一、概述
在開展可靠性試驗方案設(shè)計時，我們往往直接套用失效率恒定或者指數(shù)壽命分布進(jìn)行試驗方案設(shè)計，這樣設(shè)計的試驗方案是不合理的。在開展可靠性試驗方案設(shè)計時，需要分析受試產(chǎn)品的特點、壽命分布類型以及掌握的信息、需要確定的試驗方案內(nèi)容等。一般情況下，可靠性試驗方案設(shè)計可采用參數(shù)化二項式法、非參數(shù)二項式法、卡方法進(jìn)行試驗方案設(shè)計，也可以借助貝葉斯經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計。具體采用哪些方法進(jìn)行試驗方案設(shè)計，需要根據(jù)具體產(chǎn)品以及掌握的信息而定。下面詳細(xì)介紹各種可靠性試驗方案設(shè)計的方法及案例，并與國際相關(guān)軟件的計算結(jié)果進(jìn)行對比。同時，本文也介紹了零失效的情況下的可靠性試驗方案設(shè)計方法。
二、可靠性驗證試驗設(shè)計-參數(shù)化二項式法
當(dāng)需要驗證產(chǎn)品是否滿足可靠性指標(biāo)要求時，例如，需要驗證置信度為0.9下，產(chǎn)品500小時的可靠度滿足0.9的要求。此時，需要設(shè)計可靠性驗證試驗，驗證是否能夠滿足上述要求。設(shè)計可靠性驗證試驗方案的方法較多，也有一些標(biāo)準(zhǔn)給出了相應(yīng)的設(shè)計好的試驗方案模板。這里的參數(shù)法（也稱累積二項式函數(shù)法）是較為常用的一種可靠性試驗方案設(shè)計方法。使用該方法進(jìn)行試驗方案設(shè)計時，需要知道產(chǎn)品的壽命分布，并且了解產(chǎn)品的大概可靠性情況。關(guān)于累積二項式函數(shù)公式，可參見相關(guān)文獻(xiàn)資料或者咨詢我們。
使用條件：（1）已知產(chǎn)品壽命分布類型；（2）已知產(chǎn)品壽命特征，例如，知道產(chǎn)品服從威布爾分布，且通過類似產(chǎn)品掌握該產(chǎn)品的形狀參數(shù)β大概數(shù)值（若是指數(shù)分布，則不需要）。
為更好理解該方法，使用PosWeibull的可靠性試驗設(shè)計模塊，結(jié)合兩個案例介紹該方法的使用。
操作示例1：確定樣本數(shù)量
假設(shè)驗證A產(chǎn)品在置信度90%的情況下，5000小時的可靠度是否滿足0.9的要求，需要設(shè)計A產(chǎn)品的可靠性驗證試驗。已知A產(chǎn)品的壽命服從威布爾分布，且允許的試驗時間5000小時，允許失效數(shù)為1個。需要設(shè)計一個可靠性驗證試驗方案，確定需要的樣品數(shù)量。
步驟1：打開PosWeibull軟件，試驗設(shè)計->可靠性試驗設(shè)計。進(jìn)入可靠性試驗設(shè)計界面。
步驟2：在可靠性試驗設(shè)計界面，分析方法選擇參數(shù)二項式法（也稱累積二項式法）?？煽啃则炞C試驗要求欄目的可靠性驗證指標(biāo)選擇可靠度，指標(biāo)值輸入0.9，置信度輸入90，時間輸入5000小時。壽命分布類型欄目的分布類型選擇威布爾分布，形狀參數(shù)β輸入1.4。試驗方案欄目的計算參數(shù)選擇需要的樣本數(shù)量，允許的試驗時間輸入5000，最大允許失效數(shù)輸入1。
步驟3：點擊計算，即可得到需要的樣品數(shù)量，結(jié)果為38個。
操作示例2：確定總試驗時間
假設(shè)驗證B產(chǎn)品在置信度95%的情況下，100小時的可靠度是否滿足0.9的要求，需要設(shè)計B產(chǎn)品的可靠性驗證試驗。已知B產(chǎn)品的壽命服從威布爾分布，形狀參數(shù)為1.5，且允許的樣本數(shù)量為20個，允許失效數(shù)為0個。需要設(shè)計一個可靠性驗證試驗方案（零失效可靠性試驗方案），確定需要的樣品數(shù)量。
步驟1：打開PosWeibull軟件，試驗設(shè)計->可靠性試驗設(shè)計。進(jìn)入可靠性試驗設(shè)計界面。
步驟2：在可靠性試驗設(shè)計界面，分析方法選擇參數(shù)二項式法?？煽啃则炞C試驗要求欄目的可靠性驗證指標(biāo)選擇可靠度，指標(biāo)值輸入0.9，置信度輸入95，時間輸入100小時。壽命分布類型欄目的分布類型選擇威布爾分布，形狀參數(shù)β輸入1.5。試驗方案欄目的計算參數(shù)選擇需要的試驗時間，允許的樣本數(shù)量輸入20，最大允許失效數(shù)輸入0。
步驟3：點擊計算，即可得到需要的試驗時間，結(jié)果為127.02小時。該計算結(jié)果與國際的A軟件計算結(jié)果相同。
三、可靠性驗證試驗設(shè)計-非參數(shù)法
對于一些特殊產(chǎn)品，例如一次性系統(tǒng)，可靠性驗證試驗時沒有時間參數(shù)，也就是說，每個樣品的試驗時間與實際需要驗證產(chǎn)品持續(xù)任務(wù)時間是相同的。此時，需要使用非參數(shù)法進(jìn)行可靠性驗證試驗設(shè)計。
使用條件：每個樣品的試驗時間與實際驗證的任務(wù)時間是相同的。
操作示例：確定樣品數(shù)量
假設(shè)驗證C產(chǎn)品在置信度90%的情況下，可靠度是否滿足0.8的要求，需要工程師設(shè)計一個零失效的產(chǎn)品C的可靠性驗證試驗。已知C產(chǎn)品的允許失效的個數(shù)為0個。
步驟1：打開PosWeibull軟件，試驗設(shè)計->可靠性試驗設(shè)計。進(jìn)入可靠性試驗設(shè)計界面。
步驟2：在可靠性試驗設(shè)計界面，分析方法選擇非參數(shù)二項式法。試驗方案欄目的設(shè)計參數(shù)選擇樣品數(shù)量，可靠度指標(biāo)輸入0.8，最大允許失效數(shù)輸入0，每個樣本試驗時間（小時）輸入100（這個時間對于計算沒有影響，根據(jù)實際輸入即可），置信度輸入90。
步驟3：點擊計算，即可得到需要的樣品數(shù)量，結(jié)果為11。（注：該計算結(jié)果與國外的軟件A的計算結(jié)果相同）
四、可靠性驗證試驗設(shè)計-卡方法
對于電子產(chǎn)品等失效率恒定或者壽命服從指數(shù)分布的產(chǎn)品來說，可以使用卡方分布進(jìn)行可靠性驗證試驗方案設(shè)計。其中，GJB899A等標(biāo)準(zhǔn)給出的一些試驗方案是使用該方法進(jìn)行設(shè)計的。使用該方法能夠得到驗證產(chǎn)品可靠性/MTTF所需的累積試驗時間。
使用條件：失效率恒定或者壽命服從指數(shù)分布的產(chǎn)品。
操作示例：確定累積試驗時間
假設(shè)產(chǎn)品D的壽命服從指數(shù)分布，現(xiàn)在需要驗證其500小時的可靠度滿足0.85的要求，且置信度為90%。需要設(shè)計一個產(chǎn)品D的可靠性驗證試驗方案，允許的最大失效數(shù)為2，需要確定需要多少累積試驗時間，才能驗證滿足0.85的可靠性要求。
步驟1：打開PosWeibull軟件，試驗設(shè)計->可靠性試驗設(shè)計。進(jìn)入可靠性試驗設(shè)計界面。
步驟2：在可靠性試驗設(shè)計界面，分析方法選擇卡方法。可靠性驗證試驗要求欄目的可靠性驗證指標(biāo)選擇可靠度，指標(biāo)值輸入0.85，置信度輸入90%，時間輸入500小時。試驗方案欄目的最大允許失效數(shù)輸入2。
步驟3：點擊計算，即可得到需要的累積試驗時間，結(jié)果為16374.46。（注：該計算結(jié)果與國外的軟件A的計算結(jié)果相同）
五、可靠性驗證試驗設(shè)計-多方案卡方法
該方法適用于失效率恒定或者壽命服從指數(shù)分布的產(chǎn)品。利用該方法，可以根據(jù)需求從多個試驗方案選擇合適的試驗方案進(jìn)行試驗。
使用條件：失效率恒定或者壽命服從指數(shù)分布的產(chǎn)品。
操作示例：
工程師需要對設(shè)備M進(jìn)行可靠性鑒定試驗，設(shè)備M的可靠性指標(biāo)要求是5000小時。現(xiàn)在需要設(shè)計可靠性鑒定試驗方案，方案需要知道進(jìn)行多少時間的試驗以及允許多少失效，才能驗證滿足指標(biāo)要求。操作步驟：
步驟1：點擊{試驗設(shè)計}模塊，選擇【鑒定試驗設(shè)計】，打開可靠性鑒定試驗設(shè)計界面。
步驟2：可靠性指標(biāo)輸入5000，最小失效數(shù)范圍輸入1至3，置信度輸入0.95（注意，這里是輸入0-1的值）。點擊【計算】，即可得到多種方案，然后從可選的試驗方案選擇合適的方案進(jìn)行試驗。
六、結(jié)論
介紹了可靠性驗證試驗設(shè)計的主要方法，以及不同方法的使用條件。在進(jìn)行可靠性試驗設(shè)計時，需要根據(jù)產(chǎn)品特點、掌握的信息進(jìn)行試驗方案的選擇。比如壽命分布是否服從指數(shù)分布、是否屬于一次性產(chǎn)品/系統(tǒng)，是否涉及零失效等。另外，以案例驗證了PosWeibull各個方法的計算結(jié)果與國際上的同類軟件計算結(jié)果相同。