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可靠性验证方案怎么做(示例)

嘉峪检测网        2020-03-20 11:08

质量工作者经常要面对产品验收问题。通常的做法是抽样验收,从一批产品中抽取一定数量的样本进行检验,不良品数不超过某个值则接收这批产品,否则拒收这批产品。

 

如果我们关注产品的可靠性指标,如何做出接收还是拒收这批产品的结论呢?

 

先说说可靠性的概念和可靠性度量指标。

 

产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力,称为产品的可靠性。

  • “规定的条件”是指使用条件、维护条件、环境条件和操作技术。环境条件越恶劣,产品的可靠性越低。

  • “规定的时间”是指规定的工作时间,这是可靠性定义中的核心。工作时间越长,可靠性水平越低。

  • “规定的功能”是指产品规格书中给出的正常工作的性能指标。产品丧失规定功能的状态称为故障或失效。

 

产品在规定的条件下、规定的时间内能完成规定功能的概率叫做产品的可靠度,也称为生存概率。可靠度表示一大批产品可靠性的统计特征。如某产品在500小时的可靠度为95%,表示这批产品经过500小时约有95%仍可完成规定功能。对于一种产品来说,它在规定的条件和规定功能的情况下,其可靠度是时间的函数,称为可靠度函数或生存函数。可靠度函数用下式表示:

R(t)=P{T > t}

 

一位电子行业的学员提出,他们的可靠性试验方案是抽取一定数量的产品,常规条件下进行1000小时的可靠性试验,如果没有失效的产品,则说明这批产品的可靠性是合格的。这种问题就是典型的可靠性验证问题。可靠性验证的目的是判断一批产品的可靠性指标是否满足要求。例如,要使一批产品的寿命在3000小时以上的比率至少达到95%,或者验证某种产品的平均故障间隔时间至少达到5000小时等。

 

进行可靠性验证首先要知道这种产品的寿命所服从的分布和一个参数。如果是Weibull分布,需要知道其形状参数;其它分布则需要知道尺度参数。某种产品寿命数据服从什么分布、参数是多少?这些都需要根据历史数据来确定。

 

进行可靠性验证的第一步就是要确定抽样方案,根据实际情况可以有两种选择:

(1)费用不是问题,唯一的要求就是试验的时间要短;

(2)费用捉襟见肘,抽取的产品数量有限,试验时间长一些可以接受。

 

下面我们通过例题说明这两种抽样方案的实现方法:

 

《基于MINITAB的现代实用统计(第二版)》P364例12-14 某工厂准备进行一项某产品的寿命试验,要使该批产品寿命在3000小时及以上的达到90%。已知该产品寿命服从形状参数为3的Weibull分布,试验周期确定为1500小时,最大失效数为1,要抽取多少件产品进行可靠性试验?

 

MINITAB18操作路径为:统计>可靠性/生存>试验方案>验证,在“要验证的最小值”区域选择“可靠度”,在其后的文本框中输入0.9,在时间后的文本框中输入3000,表示3000小时至少还有90%的产品可以达到规定功能;“允许的最大失效数”输入1,选择“每个单元的检验时间”单选按钮,在文本框中输入1500:

 

可靠性验证怎么做

 

Minitab输出结果为:

可靠性验证怎么做

 

结果显示,需要抽取361件产品进行1500小时常规可靠性试验,如果失效产品数不超过1件,则这批产品通过可靠性验收,实际置信水平是95.1062%,犯第一类错误的概率不到5%。

 

要验证的可靠性指标除了以可靠度及对应的时间方式给出外,还可以是分布的参数、累积失效概率的百分位数及时间或者是平均故障间隔时间。

 

需要注意,这里进行的可靠性试验一定是常规可靠性试验,也就是导致产品失效的原因(通常称为应力)是产品的正常使用水平,与加速寿命试验中的应力水平有区别。

 

如果受试验费用限制,只能抽取200件产品进行试验,允许1件失效,此时我们需要确定试验时间,对话框的设置如下:

 

可靠性验证怎么做

 

结果为:

可靠性验证怎么做

 

此时需要进行1826.53小时的可靠性试验。同样,如果失效产品数不超过1个,则接收这批产品。

 

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来源:统计应用指南李涛林