1 目的
可靠性指標驗證是為考核產(chǎn)品在預期銷(xiāo)售使用的各個(gè)地域下的各種典型工作環(huán)境條件下的可靠性指標是否達到規定的可靠性指標要求，并對出現的故障采用FRACAS系統進(jìn)行歸零管理，最終提供產(chǎn)品可靠性指標符合規定要求的證明。
2 適用對象
在研發(fā)單位指定的研發(fā)任務(wù)書(shū)中或相關(guān)國家行業(yè)標準中規定了可靠性指標要求的產(chǎn)品（包括成套設備和關(guān)鍵部件）均應開(kāi)展可靠性指標驗證。
3 可靠性指標驗證開(kāi)展時(shí)機
可靠性指標考核通常在正樣機定型前完成，由于可靠性指標考核相對功能性能測試、安規與電磁兼容測試、環(huán)境試驗等檢測試驗時(shí)間更長(cháng)，因此，往往要求在這些（必要的）檢測試驗后再開(kāi)展可靠性指標驗證。開(kāi)展可靠性指標驗證前，產(chǎn)品之前的故障原則上應該完成了故障歸零，樣機和備件的技術(shù)狀態(tài)應基本固化且一致。
4 可靠性指標的必要性
以往，不少?lài)臆姽ぱb備因為故障率高（即不可靠）導致部署后無(wú)法形成戰斗力、高昂的維修保障成本、甚至在戰場(chǎng)上掉鏈子。無(wú)論是世界發(fā)達國家還是我國，在軍工裝備可靠性方面吃過(guò)不少這樣的苦頭?？煽啃怨こ讨饕獜纳鲜兰o50年代開(kāi)始，在德國、美國等軍事發(fā)達國家的軍工行業(yè)中得到快速發(fā)展和廣泛應用，并自上世紀90年代開(kāi)始被中國軍工界逐步引入，經(jīng)過(guò)1990年至2005年間15年的努力得到推廣應用，對我國軍工裝備質(zhì)量快速和大幅提升發(fā)揮了重大的作用。當前，世界軍事強國（包括我國）在裝備研制過(guò)程中，均重點(diǎn)管控研發(fā)裝備的可靠性水平是否達標，并嚴格要求無(wú)條件進(jìn)行多層級、嚴格的可靠性指標的驗證。
針對民用市場(chǎng)，少數高安行業(yè)對可靠性也十分重視，如民用航空、高鐵、電網(wǎng)等。對很多行業(yè)而言，產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題不至于造成機毀人亡，但產(chǎn)品故障率高對企業(yè)品牌和信譽(yù)的侵蝕是巨大的，對售后維修保障造成的壓力是巨大的，也應該高度重視產(chǎn)品的可靠性。特別是高端產(chǎn)品領(lǐng)域，可靠性差距是中國制造與國際先進(jìn)企業(yè)的最主要的一個(gè)差距，造成了連國內的大用戶(hù)對中國制造信心都不足。如截止2016年我國超過(guò)90%的醫用核磁、80的醫用CT/B超/放療裝備、70%工業(yè)機器人仍然依賴(lài)進(jìn)口，而這些高端產(chǎn)品我國都有大量的供應廠(chǎng)商甚至不乏知名龍頭企業(yè)。在不少高端裝備和產(chǎn)品領(lǐng)域，這種大量依賴(lài)進(jìn)口的局面雖然逐步在扭轉，但仍然比比皆是。由此可見(jiàn)，可靠性是我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)特別是高端工業(yè)產(chǎn)業(yè)轉型升級的一個(gè)重要抓手。
因此，無(wú)論相關(guān)國家行業(yè)標準是否具有相關(guān)可靠性指標要求或其高低水平如何，鼓勵研發(fā)單位特別是行業(yè)龍頭企業(yè)在新產(chǎn)品需求分析和論證過(guò)程中，應針對國內外主要競爭對手同類(lèi)產(chǎn)品可靠性水平（通常以平均故障間隔時(shí)間（MTBF）來(lái)衡量）和用戶(hù)對產(chǎn)品可靠性的期望或要求，提出具有競爭力和滿(mǎn)足用戶(hù)需求的可靠性指標要求，作為研發(fā)管控的一個(gè)重要指標，以提升產(chǎn)品上市后的競爭力和客戶(hù)信任度。
5 可靠性指標參數的選取
5.1 平均故障間隔時(shí)間（MTBF）
通常對于可修復（能修復、值得修復、有修復價(jià)值）的產(chǎn)品采用?？尚迯偷漠a(chǎn)品在壽命周期內可以發(fā)生多次故障，每次故障修復后可繼續使用。電子設備是最典型的可修復產(chǎn)品，幾乎所有組成層級較高的產(chǎn)品和大系統均具有可修復性，因此，MTBF使用最為廣泛。
當然，平均故障間隔時(shí)間的時(shí)間是指廣義的時(shí)間單位，可能為小時(shí)、年、里程、次數、高壓時(shí)間等單位，那么這里面涉及到一個(gè)時(shí)間轉換問(wèn)題。
如某品牌的電飯煲要求的平均故障間隔時(shí)間為５年，在實(shí)際考核過(guò)程中通常采用小時(shí)為單位進(jìn)行試驗考核，如何轉換呢？通常地，一個(gè)電飯煲通常一天煮２頓飯，煮一頓飯時(shí)間約２小時(shí)，一天使用約４小時(shí)，按照１年365天計算，則該電飯煲的平均故障間隔時(shí)間可以轉換成365×4×5＝7300小時(shí)，當然這其中包含模擬煮飯次數為365×2×5＝3650次(意味著(zhù)通斷電和工作狀態(tài)對應考核要求)。
又如，某品牌分析儀器要求平均故障間隔時(shí)間為2年，如何轉變成考核時(shí)間呢？我們分析下該分析儀器的典型使用場(chǎng)景，通常地，該儀器在實(shí)驗室使用，實(shí)驗室一年正常使用時(shí)間約為250天，每天工作期間開(kāi)機8小時(shí)，則平均故障間隔時(shí)間２年對應的小時(shí)為250×2×8＝4000小時(shí)。即該儀器可按照MTBF≥4000小時(shí)進(jìn)行考核。
5.2 平均失效前時(shí)間（MTTF）/使用壽命
通常對于不可修復（不能修復、不值得修復、沒(méi)有修復價(jià)值）的產(chǎn)品（儀器、醫療等行業(yè)通常作為耗材的一部分）采用。不可修復的產(chǎn)品在壽命周期內只有一次失效，一旦發(fā)生失效，該產(chǎn)品壽命就終結，不能再繼續使用。因此，通常也可稱(chēng)作壽命。
5.3 任務(wù)可靠度（R）/成功率（P）
通常對于在長(cháng)期壽命歷程中僅有短時(shí)間執行任務(wù)且對任務(wù)成功要求高的情況下使用，如火箭發(fā)射、導彈發(fā)射、鉆探儀器鉆井等適合采用任務(wù)可靠度或成功率。對于可多次重復使用的產(chǎn)品通常采用任務(wù)可靠度（R），而對于一次性使用的產(chǎn)品通常采用成功率（P）。這兩個(gè)指標通常沒(méi)有嚴格區別，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展即便是一次性使用的產(chǎn)品也可以通過(guò)模擬技術(shù)實(shí)現多次重復執行任務(wù)。
5.4 質(zhì)保期內返修率
其實(shí)，在民用市場(chǎng)，最合理、最貼合企業(yè)需要的指標是質(zhì)保期內返修率，如質(zhì)保期1年內返修率要求不高于3%，意味著(zhù)投出去的每100個(gè)產(chǎn)品在1年質(zhì)保期內故障產(chǎn)品次數不應超過(guò)3次。筆者認為質(zhì)保期內返修率指標是一個(gè)較為完美的可靠性指標，因為他有規定時(shí)間和可靠度雙重約束，與售后質(zhì)量統計和成本管控結合得十分緊密。
但是該指標往往是一個(gè)統計指標，也就說(shuō)說(shuō)需要用大量在市場(chǎng)上用戶(hù)使用的產(chǎn)品進(jìn)行驗證，才具有代表性。在研制階段，如果只能夠提供3、5個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行驗證，似乎得不出返修率指標。為什么說(shuō)是似乎呢，返修率可看成不可靠度，根據R＝e^(λt)的可靠度函數關(guān)系，即t=質(zhì)保期時(shí)，R＝1－返修率，則可以求解出λ，而MTBF＝1/λ，當然這個(gè)λ對應的故障應為不影響用戶(hù)使用不會(huì )導致返修的故障。由此可見(jiàn)，質(zhì)保期內返修率可轉化成為MTBF進(jìn)行考核。
為什么我們看到有些產(chǎn)品的MTBF要求很高甚至遠超出產(chǎn)品的使用壽命的原因，就是因為根據質(zhì)保期內返修率作了MTBF轉換的結果。如某品牌手機質(zhì)保期2年，質(zhì)保期內返修率為3%，則意味著(zhù)每100個(gè)手機在2年使用期后97個(gè)仍然完好，則其MTBF＝（97×2 3×1）÷3＝66年，在此假定了故障服從均勻分布，故障產(chǎn)品的使用時(shí)間均按質(zhì)保期的一半時(shí)間進(jìn)行計算。因此，考核一個(gè)手機的MTBF是66年，顯得似乎艱難了，當然，可以采用數臺樣機進(jìn)行考核以縮短考核時(shí)間。
5.5 其它可靠性指標
當然，還有一些其它的可靠性指標參數，在此不一一列出，讀者如果感興趣，推薦閱讀《GJB 1909A-2009 裝備可靠性維修性保障性要求論證》標準，結合自身產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行參數選取。
6 可靠性指標考核的差異
那么上述4類(lèi)典型指標考核的差異在哪里呢，我們進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
6.1 平均故障間隔時(shí)間（MTBF）的考核
——允許拿多個(gè)產(chǎn)品累積時(shí)間計算MTBF，總累積時(shí)間達到事先選取的統計方案規定的時(shí)間要求（與可靠性指標相關(guān)）即可。增加產(chǎn)品數量可縮短試驗時(shí)間。其中，統計方案的選取可以參考GJB 899A（值得一提的是該標準采用最低可接受值（下限值）進(jìn)行考核，用戶(hù)要求你的裝備最低應滿(mǎn)足規定的要求。而很多民用行業(yè)國家標準采用的是上限值進(jìn)行考核，企業(yè)說(shuō)自己的產(chǎn)品可靠性最好能達到什么水平。筆者推薦采用下限值進(jìn)行考核，在民用領(lǐng)域可靠性還在起步階段甚至還未起步，少有企業(yè)開(kāi)展嚴格的可靠性指標驗證，先別說(shuō)最好達到什么水平，先看通過(guò)嚴格規范的考核能否達到最低可接受值。）
——產(chǎn)品發(fā)生故障后，經(jīng)過(guò)修復或采取糾正措施后可繼續投入試驗，接著(zhù)累積試驗時(shí)間。
——試驗中關(guān)注的故障是責任故障（發(fā)生的與研發(fā)組織提供的產(chǎn)品有關(guān)的故障，通常需要研發(fā)組織采取改進(jìn)措施）。
——產(chǎn)品數量的約束性沒(méi)有嚴格的規定，但實(shí)際上提供的樣機太少代表性不足，提供的樣機太多每個(gè)樣機試驗時(shí)間短也存在考核不足。我們說(shuō)的MTBF通常是指規定壽命周期內的MTBF，試驗時(shí)間最好與壽命周期具有一定匹配性，避免試驗時(shí)間過(guò)短產(chǎn)品后期故障率升高使得考核結果失真，當然試驗時(shí)間也不應該超過(guò)規定的壽命周期?！禛B/T 1772-1979 電子元器件失效率試驗方法》標準中，要求對于失效率是10－5次方的產(chǎn)品，每個(gè)元器件的試驗時(shí)間不應低于總試驗時(shí)間要求的1/3, 失效率是10－6次方的產(chǎn)品，每個(gè)元器件的試驗時(shí)間不應低于總試驗時(shí)間要求的1/10。這個(gè)標準提出的試驗時(shí)間要求就考慮了試驗時(shí)間與使用壽命之間可能存在的匹配問(wèn)題。
6.2 平均失效前時(shí)間（MTTF）或使用壽命的考核
——不允許拿多個(gè)產(chǎn)品累積時(shí)間計算MTTF或壽命。試驗時(shí)間通常不是根據統計方案而是根據工程經(jīng)驗選取規定壽命值的k倍（工程經(jīng)驗系數，通常取K＝1.0～1.5），應該將被試樣機均試驗至規定的K倍規定壽命時(shí)間。增加產(chǎn)品數量不能縮短試驗時(shí)間但可以提高統計結果真實(shí)性。
——產(chǎn)品發(fā)生失效后，產(chǎn)品退出試驗。
——試驗中關(guān)注的是失效（不可修復的產(chǎn)品）。也有可修復的高層級產(chǎn)品提出使用壽命考核的情況，這個(gè)時(shí)候關(guān)注的故障是不可修復、不值得修復的故障（也有說(shuō)耗損型故障，但筆者認為不嚴謹，比如，一個(gè)高層級整機發(fā)生故障，可能是其中一個(gè)低層級元器件發(fā)生了耗損型失效，但顯然更換這個(gè)元器件后整機還是可以用的）。如在民用飛機行業(yè)有規定修理經(jīng)費超過(guò)采購成本一定比例時(shí)認為不值得修理，即產(chǎn)品到壽報廢。由此可見(jiàn)，壽命不只是有可靠壽命的概念，還要考慮技術(shù)壽命和經(jīng)濟壽命。
——產(chǎn)品數量的約束性沒(méi)有嚴格的規定，但如前所述，產(chǎn)品數量不能縮短試驗時(shí)間，增加數量可以提高考核的代表性和考核結果的可信程度。
MTTF驗證中需要解決的一些問(wèn)題與MTBF具有類(lèi)似性，可參照MTBF的方法進(jìn)行解決。
6.3 任務(wù)可靠度/成功率的考核
——任務(wù)可靠度和成功率符合二項分布，通常采取模擬任務(wù)執行次數進(jìn)行考核，筆者建議參考《GB/T 4087-2009 數據的統計處理和解釋 二項分布可靠度單側置信下限》國家標準，該標準給出了在要求的任務(wù)可靠度和允許失敗次數下需要實(shí)施模擬任務(wù)的次數?！禛B 5080.5 設備可靠性試驗 成功率驗證的試驗方案》國家標準，盡管給出了試驗方案，但要預先給出成功率上限值，而上限值的預先給出具有主觀(guān)性，因此筆者不建議采用該標準。
——關(guān)注的故障主要是影響任務(wù)完成的故障，產(chǎn)品發(fā)生一些基本故障，只要不影響任務(wù)完成，不計入判定故障。
——在模擬執行任務(wù)時(shí)，產(chǎn)品往往具有多種任務(wù)場(chǎng)景，應該考慮進(jìn)行任務(wù)場(chǎng)景的組合，結合典型使用分配合適比例的任務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行模擬。
7 MTBF指標驗證方法詳細說(shuō)明
MTBF指標驗證最值得參考的標準是《GJB 899A 可靠性鑒定和驗收試驗》，另外，《GB 5080.* 設備可靠性試驗》系列標準也可供參考。其它軍工和民用領(lǐng)域大量可靠性試驗標準均參考這兩個(gè)標準進(jìn)行修改而來(lái)。
7.1 MTBF統計試驗方案
對可靠性指標（MTBF）的最低可接收值（θ1）進(jìn)行驗證時(shí)，無(wú)論采取哪種可靠性指標驗證方式，均需選取某一個(gè)統計試驗方案來(lái)確定試驗時(shí)間。通常地，采取生產(chǎn)方和使用方風(fēng)險相等的方案（即α＝β），所需的有效試驗時(shí)間為θ1的倍數K，判決的責任故障數為r，常用的可靠性統計試驗方案見(jiàn)表所示。
表1 MTBF驗證推薦統計方案
方
案
號
判決風(fēng)險
鑒別比
有效試驗時(shí)間
判決責任故障數r0
生產(chǎn)方
α
使用方
β
D=θ0/θ1
θ1的倍數
拒收
≥r0 1
接收
≤r0
1
20%
20%
3.0
4.3
3
2
2
20%
20%
3.63
2.99
2
1
3
20%
20%
7.22
1.61
1
0
4
30%
30%
1.89
3.62
3
2
5
30%
30%
2.22
2.44
2
1
6
30%
30%
3.37
1.20
1
0
舉例說(shuō)明：某儀器設備MTBF最低可接受值θ1≥1000h，如選取高風(fēng)險統計方案6進(jìn)行可靠性指標驗證試驗，則所需有效試驗時(shí)間應為1.2×1000＝1200h，允許出現責任故障數為0個(gè)；如選取中風(fēng)險統計方案2,則有效試驗時(shí)間為2.99×1000＝2999h，允許出現責任故障數為1個(gè)。
無(wú)論采取單一評價(jià)方法，還是組合評價(jià)方法，還是綜合評價(jià)方法，各部分有效試驗時(shí)間之和應不低于K·θ1，MTBF應進(jìn)行置信下限評估，選取的雙側置信度C不應低于40%（即單側置信度C’=(1 C)/2不低于70%）,如為壽命指標評價(jià)建議采取點(diǎn)估計。
無(wú)論采取哪種方法進(jìn)行可靠性指標驗證，必須制定可靠性指標驗證大綱，在第三方實(shí)驗室或其現場(chǎng)監督下進(jìn)行試驗，嚴格管理可靠性信息，保證信息的完整、真實(shí)和準確性。
7.2 MTBF驗證方式介紹
可靠性指標驗證應根據儀器設備類(lèi)型、自身特點(diǎn)和指標特點(diǎn)，通常有實(shí)驗室可靠性鑒定試驗、現場(chǎng)使用可靠性指標考核、內外場(chǎng)結合可靠性評估、基于研制過(guò)程信息的可靠性綜合評價(jià)、加速可靠性試驗等多種方法進(jìn)行可靠性指標驗證。
1) 實(shí)驗室可靠性鑒定試驗：在實(shí)驗室模擬產(chǎn)品的典型使用環(huán)境條件（通常包括溫度、濕度、振動(dòng)、電應力）下開(kāi)展可靠性指標驗證。適用于體積合適、指標不高且能夠在實(shí)驗室可靠性試驗系統中開(kāi)展試驗的儀器設備。實(shí)驗室試驗嚴格控制了環(huán)境應力的施加，試驗集中管理和規范管理，在具備條件時(shí)應優(yōu)先采用實(shí)驗室可靠性試驗方法。
2) 現場(chǎng)使用可靠性指標考核：結合測試、運行、聯(lián)試、試用、使用等現場(chǎng)使用開(kāi)展可靠性指標考核。適用于體積龐大完全不具備實(shí)驗室試驗條件的產(chǎn)品，或十分貴重和精密、使用環(huán)境很好的產(chǎn)品?，F場(chǎng)使用可靠性指標考核環(huán)境條件未控制，代表了部分產(chǎn)品可能經(jīng)理的真實(shí)環(huán)境但覆蓋往往不全，使用場(chǎng)景和出現的故障往往比較真實(shí)，但通?，F場(chǎng)使用較為分散，不便于規范管理。因此，現場(chǎng)使用考核方式往往與實(shí)驗室試驗相輔相成，在軍工裝備要求兩種驗證考核都開(kāi)展，應盡可能不因現場(chǎng)考核而取消實(shí)驗室試驗。
3) 內外場(chǎng)結合可靠性評估：將實(shí)驗室試驗和現場(chǎng)使用兩部分結合起來(lái)評估可靠性，適用于因指標高、樣機數少而所需實(shí)驗室試驗時(shí)間長(cháng)，或現場(chǎng)使用條件特殊不可完全依賴(lài)實(shí)驗室試驗進(jìn)行指標考核的儀器設備。通常地，可將典型使用環(huán)境中常規的環(huán)境條件所占考核時(shí)間部分采用現場(chǎng)使用考核，而非常規（包括極端的非工作狀態(tài)和極端的工作狀態(tài)）環(huán)境條件所占考核時(shí)間部分采用實(shí)驗室試驗。
4) 基于過(guò)程信息的可靠性綜合評價(jià)：將成套儀器設備按研制特點(diǎn)劃分為沿用、改進(jìn)、新研三種狀態(tài)，利用歷史使用或研制過(guò)程信息，分別采取統計評估、分析評估、試驗驗證的方法綜合評價(jià)各個(gè)部分的可靠性，得到成套儀器設備的可靠性是否滿(mǎn)足要求的結論。適用于大型復雜、指標要求高、樣機數少，但有相關(guān)可靠性信息數據的儀器設備。
5) 加速可靠性試驗：對于可靠性指標特別高的電子類(lèi)儀器和關(guān)鍵部件以及部分機械機電儀器設備，如可提高施加應力量值（可能為機械載荷、電應力載荷或環(huán)境應力），可采用加速可靠性試驗評價(jià)其可靠性（或壽命）。加速試驗往往通過(guò)提高應力后達到1小時(shí)加速試驗等效于若干小時(shí)常規試驗，因而通過(guò)加速試驗縮短高可靠、長(cháng)壽命指標的考核時(shí)間。開(kāi)展加速試驗的前提是對象具有可加速性，包括能夠成熟高應力，而且該高應力會(huì )帶來(lái)加速效應，通常要求不因加速改變產(chǎn)品的失效機理。
無(wú)論采取哪種可靠性指標驗證方法，在試驗前都應制定《可靠性指標驗證大綱》，給出本次可靠性指標考核的要求和明確的方法；在大綱中都應明確統計方案，根據可靠性指標（MTBF）計算出要求的試驗時(shí)間和允許的責任故障數；考核過(guò)程中，都應嚴格管理可靠性信息，保證信息的完整、真實(shí)和準確性。
7.2.1 實(shí)驗室可靠性試驗
在開(kāi)展實(shí)驗室可靠性試驗前，應先進(jìn)行可靠性試驗周期設計，根據儀器設備的典型使用環(huán)境確定試驗應力時(shí)序、類(lèi)型、大小及其組合。在實(shí)驗室可靠性試驗過(guò)程中，應嚴格控制試驗應力的施加。
根據國內外統計，溫度、濕度、振動(dòng)是影響絕大多數產(chǎn)品可靠性的典型應力，現有的可靠性試驗設備通常以施加溫度、濕度、振動(dòng)三綜合環(huán)境應力為主。
對于在實(shí)驗室環(huán)境條件下使用的多種類(lèi)型的儀器設備（包括分析儀器、計量?jì)x器、醫學(xué)科研儀器等）主要施加溫度應力，短時(shí)間施加濕度應力，不施加振動(dòng)應力。在工作過(guò)程中承受振動(dòng)環(huán)境條件的儀器設備則應施加振動(dòng)應力。一個(gè)車(chē)載便攜式儀器的典型實(shí)驗室可靠性試驗周期見(jiàn)圖。
圖1 車(chē)載儀器設備可靠性試驗周期（示例）
通常地，在規定的總有效時(shí)間內，需要按照試驗周期剖面周而復始開(kāi)展若干個(gè)周期可靠性試驗。如前所述，當對某個(gè)產(chǎn)品MTBF≥1000小時(shí)進(jìn)行驗證時(shí)，根據統計方案選取0故障方案試驗時(shí)間不低于1200小時(shí)，按照上述試驗剖面12小時(shí)一個(gè)周期試驗，則需要按照試驗剖面開(kāi)展100個(gè)周期試驗，每個(gè)周期中樣機要進(jìn)行5次測試功能性能測試，則整個(gè)可靠性試驗中需要開(kāi)展500次功能性能測試，而且500次測試均要合格，責任故障數才為0，試驗結果方才被接受。由此可見(jiàn)，可靠性試驗遠比大多數企業(yè)開(kāi)展了的功能性能測試、環(huán)境試驗嚴酷、充分得多，各種質(zhì)量檢測無(wú)法代替可靠性測試。
7.2.2 現場(chǎng)使用可靠性考核
現場(chǎng)使用過(guò)程中，環(huán)境條件是不可控的，且現場(chǎng)使用時(shí)間分散、難于管理、數據收集困難，數據有效性難控制，評估過(guò)程中應嚴格規范試驗數據的收集和管理。
現場(chǎng)使用數據收集應滿(mǎn)足以下要求：
a) 收集數據應真實(shí)、完整、準確，嚴格進(jìn)行數據管理；
b) 收集數據段內，樣機技術(shù)狀態(tài)應基本固化，并確定抽樣樣機對象；
c) 應制定規范的數據收集表格，用于收集時(shí)間、測試結果、故障信息；
d) 收集的數據應進(jìn)行匯總，提交審核確認有效時(shí)間與故障性質(zhì)后，進(jìn)行統計分析；
e) 數據來(lái)源包括功能測試、老化測試、環(huán)境應力篩選、聯(lián)試、環(huán)境試驗、試用等環(huán)節；
f) 數據內部確認由單位質(zhì)量檢驗人員把關(guān)，數據的外部審核由第三方實(shí)驗室進(jìn)行把關(guān)。
僅依賴(lài)現場(chǎng)使用這一方法進(jìn)行可靠性評估時(shí)，現場(chǎng)使用時(shí)間應不低于1.2倍θ1（MTBF最低可接受值），建議事先選擇統計試驗方案進(jìn)行有計劃的現場(chǎng)試驗。
7.2.3 內外場(chǎng)結合可靠性評估
內外場(chǎng)結合可靠性評估根據選擇的統計試驗方案得到的有效試驗時(shí)間與允許故障數，一部分試驗安排在實(shí)驗室進(jìn)行，一部分試驗安排在現場(chǎng)使用進(jìn)行，兩部分試驗時(shí)間之和應達到統計試驗方案規定的有效試驗時(shí)間，兩部分出現的故障數之和應不超過(guò)統計試驗方案允許出現責任故障數，則試驗順利通過(guò)，說(shuō)明可靠性指標達到要求。分別將兩部分試驗時(shí)間相加、故障數相加，可以參照統計方法進(jìn)行可靠性指標評估。
內外場(chǎng)結合可靠性評估中，現場(chǎng)使用作為數據來(lái)源的一部分而不是全部，通?？梢猿Ｒ帡l件部分通過(guò)現場(chǎng)使用運行考核，而對于嚴酷環(huán)境通過(guò)實(shí)驗室試驗考核。兩部分完成后，累積試驗時(shí)間和責任故障數，再進(jìn)一步評估是否達到規定可靠性指標的要求。當然，任何一部分責任故障數超出允許責任故障數均可提前結束試驗，或者兩部分責任故障數之和超出允許責任故障數后也可提前結束試驗，這兩種情況都屬于提前拒收。
7.2.4 基于過(guò)程信息的可靠性綜合評價(jià)
基于過(guò)程信息的可靠性綜合評價(jià)方法將產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)劃分成沿用、改進(jìn)和新研三個(gè)部分，同時(shí)將整個(gè)產(chǎn)品的可靠性指標分配到這三個(gè)部分。采用研制過(guò)程定性信息和定量信息分別對這三個(gè)部分采取可靠性分析、評估、試驗等不同手段進(jìn)行綜合評價(jià)，給出儀器設備的可靠性指標，方法如下：
a) 沿用部分可靠性統計評估：利用已有儀器設備技術(shù)狀態(tài)固化后的試驗信息、售后使用信息，評估沿用部分的可靠性指標，確認是否達到沿用部分分配的可靠性指標要求。
b) 改進(jìn)部分可靠性分析評估：利用改進(jìn)前儀器設備售后服務(wù)信息，進(jìn)行可靠性統計評估，獲得改進(jìn)前儀器設備的可靠性水平；并對改進(jìn)前與改進(jìn)后樣機的技術(shù)狀態(tài)差異進(jìn)行比較，分析改進(jìn)對可靠性的影響，并通過(guò)可靠性建模預計得到改進(jìn)后的可靠性水平，確定樣機改進(jìn)后是否能夠達到分配的可靠性指標要求。
c) 新研部分實(shí)驗室可靠性試驗：利用新研部分研制過(guò)程技術(shù)狀態(tài)基本穩定后的環(huán)境試驗、聯(lián)合試驗、通電測試、試用等過(guò)程信息，采取貝葉斯統計分析方法，確認先驗分布參數，制定貝葉斯統計試驗方案，在實(shí)驗室補充完成新研部分可靠性試驗，評估新研部分的可靠性指標是否滿(mǎn)足要求。當新研部分可靠性指標分配值不高時(shí)，或者基于研制過(guò)程信息得到的先驗分布不理想時(shí)，也可采用全實(shí)驗室試驗方法評估新研部分的可靠性指標。
基于過(guò)程信息的可靠性綜合評價(jià)實(shí)施流程見(jiàn)圖。
圖2 可靠性綜合評價(jià)流程方法
7.2.5 加速試驗與快速評價(jià)
對于電子類(lèi)儀器或關(guān)鍵部件，往往具有加速模型及其參數，可采取加速可靠性試驗方法。其他類(lèi)型的儀器設備或關(guān)鍵部件，如果具有基本組成單元的加速模型及其參數數據，也可采用加速可靠性試驗方法。
典型的加速因子預先評估方法可以分成以下兩類(lèi)：
a) 對于具有大量現場(chǎng)使用數據和故障信息的類(lèi)似對象，可以充分利用加速試驗與現場(chǎng)使用信息進(jìn)行對比統計，獲得初步的加速因子；
b) 對于電子類(lèi)儀器或關(guān)鍵部件，采用基于應力分析方法，可預先評估預期加速可靠性試驗條件下的加速因子，加速因子預先評估流程見(jiàn)圖。
根據獲得的加速因子和原有的試驗方案，可確定加速試驗所需時(shí)間和等效試驗時(shí)間的折算關(guān)系，利用加速試驗方法評估儀器設備的可靠性水平。
圖3 電子類(lèi)儀器或部件加速因子評估方法
7.3 MTBF的統計評估方法
可靠性指標（MTBF）驗證合格與否，根據受試樣機總有效試驗時(shí)間、總的責任故障數進(jìn)行判定。受試樣機達到累積總有效試驗時(shí)間T時(shí)，如果實(shí)際發(fā)生責任故障數小于等于統計方案允許的責任故障判定數（r0），則接受；在累積總有效試驗時(shí)間T內，如果責任故障數大于責任故障判定數（r0），則判為拒收。
進(jìn)行平均故障間隔時(shí)間最低可接受值評估時(shí)，通常地，置信度C取值為C＝1－β，其中，β為生產(chǎn)方風(fēng)險。當采用的定時(shí)截尾試驗方案時(shí)，采用單邊置信下限評估時(shí)，平均故障間隔時(shí)間（MTBF）的最低可接受值（θL）為：
式中：T——累積總有效試驗時(shí)間；
r——試驗中統計的責任故障數；
β——統計方案中的生產(chǎn)方風(fēng)險；
r0——統計方案中允許責任故障數；
C——單邊置信度，對于定時(shí)截尾試驗方案，通常地，C＝1－β，C不應低于70%。
進(jìn)行平均故障間隔時(shí)間最低可接受值評估時(shí)，通常地，置信度C取值為C＝1－β，其中，β為生產(chǎn)方風(fēng)險。當采用的定時(shí)截尾試驗方案是，平均故障間隔時(shí)間（MTBF）的最低可接受值（θL）為：
筆者提醒大家，置信度C的取值值得注意，在GJB 899A《可靠性鑒定和驗收試驗》以及其它可靠性試驗標準中，通常地，取C＝1－β，對于發(fā)生責任故障數與允許責任故障數相同時(shí)，計算出的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）最低可接受值恰好與規定可靠性指標要求一致。如果取C>1-β，則計算出的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）最低可接受值會(huì )低于規定可靠性指標要求；如果取C<1- β，則計算出的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）最低可接受值會(huì )高于規定可靠性指標要求。因此，建議最好取C＝1-β。當我們覺(jué)得置信度太低時(shí)，可以調整放棄高風(fēng)險統計方案，采用β值小的低風(fēng)險統計方案。
8 任務(wù)可靠度R指標驗證方法詳細說(shuō)明
8.1 任務(wù)可靠度Ｒ驗證統計方案
如已知某產(chǎn)品的任務(wù)可靠度要求，在給定置信水平γ的情況下，可靠度考核可根據《GB/T4087-2009 數據的統計處理和解釋 二項分布可靠度單側置信下限》標準 ，要求樣機執行多次任務(wù)，統計每次任務(wù)的結果（成功或失?。?，按照二項分布方法利用GB/T 4087進(jìn)行查表，可查出滿(mǎn)足可靠度下限值的最低執行任務(wù)次數。
如A、B產(chǎn)品任務(wù)可靠度分別為0.95和0.90，則在置信度水平γ＝0.95情況下，其任務(wù)可靠度考核所需的最低執行任務(wù)考核次數（分別在允許發(fā)生0次、1次、2次任務(wù)失敗情況下）分別見(jiàn)下表。
表2 任務(wù)可靠度驗證統計方案示例
序
號
可靠度
下限值
0次失敗
達標試驗次數
1次失敗
達標試驗次數
2次失敗
達標試驗次數
備注
1
0.95
59
95
130
推薦采用59次任務(wù)執行，允許0次失敗。
對應值0.9505
對應值
0.9510
對應值
0.9523
2
0.90
22
38
52
推薦采用22次任務(wù)執行，允許0次失敗。
對應值0.9006
對應值
0.9015
對應值
0.9009
8.2 任務(wù)可靠度Ｒ驗證方式說(shuō)明
任務(wù)可靠度驗證最好在現場(chǎng)真實(shí)使用場(chǎng)景下進(jìn)行任務(wù)執行，實(shí)驗室模擬往往難以較為真實(shí)全面地模擬任務(wù)執行。如現場(chǎng)使用場(chǎng)景不足以執行那么多次任務(wù)，則采取實(shí)驗室模擬任務(wù)執行進(jìn)行補充。
8.3 任務(wù)可靠度Ｒ的統計評估方法
任務(wù)可靠度合格與否，根據總任務(wù)次數（n）、總的失敗次數（F）進(jìn)行判定。受試樣機達到規定任務(wù)次數（n0）時(shí)，如果任務(wù)失敗次數小于等于允許失敗次數（F0），則判為接受；如果完成規定任務(wù)次數（n0）前，任務(wù)失敗次數（F）已經(jīng)大于允許失敗次數（F0）則判為拒收。
任務(wù)可靠度（R）置信下限的計算為：
其中：γ——置信度；
N——執行任務(wù)次數；
F——任務(wù)失敗次數。
由此可見(jiàn)，當失敗次數F＝0時(shí)，計算十分簡(jiǎn)單；但當失敗次數F≥1時(shí)，計算較為復雜，需要采用差值或逼近求解。
9 可靠性指標驗證方法補充說(shuō)明
最后，筆者提醒大家，可靠性計算分析無(wú)法代替可靠性驗證考核。
在電網(wǎng)、高鐵行業(yè)，筆者時(shí)常見(jiàn)到有供應商提供可靠性計算分析報告給總體單位，作為產(chǎn)品達到可靠性指標要求的證據。實(shí)際上，這樣的證據是不合理和不足為信的。
在方案設計階段時(shí)沒(méi)有樣機供實(shí)驗室試驗或現場(chǎng)運行考核，可靠性計算分析是方案設計階段的一個(gè)回答可靠性指標的重要手段。比如通過(guò)可靠性建模預計或通過(guò)可靠性仿真分析可以計算出產(chǎn)品基本失效率和任務(wù)失效率，進(jìn)而可以求出產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間和任務(wù)可靠度，這些手段成為設計方案對比、優(yōu)選、改進(jìn)的一個(gè)重要手段。然而，無(wú)論是可靠性預計還是仿真，采用的失效率數據等基礎數據都為通用數據，并非體現每個(gè)供應商自身產(chǎn)品水平的真實(shí)數據。另外，可靠性預計和仿真手段，也沒(méi)有考慮制造和工藝因素，得出的只是固有可靠性水平計算結果。因此，可靠性預計和仿真得出的可靠性結果只有相對可比性，并無(wú)絕對準確性可言。
然而可靠性指標的驗證通常發(fā)生在經(jīng)過(guò)初樣、正樣研制和改進(jìn)即將進(jìn)行正樣機定型階段的一個(gè)重要工作，可靠性指標驗證往往要求開(kāi)展實(shí)驗室試驗或現場(chǎng)運行考核。
科鑒可靠性簡(jiǎn)介
科鑒可靠性實(shí)驗室是一家具有國家認可委CNAS、中國計量CMA和國防科技工業(yè)DILAC認可資質(zhì)第三方檢測實(shí)驗室，專(zhuān)門(mén)從事可靠性專(zhuān)業(yè)服務(wù)，有可靠性科研協(xié)作、技術(shù)服務(wù)、檢測試驗和培訓教育等4大業(yè)務(wù)模塊，是可靠性領(lǐng)域一家典型的專(zhuān)業(yè)智力服務(wù)創(chuàng )新型高新技術(shù)企業(yè)，具有突出的為企業(yè)提供可靠性整體解決方案和打包服務(wù)的能力。
科鑒可靠性核心團隊擁有豐富的可靠性工程經(jīng)驗，可提供一站式第三方測試與可靠性技術(shù)服務(wù)，服務(wù)內容包括：功能性能測試、安規與電磁兼容測試、環(huán)境與可靠性試驗、產(chǎn)品可靠性快速提升、現場(chǎng)質(zhì)量管理提升服務(wù)等。
