可靠性仿真一般采用數學仿真方法。所謂數學仿真，就是用數學模型代替實際系統在計算機上進行試驗。與其它方法相比，數學仿真具有以下優點：

1、精度高。仿真計算機是數學仿真的主要硬件設備。隨著仿真機技術的發展，計算機運算精度有了很大的提高，這保證了試驗結果的精確性。同時，數學仿真試驗結果的逼真度和置信度，主要依賴于建立的數學模型的準確性。現有的可靠性和仿真技術已經能較好地解決可靠性建模這一問題。

2、對計算機要求較低。可靠性仿真不要求實時仿真，因此在一般的個人微機、工作站上就可以進行，而不需專門的昂貴的仿真機（小型機、巨型機等）。這一點更有利于可靠性仿真工作的開展 。

3、難度較低。可靠性數學模型變為計算機上運行的仿真模型，可以直接利用系統數學模型中各種坐標系及其變換關系進行，不必考慮因實物接入而帶來的各坐標系之間的協調轉換，降低了實現仿真的難度。

4、成本低。數學仿真突出的優點之一就是所有試驗封閉在計算機上進行，它不需要實物的參與，又可以進行大量的、 重復性的試驗，節省了可靠性工程經費的投入。可靠性仿真特別適用于可靠性統計試驗。

對于龐大、復雜的系統，其各分系統、組合、元器件、零件都有不同的失效類型和故障模式，傳統的分析方法研究十分困難。可靠性仿真則可以較好地解決這一問題。它即可以應用于可靠性設計中，也可以應用于可靠性試驗中；既可以應用于可靠性統計試驗，又可以應用于可靠性工程試驗；既可以先對各分系統，如電氣、液壓等重點分系統進行可靠性仿真，進而依據這些結果對全系統進行可靠性仿真；也可以直接對全系統進行可靠性仿真，具有廣泛的應用范圍。

可靠性仿真在不同的研制階段也具有不同的做法：在方案論證階段，利用可靠性設計手冊提供的可靠性預計數據和可靠性分配數據進行仿真試驗，對系統作出比較粗略的估計；在工程研制階段，就可以利用有關的試驗數據進行仿真試驗，通過修改實際系統，可以提高系統可靠性水平，通過對仿真結果的統計分析，可以實現對系統可靠性精確的評估；在產品使用階段，通過對發生故障的復現、排除，實現對產品的改進設計。

可靠性仿真一般采取以下步驟 :

1、建立可靠性數據庫（RDBF）。廣泛收集可靠性數據, 對數據進行加工處理,得出各分系統及各分系統內各元器件、組合部件等的壽命分布類型和可靠性參數值，從而建立系統的可靠性數據庫。

2、構造故障樹（FTA）。故障樹法是可靠性工程中最常用、最有效的一種設計分析方法，它既可以進行定性分析，也可以進一步用于進行定量分析。通過與故障模式及影響分析法(FMEA)的有機結合，由工程設計人員建立系統、分系統故障樹，并邀請有關的可靠性工程人員參加審查，以保證故障樹的邏輯關系正確 。

3、建立可靠性模型（數學模型）。利用系統的熱設計、冗余設計、降額設計以及積累零件、元器件、部件、組合和分系統的失效模式, 由專業人員建立可靠性模型。

4、建立可靠性仿真模型。根據可靠性模型的形式、計算機類型以及試驗要求將可靠性模型轉變適合于計算機處理的形式，即可靠性仿真模型，并依據有關參數進行仿真模型的驗證，確定模型的有效性。

5、編制仿真程序。利用仿真軟件將可靠性仿真模型輸入計算機，并對仿真程序要使用的數組定維、設置工作單元位置、輸入可靠性仿真參數、初始條件、規定輸出打印間隔、打印數據和繪圖比例尺等。

6、可靠性仿真試驗。依據仿真目的，在可靠性仿真模型上進行大量的仿真試驗。仿真不同于一般的科學計算，它要求體現出“在模型上進行試驗”這個含義，也就是在仿真試驗時，工程技術人員就像在真實系統上進行試驗那樣可以觀察系統的動態過程，適時地改變系統的初始條件和有關參數，甚至結構模型，實現人機交互功能。

7、可靠性仿真結果分析與評定。對于復雜的隨機過程，一般采用蒙特卡洛法（Monte Carlo）等統計方法，通過選擇不同的隨機初始條件和隨機輸入函數，對可靠性仿真系統進行大量的統計計算，并得出系統變量的統計特性。

對于設備來說，當前的發展趨勢是利用可靠性仿真技術，建立產品可靠性仿真模型，支持在設計階段開展基于仿真的可靠性設計分析與虛擬試驗評估。可靠性仿真技術以各性能專業的仿真模型為基礎，進一步考慮產品的壽命周期載荷、故障行為與故障機理以及工藝參數的散布特性，建立可靠性仿真模型，即基于可靠性的產品數字樣機。在基于可靠性的數字建模、數據傳遞、拓延和試驗仿真過程中，提升和驗證產品的可靠性。

以液壓伺服產品為例，其總體設計流程如圖2所示。圖中展示了控制系統設計、液壓系統設計與執行機構設計之間的耦合關系。其中，控制系統需要利用控制系統仿真（Matlab/Simulink）來輔助設計；液壓系統需要利用液壓系統仿真（AMESim）來輔助設計；執行機構需要利用多體動力學仿真（ADAMS）來輔助設計。

▲圖2 液壓伺服系統總體設計流程圖及其可靠性仿真考慮的不確定性因素

液壓伺服產品等機電產品，其生產制造與使用環境中存在著各種不確定性因素，例如加工制造誤差、材料屬性的分散性、元器件參數漂移以及隨機環境載荷（溫度、濕度與振動）等。這些不確定性因素會對機電產品的實際性能產生深刻影響。例如電子控制系統參數的累積誤差，可能導致其控制輸出響應超出規定值而發生故障；執行機構的制造安裝誤差與外界環境載荷作用，可能導致運動卡滯等嚴重故障。

機電產品傳統設計分析方法，一般只關注標稱狀態下的性能響應，難以考慮內外不確定性因素影響下的性能散布特性，導致設計出來的產品可能面臨較高的故障風險，無法保證其可靠性滿足要求。可靠性仿真技術能夠將各種不確定性因素引入到仿真模型中來，利用多種不確定性量化手段，實現對產品性能響應不確定性的度量，并且找出關鍵不確定性因素，通過控制這些不確定性因素達到提高產品可靠性水平的目的。