Alle bisher beschriebenen Einflussgrößen weisen eine statistische Streuung auf: Beanspruchung, Werkstofffestigkeit, Größe von Bauteilfehlern oder Nachweisbarkeit mittels zerstörungsfreier Werkstoffprüfung. Zur Berücksichtigung der damit einhergehenden Unsicherheiten wird der Sicherheitsfaktor entsprechend gewählt. Der Trend, Bauteilabmessungen und Sicherheitsfaktoren bis an ihre untere, von der Norm erlaubte Grenze „abzuspecken“, führt nicht selten zu einer erhöhten Zahl von Bauteilausfällen.

Methoden der robusten Optimierung haben zum Ziel, alle Einflussgrößen gleichzeitig zu betrachten und jene Kombination zu finden, welche – auch bei leichten Änderungen von Abmessungen, Werkstoffeigenschaften und Beanspruchung – zum optimalen Produkt führt, das sich durch einen effizienten Werkstoffeinsatz bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit auszeichnet.

Gerade in sicherheitskritischen Anwendungen ist dabei eine detaillierte, getrennte Betrachtung der verschiedenen streuenden Einflüsse nützlich. Mit Hilfe wahrscheilichkeitstheoretischer Methoden können genauere Aussagen über Ausfallswahrscheinlichkeiten getroffen werden, wobei die noch zulässigen Ausfallwahrscheinlichkeiten von den Produktverantwortlichen oder (z.B. im Eisenbahnwesen oder in der Luftfahrt) von damit beauftragten Stellen im Zuge einer Risikoabwägung festgelegt werden müssen.