加速寿命试验统计分析与优化设计:基于广义比例优势模型
定 价:68 元
丛书名:江西财经大学东亿学术论丛
- 作者:刘展 著,罗世华 编
- 出版时间:2020/5/1
- ISBN:9787509650738
- 出 版 社:经济管理出版社
- 中图法分类:N33
- 页码:186
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16开
产品质量是企业参与市场竞争的主要力量,是企业的生命线,是经济发展的驱动力。可靠性是评价产品质量的重要指标,而加速寿命试验技术是评估产品可靠性的关键技术。利用加速寿命试验进行可靠性评估的关键是建立应力水平与产品可靠性特征量之间的关系,即加速模型。近年来,很多学者对统计加速模型进行了扩展研究。但是,现有的研究成果大多是关于加速失效时间模型和比例危险模型的扩展研究,鲜有文献提出比例优势模型的扩展模型。
《加速寿命试验统计分析与优化设计:基于广义比例优势模型》以产品可靠性试验的优化设计方法及评估方法为具体研究对象,对比例优势模型的扩展模型及其在加速寿命试验统计分析与优化设计过程中的应用进行了深入的研究。
产品质量是企业参与市场竞争的主要力量,是企业的生命线,是经济发展的驱动力。可靠性是评价产品质量的重要指标,而加速寿命试验技术是评估产品可靠性的关键技术。利用加速寿命试验进行可靠性评估的关键是建立应力水平与产品可靠性特征量之间的关系,即加速模型。加速模型可分为两类:物理加速模型和统计加速模型。其中,统计加速模型比物理加速模型的适用范围广泛,因而在基于加速寿命试验的产品可靠性评估过程中更受研究人员青睐。统计加速模型主要包括加速失效时间模型、比例危险模型和比例优势模型。近年来,随着人们对加速模型的深入研究,很多学者开始考虑对这些统计加速模型进行扩展,以使它们的适用范围更广。但是,现有的关于扩展统计加速模型的研究大多只是关于加速失效时间模型和比例危险模型的扩展研究,鲜少有文献提出比例优势模型的扩展模型。
鉴于比例优势模型在基于加速寿命试验的产品可靠性评估体系中的重要性,本书在博士后科研课题“基于扩展线性优势回归模型的产品可靠性统计分析”的研究基础上,以产品可靠性试验的优化设计方法及评估方法为具体研究对象,对比例优势模型的扩展模型及其在加速寿命试验的统计分析与优化设计过程中的应用进行了深入的研究,所开展的具体研究工作如下:
(1)在查阅大量相关文献的基础上,系统性地归纳和梳理了国内外加速寿命试验统计分析方法和加速寿命试验优化设计理论的研究状况和发展动态,分析和讨论了处于可靠性研究领域前沿的研究方向及热点问题。结合经济发展和可靠性工程需求,把理论创新和实际应用两个方面作为切入点,提出研究命题——基于广义比例优势模型的加速寿命试验统计分析与优化设计。
(2)针对比例优势模型(Proportional Odds model,简称PO模型)在加速寿命试验统计分析中应用的局限性问题,提出了该模型的扩展——广义比例优势模型(Generalized Proportional Odds model.简称GPO模型);通过对GPO模型的理论性质进行探讨,说明GPO模型在考虑比例优势效应的同时考虑了时协变量效应及时间规模效应,PO模型是GPO模型的一种特殊形式,并由此说明GPO模型的适用范围比PO模型的适用范围更广:通过数值模拟,将GPO模型和PO模型对同一组加速寿命试验数据进行分析,模拟结果表明基于GPO模型的评估结果比基于PO模型的评估结果更为精确。此外,本书将GPO模型应用于一个实例,分别基于GPO模型和PO模型对Maranowski和Cooper(1999)中6H-S1C MOS电容器的TD-DB数据进行统计分析,通过结果对比,证实了GPO模型在实际应用中的有效性。这一研究成果为基于加速寿命试验的可靠性评估工程提供了有益的理论支持。
(3)将GPO模型应用到截尾样本情况下的加速寿命试验的统计分析中。首先,本书基于截尾样本加速寿命试验数据,利用GPO模型将应力协变量与优势函数联系起来,在同时考虑时协系数效应、时间规模效应及比例优势效应的情况下,给出协变量作用下的产品优势函数表达式;然后根据优势函数建立似然函数方程,并求解协变量系数,从而计算产品在各应力水平下的可靠性指标。此外,本书通过数值模拟,基于GPO模型和PO模型对不同截尾率下的加速寿命试验的失效数据进行分析,分析结果表明:在截尾率为0、5%、10%和15%的情况下,基于GPO模型估计的可靠度的精度始终高于基于PO模型估计得到的可靠度的精度。从而说明,由于GPO模型以时协系数效应和时间规模效应的方式考虑了应力协变量对产品寿命特征的时间累积效应,因此,与PO模型相比较而言,利用GPO模型能更加有效地对加速寿命试验数据进行评估,而且能够减少数据信息的损失,从而能得到具有更高评估精度的可靠性估计值。这些工作探索性地为基于加速寿命试验的产品可靠性评估理论提出了一种新思路。
刘展,西南财经大学统计学博士,现任江西财经大学统计学院教师,同时在江西财经大学博士后流动站工作,主要从事统计理论方法及其在经济领域的应用研究。
1 绪论
1.1 研究背景及问题的提出
1.1.1 研究背景
1.1.2 问题的提出
1.2 研究目的、方法和意义
1.2.1 研究目的
1.2.2 研究的方法
1.2.3 研究的主要意义
1.3 研究思路及技术路线
1.3.1 研究思路
1.3.2 技术路线
1.4 研究的主要内容及创新点
1.4.1 研究的主要内容
1.4.2 本书的创新点
2 文献综述
2.1 加速寿命试验在我国实际工程中应用的研究综述
2.2 加速寿命试验统计分析方法及加速模型研究综述
2.2.1 加速寿命试验统计分析方法的研究综述
2.2.2 加速模型研究综述
2.3 加速寿命试验优化设计研究的综述
2.3.1 单应力型加速寿命试验的优化设计
2.3.2 多应力型加速寿命试验的优化设计
2.4 本章小结
3 GPo模型研究
3.1 GPO模型的提出
3.2 基于GPO模型的产品可靠性评估
3.2.1 可靠性指标的描述
3.2.2 似然函数的构建
3.2.3 可靠性估计
3.3 基于GPO模型的加速寿命试验模拟研究
3.3.1 数据的描述
3.3.2 模拟结果
3.4 基于GPO模型的实例分析
3.4.1 数据背景
3.4.2 基于GPO模型、PO模型的统计分析
3.5 本章小结
4 基于GPo模型的截尾加速寿命试验的统计分析
4.1 模型的建立
4.1.1 基本假设
4.1.2 基于截尾样本数据的极大似然函数
4.2 截尾加速寿命试验数据下产品可靠性的估计
4.3 数值模拟
4.3.1 数值模拟(I)
4.3.2 数值模拟(Ⅱ)
4.4 本章小结
5 置信区间估计及模型验证
5.1 置信区间估计
5.1.1 Fisher信息矩阵
5.1.2 方差一协方差矩阵及参数的置信区间估计
5.1.3 可靠度的置信区间估计
5.2 GPO模型的有效性验证方法
5.3 数值模拟
5.3.1 数据的描述
5.3.2 数值模拟结果及分析
5.4 本章小结
6 基于GPo模型的加速寿命试验优化设计
6.1 基于GPO模型的多重恒定应力加速寿命试验设计
6.1.1 基本假设
6.1.2 极大似然函数
6.1.3 Fisher信息矩阵及协方差矩阵
6.1.4 优化准则
6.1.5 优化算法
6.1.6 数值模拟算例
6.2 基于GP0模型的多重步进应力加速寿命试验设计
6.2.1 试验程序
6.2.2 基本假设
6.2.3 CE模型
6.2.4 似然函数
6.2.5 Fisher信息矩阵及协方差矩阵
6.2.6 优化准则
6.2.7 问题的公式化
6.2.8 数值模拟算例
6.3 本章小结
7 本书总结与展望
7.1 本书工作总
结
7.2 研究展望
附录
附录1 论文中用到的部分程序代码
附录2 本书缩写释义
参考文献
后记