Weibull寿命分布形状参数选取对可靠性评估与设计的影响分析.pdfVIP

w。ibull寿命分布形状参数选取对可靠性评估与设计的影响分析 一491一 Weibull寿命分布形状参数选取对可靠性评估 与设计的影响分析 李凌江，李海波，吴建国，徐 静，冯国林 (北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室，北京 100854) 摘要：可靠性验证试验是为分析评价产品的可靠性是否达到预定目标而进行的试验。在产品的失效分布为威布尔分布 时，验证试验设计需要解决三个关键问题，一是分布形状参数的选取，二是试验样本量设计，三是任务时间设计。在工程 上一般由工程师根据经验确定威布尔分布形状参数，将威布尔分布转换为指数分布进行验证试验设计，而试验样本量及任 务时间由预定目标和成本限制共同决定，因此不同的工程师将给出不同的设计方案。本文针对完全数据、定时截尾数据、 可靠性增长数据三种数据类型，通过置信分布的方法给出了不同方案之间的评价标准。失效分布为成布尔分布的产品，其 可靠性验证试验存在试验样本量较多的问题，在试验成本受限时，无法直接验证产品的可靠性指标。在试验成本相对便宜 时，本文给出了一种间接验证的方法，通过延长任务时间，将验证较短任务时间下的较高可靠度转换为验证较长时间下的 较低可靠度。本文通过可靠度的置信分布得到生产方风险、使用方风险，获得满足双方风险要求的样本量，从双方风险的 角度对试验方案进行评估。 关键词：可靠性验证试验；威布尔分布；置信分布；生产方风险；使用方风险 的工作经验。缺点是不同的设计者，因工程经验的认 0引言 识不同，会设计出不同的试验方案。如何衡量这些不 产品在设计定型和批量生产之前，都需要进行可 同实验方案之间优良性，是这个方法面临的一个 靠性验证试验。可靠性验证试验是为验证产品的可靠 问题。 性是否达到给定的标准而设计的试验，通常这个标准 针对上述问题，试验工作者们使用分布估计来估 是在一定的置信水平之下。验证试验一般会很昂贵和 计参数，而不是只用点估计来估计参数。按照这个思 耗时，因此设计试验的样本量以及总的试验时间，是 想，学者们从贝叶斯观点和频率学观点分别发展了两 验证试验最关心的两个问题。 类方法：贝叶斯方法和置信推断方法。 在设计可靠性验证试验时，为达到预期指标，在 贝叶斯方法应用非常广泛，设计者们将以往的工 指定失效数的情况下对投入试验的样本量有一个最低 程经验知识概括为为模型参数的先验分布，然后联合 的要求。这里的预期指标可以是某个分位寿命的精 必威体育精装版的可靠性信息对产品进行可靠性分析。在Lu， 度，也可以是某个预定时刻可靠度，在本文中我们考 M．一W．and 虑任务时间下的可靠度。在总的试验时间确定后，满 有限总体情形下，就无先验分布，均匀信息先验分 足要求的最少样本量由寿命分布的参数确定，对 布，Polya先验分布介绍了贝叶斯方法的应用。w． andL Weibull分布而言，最小样本量由形状参数和特征寿Q．Meeker 命共同确定。因此，在寿命分布为Weibull分布场 对贝叶斯方法在可靠性验证试验设计上的应用有详细 合，如何选择恰当的形状参数，是试验设计时非常关 的介绍，并且可以找到一些成功的实际应用例子。使 键的问题。 用先验分布来融合模型参数的历史信息和相关的信 一个简单常用方法是，工程师先根据工程经验来 息，是贝叶斯方法的优势。如何选择一个好的先验分 对威布尔形状参数进行预估，将难以处理的威布尔分 布，是贝叶斯方法成功应用的关键，但这也是一个具 布转换成为指数分布，然后使用指数分布情形下的验 有争议性的难点。 证试验方法获得达到验证要求的试