基于多变量优化的恒定应力加速退化试验设计

为了实现高可靠长寿命产品加速退化试验的高效开展,提出一种可以同时优化加速应力水平、各水平下试样数、各水平测试时间等多个试验设计变量的恒定应力加速退化试验优化设计方法。基于Wiener过程与阿伦尼斯模型建立加速退化模型,以可靠寿命估计精度为目标函数,以试验总经费为约束条件,应用遗传算法搜索最优试验方案,并通过敏感性分析确定优化方案的有效性。以某碳膜电阻器为对象开展加速退化试验优化设计的实例分析来证明所提方法的合理性。敏感性分析结果表明,所提方法的优化结果具有良好的稳健性。     

基于Wiener过程的多应力加速退化试验设计

针对许多产品的性能往往受到多个应力的影响,研究多应力加速退化试验的优化模型. 首先介绍了退化轨道的一般框架,然后在此框架上建立基于Wiener过程的多应力性能加速退化试验优化模型.在试验总费用的约束下,通过最小化产品寿命分布$p$分位点的渐进方差来确定各应力水平下试验的产品数、性能参数的采样间隔及采样次数等.最后给出一个示例验证了模型的有效性.     

恒定应力加速退化试验差异化设计

针对高可靠性长寿命产品的寿命估计问题,提出多应力水平的恒定应力加速退化试验差异化设计方案。采用考虑随机效应的非线性Wiener过程模型来描述产品的退化路径,给出了基于极大似然估计的未知参数估计方法。为了差异化地决策每个应力水平对应的加速退化试验所需的样本数量、测量时间间隔和测量次数的最优组合,建立了以试验总成本为约束,平均失效前时间的渐近方差最小化为目标的优化模型,并提出了相应的遗传算法以用于高效地求解模型的最优值。最后通过实例和仿真试验,验证了模型和方法的有效性和实用性。     

基于Wiener过程的步进应力加速退化建模

在现有的步进应力加速退化试验中,应力水平的改变时间通常被事先确定,这对高可靠性产品存在一定的不合理性。用Wiener过程描述产品性能退化轨道,在试验中当产品性能退化到某一阈值时,改变其应力水平,从而产品的应力水平改变时间是服从逆高斯分布的随机变量。基于该情形建立产品的步进应力加速退化模型。考虑到模型的计算复杂性,采用贝叶斯马尔科夫链蒙特卡罗方法获取模型参数的极大似然估计,最后通过仿真试验验证文中的模型和方法。     

加速退化试验与加速寿命试验相结合的产品可靠性评估

提出加速退化试验与加速寿命试验相结合的对高可靠长寿命产品进行快速可靠性评估与寿命预测的新方法. 在建立合适退化轨迹模型的基础上,推出产品各应力下的失效分布函数. 根据这些分布函数利用数值仿真方法产生各应力下的伪失效寿命数据,利用加速寿命试验中的寿命试验数据的处理方法进行处理,然后外推出产品在正常应力下的失效分布函数. 该方法可以避免加速退化模型的分析和建模过程,在评估结果具有一定精度的情况下减少了研究工作量. 最后的实例计算表明了本文方法的有效性.     

基于步进加速退化试验的电子产品可靠性评估技术

为实现高可靠、长寿命产品的可靠性评估,提出了步进加速退化试验的新方法.首先给出了步进加速退化试验方法及其基本假设,然后探讨了步进退化数据向恒加退化数据的折算方法,在此基础上提出了基于伪失效寿命的步进加速退化可靠性评估算法和基于随机退化轨迹的步进加速退化可靠性评估算法,最后利用试验数据对该方法进行了验证.结果表明:与恒加退化试验相比,该方法可以极大地缩短试验时间和减少试验样本,因此,具有更高的效费比.     

具有一阶自回归测量误差的步进加速退化可靠性分析

针对传统方法在步进应力加速退化建模时常常忽略测量误差间自相关性的问题,提出一种具有一阶自回归(AR(1))测量误差的步进应力加速退化可靠性分析方法.利用Wiener过程描述产品的性能退化过程,同时引入一阶自回归AR(1)模型表征具有自相关性的测量误差项.然后,建立漂移系数与加速应力之间的加速关系模型,并对漂移系数进行随机化处理以表征产品个体差异性.在首达时概念下,给出失效时间分布函数和概率密度函数的解析表达式.然后,提出一种加速退化模型参数极大似然估计方法.最后,通过激光器算例分析验证了本文方法的适用性和有效性,结果表明:与传统方法相比,本文方法建模合理性更优,且能有效提高产品退化可靠性分析精度,进而为产品合理维修决策的制定提供有力支撑.     

基于伪寿命分布的退化数据可靠性评估方法

提出一种利用加速退化数据对产品进行可靠性评估与寿命预测的建模与参数估计方法。首先,针对加速退化数据的特点,建立了加速条件下特征参数退化曲线的连续时间函数模型。进而,结合工程中常用加速模型,建立了加速退化模型参数估计的整体似然函数,并基于Fisher信息阵采用整体推断的极大似然法给出整体模型参数的区间估计。该方法能够有效利用不同加速应力水平下产品退化数据的横向信息,并综合连续时间函数模型对产品退化曲线拟合性强的优点,可提高产品可靠性评估与寿命预测的精度。以某电子产品为例进行了应用实例分析。     

融合先验加速退化与外场退化信息的可靠性评估方法

针对性能退化过程服从Wiener过程的产品,运用贝叶斯统计推断法,提出了一种融合同类产品加速退化试验(accelerated degradation test, ADT)信息与个体外场退化信息的可靠性评估方法。考虑到内、外场应力环境之间的差异,提出了基于修正系数的Wiener过程双参数修正模型;分别建立了步进ADT数据模型与外场退化数据模型,得到各应力下分布参数估计值;利用加速因子,将各加速应力下分布参数估计值折算到正常工作应力下,构成未知参数先验分布的数据样本;采用CvM检验法,确定未知参数最优先验分布类型及其超参数估计值;构建了外场退化数据下未知参数的后验分布函数,采用马尔可夫蒙特卡罗方法,得到参数的后验分布均值。通过实例分析验证了所提方法的正确性和实用性,结果表明,本方法可有效处理先验ADT信息与外场退化信息之间的融合评估问题。     

二项式分布场合加速退化零失效可靠性验证试验

对于长寿命高可靠产品,采用零失效可靠性验证试验需要大量的时间或者样本。为了缩短试验时间,建立了一种在二项式分布场合下基于性能退化数据的加速退化零失效可靠性验证试验方法。首先从加速退化模型和测量数据估计样品在规定时间内的退化量及其方差,然后在使用方风险和可用试验样本量的约束下,对试验费用进行优化,得到了最优的试验方案,并给出了单个样品停止试验的判定规则。最后通过一个实例证实了该方法能有效地缩短试验时间。灵敏度分析表明,在规定时间内退化量的预估值对试验方案的优化结果影响较大。     

Optimal Design for Accelerated Degradation Tests with Several Stresses based on Wiener Process

Design for accelerated degradation tests (ADTs) in most literature concentrates on the case of just one stress, but the performance of many highly reliable products are affected by several stresses simultaneously, so it is necessary to study the optimal models for the ADTs with several stresses. This article first introduces a basic modeling framework of degradation path and then proposes an optimal model for ADTs with several stresses based on Wiener process. Under the constraint of total experimental cost, sample size, measurement times, and measurement frequency are obtained by minimizing the asymptotic variance of the estimated 100_p^th percentile of the product's lifetime distribution. Finally, a numerical example is presented to illustrate the proposed model.     

基于状态转移随机模型的SSADT可靠性评估方法

为评估步进应力加速退化试验 (step stress accelerated degradation test, SSADT)中具有非线性退化趋势的产品的可靠性,提出一种基于状态转移的随机退化建模与可靠性评估方法。首先将状态转移关系与高斯随机过程相结合建立步进应力随机退化模型,以表征微观缺陷的产生和发展对宏观性能的影响;然后应用最佳线性逼近和随机过程曲线边界首达理论建立可靠性模型;最后将其应用在介质振荡器(dielectric resonator oscillator, DRO)贮存可靠性评估中。以修正高斯牛顿算法和Powell共轭梯度算法相结合的方法对退化模型参数进行识别,其结果表明,状态转移随机退化模型能够有效地刻画产品SSADT中性能退化的非线性趋势特性和随机特性,得到较为准确的评估结果。     

基于拓展退化率布朗运动模型的可靠性预测

工程应用中,恒定应力假设很难满足,现场采集的退化数据也反应了随机应力引起的波动性。针对考虑现场环境不确定性影响的设备可靠性预测问题,为了给予现场检测数据获取更加真实可靠的可靠性推断结果,提出联系加速老化试验默许与考虑应力可变性的方法,通过退化率布朗运动模型的泰勒级数近似表示法预测现场可靠性,实现了随机应力下退化可靠性分析问题。通过仿真研究表明,该拓展模型得到并验证了产品在随机应力下的加速效应,并证明该方法是一种联系加速老化试验与现场应用的有效工具。     

Optimum design of equivalent accelerated life testing plans based on proportional hazards-proportional odds model

The optimum design of equivalent accelerated life testing plan based on proportional hazards-proportional odds model using D-optimality is presented.The defined equivalent test plan is the test plan that has the same value of the determinant of Fisher information matrix.The equivalent test plan of step stress accelerated life testing(SSALT) to a baseline optimum constant stress accelerated life testing(CSALT) plan is obtained by adjusting the censoring time of SSALT and solving the optimization problem for each case to achieve the same value of the determinant of Fisher information matrix as in the baseline optimum CSALT plan.Numerical examples are given finally which demonstrate the equivalent SSALT plan to the baseline optimum CSALT plan reduces almost half of the test time while achieving approximately the same estimation errors of model parameters.     

加速应力下基于退化量分布的可靠性评估方法

基于退化量分布的方法是一种被广泛应用的可靠性评估方法,然而对此方法在加速退化试验中研究并不充分。为避免依据经验或主观判断建立可靠性模型容易造成评估结果不准确的问题,以退化量分成正态分布的情况为例研究了加速应力下的可靠性评估方法。其主要特点是利用加速因子不变原则推导出模型参数随加速应力的变化规律,从而建立可靠性模型。研究结论表明所提的评估方法克服了以往方法容易造成评估结果不准确的问题。     

带装卸顺序约束的装载配送联合优化算法研究

互斥产品(如液体、危险化学品等)不能混装到同一个容器中,物流企业通常使用多隔舱运输车为顾客配送多种互斥产品,合理确定装载与配送路径是提高配送效率、降低配送成本的重要手段.本文考虑互斥产品的装卸顺序约束、在途运输时间约束等,构建了以配送成本最小化为目标的互斥产品装载配送联合优化模型,设计了求解模型的改进遗传算法,算法采用蜂王进化和基于概率的边重构交叉运算,有效提高了寻优能力.本文利用Augerat提供的车辆路径问题标准测试集构造算例测试算法的运行时间和求解效果.结果显示,改进遗传算法的求解效果明显优于经典遗传算法.对于小规模算例,改进的遗传算法可以得到精确最优解,对于中等规模和不超过101个顾客点的大规模算例,改进的遗传算法可以在130秒内得到近似最优解.本文的创新点在于构建了一类新的车辆路径扩展问题的数学模型并设计了求解模型的快速有效算法,为物流企业制定多类型互斥产品配送计划提供了理论依据和算法支持.