在制造業(yè)中，產(chǎn)品質(zhì)量被視為企業(yè)的生命。國務(wù)院發(fā)布的《中國制造2025》提出要加強質(zhì)量品牌建設(shè)，將“質(zhì)量為先”作為基本方針之一，強調(diào)要：堅持把質(zhì)量作為建設(shè)制造強國的生命線，實現(xiàn)中國速度向中國質(zhì)量的轉(zhuǎn)變。黨的十九大報告明確提出“質(zhì)量第一”和“質(zhì)量強國”的理念。目前，我國制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，提高制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量迫在眉睫。可靠性作為質(zhì)量的重要維度，是隨時間變化的質(zhì)量。分析和提升可靠性對全面提高產(chǎn)品質(zhì)量水平至關(guān)重要，也是國家統(tǒng)籌推進“提升基礎(chǔ)產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命”工作的根本要求。
　　低可靠性的產(chǎn)品會增加制造商的售后維修成本，甚至威脅用戶的生命安全。目前，我國多數(shù)制造企業(yè)已充分認識到提高產(chǎn)品可靠性的重要性，但是在可靠性分析和優(yōu)化的過程中仍缺乏系統(tǒng)科學(xué)的方法。對制造商來說，有必要選擇合適的理論方法。
　　對于產(chǎn)品可靠性的分析與改進，很難找到合適的物理模型。因此，需要收集產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)，構(gòu)建產(chǎn)品壽命與各因子之間關(guān)系的統(tǒng)計模型。試驗設(shè)計是現(xiàn)代質(zhì)量管理中重要的工具，可通過設(shè)計試驗方案，快速獲得產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過建立質(zhì)量與各因子之間的關(guān)系，識別顯著性因子及確定因子水平，從而改進產(chǎn)品質(zhì)量。采用試驗設(shè)計方法進行產(chǎn)品可靠性提升是一個序貫性、不斷完善的過程。首先，通過篩選試驗識別影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵變量；然后，針對識別出的關(guān)鍵變量，基于響應(yīng)曲面法確定變量水平，以優(yōu)化產(chǎn)品可靠性；最后，對優(yōu)化后的產(chǎn)品可靠性進行評估，若達到預(yù)期目標，則可進入大規(guī)模生產(chǎn)制造階段，否則繼續(xù)進行下一輪優(yōu)化，直到最終實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的提升。本書在前人研究的基礎(chǔ)之上，分別從關(guān)鍵變量識別、因子水平優(yōu)化、加速壽命試驗驗證三個方面進行研究，以期最終提升產(chǎn)品可靠性。
　　本書第1章和第2章介紹了研究背景及試驗設(shè)計和可靠性相關(guān)的理論。第3章研究了非完全隨機化情形下的關(guān)鍵變量識別問題，提出基于均值壽命的混合效應(yīng)模型，假設(shè)隨機效應(yīng)和試驗因子通過平均失效時間影響產(chǎn)品的可靠性，通過最大化產(chǎn)品的平均失效時間以改善產(chǎn)品可靠性，然后基于極大似然估計方法獲得模型的參數(shù)估計值，并通過仿真試驗對比傳統(tǒng)的模型和本書所提出模型的優(yōu)劣。
　　在識別出關(guān)鍵變量的基礎(chǔ)上，需要進一步確定關(guān)鍵變量的水平，以優(yōu)化產(chǎn)品可靠性。在可靠性改進試驗中，不僅會觀測到產(chǎn)品的可靠性特征，還會同時觀測到產(chǎn)品其他方面的質(zhì)量特征。第4章和第5章針對非完全隨機化的試驗，同時觀測到產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性特征時的問題進行研究，以獲得質(zhì)量和可靠性同時最優(yōu)的因子水平。其中，第4章提出基于質(zhì)量特征均值的方法建模產(chǎn)品的質(zhì)量特征�；�于兩階段的方法建模產(chǎn)品的可靠性特征，并通過滿意度函數(shù)法同時優(yōu)化產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性特征。由于第4章所提的兩階段方法不能提供聯(lián)合的似然函數(shù)，并且對于定時截尾的可靠性數(shù)據(jù)，兩階段方法不能處理沒有失效單元的處理組合，因而第5章在提出混合效應(yīng)模型的方法的同時，對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性特征建模，并與兩階段方法進行對比。