競(jìng)爭(zhēng)失效分析方法及注意事項(xiàng)
一、什么是競(jìng)爭(zhēng)失效分析
競(jìng)爭(zhēng)失效分析（Competing Failure Analysis）是一種特殊類型的壽命數(shù)據(jù)分析，其目的是在存在競(jìng)爭(zhēng)模式下估計(jì)產(chǎn)品的故障概率。
通常情況，產(chǎn)品的失效原因是多種多樣，產(chǎn)品的失效往往是由于其中的一種或者多種原因（故障模式）導(dǎo)致的。到底是哪種故障模式導(dǎo)致的失效，這就存在競(jìng)爭(zhēng)失效問(wèn)題（也稱為競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)，Competing risks）。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)所收集到的壽命數(shù)據(jù)存在競(jìng)爭(zhēng)失效時(shí)，必須引起注意，否則會(huì)得到錯(cuò)誤的分析結(jié)果。由于收集到的故障數(shù)據(jù)都是來(lái)自于同樣的產(chǎn)品，一般情況下我們不希望把這些數(shù)據(jù)分割成獨(dú)立的多組數(shù)據(jù)單獨(dú)分析。此時(shí)，我們可以使用競(jìng)爭(zhēng)失效模型對(duì)這些壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。我們可以將產(chǎn)品的失效當(dāng)作串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型，每一個(gè)故障模式都是串聯(lián)系統(tǒng)的一個(gè)模塊。競(jìng)爭(zhēng)失效分析是將故障數(shù)據(jù)按照故障模式分組進(jìn)行分析（這里的分組不是認(rèn)為他們之間相互獨(dú)立，后續(xù)會(huì)詳細(xì)介紹），然后將各故障模式的分析結(jié)果綜合起來(lái)，求出產(chǎn)品的可靠性分析結(jié)果。
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二、忽略競(jìng)爭(zhēng)失效會(huì)有哪些影響
在分析壽命數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，往往習(xí)慣性地將采集到的故障數(shù)據(jù)錄入Posweibull等軟件，然后直接就選擇分布進(jìn)行分析，而沒(méi)有深入分析這些采集的壽命數(shù)據(jù)是否存在異常數(shù)據(jù)、是否存在不同故障模式的問(wèn)題。這樣的處理方式，可能造成選錯(cuò)分布類型并得到錯(cuò)誤的可靠性分析結(jié)果。其實(shí)，在采集樣品的故障數(shù)據(jù)時(shí)，通常都會(huì)記錄下樣品故障的現(xiàn)象，甚至進(jìn)行失效分析、確定失效模式。如果能夠較好利用這些信息，那么在做壽命數(shù)據(jù)處理時(shí)，就可以對(duì)壽命數(shù)據(jù)按照故障模式進(jìn)行分組，然后使用競(jìng)爭(zhēng)失效模型進(jìn)行分析，將會(huì)得到更為貼近產(chǎn)品實(shí)際可靠性水平的分析結(jié)果。
三、競(jìng)爭(zhēng)失效的壽命數(shù)據(jù)有哪些特點(diǎn)
在分析壽命數(shù)據(jù)時(shí)，將壽命數(shù)據(jù)錄入到軟件并進(jìn)行壽命分析后，查看概率圖（威布爾紙）上的數(shù)據(jù)點(diǎn)是否在一條直線上。如果具有明顯的彎曲曲線形狀、多段曲線形狀時(shí)，需要考慮所分析的壽命數(shù)據(jù)是否存在不同故障模式（不同批次，關(guān)于不同批次問(wèn)題，專門(mén)進(jìn)行介紹）問(wèn)題。如下圖所示的故障數(shù)據(jù)，存在競(jìng)爭(zhēng)失效的可能性。
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四、競(jìng)爭(zhēng)失效分析方法
為分析包含多個(gè)故障模式的壽命數(shù)據(jù)，我們需要分別對(duì)每個(gè)故障模式的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。假設(shè)已按照故障模式類別對(duì)壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析（若未明確是否存在多個(gè)故障模式，則需要先進(jìn)行是否存在多故障模式的判斷），在對(duì)每個(gè)故障模式的數(shù)據(jù)分析時(shí)，我們把其它故障模式的數(shù)據(jù)當(dāng)作刪失處理。假設(shè)產(chǎn)品A的壽命數(shù)據(jù)共1、2、3共3個(gè)樣本，分別包含故障模式A1、A2、A3共3種故障模式。在分析故障模式A的時(shí)候，我們把A2、A3故障模式對(duì)應(yīng)的壽命數(shù)據(jù)設(shè)置為刪失。為什么假設(shè)為刪失呢？假設(shè)樣本編號(hào)為2的樣本在T2時(shí)間出現(xiàn)故障模式A2，樣本編號(hào)為3的樣本在時(shí)間T3出現(xiàn)A3故障模式。當(dāng)在一定時(shí)間后（T2或T3后一段時(shí)間），理論上樣本2和樣本3也會(huì)出現(xiàn)故障模式A1，只是先出現(xiàn)了故障模式A2或A3，導(dǎo)致沒(méi)有監(jiān)測(cè)到A1故障模式的出現(xiàn)。所以，在分析故障模式A1時(shí)，假設(shè)樣本2和樣本3是刪失的，即沒(méi)監(jiān)測(cè)到A1出現(xiàn)（但是在一定時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)）。
當(dāng)分析得到了各故障模式的可靠性分析結(jié)果，即可使用串聯(lián)系統(tǒng)可靠性分析理論可得到產(chǎn)品的可靠性分析結(jié)果。
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n——是故障模式個(gè)數(shù)。
上面的分析方法是假設(shè)已知壽命數(shù)據(jù)的具體故障模式的情況。當(dāng)不清楚壽命數(shù)據(jù)是否包含多個(gè)故障模式的時(shí)候，需要先進(jìn)行判斷，然后再確定是否采用競(jìng)爭(zhēng)失效模型進(jìn)行壽命數(shù)據(jù)分析。
對(duì)于已知分組的壽命數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)失效分析、未知分組的壽命數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)失效分析，均可使用最新版的Posweibull的競(jìng)爭(zhēng)失效分析模塊進(jìn)行分析。
五、競(jìng)爭(zhēng)失效分析使用注意事項(xiàng)
在使用競(jìng)爭(zhēng)失效分析方法時(shí)，需要注意：
（1）不能夠僅僅因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)失效模型比單個(gè)分布（如威布爾分布）更適合壽命數(shù)據(jù)而使用競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)模型，但如果壽命數(shù)據(jù)確實(shí)有多種故障模式存在，則應(yīng)該使用競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)模型；
（2）如果明確知道收集的壽命數(shù)據(jù)包含多個(gè)故障模式，那么可以使用競(jìng)爭(zhēng)失效模型。
（3）我們判斷是否要采用競(jìng)爭(zhēng)失效模型，可以選擇競(jìng)爭(zhēng)失效模型以及其它分布模型，對(duì)比查看擬合優(yōu)度值A(chǔ)ICc或BIC、AD值等。AICc或BIC值越靠近0，擬合效果越好。
（4）在處理壽命數(shù)據(jù)時(shí)，通常存在到底選擇競(jìng)爭(zhēng)失效還是選擇混合威布爾分布模型問(wèn)題。對(duì)于這種情況，可以借助AICc、BIC值進(jìn)行判斷選擇。