确信可靠性理论的起源

nanfeng36

随便翻开一本可靠性的教科书或者标准，都可以找到这样的可靠性定义：可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。据说这个定义是“可靠性之父”罗伯特∙卢塞尔（Robert Lusser）给出的。按照这个定义可以知道，可靠性是产品的一种能力，这种能力与产品工作时规定的条件、规定的时间和规定的功能有关。好一点的教科书，一般还会跟着对“三个规定”逐一做一些解释，比如：“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件，如温度、湿度、振动、冲击、辐射等环境条件，使用时的应力条件，维护方法，贮存时的贮存条件，使用时对操作人员的技术等级要求等。在不同的规定条件下产品的可靠性是不同的。例如，同一型号的汽车在高速公路和在崎岖山路上行驶其可靠性的表现就大不一样。要谈论产品的可靠性必须指明规定的条件是什么。“规定时间”是指产品的规定了的工作时间。随着产品工作时间的增加，产品出现故障的可能性将增加，产品的可靠性是随着工作时间下降的。因此，谈论产品的可靠性离不开规定的工作时间。这里的规定时间单位是广义的，不仅仅是日历时间的时、分、秒，也可以是工作次数、循环次数、行驶里程等等。“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其性能指标。所要求的功能多少及其性能指标的高低，直接影响到产品可靠性的高低。例如，电风扇的主要功能有转叶、摇头、定时。电风扇的规定功能是三者都要，还是仅需要转叶，所得出的可靠性指标是大不一样的。因此，在分析评价产品的可靠性时，必须首先明确要求产品完成的规定功能是什么，只有规定了清晰的功能及性能阈值，才能给出清晰的产品故障判据。

接下来，在这个定义和解释之后会引出可靠度的定义：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率称为可靠度。依定义可知，产品的可靠度是时间的函数，可以表示为R（t）=P（T>t）,式中R（t）是可靠度，T是产品的故障前的工作时间，t是工作时间。对应着可靠度还有一个不可靠度的定义，就是F（t）=1-R（t）。上个世纪90年代初，看到这段话时，我的心中是有疑惑的，前面的定义和解释说的非常清楚，可靠性这个产品的能力与“三个规定”紧密相关，为什么可靠度函数表达式中只剩下“规定时间”这一个要素了？其它两个要素为什么不进入可靠度函数中？这个困惑长久存在，但是看到前辈和同行，对这段话和公式毫无疑义地在宣讲、培训和应用，我也无法提出心中的疑惑，套用现在的流行语就是：咱也不敢说、咱也不敢问。到本世纪初，在经历了近20年的可靠性理论和实践的淬炼后，我又发现，在实际工程中，很难获取到产品故障时间的统计数据，也就很难得到可靠度的结果，即“小样本”是可靠性工程实践中的常态和现实，“大样本”是可靠性工程实践中的理想和愿景。既然是常态、是现实，为什么要用不符合这种常态和现实的“概率”来度量产品可靠性这种能力呢？这时就产生了第二个困惑：可靠性为什么必须用概率度量？说句心里话，刚刚动起这个念头，更是直接坠入“咱也不敢说、咱也不敢问”的状态。直到2012年3月12日，我邀请清华大学刘宝碇教授来学校讲座，介绍他创立的公理化数学系统——不确定理论，才突然意识到：可靠性的度量除了概率测度，还可以用不确定测度。 所谓的确信可靠性理论，就是把可靠性定义中的规定条件和规定功能这两个要素，补充到可靠度函数中，同时指出对可靠性这一能力的度量除了用概率测度还可以用不确定测度以及二者混合的机会测度。这些修修补补工作的体现形式就是：可靠性科学原理以及确信可靠性度量框架。

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