產(chǎn)品突然死亡試驗(yàn)法Sudden Death Test（SDT）及其數(shù)據(jù)可靠性分析
一、關(guān)于突然死亡試驗(yàn)方法
Johnson在1964年，研究給出了使n個(gè)樣本中的r個(gè)樣本失效的試驗(yàn)時(shí)間明顯小于使r個(gè)樣本中的r個(gè)樣本失效的試驗(yàn)時(shí)間的結(jié)論。
Johnson指出，實(shí)際上對(duì)于壽命時(shí)間服從威布爾分布的樣品來(lái)說(shuō)，當(dāng)形狀參數(shù)β=1（也稱為斜率），使得20個(gè)樣本中的10個(gè)樣本失效的平均試驗(yàn)時(shí)間大約是使得10個(gè)樣本中的10個(gè)樣本都失效的平均試驗(yàn)時(shí)間的23.86%。如果是威布爾分布的形狀參數(shù)β=2時(shí)，使得20個(gè)樣本中的10個(gè)樣本失效的平均試驗(yàn)時(shí)間大約是使得10個(gè)樣本中的10個(gè)樣本都失效的平均試驗(yàn)時(shí)間的48.85%。如果形狀參數(shù)β為0.5時(shí)，大約是5.69%。也就是說(shuō)，使用更多的樣本進(jìn)行試驗(yàn)，可以減少試驗(yàn)時(shí)間，具體減少的試驗(yàn)時(shí)間數(shù)量還與產(chǎn)品的形狀參數(shù)β相關(guān)。但是，增加了試驗(yàn)樣本，由于未失效樣本帶來(lái)的測(cè)試成本以及需要更多測(cè)試能力的需求，使得試驗(yàn)的成本也會(huì)增加。這就存在一個(gè)試驗(yàn)時(shí)間、樣本量、成本之間的權(quán)衡問(wèn)題。關(guān)于如何權(quán)衡，后續(xù)會(huì)介紹。
Johnson稱這種將樣本進(jìn)行分組進(jìn)行試驗(yàn)的方法為突然死亡試驗(yàn)方法（Sudden Death Test），當(dāng)前很多的抽樣檢驗(yàn)方法、可靠性試驗(yàn)方法、加速壽命試驗(yàn)（ALT）等也是基于該思想進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)的。這種試驗(yàn)方法是將樣本分成組，然后每組的第一個(gè)失效樣本出現(xiàn)時(shí)截止該組試驗(yàn)。
二、什么是突然死亡試驗(yàn)方法
根據(jù)Johnson的表述，突然死亡試驗(yàn)方法（Sudden Death Test）是將n個(gè)試驗(yàn)樣本分成g組，每組均包含r個(gè)樣本。對(duì)每組樣本分別進(jìn)行試驗(yàn)，直到出現(xiàn)第一個(gè)樣本失效截止的試驗(yàn)方法，稱為突然死亡試驗(yàn)方法。
三、突然死亡試驗(yàn)方法的應(yīng)用
SDT試驗(yàn)方法在汽車等行業(yè)使用較多，包括軸承、車輪、鏈條等設(shè)備的試驗(yàn)都有使用SDT試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。如果試驗(yàn)費(fèi)用成本高，這種SDT的試驗(yàn)方法較為推薦。另外，如前所述，加速壽命試驗(yàn)其實(shí)也是屬于SDT。相比較零故障試驗(yàn)或0-1試驗(yàn)，SDT試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是提供了故障數(shù)據(jù)，但是試驗(yàn)時(shí)間會(huì)比零故障的貝葉斯試驗(yàn)長(zhǎng)。但是，這些額外得到的故障信息對(duì)于后續(xù)質(zhì)保非常有用。
四、如何進(jìn)行突然死亡試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可靠性分析
4.1 滾動(dòng)軸承的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
假設(shè)軸承的可靠度要求是50000次循環(huán)的可靠度為0.95，置信度為70%。該軸承的制造商需要開展可靠性試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證是否滿足這個(gè)可靠性要求。由于該制造商的試驗(yàn)室只能每次最多進(jìn)行5個(gè)樣本的試驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)了20個(gè)樣本，4組試驗(yàn)的方案。試驗(yàn)時(shí)采用按照順序執(zhí)行方法。每組試驗(yàn)到出現(xiàn)第一個(gè)故障即截止。
| 組別 | 失效循環(huán)次數(shù) |
|---|---|
| 1 | 53275 |
| 2 | 57863 |
| 3 | 51195 |
| 4 | 60958 |
把這些軸承試驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入到posweibull軟件，第一列添加“失效的循環(huán)次數(shù)”，類型為數(shù)值；第二列為數(shù)量，類型為數(shù)值；第三列為狀態(tài)（故障/刪失），類型為文本（也可以選擇數(shù)值，選擇數(shù)值類型時(shí)，可以輸入1或者0代表故障或刪失）。
據(jù).png)
然后將失效的循環(huán)次數(shù)、數(shù)量、狀態(tài)列按照如下圖設(shè)置。計(jì)算方法選擇極大似然法（因?yàn)橛休^多的刪失數(shù)據(jù)）。然后點(diǎn)擊確定即可計(jì)算得到結(jié)果。
次數(shù)計(jì)算結(jié)果.png)
軸承壽命試驗(yàn)概率圖.png)
通過(guò)概率圖分析、參數(shù)估計(jì)值、擬合優(yōu)度檢驗(yàn)等，確定該產(chǎn)品適用于威布爾分布進(jìn)行分析后，點(diǎn)擊【壽命計(jì)算】按鈕，并將時(shí)間改為50000，計(jì)算得到其可靠度為0.980766，能夠滿足可靠度大于0.95的要求。
品威布爾分布計(jì)算的結(jié)果.png)
4.2 膠印橡膠毯的突然死亡試驗(yàn)法的可靠性評(píng)估
膠版印刷橡膠毯是由多層組成的產(chǎn)品，具有將顏色從基質(zhì)直接轉(zhuǎn)移到紙張或紙板上的作用。
根據(jù)ISO 12636標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)圖形機(jī)印刷的膠版印刷橡膠毯分為傳統(tǒng)膠版印刷和壓縮印刷膠版印刷兩類。
印刷機(jī)的一個(gè)重要特征是其持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)。根據(jù)印刷類型和印刷工作的性質(zhì)，安裝在印刷機(jī)上的印刷橡膠毯通常會(huì)持續(xù)3到6個(gè)月，但由于許多外部因素，印刷橡膠毯在第三次印刷（壓?。r(shí)也經(jīng)常出現(xiàn)故障，其中更常見的是：來(lái)自空間的灰塵，來(lái)自紙張本身的灰塵（其在紙張格式化期間從切割中出現(xiàn)）、來(lái)自干燥的油漆以及來(lái)自其他固體物體（其可以從待打印紙張的厚度粘到打印橡膠本身上），通常情況下，印刷橡膠毯也會(huì)因安裝和調(diào)整不當(dāng)、生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷或非品牌制造商的本身缺陷而使機(jī)器無(wú)法工作。
由于印刷用橡膠毯的壽命時(shí)間較長(zhǎng)，為縮短試驗(yàn)時(shí)間，使用突然死亡試驗(yàn)方法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。共設(shè)計(jì)了50個(gè)樣本的試驗(yàn)，分成10組，每組5個(gè)橡膠毯進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè)橡膠毯無(wú)法再進(jìn)行印刷則停止。
將試驗(yàn)的數(shù)據(jù)錄入到PosWeibull軟件中，第一列為組別、第二列是橡膠毯故障時(shí)間（不能印刷的時(shí)間）、第三列是數(shù)量、第四列是故障/刪失狀態(tài)。使用威布爾分布、極大似然法進(jìn)行分析，得到了該橡膠毯的壽命數(shù)據(jù)估計(jì)結(jié)果。
法的可靠性評(píng)估.png)
五、注意事項(xiàng)
使用突然死亡法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時(shí)，通常是用于產(chǎn)品驗(yàn)收試驗(yàn)，它的優(yōu)勢(shì)是能夠縮短試驗(yàn)時(shí)間。
但是，使用該方法進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，還是有較多的地方需要注意的，比如根據(jù)產(chǎn)品的故障特點(diǎn)判斷是否適用等。詳細(xì)的注意事項(xiàng)可咨詢我們了解更多。