可靠性系統工程理論研究回顧與展望綜述

康銳，王自力

1. 北京航空航天大學 可靠性與系統工程學院，北京 100191 2. 可靠性與環境工程技術國防科技重點實驗室，北京 100191

可靠性系統工程的概念誕生于1990年前后，最早見諸文字記載是在文獻[1]中：“1991年11月15日至18日，國防科工委在成都召開十號工程等8個武器裝備重點型號總設計師可靠性系統工程研討會。”第1篇關于可靠性系統工程理論的學術論文發表在1995年《航空學報》增刊上[2]，這篇論文給出了可靠性系統工程的定義，闡述了其內涵，分析了其實施要素。其后，文獻[3]中則全面闡述了可靠性系統工程理論的創立背景及其在工程系統工程中的地位和作用，特別是將可靠性系統工程與美國的工程專業綜合、歐洲的可信性等概念并列，作為可靠性、維修性、保障性綜合化的方法之一。2005年，文獻[4]建立了基于故障學的可靠性系統工程理論與技術框架。2007年，文獻[5]中對可靠性系統工程的概念內涵進行了重大擴展。基于文獻[5]的思想，誕生了武器裝備全系統、全特性、全壽命質量管理的“三全質量觀”和“通用質量特性”的新概念[6]，明確了可靠性系統工程致力于解決專用質量特性設計和通用質量特性設計“不均衡、兩張皮”的難題。2008年，文獻[7]建立了可靠性系統工程能力成熟度模型，為可靠性系統工程管理提供了評價和改進標準，之后這一成果在中國航空工業開展的研制能力成熟度評價活動中得到了廣泛的應用[8]。2013年，在經歷了一系列理論創新、集成平臺建設與重大工程實踐后，可靠性系統工程理論與技術研究成果獲得國家科技進步二等獎[9]。2006年，中國制造可靠性系統工程發展戰略被納入中國工程院組織的制造強國戰略研究重大咨詢項目并公開出版[10]，標志著誕生于航空航天和高新技術武器裝備領域的可靠性系統工程理論正式推廣到整個中國制造業。2019年，中國質量協會組織制定并頒布了團體標準《制造業可靠性系統工程能力成熟度評價準則》[11]，為企業實施可靠性系統工程提供了一個重要的抓手。2020年，確信可靠性理論的建立進一步夯實了可靠性系統工程理論的科學基礎[12]。2021年，基于模型的可靠性系統工程(Model Based Reliability Systems Engineering，MBRSE)體系以產品、故障、環境等模型為核心，將通用質量特性工作綜合集成，基于模型演化進行故障規律認知、運用，實現故障閉環消減、控制，并將這一過程融入到產品基于模型的系統工程(Model Based Systems Engineering，MBSE)過程中[13]。MBRSE體系的建立實現了從文檔驅動到模型與仿真驅動的跨越發展，標志著可靠性系統工程的綜合集成理論已經基本成熟[14]。

綜上所述，可靠性系統工程理論研究一直沿著綜合集成和學科構建基礎理論的雙螺旋結構迅速發展。其中，“綜合集成”側重對已經成熟或相對成熟的可靠性、環境適應性、安全性、維修性、測試性、保障性等通用質量特性技術與管理活動的綜合、集成與應用，強化基于效能仿真的需求集成、基于模型驅動的研制集成和基于健康管理的運維集成，構建了正向預防、融合整改、增長補課、審核把關等4種可靠性系統工程應用模式，成功應用于飛機裝備可靠性保證工程、導彈裝備可靠性提升工程、直升機及其發動機可靠性增長工程以及各類武器裝備的定型審核工作等，為大幅提升殲10飛機、巡航導彈、航母工程等重大裝備的可靠性水平奠定了基礎。“學科構建”則側重發展工程故障學、機械失效學、可靠性共性技術體系、故障物理學、失敗事理學和失誤人理學、確信可靠性理論等基礎理論與方法論。2條線索相互支撐、相互促進，發展至今的研究成果表明可靠性作為一門新興的技術科學的知識體系已初露端倪。

本文將在回顧與總結可靠性系統工程理論發展脈絡的基礎上，探討可靠性系統工程向可靠性系統科學發展的新趨勢，并進一步提出建立可靠性系統科學與工程學科的初步構想。

1 可靠性系統工程的概念起源

1.1 可靠性系統工程的定義

1995年，《可靠性系統工程——理論與實踐》論文發表在《航空學報》增刊上[2]。正如論文標題中所指明：可靠性系統工程理論在發表時已經是經歷了實踐的理論！該論文中首次給出的可靠性系統工程的定義為[2]：“可靠性系統工程是研究產品全壽命過程以及同故障作斗爭的工程技術。從產品的整體性及其同外界環境的辨證關系出發，用實驗研究、現場調查、故障或維修活動分析等方法，研究產品壽命和可靠性與外界的環境的相互關系，研究產品故障的發生、發展及其預防和維修保障直至消滅的規律，以及增進可靠性、延長壽命和提高效能的一系列技術和管理活動。”

定義中第1句話強調了，可靠性系統工程是工程技術。在一般意義上，系統工程被認為是組織管理的技術[15]，組織管理的對象是“系統”。仔細分析上述定義，“研究產品全壽命過程以及同故障作斗爭的工程技術”則指明了可靠性系統工程的研究對象是“系統的故障”。

那么怎么將“故障”作為對象相對獨立地進行研究呢？定義進一步闡明了要研究“規律”以及“技術和管理活動”。所需要研究的“規律”包括：產品故障發生的規律、發展的規律、預防的規律、維修保障的規律直至消滅的規律。所要研究的一系列“技術和管理活動”包括：增進可靠性、延長壽命、提高效能。

1.2 可靠性系統工程與醫學系統工程

為什么產品的故障可以獨立地進行研究？文獻[2]對此問題的回答采用了與醫學類比的分析方法，即可靠性系統工程就是研究產品“防病、治病”規律的工程技術，與研究人類生命過程以及同疾病作斗爭的醫學系統工程頗有相似之處。為進一步解釋這個問題，文獻[2]構建了醫學系統工程與可靠性系統工程的對比圖，試圖通過借鑒醫學這一古老的、已被人們所接受的、專門針對人的疾病的學科合法性，來論證可靠性系統工程的學科合法性：既然人的疾病可以作為獨立的對象進行組織管理，那么產品的疾病——故障也可以作為獨立的對象進行組織與管理。

文獻[3]對人的疾病的“防、診、治”以及“醫療保障”作了進一步的闡述分析，其中最重要的神來之筆，就是給出了醫學系統工程的定義：“醫學系統工程是研究人類生命過程以及同疾病作斗爭的科學體系。從人的整體性及其同外界環境的辯證關系出發，用實驗研究、現場調查、臨床觀察等方法，不斷總結經驗，研究人類生命活動和外界環境的相互關系，研究人類疾病的發生、發展及其防治、消滅的規律，以及增進健康、延長壽命和提高勞動能力的一系列工作。”

這個定義使得可靠性系統工程的概念自誕生伊始，就與醫學建立了某種同構關系。按照這個定義，文獻[3]在論述可靠性、維修性、保障性在可靠性系統工程中的地位時，繼續采用醫學中的“優生”“優育”的概念來進行類比就順理成章了。“優生”和“優育”構成了產品的全壽命過程，提高產品的可靠性、維修性、保障性水平，是實現產品“優生”的重要標志，而維修和綜合保障則是“優育”的核心內容。當然，產品的“優生”和“優育”是可以權衡的，這個權衡就是要在“優生”(可靠性設計)和“優育”(維修保障)的費用和效能之間做出決策。

1.3 可靠性系統工程的研究方法

如何進行可靠性系統工程的研究？1.1節和1.2節定義從2個方面進行闡述，一是研究的出發點，要從產品的整體性及其同外界環境的辨證關系出發。二是研究的方法論，要用實驗研究、現場調查、故障分析、維修活動分析等。

可靠性系統工程定義中強調了研究的出發點有以下2個：

1)產品整體性。整體性是指把產品看作由各個構成要素形成的有機整體，從整體與部分相互依賴、相互制約的關系中揭示產品的特征、規律和性質。需要指出的是，整體性質不等于形成它的各要素性質的機械之和。產品的整體性是由形成它的各要素(或子系統)的相互作用決定的。因此它不要求人們事先把產品分成許多簡單部分，分別地進行考察，然后再把它們機械地迭加起來；而是要求把產品作為整體來對待，從整體與要素的相互依賴、相互聯系、相互制約的關系中揭示產品的整體性質。

2)強調僅考慮產品整體性還不夠，還要考慮產品與外界環境的辯證關系。任何產品都是有功能的，產品的功能是在與其所存在的外界環境進行物質、能量和信息的交換過程中而存在的。因此，這里的辯證關系是指產品與環境之間既相互影響又相互制約的關系。把握好這種辯證關系是進一步認識產品整體性的普遍方法。

可靠性系統工程研究要用到的方法論包括4個方面：

1)實驗研究。實驗研究運用科學實驗的原理和方法，建立變量之間的因果關系。一般做法是研究者預先提出一種因果關系的嘗試性假設，然后通過實驗操作來檢驗，是一種受控制的研究方法，即通過一個或多個變量的變化來評估它對一個或多個變量產生的效應。這里用的是“實驗”，而不是“試驗”。試驗指采用測試的手段來獲取或驗證某一結果的行為。在工程中非常熟悉的是可靠性試驗，如篩選試驗、鑒定試驗、驗收試驗等,而可靠性實驗的提法更強調對科學規律的認知。

2)現場調查。現場調查用一整套完整的、形式化的方法，了解、分析產品在使用、庫存、運輸等全壽命周期內的使用場景下發生故障的現象和原因。

3)故障分析。故障分析是基于統計學和物理學的分析方法，對產品發生故障的時間、過程、模式、原因、機理、影響等進行規律性研究。

4)維修活動分析。維修活動分析用于分析預防、預測、診斷和修復故障的各項工作的邏輯、程序和決策過程，以及配套的各類資源的規劃。

文獻[2]在進一步分析了可靠性系統工程與可信性工程、并行工程和全面質量管理的異同后指出：“可靠性系統工程是一個有機的整體，它具有統一的目標，有共同的研究對象，既包括管理，又包括技術，是與故障作斗爭的獨立的學科體系。”

文獻[2]的結束語中指出，中國可靠性系統工程體系破土萌生，將對中國工業現代化的發展起到重大的推動作用。這個論述表明作者對可靠性系統工程這一新生學科的強大生命力充滿了理論自信！

1.4 可靠性系統工程的實施要素

文獻[3]論述了可靠性系統工程所具有的4個方面的系統工程特性：① 整體性，可靠性系統工程是一個有機的整體，包含了與故障斗爭的完整的學科體系，且具有一致的目標；② 綜合性，可靠性系統工程在橫向(時間維)是產品研制壽命周期各階段的綜合，在縱向(專業維)是各門工程專業的綜合；③ 擇優性，因為可靠性系統工程具有可以量化的目標(對武器裝備就是戰備完好性、任務成功性、壽命周期費用等)，故可以進行綜合權衡與優化；④ 社會性，因為可靠性系統工程既包括技術又包括管理，它的工作對象是物(產品)、事(工作)和人，且與外界環境有緊密的交聯與相互影響。這一論述強調了可靠性系統工程理論涉及了物理、事理和人理。

文獻[2-3]通過“實施要素”強調了可靠性系統工程的組織管理，概括起來共8個方面：① 領導重視、全員負責；② 統一計劃、有機協調；③ 預防為主、早期投入；④ 系統綜合、并行設計；⑤ 信息反饋、閉環控制；⑥ 產品、特性與過程同步優化；⑦ 有機融入產品系統工程管理；⑧ 建立設計、制造和可靠性等結合的綜合產品研制小組。這8個方面體現了可靠性系統工程中的物理、事理和人理，奠定了可靠性系統工程理論的實踐基礎。

2 可靠性系統工程理論的發展

可靠性系統工程理論的發展分為3個方面：① 建立了可靠性系統工程的理論與技術框架；② 建立了可靠性系統工程的綜合集成理論體系；③ 建立了確信可靠性等基礎理論。

2.1 可靠性系統工程的理論與技術框架

20世紀80年代，文獻[16-17]提出了建立工程故障學理論的一些設想，文中指出：“故障規律是系統運動的一類特殊規律，最完善的故障學理論往往在系統科學的基礎上閃現希望的曙光。”1999年，文獻[18-19]提出了機械失效學的發展構想，文中指出：“機械失效學是研究機電裝備(系統、設備和元器件)的失效分析診斷(簡稱失效診斷)、失效預測和失效預防的理論、技術和方法及其工程應用的分支學科。機械失效學體系應由失效診斷學、失效預測學和失效預防學3個分支體系組成。”

工程故障學和機械失效學概念對可靠性系統工程理論的發展給予了重要的啟示。2005年，文獻[4]提出了基礎理論、基礎技術和應用技術等3個層次組成的可靠性系統工程理論與技術框架。

值得指出的是：可靠性系統工程把系統的故障作為研究對象，因此把以故障認知與表征為核心的故障學作為可靠性系統工程的基礎理論是順理成章的。如果把故障與人的疾病作對比，故障模式相當于病癥，故障機理相當于病理。如果不知道病理，是很難對癥下藥的。因此，如果沒有對故障機理和規律的認識，是無法進行故障預防、故障預測、故障診斷與故障修復的。因此，故障學理論是對故障的必然性和規律性的研究，是認識和表征故障本質的通用理論，可以構成可靠性學科的基礎理論之一，主要包括基于載荷響應和理化過程的故障物理、基于靜態動態邏輯和涌現關系的失敗事理、基于績效影響和能力局限的失誤人理及其“三理融合”故障機理分析方法，基于可靠性數學表征的不確定性理論和基于失效物理的確信故障表征方法等[14]。

可靠性系統工程基礎技術包括故障預防技術、故障預測技術、故障診斷技術和故障修復技術。故障預防技術主要研究在產品的設計、生產和使用等全壽命周期各階段預防故障的理論與方法；故障預測技術主要研究在產品實際使用條件下準確地預測產品的每一個故障的理論與方法；故障診斷技術主要研究產品一旦發生故障即可進行及時檢測與隔離的理論與方法；故障修復技術主要研究修復故障的理論與方法，包括了修復故障的具體技術、修復故障的程序和為修復故障而需要的備件、工具、設備、人力、人員的籌措方法。

可靠性系統工程的應用技術是指在基礎理論與基礎技術之上形成的以全系統對象、全壽命過程和全特性方法綜合集成的故障防控技術型譜，包括可靠性、維修性、保障性綜合論證技術、設計與分析技術、試驗與驗證技術等等這些技術最終為形成武器裝備全系統全壽命可靠性系統工程的標準與規范、工具與設備、組織與管理方法提供堅實的技術支持。

可靠性系統工程理論與技術框架的建立表明，可靠性系統工程不僅僅是可靠性、環境適應性、安全性、維修性、測試性、保障性等通用質量特性的簡單組合，它具有了從基礎理論、基礎技術、應用技術到工程應用的完整的技術學科特征。這是文獻[4]在發展可靠性系統工程理論過程中的一個重要貢獻。

2.2 可靠性系統工程的綜合集成理論體系

可靠性系統工程自誕生起，就深深地打上了“綜合集成”的烙印。文獻[3]論述了可靠性、維修性、保障性的綜合化發展趨勢，即：可靠性、維修性、保障性指標的綜合以及工程體系的綜合，并進一步指出與美國的工程專業綜合、并行工程和歐洲的可信性技術相同，可靠性系統工程是可靠性、維修性、保障性綜合化的發展趨勢之一。但文獻[3]進一步指出：“美國的工程專業綜合本身沒有一個統一的目標，沒有一個共同的研究對象，所以它不能形成一個獨立的學科體系，而可靠性系統工程則是一個有機的整體，它具有統一的目標，有共同的研究對象，可以形成與故障作斗爭的獨立的學科體系。”

2007年出版的《中國大百科全書-軍事卷》，收錄了“可靠性系統工程(Reliability Systems Engineering)”詞條[5]，給出了新的定義“運用系統工程理論方法，以故障為核心，以效能為目標，研究復雜系統全壽命過程中故障發生規律及其預防、診斷、修復的綜合交叉技術和管理”。這個詞條繼承了楊為民先生定義的重點內容，并豐富了10余年的發展成果，將可靠性、環境適應性、安全性、維修性、測試性、保障性等非功能特性以強耦合方式關聯集成為一個有機的整體，逐步形成了具有統一目標和研制主線、與產品故障缺陷做斗爭的技術體系。

文獻[5]極大地擴充了可靠性系統工程概念的內涵與外延，為其學科化發展進一步指明了方向，也為武器裝備全系統全特性全壽命質量觀和通用質量特性概念的誕生提供了支撐，更為基于模型的可靠性系統工程體系的建立奠定了基礎。其中，在發展趨勢中明確指出：可靠性系統工程的研究內涵在時間維、對象維和目標維上將不斷擴展和延伸，進入21世紀以后，中國的可靠性系統工程將得到快速、深入、全面的發展，不斷形成具有中國特色的系統化、綜合化技術和管理模式。后來的理論研究和應用實踐表明這一預測是準確的！

文獻[14]回顧總結了綜合集成理論體系的發展。從集成能力來看，綜合集成理論可劃分為通用質量特性內部綜合(簡稱小綜合)、通用質量特性與專用質量特性綜合(簡稱大綜合)，以及質量全特性技術與管理綜合3個層級，這也與綜合集成理論的發展周期基本吻合。從集成技術來看，綜合集成理論又可分為通用/專用質量特性的數據綜合、流程綜合與特性綜合。從集成模式來看，綜合集成理論已從文檔驅動模式逐漸發展到模型與仿真驅動模式。

信息化、數字化一直是可靠性綜合集成理論落地的重要支撐。文獻[13]提出了基于模型的可靠性系統工程，以故障本體為核心，建立了基于模型的可靠性設計方法學，特別是經過多年的努力，建成了MBRSE軟件集成系統(設計平臺)，使得可靠性系統工程的理論和技術，尤其是綜合集成的理論體系，以平臺為載體實現了裝備通用質量特性與專用質量特性設計一體化。

文獻[13]指出：建立MBRSE的目的是針對可靠性系統工程實施過程中面臨的問題：① 缺少一體化的設計方法學，無法建立通用質量特性與專用質量特性相統一的設計過程模型，只能依賴于定性的、繁瑣的、難以同步貫徹實施的工作大綱；② 缺少貫穿產品研制全過程的通用的統一設計理論方法，無法建立通用質量特性與專用質量特性統一的設計方法論；③ 缺乏先進的綜合設計軟件平臺，通用質量特性軟件工具難以融入產品設計數字化環境中。

MBRSE以系統工程“V”模型為基礎，構建了“效能仿真需求集成、模型驅動研制集成、健康管理運維集成”的綜合集成理論，具體內涵如下[13-14]：

1) 效能仿真與需求集成。針對裝備效能度量分解難題，提出基于多智能體的效能建模技術，用“群體適應性替代整體復雜性”，構建與真實裝備結構相似、行為等價的時空動態高精度仿真模型，實現與性能同步、快速確定裝備可靠性要求，打破傳統相似法、經驗法的局限。

2) 模型驅動與研制集成。以效能仿真捕獲的需求為輸入，針對可靠性設計多學科定量融合難、與功能協同難等問題，將設計要求逐層分解和實現。構建以故障為中心的模型體系與演化機制，開展基于模型的功能、物理、系統故障的全域識別與閉環消減設計和驗證，并有機集成到產品研發V模型中。

3) 健康管理與運維集成。在研制階段開展基于大數據、人工智能的PHM(Prognostic and Health Management)系統設計與驗證，注重與可靠性工作協調；在運維階段，基于自主保障理念，以任務為驅動，以保持健康狀態為依據，基于故障預測提前合理規劃視情/事后維修任務、保障資源及其使用調度，實現精確維修保障，降低維護保障費用。

運用可靠性模型協同演化、多線索流程閉環管控、多類故障仿真驗證等模型驅動技術，實現多層級產品性能與可靠性綜合設計與驗證，并通過使用中健康管理來保證。可實現基于模型推送的“性能-故障-健康”三維融合、“裝備-系統-設備”三級傳遞、“設計分析與仿真驗證”協同互動的效能正向設計過程，見圖1[14]。這是可靠性系統工程發展的最新階段。至此，可靠性系統工程的綜合集成理論體系已臻于完善。

2.3 確信可靠性理論

可靠性的概念一經誕生，即將概率作為產品可靠性的一種數學測度直至今日。但在工程實踐中，常常出現樣本量無法滿足概率論中大數定律的情況，此時使用概率可靠度難以適應工程實踐的需求。為了解決這一問題，前人先后建立了貝葉斯可靠度、區間可靠度、模糊可靠度、證據可靠度等各種有益的度量方法，以適應工程實際中的小樣本情況。2013年，文獻[20]基于不確定理論中建立的不確定測度提出了一種新的可靠性測度，并將其命名為確信可靠度(Belief Reliability)。不確定理論[21]是清華大學劉寶碇教授創立的一種與概率論平行的全新的公理化數學系統，其中的不確定測度專門用于度量由于小樣本引起的不確定性。2016年，文獻[22]從可靠性度量的規范性、可控性和融合性對貝葉斯可靠度、區間可靠度、模糊可靠度、證據可靠度、確信可靠度進行了全面的對比分析，指出確信可靠度是在合理性、有效性方面最有優勢、最有發展潛力的可靠性測度。2018年，文獻[23]對確信可靠度的內涵進行了重要擴充，將概率論中給出的概率測度、不確定理論中給出的不確定測度和機會測度統一納入確信可靠性的度量框架中，當系統中的數據和信息滿足大樣本條件時采用概率測度，不滿足大樣本條件時采用不確定測度，這2種情況同時存在時則采用二者綜合而成的機會測度。因此，概率論和不確定理論共同成為可靠性科學的數學基礎。2020年，文獻[12]系統總結了確信可靠性研究的一系列成果，并進一步提出了可靠性科學的3個基本原理，至此確信可靠性理論框架建立完畢。

確信可靠性理論提出了可靠性科學的3個基本原理：

原理1裕量可靠原理，系統的裕量決定著系統的可靠程度。

原理2退化永恒原理，系統的性能隨著時間不可逆退化。

原理3不確定性原理，系統的裕量和性能退化具有不確定性。

對應這3個可靠性科學原理，確信可靠性理論用下列3個方程表達可靠度函數。

裕量方程：M=d(P,Pth)

(1)

(2)

(3)

可靠性實驗可以對式(2)裕量方程和式(3)退化方程所建立的模型進行檢驗，這種檢驗是普遍可重復的。基于可靠性實驗的結果，再對實驗中的相關變量進行不確定性量化，即可實現系統可靠性的機會預測——確定可靠度的評估。

可靠性實驗概念的建立，是可靠性學科發展的重要一步。同時，可靠性實驗也是通向可靠性工程中的各種環境試驗和可靠性試驗的橋梁，即各類環境和可靠性試驗不過是可靠性實驗在不同 情況下的特例[24]。

可靠性實驗概念的建立與了文獻[2-3]中給出的可靠性系統工程定義中所提出的“實驗研究”方法遙相呼應。

綜上所述，確信可靠性理論的建立進一步夯實了可靠性系統工程的科學基礎。“科學原理、數學表達、實驗檢驗、機會預測”研究范式的建立標志著可靠性從系統工程向系統科學的前進。

3 可靠性系統科學的討論與探索

關于可靠性系統工程的科學本質，近年來國際國內開展了廣泛的討論，并圍繞可靠性的科學原理進行了深入探索，形成了以確信可靠性理論為代表的一批成果，為可靠性科學理論的建立奠定了基礎。

2017年，IBM(International Business Machines Corporation)終身名譽教授保羅·羅基出版了《Reliability is a new science》專著[25]。其主要觀點是：可靠性是一門新的科學，漸進退化是可靠性最基本的科學原理。基于這個科學原理，文獻[25]進行了一系列的數學證明和推導，試圖構建可靠性科學的理論體系。

文獻[25]中提到的格涅堅科是蘇聯數學家、概率論創立者柯爾莫哥洛夫的學生。格涅堅科曾在專著《Mathematical methods of reliability theory》中指出[26]：“可靠性理論是一門復雜的科學，主要與工程師、物理學家、經濟學家和化學家的能力直接相關。”這是國際上最早的關于可靠性是一門科學的提法。文獻通過基于科學原理的論證，證明了格涅堅科關于可靠性是一門科學判斷的正確性。但是，文獻[25]的出版卻引發了國際上持續2年的關于可靠性是否是一門科學的大討論。

2017年在法國舉行的第10屆可靠性中的數學方法國際會議上，針對文獻[25]的出版舉辦了一次題為“Is Reliability a New Science?”的專題研討會(Panel discussion)。之后在會議討論的基礎上，國際期刊AppliedStochasticModelsinBusinessandIndustry組織了主題為“Is Reliability a New Science”的特刊，并于2019年4月出版。特刊中匯總了2017年討論會上發表的4篇論文，并補充了5篇新發表的論文。在這9篇論文中，有2篇明確表示可靠性不是一門獨立的科學，僅僅是某些科學的應用；有3篇認為可靠性是科學，只是其科學原理尚未建立完善；有3篇對此未下定論，認為在目前的發展階段可靠性具有科學、工程、技術等多重屬性，不易判別。

在上述討論中，文獻[27]是唯一1篇中國學者的論文，其從哲學角度論證了可靠性科學的合法性。文獻[27]指出可靠性理論與實踐具有真理和價值的科學自足性以及專屬的話語體系，能夠構成一門科學。

可靠性理論與實踐體現了科學的真理自足性，反映了客觀世界的吁求。可靠性學科是一個新興的交叉學科，它的理論與實踐沒有固定的母體，它的對象、方法都是獨一無二的，其面向的核心對象世界是客觀的故障世界。可靠性理論與實踐的價值自足性訴諸人的主體世界，既要合理化解人的實踐的非確定性，又要準確優化人的實踐的確定性。

可靠性科學的專屬話語體系分為歷史話語、理論話語和實踐話語3個方面。從歷史話語來看，可靠性理論與實踐具有自身獨立的發展史、科學概念和理論自覺，在不斷“與故障作斗爭”過程中進入了科學發展時期；同時，在發展演化過程中逐漸形成了獨有的研究范式，這種研究范式立足于系統思維(復雜性思維)，指導系統工程實踐，逐漸向多領域社會實踐延伸。從理論話語來看，可靠性科學闡述的是與故障相關的一般性和特殊性規律，可靠性系統工程理論的研究與發展，極大地豐富了可靠性理論話語。從實踐話語來看，可靠性科學的實踐話語實際上是處理故障及其不確定性的一套完整技術方法，是人們在同故障作斗爭的長期實踐中總結而來的。可以看到，可靠性科學的話語體系既符合若干基本的科學原理，又有其獨立的運行機理，是其他科學無法生成也不能替代的。

文獻[27]最后指出：作為一門新興的交叉學科，可靠性科學仍然存在著不完備性，可靠性科學體系尚處于建構狀態而非成熟狀態。從哲學的觀點看，可靠性科學是一門生成性的科學，而非靜止的現成性的科學，需要不斷進行完善；從科學自身發展規律看，可靠性科學反映了人類希望高水平高安全生存質量的訴求，順應了時代文明進步的趨勢，因而必將具有光輝的未來。

4 可靠性系統科學與工程學科發展展望

綜上所述，在可靠性系統工程理論研究中，工程故障學、綜合集成理論已形成技術科學的基本特征，確信可靠性理論的建立，從科學原理上進一步夯實了可靠性系統工程的科學基礎。上述發展表明：可靠性是一門技術科學早在21世紀初已經成為中國學術界、工程界的共識。因此，我們認為，可靠性這一誕生于20世紀40年代的工程專業發展成一門新的獨立學科的機遇已經到來。我們把這門初露端倪的新學科命名為：可靠性系統科學與工程(Reliability Systems Science and Engineering，RSSE)，并將之建立在現有的系統科學一級學科之下。之所以這樣設置，有以下3方面的考慮。

1) 面向國家發展的戰略需求。到21世紀中葉，我國將實現第2個100年的戰略目標，中國制造業將完成轉型升級、高科技產業將實現涅槃重生，在這一個偉大的歷史進程中，隨著人民對美好生活向往的日益增長，對產品和系統的可靠性需求將進一步突顯。

2) 面向系統復雜性的挑戰。隨著科學技術的發展，信息化、智能化的產品和系統將越來越復雜，現有的可靠性理論難以有效解決這些復雜的產品和系統的可靠性問題，必須研究和發展新理論、新方法。而應對這種復雜性問題的有效理論則是系統科學。

3) 面向未來的繼承與發展。如本文所述，一系列可靠性系統工程理論的研究成果表明，可靠性的技術科學的特征越來越明顯。然而，要將可靠性發展成一門新的學科，這是遠遠不夠的。只有將可靠性這一門新科學扎根于系統科學這個一級學科的沃土，才既能適應未來科技、社會發展的戰略需求，又能繼承和融合可靠性這一概念誕生以來的理論成果，還能為未來的發展留下了豐富的想象空間。

在系統科學一級學科下設可靠性系統工程和可靠性系統科學2個二級學科：可靠性系統工程屬于工學，培養的學生授工學學位；可靠性系統科學屬于理學，培養的學生授理學學位。2個二級學科相互支撐、融合發展，將極大地豐富和發展可靠性科學的內涵。在這樣的學科構架下，除了已經初步建立的工程故障學理論、可靠性系統工程綜合集成理論、確信可靠性理論外，還可以按照故障“防”“診”“治”的體系架構，進一步發展出故障預防理論、故障診斷理論和故障治/自愈理論；綜合運用控制論、信息論、黑箱認識論和工程事理學，進一步發展故障物理學、失敗事理學和失誤人理學理論；運用理論物理的研究成果，發展形成量子可靠性理論[28-29]；結合軟件、智能系統、人體系統的特殊規律，進一步揭示、凝練可靠性科學原理,生成新的可靠性理論；甚至融合概率論、不確定理論、機會理論等公理化數學，發展出更符合可靠性工程實踐需求的變動統計學。以上種種將極大地豐富可靠性學科大圖景。

5 結束語

綜上所述，經過近40年的發展，具有中國特色的可靠性系統科學與工程學科的建立已具備天時、地利、人和，一個新的學科體系已初露端倪。

謹以此文紀念國防科技界、教育界著名專家、可靠性系統工程理論的創立者北京航空航天大學楊為民教授(1935—2002)。