可靠度設計 = 性能設計 + 機率設計

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一般產品分為貨品 (goods)、工程 (construction) 與服務 (services)，因應個別應用的需求，對於可靠度需求與產品設計，自有其作法與工具。可靠度技術的發展，起源於軍品(貨品的一種)的研發與製造，軍品又特別是著眼於電子產品，所發展的可靠度技術，主要沿襲傳統標準化與大量生產的概念，多以元件可靠度考量為主，例如可靠度配當、零件選擇與應用、減額定、可靠度預估、壽命試驗。

以營造建築土木工程為例，1995 年烏拉圭回合談判定案的世界貿易組織 (WTO) 的技術性貿易壁壘（或技術性貿易障礙）(TBT) 協定實施以後，為符合區域性與全球化標準的設計理念，對於少量多樣的機械結構、以及土建工程結構物的設計建造，必須有別於傳統的工作應力設計 (working stress design)、容許應力設計 (allowable stress design, ASD)、容許強度設計 (allowable strength design, ASD)，從系統與風險觀點切入，逐漸調整導入負載因子設計 (load factor design, LFD)、以性能為基礎設計 (performance based design, PBD)、極限狀態設計 (limit state design, LSD)、載重與阻抗因子設計 (load and resistance factor design, LRFD)、以可靠度為基礎設計 (reliability based design, RBD)等概念，這些都是機率設計的應用與發展。

由於結構與公共工程涉及安全議題，近年來國際間區域或國家多以發佈新概念的設計法規 (design code)，作為推動可靠度與機率設計的法源基礎，例如：

• 美國的 AASHTO LRFD
• 歐盟的 Eurocode 7、8，EN 1990 序列
• 日本的 Geo-code 21 (2005)
  

可靠度設計的第一步驟是性能設計，根據任務需要建立性能函數 (performance function)，這個步驟也就是系統設計，切題或破題。性能函數有人稱為功能函數，事實上功能 (function) 與性能 (performance) 兩個字是不同的，功能是物品能做什麼 (what)、性能則是指功能的程度 (how much or how many)，亦有稱之為效能，在人資管理則常稱為績效。不過，一般人並不刻意區分功能與性能之間的差異，這對可靠度分析是會造成一些認知或程序上的困擾的。performance = 性能、效能、績效
function = 功能、機能（管理）、函數（數學）
例如：樑柱的功能為支撐重量，其性能則是能夠支撐多少重量，幾公斤、或幾噸。CPU 的功能之一是執行運算，其性能為運算速度有多快。

第二步驟為決定極限狀態方程式 (limit state equation, LSD)，也就是定義成功與失效準則，成功狀態與失效狀態的臨界點(線或面)。

第三步驟為機率設計，以機率理論取代過去定量安全係數 (safety factor) 的概念決定設計參數，這是一個重複的取捨決策過程，常用的解題方法有：

• 一階二次矩可靠度法 (first order reliability method, FORM)
• 二階二次矩可靠度法 (second order reliability method, SORM)
• 方向模擬法 (directional simulation method)
• 蒙地卡羅模擬法 (monte carlo simulation method)
• 重要性抽樣模擬法 (importance sampling simulation method)
• ...
  

解題的工具已有許多現成軟體（如許博論文所提及）：

• NESSUS (吳義純博士在西南研究院所發展)
• UNIPASS (林容宏博士所開發)
• ProFES
• PROBAN
• CalREL
• FEBREL
• COMPASS
• COSSAN
• ...
  

性能設計與機率設計技術在公共工程、地工及土木建築領域應用相關資料：
下載 2009 年公共工程委員會專案研究計畫報告《公共工程性能設計準則之研究》：http://www.google.com.tw/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCEQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.pcc.gov.tw%2Fpccap2%2FFMGRfrontend%2FDownloadQuoteFile.do%3FfileCode%3DF2009100139&ei=9YKgUNO7GKvqmAWv7YGAAQ&usg=AFQjCNHNk1eJEif1xMQ3mYBicSheQO-v-w&sig2=HNKZSZ3ygiUQo2ONlpJiEQ

2009 年公共工程委員會強調性能設計的重要性：《為提昇國際競爭力，公共工程將朝性能設計方向發展》
http://www.pcc.gov.tw/pccap2/BIZSfront/NewsContent.do?site=002&bid=BIZS_C00008240