一、概述
在開展可靠性試驗方案設計時，我們往往直接套用失效率恒定或者指數壽命分布進行試驗方案設計，這樣設計的試驗方案是不合理的。在開展可靠性試驗方案設計時，需要分析受試產品的特點、壽命分布類型以及掌握的信息、需要確定的試驗方案內容等。一般情況下，可靠性試驗方案設計可采用參數化二項式法、非參數二項式法、卡方法進行試驗方案設計，也可以借助貝葉斯經驗數據進行設計。具體采用哪些方法進行試驗方案設計，需要根據具體產品以及掌握的信息而定。下面詳細介紹各種可靠性試驗方案設計的方法及案例，并與國際相關軟件的計算結果進行對比。同時，本文也介紹了零失效的情況下的可靠性試驗方案設計方法。
二、可靠性驗證試驗設計-參數化二項式法
當需要驗證產品是否滿足可靠性指標要求時，例如，需要驗證置信度為0.9下，產品500小時的可靠度滿足0.9的要求。此時，需要設計可靠性驗證試驗，驗證是否能夠滿足上述要求。設計可靠性驗證試驗方案的方法較多，也有一些標準給出了相應的設計好的試驗方案模板。這里的參數法（也稱累積二項式函數法）是較為常用的一種可靠性試驗方案設計方法。使用該方法進行試驗方案設計時，需要知道產品的壽命分布，并且了解產品的大概可靠性情況。關于累積二項式函數公式，可參見相關文獻資料或者咨詢我們。
使用條件：（1）已知產品壽命分布類型；（2）已知產品壽命特征，例如，知道產品服從威布爾分布，且通過類似產品掌握該產品的形狀參數β大概數值（若是指數分布，則不需要）。
為更好理解該方法，使用PosWeibull的可靠性試驗設計模塊，結合兩個案例介紹該方法的使用。
操作示例1：確定樣本數量
假設驗證A產品在置信度90%的情況下，5000小時的可靠度是否滿足0.9的要求，需要設計A產品的可靠性驗證試驗。已知A產品的壽命服從威布爾分布，且允許的試驗時間5000小時，允許失效數為1個。需要設計一個可靠性驗證試驗方案，確定需要的樣品數量。
步驟1：打開PosWeibull軟件，試驗設計->可靠性試驗設計。進入可靠性試驗設計界面。
步驟2：在可靠性試驗設計界面，分析方法選擇參數二項式法（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選擇可靠度，指標值輸入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β輸入1.4。試驗方案欄目的計算參數選擇需要的樣本數量，允許的試驗時間輸入5000，最大允許失效數輸入1。
步驟3：點擊計算，即可得到需要的樣品數量，結果為38個。
操作示例2：確定總試驗時間
假設驗證B產品在置信度95%的情況下，100小時的可靠度是否滿足0.9的要求，需要設計B產品的可靠性驗證試驗。已知B產品的壽命服從威布爾分布，形狀參數為1.5，且允許的樣本數量為20個，允許失效數為0個。需要設計一個可靠性驗證試驗方案（零失效可靠性試驗方案），確定需要的樣品數量。
步驟1：打開PosWeibull軟件，試驗設計->可靠性試驗設計。進入可靠性試驗設計界面。
步驟2：在可靠性試驗設計界面，分析方法選擇參數二項式法?？煽啃则炞C試驗要求欄目的可靠性驗證指標選擇可靠度，指標值輸入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β輸入1.5。試驗方案欄目的計算參數選擇需要的試驗時間，允許的樣本數量輸入20，最大允許失效數輸入0。
步驟3：點擊計算，即可得到需要的試驗時間，結果為127.02小時。該計算結果與國際的A軟件計算結果相同。
三、可靠性驗證試驗設計-非參數法
對于一些特殊產品，例如一次性系統(tǒng)，可靠性驗證試驗時沒有時間參數，也就是說，每個樣品的試驗時間與實際需要驗證產品持續(xù)任務時間是相同的。此時，需要使用非參數法進行可靠性驗證試驗設計。
使用條件：每個樣品的試驗時間與實際驗證的任務時間是相同的。
操作示例：確定樣品數量
假設驗證C產品在置信度90%的情況下，可靠度是否滿足0.8的要求，需要工程師設計一個零失效的產品C的可靠性驗證試驗。已知C產品的允許失效的個數為0個。
步驟1：打開PosWeibull軟件，試驗設計->可靠性試驗設計。進入可靠性試驗設計界面。
步驟2：在可靠性試驗設計界面，分析方法選擇非參數二項式法。試驗方案欄目的設計參數選擇樣品數量，可靠度指標輸入0.8，最大允許失效數輸入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量，結果為11。（注：該計算結果與國外的軟件A的計算結果相同）
四、可靠性驗證試驗設計-卡方法
對于電子產品等失效率恒定或者壽命服從指數分布的產品來說，可以使用卡方分布進行可靠性驗證試驗方案設計。其中，GJB899A等標準給出的一些試驗方案是使用該方法進行設計的。使用該方法能夠得到驗證產品可靠性/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分布的產品。
操作示例：確定累積試驗時間
假設產品D的壽命服從指數分布，現在需要驗證其500小時的可靠度滿足0.85的要求，且置信度為90%。需要設計一個產品D的可靠性驗證試驗方案，允許的最大失效數為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，試驗設計->可靠性試驗設計。進入可靠性試驗設計界面。
步驟2：在可靠性試驗設計界面，分析方法選擇卡方法?？煽啃则炞C試驗要求欄目的可靠性驗證指標選擇可靠度，指標值輸入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輸入2。
步驟3：點擊計算，即可得到需要的累積試驗時間，結果為16374.46。（注：該計算結果與國外的軟件A的計算結果相同）
五、可靠性驗證試驗設計-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分布的產品。利用該方法，可以根據需求從多個試驗方案選擇合適的試驗方案進行試驗。
使用條件：失效率恒定或者壽命服從指數分布的產品。
操作示例：
工程師需要對設備M進行可靠性鑒定試驗，設備M的可靠性指標要求是5000小時。現在需要設計可靠性鑒定試驗方案，方案需要知道進行多少時間的試驗以及允許多少失效，才能驗證滿足指標要求。操作步驟：
步驟1：點擊{試驗設計}模塊，選擇【鑒定試驗設計】，打開可靠性鑒定試驗設計界面。
步驟2：可靠性指標輸入5000，最小失效數范圍輸入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行試驗。
六、結論
介紹了可靠性驗證試驗設計的主要方法，以及不同方法的使用條件。在進行可靠性試驗設計時，需要根據產品特點、掌握的信息進行試驗方案的選擇。比如壽命分布是否服從指數分布、是否屬于一次性產品/系統(tǒng)，是否涉及零失效等。另外，以案例驗證了PosWeibull各個方法的計算結果與國際上的同類軟件計算結果相同。