学位论文研究文献综述报告
（2011版）
工程领域：系统安全与可靠性工程
研究方向：液压机械装置可靠性研究
学生姓名：
指导教师：
完成日期：2012-3-31
1英文摘要和关键词
摘要：自20世纪20年代以来，结构可靠性理论和应用的研究已取得了重大进展。许多国家开始研究在结构设计规范中的应用。本文从结构可靠性基本理论和方法、结构体系可靠度、结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度等方面，分三部分对结构可靠性理论和应用国内外研究的现状进行了概括性总结。分析了工程结构可靠性理论的发展现状，介绍了结构可靠性设计的发展趋势，从而对可靠性技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。
关键词：工程结构可靠性理论发展
Abstract：Great progress has been achieved in the research of structural reliability theories and its applications since 1920s. Many countries in the world have started trying to revise structural design codes or specification based on reliability theory. In this article we can divide the theory into the following aspects: the fundamental theories and approaches of structural reliability, structural system reliability, Monte-Carlo modeling in structural reliability analysis, a ultimate and serviceability limit state reliability. These aspects are discussed in three parts. The paper analyses the current and future development of project structure reliability theory, and thus gets a comprehensive and objective understanding of the application and development of the reliability theory in the mechanical field.
Key word：structural reliability, reliability theory, development
2 研究方向阅读文献的概述
由于论文选题的方向为液压机械装置可靠性设计研究方向，所以文献检索主要针对机械产品可靠性方面，应用检索的主题词为：机械可靠性设计，机械可靠性分析、结构可靠性综述等，检索到各种有关机械可靠性文献数量大约18篇。其中包括中文文献约15篇、英文文献约3篇。
3 所述研究方向国内外的研究现状、最新研究成果及发展趋势
3.1 国内外研究现状
产品的质量与可靠性问题很早就已为人们所关注，但是作为一门学科，专业进行这一领域的研究还是近50年开展起来的。早在热、二次世界大战期间，许多机械电子产品常常在战争的使用过程中出现故障，致使丧失了使用能力，如美国空军由于飞行故障而损失的飞机达两万架，是在战争中被击落的飞机的1.5倍。于是，为解决军用电子设备和复杂导弹系统的可靠性问题，美国军方及工业界有组织地开展了可靠性研究。在这期间，具有影响的是1952年美国国防部成立了一个由军方、工业部门和学术界组成的电子设备可靠性咨询组（AGREE）。1955年A-GREE开始实施一个从设计、试验、生产到交付、储存、使用的全面的可靠性发展计划，并于1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告。该报告从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方法，确定了美国可靠性工程发展的方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已成为一门独立的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。
20世纪60年代是可靠性工程全面发展的阶段，也是美国武器系统研制全面贯彻可靠性大纲的年代。在这10年中，美国先后开发出F-111A、F-15A战斗机、MI坦克、“民兵”导弹、“水星”和“阿波罗”宇宙飞船等装备。这些新一代装备对可靠性提出了更加严格的要求，因此1957年AGREE报告提出的一整套可靠性设计、试验及管理方法被国防部及国家航空航天局（NASA）接受，在新研制的装备中得到广泛应用并迅速发展，形成了一套较完善的可靠性设计、试验和管理标准，如MIL-HDBK-217、MIL-STD-781和MIL-STD-785。在这些新一代装备的研制中，都不同程度地制订了较完善的可靠性大纲，规定了定量的可靠性要求，进行可靠性分配及预计，开展故障模式及影响分析（FMEA）和故障树分析（FTA），采用余度设计，开展可靠性鉴定试验，验收试验和老练试验，进行可靠性评审等，使这些装备的可靠性有了大幅度提高。例如，50年代的“先驱者号”卫星发射11次只有3次成功，而60年代发展的阿波罗登月船，除阿波罗13以外，每次发射都成功着陆在月球上并安全返回。在这10年中，美、法、日及前苏联等工业发达国家也相继开展了可靠性研究。
20世纪70年代是可靠性发展步入成熟的阶段。在这10年中，尽管美国及整个资本主义世界遇到经济困难，军费紧缩，但是可靠性作为降低武器系统寿命周期费用的一种有效工具得到进一步发展。这一阶段的主要特点是建立集中统一的可靠性管理机构，负责组织、协调国防部范围的可靠性政策、标准、手册和重大研究课题；成立全国性的数据交换网，加强政府机构与工业部门之间的技术信息交流；制定了一套较完善的可靠性设计，试验及管理的方法及程序。为解决复杂武器系统投入外场使用后出现的战备完好性低和使用保障费用高的问题，从型号项目论证开始就强调可靠性设计，通过加强元器件控制，采用更严格的降额及热设计，强调环境应力筛选，可靠性增长试验和综合环境应力的可靠性试验，推行可靠性奖罚合同等一系列措施来提高武器装备的可靠性。
C20世纪80年代以来，可靠性工程向着更深、更广的方向发展。在发展策略上，把可靠性和维修性作为提高武器装备战斗力的重要工具，使可靠性置于与武器装备性能、费用和进度同等重要的地位；在管理上，加强集中统一管理，强调可靠性及维修性管理应当制度化，为此美国国防部于1980年首次颁发可靠性及维修性指令5000.40《可靠性及维修性》；在技术上，深入开展软件可靠性、机械可靠性以及光电器件可靠性和微电子器件可靠性等的研究，全面推广计算机辅助设计（CAD）技术在可靠性领域的应用，积极采用模块化、综合化、容
错设计、光导纤维和超高速集成电路等新技术来全面提高现代武器系统的可靠性。
产品的可靠性越来越受到人们的重视，随着研究的深入，越来越多的新方法应用到机械的可靠性设计中，使人们生产出来的产品可靠性越来越强，满足了社会的生产发展需要。图1反映了机械可靠性设计的发展历程。
图1 可靠性的发展历程
我国的可靠性工作起始于20世纪50年代末期，起步并不晚。1959年建成亚热带亚热带研究所，但是有三四年的时间就夭折了。由于众所周知的原因，在60年代可靠性工程在我国还是一片空白。70年代我国的可靠性工作是从引进国外标准资料开始的，1976年颁布了第一个可靠性标准SJ1044—76《可靠性名词术语》，1979年颁布第一个国家标准GB1977—79《电子元器件失效率试验方法》，可靠性工程应用于电子、航天、电力、机械、仪表等部门取得不同程度的进展。80年代，我国的各种可靠性机构学术团体想雨后春笋，迅速发展。
随着中国的改革开放和经济发展，在20世纪70年代后期，从解决国家重点工程元器件的可靠性问题开始，在军工和民用产品的可靠性研究有了飞速的提高。特别是我国加入WTO之后，经济要与国际接轨，企业产品参与国际市场的竞争，进入国际经济的大循环圈，这是经济发展的必然趋势。用户不仅要求产品性能好，更重要的是要其产品可靠性水平高，这是产品占领市场的关键。
美国人曾预言：今后只有那些具有高可靠性指标的产品及企业，才能在日益剧烈的国际贸易竞争中幸存下来。
3.2 最新研究成果
3.2.1工程结构可靠性理论及其应用
结构体系可靠度：(1)结构主要失效模式的搜寻。分析结构体系的可靠度，首先要寻找结构可能会出现的各种失效模式。在各种失效模式中只有失效概率值较大的一部分对结构体系的失效概率有明显的贡献，称为主要失效模式。其他的则可以忽略掉，所以分析中只考虑这些主要的失效模式即可。在这种情况下，寻找结构失效模式的过程也就变为搜寻主要失效模式的过程。在找到结构主要的失效模式后，再应用多个失效模式的可靠度计算方法分析结构体系的可靠度。因此一般而言，结构体系可靠度的分析包括寻找主要失效模式和概率计算两部分，而在寻找主要失效模式的过程中也要伴随着大量的概率计算。目前已提出多种寻找结构主要失效模式的方法如网络搜索法、荷载增量法、分支约界法、约界法、截止枚举法、线性规划法及许多其它改进的方法，其中应用较多的是分支约界法。当前寻找结构主要失效模式方法的研究目前仍在进行之中。
(2)结构体系失效概率的计算：计算结构体系失效概率无论是并联体系还是串联体系都可归结为计算多维正态概率分布函数值的问题。多维正态概率分布函数是根据由一次二阶矩方法确定的每一个失效模式的可靠指标，及全部失效模式间的线性相关系数建立的。此外有的文献通过在线性化的多维极限状态方程中引入一个新的正态随机变量，将并联体系可靠度问题转化为一个极限状态方程的构件可靠度问题，这时的极限状态方程一般呈高度非线性要用二次二阶矩方法进行求解。也有其他的求解方法及考虑多个功能函数非线性的二次算法。
结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法：Monte-Carlo方法是通过随机模拟来对自然界的客观现象进行研究的一种方法。Monte-Carlo方法可以用来分析确定性问题，也可以用来分析不确定性问题。由于结构可靠度所研究的是不确定性事件的度量问题，因此用Monte-Carlo方法分析结构的可靠度是很自然的。除用于一些复杂情况的可靠度分析外，也常用于各种可靠度近似分析方法计算结果的校核。用Monte-Carlo方法分析问题首先要产生随机数，然后再根据随机变量的概率分布进行随机抽样。以往产生随机数常用的方法有随机数表法、物理方法。目前则常采用基于数论原理的计算机方法，所得随机数称为伪随机数，其最大特点是产生速度快具有可重复性。
结构疲劳可靠度：就承载能力极限状态而言结构有两种失效形式。一种是首次超越失效即在设计基准期内，结构的荷载效应只要有一次(自然是第一次)超过结构的抗力，结构就会破坏。另一种是累积损伤失效，即结构的破坏是由于荷载的反复作用使结构的损伤累积到一定程度而引起的。
结构承载能力和正常使用极限状态可靠度：(1)承载能力极限状态可靠度。进行概率极限状态设计，首先遇到的是安全标准问题，即设计中应该取多大的可靠度才是合适的。结构安全标准的设置涉及到经济、社会、文化、公众心理和风险分析等多个方面。具体的分析方法有对比法、经济优化法和校准法。目前国际上实际应用的安全标准确定方法基本都是校准法。校准法是通过对现行设计规范下的结构进行可靠度分析，经综合调整来确定未来结构设计(目标)可靠度的。其特点是，对不同破坏后果（经济损失或社会影响）的结构及不同破坏性质（如延性破坏和脆性破坏）的构件采用不同的可靠度水平，但在总体上基本保持新旧规范可靠度水平的一致性。(2)正常使用极限状态可靠度：在结构设计中除了要保证结构在极端载荷下的安全性外，还要保证结构在正常使用载荷下具有必要的使用功能即满足适应性要求，相应的极限状态为正常使用极限状态。按统一标准的规定正常使用极限状态的分析包括变形、局部损坏和振动等。尽管超过正常使用极限状态不会造成结构灾难性的破坏和损失但会严重影响结构的正常使用。
3.2.2一次二阶矩法
按照现行结构可靠度设计统一标准的定义结构可靠度为结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。结构可靠性理论的研究,起源于对结构设计、施工和使用过程中存在的不确定性的认识，以及结构设计风险决策理论中计算结构失效概率的需要。早期的可靠度计算方法是只考虑随机变量平均值和标准差的所谓“二阶矩模式”。可靠度用可靠指标表示。
对于结果功能函数随机变量服从正态分布的情形，在概率密度曲线坐标中，功能函数的平均值为曲线的峰值点到结构功能函数等于0(极限状态方程)点的距离，可用标准差的倍数表示，这个倍数就是二阶矩模式中的可靠指标。而如果将结构功能函数随机变量线性变换为一个标准正态随机变量，则在新的概率密度曲线坐标中，可靠指标为坐标原点到极限状态面的距离。将这一几何概念进行推广，提出了结构可靠指标的新定义，将可靠指标定义为标准正态空间内(随机变量的平均值为0，标准差为1)坐标原点到极限状态曲面的最短距离。原点
向曲线垂线的垂足为验算点。可以很容易的证明如此定义的可靠指标，也是将非线性功能函数在其验算点处线性化后的线性函数所对应的二阶矩模式的可靠指标。国际上常用的变换方法称为JC法，国内提出了简便实用、精度与JC法相差不多的实用分析法。
在上面的可靠度分析方法中，无论随机变量服从正态分布还是不服从正态分布，无论随机变量是相关的还是不相关的，都只使用了结构功能函数的一次项(或泰勒展开级数的线性项)和随机变量(或当量正态化随机变量)的前二阶矩，因此统称为一次二阶矩方法。为与中心点法相区别，一般将同时求验算点的可靠度分析方法称为验算点法，有时也称为改进的一次二阶矩方法。
3.2.3二次二阶矩法
如前所述，以标准正态空间内坐标原点到极限状态曲面的最短距离定义的结构可靠指标所对应的是在验算点处线性化的极限状态方程(或超切平面)的可靠指标，它没有反映极限状态曲面的凹凸性，在极限状态方程的非线性程度较高时误差较大。Breitung在1984年给出一个考虑了极限状态曲面在验算点处主曲率的失效概率渐近计算公式，具体分析时首先根据计算可靠指标时得到的灵敏系数(或方向余弦)向量应用Gram-Schmidt标准正交化方法产生正交矩阵，然后对随机变量进行正交变换(即转轴)，整个计算过程要涉及复杂的矩阵分析和行列式运算。由于计算时考虑了结构极限状态方程的二次非线性，故称为二次二阶矩方法。
3.2.4其他方法
上面介绍的可靠度分析方法无论是一次方法还是二次方法都是在标准正态空间建立的，当随机变量不服从正态分布时要按照前面的方法映射或正态化为正态随机变量。除此之外，还有一种不需要变换而直接进行分析的方法，称为原始空间内的可靠度分析方法，同样也包括一次方法和二次方法。可靠度理论的研究中，还提出了同时考虑其他不确定性的可靠度分析方法。如将随机性与模糊性相结合而形成的模糊可靠度分析方法，考虑随机变量概率分布参数(如平均值标准差)统计不确定性的可靠度分析方法。将传统的有限元方法与可靠度方法相结合而形成的随机有限元方法是分析大体积结构可靠度的有效方法等等。
一些新方法应用到机械的可靠性设计中来。以下简要介绍几种研究的新方法。
（1）模糊可靠性优化设计。
在工程设计中, 存在大量、不可避免的模糊信息, 而用常规可靠性设计方法处理这类不确定因素, 不仅会遇到极大的困难, 有时甚至不可能, 并与工程实际产生较大的矛盾。用模糊方法处理不确定因素, 设计结果与工程实际吻合, 可减少获得数据的难度, 故具有工程应用价值。传统的可靠性设计理论中, 认为系统总是处于能满意地完成其预定功能的完好状态和不能完成其预定功能的故障状态两者之一, 只是系统处于何种状态是随机的。但是实际工程系统中, 许多失效形式如疲劳断裂、磨损、腐蚀变化等, 都是由于损伤积累引起性能下降, 最终导致故障的现象。系统从完好状态到故障状态是由一系列中间状态相互联系、相互渗透、相互转化的, 这种中间过渡状态既不是完全“完好”,也不是完全“故障”,而是呈现“亦此亦彼”的模糊状态。
众周所知, 影响应力和强度的因素很多, 有些因素可能具有随机现象, 可用随机变量描述, 又有些因素可能具有模糊现象, 用模糊变量描述。因此, 应力和强度理论上都是随机变量和模糊变量的函数。针对这种情况, 运用模糊可靠性设计理论和最优化技术, 提出了同时兼顾设计参数的随机性和设计参数的模糊性的优化设计方法。
（2）不完全概率信息的可靠性鲁棒设计。将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度分析技术与鲁棒设计方法相结合，讨论了具有不完全概率信息的螺旋管簧的可靠性鲁棒设计问题，提出了可靠性鲁棒设计的计算方法。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中，将可靠性鲁棒设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。
（3）结构可靠性稳健设计是在进行机械零部件设计时要求可靠度对设计参数的变化不敏感, 进而提高零部件安全性和稳健性的一种多目标优化设计方法。在产品设计中, 正确地应用可靠性稳健设计方法, 可以使产品在经受各种因素的干扰下, 都能保持其可靠性的稳定。传统的多目标优化方法是将多目标问题通过加权组合、目标规划、功效系数、乘除等方法转化为单目标优化问题来进行处理, 这种方法带有先验性, 而且只是对某一特定的问题有效, 所以达不到令人满意的结果。应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法, 将结构可靠性稳健优化设计转化为多目标优化问题。运用灰色理论中的关联分析法, 选取粒子群算法中的全局极值和个体极值, 提出了灰色粒子群算法求解可靠性稳健优化设计问题。
3.3 发展趋势
参考美国可靠性的研究及发展动向，以及可靠性设计、管理及试验在工程项目的应用情况，当前可靠性工程发展的某些动向介绍如下。
3.3.1重视用户要求，开展多学科综合设计
这是美国可靠性工程当前发展的一个显著动向。波音、麦道、Intel等公司尽管采用的术语不同，如并行工程(CE)或综合产品研制(IPD)等先进管理方法和质量功能展开(QFD)，降低易变性(VRP)等技术，但其做法基本相同，重视用户要求(包括外部用户及内部用户的要求)，把这些要求转换成设计、零件、生产等要求，在设计及生产中加以控制。为了确保新产品能够满足用户要求，在产品研制开始便组成多学科设计组(包括设计、生产、可靠性、维修性、质量和使用保障等)，开展多学科综合设计。
3.3.2注重工程及使用经验，重视R&M定性设计
这是美国可靠性工程发展的另一动向。在可靠性及维修性(R&M)技术相当发达的美国工业界，波音民用飞机分公司、麦道直升机公司等仍然非常重视故障模式及影响分析(FMEA)、试验一分析一改进(TAAF )、元器件控制等定性设计及分析技术的研究及应用，注意通过工程试验和试飞等途径广泛收集各种数据，总结工程经验，发现薄弱环节，采取纠正措施等来有效提高产品的R&M。例如，波音民用飞机分公司对各种机载设备不要求进行可靠性鉴定试验，而是通过性能试验、可靠性增长试验等来发现故障模式，采取纠正措施，提高设备的可靠性。
3.3.3R&M设计实现CAD化
在美国工业公司，无论是高技术的民用机、航空电子设备还是一般的民用机械的R&M设计，都不同程度地采用了CAD技术。爱理德西格诺航空研究图森分公司在航空电子设备的设计中，从结构设计、电路设计、应力及热分析、容差分析到可靠性预计和FMEA等全部实现了CAD化。航空电子设备的设计人员在计算机荧光屏上进行设计和修改设计，公司内部基本实现了网络化。波音民用飞机分公司在B-777设计中，采用了计算机辅助三维交互系统(CA-TIA )，把飞机结构、系统、布线和管道敷设以及设备的数字图象组合在一起，绘制飞机安装立体图形，为维修性工程师确定部件的可达性，进行维修性设计及验证提供了一种有效的工具，并有可能逐步取代过去制造昂贵的样机作维修性演示的做法。
3.3.4FMEA得到广泛应用
质量与可靠性专业网在美国工业界中，FMEA是一种应用最广的可靠性分析工具，其应用范围包括复杂的武器系统和较简单的工业用机械和电子设备。根据各公司及其产品的情况，FMEA可由系统工程师(功能法)、设计工程师(硬件法)或由具有丰富工程经验的可靠性工程师来完成。完成FMEA的时机很重要，据爱理德西格诺航空研究图森分公司介绍，如果FMEA未能按时完成，设计人员便会拒绝采取改进措施。在实际应用FMEA中，对MIL-STD-1629的表格做了一些修改，将严酷度等级按用户满意程度和安全性进行排序，并增加了风险顺序数。
4 结论
结构可靠度理论是用来帮助人们解决工程设计中认识已久的不确定性问题的一种决策方法，对它的研究不过几十年的历史，应用的时间更短，所以积累的经验不多。但毫无疑问的是用科学的方法处理工程中的不确定性问题是工程结构设计的一大进步，具体这一步迈的多大，要看统计数据的多少、结构可靠度理论的成熟程度而论。显然，目前的应用只是初步的。工程设计是一个涉及多方面的大系统，对其中问题的认识不是一朝一夕的事，需要进行长期的研究和积累经验，包括可靠度理论的应用。因此，工程问题的解决总是理论与工程经验的结合，掌握的知识越多，主观经验越少，结构的设计越合理，这也正是工程技术研究追求的目标。
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软件工程发展概述 计算机工业发达国家在发展软件的过程中曾经走过不少弯路，受过许多的挫折，至今仍然经受着“软件危机”的困扰。人们开发幼稚软件的能力大大落后于计算机硬件日新月异的进展和社会对计算机软件不断增长的需求，这种状况已经严重妨碍了计算机技术的进步。 为了摆脱软件危机，一门新的学科产生并发展起来—软件工程，几十年来软件工程的发展大致如下几个阶段。 第一阶段—软件危机。 20世纪中期，计算机刚被从军用领域转向民用领域使用，那时编写程序的工作被视同为艺术家的创作。当时的计算机硬件非常昂贵，编程人员追求的是如何在有限的处理器能力和存储器空间约束下，编写出执行速度快、体积小的程序。程序中充满了各种各样让人迷惑的技巧。这时的软件生产非常依赖于开发人员的聪明才智。 到了20世纪60年代，计算机的应用范围得到较大扩展，对软件系统的需求和软件自身的复杂度急剧上升，传统的开发方法无法适应用户在质量、效率等方面对软件的需求。这就是所谓的“软件危机”。 早期出现的软件危机主要表现在： ①软件开发费用和进度失控。费用超支、进度拖延的情况屡屡发生。有时为了赶进度或压成本不得不采取一些权宜之计，这样又往往严重损害了软件产品的质量。 ②软件的可靠性差。尽管耗费了大量的人力物力，而系统的正确性却越来越难以保证，出错率大大增加，由于软件错误而造成的损失十分惊人。 ③生产出来的软件难以维护。很多程序缺乏相应的文档资料，程序中的错误难以定位，难以改正，有时改正了已有的错误又引入新的错误。随着软件的社会拥有量越来越大，维护占用了大量人力、物力和财力。进入80年代以来，尽管软件工程研究与实践取得了可喜的成就，软件技术水平有了长足的进展，但是软件生产水平依然远远落后于硬件生产水平的发展速度。 软件危机不仅没有消失，还有加剧之势。主要表现在： ①软件成本在计算机系统总成本中所占的比例居高不下，且逐年上升。由于微电子学技术的进步和硬件生产自动化程度不断提高，硬件成本逐年下降，性能和产量迅速提高。
几种常见软件可靠性测试方法综述及应用对比 上海交通大学陈晓芳 [摘要]软件可靠性测试是软件可靠性工程的一项重要工作内容,是满足软件可靠性要求、评价软件可靠性水平及验证软件产品是否达到可靠性要求的重要途径。本文探讨、研究了软件可靠性测试的基本概念,分析、对比了几种软件可靠性测试主要方法的优缺点。 [关键词]软件可靠性软件可靠性测试软件测试方法 引言 软件可靠性工程是指为了满足软件的可靠性要求而进行的一系列设计、分析、测试等工作。其中确定软件可靠性要求是软件可靠性工程中要解决的首要问题,软件可靠性测试是在软件生存周期的系统测试阶段提高软件可靠性水平的有效途径。各种测试方法、测试技术都能发现导致软件失效的软件中残存的缺陷,排除这些缺陷后,一般来讲一定会实现软件可靠性的增长,但是排除这些缺陷对可靠性的提高的作用却是不一样的。其中,软件可靠性测试能最有效地发现对可靠性影响大的缺陷,因此可以有效地提高软件的可靠性水平。 软件可靠性测试也是评估软件可靠性水平,验证软件产品是否达到软件可靠性要求的重要且有效的途径。 一、软件可靠性测试概念 “测试”一般是指“为了发现程序中的错误而执行程序的过程”。但是在不同的开发阶段、对于不同的人员,测试的意义、目的及其采用的方法是有差别的。在软件开发的测试阶段,测试的主要目的是开发人员通过运行程序来发现程序中存在的缺陷、错误。而在产品交付、验收阶段,测试主要用来验证软件产品是否达到用户的要求。或者说,对于开发人员,测试是发现缺陷的一种途径、手段,而对于用户,测试则是验收产品的一种手段。
二、软件测试方法 软件测试方法有以下几个主要概念:白盒测试、黑盒测试、灰盒测试。 白盒测试(W h ite-box testing或glass-box testing是通过程序的源代码进行测试而不使用用户界面。这种类型的测试需要从代码句法发现内部代码在算法,溢出,路径,条件等等中的缺点或者错误,进而加以修正。 黑盒测试(B lack-box testing是通过使用整个软件或某种软件功能来严格地测试,而并没有通过检查程序的源代码或者很清楚地了解该软件或某种软件功能的源代码程序具体是怎样设计的。测试人员通过输入他们的数据然后看输出的结果从而了解软件怎样工作。通常测试人员在进行测试时不仅使用肯定出正确结果的输入数据,而且还会使用有挑战性的输入数据以及可能结果会出错的输入数据以便了解软件怎样处理各种类型的数据。 灰盒测试(Gray-box testing就像黑盒测试一样是通过用户界面测试,但是测试人员已经有所了解该软件或某种软件功能的源代码程序具体是怎样设计的,甚至于还读过部分源代码,因此测试人员可以有的放矢地进行某种确定的条件或功能的测试。这样做的意义在于:如果你知道产品内部的设计和透过用户界面对产品有深入了解,你就能够更有效和深入地从用户界面来测试它的各项性能。 1、白盒测试 白盒测试又称结构测试,透明盒测试、逻辑驱动测试或基于代码的测试。白盒测试是一种测试用例设计方法,盒子指的是被测试的软件,白盒指的是盒子是可视的,你清楚盒子内部的东西以及里面是如何运作的。 白盒的测试用例需要做到: (1保证一个模块中的所有独立路径至少被使用一次; (2对所有逻辑值均需测试true和false;
可靠性软件评估报告 目前，关于可靠性分析方面的软件产品在市场上出现的越来越多，其中比较著名的有以下3种产品：英国的ISOGRAPH、广五所的CARMES和美国Relex。总体上来说，这些可靠性软件都是基于相同的标准，因此它们的基本功能也都十分类似，那么如何才能分辨出它们之间谁优谁劣呢？根据可靠性软件的特点和我厂的实际情况，我认为应主要从软件的稳定性、易用性和工程实用性三个方面进行考虑，现从这几个方面对上述软件进行一个简单的论证，具体内容如下。 稳定性 要衡量一个可靠性软件的好坏，首先是要看该软件的运行是否稳定。对一个可靠性软件来说，产品的稳定性十分重要。一个没有经过充分测试、自身的兼容性不好、软件BUG很多、经常死机的软件，用户肯定是不能接受的。当然，评价一个可靠性分析软件是否具有良好的稳定性，其最好的证明就是该产品的用户量和发展历史。 ISOGRAPH可靠性分析软件已将近有20年的发展历史，目前全球已有7000多个用户，遍布航空、航天、铁路、电子、国防、能源、通讯、石油化工、汽车等众多行业以及多所大学，其产品的每一个模块都已经过了isograph的工程师和广大用户的充分测试，因而其产品的稳定性是毋庸置疑的。而广五所的CARMES和美国Relex软件相对来说，其用户量比较少，而且其产品的每一个模块的发布时间都比isograph软件的相应模块晚得多，特别是一些十分重要的模块。 例如，isograph的故障树和事件树分析模块FaultTree+是一个非常成熟的产品，它的发展历史已经有15年了。Markov模块和Weibull模块也具有多年的发展历史，这些模块目前已经拥有一个十分广泛的用户群，它们已经被Isograph的工程师和大量的客户广泛的测试过，产品的稳定性值得用户信赖。而Relex的故障树和事件树相对比较新，它大约在2000年被发布，而Markov模块和Weibull模块2002年才刚刚发布，这些模块还没有经过大量用户的实际使用测试，其功能的稳定性和工程实用性还有待于时间的考验。广五所的CARMES软件的相应模块的发布时间就更晚了，有些甚至还没有开发出来，而且其用户主要集中在国内，并没有经过国际社会的广泛认可。 易用性 对一个可靠性分析软件产品来说，其界面是否友好，使用是否方便也十分重要，这关系到工程师能否在短时间内熟悉该软件并马上投入实际工作使用，能否充分发挥其作用等一系列问题。一个学习十分困难、使用很不方便的软件，即使其功能十分强大，用户也不愿使用。 ISOGRAPH软件可以独立运行在Microsoft Windows 95/98/Me/2000/NT/XP平台及其网络环境，软件采用大家非常熟悉的Microsoft产品的特点，界面友好，十分容易学习和使用。该软件提供了多种编辑工具和图形交互工具，便于用户在不同的模块间随时察看数据和进行分析。你可以使用剪切、复制、粘贴等工具，或者直接用鼠标“托放”来快速的创建各种分析项目，你还可以将标准数据库文件，如Microsoft Access数据库、Excel电子表格以及各种格式的文本文件作为输入直接导入到isograph软件中，使项目的建立变得非常简单。另外，Isograph 各软件工具都提供了功能强大的图形、图表和报告生成器，可以用来生成符合专业设计要求的报告、图形和表格，并可直接应用到设计分析报告结果中。 ISOGRAPH软件的一个显著特性就是将各软件工具的功能、设计分析信息、分析流程等有机地集成在一起，其全部的分析模块可以在同一个集成界面下运行，这既可以保证用户分析项目的完整性，还可以使用户在不同的模块间共享所有的信息，不同模块间的数据可以实时链接，而且还可以相互转化。例如，你可以在预计模块和FMECA模块之间建立数据链接，当你修改预计模块中的数据时，FMECA模块中对应的数据会自动修改，这既可以节省
软件工程发展概述 摘要：本文简单介绍了软件工程。分别从软件工程的定义、发展历程、现在发展动态以及未来发展趋势做出简单分析，使我对软件工程的过去、现在和未来有了进一步的了解和认识。 关键词：定义；过程；动态；趋势 1.引言 随着计算机的广泛应用，信息产业悄然兴起，越来越成为经济发展中的先导产业。目前，信息化已从整体上引导着世界经济和社会发展，信息处理技术已成为现代社会生产力、竞争力的关键，具有十分重要的战略位置。这一期间，计算机软件以其独特的知识形态，广泛渗透于国名经济建设的各行各业中，对信息采集、信息处理、信息交换以及生产过程、社会生活的变革产生了深远的影响。计算机软件，尤其是软件工程作为软件产业的依托学科已经成为信息技术的核心之一。 2.软件工程概述 软件工程（Software Engineering，简称为SE)是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。工程是将理论和知识应用于实践的科学。就软件工程而言，它借鉴了传统工程的原则和方法，以求高效地开发高质量软件。其中应用了计算机科学、数学和管理科学。它涉及到程序设计语言，数据库，软件开发工具，系统平台，标准，设计模式等方面。 2.1软件工程定义 软件工程一直以来都缺乏一个统一的定义，很多学者、组织机构都分别给出了自己的定义。概括地说，软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程学科。 根据各位学者、组织机构给出的软件工程定义，我简单的将软件工程理解为：软件工程是按照工程学的管理方式，有组织、有计划的在成本限额以内按时完成开发且能在实际机器上可靠有效地运行的软件，并不断对软件进行优化、维护及管理的工作过程。 2.2软件工程方法和技术
软件可靠性模型综述 可靠性是衡量所有软件系统最重要的特征之一。不可靠的软件会让用户付出更多的时间和金钱, 也会使开发人员名誉扫地。IEEE 把软件可靠性定义为在规定条件下, 在规定时间内, 软件不发生失效的概率。该概率是软件输入和系统输出的函数, 也是软件中存在故障的函数, 输入将确定是否会遇到所存在的故障。 软件可靠性模型，对于软件可靠性的评估起着核心作用，从而对软件质量的保证有着重要的意义。一般说来，一个好的软件可靠性模型可以增加关于开发项目的效率，并对了解软件开发过程提供了一个共同的工作基础，同时也增加了管理的透明度。因此，对于如今发展迅速的软件产业，在开发项目中应用一个好的软件可靠性模型作出必要的预测，花费极少的项目资源产生好的效益，对于企业的发展有一定的意义。 1软件失效过程 1.1软件失效的定义及机理 当软件发生失效时，说明该软件不可靠，发生的失效数越多，发生失效的时间间隔越短，则该软件越不可靠。软件失效的机理如下图所示： 1）软件错误（Software error）：指在开发人员在软件开发过程中出现的失误，疏忽和错误，包括启动错、输入范围错、算法错和边界错等。 2）软件缺陷（Software defect）：指代码中存在能引起软件故障的编码，软件缺陷是静态
存在的，只要不修改程序就一直留在程序当中。如不正确的功能需求，遗漏的性能需求等。3）软件故障（Software fault）：指软件在运行期间发生的一种不可接受的内部状态，是软件缺陷被激活后的动态表现形式。 4）软件失效（Software failure）：指程序的运行偏离了需求，软件执行遇到软件中缺陷可能导致软件的失效。如死机、错误的输出结果、没有在规定的时间内响应等。 从软件可靠性的定义可以知道，软件可靠性是用概率度量的，那么软件失效的发生是一个随机的过程。在使用一个程序时，在其他条件保持一致的前提下，有时候相同的输入数据会得到不同的输出结果。因此，在实际运行软件时，何时遇到程序中的缺陷导致软件失效呈现出随机性和不稳定性。 所有的软件失效都是由于软件中的故障引起的，而软件故障是一种人为的错误，是软件缺陷在不断的测试和使用后才表现出来的，如果这些故障不能得到及时有效的处理，便不可避免的会造成软件失效。而一个软件中存在的软件错误和缺陷总数是无法确定的，也不可能被完全排除掉，有时候排除掉一个故障甚至会引起更多的故障。 所以在软件开发周期中，软件错误是不可避免的，但可以通过学习改进，不断吸取经验教训，尽量减少程序中的错误特别是重大错误的数量。在测试阶段，测试人员应尽可能多的检测并排除掉软件中的故障，从而减少软件失效强度，提高软件的可靠性和质量。 1.2提高软件可靠性的途径 软件中的故障会导致软件功能不能正常实现，降低了软件的可靠度。软件故障一般是软件开发各阶段人为造成的，大概包括需求分析定义错误、设计错误、编码错误、测试错误和文档错误等。 因此要想获得高可靠性的软件，就要和软件中的故障做斗争。有以下三种直接的方式来
浅谈软件可靠性工程的应用(一) 摘要：本文就武器装备软件开发的现状和中存在的问题，介绍了软件可靠性工程的发展及其研究的内容，对软件可靠性工程如何在软件开发中应用进行了重点说明，并提供了成功应用软件可靠性工程的典型案例，指出软件可靠性工程研究的必要性。 关键词:软件可靠性工程随着科学技术的不断进步，计算机技术被越来越多地应用到武器系统中。计算机软件的复杂程度随着功能的增强，因而系统的可靠性也越来越与软件直接相关。例如AFTI/F-16飞机首航因软件问题推迟一年，事先设计的先进程序无法使用；海湾战争中F/A–18飞机飞行控制系统计算机500次故障中，软件故障次数超过硬件。软件可靠性成为我们关注的一个问题，本文仅就软件可靠性工程在软件开发过程中的应用谈谈自己的认识。 1、软件可靠性工程的基本概念及发展 1.1什么是软件可靠性工程 软件可靠性工程简单地说就是对基于软件产品的可靠性进行预测、建模、估计、度量及管理，软件可靠性工程贯穿于软件开发的整个过程。 1.2软件可靠性工程的发展历程 软件可靠性问题获得重视是二十世纪60年代末期，那时软件危机被广泛讨论，软件不可靠是造成软件危机的重要原因之一。1972年正式提出Jelinski—Moranda模型，标志着软件可靠性系统研究的开始。在70年代．软件可靠性的理论研究获得很大发展，一方面提出了数十种软件可靠性模型，另一方面是软件容错的研究。在80年代，软件可靠性从研究阶段逐渐迈向工程化。进入90年代后,软件可靠性逐渐成为软件开发考虑的主要因素之一，软件可靠性工程在软件工程领域逐渐取得相对独立的地位，成为一个生机勃勃的分支。 1.3软件可靠性工程研究的基本问题 软件可靠性工程的主要目标是保证和提高软件可靠性。为达到这一目标，首先要弄清软件为什么会出现故障或失效。只有这样，才有可能在软件开发过程中减少导致软件故障或失效的隐患，且一旦出现软件故障或失效，有可能采取有效措施加以清除。但是软件是开发出来的，满足可靠性要求的软件也是开发出来的，因此，软件可靠性工程的核心问题是如何开发可靠的软件。而有了软件，又该如何检验其是否满足可靠性要求?这是软件可靠性工程的又一个问题。 2、软件可靠性工程在软件开发中的应用 2.1项目开发计划及需求分析阶段 在项目开发计划阶段需根据产品具体要求作出软件项目开发计划，明确项目的目的、条件、运行环境、软件产品要求、人员分工和职责及进度，并估计产品的可靠性。需求分析阶段要根据项目开发计划阶段确定软件开发的主要任务、次要任务和其它任务，并设计软件程序的基本流程、软件结构、模块的定义和输入输出数据、接口和数据结构等同时应对项目开发计划阶段作出的可靠性预计进一步细化形成可靠性需求，建立具体的可靠性指标。这个阶段的可靠性工作一般应如下安排： ⑴确定功能概图 所谓功能概图就是产品的各种功能及其在不同环境条件下使用的概率。为确立功能概图必须定义产品的功能，功能定义不但包括要完成的任务，还包括影响处理的环境因素。 ⑵对失效进行定义和分类 这里应从用户的角度来定义产品失效，将软件和硬件失效及操作程序上的失效区分开，并将其按严重程度进行分类。 ⑶确定用户的可靠性要求 在这个阶段应由系统设计师、软件设计师、可靠性师、测试人员及用户方代表可靠性评估小组共同根据用户提出的系统可靠性来确定软件的可靠性。
浅谈软件工程技术现状和发展趋势 发表时间：2019-08-15T15:07:31.650Z 来源：《信息技术时代》2018年11期作者：董庆森[导读] 随着科学技术的不断发展，信息产业已经逐渐成为了现代化产业中不可或缺的重要一环，信息产业在发展的过程中不断与传统行业进行交互与发展，促进了传统行业的变革与发展也为当前的经济发展注入了新的活力。（郑州工商学院工学院，河南省郑州市 450000） 摘要：随着科学技术的不断发展，信息产业已经逐渐成为了现代化产业中不可或缺的重要一环，信息产业在发展的过程中不断与传统行业进行交互与发展，促进了传统行业的变革与发展也为当前的经济发展注入了新的活力。软件工程作为信息产业的重要支柱学科，其随着信息产业的发展也迎来了发展的黄金时期，软件工程凭借其在数字信息时代的重要意义，也成为了当前信息产业中不可缺少的重要学科。本文将对软件工程技术的发展现状进行分析就技术未来的发展趋势进行简要的判断。关键词：软件工程技术现状；发展趋势 一、引言 信息产业的发展极大的改变了传统行业的发展面貌也使得现代化产业呈现出新的发展局面，软件工程作为信息产业中的重要基础学科，其在计算机学科领域有着十分重要的作用。随着经济社会的不断发展，信息产业还有着广泛的发展前景，软件工程顺应着信息产业的发展趋势也将迎来进一步的创新和提升，因此对于软件工程技术的发展现状和发展趋势进行分析判断有着十分重要的价值和意义。 二、软件工程概述 软件工程作为一门利用工程建设的手段来对软件进行分析维护的学科，其在学科内容上包括有软件的开发工具、程序设计语言以及数据库的内容，随着信息技术在人们生活中应用的越来越广泛，软件工程也在诸多领域得到了施展和应用，随着计算机学科领域的不断丰富与拓展软件工程也逐渐转变为计算机领域的一门重要独立学科。软件在种类和内容上十分丰富其一般包括有操作系统、数据库、社交软件以及游戏软件等，这些软件被广泛应用于传统工业、金融行业以及人们的日常生活当中，软件的不断丰富与拓展极大的改变了人们的日常生活，为人们的工作学习提供了诸多便利，对促进社会经济的发展与进步，改善人们的生活质量有着十分积极的影响。通常对软件质量的评价标准上往往会根据软件自身的实用性、安全性以及功能性等作为质量评判的重要依据。 三、软件工程技术发展现状 从20世纪末开始我国软件行业就呈现出良好的发展态势，自21世纪以来我国软件业务盈利更是以超过10%的增长速度逐年递增，而软件外包营收更是一度超过了80%的增长速度。软件产业有着良好的市场发展前景和广阔的市场空间，国家方面更是出台了一系列的政策来鼓励软件工程技术的发展。就目前而言，软件工程技术良好的发展前景具体表现为：软件工程技术人员有着良好的就业环境和就业形势。随着信息行业发展的不断增速，越来越多的互联网信息产业开始呈现出跨越式的扩增态势，随着信息产业发展规模都不断扩大，对于软件工程专业人才的需求也在逐年提升。同时相比传统行业，软件工程技术人员有着较为良好的工作环境和薪资待遇。 软件工程技术人员有着较为广泛的就业方向。软件工程学科对于从业人员有着较为严格的专业技能水平要求，这是由于软件工程在技术上包括了软件研发、测试以及应用等一系列内容，正是由于软件工程的复杂性和高要求性也使得软件工程的专业性人才有着较为广泛的就业渠道，随着信息化时代的到来，无论是互联网企业还是金融企业和政府部门都急需软件工程领域的专业性人才，软件开发和性能维护已经成为了当前现代化企业经营发展的必然趋势，因此一旦掌握了软件工程专业知识技能就能够拥有十分广阔的就业方向。 软件工程技术人员待遇丰厚。近年来随着软件技术人才的短缺，使得软件工程技术人员更容易受到企业的青睐和追求，在这样的发展背景下软件工程从业者往往能够获取更高的薪资待遇水平。 四、软件工程技术发展趋势 软件工程技术全球化。随着经济全球化进程的不断加快，软件工程技术全球化已成为了未来发展的重要趋势，软件工程凭借其专业技能上的广泛性和共通性，期待工程技术上的发展不仅仅局限于某一个地区或者国家，而是需要结合全球软件发展交互的共同性逐渐促使软件工程发展更为成熟。全球化的软件工程发展趋势符合当前经济发展的重要趋势，各国之间通过实践软件系统框架网络的建设，实现全球软件交互和通力协作，在全球化的软件工程概念下，软件工程的发展能够吸取不同地区和国家的先进经验，从而构建出更加符合人们需求的软件产品。 软件工程技术开放性。开放计算式当前软件工程技术发展的必然趋势和未来方向，通过开放计算能够提升企业之间软件开发研究的效率，通过实现企业软件的交互应用，能够简化未来软件工程在软件开发上的投资消耗，提升软件工程开发的灵活性和简易程度。在软件工程技术开放性的发展过程中需要个国家最先进的软件开发技术经验实现共享，以此来作为后续软件开发和投资的重要关键技术保障。 软件工程技术模板化。随着信息化时代的到来软件市场的竞争也不断加剧，面对日益复杂的软件开发和维护环境，为了能够在激烈的市场竞争中占得先机提升软件开发和维护的效率，企业需要加强其在业务能力上的灵活性通过以模板化的思维来提升企业在软件开发运用上的效率。模板化思维在企业经营发展中的应用能够有效的帮助企业对现有的软件实行分解组装，结合当前的软件系统根据不同的软件资源需求针对企业的业务来进行更加灵活的变动，使得软件工程技术的发展更加符合企业的利益。 五、结语 计算机技术的迅速发展也使得软件工程技术得到了进一步的提升，软件工程技术在发展的过程中不断向全球化、开放性以及模板化迈进，在这一过程中必须严格恪守软件开发所需要遵循的相关规律，结合软件工程技术的发展特征不断深入研究，共同促进我国软件工程技术的发展与提升。 参考文献 [1]刘宇洋.浅析软件工程的发展趋势[J].科学技术创新，2017(1):180-180. [2]施少杰.浅析软件工程技术的发展[J].明日风尚，2017(14):299-299. [3]冯勃达.浅谈软件工程标准化的现状[J].中国新通信，2017(20):52.
【最新整理，下载后即可编辑】 软件可靠性模型综述 可靠性是衡量所有软件系统最重要的特征之一。不可靠的软件会让用户付出更多的时间和金钱, 也会使开发人员名誉扫地。IEEE 把软件可靠性定义为在规定条件下, 在规定时间内, 软件不发生失效的概率。该概率是软件输入和系统输出的函数, 也是软件中存在故障的函数, 输入将确定是否会遇到所存在的故障。 软件可靠性模型，对于软件可靠性的评估起着核心作用，从而对软件质量的保证有着重要的意义。一般说来，一个好的软件可靠性模型可以增加关于开发项目的效率，并对了解软件开发过程提供了一个共同的工作基础，同时也增加了管理的透明度。因此，对于如今发展迅速的软件产业，在开发项目中应用一个好的软件可靠性模型作出必要的预测，花费极少的项目资源产生好的效益，对于企业的发展有一定的意义。 1软件失效过程 1.1软件失效的定义及机理 当软件发生失效时，说明该软件不可靠，发生的失效数越多，发生失效的时间间隔越短，则该软件越不可靠。软件失效的机理如下图所示：
1）软件错误（Software error）：指在开发人员在软件开发过程中出现的失误，疏忽和错误，包括启动错、输入范围错、算法错和边界错等。 2）软件缺陷（Software defect）：指代码中存在能引起软件故障的编码，软件缺陷是静态存在的，只要不修改程序就一直留在程序当中。如不正确的功能需求，遗漏的性能需求等。 3）软件故障（Software fault）：指软件在运行期间发生的一种不可接受的内部状态，是软件缺陷被激活后的动态表现形式。 4）软件失效（Software failure）：指程序的运行偏离了需求，软件执行遇到软件中缺陷可能导致软件的失效。如死机、错误的输出结果、没有在规定的时间内响应等。 从软件可靠性的定义可以知道，软件可靠性是用概率度量的，那么软件失效的发生是一个随机的过程。在使用一个程序时，在其他条件保持一致的前提下，有时候相同的输入数据会得到不同的输出结果。因此，在实际运行软件时，何时遇到程序中的缺陷导致软件失效呈现出随机性和不稳定性。 所有的软件失效都是由于软件中的故障引起的，而软件故障是一种人为的错误，是软件缺陷在不断的测试和使用后才表现出来的，如果这些故障不能得到及时有效的处理，便不可避免的会
《可靠性工程》教学大纲 课程代码：080642020 课程英文名称：Reliability Engineering 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：安全工程 大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 随着科学技术的发展，产品的结构和功能日趋复杂化和多样化，致使对产品质量的要求逐渐从与时间无关的性能参数发展到与时间有关的可靠性指标，即要求产品在规定的条件下和规定的时间内，具有完成规定功能的能力。人们愈来愈认识到可靠性是保证产品质量的关键。尤其是我国加入WTO以后,机电产品将面临严峻的挑战，推行可靠性技术迫在眉睫。 通过该课程的学习，使学生掌握如下内容： (1)可靠性的基本概念、原理和计算方法等知识； (2)结合工程实际，使学生体会和掌握可靠性基本理论和分析解决工程实际问题的基本方法； (3)可靠性管理的基本知识，为可靠性工程理论的进一步研究和实际应用打下基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：了解可靠性概念等基本知识。 2.基本理论和方法：掌握维修系统与不可维修系统等基本原理，熟悉计算维修系统与不可维修系统可靠度等基本方法。 3.基本技能: 可靠性试验的类型、试验方案设计等基本技能。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂教学过程中，重点讲授基本原理、基本概念和基本方法的讲解，并通过以下三种方法进行教学： 第一层次：原理性教学方法。 解决教学规律、教学思想、新教学理论观念与学校教学实践直接的联系问题，是教学意识在教学实践中方法化的结果。如：启发式、发现式、注入式方法等。 第二层次：技术性教学方法。 向上可以接受原理性教学方法的指导，向下可以与不同学科的教学内容相结合构成操作性教学方法，在教学方法体系中发挥着中介性作用。例如：讨论法、读书指导法等。 通过以上的教学，使学生思考问题、分析问题和解决问题的能力大大提高，进而培养学生自主学习的能力，为以后走入社会奠定坚实的基础。 2．教学手段：本课程属于专业课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 无。 （五）对习题课的要求 对习题课的要求（2学时）：掌握可靠性基本概念、可维修系统与不可维修系统等基本知识。 （六）课程考核方式
软件工程发展史及发展趋势 一：软件工程定义 软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件有电子邮件、嵌入式系统、人机界面、办公套件、操作系统、编译器、数据库、游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，如工业、农业、银行、航空、政府部门等。这些应用促进了经济和社会的发展，也提高了工作和生活效率 二：软件工程的发展历史 随着人类的发展，计算机作为第三次科技革命的主要代表产品，极大的推动了人类社会发展。与此同时，软件作为现代计算机的重要支撑部分，伴随着计算机的发展不断发展。 早在20世纪50年代，有关软件的编程语言就已经出现，但是关于软件工程这个概念却要远远晚于软件发展。据资料显示，软件工程这个概念最早出现在20世纪60年代末期。在软件工程发展的半个多世纪内，软件工程所使用的程序语言不断发展，而且有关于软件四六七零零四零二二号码论文写作工程的模型不断发展，从最早的瀑布模型到现在光为人所知的云计算，软件工程几乎每隔5-10年就会获得一次突破性发展，而且有关软件语言从最早的面向程序结构转向为面向对象，极大的提升了软件编程的效率。目前，软件工程经过50多年的发展，已经深入到社会生活的各个层面，可以说，现代社会生活，几乎在每一个方面都涉及到软件工程。1.软件工程开发过程 软件是由计算机程序和程序设计的概念发展演化而来的，是在程序和程序设计发展到一定规模并且逐步商品化的过程中形成的。软件开发经历了程序设计阶段、软件设计阶段和软件工程阶段的演变过程。程序设计阶段 程序设计阶段出现在1946年～1955年。此阶段的特点是：尚无软件的概念，程序设计主要围绕硬件进行开发，规模很小，工具简单，无明确分工（开发者和用户），程序设计追求节省空间和编程技巧，无文档资料（除程序清单外），主要用于科学计算。软件设计阶段 软件设计阶段出现在1956年～1970年。此阶段的特点是：硬件环境相对稳定，出现了“软件作坊”的开发组织形式。开始广泛使用产品软件（可购买），从而建立了软件的概念。随着计算机技术的发展和计算机应用的日益普及，软件系统的规模越来越庞大，高级编程语言层出不穷，应用领域不断拓宽，开发者和用户有了明确的分工，社会对软件的需求量剧增。但软件开发技术没有重大突破，软件产品的质量不高，生产效率低下，从而导致了“软件危机”的产生。软件工程阶段 自1970年起，软件开发进入了软件工程阶段。由于“软件危机”的产生，迫使人们不得不研究、改变软件开发的技术手段和管理方法。从此软件产生进入了软件工程时代。此阶段的特定是：硬件已向巨型化、微型化、网络化和智能化四个方向发展，数据库技术已成熟并广泛应用，第三代、第四代语言出现；第一代软件技术：结构化程序设计在数值计算领域取得优异成绩；第二代软件技术：软件测试技术、方法、原理用于软件生产过程；第三代软件技术：处理需求定义技术用于软件需求分析和描述。2.软件工程的各个阶段
机械可靠性设计综述 摘要：可靠性优化设计是在常规优化设计的基础上，结合可靠性设计理论发展起来的一种有效的优化设计方法。本文在总结现有文献的基础上对机械可靠性优化设计进行了综述，系统阐述了机械可靠性、可靠性设计、可靠性优化设计及可靠性试验的理论及方法。 关键词：可靠性；优化设计；可靠性试验 Review of Optimization Design of Mechanical Reliability REN Ju-peng (School of Mechanical Engineering and Automation, Northeastern University, Student ID: 1270174) Abstract：On the basis of traditional optimization design, combined with the theory of reliability design, reliability optimization design is an effective optimization design method. In this paper, the existing literatures are firstly summarized, then the theory and method of mechanical reliability, reliability design, reliability optimization design and reliability test are systematically reviewed. Key words：reliability; optimization design; reliability test 随着现代工业技术的飞速发展，机械产品日趋复杂化、大型化、高参数化，使产品发生故障的机会增多，因而，可靠性作为产品质量的主要指标，愈来愈受到工程界的重视。机械可靠性，是指机械产品在规定的使用条件、规定的时间内完成规定功能的能力。机械的可靠性是机械设计的主要目的之一，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。机械可靠性设计的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提供实际计算的数学力学模型和方法及实践。 科技研究人员和工程设计人员积极投入到可靠性工程的研究与实践之中，取得了可喜的成果。张义民[1]结合现代数学力学理论，系统地阐明机械可靠性设计、机械动态可靠性设计、机械可靠性优化设计、机械可靠性灵敏度设计、机械可靠性稳健设计等可靠性设计理论与方法内涵与递进。陈静等[2]阐述了机械产品优化设计及可靠性的相关理论，介绍了可靠性优化设计的应用及发展现状，并介绍了机械行业相关的软件应用情况。喻天翔等[3]对当前机械可靠性的特点和争议进行介绍，从Bayesian理论、FMECA和疲劳可靠性试验三个方面总结了机械可靠性试验技术相关的重要理论问题及其发展，并阐述了可靠性增长试验、加速试验和微机械可靠性试验技术的国内外发展，总结了机械可靠性试验技术研究存在的问题及其发展趋势。 本文将在上述文献的基础上对机械可靠性优化设计进行综述，系统阐述机械可靠性、可靠性设计、可靠性优化设计及可靠性试验的理论及方法。 1可靠性设计 1.1 可靠性设计 传统的机械设计方法认为零件的强度和应力都是单值，只要计算出的安全系数大于规定的安全系数，就认为零件是安全的，因而设计过程中忽略了各设计参数的随机性。可靠性设计将零件的应力和强度作为随机变量，认为应力受到各种环境因素(温度、腐蚀、粒子辐射等)的影响，具有一定的分布规律；强度受材料的性能、工艺环节的波动和加工精度等的影响，也是具有一定的分布规律。可靠性设计认为所设计的任一机械存在着一定的失效可能性，设计时根据需要预先控制的失效概率或可靠度，考虑各参数的随机性及分布规律，以反映出零部件的实际工作状况。 产品的可靠性表示产品在规定使用条件和使用期限内，保持其正常技术性能完成规定功能的能力。可靠性设计的一个目标是计算可靠度，可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。其表达式为： ()0 () x g X R f X dX > =? 式中f x(X)为基本随机参数向量 T 12 (,,) n X X X X =???的联合概率密度；g(X)为状态函数，可表示零件的不同状态：g(X)>0为安全状态，
东北农业大学成人教育学院考试题签 可靠性工程（B ） 1. 一种设备的寿命服从参数为λ的指数分布,假如其平均寿命为3700小时,试求其连续工作300小时的可靠度 和要达到R *=0.9的可靠寿命是多少? 2. 如果要求系统的可靠度为99%,设每个单元的可靠度为60%.需要多少单元并联工作才能满足要求? 3. 某型号电视机有1000个焊点,工作1000小时后,检查100台电视机发现2点脱焊,试问焊点的失效率多少? 4. 一个机械电子系统包括一部雷达,一台计算机,一个辅助设备,其MTBF 分别为83小时,167小时和500小时,求系 统的MTBF 及5小时的可靠性? 5. 比较二个相同部件组成的系统在任务时间24小时的可靠性，已知部件的/.010=λ小时 ①并联系统. ②串联系统. ③ 理想开关条件下的储备系统：1=SW λ，储备部件失效率/.*010==λλ小时.
6. 一个系统由五个单元组成,其可靠性逻辑框图如图所示.求该系统可靠度和画出故障树. 7. 某型号电视机有1000个焊点,工作1000小时后,检查100台电视机发现2点脱焊,试问焊点的失效率多少? 解:100台电视机的总焊点有 1001000105 ?= 一个焊点相当一个产品,若取 ?t =1000 小时,按定义: 8. 一个机械电子系统包括一部雷达,一台计算机,一个辅助设备,其MTBF 分别为83小时,167小时和500小时,求系 统的MTBF 及5小时的可靠性? 9. 比较二个相同部件组成的系统在任务时间24小时的可靠性，已知部件的/.010=λ小时 ①并联系统. ②串联系统. A C D B E 0.90.90.9 0.90.9
软件工程开发的现状及进展 随着科学技术的持续进展，计算机应用得到了前所未有的普及与深化。在过去的几十年里，软件工程在应用领域得到广泛推广，促使计算机 领域的理论研究、软件开发、技术进展等加快了进展的脚步，同时也 提出了新的挑战。 1我国软件工程的发体现状 1.1我国软件开发的进展我国的软件技术进展的相对比较落后，相比 先进的国家还存有着非常大的差别。但是，我国软件工程的进展却是 非常迅速的，短短几年的时间就形成了属于我们自己知识产权的软件 技术。软件工程进展到现在，我国不但研发了属于我们自己的开发工具，还制定了符合我国实际情况的研发技术方案。 1.2我国软件开发工程中存有的不足随着科技和计算机技术的快速进展，软件工程在计算机技术中来说是一项核心技术，市场需求量也在 随着计算机的普及而持续递增，软件工程从上世纪60年代开始兴起， 最早出现在西方国家，在软件工程的初期进展中欧美国家投入了大量 的资金和详细的规划，最终取得了快速完善的进展，随着科学技术的 持续推动和进展，软件工程向着高集成、智能化的方向持续进展。当 前来说，国外的软件工程技术已经得到了充分的进展，但是我国常用 的主流软件的开发内容以及开发工具都是国外设计和研究的，我国当 前来说还是较为落后，因为进展时间晚，进展时间短，这就给我国软 件工程提出了更高的要求，要保质快速的进展，除了在快速进展的要 求下，我国软件工程还需要注重一些问题的解决，首先是软件工程治 理体制方面的，因为进展起步较晚，在软件方面的体制没有明确的规定，这就造成软件开发团队的工作没有一个可靠的依据，团队之间不 能高效的协调合作，这就造成开发周期较长，开发质量有待提升，整 体团队效率较低，这种情况下就需要对于开发体制持续的完善，真正 做到在开发过程中有据可依有法可循，另外软件开发人员对于开发进 度不够重视，这就造成在开发过程中不能保证研发人员的稳定性，造
软件可靠性模型研究综述 王二威 （北京理工大学珠海学院，广东 珠海 519088） 摘 要：本文对软件可靠性经典模型、模型选择、普适模型的研究进行了归纳和述评，提出了软件可靠性综合预测框架，给出了软件可靠性综合预测进一步的研究方向。 关键词：软件可靠性；经典模型；综合预测；框架研究 中图分类号：TP311 文献标识码：A Review of Research on Software Reliability Models WANG Erwei (Beijing Institute of Technology ,Zhuhai ,Zhuhai 519088,China ) Abstract:In this paper,the classical model of software reliability,model selection,and the research of the universal model were summarized and reviewed.The framework of software reliability comprehensive prediction was proposed.The further research directions of software reliability comprehensive prediction were proposed. Keywords:software reliability;classical model;comprehensive prediction;framework research 文章编号：2096-1472(2016)-02-01-02 1 引言(Introduction) 软件已经成为影响国民经济、军事、政治乃至社会生活的重要因素。自20世纪60年代“软件危机”出现之后，越来越多的学者开始关注软件可靠性的定量评估和预测。软件可靠性覆盖整个软件开发过程，与软件工程密切相关，它源于工程，又服务于工程。在新技术、新应用(如web软件、移动APP等等)不断涌现的当前，重新审视软件开发和应用环境，开展软件可靠性预测研究，有助于推动软件工程项目的实践，降低软件错误率，提升软件质量，从而保障软件所支撑的工程项目的高效完成，推动我国软件产业的持续发展。 本文对软件可靠性模型研究的相关文献进行了梳理,对前人的研究成果进行了归纳,构建了新计算范式下软件可靠性综合预测框架，提出了软件可靠性综合预测的研究方向。 2 经典软件可靠性模型(Classical software reliability model) 软件可靠性建模的基本方法是：以历史失效数据为基础，对软件失效规律进行趋势拟合，进而预测未来的失效可能。早期软件可靠性的研究是基于概率统计的思想，将软件失效过程看作一个随机过程，从Hudson的工作开始，到1971年J-M模型的发表，再到今天，已公开发表了几百种模型[1](此类模型称之为“经典模型”)。 经典模型存在两个明显的缺陷：第一，在对软件可靠性进行评估预测时都有些固定不变的假设，而这些假设无从证明；第二，模型只考虑输入的随机性，而软件在实际运行时却可能受到各种随机因素影响，使得软件失效出现的情况比较复杂多变。而用某一个固定的失效模式去解释复杂多变的情况，显然是不合适的。实践证明，经典模型的应用存在不 一致性的问题，对一个软件有很好的适用性而对其他的软件则效果很差[2,3]，此外预测精度也不够理想。 针对经典模型的不一致性问题，研究者们从两个方面开展了进一步的研究：一是设计一套行之有效的模型选择方法，能够让工程人员从众多的软件可靠性经典模型中选择出最适合实施项目的模型，二是建立一个普适模型。 3 模型选择的研究(Research on model selection) 模型选择策略基本可以归纳为两类：一类是基于模型假设与软件环境的相似性，一类是基于对历史失效数据预测性能的评价。 (1)基于模型假设与软件环境的相似性的模型选择。Andersson、Goel、Sharma等人分别提出了模型假设相似性来选择合适模型的方法[4]，基于假设矩阵的模型选择技术实践结果也并不理想[5]。 (2)基于对历史失效数据预测性能的评价。该类策略的模型选择技术依赖于对模型预测性能的评价，1983年，Musa 等人提出了“预测有效性、模型能力、假设质量、模型适用性、简单性”等五个软件可靠性模型评价准则，在学术界获得了较大范围的认可。之后的研究人员不断拓展软件可靠性的影响变量范围，提出了模型拟合性、模型偏差、模型偏差趋势、覆盖度、预测数量、模型噪声等等众多的评价准则，力图从多个角度对软件可靠性模型进行评价。 关于采用何种评价方法来选择模型，一是基于数据挖掘、机器学习的方法[6]，汪浩等人提出了基于聚类思想的软件可靠性模型选择，吴勤、吴晨、朱磊等人采用Kohonen网络、BP神经网络、决策树等方法对汪浩等人的研究成果进行了改进，在一定程度上提高了分类系统的准确性，李克文等 软件工程 SOFTWARE ENGINEERING 第19卷第2期2016年2月 V ol.19 No.2Feb. 2016