一、概述
在开展可靠性试验方案设计时，我们往往直接套用失效率恒定或者指数寿命分布进行试验方案设计，这样设计的试验方案是不合理的。在开展可靠性试验方案设计时，需要分析受试产品的特点、寿命分布类型以及掌握的信息、需要确定的试验方案内容等。一般情况下，可靠性试验方案设计可采用参数化二项式法、非参数二项式法、卡方法进行试验方案设计，也可以借助贝叶斯经验数据进行设计。具体采用哪些方法进行试验方案设计，需要根据具体产品以及掌握的信息而定。下面详细介绍各种可靠性试验方案设计的方法及案例，并与国际相关软件的计算结果进行对比。同时，本文也介绍了零失效的情况下的可靠性试验方案设计方法。
二、可靠性验证试验设计-参数化二项式法
当需要验证产品是否满足可靠性指标要求时，例如，需要验证置信度为0.9下，产品500小时的可靠度满足0.9的要求。此时，需要设计可靠性验证试验，验证是否能够满足上述要求。设计可靠性验证试验方案的方法较多，也有一些标准给出了相应的设计好的试验方案模板。这里的参数法（也称累积二项式函数法）是较为常用的一种可靠性试验方案设计方法。使用该方法进行试验方案设计时，需要知道产品的寿命分布，并且了解产品的大概可靠性情况。关于累积二项式函数公式，可参见相关文献资料或者咨询我们。
使用条件：（1）已知产品寿命分布类型；（2）已知产品寿命特征，例如，知道产品服从威布尔分布，且通过类似产品掌握该产品的形状参数β大概数值（若是指数分布，则不需要）。
为更好理解该方法，使用PosWeibull的可靠性试验设计模块，结合两个案例介绍该方法的使用。
操作示例1：确定样本数量
假设验证A产品在置信度90%的情况下，5000小时的可靠度是否满足0.9的要求，需要设计A产品的可靠性验证试验。已知A产品的寿命服从威布尔分布，且允许的试验时间5000小时，允许失效数为1个。需要设计一个可靠性验证试验方案，确定需要的样品数量。
步骤1：打开PosWeibull软件，试验设计->可靠性试验设计。进入可靠性试验设计界面。
步骤2：在可靠性试验设计界面，分析方法选择参数二项式法（也称累积二项式法）。可靠性验证试验要求栏目的可靠性验证指标选择可靠度，指标值输入0.9，置信度输入90，时间输入5000小时。寿命分布类型栏目的分布类型选择威布尔分布，形状参数β输入1.4。试验方案栏目的计算参数选择需要的样本数量，允许的试验时间输入5000，最大允许失效数输入1。
步骤3：点击计算，即可得到需要的样品数量，结果为38个。
操作示例2：确定总试验时间
假设验证B产品在置信度95%的情况下，100小时的可靠度是否满足0.9的要求，需要设计B产品的可靠性验证试验。已知B产品的寿命服从威布尔分布，形状参数为1.5，且允许的样本数量为20个，允许失效数为0个。需要设计一个可靠性验证试验方案（零失效可靠性试验方案），确定需要的样品数量。
步骤1：打开PosWeibull软件，试验设计->可靠性试验设计。进入可靠性试验设计界面。
步骤2：在可靠性试验设计界面，分析方法选择参数二项式法。可靠性验证试验要求栏目的可靠性验证指标选择可靠度，指标值输入0.9，置信度输入95，时间输入100小时。寿命分布类型栏目的分布类型选择威布尔分布，形状参数β输入1.5。试验方案栏目的计算参数选择需要的试验时间，允许的样本数量输入20，最大允许失效数输入0。
步骤3：点击计算，即可得到需要的试验时间，结果为127.02小时。该计算结果与国际的A软件计算结果相同。
三、可靠性验证试验设计-非参数法
对于一些特殊产品，例如一次性系统，可靠性验证试验时没有时间参数，也就是说，每个样品的试验时间与实际需要验证产品持续任务时间是相同的。此时，需要使用非参数法进行可靠性验证试验设计。
使用条件：每个样品的试验时间与实际验证的任务时间是相同的。
操作示例：确定样品数量
假设验证C产品在置信度90%的情况下，可靠度是否满足0.8的要求，需要工程师设计一个零失效的产品C的可靠性验证试验。已知C产品的允许失效的个数为0个。
步骤1：打开PosWeibull软件，试验设计->可靠性试验设计。进入可靠性试验设计界面。
步骤2：在可靠性试验设计界面，分析方法选择非参数二项式法。试验方案栏目的设计参数选择样品数量，可靠度指标输入0.8，最大允许失效数输入0，每个样本试验时间（小时）输入100（这个时间对于计算没有影响，根据实际输入即可），置信度输入90。
步骤3：点击计算，即可得到需要的样品数量，结果为11。（注：该计算结果与国外的软件A的计算结果相同）
四、可靠性验证试验设计-卡方法
对于电子产品等失效率恒定或者寿命服从指数分布的产品来说，可以使用卡方分布进行可靠性验证试验方案设计。其中，GJB899A等标准给出的一些试验方案是使用该方法进行设计的。使用该方法能够得到验证产品可靠性/MTTF所需的累积试验时间。
使用条件：失效率恒定或者寿命服从指数分布的产品。
操作示例：确定累积试验时间
假设产品D的寿命服从指数分布，现在需要验证其500小时的可靠度满足0.85的要求，且置信度为90%。需要设计一个产品D的可靠性验证试验方案，允许的最大失效数为2，需要确定需要多少累积试验时间，才能验证满足0.85的可靠性要求。
步骤1：打开PosWeibull软件，试验设计->可靠性试验设计。进入可靠性试验设计界面。
步骤2：在可靠性试验设计界面，分析方法选择卡方法。可靠性验证试验要求栏目的可靠性验证指标选择可靠度，指标值输入0.85，置信度输入90%，时间输入500小时。试验方案栏目的最大允许失效数输入2。
步骤3：点击计算，即可得到需要的累积试验时间，结果为16374.46。（注：该计算结果与国外的软件A的计算结果相同）
五、可靠性验证试验设计-多方案卡方法
该方法适用于失效率恒定或者寿命服从指数分布的产品。利用该方法，可以根据需求从多个试验方案选择合适的试验方案进行试验。
使用条件：失效率恒定或者寿命服从指数分布的产品。
操作示例：
工程师需要对设备M进行可靠性鉴定试验，设备M的可靠性指标要求是5000小时。现在需要设计可靠性鉴定试验方案，方案需要知道进行多少时间的试验以及允许多少失效，才能验证满足指标要求。操作步骤：
步骤1：点击{试验设计}模块，选择【鉴定试验设计】，打开可靠性鉴定试验设计界面。
步骤2：可靠性指标输入5000，最小失效数范围输入1至3，置信度输入0.95（注意，这里是输入0-1的值）。点击【计算】，即可得到多种方案，然后从可选的试验方案选择合适的方案进行试验。
六、结论
介绍了可靠性验证试验设计的主要方法，以及不同方法的使用条件。在进行可靠性试验设计时，需要根据产品特点、掌握的信息进行试验方案的选择。比如寿命分布是否服从指数分布、是否属于一次性产品/系统，是否涉及零失效等。另外，以案例验证了PosWeibull各个方法的计算结果与国际上的同类软件计算结果相同。