可靠性增长试验是通过“暴露故障-分析根源-实施改进”循环提升产品可靠性的关键手段，而试验样品的替换规则是保证试验有效性的核心环节。合理的替换规则既能维持试验连续性，又能避免因样品变更引入额外变量，直接影响可靠性增长模型的准确性与结论可信度。本文结合试验实践，系统梳理可靠性增长试验中样品替换的关键规则与执行要点。

替换的前提条件：故障不可修复或修复不经济

可靠性增长试验中，样品替换并非故障后的默认选择，需满足“不可修复”或“修复不经济”两大前提。不可修复故障指故障导致样品丧失试验功能且无法通过现场或短时间维修恢复，如机械结构的不可逆断裂、核心电子元件的烧毁等——例如某汽车发动机试验样品因连杆弯曲导致气缸体破损，无法通过更换连杆恢复试验能力，此时需启动替换流程。

修复不经济则指修复所需成本（含材料、人工、时间）超过替换新样品的成本，或修复时间会中断试验节奏、影响试验计划的连续性。例如某航空仪表样品因电路板腐蚀故障，修复需返厂更换核心芯片，耗时2周且成本占新样品的80%，此时替换同批次新样品更符合试验效率要求。

需注意的是，可修复故障（如接线松动、传感器校准偏差）应优先选择修复，避免不必要的样品替换——修复后需验证样品性能是否恢复至故障前状态，确保试验条件一致性。

故障类型划分：决定替换与否的核心依据

故障类型是替换决策的核心依据，需按照GJB 450A或IEC 61649等标准划分为致命故障、严重故障、一般故障与轻微故障。致命故障指直接导致样品失效或危及试验安全的故障，如火箭发动机燃料泄漏故障，此类故障发生后必须立即替换样品，且需对故障件进行彻底失效分析。

严重故障指导致样品性能超出允许范围、且修复后无法保证试验条件一致性的故障，例如某雷达样品的发射功率下降30%，虽可通过更换功率管修复，但新功率管的老化状态与原管差异较大，修复后样品性能无法与故障前保持一致，此时需替换样品。

一般故障（如指示灯不亮但不影响核心功能）与轻微故障（如表面划痕）则优先选择修复，无需替换——此类故障对试验数据的影响极小，修复后样品仍可继续参与试验。

替换样品的一致性要求：保证试验数据可比性

替换样品必须与原样品保持“全维度一致性”，包括但不限于：同批次生产（原材料、工艺参数一致）、同规格型号（尺寸、性能指标一致）、同初始状态（如老化时间、校准记录一致）。例如替换某机床主轴样品时，新样品需来自原主轴的同一生产批次，且已完成相同的100小时空运转老化试验，确保初始可靠性水平与原样品一致。

若无法获得同批次样品，需选择“等效替代”样品——即通过测试验证替代样品的性能参数（如强度、寿命、可靠性水平）与原样品无显著差异，并出具等效性报告。例如某电子元件样品因批次停产，需选择另一批次样品，此时需对替代样品进行500小时加速寿命试验，验证其平均故障间隔时间（MTBF）与原批次差异≤10%，方可用于替换。

一致性要求的核心目标是避免因样品差异引入额外变量，确保可靠性增长模型能准确反映“改进措施的效果”，而非“样品变更的影响”。

替换后的状态恢复：复刻原试验条件

样品替换后需“1:1复刻”原试验条件，包括环境条件（温度、湿度、压力）、载荷剖面（如“低载荷-中载荷-高载荷”循环）与运行状态（累积运行时间、循环次数）。例如某齿轮箱样品在“60℃、1000N载荷”条件下运行至350小时时发生故障，替换新样品后需将环境温度调整至60℃，载荷设置为1000N，并从350小时开始累积运行时间，而非从0小时重新启动。

状态恢复需通过“验证测试”确认：替换后样品的性能参数（如振动值、噪声值）需与原样品故障前的参数一致。例如替换后的齿轮箱样品需测试其运行振动值≤0.08mm/s（原样品故障前为0.07mm/s），符合要求后方可继续试验。

若试验条件需调整（如原试验剖面因改进措施优化），需在替换前通过试验方案评审，明确调整的合理性与对数据的影响——例如因齿轮材料改进，将载荷从1000N提高至1200N，需在替换前记录调整理由，并在数据统计中单独标注。

批量替换vs单个替换：基于试验设计的选择

多样品并行试验中，需根据试验设计选择“批量替换”或“单个替换”。批量替换指当多个样品同时发生同类故障时，一次性替换所有故障样品——例如5台同型号水泵样品在试验中均因密封件老化泄漏，此时批量替换所有密封件失效的样品，可保证试验样品的状态同步性，避免因单个替换导致样品状态差异过大。

单个替换指某一样品发生孤立故障时的针对性替换——例如5台水泵中仅1台因叶轮破损故障，此时替换该台样品即可，无需调整其他样品的试验状态。

需注意的是，批量替换需满足“故障同类性”要求：所有故障样品的故障模式、故障原因一致，否则批量替换会引入不必要的样品差异。例如若5台水泵中3台因密封件老化、2台因叶轮破损，此时需分别处理——密封件老化的3台批量替换，叶轮破损的2台单个替换。

记录与追溯：替换规则执行的核心保障

每一次样品替换需形成“全流程记录”，内容包括：故障发生时间、故障现象描述、故障类型判定、替换原因分析、替换样品的编号/批次/状态、替换操作人、替换后的状态恢复验证记录、替换前后的数据对比。例如某样品替换记录需包含：“2023-11-05 09:00，样品S003因轴承滚珠碎裂（致命故障）停止运行；故障原因：滚珠材料夹杂物超标；替换样品S008，批次L230901，已完成100小时老化；2023-11-05 14:00，替换后启动试验，环境温度60℃，载荷500N，从S003故障前的450小时继续运行；验证结果：振动值≤0.08mm/s（原样品故障前为0.07mm/s），符合要求”。

记录需纳入试验报告的“样品管理章节”，并保留原始记录（如故障照片、替换样品的出厂报告、状态验证测试曲线）。这些记录是后续可靠性评审的关键依据——评审专家需通过记录确认替换动作符合规则，避免因记录缺失导致试验结论被质疑。