，可靠性理論已經發展成由故障分類學、統計學、失效物理學、環境科學和系統工程等構成的綜合性學科，形成了可靠性數學、可靠性物理、可靠性工程三個主要技術領域，其研究對象由最初的硬件可靠性擴展到軟件可靠性、人因可靠性等，形成了各具特色的流派和分支，取得了許多重大理論成果。

近20年來，各項技術取得了突破性的進展，使得現代的各種系統朝著綜合化、信息化的方向迅猛發展，這導致系統變得越來越復雜，這種復雜性不僅體現在系統的結構和規模上，還體現在以下幾方面。

第一，系統的動態特性復雜。當前許多系統部件或子系統之間的關系比較密切，關聯性強，影響因素眾多且影響程度不一，因此系統通常具有比較復雜或特殊的動態特性（如系統失效形式），這導致系統可靠性研究產生了很大的困難。此外，隨著信息世界與物理世界、信息化與工業化融合的趨勢日漸明朗，復雜系統中軟件占比大大提高，使得其軟件密集型發展趨勢日益顯現。由于具有自適應行為的特點，系統所處理的對象將從數據擴展至知識，并具有在高度動態的環境中工作的能力。

第二，系統的工作條件復雜。現有研究已經證明工作條件的變化會對系統可靠性產生不同的影響。這些影響條件既包括溫度、濕度和電壓等環境條件，也包括操作人員或維修人員的操作、生理狀況等人因條件。由于現代系統應用的廣泛性，很多時候系統需要工作在復雜的條件下。

第三，系統的功能層次復雜。系統通常有多個功能模塊和多層結構，每個模塊和層次都由不同的部件或子功能組成，部分部件或子功能的失效并不代表整個系統的失效。系統結構和運行機理的復雜性、現實條件的限制及人們認知上的局限性，導致系統的某些部件、子功能或整個系統的真實狀態是不可測或無法定量分析的。

復雜系統承載的信息量越大，其重要性就越髙，應用范圍也就更加廣泛，一旦系統失效所帶來的損失將是巨大的，甚至是災難性的。如果能夠準確、有效地對復雜系統的可靠性進行研究，并在此基礎上給出一套切實可行的試驗及分析方法，則無論是對正確估計實際系統的性能，還是對進行可靠性增長設計及減少投資、降低風險，都具有極為重要的意義。