因此诸多专家断言：今后产品竞争的焦点是可靠性。

　　众所周知，机械产品的安全可靠是机械设计的主要目的之一，可靠性与其他性能一样，都必须在产品研制设计过程中充分考虑，而由制造和管理来保证。有效地增强产品质量、降低产品成本、减轻整机质量、提高可靠性和作业效率是可靠性设计的主要目标。随着工业技术的发展，机械产品性能参数日益提高，结构日趋复杂，使用场所更加广泛，产品的性能和可靠性问题也就越来越突出，这种向高效率、复杂化和经济性方向发展的产品又总是对其可靠性提出更高的要求。因此，现代设计方法在机械产品设计中的广泛应用是有着十分重要的意义。

　　近50 年来，在机械设计领域中，出现了不少现代设计方法及相应的科学研究。现在，计算机辅助设计、优化设计和可靠性设计等在理论上和方法上都达到了一定的水平，并在应用中取得了一定的经济效益。它们的出现，对整个机械设计学科和机械设计实践都产生了十分深刻的影响，使过去许多难以解决的设计问题获得了重大突破。可以说它们正在引起机械设计领域里的一场重大变革，正在受到人们日益广泛的重视。随着世界科学技术的迅速发展，机械可靠性设计工作也出现了崭新的局面，大大提高了设计水平与速度。特别是对于结构复杂，使用条件要求高的产品，改变了设计难度大而不能设计或设计的质量低、周期长的状况。只有发挥可靠性设计方法的特长，才能提高设计水平，加强产品质量，降低产品成本，缩减设计周期。值得一提的是，美国1969 年7 月登月成功的APOLLO 飞船，有720 万个零(元、器)件，共有120 所大学、个单位的42 万人参加研制，这样的零(元、器)件具有高可靠性(上面标有可靠度为0.999 999 999)。有时，一个零件的失效，可导致整个系统的故障，造成灾难性的后果。在登月成功之后，美国国家航空航天局将可靠性工程技术列为三大技术成就之一，月2010 年7 月 张义民：机械可靠性设计的内涵与递进并认为可靠性技术是主要的，所以APOLLO 计划被称为可靠性的充分体现。

　　我国机械可靠性研究活动在机械行业学会和研究院所与高等学校中开展，一些科技研究人员和工程设计人员投入到可靠性工程的研究与实践之中，取得了相应的成果，撰写了相当数量的专著与教材(这里仅列举其中一些书籍[1-15])，还有一些成果散见于部分科技期刊与企业的技术报告。但总的来说，机械产品的可靠性设计水平仍然很低，与国外先进水平相距甚远，同国际机械可靠性先进水平比较，我国机械可靠性技术的研究仍处于初期探索阶段，可靠性管理体系基本上没有在企业中建立起来，可靠性设计技术基本上没有在设计部门推广使用。

　　可靠性水平提高速度较慢和可靠性设计能力较低，主要是限于可靠性工程理论的发展与传播和工程设计人员对可靠性设计方法的理解与掌握。长期以来，由于缺乏系统完整的自主开发能力，形成了我国多数机械产品企业出现可靠性核心技术“空心化”现象，以至成为机械制造大国而非强国，将直接影响到我国经济的迅速发展。

　　2.可靠性设计

　　可靠性设计的思想可以追溯到20 世纪40 年代，以结构安全度为题的研究奠定了结构可靠性理论的基础[16]，从此可靠性技术开始引起理论学术界和实际工程界的普遍关注与重视，相应的理论与方法不断出现[17-36]，如：Monte Carlo 模拟法、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、响应面法、支持向量机法、最大熵方法、随机有限元法和非概率分析方法等，内容涉及静强度设计，疲劳强度设计，有限寿命设计等，对象关联结构系统、机构系统、振动系统等方面的可靠性技术的研究。

　　众所周知，可靠性作为产品质量的主要指标和最重要的技术指标之一，愈来愈受到工程界的特别重视。现代生产的经验表明，在设计、制造和使用的三个阶段中，设计决定了产品的可靠性水平，即产品的固有可靠性，而制造和使用的任务是保证产品可靠性指标的实现。可靠性试验数据是可靠性设计的基础，但是试验不能提高产品的可靠性，只有设计才能决定产品的固有可靠性。把概率统计意义上的分析与设计方法应用于实际产品的分析与设计，是当今我国机械行业应该引起高度重视和迅速发展的研究方向。

　　造、装配、调试、试验、使用、运输、保管、维修及保养等各个环节，因此应该大力推广建立在概率统计理论基础上的可靠性设计方法[37-68]，这样不仅能解决过去用传统设计所不能处理的一些问题，而且能有效地提高产品质量和降低产品成本。

　　多年来，随着可靠性技术的迅速发展，提出了很多机械可靠性分析与设计方法，但是实质上可以归于数学模型法与物理原因法两大类。数学模型法是指可靠性遵从由某种试验数据获得的概率统计规律，逐渐发展成为两个主要方向：① 将可靠性视为时间范畴的量，即可靠性随时间按某种规律变化，疲劳寿命与耗损失效是属于此范畴；② 将可靠性视为某些偶然因素发生的结果，失效是由于偶然因素的不期出现而引起的，因而以随机事件发生概率来计算可靠度。首次超限破坏是属于此范畴。物理原因法顾名思义是指考虑失效的物理原因的方法，逐渐发展成为两个主要方向：① 应力—强度干涉模型法以及相应的扩展方法，这种方法考虑到产品失效的原因是作用在产品上的应力大于产品本身的强度，因此可靠度是强度大于应力的概率；② 将可靠度定义为随机过程或随机场不超出规定任务水平的概率。可靠性设计的框图见图2。