硬件元件中會發生隨機失效，例如電阻器短路或晶體管柵穿。這些失效本質上是不可避免的，隨時可能不期而至，只能通過數學概率對發生這些失效的可能性進行估算。一旦檢測到這些失效，就不能逆轉，因為它們會對受影響的元件造成全面、不可逆轉的損壞。

因此，主動管理這些風險至關重要，通常是采用冗余機制來減輕其影響。可以通過以合理的精度對硬件可靠性進行統計建模來預測適用的硬件可靠性：

• 失效率 [9]：失效率是指在 t=0 時全新、且在時間間隔 (0,t] 內未失效的條件下，時間間隔 (t, t+δt)] 內失效的條件概率與 δt 之比，當 δt→0 時的極限值（若存在）。
• FIT [9]：每 10⁹ 小時失效一次，是半導體行業的通用失效率單位
• PFH [10]：每小時發生危險失效的平均概率
• PFD [10]：按需發生危險失效的平均概率
• MTTF [9]：MTTF= (t₁+….+t_n)/n)，其中，t₁…t_n 是統計學上相同項目的無失效時間

總之，隨機失效是指一種定量方法，僅與硬件元件有關，軟件不會出現隨機失效。[9] 中的主要浴盆曲線顯示了三個階段：

• 第 1 階段，早期失效：例如，材料、元件或生產過程中的缺陷。
• 第 2 階段，失效率恒定（或幾乎恒定）的失效：此期間的失效是泊松分布的、并且經常突然發生。
• 第 3 階段，耗損失效率：該階段的失效歸因于器件老化、磨損、疲勞等。

可靠性工程側重于曲線的中間部分，也稱為使用壽命。需要采用相應方法來避免早期失效，例如老化；通過限制系統使用時間可避免耗損失效。