简介可靠性理论(四)

讲师风采
曹晋华
讲师简介:
曹晋华,中国科学院应用数学所研究员、运筹学研究室主任、博士生导师。主要研究方向是:可修系统可靠性分析、寿命分布类、运筹学的随机模型、制造系统的随机优化等。代表性著作有《可靠性数学引论》等。发表论文80……
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假定系统只有正常和失效两种状态。系统在失效前的一段正常工作时间称为寿命。由于失效是随机现象,因此,寿命可用非负随机变量X 及其分布函数F(t)=P{X ≤t}(见概率分布)来描述。 对失效后不加修复的单元,其可靠性用可靠度来刻画。单元在时刻t的可靠度R(t)定义为:在一定的工作条件下在规定的时间【0,t】中完成其预定功能的概率。
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那么在可靠性理论里头对于完全数据、不完全数据,尤其对不完全数据的统计是一个可靠性统计分析里面的一个特有的特点。因为大部分数理统计的方法处理完全数据的情形比较多,在可靠性里头出现大量的是不完全数据。其他就是分步检验,比如刚刚讲的电子元器件是不是指数分布,符合不符合指数分布需要检验。你就要对这一批数据做统计分析,分析它们符合不符合指数分布或者符合不符合威布尔分布等等。 参数工具,如果已经知道它符合了指数分布,这个指数分布的参数兰达多大,怎么把这个兰达估计出来。如果是威布尔分布怎么把这个α、兰达给它估计出来。这个估计可以是点估计,也可以区间估计等等。 抽样验收是指你生产出来的这批产品符合不符合你当时设计的可靠性的要求?你不可能对所有产品都来抽样都来做实验,你只能抽一部分样本,抽少量的样本进行实验,来通过分析得到的整批这一批产品是否合格,就是可靠性是否合格要得出这么一个结论。这是抽样验收的内容。 关于说明实验就是这样,就是说很多产品,当然现场数据是,但是更准确的还是实验数据,还是实验室的数据。但是面临着一个问题就是说你这个现代产品寿命越来越长,你要做实验的话很可能做了很长时间还没有坏的,怎么办?而这个数据马上就要用了,在可靠性里面一个重要内容就是关于加速寿命实验。比如说通过升高温度,通过增加压力等等通过一些强化进行强化实验来使它快点坏。那么这就面临一个问题,你这种强化的结果最后这些数据你要把它折合成标准情况下、典型情况下的数据。这中间有一个替换的折算的问题,怎么来设计这个加速寿命实验。这也是可靠性统计一个很重要的理论问题。这个方面,我们国家在80年代、90年代的时候有一批搞统计数学的人是做了很多很好的工作。 那么在统计数学里头有经验方法和BAS方法。经典方法就是通常的统计方法,按照数据分析什么的。BAS方法它是把一些先验的知识,对于产品的先验的尝试、先验的知识加到我这个统计分析里头去,就是拿一下先验经验搀和到统计分析里面头。当然它有一定的优越性,特别当你这个数据很早的时候,数据很早,经典方法很难用,你要加紧一些人为的人的经验、人的知识就可以得到比较好的结果,原来得不到的现在能够得到了。 在我们国家有一批人在BAS方面研究到这种程度,就是研究一个课题有几年曾经挺热的就是无失效数据。就是你一批产品实验到某一个时刻一个都没坏,那么怎么办?没有失效数据。现在他们研究了一套理论就用BAS方法,这个也是数据,没有失效数据本身也是数据。再加上经验、人的知识来进行分析,来对这批产品进行统计推断。他们用的就是BAS方法等等,这个方面的统计分析方法有很多了,在这里不一一介绍了。 但是我们国家面临的一个很大的问题就是元部件的基础数据非常缺乏,可以说元部件可靠性实验和数据分析是可靠性研究和应用中间最基础的工作,而我们国家这个基础工作很薄弱。在实践中间由于没有数据,我们大量使用美国的元部件的数据或者是日本的元部件的数据。这个方面的工作相当薄弱,这个涉及到我们国家本身可靠性的工作尽管起步还是很早,刚刚讲了1960年的时候电子部已经有有关可靠性的研究所成立了。但是有关这个方面的投入,不管是经费上的投入还是人力上的投入都很差,远远不够,直到现在仍然是一个很薄弱的环节。 第二个面临的很大的问题就是几乎每碰到一些可靠性实践工作者都提出这么一个问题,所谓小子样问题。由于我们元部件基础工作差、实验数据很少,那么在很少的数据情况下又要做可靠性分析。那么用传统比较标准的这种数理统计办法很难做,因为数理统计本来是一个概率论的思想,而概率论本身就需要大量的,就是这个样本的总体需要足够大的。如果很小,只有几个,那么这个无法反映它们的统计规律。所以说来说去这是一个无米之炊,可以说是无米之炊,所以碰到这样的问题确实无可奈何。当然所谓小子样问题也不是说小到非常小,也需要一定的数据,但是不适用大数定律的方法,需要利用到这个产品的精确分布。即使这样子,我刚才说了还是需要有足够的数据,数据很少的时候那么小子样问题也是不现实的,也没法解决。这是对元部件来说。 那么更有很多在研究系统的问题,而不是研究元部件,而是研究系统也提出用统计方法。这个本身,我觉得这个可能是一个根本的概念上面的一个问题。因为系统本身数量很少,它就不能用元部件的方法研究系统。所以我是觉得系统的问题、系统可靠性还是要用系统可靠性的方法研究,而不是用研究元部件的这种统计方法来研究系统。就是系统比如有一些子系统或者有一些元部件的,那么子系统元部件相对来说应该适宜实验数据或者有关数据应该比系统多一些,应该在底层做统计工作。到了系统的高层就应该根据系统的结构用系统可靠性的方法来解决这个问题,所以对于系统来说你提小子样的问题,本身这个提法就有点问题。关于

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