本文選題：老煉試驗(yàn)　切入點(diǎn)：優(yōu)化建模　出處：《國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：老煉試驗(yàn)是工業(yè)生產(chǎn),尤其是電子制造、軍事和航空航天工業(yè)中廣泛使用的一種用于減少或消除產(chǎn)品早期失效的可靠性篩選方法,它對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,減少早期失效造成的損失以及降低保修和維修費(fèi)用都十分重要。過(guò)去近半個(gè)世紀(jì),工程技術(shù)和科研人員對(duì)老煉試驗(yàn)進(jìn)行了廣泛研究,重點(diǎn)集中在老煉試驗(yàn)應(yīng)該在何種條件下進(jìn)行并持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間以獲得最大利潤(rùn)或最高可靠性,即老煉試驗(yàn)優(yōu)化問(wèn)題。有效的老煉試驗(yàn)優(yōu)化模型對(duì)于確定最優(yōu)老煉試驗(yàn)十分關(guān)鍵,通常根據(jù)制造商和決策者的意圖、產(chǎn)品的壽命特征以及老煉試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行建模,進(jìn)而求解獲得最優(yōu)的老煉試驗(yàn)設(shè)置以及最優(yōu)的保修和維修策略。然而,現(xiàn)有的研究對(duì)加速應(yīng)力下的老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模重視不夠,缺乏有效的高可靠、長(zhǎng)壽命產(chǎn)品的老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模方法,并且對(duì)復(fù)雜失效產(chǎn)品的老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模研究也不深入。為此,本文以實(shí)際工程中的老煉試驗(yàn)優(yōu)化問(wèn)題為背景,結(jié)合失效建模、加速模型和壽命分布的參數(shù)估計(jì)以及常見(jiàn)的保修和維修策略,研究若干典型失效產(chǎn)品,包括無(wú)耗損和有耗損階段產(chǎn)品、Wiener過(guò)程退化失效產(chǎn)品以及突發(fā)和退化競(jìng)爭(zhēng)失效產(chǎn)品的老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模問(wèn)題及其應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容包括基于失效的加速老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模與應(yīng)用、基于退化的老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模與應(yīng)用以及突發(fā)和退化競(jìng)爭(zhēng)失效的老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模與應(yīng)用。論文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)有:(1)針對(duì)無(wú)耗損和有耗損階段產(chǎn)品,結(jié)合保修和維修提出了兩種基于失效的加速老煉試驗(yàn)優(yōu)化建模方法,解決了MOS電容器和光路控制機(jī)電部件的加速老煉試驗(yàn)優(yōu)化問(wèn)題。利用線性加速失效時(shí)間回歸模型建立了加速老煉試驗(yàn)產(chǎn)品的失效模型,推導(dǎo)出壽命分布和失效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,用威布爾-指數(shù)分布建立了無(wú)耗損階段產(chǎn)品的失效模型,提出了一種包含一維混合保修的加速老煉試驗(yàn)優(yōu)化模型;用混合威布爾分布建立了有耗損階段產(chǎn)品的失效模型,提出了一種包含最小修復(fù)的加速老煉試驗(yàn)和定時(shí)更換聯(lián)合優(yōu)化模型。應(yīng)用上述方法和模型解決了MOS電容器和“神光III”大型激光裝置光路控制機(jī)電部件的失效建模、參數(shù)估計(jì)和加速老煉試驗(yàn)優(yōu)化等問(wèn)題。結(jié)果表明,和正常應(yīng)力下的老煉試驗(yàn)相比,加速老煉試驗(yàn)?zāi)茱@著縮短試驗(yàn)時(shí)間。論文提出的方法和模型彌補(bǔ)了現(xiàn)有的基于失效的老煉試驗(yàn)優(yōu)化方法在加速失效建模方面存在的不足,對(duì)傳統(tǒng)老煉試驗(yàn)優(yōu)化方法在工程中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。(2)深入分析了Wiener過(guò)程退化失效產(chǎn)品在正常應(yīng)力和加速應(yīng)力下進(jìn)行老煉試驗(yàn)的失效模型和篩選過(guò)程,在篩選效率約束下提出了兩種結(jié)合保修和維修的基于退化的老煉試驗(yàn)優(yōu)化模型,解決了金屬化膜脈沖電容器的老煉試驗(yàn)優(yōu)化問(wèn)題。對(duì)于正常應(yīng)力下基于退化的老煉試驗(yàn),深入分析了Wiener過(guò)程退化失效產(chǎn)品的壽命分布,在包含缺陷產(chǎn)品和正常產(chǎn)品的一批產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行老煉試驗(yàn)的情形下,給出了根據(jù)老煉試驗(yàn)后產(chǎn)品的退化量對(duì)缺陷產(chǎn)品進(jìn)行篩選的判決規(guī)則和老煉試驗(yàn)后產(chǎn)品可靠度函數(shù)和剩余壽命分布的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,考慮到老煉試驗(yàn)存在的兩類誤判風(fēng)險(xiǎn),提出了兩種包含篩選效率約束的基于退化的老煉試驗(yàn)優(yōu)化模型:一種從制造商的角度考慮了產(chǎn)品的售價(jià)和保修費(fèi)用,以期望利潤(rùn)最大作為優(yōu)化目標(biāo);另一種則從制造商和使用方的整體利益出發(fā)考慮了產(chǎn)品在實(shí)際使用中的收益和定壽更換,以期望凈收益最大作為優(yōu)化目標(biāo)。對(duì)于加速應(yīng)力下基于退化的老煉試驗(yàn),研究了加速退化模型,采用和正常應(yīng)力下類似的方法提出了兩種基于退化的加速老煉試驗(yàn)優(yōu)化模型。最后利用提出的方法和模型對(duì)“神光III”大型激光裝置金屬化膜脈沖電容器的老煉試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明,和基于失效的老煉試驗(yàn)方法相比,基于退化的老煉試驗(yàn),尤其是加速老煉試驗(yàn)不但能極大地縮短試驗(yàn)時(shí)間,還能降低試驗(yàn)對(duì)正常產(chǎn)品性能的影響,提高產(chǎn)品的利潤(rùn)或收益。上述研究為高可靠、長(zhǎng)壽命產(chǎn)品的老煉試驗(yàn)優(yōu)化提供了新的方法,具有理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。(3)針對(duì)突發(fā)失效和退化相關(guān)的典型競(jìng)爭(zhēng)失效產(chǎn)品,建立了正常應(yīng)力和加速應(yīng)力下產(chǎn)品的失效模型,給出了一種未知參數(shù)的極大似然估計(jì)方法,提出了以可靠性指標(biāo)和費(fèi)用指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)的老煉試驗(yàn)優(yōu)化模型,解決了脈沖氙燈的老煉試驗(yàn)優(yōu)化問(wèn)題。針對(duì)退化軌道服從Wiener過(guò)程的情形,采用比例危險(xiǎn)模型建立了突發(fā)失效和退化相關(guān)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)失效模型,并給出了未知參數(shù)的極大似然估計(jì)方法。對(duì)于這種典型競(jìng)爭(zhēng)失效產(chǎn)品在正常應(yīng)力和加速應(yīng)力下的老煉試驗(yàn),提出了兩類優(yōu)化模型:一類以可靠性指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo),包括任務(wù)可靠度和平均剩余壽命,對(duì)老煉試驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化;另一類則以平均費(fèi)用率作為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)老煉試驗(yàn)時(shí)間和定壽更換時(shí)間同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。利用提出的方法和模型解決了“神光III”大型激光裝置脈沖氙燈的失效建模、參數(shù)估計(jì)和老煉試驗(yàn)優(yōu)化問(wèn)題,并同其它僅考慮老煉試驗(yàn)或者預(yù)防性維修的優(yōu)化策略進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明:老煉試驗(yàn)?zāi)茱@著提高脈沖氙燈的任務(wù)可靠度;在降低脈沖氙燈平均費(fèi)用率方面,定壽更換比老煉試驗(yàn)更有效;和正常應(yīng)力下的老煉試驗(yàn)相比,加速老煉試驗(yàn)更加有效。上述研究深化了對(duì)復(fù)雜失效產(chǎn)品,特別是競(jìng)爭(zhēng)失效產(chǎn)品老煉試驗(yàn)優(yōu)化方法的研究,具有理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[Abstract]:In the past half a century , the optimization model of aging test for accelerated aging test is established . ( 2 ) The failure model and the screening process of aging test under normal stress and accelerated stress are analyzed in detail . Two kinds of optimization models of aging test based on degradation are put forward under the constraint of screening efficiency . ( 3 ) The failure model of the product under normal stress and accelerated stress is established for the typical competitive failure products related to burst failure and degradation , and the optimization problem of the aging test of the pulse xenon lamp is presented .

【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM53;TB114.3
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本文編號(hào)：1715416