可靠性理論

分四個主要領域或四個獨立學科。

（1）可靠性數學：

可靠性數學是可靠性研究的最重要的基礎理論之一。它主要是研究與解決各種可靠性問題的數學方法和數學模型，研究可靠性的定量規律。它屬於應用數學範疇，涉及概率論、數理統計、隨機過程、運籌學及拓樸學等數學分支。它應用於可靠性的數據收集、數據分析、系統設計及壽命試驗等方面。

（2）可靠性物理：

可靠性物理又稱失效物理，是研究失效的物理原因與數學物理模型、檢測方法與糾正措施的一門可靠性理論。它使可靠性工程從數理統計方法發展到以理化分析為基礎的失效分析方法。它是從本質上、從機理方面探究產品的不可靠因素，從而為研究、生產高可靠性產品提供科學的依據。

（3）可靠性工程：

可靠性工程是對產品(零、部件，元、器件，設備或系統)的失效及其發生的概率進行統計、分析，對產品進行可靠性設計、可靠性預計、可靠性試驗、可靠性評估、可靠性檢驗、可靠性控制、可靠性維修及失效分析的一門包含了許多工程技術的邊緣性工程學科。它是立足於系統工程方法，運用概率論與數理統計等數學工具(屬可靠性數學)，對產品的可靠性問題進行定量的分析；採用失效分析方法(可靠性物理)和邏輯推理對產品故障進行研究，找出薄弱環節，確定提高產品可靠性的途徑，並綜合地權衡經濟、功能等方面的得失，將產品的可靠性提高到滿意程度的一門學科。它包括了對產品可靠性進行工作的全過程，即從對零、部件和系統等產品的可靠性方面的數據進行收集與分析做起，對失效機理進行研究，在這一基礎上對產品進行可靠性設計；採用能確保可靠性的製造工藝進行製造；完善質量管理與質量檢驗以保證產品的可靠性；進行可靠性試驗來證實和評價產品的可靠性；以合理的包裝和運輸方式來保持產品的可靠性；指導用戶對產品的正確使用、提供優良的維修保養和社會服務來維持產品的可靠性。即可靠性工程包括了對零、部件和系統等產品的可靠性數據的收集與分析、可靠性設計、預測、試驗、管理、控制和評價。

在可靠性工程中，很重視對現場使用的數據和試驗數據的收集與交換。許多國家都有全國性的數據收集與交換組織，建立有各種資料庫。因為數據是可靠性設計和可靠性研究的基礎。在整個可靠性工程中，都是通過可靠性數據和信息反饋來改進產品的可靠性。

l可靠性設計：應用可靠性理論、技術和設計參數的統計數據，在給定的可靠性指標下，對零件、部件、設備或系統進行的設計------機械概率設計。

目的：提高產品的質量，包括提高產品的性能指標及可靠性指標；

使產品在規定的使用條件、使用時間及完成規定功能時，其失效率最小，維修性好，有效度高，經濟效益好，經濟壽命期長。

可靠性設計是可靠性工程的一個重要分支，因為產品的可靠性在很大程度上取決於設計的正確性。在可靠性設計中要規定可靠性和維修性的指標，並使其達到最優。

機械可靠性設計又稱機械概率設計，是可靠性工程學的主要內容之一，是可靠性工程學在機械設計中的應用。

由於對機械破壞機理認識的日益深化，對機械故障概率資料的逐步累積以及概率與統計在機械零件的應力與強度分析方面的應用，等等，都為機械可靠性設計提供了理論基礎和實踐經驗，使可靠性理論的應用擴展到結構設計、強度分析、疲勞研究等方面。

在採用傳統的機械設計方法進行設計時，不能預測零、部件在運行中破壞的概率，一是因為在設計中所採用的載荷、材料性能等數據，是它們的平均值，沒有考慮數據的分散性。二是為了保證機械的可靠性，往往對計算載荷、選用的強度等分別乘以各種係數，例如載荷係數、尺寸係數等，最後還要考慮安全係數。這種傳統方法是人們對這些因素的隨機變化所做的經驗估計。同時表明由於對這此隨機變化情況無法進行精確計算，只好將機械的尺寸、重量等作經驗的但又不精確的放大。即使如此，傳統的機械設計方法，用於某些高可靠性要求的產品設計上，仍不能令人放心。相比之下，採用機械可靠性設計方法，所得結構則更接近於實際情況。

機械可靠性設計的方法：在機械可靠性設計中，將載荷、材料性能與強度及零、部件的尺寸，都視為屬於某種概率分佈的統計量，應用概率與數理統計理論及強度理論，求出在給定設計條件下零、部件不產生破壞的概率公式，應用這些公式，就可以在給定可靠度下求出零、部件的尺寸，或給定其尺寸確定其安全壽命。

機械可靠性設計的特點，首先是它採用了可靠度或其他可靠性指標，來確保結構的可靠性，而傳統機械設計是用安全係數來保證結構的可靠性。因此，機械可靠性設計方法對失效可能性的認識和估計都比較合理。其次，機械可靠性設計除引入可靠度或其他可靠性指標外，還對結構的安全係數作了統計分析，這樣得出的安全係數比傳統機械設計中的安全係數更符合實際，因為它已經是與可靠度相聯繫的安全係數了。從對結構安全性的評價來看，傳統機械設計只有安全係數這樣一個指標；而機械可靠性設計則有可靠度和安全係數(指在一定可靠度下)兩個指標。

l可靠性預測：

可靠性預計是可靠性設計的重要內容之一，它是一種預報方法，在設計階段即從所得的失效率數據預報零、部件和系統實際可能達到的可靠度，預計這些零、部件和系統在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。在設備設計的初期，及時完成可靠性預計工作，可以了解該設備中各零件、部件之間可靠度的相互關係，找出提高整個設備可靠度的有效途徑。

l可靠性優化設計：

可靠性設計的另一重要內容是可靠性的分配。它是將系統規定的容許失效概率合理地分配給該系統的零、部件，又稱系統的可靠性分配。在可靠性設計中採用最優化方法進行系統的可靠性分配，是當前可靠性研究的重要方向之一。

在可靠性設計中有時採用冗餘設計法或貯備法。冗餘法或貯備法是在系統中配置作貯備用的零件或設備，當原用零件或設備出現故障時，貯備件立即替換上去。並聯冗餘即并行工作貯備法是使完成同一職能的一批零、部件或設備同時(并行)工作，且當其中某個或部分失效時，其餘的仍能保證系統的正常工作。在系統設計中採用貯備法，可成倍地提高系統的可靠度。對系統貯備的分配，也廣泛地採用最優化方法。

由於在不同領域中可靠性工程所處理的具體問題有所不同，內容也會有差異，但都是以系統的方法、綜合的方法，以長遠的眼光來研究問題，不僅重視技術，也重視管理，其目的是為取得系統的最大經濟效益和保證運行的安全可靠。

（4）可靠性教育與管理：研究如何推行可靠性活動的一門學科，是一門保證科學。