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威布爾分析軟件PosWeibull

注意！威布爾分析軟件PosWeibull現(xiàn)已經(jīng)推出全新版本的PosWeibull 2.0.新版威布爾分析軟件更加簡(jiǎn)潔易用，且增加了大量的功能模塊，滿(mǎn)足各種分析需求了解詳情

注意！2023年3月14日，推出了適配國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)（歐拉、麒麟、統(tǒng)信等）、國(guó)產(chǎn)服務(wù)器（鯤鵬、飛騰、海光等）的威布爾分析軟件PosWeibull.A.了解詳情.

可靠性數(shù)據(jù)處理，是開(kāi)展可靠性工作永遠(yuǎn)繞不開(kāi)的話(huà)題。例如，如何對(duì)產(chǎn)品測(cè)試、試驗(yàn)過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的可靠性分析、處理，如何對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大量故障信息進(jìn)行深度分析、挖掘，如何進(jìn)行試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化等，都需要專(zhuān)業(yè)的可靠性數(shù)據(jù)分析工具支撐。

寶順科技自主研發(fā)的威布爾分析軟件PosWeibull，提供了全面、多角度開(kāi)展壽命數(shù)據(jù)分析的工具，與國(guó)外同類(lèi)先進(jìn)軟件的分析能力相同（查看對(duì)比結(jié)果）（加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)比結(jié)果）。PosWeibull適用于產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、運(yùn)行與使用階段，可以進(jìn)行所有數(shù)據(jù)類(lèi)型和常用分布類(lèi)型的數(shù)據(jù)處理、分析，也支持包括返修率計(jì)算、退化數(shù)據(jù)處理、加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等。

應(yīng)用威布爾分析工具進(jìn)行壽命數(shù)據(jù)分析，可以：

（1）可以對(duì)不同廠家供應(yīng)商的產(chǎn)品可靠性水平進(jìn)行多角度比較，為產(chǎn)品采購(gòu)管理決策提供支撐；

（2）通過(guò)應(yīng)用威布爾分析工具，獲得FMEA、RBD、FTA等分析所需的數(shù)據(jù)，支撐可靠性設(shè)計(jì)與改進(jìn)決策；

（3）通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品性能退化趨勢(shì)分析，掌握我們產(chǎn)品的性能退化規(guī)律，做好產(chǎn)品的應(yīng)對(duì)決策；

（4）通過(guò)威布爾分析，優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，包括試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)樣本等，在滿(mǎn)足試驗(yàn)?zāi)康摹⒁蟮那疤嵯?，降低試?yàn)成本、縮短試驗(yàn)時(shí)間；

（5）對(duì)產(chǎn)品的壽命發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，掌握產(chǎn)品的可靠性變化規(guī)律，指導(dǎo)產(chǎn)品的運(yùn)維管理和設(shè)計(jì)改進(jìn)。

威布爾分析軟件PosWeibull功能特點(diǎn)：

(1)具有分布分析、壽命分析、加速壽命試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析、加速退化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析、曲線(xiàn)擬合預(yù)測(cè)、可靠性增長(zhǎng)分析、質(zhì)量過(guò)程控制、試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE)等功能模塊。

（2）支持所有數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括完全失效數(shù)據(jù)、左刪失、右刪失數(shù)據(jù)、階段測(cè)試數(shù)據(jù)等。支持壽命數(shù)據(jù)、壽命應(yīng)力數(shù)據(jù)、性能退化數(shù)據(jù)、質(zhì)保/運(yùn)維數(shù)據(jù)分析，支持試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（3）支持常用的分布類(lèi)型，包括指數(shù)分布、威布爾分布、三參數(shù)威布爾、混合威布爾（多重威布爾）、混合正態(tài)、混合beta的分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、gamma分布、Logistic分布等。

（4）參數(shù)評(píng)估方法支持包括極大似然法、最小二乘法、RRX\RRY、非線(xiàn)性擬合等，支持參數(shù)化、非參數(shù)化估計(jì)方法。

（5）提供數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，包括提供早期失效數(shù)據(jù)分析、異常值檢驗(yàn)（箱圖法等）。

（6）提供豐富的分布檢驗(yàn)，包括Kolmogorov-Smirnov等多種分布檢驗(yàn)手段。

（7）提供置信限的分析功能，包括費(fèi)雪信息矩陣法、似然比等方法。

（8）提供可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理功能，可以進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)設(shè)計(jì)、可靠性鑒定試驗(yàn)設(shè)計(jì)、可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、田口試驗(yàn)設(shè)計(jì)、一次抽樣試驗(yàn)設(shè)計(jì)、序貫抽樣試驗(yàn)設(shè)計(jì)、威布爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以及加速壽命、加速退化試驗(yàn)、可靠性鑒定試驗(yàn)等數(shù)據(jù)的處理分析。

（9）提供質(zhì)保期數(shù)據(jù)分析功能，提供Nevada Chart、Time-to-Failure（故障時(shí)間）兩種格式的質(zhì)保數(shù)據(jù)分析，可預(yù)測(cè)不同月份銷(xiāo)售產(chǎn)品的退貨量，可以進(jìn)行故障時(shí)間、故障里程、退貨量等預(yù)測(cè)分析。

（10）可以進(jìn)行退化數(shù)據(jù)的分析，包括退化曲線(xiàn)擬合、偽壽命計(jì)算、異常值檢驗(yàn)、分布擬合、壽命計(jì)算等。

（11）威布爾分析結(jié)果與可靠性框圖、FMEA、FTA模塊數(shù)據(jù)集成，為上述工作提供數(shù)據(jù)支撐。

（12）豐富的圖表顯示功能，包括概率圖、CDF、PDF、Q-Q圖、直方圖、散點(diǎn)圖等。

（13）靈活的數(shù)據(jù)輸入方式，提供類(lèi)excel的數(shù)據(jù)管理功能，可以導(dǎo)入文件格式輸入數(shù)據(jù)。

壽命數(shù)據(jù)分析示例（某產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析）：

受某公司委托，對(duì)該公司的某產(chǎn)品（YY-CC）試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并計(jì)算其B10壽命。該產(chǎn)品的15個(gè)樣本分別進(jìn)行300次循環(huán)測(cè)試，測(cè)試過(guò)程中測(cè)量產(chǎn)品的阻值是否超標(biāo)，如果阻值超標(biāo)即認(rèn)為該產(chǎn)品失效。該產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果如下：300+、239、300+、288、137、300+、258、175、300+、207、102、153、276、279、300+。標(biāo)記300+的數(shù)據(jù)表示300次循環(huán)測(cè)試結(jié)束后，樣品尚未失效。現(xiàn)選擇威布爾分布、0.90置信度（雙側(cè)），分別使用極大似然法、最小二乘法，使用P威布爾分析軟件PosWei進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下圖所示。

威布爾分析軟件-極大似然法

圖1 極大似然法估計(jì)

威布爾分析軟件-可靠性參數(shù)估計(jì)

圖2 可靠性參數(shù)估計(jì)

威布爾分析軟件-最小二乘法

圖3 最小二乘法

威布爾分析軟件-可靠性參數(shù)估計(jì)

圖4 可靠性參數(shù)估計(jì)

壽命應(yīng)力數(shù)據(jù)分析示例（某產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析）：

某公司的電子產(chǎn)品A需要開(kāi)展加速壽命試驗(yàn)。在加速壽命試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)時(shí)，使用PosWeibull進(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化（如圖5、6），然后根據(jù)該試驗(yàn)方案進(jìn)行了加速壽命試驗(yàn)，獲得了溫度加速應(yīng)力下的壽命數(shù)據(jù)?，F(xiàn)需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行威布爾分析（主要時(shí)壽命計(jì)算、可靠性參數(shù)評(píng)估）?，F(xiàn)使用PosWeibull威布爾分析模塊進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算。計(jì)算過(guò)程中，壽命應(yīng)力模型（加速模型）選擇的是阿倫尼烏斯模型，試驗(yàn)過(guò)程中采用的加速應(yīng)力是溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力級(jí)別分別是40°C、60°C、80°C，假設(shè)使用溫度應(yīng)力為30°C。輸入這三個(gè)應(yīng)力級(jí)別下的壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果如下表所示。結(jié)果分析：PosVim平臺(tái)的威布爾分析模塊與國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)計(jì)算得到的形狀參數(shù)、尺度參數(shù)、可靠性參數(shù)基本一致，誤差<0.01%。

威布爾分布poswei

圖5 異常值檢驗(yàn)

威布爾分布poswei

圖6 散點(diǎn)圖

威布爾分布poswei

圖7 分布擬合及參數(shù)估計(jì)

威布爾分布poswei

圖8 加速應(yīng)力參數(shù)估計(jì)

威布爾分布poswei

圖9 壽命與可靠性參數(shù)計(jì)算

性能退化數(shù)據(jù)分析示例（某產(chǎn)品的功率衰減量測(cè)試數(shù)據(jù)分析）

某產(chǎn)品的壽命與功率衰減量A密切相關(guān)。為了評(píng)估該產(chǎn)品的壽命，某公司采用加速退化試驗(yàn)方法，進(jìn)行該產(chǎn)品的壽命評(píng)估。試驗(yàn)過(guò)程中，敏感應(yīng)力選擇的是溫度應(yīng)力，應(yīng)力水平分別是150°C、190°C、237°C。各應(yīng)力水平下的試驗(yàn)樣本分別是7、12、15個(gè)。功率衰減量A的閾值設(shè)置為-0.5。根據(jù)加速退化試驗(yàn)方案實(shí)施試驗(yàn)后，得到各樣本不同時(shí)刻下的功率衰減量A的測(cè)試數(shù)據(jù)。根據(jù)這些退化數(shù)據(jù)，進(jìn)行壽命及可靠性參數(shù)計(jì)算。錄入測(cè)試數(shù)據(jù)后，采用PosWeibull模塊進(jìn)行計(jì)算，得到的計(jì)算結(jié)果如下。

結(jié)果分析：PosVim平臺(tái)的威布爾分析模塊與國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)計(jì)算得到的結(jié)果一致，誤差<0.01%。

威布爾分布poswei

圖10 退化曲線(xiàn)擬合

威布爾分布poswei

圖11 偽壽命估計(jì)

威布爾分布poswei

圖12 異常值檢驗(yàn)

威布爾分布poswei

圖13 分布擬合及參數(shù)估計(jì)

威布爾分布poswei

圖14 加速系數(shù)估計(jì)

威布爾分布poswei

圖15 壽命與可靠性參數(shù)計(jì)算

威布爾分布poswei

圖16 壽命與可靠性參數(shù)計(jì)算

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化示例（加速試驗(yàn)樣本設(shè)計(jì)與試驗(yàn)截止時(shí)間設(shè)計(jì)）

某電子設(shè)備是由某企業(yè)負(fù)責(zé)研發(fā)?，F(xiàn)用戶(hù)方要求該企業(yè)在6個(gè)月時(shí)間內(nèi)，完成對(duì)該電子設(shè)備的可靠性試驗(yàn)與評(píng)估。該產(chǎn)品的可靠性要求是：需要評(píng)估該產(chǎn)品在工作溫度80°下，能夠滿(mǎn)足15年（MTBF大約為130000h）的使用要求（置信度要求0.9）。

根據(jù)使用要求以及FMEA分析，確定該電子設(shè)備的故障判據(jù)是：與初始值相比，其輸出功率下降值大于0.5（dB）則判定為故障。

通過(guò)分析，確定該電子設(shè)備的主要敏感應(yīng)力為溫度，且在低溫情況下，功率下降值比較緩慢，若使用低溫開(kāi)展試驗(yàn)需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間，很難在6個(gè)月內(nèi)完成試驗(yàn)工作。因此，該企業(yè)采用PosWeibull的加速退化試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)功能，進(jìn)行試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。

（1）首先，根據(jù)產(chǎn)品類(lèi)型，選擇敏感應(yīng)力（溫度）。

（2）利用PosWeibull內(nèi)置的知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)推薦使用阿侖尼烏斯模型作為加速模型。

（3）考慮該電子設(shè)備的使用溫度為80°，且最高溫度為250°，選擇三級(jí)應(yīng)力策略設(shè)計(jì)應(yīng)力進(jìn)行加速退化試驗(yàn)?？紤]操作性，選擇恒定應(yīng)力以及定時(shí)截尾方式試驗(yàn)。

（4）該電子設(shè)備的可靠性要求是MTBF為130000h，且置信度為0.9。根據(jù)前面分析已知，試驗(yàn)應(yīng)力采用三級(jí)應(yīng)力設(shè)計(jì)，加速模型是阿侖尼烏斯，激活能根據(jù)該單位以往產(chǎn)品的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，取0.65。利用PosWeibull的試驗(yàn)時(shí)間計(jì)算功能，計(jì)算得到三個(gè)溫度應(yīng)力下的試驗(yàn)截止時(shí)間推薦值。如下圖所示。

威布爾分布poswei

圖17 試驗(yàn)時(shí)間優(yōu)化設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化示例（可靠性鑒定試驗(yàn)、序貫試驗(yàn)、一次抽樣試驗(yàn)等設(shè)計(jì)）

PosWeibull可以進(jìn)行可靠性鑒定試驗(yàn)設(shè)計(jì)（定時(shí)/定數(shù)、序貫試驗(yàn)設(shè)計(jì)）、一次抽樣試驗(yàn)設(shè)計(jì)、序貫抽樣試驗(yàn)設(shè)計(jì)、威布爾抽樣試驗(yàn)設(shè)計(jì)等。

某產(chǎn)品的生產(chǎn)方和使用方風(fēng)險(xiǎn)均是10%，MTBF檢驗(yàn)上限θ_0=200h,θ_1=100h。使用PosWeibull的試驗(yàn)設(shè)計(jì)功能，可以快速設(shè)計(jì)出試驗(yàn)時(shí)間或者拒收數(shù)。

威布爾分布poswei

圖18 序貫試驗(yàn)設(shè)計(jì)

可靠性鑒定試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)-GJB 899A

威布爾分布poswei

圖19 可靠性鑒定試驗(yàn)

質(zhì)保數(shù)據(jù)分析示例

PosWeibull軟件提供Nevada Chart、Time-to-Failure（故障時(shí)間）兩種格式的質(zhì)保數(shù)據(jù)分析功能，可根據(jù)質(zhì)保數(shù)據(jù)分析得到投放市場(chǎng)的產(chǎn)品可靠性水平，可根據(jù)質(zhì)保數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品失效預(yù)測(cè)，包括產(chǎn)品可靠性水平預(yù)測(cè)、產(chǎn)品退貨量預(yù)測(cè)等。

例如，一個(gè)企業(yè)2019年3月-11月間，每個(gè)月均銷(xiāo)售了一定量的產(chǎn)品，其中3月份銷(xiāo)售436個(gè)，4月份銷(xiāo)售831個(gè)，5月份銷(xiāo)售390個(gè)等。該公司記錄下產(chǎn)品銷(xiāo)售后每個(gè)月退貨量，例如3月份銷(xiāo)售的批次，在4月份退貨1個(gè)，5月份退貨1個(gè)等?，F(xiàn)在企業(yè)計(jì)劃2019年12月后續(xù)每月銷(xiāo)售1000個(gè)產(chǎn)品。為利用現(xiàn)有信息，預(yù)測(cè)后續(xù)銷(xiāo)售的產(chǎn)品退貨量，現(xiàn)使用PosWeibull軟件軟件，以Nevada Chart方式，導(dǎo)入該企業(yè)的歷史銷(xiāo)售數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)保數(shù)據(jù)分析。

導(dǎo)入企業(yè)的產(chǎn)品銷(xiāo)售和退貨量歷史數(shù)據(jù)后，即可計(jì)算得到產(chǎn)品的壽命參數(shù)。

weibull威布爾參數(shù)估計(jì)，質(zhì)保數(shù)據(jù)分析

可根據(jù)企業(yè)后續(xù)計(jì)劃出貨量，以及需要預(yù)測(cè)的月份數(shù)，預(yù)測(cè)今后各月份銷(xiāo)售的產(chǎn)品退貨量。例如，需要預(yù)測(cè)今后12個(gè)月的退貨量，每個(gè)月計(jì)劃出貨量1000個(gè)。預(yù)測(cè)結(jié)果如圖所示。通過(guò)預(yù)測(cè)，可更為直觀的了解產(chǎn)品的今后各月份的退貨量，更好做好產(chǎn)品的售后服務(wù)、保障工作。

可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)示例

工程師要驗(yàn)證產(chǎn)品在200小時(shí)時(shí)可靠度能夠滿(mǎn)足0.9的要求，置信度為95%。該工程師通過(guò)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)知道該產(chǎn)品的壽命服從威布爾分布，形狀參數(shù)為1.6?？捎玫脑囼?yàn)樣本數(shù)量有20個(gè)?，F(xiàn)在該工程師需要設(shè)計(jì)一個(gè)零失效的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案，需要知道試驗(yàn)時(shí)間需要多少小時(shí)。

步驟1：打開(kāi)PosWeibull軟件的試驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊，然后選擇【可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)】。

步驟2：在可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)界面，分析方法選擇【參數(shù)化二項(xiàng)式法】（PosWeibull提供參數(shù)法、非參數(shù)法、卡方法不同方法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì)），在可靠性驗(yàn)證指標(biāo)選項(xiàng)選擇可靠度，指標(biāo)值輸入0.9，置信度輸入95%，時(shí)間輸入200小時(shí)。壽命分布選擇威布爾分布，形狀參數(shù)輸入1.6。計(jì)算參數(shù)選擇【需要的試驗(yàn)時(shí)間】，允許的樣本數(shù)量輸入20，最大允許失效數(shù)量輸入0。

步驟3：輸入上述參數(shù)后，點(diǎn)擊計(jì)算，即可計(jì)算得到需要的試驗(yàn)時(shí)間。計(jì)算得到需要250.26小時(shí)。

可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)