可靠性发展历史概要
可靠性安全性发展
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。
可靠性理论-第1章 绪论
f (t ) e
则称t服从参数λ的指数分布。
常用寿命分布函数——指数分布
2000
R(100) e
5104100
e0.05 0.95
e 0.5 0.60
R(1000) e
5104 1000
• 此元件在100小时时的可靠度为0.95，而在 1000小时时的可靠度为0.60。
指数分布性质
•
常用寿命分布函数——指数分布
指数分布的一个重要性质是无记忆性。无记 忆性是产品在经过一段时间t0工作之后的剩余寿 命仍然具有原来工作寿命相同的分布，而与t无关 (马尔克夫性)。这个性质说明，寿命分布为指数 分布的产品，过去工作了多久对现在和将来的寿 命分布不发生影响。 • 实际意义 在“浴盆曲线”中，它是属于偶发期这一时段的。
• • • •
可靠性分为： 固有R：在设计、生产工程中已经确立了的可靠性 使用R：使用环境、操作水平、保养与维修等因素 基本R：产品在规定条件下，无故障的持续时间或概率。反映维修 人力和后勤保障等要求 任务R：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力目录
四、可靠性的度量
1、可靠度、不可靠度
• 可靠度 是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功 能的概率，一般记为R。它是时间的函数，故也记为R(t), 称为可靠度函数。
2 2
常用寿命分布函数——正态分布
正态分布曲线
f(t)
0.04 0.03
σ＝2
0.02
可靠性发展史
可靠性工程发展史报告西北工业大学航空学院学院：航空学院专业：安全工程班号：01041001姓名：王斌学号：2010300369可靠性发展史可靠性和质量不可分离，其前身是伴随着兵器的发展而诞生和发展的。
在公元前26世纪的冷兵器时期，到1703年英法两国完全取消长矛为止，前后经历了4000年发展成长的漫长过程中，人类已经对当时所制作的石兵器进行了简单检验。
在殷商时代已有的文字记载中，就有关于生产状况和产品质量的监督和检验，对质量和可靠性方面已有了朴素的认识。
关于可靠性的发展，各种机构和专家也有不同的看法，有人说可靠性工程从古至今已存在，也有说可靠性真正的发展起源于20世纪30年代，也有说法是起源于20世纪40或50年代，在参阅了各种权威材料后，将可靠性发展的历史大致分为以下6个阶段：1、可靠性工程的准备和萌芽阶段（20世纪30年代）最早的可靠性概念来源于航空。
1939年，美国航空委员会出版的《适航性统计学注释》中，提出飞机由于各种失效造成的事故率不应超过0.00001/h，相当于飞机在一小时飞行中的可靠度为0.99999。
现在所用的“可靠性”定义是在1952年美国的一次学术会议上提出来的。
早期的系统可靠性理论见于纳粹德国对V1火箭的研制中。
他们提出了由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。
1943年美国成立了“电子管技术委员会”并成立“电子管研究小组”，开始了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，美军用电子设备由于失效率很高而面临着严重的局面：1949年美国海军电子设备有70%失效，1个正在使用的电子管要9个新的电子管作为随时替换的备件。
为了扭转被动局面，1952年8月21日，美国国防部下令成立由军方、工业办及学术界组成的“电子设备可靠性顾问组”，即AGREE。
《可靠性技术基础》PPT课件
可靠性工程室
二○○五年八月二十七日
主要内容
1、可靠性发展历史 2、可靠性基本概念 3、可靠性工作内容 4、软件可靠性概念 5、软件测试技术 6、软件可靠性测试 7、软、硬件可靠性比较 8、结束语
1. 可靠性发展历史
1.可靠性发展史
◆第二次世界大战期间：可靠性概念最早来源于航 空领域，空中飞行事故不断增加，要求计算在一段飞 行时间内不发生故障的概率，这便是可靠性的初始概 念。40年代是可靠性萌芽时期，雷达等各种复杂电子 设备相继出现，电子设备的可靠性问题严重地影响了 武器装备的效能。在第二次世界大战期间，美国60% 的机载电子设备运到远东后不能使用，50%的电子设 备在贮存期间失效，其主要原因是电子管可靠性太差。
神舟五号飞船圆满成功，终于实现了中华民族千年 的飞天梦想。神舟系列飞船的成功是无数奋斗在航天 战线科技人员爱国、敬业、创新、奉献精神的体现。 神舟飞船的成功中，无数在航天科技领域从事可靠性 工作的技术人员功不可没，他们和所有其他航天 科技工作者都是站在航天英雄杨立伟身后的英雄。
1.可靠性发展史
载人航天器安全性以及载人航天工程的圆满成功，乃 至整个航天领域在几十年间所取得的卓越成就，它们 的重要保障技术之一就是可靠性工程技术。可靠性工 程在航天领域向来都是极为重要的技术。我国载人航 天科技进一步将研制空间站和空间实验室。
2.可靠性基本概念
◆产品：指作为单独研究和分别试验对象的任何元 件、器件、设备和系统，可表示为产品的总体或样品。
由定义可以看出产品的可靠性与“规定条件”是分 不开的，这里说的规定条件，包括使用时的环境条件 （但必须注意到运输、贮存以及工艺过程中引入的环 境影响）即所有内部与外部的条件（如温度、湿度、 辐射、电场、冲击、振动等或其组合）。使用时的应 力条件、维护方法等。
可靠性基本概念
可靠性理论是以产品寿命特征为主要研究对象的一门综合性和边缘性科学，它涉及到基础科学、技术科学和管理科学的许多领域。
对于结构可靠性这一学科，从其诞生到现在已经有了长足的发展：从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性，使得这一理论日臻丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。
它的应用完善了传统的设计理论，极大地提升了结构和产品的质量，因此一直受到国内外学者的关注。
可靠性理论在其发展过程中主要经历了五个时期：（1）萌芽期可靠性理论早在十九世纪30～40年代已发展起来了。
十七世纪初期由伽利略、高斯、泊淞、拉普拉斯等人逐步建立了概率论，奠定了可靠性工程的主要理论基础。
十九世纪初布尔尼可夫斯基主编出版了一本概率论教程，同时他的学生马尔可夫建立了随机过程理论和大数定律，成为了维修性的理论基础。
1939年瑞典专家威布尔提出了描述材料疲劳强度的威布尔分布。
可靠性研究萌芽于飞机失事事件，1939年美国航空委员会出版的《适航性统计学注释》中，提出飞机事故率不应超过105 ／h。
这里讲的事故率只是未能沿用可靠度的定义而已。
（2）摇篮期50年代的电子管事件揭开了可靠性研究的序幕。
50年代电子真空管的故障率增长迅速。
使电子技术进步与失效间的矛盾十分突出。
例如1941～1945年第二次世界大战期间，美国空军运往远东的机载电子设备在到达时就有60%已经失效，轰炸机的MTBF（无故障时间）不超过20小时。
另外，1945年12月美国制成的第一台电子管计算机，整个计算机共有18000只电子管。
但是，平均每33分钟就有一只失效。
与此同时，1943年德国火箭专家R.Lusser第一次用概率乘法法则定量算出了V-2火箭诱导装置的可靠度R的值为0.75。
第二次世界大战结束以后，美国国防部总结战争教训，提出了一个全新的问题——可靠性，并下令军队有关部门在今后的采购中只选择有可靠性指标的军需品。
（3）奠基期60年代，美国成为可靠性发展最早的国家。
可靠性发展史
可靠性工程发展史报告西北工业大学航空学院学院：航空学院专业：安全工程班号：01041001姓名：王斌学号：2010300369可靠性发展史可靠性和质量不可分离，其前身是伴随着兵器的发展而诞生和发展的。
在公元前26世纪的冷兵器时期，到1703年英法两国完全取消长矛为止，前后经历了4000年发展成长的漫长过程中，人类已经对当时所制作的石兵器进行了简单检验。
在殷商时代已有的文字记载中，就有关于生产状况和产品质量的监督和检验，对质量和可靠性方面已有了朴素的认识。
关于可靠性的发展，各种机构和专家也有不同的看法，有人说可靠性工程从古至今已存在，也有说可靠性真正的发展起源于20世纪30年代，也有说法是起源于20世纪40或50年代，在参阅了各种权威材料后，将可靠性发展的历史大致分为以下6个阶段：1、可靠性工程的准备和萌芽阶段（20世纪30年代）最早的可靠性概念来源于航空。
1939年，美国航空委员会出版的《适航性统计学注释》中，提出飞机由于各种失效造成的事故率不应超过0.00001/h，相当于飞机在一小时飞行中的可靠度为0.99999。
现在所用的“可靠性”定义是在1952年美国的一次学术会议上提出来的。
早期的系统可靠性理论见于纳粹德国对V1火箭的研制中。
他们提出了由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。
1943年美国成立了“电子管技术委员会”并成立“电子管研究小组”，开始了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，美军用电子设备由于失效率很高而面临着严重的局面：1949年美国海军电子设备有70%失效，1个正在使用的电子管要9个新的电子管作为随时替换的备件。
为了扭转被动局面，1952年8月21日，美国国防部下令成立由军方、工业办及学术界组成的“电子设备可靠性顾问组”，即AGREE。
可靠性检测简介及发展历程
可靠性试验——环境可靠性试验深圳百思杰检测技术有限公司可靠性起源开始应用于开始应用于：：提高武器装备的可靠性提高武器装备的可靠性：：军用电子设备军用电子设备；；复杂导弹系统复杂导弹系统；；以及航空航天技术等等以及航空航天技术等等。
推广到民用推广到民用：：保证产品的可靠度保证产品的可靠度；；提高产品的质量和安全提高产品的质量和安全；；保证其品牌和竞争能力保证其品牌和竞争能力。
可靠性历史可靠性的发展可靠性的发展：可靠性是伴随着兵器发展而诞生和发展的和发展的。
50年代是可靠性兴起和形成的年代。
60年代是可靠性工程全面发展的阶段阶段。
70年代是可靠性发展步入成熟的阶段阶段。
80年代可靠性向着更深可靠性向着更深、、更广的方向发展方向发展。
质量和可靠性的区别质量就是产品性能的测量质量就是产品性能的测量，，它回答了一个产品是否符合各项性能指标的问题的问题；；可靠性则是对产品耐久力的测量，它回答了一个产品生命周期有多长，简单说简单说，，它能用多久的问题的问题。
所以说质量测试解决的是现阶段的问题段的问题，，可靠性试验解决的是一段时间以后的问题是一段时间以后的问题。
环境可靠性试验分类环境可靠性试验主要可分为以下3种:力学环境试验气候环境试验综合环境试验力学试验振动正弦振动随机振动机械冲击碰撞跌落稳态加速度振动试验的五个要素振动试验最基本的要素振动试验最基本的要素：：1、频率2、加速度3、振幅4、方向5、持续时间正弦振动的六个要素1、频率（Hz）2、加速度（g 或m2/s）3、振幅（mm）4、扫频速率（Oct/min 或Hz/s）5、方向（X、Y、Z axis）持续时间（（min/axis）6、持续时间共振搜索谱图驻留振动谱图正弦振动的应用正弦振动的应用（（3）扫频振动扫频振动：：针对存在多个共振点的振动环境环境；；扫频振动谱图随机振动应用随机振动谱图机械冲击机械冲击类型机械冲击类型：：根据脉冲波形不同根据脉冲波形不同，，可分为可分为：：1）半正弦波半正弦波；；2）三角波三角波；；3）梯形波梯形波。
可靠性理论及其发展
1、可靠性理论的发展历程•可靠性的准备及萌芽期–上世纪30～40 年代期间开始形成可靠性概念，这一阶段的活动主要集中在德国和美国•可靠性理论的兴起及形成–20 世纪50 年代初，美国在朝鲜战争中发现不可靠的电子设备不仅影响战争的进行，而且需要大量的维修费用。
以1957 年发表了第一份可靠性研究报告《军用电子设备可靠性》为标志•可靠性理论迅速发展阶段–上世纪60 年代是美国航空及航天工业迅速发展的年代，故被称为“宇航年代”。
以《电子设备可靠性预计手册》的颁布为标志•可靠性工程深入发展的阶段–航空、航天及军事装备的需求•技术的深入发展•广泛的工程应用4、目前可靠性工作的反思•难以制定有效维修保障方案–由于可靠性工作结果的输出对故障的预计或分析的故障信息不准确，使得难以制定有效的维修和保障计划，比如会出现“维修过剩”或“维修不足”的情况,保障资源的配备也困难。
•仅根据内外场故障数据的统计推断是不够的。
•必须在可靠性数学基础上，强调对可靠性故障物理学的研究，发展基于故障物理的可靠性技术，以充分了解产品的故障模式、故障机理和故障位置等信息，才能采取适当措施防止这些潜在故障的发生，并对产品可靠性进行有效设计和正确评价。
器件对电子设备，其故障可能发生在器件内部元器件-PCB的互连位置等处。
ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL故障模型模型基本输入：产品设计信息、局部位置的应力历程ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL1、基于故障物理的可靠性理论基础•产品强度分布-双峰模型使用初期：早期故障率较高稳定期：故障率最低，随机性；寿命后期：故障率也会高，故障主要是由疲劳导致；早期故障不能用传统的晚期故障可靠性模型来解释。
解释早期故障的强度分布也不能解释晚期故障特性；一种简单统计分布不能完全解释浴盆曲线。
ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL ACEL障机理。
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美国：1939年，美国航空委员会提出飞机事故率 →最早的可靠性指标 1944年，纳粹德国试制V-2火箭→提出火箭可靠 度是所有元器件可靠度的乘积（认为系统是串 联），最早的系统可靠性概念。 1947年美国费兰德雪尔研究结构可靠性；1970年 扩大到机械产品→机械可靠性理论。
第一节 可靠性发展的历史
强度 n 应力
n
经典 力学
材料破坏一般遵循应力—强度理论 应力(s)：应力、压力、温度、湿度、冲 击等； 强度(r)：阻止系统和零部件失效的因素 r； 失效准则：第一、第二、第三、第四强 度理论 r＞s 实际材料特点：不均质、多孔性等
碎粒结构
粉粒结构
鳞片结构
应力－强度 概率分布函数
近万人；
经济损失：1600亿 （最新研究损失3000 亿）3个三峡工程
国内外事故状况及分析
工业生产导致一次死亡10以上或经济损失；500万以上
的重大隐患有982项;
劳动工伤死亡：1.5-2.0万人；
二、中国意外事故状况
交通事故死亡:道路9.4万人,铁路1.0万人 中小学生意外死亡：1.1万
1、可靠性问题的由来
随着现代化技术的发展，科技的进步。特别是 电子、军事、宇航和机电工业发展，系统或者 元件绝对可靠要求； 要求人们对系统（自然）认识 的深入； 对材料、系统等因素的认识加深。
安全系数
优点：直观、易懂、使用方便
s ns
s
s
－塑性材料的屈服极限
o
缺点：盲目性和保守性 转化
不均质性
新学科发展
学科历史
本学科必要性
可靠性作为安全工程专业的础课符合
安全第一的方针（安全方针）
可靠性具有系统、丰富的理论知识
可靠性应用广泛（建筑、石油、机械、
采矿、军事、勘查方面等）
学科需要这门基础知识
可靠性是实现设备本质安全的根本途径
第一节 可靠性发展的历史
为什么要讲授可靠性理论?
国内外事故状况及分析
一、全球意外事故状况
每年发生事故2.5亿起，每天68.5万
起，每小时2.8万起，每分钟476起；
每年死亡350万人中有近40％是老人
和小孩；
每一秒160人伤残，4000人需治疗；
国内外事故状况及分析
二、中国意外事故状况 职业病：累积100余 万人,年增3万,年亡
中国：在1950年代建立了温热带环境试 验机构—考虑温度、环境影响机构的可 靠性； 1972年建立了电子产品研究所； “七五”规划中，列入国家重大科研攻 关项目；现逐步得到认识； 加入WTO，我国将更加重视；
为了提高系统的可靠性，可以增加冗余件。即串联一个 元件。原来开关设为S1,串接另一个开关为S2。整个系 统变为如图 增加冗余条件下的压力机安全系统图
第一节 可靠性发展的历史
通过失效树计算得出： R=3.15╳10-5损失日数/接触小时 显然这种风险是低于负伤安全指标，系统的可靠 性是较高的。事故的损失即降低下来。
环境因素→自然环境、人工环境、综合环境；
管理因素→体制、法制建设、管理措施等。
第一章 绪 论
第一节 可靠性发展的历史 第二节 可靠性概念
第一章 要求
目的：了解可靠性的历史及其发展过程 重点：如何理解可靠性？ 难点：可靠度的概念？ 教学过程
知识引入：材料力学的安全系数
n s
1）人机系统的可靠性研究 ：人的失误及其可靠性 的研究成为多学科交叉渗透，面向21世纪的重点 研究领域，因此，人的可靠性研究已经成为重中 之重，使得该学科得以深入发展。 2）土木工程结构的可靠性研究 ：有重要的纪念性 价值的建筑物
3、可靠性研究现状
第一节 可靠性发展的历史
3）机械可靠性:
可靠性理论
安全导入
目的
了解安全形势及其 可靠性在安全的地位和重要性 增加安全的责任感
国内外事故状况及分析
一、全球意外事故状况
每年意外死亡350万人；无形的战争
交通事故死亡99万人 职业工伤死亡130万人；
死伤比1:4； 职业病：35％工人受到 职业危害（？）
事故经济损失占2.5%GNP
第一节 可靠性发展的历史
日本：1971年，
全面推广可靠性 工程；日本的工 伤事故大幅度下 降；日本万吨钢 死亡重伤率在 1965年为 0.12,1977年降低 到0.008; 例压力机隐患
第一节 可靠性发展的历史
压力机安全系统 通过失效树计算得出： R=15损失日数/接触小时
每接触压力机一小时，就要承担损失工作日15天的 风险，这样的风险率显然是不能接受的。
机械和微型元器件的可靠性设计； 微型机械可靠性估计值研究：确定负载，进行机械 应力分析，确定失效模式，提出设计修改建议。 微型器件－如变换器、传感器、弹簧、轴承、齿轮、 滤网、磁性器件和发动机可靠性预计值的计算； 环境条件对微型机械器件关键技术－包括潮湿、温 度、热应力、机械冲击和振动的影响。
第一节 可靠性发展的历史
衡量材料 的安全性?
概念 提出
第一节 可靠性发展的历史
材料为什么会失效（损伤）
（1）设计问题 （2）应力状态发生变化 （3）强度变异 （4）磨损失效 （5）时间关联失效 （6）潜在现象（阿波罗飞船火灾） （7）不正确的规范 （8）其它原因
第一节 可靠性发展的历史
2、概念的提出
国内外事故状况及分析
三、分析
分析－社会背景
技术的发展→蒸汽机－核技术； 经济的发展→手工经济－集体合作－计划经济 －市场经济－全球化经济； 文化的发展→宿命论（被动承受型）； 经验论（事后型、亡羊补牢）； 系统论（综合型 、人机环对策）； 本质论（超前、预防型）
三、分析
分析－事故致因
人的因素→知识、技能、意识、观念、态度、 道德、认知、伦理、情感等； 技术因素→工艺、设备、监测、应急系统等；
1957年American group reliability of electronic equipment可靠性设备顾问团 （AGREE）(电子装置可靠性咨询委员会) 发表了奠基性报告； 1962年美国召开可靠性、维修性和故障物 理学学术讨论会；经过努力，阿波罗号 710万个零件的故障率为零； 1974年，美国原子能委员会利用故障树分 析方法评价故障引起世界各国注意