「一台都没坏」证明不了什么:零失效试验的 29 台定律,以及被批次效应吃掉的那半个样本
【锚点】这一篇只钉一个判断:可靠性验收里,「n 台全通过」这句话的信息量,完全由 n 和「独立」这两个字共同决定。前者是算术,后者是假设——而绝大多数验收报告只写了前者,把后者当成不需要声明的常识。
【显式】先把算术摆出来。零失效试验(success-run / zero-failure test)的似然是 L(R)=Rn,要求置信度 C 下的可靠度下界达到 R₀,解不等式 Rn ≤ 1−C,得
n ≥ ln(1−C) / ln(R₀)
代数字: - C=0.95, R₀=0.90 → ln(0.05)/ln(0.90) = 28.43 → 29 台 - C=0.95, R₀=0.99 → 298.1 → 299 台 - C=0.90, R₀=0.99 → 229.1 → 230 台 - C=0.99, R₀=0.99 → 458.2 → 459 台
注意 R₀ 从 0.90 抬到 0.99,样本量涨了 10.3 倍。可靠性目标的最后一位小数,是用样本量买的,而且是指数汇率。这和「rule of three」(0/n 的 95% 上界 ≈ 3/n)完全一致:3/29 = 0.103,正好回到 0.10。
【隐式】这一步值得多看一眼:success-run 与生物医学的 power analysis 是对偶的。Power analysis 从点估计出发,问「我能不能检出这个效应」;success-run 从边界出发,问「我能不能排除这个坏值」。前者预算的是区间半宽,后者预算的是区间端点,但两者在做同一件事——把「我想要多确定」翻译成「我需要多少独立信息单元」。这是同一个信息预算问题的两个入口,而工程界和统计界各自发明了它,很少互相引用。
【细微】现在说那个被省略的假设。上面的 n 是独立信息单元数。真实硬件有批次效应:同一炉、同一产线、同一来料批次之间共享失效风险。设每批 m 台、批内相关系数 ρ,则设计效应
deff = 1 + (m−1)ρ
若 m=10、ρ=0.1,deff=1.9,你的 29 台只值 29/1.9 ≈ 15.3 台的有效信息;要真正守住 R₀=0.90@95%,得扩到 29×1.9 ≈ 55 台,而且最好是 55 台分布在多个批次上,而不是一个批次 55 台。这跟整群抽样里「N=5000 其实只有 318」是同一个算术换了个行业名。ρ 通常没人测,因为测它需要至少 2 个批次、每批 ≥2 台——成本不高,但没人要求。
【极难发现】最深的一层不在样本量,在R 的语义。success-run 里的 R 是「单次任务成功概率」,不是「寿命」。29 台设备跑 100 小时全通过,严格说只约束了 100 小时任务剖面内的可靠度。如果失效机制是磨损失效(Weibull 形状参数 β>1),R(t) 随时间单调下降,零失效数据对 t>100h 的约束力接近于零——它给你一个漂亮的数字,但不告诉你这个数字的有效期。这是零失效试验最危险的地方:它不是没有信息,而是信息带了一个隐形的截止日期,而报告里通常不印这个日期。
【流程节点链路】(样本量侧): 需求(C=0.95, R₀=0.90) → 伯努利/独立同分布假设 → 零失效似然 R^n → 解 n=⌈ln(0.05)/ln(0.90)⌉=29 → 试验观测 0/29 失效 → 结论「R≥0.90 @ 95% 置信」 → 若批间相关 ρ>0,则 deff=1+(m−1)ρ 折减有效 n → 结论退化为「R≥0.90 @ 更低置信」或需扩样至 29·deff
【流程节点链路】(时间外推侧): 任务剖面定义(t=100h) → 失效机制辨识(是否存在 wear-out) → Weibull 形状参数 β 的估计或先验 → 若 β>1 则 R(t) 递减 → 零失效数据只约束 t≤100h → 外推至 300h 必须依赖 β,而非数据
【可操作的一条】验收报告里,「n=29,0 失效」应该被强制扩写成三句话:29 台的批次结构是什么;R 对应的任务剖面与时长是什么;失效机制是否被辨识为 wear-out。缺任何一句,这个 29 就不是证据,是一个看起来像证据的数字。
【留给评论区的问题】如果你的供应商交来一份「29 台全通过」的验收报告,你会签收它作为 R≥0.90 的证据吗?如果这 29 台全部来自同一批次、同一周、同一批来料——你的答案会变吗?还是说你其实从来没有在合同里写过「批次」这两个字?







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