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????? 可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，也就是系統(tǒng)、設備、元件的功能在時間上的穩(wěn)定性。可靠性工程是為了適應產(chǎn)品的高可靠性要求而發(fā)展起來的新興學科。就我國目前的可靠性研究而言，可靠性的研究主要分為零件強度可靠性設計研究、系統(tǒng)可靠性研究和可靠性試驗與研究三個分支研究方向。在這三個研究方向中，可靠性試驗和研究與工程應用、與產(chǎn)品制造實際過程緊密結合，并且以做實驗為教學和工程基礎，通過設備進行產(chǎn)品試驗，不斷積累數(shù)據(jù)，逐步形成了有工程需求、有設備、有產(chǎn)品、科學實驗的良性正循環(huán)，并且不斷帶動可靠性工程的整體發(fā)展。

　　可靠性設計決定產(chǎn)品的“優(yōu)生”，可靠性設計是可靠性工程的*重要的階段。在產(chǎn)品設計階段，通過采用產(chǎn)品可靠性壽命試驗、加速壽命試驗等可靠性試驗設計，以產(chǎn)品實際使用試驗信息為基礎，進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，進而改善產(chǎn)品設計缺陷，以實現(xiàn)產(chǎn)品設計能力的不斷提升，對于產(chǎn)品可靠性和質(zhì)量有著重要的作用。特別是在航天行業(yè)等**產(chǎn)品的研發(fā)設計工作中，適時、有效進行產(chǎn)品的可靠性設計、分析工作，對提高**產(chǎn)品的質(zhì)量尤為重要和迫切。

　　可靠性設計面臨的困境

　　當前，我國**研發(fā)設計制造，即便在CAD/CAE技術已經(jīng)應用多年后，因為產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)建模的缺失，可靠性仍然主要采用產(chǎn)品可靠性試驗單一的檢測模式。例如在應用CAE進行系統(tǒng)仿真方面，由于數(shù)據(jù)的缺乏，“仿真驅動研發(fā)”依然沒有滲透到產(chǎn)品研發(fā)設計的前端，即概念設計、產(chǎn)品研發(fā)流程，而是更多的應用于產(chǎn)品設計后端的工程分析，極大地阻礙了我國產(chǎn)品可靠性設計的發(fā)展。

　　將信息化軟件工具應用于設計，實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性設計，是未來的發(fā)展趨勢。但就目前的情況而言，數(shù)學建模是研究和工程應用存在的關鍵問題和工程瓶頸。從目前**行業(yè)和企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)工程實踐來看，產(chǎn)品可靠性設計缺乏數(shù)學建模、建模不準確的現(xiàn)象非常嚴重，導致在有限元計算過程中缺少剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)，以及材料數(shù)據(jù)等相關數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不準確、數(shù)據(jù)缺失，使得產(chǎn)品可靠性計算數(shù)據(jù)結果與實際情況不符。

　　由于缺少數(shù)據(jù)，當前的可靠性設計更多的是進行定性研究，缺乏定量研究，難以進行具有針對性的設計改進。例如，在進行疲勞性能材料可靠性研究上，只有當PSN曲線(產(chǎn)品失效概率、載荷、壽命)等這些基礎數(shù)據(jù)具備以后，再采用CAD、CAE等軟件進行產(chǎn)品設計，建模，進行可靠性計算和分析，才有可能從產(chǎn)品研發(fā)的源頭提高產(chǎn)品的可靠性，增加產(chǎn)品壽命。但由于當前國內(nèi)缺乏相應的PSN曲線供研究使用，從而制約了我國整體產(chǎn)品可靠性設計的發(fā)展。

　　綜上所述，缺乏基礎性的實驗數(shù)據(jù)，并以此進行相關的可靠性實驗建模，已經(jīng)成為制約我國**產(chǎn)品可靠性設計和整體可靠性工程的重要難題，嚴重阻礙了我國**產(chǎn)品的可靠性發(fā)展。

　　如何進行數(shù)據(jù)的收集和分析建模

　　進行可靠性實驗設計的數(shù)據(jù)的收集，需要進行可靠性實驗，一般而言，實驗次數(shù)越多，收集的數(shù)據(jù)越多，后續(xù)的分析建模就會愈加精準。但從實踐操作來看，實驗次數(shù)的增加，意味著成本的增加，此外，產(chǎn)品實驗周期過長，產(chǎn)品質(zhì)量的因子的多樣性等等現(xiàn)實問題，也增加了我們對于實驗數(shù)據(jù)的收集和后續(xù)的分析的難度。如何解決這些問題，將是我們進行可靠性數(shù)據(jù)的收集和分析面臨的關鍵。

　　針對數(shù)據(jù)的收集和分析建模，我們需要在以下幾個問題上給予解決，才能更好的進行產(chǎn)品的可靠性設計工作：

　　**， 小樣本實驗數(shù)據(jù)問題。從理論上來說，準確的正態(tài)分布參數(shù)統(tǒng)計需要50個樣本、多分布統(tǒng)計需要37個樣本，才能夠達到產(chǎn)品可靠性試驗的可信度。但在實際工程上，有時受到條件的制約，難以達到可信度樣本量。如何利用小樣本量進行可靠性分析，或者制定*為經(jīng)濟的樣本量的實驗設計方案，是我們進行數(shù)據(jù)收集面臨的首要問題。

　　**， 不同來源數(shù)據(jù)的比較和融合。我們收集的數(shù)據(jù)往往來自不同的來源，例如為了彌補實驗室數(shù)據(jù)的不足，我們也將產(chǎn)品實際使用的數(shù)據(jù)融入到產(chǎn)品分析中來，。但由于不同來源的數(shù)據(jù)所處環(huán)境等因素的不同，如何進行數(shù)據(jù)比較、融入，也是我們在收集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)中將要面臨的挑戰(zhàn)之一。

　　第三， 多種加速影響因子的交互作用。一般而言，產(chǎn)品在實際的使用環(huán)境下，往往受到的是溫度、應力和荷載等多個加速影響因子的綜合加速壽命實驗。如何去衡量和判斷多個影響因子的作用及其交互影響，是我們在數(shù)據(jù)建模中亟待解決的難題。

　　第四， 從單一元器件到產(chǎn)品整體可靠性研究。**產(chǎn)品構造復雜，部件多，結構復雜，如何從單一部件失效試驗發(fā)展到多部件失效分析，從而實現(xiàn)產(chǎn)品整體的系統(tǒng)可靠性實驗分析，也是我們產(chǎn)品可靠性分析建模的關鍵和重點。

　　JMP，作為SAS(全球*大的統(tǒng)計學軟件公司)推出的一種交互式可視化統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)軟件系列，在SAS算法的基礎上，強調(diào)以統(tǒng)計方法的實際應用為導向，交互性、可視化能力強，使用方便，給業(yè)務人員的數(shù)據(jù)分析極大的幫助，其可靠性和生存分析平臺，整合了產(chǎn)品可靠性分析的各項需求，實現(xiàn)了從可靠性實驗設計，到產(chǎn)品元件分析直到產(chǎn)品可靠性分析一系列完整的可靠性分析解決方案，為用戶進行各項可靠性分析提供了強大的工具，解決了我們在可靠性實驗設計和分析過程中的種種難題。

　　? 可靠性實驗設計

　　在進行可靠性實驗時，我們希望能夠使用更少的實驗樣本和實驗周期來獲得可信的實驗結果。在JMP的實驗設計平臺，我們可以根據(jù)實驗部件的壽命分布曲線，根據(jù)不同的實驗精度來制定樣本數(shù)量和實驗刪失時間，從而實現(xiàn)更為經(jīng)濟和快速的可靠性實驗設計。此外，JMP還提供加速壽命實驗設計，幫助用戶進行從單因子單獨作用到多因子交互作用的各種加速因子壽命實驗的方案設計。

　　? 不同種類數(shù)據(jù)的比較分析

　　在JMP的實驗設計平臺，我們可以根據(jù)不同的失效原因進行分析，也可以對于不同種類的樣本進行壽命比較。通過不同種類數(shù)據(jù)的比較分析，使得用戶能夠更加清晰的認識到各組數(shù)據(jù)之間的差異性。而在失效模式分析上，JMP特有的交互式操作方式，可以幫助用戶忽略失效次數(shù)較少的失效模式，將問題聚焦到主要模式上，實現(xiàn)對于問題的快速定位。

　　? 多因子交互影響的加速因子壽命分析

　　無論是單一加速因子，還是多個加速因子對于產(chǎn)品壽命的影響，在JMP中，我們都能利用擬合平臺進行相關數(shù)據(jù)的擬合建模。為了保證模型構建的準確性，JMP還提供例如預測方差刻畫和 FDS 圖，幫助用戶進行模型評估，確保模型的可靠性。此外，JMP還在構建好模型之后，通過刻畫器，以可視方式幫助我們確定可行的操作架構和因子設定點，并通過模擬器，幫助用戶去設定實際工作的效果。

　　? 多個部件的可靠性研究

　　產(chǎn)品是由多個部件構成的，產(chǎn)品的部件越多，相互關系越復雜，產(chǎn)品的可靠性就愈加難以計算。JMP的可靠性框圖，以圖形化的方式，幫助用戶快速搭建復雜的產(chǎn)品結構，從而實現(xiàn)產(chǎn)品整體可靠性的分析建模。

　　從**到民用，可靠性設計大有可為

　　可靠性設計和可靠性分析對于**產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響，是關系到國防**和國家戰(zhàn)略發(fā)展的大問題。近年來，隨著我國經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級，可靠性試驗不僅在航空航天等**行業(yè)有很大的戰(zhàn)略需求和產(chǎn)品市場發(fā)展空間，在一些民用市場，可靠性分析的需求也日益迫切，可靠性設計和分析的市場空間和發(fā)展?jié)摿薮螅煽啃栽O計大有可為。