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根据质保期可靠性要求确定实验室测试的目标

发布日期: 2017-12-29

       保修策略是客户选择产品时所关注的要素之一。有的汽车厂商提供10年的保修,这对有些购车者来说已经很有吸引力了。重要的是,要确保所有主要部件都能满足质保要求。否则,这些汽车制造商就要面临严重的质保期索赔损失。本文将讨论如何设计一个实验室测试,来验证质保期内实际使用情况对产品的可靠度要求。

1. 计算使用情况的分布
      首先,我们需要了解在质保期内产品是如何使用的。比如,一部车可能每天启动3或5次。因人而异,因此启动的次数是一个随机的变量。可以采用客户调查的方式来收集启动次数的相关信息。也可以用内置电子记录来采集。以下例子是500辆车在10年内的使用次数。

计算的使用分布符合一个均数为12018,标准差为4000的正态分布。

2. 确定产品设计目标
        假设产品10年使用期的可靠度要求是90%。根据这个要求和前面收集到的使用数据,用Weibull++里的应力-强度工具来进行计算,就可以确定部件的设计寿命。
从之前的设计失效数据可以知道,这个部件的失效时间分布采用的是2个参数的Weibull分布。其中,Beta=2,eta=25000循环。使用Weibull++里的应力-强度工具进行可靠度计算,其中应力为10年的使用情况分布,而强度是失效时间分布。算得的可靠度是78.28%。


显然,设计可靠度仅有78.28%,不能满足要求的90%。因此,我们需要改进设计。假设新的设计与之前的设计失效模式类似,新的设计可继续沿用beta=2。而Eta值则需要增加。换句话说,需要把曲线B(失效时间分布)向右移动。来减少应力(使用情况分布)和强度(失效时间分布)之间的干涉,以提升可靠度。
问题是要把eta值提高多少?Weibull++应力-强度工具所带的目标可靠度参数估算器,可以回答这个问题。为了达到质保期内90%的可靠度要求,新的设计eta值至少要达到38634.

更新了eta值后,应力-强度图变成:


3. 设计可靠性验证试验
        现在有了新的设计。就需要做一个实验室测试,来验证质保期内的可靠性要求。根据目前的资源,每个样品允许测试10000个循环。因此,我们要设置试验循环10000次对应的可靠度目标,如果产品能满足实验室测试的这个目标,就认为产品可以满足质保期内90%的可靠度。
从第二节里的质保期可靠性要求来看,在beta为2时,失效时间分布的eta值必需大于38634。下面是beta值为2,eta值为38634的Weibull分布可靠性绘图。

使用快速计算面板QCP,采用上面的分布,得到10000循环对应的可靠度是0.935。

因此,实验室测试10000循环,可靠度最低也要达到0.935。假设可靠性验证试验的置信度为50%。使用Weibull++的试验设计工具,就可以确定实验室试验的样品数。得到所需的样品数为11.

就是说,11个样本需要测试10000个循环,且都不失效。如果所有的被测品都通过测试,我们就可以认为,这个部件在质保期内能满足90%的可靠度要求,置信度为50%。
当然,我们也可以提高置信度。若达到90%的置信度,如下所示,则需要35个测试样本。


总结
       通过本文,我们介绍了如何设计一个在实验室开展的试验,来验证产品能否达到质保期内的可靠性要求。由于产品的使用情况是随机的,所以采用了应力-强度的方法。基于所需的强度(失效时间)分布,来确定实验室试验的目标可靠度。本文所介绍的方法,适用于质保期按照日历时间计算,而质保期内实际的使用情况却是随机的情况。
 
 
 
摘自ReliaSoft HotWire