可靠性系统工程理论研究回顾与展望综述

2022-11-05康锐王自力

航空学报 2022年10期

康锐，王自力

1. 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京 100191 2. 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室，北京 100191

可靠性系统工程的概念诞生于1990年前后，最早见诸文字记载是在文献[1]中：“1991年11月15日至18日，国防科工委在成都召开十号工程等8个武器装备重点型号总设计师可靠性系统工程研讨会。”第1篇关于可靠性系统工程理论的学术论文发表在1995年《航空学报》增刊上[2]，这篇论文给出了可靠性系统工程的定义，阐述了其内涵，分析了其实施要素。其后，文献[3]中则全面阐述了可靠性系统工程理论的创立背景及其在工程系统工程中的地位和作用，特别是将可靠性系统工程与美国的工程专业综合、欧洲的可信性等概念并列，作为可靠性、维修性、保障性综合化的方法之一。2005年，文献[4]建立了基于故障学的可靠性系统工程理论与技术框架。2007年，文献[5]中对可靠性系统工程的概念内涵进行了重大扩展。基于文献[5]的思想，诞生了武器装备全系统、全特性、全寿命质量管理的“三全质量观”和“通用质量特性”的新概念[6]，明确了可靠性系统工程致力于解决专用质量特性设计和通用质量特性设计“不均衡、两张皮”的难题。2008年，文献[7]建立了可靠性系统工程能力成熟度模型，为可靠性系统工程管理提供了评价和改进标准，之后这一成果在中国航空工业开展的研制能力成熟度评价活动中得到了广泛的应用[8]。2013年，在经历了一系列理论创新、集成平台建设与重大工程实践后，可靠性系统工程理论与技术研究成果获得国家科技进步二等奖[9]。2006年，中国制造可靠性系统工程发展战略被纳入中国工程院组织的制造强国战略研究重大咨询项目并公开出版[10]，标志着诞生于航空航天和高新技术武器装备领域的可靠性系统工程理论正式推广到整个中国制造业。2019年，中国质量协会组织制定并颁布了团体标准《制造业可靠性系统工程能力成熟度评价准则》[11]，为企业实施可靠性系统工程提供了一个重要的抓手。2020年，确信可靠性理论的建立进一步夯实了可靠性系统工程理论的科学基础[12]。2021年，基于模型的可靠性系统工程(Model Based Reliability Systems Engineering，MBRSE)体系以产品、故障、环境等模型为核心，将通用质量特性工作综合集成，基于模型演化进行故障规律认知、运用，实现故障闭环消减、控制，并将这一过程融入到产品基于模型的系统工程(Model Based Systems Engineering，MBSE)过程中[13]。MBRSE体系的建立实现了从文档驱动到模型与仿真驱动的跨越发展，标志着可靠性系统工程的综合集成理论已经基本成熟[14]。

综上所述，可靠性系统工程理论研究一直沿着综合集成和学科构建基础理论的双螺旋结构迅速发展。其中，“综合集成”侧重对已经成熟或相对成熟的可靠性、环境适应性、安全性、维修性、测试性、保障性等通用质量特性技术与管理活动的综合、集成与应用，强化基于效能仿真的需求集成、基于模型驱动的研制集成和基于健康管理的运维集成，构建了正向预防、融合整改、增长补课、审核把关等4种可靠性系统工程应用模式，成功应用于飞机装备可靠性保证工程、导弹装备可靠性提升工程、直升机及其发动机可靠性增长工程以及各类武器装备的定型审核工作等，为大幅提升歼10飞机、巡航导弹、航母工程等重大装备的可靠性水平奠定了基础。“学科构建”则侧重发展工程故障学、机械失效学、可靠性共性技术体系、故障物理学、失败事理学和失误人理学、确信可靠性理论等基础理论与方法论。2条线索相互支撑、相互促进，发展至今的研究成果表明可靠性作为一门新兴的技术科学的知识体系已初露端倪。

本文将在回顾与总结可靠性系统工程理论发展脉络的基础上，探讨可靠性系统工程向可靠性系统科学发展的新趋势，并进一步提出建立可靠性系统科学与工程学科的初步构想。

1 可靠性系统工程的概念起源

1.1 可靠性系统工程的定义

1995年，《可靠性系统工程——理论与实践》论文发表在《航空学报》增刊上[2]。正如论文标题中所指明：可靠性系统工程理论在发表时已经是经历了实践的理论！该论文中首次给出的可靠性系统工程的定义为[2]：“可靠性系统工程是研究产品全寿命过程以及同故障作斗争的工程技术。从产品的整体性及其同外界环境的辨证关系出发，用实验研究、现场调查、故障或维修活动分析等方法，研究产品寿命和可靠性与外界的环境的相互关系，研究产品故障的发生、发展及其预防和维修保障直至消灭的规律，以及增进可靠性、延长寿命和提高效能的一系列技术和管理活动。”

定义中第1句话强调了，可靠性系统工程是工程技术。在一般意义上，系统工程被认为是组织管理的技术[15]，组织管理的对象是“系统”。仔细分析上述定义，“研究产品全寿命过程以及同故障作斗争的工程技术”则指明了可靠性系统工程的研究对象是“系统的故障”。

那么怎么将“故障”作为对象相对独立地进行研究呢？定义进一步阐明了要研究“规律”以及“技术和管理活动”。所需要研究的“规律”包括：产品故障发生的规律、发展的规律、预防的规律、维修保障的规律直至消灭的规律。所要研究的一系列“技术和管理活动”包括：增进可靠性、延长寿命、提高效能。

1.2 可靠性系统工程与医学系统工程

为什么产品的故障可以独立地进行研究？文献[2]对此问题的回答采用了与医学类比的分析方法，即可靠性系统工程就是研究产品“防病、治病”规律的工程技术，与研究人类生命过程以及同疾病作斗争的医学系统工程颇有相似之处。为进一步解释这个问题，文献[2]构建了医学系统工程与可靠性系统工程的对比图，试图通过借鉴医学这一古老的、已被人们所接受的、专门针对人的疾病的学科合法性，来论证可靠性系统工程的学科合法性：既然人的疾病可以作为独立的对象进行组织管理，那么产品的疾病——故障也可以作为独立的对象进行组织与管理。

文献[3]对人的疾病的“防、诊、治”以及“医疗保障”作了进一步的阐述分析，其中最重要的神来之笔，就是给出了医学系统工程的定义：“医学系统工程是研究人类生命过程以及同疾病作斗争的科学体系。从人的整体性及其同外界环境的辩证关系出发，用实验研究、现场调查、临床观察等方法，不断总结经验，研究人类生命活动和外界环境的相互关系，研究人类疾病的发生、发展及其防治、消灭的规律，以及增进健康、延长寿命和提高劳动能力的一系列工作。”

这个定义使得可靠性系统工程的概念自诞生伊始，就与医学建立了某种同构关系。按照这个定义，文献[3]在论述可靠性、维修性、保障性在可靠性系统工程中的地位时，继续采用医学中的“优生”“优育”的概念来进行类比就顺理成章了。“优生”和“优育”构成了产品的全寿命过程，提高产品的可靠性、维修性、保障性水平，是实现产品“优生”的重要标志，而维修和综合保障则是“优育”的核心内容。当然，产品的“优生”和“优育”是可以权衡的，这个权衡就是要在“优生”(可靠性设计)和“优育”(维修保障)的费用和效能之间做出决策。

1.3 可靠性系统工程的研究方法

如何进行可靠性系统工程的研究？1.1节和1.2节定义从2个方面进行阐述，一是研究的出发点，要从产品的整体性及其同外界环境的辨证关系出发。二是研究的方法论，要用实验研究、现场调查、故障分析、维修活动分析等。

可靠性系统工程定义中强调了研究的出发点有以下2个：

1)产品整体性。整体性是指把产品看作由各个构成要素形成的有机整体，从整体与部分相互依赖、相互制约的关系中揭示产品的特征、规律和性质。需要指出的是，整体性质不等于形成它的各要素性质的机械之和。产品的整体性是由形成它的各要素(或子系统)的相互作用决定的。因此它不要求人们事先把产品分成许多简单部分，分别地进行考察，然后再把它们机械地迭加起来；而是要求把产品作为整体来对待，从整体与要素的相互依赖、相互联系、相互制约的关系中揭示产品的整体性质。

2)强调仅考虑产品整体性还不够，还要考虑产品与外界环境的辩证关系。任何产品都是有功能的，产品的功能是在与其所存在的外界环境进行物质、能量和信息的交换过程中而存在的。因此，这里的辩证关系是指产品与环境之间既相互影响又相互制约的关系。把握好这种辩证关系是进一步认识产品整体性的普遍方法。

可靠性系统工程研究要用到的方法论包括4个方面：

1)实验研究。实验研究运用科学实验的原理和方法，建立变量之间的因果关系。一般做法是研究者预先提出一种因果关系的尝试性假设，然后通过实验操作来检验，是一种受控制的研究方法，即通过一个或多个变量的变化来评估它对一个或多个变量产生的效应。这里用的是“实验”，而不是“试验”。试验指采用测试的手段来获取或验证某一结果的行为。在工程中非常熟悉的是可靠性试验，如筛选试验、鉴定试验、验收试验等,而可靠性实验的提法更强调对科学规律的认知。

2)现场调查。现场调查用一整套完整的、形式化的方法，了解、分析产品在使用、库存、运输等全寿命周期内的使用场景下发生故障的现象和原因。

3)故障分析。故障分析是基于统计学和物理学的分析方法，对产品发生故障的时间、过程、模式、原因、机理、影响等进行规律性研究。

4)维修活动分析。维修活动分析用于分析预防、预测、诊断和修复故障的各项工作的逻辑、程序和决策过程，以及配套的各类资源的规划。

文献[2]在进一步分析了可靠性系统工程与可信性工程、并行工程和全面质量管理的异同后指出：“可靠性系统工程是一个有机的整体，它具有统一的目标，有共同的研究对象，既包括管理，又包括技术，是与故障作斗争的独立的学科体系。”

文献[2]的结束语中指出，中国可靠性系统工程体系破土萌生，将对中国工业现代化的发展起到重大的推动作用。这个论述表明作者对可靠性系统工程这一新生学科的强大生命力充满了理论自信！

1.4 可靠性系统工程的实施要素

文献[3]论述了可靠性系统工程所具有的4个方面的系统工程特性：① 整体性，可靠性系统工程是一个有机的整体，包含了与故障斗争的完整的学科体系，且具有一致的目标；② 综合性，可靠性系统工程在横向(时间维)是产品研制寿命周期各阶段的综合，在纵向(专业维)是各门工程专业的综合；③ 择优性，因为可靠性系统工程具有可以量化的目标(对武器装备就是战备完好性、任务成功性、寿命周期费用等)，故可以进行综合权衡与优化；④ 社会性，因为可靠性系统工程既包括技术又包括管理，它的工作对象是物(产品)、事(工作)和人，且与外界环境有紧密的交联与相互影响。这一论述强调了可靠性系统工程理论涉及了物理、事理和人理。

文献[2-3]通过“实施要素”强调了可靠性系统工程的组织管理，概括起来共8个方面：① 领导重视、全员负责；② 统一计划、有机协调；③ 预防为主、早期投入；④ 系统综合、并行设计；⑤ 信息反馈、闭环控制；⑥ 产品、特性与过程同步优化；⑦ 有机融入产品系统工程管理；⑧ 建立设计、制造和可靠性等结合的综合产品研制小组。这8个方面体现了可靠性系统工程中的物理、事理和人理，奠定了可靠性系统工程理论的实践基础。

2 可靠性系统工程理论的发展

可靠性系统工程理论的发展分为3个方面：① 建立了可靠性系统工程的理论与技术框架；② 建立了可靠性系统工程的综合集成理论体系；③ 建立了确信可靠性等基础理论。

2.1 可靠性系统工程的理论与技术框架

20世纪80年代，文献[16-17]提出了建立工程故障学理论的一些设想，文中指出：“故障规律是系统运动的一类特殊规律，最完善的故障学理论往往在系统科学的基础上闪现希望的曙光。”1999年，文献[18-19]提出了机械失效学的发展构想，文中指出：“机械失效学是研究机电装备(系统、设备和元器件)的失效分析诊断(简称失效诊断)、失效预测和失效预防的理论、技术和方法及其工程应用的分支学科。机械失效学体系应由失效诊断学、失效预测学和失效预防学3个分支体系组成。”

工程故障学和机械失效学概念对可靠性系统工程理论的发展给予了重要的启示。2005年，文献[4]提出了基础理论、基础技术和应用技术等3个层次组成的可靠性系统工程理论与技术框架。

值得指出的是：可靠性系统工程把系统的故障作为研究对象，因此把以故障认知与表征为核心的故障学作为可靠性系统工程的基础理论是顺理成章的。如果把故障与人的疾病作对比，故障模式相当于病症，故障机理相当于病理。如果不知道病理，是很难对症下药的。因此，如果没有对故障机理和规律的认识，是无法进行故障预防、故障预测、故障诊断与故障修复的。因此，故障学理论是对故障的必然性和规律性的研究，是认识和表征故障本质的通用理论，可以构成可靠性学科的基础理论之一，主要包括基于载荷响应和理化过程的故障物理、基于静态动态逻辑和涌现关系的失败事理、基于绩效影响和能力局限的失误人理及其“三理融合”故障机理分析方法，基于可靠性数学表征的不确定性理论和基于失效物理的确信故障表征方法等[14]。

可靠性系统工程基础技术包括故障预防技术、故障预测技术、故障诊断技术和故障修复技术。故障预防技术主要研究在产品的设计、生产和使用等全寿命周期各阶段预防故障的理论与方法；故障预测技术主要研究在产品实际使用条件下准确地预测产品的每一个故障的理论与方法；故障诊断技术主要研究产品一旦发生故障即可进行及时检测与隔离的理论与方法；故障修复技术主要研究修复故障的理论与方法，包括了修复故障的具体技术、修复故障的程序和为修复故障而需要的备件、工具、设备、人力、人员的筹措方法。

可靠性系统工程的应用技术是指在基础理论与基础技术之上形成的以全系统对象、全寿命过程和全特性方法综合集成的故障防控技术型谱，包括可靠性、维修性、保障性综合论证技术、设计与分析技术、试验与验证技术等等这些技术最终为形成武器装备全系统全寿命可靠性系统工程的标准与规范、工具与设备、组织与管理方法提供坚实的技术支持。

可靠性系统工程理论与技术框架的建立表明，可靠性系统工程不仅仅是可靠性、环境适应性、安全性、维修性、测试性、保障性等通用质量特性的简单组合，它具有了从基础理论、基础技术、应用技术到工程应用的完整的技术学科特征。这是文献[4]在发展可靠性系统工程理论过程中的一个重要贡献。

2.2 可靠性系统工程的综合集成理论体系

可靠性系统工程自诞生起，就深深地打上了“综合集成”的烙印。文献[3]论述了可靠性、维修性、保障性的综合化发展趋势，即：可靠性、维修性、保障性指标的综合以及工程体系的综合，并进一步指出与美国的工程专业综合、并行工程和欧洲的可信性技术相同，可靠性系统工程是可靠性、维修性、保障性综合化的发展趋势之一。但文献[3]进一步指出：“美国的工程专业综合本身没有一个统一的目标，没有一个共同的研究对象，所以它不能形成一个独立的学科体系，而可靠性系统工程则是一个有机的整体，它具有统一的目标，有共同的研究对象，可以形成与故障作斗争的独立的学科体系。”

2007年出版的《中国大百科全书-军事卷》，收录了“可靠性系统工程(Reliability Systems Engineering)”词条[5]，给出了新的定义“运用系统工程理论方法，以故障为核心，以效能为目标，研究复杂系统全寿命过程中故障发生规律及其预防、诊断、修复的综合交叉技术和管理”。这个词条继承了杨为民先生定义的重点内容，并丰富了10余年的发展成果，将可靠性、环境适应性、安全性、维修性、测试性、保障性等非功能特性以强耦合方式关联集成为一个有机的整体，逐步形成了具有统一目标和研制主线、与产品故障缺陷做斗争的技术体系。

文献[5]极大地扩充了可靠性系统工程概念的内涵与外延，为其学科化发展进一步指明了方向，也为武器装备全系统全特性全寿命质量观和通用质量特性概念的诞生提供了支撑，更为基于模型的可靠性系统工程体系的建立奠定了基础。其中，在发展趋势中明确指出：可靠性系统工程的研究内涵在时间维、对象维和目标维上将不断扩展和延伸，进入21世纪以后，中国的可靠性系统工程将得到快速、深入、全面的发展，不断形成具有中国特色的系统化、综合化技术和管理模式。后来的理论研究和应用实践表明这一预测是准确的！

文献[14]回顾总结了综合集成理论体系的发展。从集成能力来看，综合集成理论可划分为通用质量特性内部综合(简称小综合)、通用质量特性与专用质量特性综合(简称大综合)，以及质量全特性技术与管理综合3个层级，这也与综合集成理论的发展周期基本吻合。从集成技术来看，综合集成理论又可分为通用/专用质量特性的数据综合、流程综合与特性综合。从集成模式来看，综合集成理论已从文档驱动模式逐渐发展到模型与仿真驱动模式。

信息化、数字化一直是可靠性综合集成理论落地的重要支撑。文献[13]提出了基于模型的可靠性系统工程，以故障本体为核心，建立了基于模型的可靠性设计方法学，特别是经过多年的努力，建成了MBRSE软件集成系统(设计平台)，使得可靠性系统工程的理论和技术，尤其是综合集成的理论体系，以平台为载体实现了装备通用质量特性与专用质量特性设计一体化。

文献[13]指出：建立MBRSE的目的是针对可靠性系统工程实施过程中面临的问题：① 缺少一体化的设计方法学，无法建立通用质量特性与专用质量特性相统一的设计过程模型，只能依赖于定性的、繁琐的、难以同步贯彻实施的工作大纲；② 缺少贯穿产品研制全过程的通用的统一设计理论方法，无法建立通用质量特性与专用质量特性统一的设计方法论；③ 缺乏先进的综合设计软件平台，通用质量特性软件工具难以融入产品设计数字化环境中。

MBRSE以系统工程“V”模型为基础，构建了“效能仿真需求集成、模型驱动研制集成、健康管理运维集成”的综合集成理论，具体内涵如下[13-14]：

1) 效能仿真与需求集成。针对装备效能度量分解难题，提出基于多智能体的效能建模技术，用“群体适应性替代整体复杂性”，构建与真实装备结构相似、行为等价的时空动态高精度仿真模型，实现与性能同步、快速确定装备可靠性要求，打破传统相似法、经验法的局限。

2) 模型驱动与研制集成。以效能仿真捕获的需求为输入，针对可靠性设计多学科定量融合难、与功能协同难等问题，将设计要求逐层分解和实现。构建以故障为中心的模型体系与演化机制，开展基于模型的功能、物理、系统故障的全域识别与闭环消减设计和验证，并有机集成到产品研发V模型中。

3) 健康管理与运维集成。在研制阶段开展基于大数据、人工智能的PHM(Prognostic and Health Management)系统设计与验证，注重与可靠性工作协调；在运维阶段，基于自主保障理念，以任务为驱动，以保持健康状态为依据，基于故障预测提前合理规划视情/事后维修任务、保障资源及其使用调度，实现精确维修保障，降低维护保障费用。

运用可靠性模型协同演化、多线索流程闭环管控、多类故障仿真验证等模型驱动技术，实现多层级产品性能与可靠性综合设计与验证，并通过使用中健康管理来保证。可实现基于模型推送的“性能-故障-健康”三维融合、“装备-系统-设备”三级传递、“设计分析与仿真验证”协同互动的效能正向设计过程，见图1[14]。这是可靠性系统工程发展的最新阶段。至此，可靠性系统工程的综合集成理论体系已臻于完善。

2.3 确信可靠性理论

可靠性的概念一经诞生，即将概率作为产品可靠性的一种数学测度直至今日。但在工程实践中，常常出现样本量无法满足概率论中大数定律的情况，此时使用概率可靠度难以适应工程实践的需求。为了解决这一问题，前人先后建立了贝叶斯可靠度、区间可靠度、模糊可靠度、证据可靠度等各种有益的度量方法，以适应工程实际中的小样本情况。2013年，文献[20]基于不确定理论中建立的不确定测度提出了一种新的可靠性测度，并将其命名为确信可靠度(Belief Reliability)。不确定理论[21]是清华大学刘宝碇教授创立的一种与概率论平行的全新的公理化数学系统，其中的不确定测度专门用于度量由于小样本引起的不确定性。2016年，文献[22]从可靠性度量的规范性、可控性和融合性对贝叶斯可靠度、区间可靠度、模糊可靠度、证据可靠度、确信可靠度进行了全面的对比分析，指出确信可靠度是在合理性、有效性方面最有优势、最有发展潜力的可靠性测度。2018年，文献[23]对确信可靠度的内涵进行了重要扩充，将概率论中给出的概率测度、不确定理论中给出的不确定测度和机会测度统一纳入确信可靠性的度量框架中，当系统中的数据和信息满足大样本条件时采用概率测度，不满足大样本条件时采用不确定测度，这2种情况同时存在时则采用二者综合而成的机会测度。因此，概率论和不确定理论共同成为可靠性科学的数学基础。2020年，文献[12]系统总结了确信可靠性研究的一系列成果，并进一步提出了可靠性科学的3个基本原理，至此确信可靠性理论框架建立完毕。

确信可靠性理论提出了可靠性科学的3个基本原理：

原理1裕量可靠原理，系统的裕量决定着系统的可靠程度。

原理2退化永恒原理，系统的性能随着时间不可逆退化。

原理3不确定性原理，系统的裕量和性能退化具有不确定性。

对应这3个可靠性科学原理，确信可靠性理论用下列3个方程表达可靠度函数。

裕量方程：M=d(P,Pth)

(1)

(2)

(3)

可靠性实验可以对式(2)裕量方程和式(3)退化方程所建立的模型进行检验，这种检验是普遍可重复的。基于可靠性实验的结果，再对实验中的相关变量进行不确定性量化，即可实现系统可靠性的机会预测——确定可靠度的评估。

可靠性实验概念的建立，是可靠性学科发展的重要一步。同时，可靠性实验也是通向可靠性工程中的各种环境试验和可靠性试验的桥梁，即各类环境和可靠性试验不过是可靠性实验在不同情况下的特例[24]。

可靠性实验概念的建立与了文献[2-3]中给出的可靠性系统工程定义中所提出的“实验研究”方法遥相呼应。

综上所述，确信可靠性理论的建立进一步夯实了可靠性系统工程的科学基础。“科学原理、数学表达、实验检验、机会预测”研究范式的建立标志着可靠性从系统工程向系统科学的前进。

3 可靠性系统科学的讨论与探索

关于可靠性系统工程的科学本质，近年来国际国内开展了广泛的讨论，并围绕可靠性的科学原理进行了深入探索，形成了以确信可靠性理论为代表的一批成果，为可靠性科学理论的建立奠定了基础。

2017年，IBM(International Business Machines Corporation)终身名誉教授保罗·罗基出版了《Reliability is a new science》专著[25]。其主要观点是：可靠性是一门新的科学，渐进退化是可靠性最基本的科学原理。基于这个科学原理，文献[25]进行了一系列的数学证明和推导，试图构建可靠性科学的理论体系。

文献[25]中提到的格涅坚科是苏联数学家、概率论创立者柯尔莫哥洛夫的学生。格涅坚科曾在专著《Mathematical methods of reliability theory》中指出[26]：“可靠性理论是一门复杂的科学，主要与工程师、物理学家、经济学家和化学家的能力直接相关。”这是国际上最早的关于可靠性是一门科学的提法。文献通过基于科学原理的论证，证明了格涅坚科关于可靠性是一门科学判断的正确性。但是，文献[25]的出版却引发了国际上持续2年的关于可靠性是否是一门科学的大讨论。

2017年在法国举行的第10届可靠性中的数学方法国际会议上，针对文献[25]的出版举办了一次题为“Is Reliability a New Science?”的专题研讨会(Panel discussion)。之后在会议讨论的基础上，国际期刊AppliedStochasticModelsinBusinessandIndustry组织了主题为“Is Reliability a New Science”的特刊，并于2019年4月出版。特刊中汇总了2017年讨论会上发表的4篇论文，并补充了5篇新发表的论文。在这9篇论文中，有2篇明确表示可靠性不是一门独立的科学，仅仅是某些科学的应用；有3篇认为可靠性是科学，只是其科学原理尚未建立完善；有3篇对此未下定论，认为在目前的发展阶段可靠性具有科学、工程、技术等多重属性，不易判别。

在上述讨论中，文献[27]是唯一1篇中国学者的论文，其从哲学角度论证了可靠性科学的合法性。文献[27]指出可靠性理论与实践具有真理和价值的科学自足性以及专属的话语体系，能够构成一门科学。

可靠性理论与实践体现了科学的真理自足性，反映了客观世界的吁求。可靠性学科是一个新兴的交叉学科，它的理论与实践没有固定的母体，它的对象、方法都是独一无二的，其面向的核心对象世界是客观的故障世界。可靠性理论与实践的价值自足性诉诸人的主体世界，既要合理化解人的实践的非确定性，又要准确优化人的实践的确定性。

可靠性科学的专属话语体系分为历史话语、理论话语和实践话语3个方面。从历史话语来看，可靠性理论与实践具有自身独立的发展史、科学概念和理论自觉，在不断“与故障作斗争”过程中进入了科学发展时期；同时，在发展演化过程中逐渐形成了独有的研究范式，这种研究范式立足于系统思维(复杂性思维)，指导系统工程实践，逐渐向多领域社会实践延伸。从理论话语来看，可靠性科学阐述的是与故障相关的一般性和特殊性规律，可靠性系统工程理论的研究与发展，极大地丰富了可靠性理论话语。从实践话语来看，可靠性科学的实践话语实际上是处理故障及其不确定性的一套完整技术方法，是人们在同故障作斗争的长期实践中总结而来的。可以看到，可靠性科学的话语体系既符合若干基本的科学原理，又有其独立的运行机理，是其他科学无法生成也不能替代的。

文献[27]最后指出：作为一门新兴的交叉学科，可靠性科学仍然存在着不完备性，可靠性科学体系尚处于建构状态而非成熟状态。从哲学的观点看，可靠性科学是一门生成性的科学，而非静止的现成性的科学，需要不断进行完善；从科学自身发展规律看，可靠性科学反映了人类希望高水平高安全生存质量的诉求，顺应了时代文明进步的趋势，因而必将具有光辉的未来。

4 可靠性系统科学与工程学科发展展望

综上所述，在可靠性系统工程理论研究中，工程故障学、综合集成理论已形成技术科学的基本特征，确信可靠性理论的建立，从科学原理上进一步夯实了可靠性系统工程的科学基础。上述发展表明：可靠性是一门技术科学早在21世纪初已经成为中国学术界、工程界的共识。因此，我们认为，可靠性这一诞生于20世纪40年代的工程专业发展成一门新的独立学科的机遇已经到来。我们把这门初露端倪的新学科命名为：可靠性系统科学与工程(Reliability Systems Science and Engineering，RSSE)，并将之建立在现有的系统科学一级学科之下。之所以这样设置，有以下3方面的考虑。

1) 面向国家发展的战略需求。到21世纪中叶，我国将实现第2个100年的战略目标，中国制造业将完成转型升级、高科技产业将实现涅槃重生，在这一个伟大的历史进程中，随着人民对美好生活向往的日益增长，对产品和系统的可靠性需求将进一步突显。

2) 面向系统复杂性的挑战。随着科学技术的发展，信息化、智能化的产品和系统将越来越复杂，现有的可靠性理论难以有效解决这些复杂的产品和系统的可靠性问题，必须研究和发展新理论、新方法。而应对这种复杂性问题的有效理论则是系统科学。

3) 面向未来的继承与发展。如本文所述，一系列可靠性系统工程理论的研究成果表明，可靠性的技术科学的特征越来越明显。然而，要将可靠性发展成一门新的学科，这是远远不够的。只有将可靠性这一门新科学扎根于系统科学这个一级学科的沃土，才既能适应未来科技、社会发展的战略需求，又能继承和融合可靠性这一概念诞生以来的理论成果，还能为未来的发展留下了丰富的想象空间。

在系统科学一级学科下设可靠性系统工程和可靠性系统科学2个二级学科：可靠性系统工程属于工学，培养的学生授工学学位；可靠性系统科学属于理学，培养的学生授理学学位。2个二级学科相互支撑、融合发展，将极大地丰富和发展可靠性科学的内涵。在这样的学科构架下，除了已经初步建立的工程故障学理论、可靠性系统工程综合集成理论、确信可靠性理论外，还可以按照故障“防”“诊”“治”的体系架构，进一步发展出故障预防理论、故障诊断理论和故障治/自愈理论；综合运用控制论、信息论、黑箱认识论和工程事理学，进一步发展故障物理学、失败事理学和失误人理学理论；运用理论物理的研究成果，发展形成量子可靠性理论[28-29]；结合软件、智能系统、人体系统的特殊规律，进一步揭示、凝练可靠性科学原理,生成新的可靠性理论；甚至融合概率论、不确定理论、机会理论等公理化数学，发展出更符合可靠性工程实践需求的变动统计学。以上种种将极大地丰富可靠性学科大图景。