●深耕专业45载——中航工业综合所业务系列报道

在经济全球化的今天，产品质量已成为制造业乃至国家核心竞争力的象征之一。国务院发布“中国制造2025”发展规划，明确指出必须攻克一批困扰产品质量提升的关键共性质量技术，特别是加强可靠性设计、分析与验证技术的开发与应用。

在当前经济高速发展的大背景下，产品流通范围不断扩大、产品功能集成化程度越来越高、产品研制的更新换代加快。与之相应的，产品的研制手段也产生了重大变革，数字化、信息化、智能化的制造方式大量应用，引发了制造业发展理念、技术体系、制造模式和价值链的重大变革。可靠性工程技术作为实现产品质量最重要的使能技术之一，必将随之产生新的技术需求，带来新的发展机遇。

1.可靠性工程技术的转变

产品的可靠性工作是一项贯穿产品全寿命周期的复杂系统工程。作为一门边缘性学科，可靠性技术的发展和进步离不开工程、物理、数学、统计、计算机等基础学科的哺育。近年来，随着故障基础理论、基础材料学以及信息技术等基础学科的不断发展，可靠性工程技术的理念、方法和手段均发生了一定改变。

首先，对故障认识的加深推动可靠性理论和方法的创新。可靠性工程是跟产品故障做斗争的学科，早期可靠性工作者基于对故障外在统计规律性的认识，采用数理统计方法发展出一套成体系的可靠性工程技术。随着对故障的认识从外在深入到本质，人们逐渐意识到可靠性工作的核心在于掌握和利用故障机理，因此，在失效物理学基础上发展出了基于故障物理的可靠性技术，要求在弄清产品故障机理的前提下，制定相应设计、维修和保障措施。

其次，基础材料、元器件和工艺等的进步促进了可靠性工程的发展。产品可靠性的不断提升得益于材料、零部件、元器件以及制造工艺的不断进步，伴随基础材料学研究的不断深入，人们对各种材料的故障机理的研究和验证手段不断完善，各种材料在不同应用条件下的故障机理早在投入应用以前已经掌握，并可以基于仿真模型进行定量化的分析，这为开展基于故障物理的可靠性设计工作提供了准确的输入。

最后，产品的信息化和数字化设计技术的发展为可靠性技术的研究和工程应用提供了新的技术手段。在计算机、网络通讯、数字化仿真等相关技术的支持下，欧美发达国家率先实现了装备研制全过程的数字化，提高了装备的质量、可靠性和性能稳定性。我国通过多年的探索，特别是伴随着国家信息化带动工业化战略的实施以及各军工行业数字化建设的迅猛推进，数字化设计制造的研究和应用进入了一个新的阶段，这为可靠性工程技术创新和集成创新提供了有利条件。

2.数字化研制模式下的可靠性工程技术

数字化技术的普及和推广对于可靠性工程技术的推动作用主要体现在：一是大幅提升了可靠性设计工作的效率和精细化程度，尤其是CAE技术的发展使得在可靠性工程中广泛应用CFD、FEA等大规模数值计算方法成为可能；二是将可靠性设计的重心转移到各种数字化样机（包括几何、功能、性能样机等）或模型上来，从而可以方便地实现与产品设计的“同数据源、同设计、同改进”。在数字化研制背景下，近些年涌现的可靠性工程新技术包括：

“系统功能可靠性设计分析技术”，主要基于系统的功能/性能模型，开展故障建模、故障注入与仿真分析及可靠性评估等工作，发现影响系统关键功能的故障模式集合，指出系统设计的薄弱环节，评估可靠性水平，从而支持系统功能逻辑和架构设计的优化。

“结构可靠性设计分析技术”，基于故障物理原理，通过数字样机和应力损伤模型，将产品预期承受的环境应力与产品物理载体各微观点潜在故障的发生发展过程联系起来，计算产品的潜在故障时间，发现薄弱环节，从而采取针对性的改进措施提高可靠性水平。

“电路功能可靠性设计分析技术”，以电路功能模型为基础，进行可靠性信息集成建模，仿真计算在元器件参数容差、工作温度、激励和负载波动等因素影响下产品电路能否稳定工作，分析潜在故障及造成故障的设计因素，从而采取必要的设计改进措施，优化电路设计，提高电子产品的可靠性。

“耐久性仿真分析技术”，通过在产品数字样机上施加产品所经历的载荷，并逐级分解到产品的零件、部件上，通过应力分析和累积损伤分析，从而找出产品的耐久性薄弱环节，并结合失效物理模型计算产品各零组件的耗损型失效时间，评估产品的耐久性指标。

3.可靠性工程技术的发展

产品质量与可靠性是“中国制造”赖以生存和发展的生命线，努力提升“中国制造”的可靠性是我国实现从“制造大国”向“制造强国”跨越的必经之路。过去几十年，数字化研制技术的蓬勃发展赋予了可靠性专业新的内涵和手段，使得可靠性这一传统专业焕发了新的活力；进入新世纪，产品数字化技术发展的脚步依然没有停歇，以MB鄄SE（基于模型的系统工程）技术、智能制造技术为代表的新一代数字化研制新技术正在逐步深入工程领域，对于可靠性工作者而言，如何抓住新的发展契机，加强数字化环境下的可靠性理论、工具和应用创新研究、建立规范、标准的可靠性工作新模式是需要重点关注的问题。