1.引言

目前，高校的可靠性专业毕业生数量远远满足不了企业的需求，很多可靠性工程师是别的专业转岗任职，需要进行哪些专业培训才能胜任岗位需求？通过了CAQ或ASQ的注册可靠性工程师考试，是达到了哪一级的可靠性能力水平？

本篇首先梳理了企业可靠性工程师涉及的知识体系，然后基于知识体系给出了可靠性工程师5个能力等级的划分，并给出各等级的标志性能力。

2.企业可靠性工程师岗位涉及的知识

笔者认为企业可靠性工程师需要具备的知识可分为三个方面：1）可靠性专业的知识；2）企业产品的可靠性相关知识；3）行业的可靠性相关知识。

可靠性专业具有独立的知识体系与方法论，例如可靠性设计、分析、试验、建模、预计、评估方法，这些方法属于共性知识，与行业与产品类型无关。作为企业的可靠性工程师，首先要掌握可靠性专业的知识体系与方法论，然后要将可靠性专业知识与企业产品的研制、生产、维保等活动结合到一起，这要求可靠性工程师还要掌握企业产品的相关知识，甚至行业及产业链的相关知识。

1）可靠性专业的知识

可靠性成为一门专业始于1957年的AGREE报告，在60多年的发展历程中，可靠性专业的知识体系在广度与深度上不断拓展。笔者将可靠性专业的知识体系分为可靠性基础知识、可靠性进阶知识、可靠性系统工程知识三个层次进行概述。

（1）可靠性基础知识

可靠性基础知识的范围可参考注册可靠性工程师（CRE，Certified Reliability Engineering）考试的辅导教材。国内工程师可选择参加中国质量协会（CAQ，China Association for Quality）或者美国质量协会（ASQ，American Society for Quality）的认证考试，两个组织都提供了考试的辅导教材，但教材内容有所差别。

CAQ辅导教材目前使用的是2017年出版的第二版，分为两大部分，第一部分是可靠性知识，包括7个章：可靠性概论，可靠性数学基础，可靠性设计与分析方法，可靠性试验，软件可靠性与人-机可靠性，数据收集、处理与应用，可靠性管理；第二部分是其它通用质量特性的知识：维修性、测试性、保障性、安全性、环境适应性。

ASQ辅导教材目前已经发展了3个版本，2008年版本分为以下7章内容：Reliability management（可靠性管理），Probability and statistics for reliability（可靠性概率与统计），Reliability in design and development（设计与研发中的可靠性），Reliability modeling and predictions（可靠性建模与预计），Reliability testing（可靠性试验，Maintainability and availability（维修性与可用性），Data collection and use（数据收集与应用）。

以上两个版本都给出了可靠性工程师应该掌握的专业基础知识，各章名称具有一定的对应关系，但里面具体内容有不少差异，特别是可靠性管理部分，ASQ版本从系统工程的角度给出了客户需求分析（功能质量展开，QFD）、寿命周期成本分析等内容；CAQ版本融入了GJB 450A《装备可靠性工作通用要求》内容。此外，CAQ版本给出了提供了测试性、保障性、安全性、环境适应性的基础知识。

ASQ于2018年发布了最新版的CRE辅导教材，与2008年版本相比，体系结构进行了较大调整（图1展示了部分知识体系），分为5个部分：Reliability fundamentals（可靠性基础），Risk management（风险管理），Probability and statistics for reliability（可靠性概率和统计），Reliability planning, testing, and modeling（可靠性规划、试验和建模），Life-Cycle reliability（寿命周期可靠性）。增加了供应商可靠性评估、系统工程、双V验证（Validation & Verification）、风险管理技术、风险矩阵、失效物理模型与失效机理、根本原因分析、试验设计（DOE）、6 Sigma等内容，涵盖了较广的可靠性基础知识。

图1 ASQ CRE考试的知识体系

（2）可靠性进阶知识

ASQ2018年版CRE辅导教材给出的可靠性专业知识覆盖面较广，但是深度还不够，可靠性工程师在工程实践中还需要进一步掌握可靠性进阶知识，特别是可靠性物理学及失效分析方法，图2是可靠性物理的经典书籍。可靠性专业的核心研究对象是产品故障，可靠性工程师需要掌握产品的故障机理以及故障机理模型。

电子产品特别是半导体的典型故障机理：电迁移、应力迁移、腐蚀、热疲劳、时间相关电介质击穿、热载流子注入、负偏温不稳定性等；机械产品的典型故障机理：高周疲劳、低周疲劳、蠕变、裂纹、干燥腐蚀、电化学腐蚀、磨损等。不仅要熟知这些故障机理模型（Pof模型），还要了解材料缺陷、应力在故障机理中的作用，所以还要具备一些材料学知识：分子键、原子键、弹性/非弹性行为、材料的典型缺陷（空穴、位错、晶界），激活能，等。

可靠性进阶知识有很多，以下列举了部分知识：

产品可靠性指标论证方法；

用户使用场景分析方法；

产品任务剖面与环境剖面编制方法；

基于热仿真、力学仿真、电磁仿真的可靠性分析方法；

知识矩阵及健壮性试验设计方法；

故障注入测试方法；

多应力耦合加速退化试验方法；

整机耐久性加速试验方法；

退化数据及加速退化数据建模与分析方法；

基于贝叶斯理论、证据理论、不确定理论的可靠性统计；

PHM及产品剩余寿命预测方法，等。

对于可靠性进阶知识的学习，可以参考一些经典可靠性书籍，例如《确定可靠性理论与方法》、《断口学》、《裂纹学》、《结构疲劳寿命分析》、《失效分析技术》、《故障物理学》、、《功率半导体器件-原理、特性和可靠性》、《加速退化数据建模与统计分析方法及工程应用》、《网络可靠性及评估技术》、《Reliability Physics and Engineering》等。

（3）可靠性系统工程知识

可靠性知识的范围比较广泛，对于特定的行业或企业，能用到的可能只是其中一部分。可靠性系统工程知识是关于如何利用可靠性基础及进阶知识解决企业可靠性难题的方法论。

可靠性系统工程知识包括如何设计可靠性工作流程（开展哪些可靠性活动，用到哪些可靠性知识，各可靠性活动的输入输出关系如何）？如何为各项可靠性活动建立技术规范或指南？如何将各项可靠性活动合理安排给各部门？为了更好完成各可靠性活动，怎样针对可靠性工程师、系统工程师、研发工程师、制造工程师、工艺工程师、质量工程师、售后工程师、项目经理、市场部人员制定针对性的可靠性培训计划？如何对各可靠性活动执行情况进行监测或评审？如何建立可靠性工作的数据流与数据库？导入哪些可靠性软件工具或开发软件工具提升可靠性工作效率？

广义的可靠性还包括安全性、测试性、维修性、保障性、环境适应性等通用质量特性（“六性”），目前，“六性”工作是军工、航空、航天等行业的必需工作。狭义可靠性是为了降低产品的故障率；安全性是产品故障时不会对人员、环境、装备造成重大损害；测试性是产品发生故障的时候，能够及时检测出并定位到具体故障位置；维修性是能够快速对产品故障进行修复；保障性是指能够为产品维修提供必要的备品备件、专业人员、工具等；环境适应性是指产品在极限工况下应不被损坏并保持功能。

可靠性系统工程知识还包括在产品全寿命周期中如何系统性的开展“六性”的设计、分析、试验、评估等工作，提升“六性”工作之间的融合，提升“六性”工作与产品功能、性能开发工作的融合。

2）企业产品的可靠性相关知识

可靠性工程师必须对企业产品有一定了解，否则，即使可靠性专业知识很丰富也解决不好企业的可靠性难题。可靠性工程师对产品的了解程度可以分为如下几个层次：

初级水平：了解产品的结构组成、工作原理、主要功能、核心部组件及材料、关键性能指标、功能性能测试方法；

中级水平：了解产品的关键技术、研发过程、制造过程、关键工艺、部组件外购情况、售后维修情况、典型应用场景、主要故障模式、可靠性测试方法，等；

高级水平：了解产品的各技术路线以及可靠性风险、主要故障模式的故障原因与故障机理、业界对企业产品失效分析的技术与能力、产品供应链的可靠性能力水平，等。

3）行业的可靠性相关知识

技术层面：了解本行业或相关行业的可靠性技术规范、可靠性核心工作、龙头企业产品的可靠性水平、行业产品的主要技术路线及可靠性水平、下一代技术路线及可靠性风险。

经营层面：了解行业的市场规模及增长趋势、产品可靠性水平对企业市占率的贡献度、可靠性投入与企业利润的比例关系、产品技术先进性与性能可靠性的优先策略，等。

3.可靠性工程师的5个能力等级

1）能力等级划分和各等级应具备的知识

将可靠性工程师能力等级划分为5个等级，从低到高依次为：初级可靠性工程师、中级可靠性工程师、高级可靠性工程师、可靠性专家、可靠性首席。各等级可靠性工程师应具备的可靠性专业知识如图3所示

图3 可靠性工程师5个能力等级

高级别的可靠性工程师应具备低级别可靠性工程师的知识要求。对于初级可靠性工程师，需要掌握可靠性基础知识并对企业产品有初级的了解，可靠性基础知识即CRE考试的知识体系。可靠性工程师需要掌握的知识不仅多而且深，入门门槛高，国内很多企业的可靠性工程师由其他专业转岗，没有得到充分的专业培训，尚未达到1级水平。

2）各等级标志性能力

（1）初级可靠性工程师（1级）

标志性能力：能够参与企业大部分的可靠性活动，较好完成给定工作任务。

（2）中级可靠性工程师（2级）

标志性能力：能够独立负责某项或几项可靠性活动。

（3）高级可靠性工程师（3级）

标志性能力：推进可靠性系统工程、组织解决各种故障问题、负责企业内部的可靠性培训。

（4）可靠性专家（4级）

标志性能力：设计并优化可靠性系统工程，将产品可靠性提升到（保持）行业先进水平。

（5）可靠性首席（5级）

标志性能力：将可靠性融入企业发展战略，持续帮助企业获得高利润。