为了弄清楚可靠性工程专业的发展历史,我发动团队的师生从学术界、工业界、现代服务业等多个角度开展文献调研。通过一通检索,发现可靠性工程专业虽然小众,但是历史上的八卦还是很多的。李晓阳教授给我讲了一个。
国外文献中把德国V1导弹研制的领导人罗伯特·卢塞尔(Robert Lusser)称为“可靠性之父”。V1导弹是现代巡航导弹的雏形。在1944年6月13日凌晨,德国首次发射V1导弹投入作战。这次发射的10枚导弹中有6枚还未到达英国海岸就提前坠毁了,其它4枚也远远偏离预定目标。10枚导弹造成了6人丧生和9人受伤。可见这型导弹的可靠性是很低的。
二战结束前,德军一共向英国发射了一万枚左右的V1导弹。其中85%左右是从陆地上发射的,只有约四分之一飞到了它们的目标区域;而空中发射的导弹,这个比例大概是十分之一。从作战效能来说,V1导弹一共使6184人丧生,平均每发射5枚导弹有3人丧生,可见V1导弹这种新型尖端装备远不如常规武器。
为什么会造成这样的境况?据说,卢塞尔进行了认真的研究,提出了一个著名的公式,即系统的成功概率等于各组成部件的成功概率的乘积,也就是后来的串联系统系统可靠度的概率乘积定义。正因为此公式,卢塞尔被称为“可靠性之父”。
显然,如果按照此公式的计算,V1导弹的可靠度并不高,实战的统计数据也反映了这个原理。所以,卢塞尔用概率乘积定理找到了逻辑自洽,并坚信复杂系统的可靠度不可能太高。二战结束后,带着这样的信念,罗伯特·卢塞尔来到了美国。
德国V1导弹专家罗伯特·卢塞尔 (1899-1969)
德国研制的另一型V2导弹则是现代弹道导弹的前身。V2导弹的研制和首次发射的时间要早于V1导弹,实战中的可靠度也略高于V1导弹。领导V2导弹研制的德国科学家是冯·布劳恩,比罗伯特·卢塞尔年轻也更有名气。二战结束后,冯·布劳恩也移居美国。
德国V2导弹专家冯·布劳恩 (1912-1977)
赴美初期,罗伯特·卢塞尔和冯·布劳恩均投入到美国的航天事业中,其中冯·布劳恩出任美国国家航空航天局众多空间研究开发项目的主要负责人,更是美国阿波罗登月计划的主要领导者。
“可靠性之父”罗伯特·卢塞尔则成了美国登月计划的主要反对者。他反对的理由就是系统可靠度的概率乘积定理。他反复告诫冯·布劳恩等美国登月计划的领导者:登月计划不可能成功,因为登月系统太复杂了,其可靠度几乎接近于0了。由于他的反对如此坚决,以至于最后美国国家航空航天局不再理睬卢塞尔了,郁郁不得志的卢塞尔最后返回了德国开启了另一段人生。
冯布劳恩显然没有理睬罗伯特卢塞尔的警告,继续推进美国登月计划的实施,终于在1969年7月成功登月。而罗伯特·卢塞尔则在1969年2月离世,没能亲眼看到他反对的登月计划最终竟然成功了。
之所以翻出这段历史,是因为在可靠性工程实践中,特别是在可靠性分配和可靠性预计过程中,类似的问题经常困扰着工程师们。比如一个复杂系统进行可靠性指标分配时,从系统分配到最底层的单元,单元的可靠性指标将高得不可实现;而对一个复杂系统做可靠性预计时,从元器件的失效率算到系统的失效率,则系统的失效率又高的难以置信。
造成这样尴尬局面的原因无它,皆是因为计算系统可靠度的方法出了问题!