“可靠设计”的经验来源于人类的“实践、认识、再实践、再认识”的循环往复，而“可靠性设计”则是利用数学这一工具对“可靠设计”实践进行量化，从而实现从感性的“可靠”到理性的“可靠性”的认识飞跃。
以经验为主的定性的“可靠设计”要远远早于定量的“可靠性设计”。“可靠设计”与工程学相生相伴。人类第一个具有工程学意义的产品是诞生于公元前30000年（3万年）的弓箭。弓箭是一件具有令人惊叹智慧的技术作品。它的基本原理是先储备后释放能量。它的组成由弓、弦和箭三部分，制作材料均来自于大自然，如木头、植物纤维、动物皮、肌肉和羽毛等。作为人类发明的第一型发射式武器，人类的祖先不知经历了多少轮“发射试验、试验失败、失败分析、设计改进”的循环，最终改变了捕猎者的游戏规则。从这一点来看，人类从一开始制作工具，就离不开可靠性了。在这个意义上，任何一位工程师在进行产品设计时，“可靠地工作”都会自觉地成为他的设计目标，因此每一位工程师都是可靠性工程师。
迄今为止，在工程中已经形成了众多的可靠设计方法。
1、安全系数法
安全系数法最常用在机械工程、土木工程、飞行器结构设计等专业领域。为了保证机械零件或结构的正常工作，避免发生塑性变形、疲劳、断裂等机械、结构失效，设计时都留有足够的强度储备。在工程实践中，强度储备的程度是通过安全系数来描述的。安全系数具有直观、灵活及使用简便的特点，广大工程设计人员也习惯于基于安全系数来开展机械零件和结构的设计工作。安全系数是人们在应力和强度两方面不作全面的不确定性分析的情况下，为了得到可靠的结构而引入的一个依靠长期工程经验总结而来的设计系数，这个设计系数用来抵消各种不确定性因素的影响。即通过设置较大的安全系数，将设计强度和实际工作应力之间的距离拉大，使得强度这一关键性能“更富裕”，从而能够在使用寿命内最大限度地抵抗外界应力的变化及强度的退化。因此，安全系数法最根本的思想就是提高“性能裕量”，以得到相对可靠的设计结构。
安全系数法的弊端也很明显。一方面，人们为了保险起见，在工程设计中会倾向设置较大的安全系数，从而导致各种资源的浪费。另一方面，在费用、进度的约束下，也可能会选择了较小的安全系数，从而会出现因为无法抵御强度和应力的不确定性而失效。
2、降额设计法
降额设计法是使电子元器件在使用中承受的应力低于其额定值的一种可靠设计方法。通过限制电子元器件所承受的应力大小，能够达到减少电子元器件故障、提高产品可靠性的目的。在降额设计法使用中，通常需要根据电子元器件在电路中所承担功能的重要程度，确定相应的降额等级和降额因子。降额因子是指电子元器件工作应力与额定应力之比。不同的电子元器件、不同的降额等级，通常对应不同的降额因子。在确定降额等级和降额因子后，结合每一种电子元器件的特点，选择关键降额参数实施降额。例如，对于晶体管，可选择最高工作结温按照相应的降额因子进行降额设计，就能有效地减少故障，保证其可靠工作。
实际上，降额设计的原理是通过降低应力的大小，给电子元器件的性能（关键降额参数）留出足够富裕的量，使得电子元器件的关键性能在各应力作用下的退化速度减缓，从而能够在完成功能的情况下坚持更久的时间，抵抗更多的不确定性因素。因此，降额设计也是通过提高“性能裕量”来保证电子产品可靠工作的。
与安全系数法相比，降额设计法可以通过可靠性预计模型实现与产品可靠性定量指标的挂钩，当然这种挂钩是否准确则取决于具体的可靠性预计模型。如基于可靠性物理方法给出电子元器件的故障率或故障时间模型，则可以计算元器件的可靠性指标。如在美军标MIL-HDBK-217F中提出了分立半导体器件的故障率模型，以常用的硅NPN晶体管为例，其基本失效率模型为：
可以看到，降额因子越小，即降额程度越大，则该类电子元器件的基本故障率越低。
在故障时间模型中，我们更能体会到性能裕量对可靠性的影响。以MOS管的栅氧化层介质击穿（TDDB）机理为例。MOS管的栅氧化层在不断被损伤的过程中，将导致MOS管的放大倍数逐渐发生漂移，漂移量超过一定量值时就发生故障。该机理下的故障前时间TTF模型为：
在实际工作条件下，TTF随MOS管工作温度的降低而提高，因此通过对温度进行降额，就可以减慢放大倍数这一关键性能在TDDB机理下的漂移量退化速度，从而提高元器件的可靠性水平。
3、防护设计法
此外工程中还存在着大量的防护设计方法来保证产品的可靠性。例如，电子产品的电磁防护设计、防水设计、防辐射设计等，均是通过采取隔离措施隔离敏感源，以减少产品故障，保证其可靠工作。迄今为止，针对各专业领域已经形成了众多的基于经验总结的防护设计规范或设计准则以指导工程实践。这些设计规范或设计准则在工程实践中是通过各种极限条件试验进行验证的，只要通过了极限条件试验验证，则认为产品针对某种敏感源是有裕量的，则产品在这个极限范围内工作是可靠的。
4、余度设计法
余度设计的历史同样源远流长，在人类历史上的工程实践中可以很容易发现余度设计的案例。余度设计是一种保证系统可靠的设计方法，其本质是通过增加系统中功能单元的备份来实现系统性能裕量的提升。经过余度设计的系统，其可靠度可以按可靠性逻辑方法来计算。
