基于平均寿命mse的步进应力加速退化试验优化设计

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1、步进应力加速退化试验优化设计黄广东孙权冯静汪晓程(国防科学技术大学信息系统与管理学院湖南长沙410073)摘要：步进应力加速退化试验常应用于高可靠性、长寿命产品的可靠性评估。为了更加准确的评估产品的可靠性，论文针对退化过程服从Wiener过程的退化型产品，提出了步进应力加速退化试验优化设计建模与分析方法。该方法在试验总费用约束下，利用蒙特卡洛仿真估计产品平均寿命的均方误差(MSE)，并通过最小化MSE，确定最优的步进应力加速退化试验应力水平、样品数、参数测量间隔及测量次数等。最后，以某磁性产品为例，对该方法的有效性进行实例验证。关键词：

2、Wiener过程步进应力加速退化试验Arrhenius方程中图分类号：TB114.3文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)11-0142-03OptimizationofStepStressAcceleratedDegradationTestPlansBasedonMSEforMeanLifeofProductHuangGuangdong,SunQuan*,FengJing,WangXiaocheng(CollegeofInformationSystemandManagement,NationalUniversityof

3、DefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China)Abstract：Toreliabilitypredictionofproductswithhighreliabilityandlonglife,theStepStressAcceleratedDegradationTest(SSADT)iscommonlyapplied.Withthemotivationofpredictingproductreliabilitymostprecisely,thispaperdiscussestheproduct

4、swiththedegradationprocessofWienerprocess,andproposesanoptimaldesignmethodofSSADT.Inordertominimizethemeansquareerror(MSE)ofproductmeanlife,thetestplansofSSADTunderspecifiedtotaltestcostbyutilizingMonteCarlosimulation.Theplanscandeterminetheoptimalsamplesize,parametermea

5、surementintervalandmeasurementtimesofSSADT.Intheendofthispaper,wepresentanexampleofmagneticproducttovalidatetheeffectivenessoftheproposedmethod.KeyWords：Wienerprocess,stepstressaccelerateddegradationtest,arrheniusfunction1、引言对于试验优化的问题，很多文献[1]-[6]对不同退化过程的加速退化试验的优化问题进行了研究，

6、主要以最小化产品p分位寿命的渐进方差作为优化目标，以试验总费用作为约束条件。Tang等[7]通过适当的随机模型，以产品在正常使用应力下的平均寿命渐进方差作为约束条件，并以试验总费用最小化作为优化目标，对步进应力加速退化试验进行了优化。Wang等[8]描述了基于退化试验优化设计的蒙特卡洛仿真新方法。且Wang[9][10]通过非线性的混合效率模型，以产品p分位寿命估计的均方误差最小化为优化目标，对产品的加速退化试验进行了优化。在本文中，使用Wiener过程[11]模型对产品的性能退化过程进行了描述，并以最小化产品平均寿命的均方误差作为优化

7、目标，通过MonteCarlo仿真方法，确定了两应力水平下步进应力加速退化试验所需的最优样品量、试验测量间隔以及测量次数等。2、模型假设2.1步进应力加速退化试验模型假设为保证本文所涉及的退化试验能正常进行，结合相关研究，假设如下：(1)产品的性能退化过程是有规律可循的，即性能退化过程不可逆；(2)产品的失效机理在各加速应力水平的作用下保持不变；(3)产品寿命仅依赖于已累计失效部分和当前应力水平，而与累计方式无关；(4)产品性能的退化过程在各加速应力水平作用下服从同族的Wiener随机过程，也就是说应力水平发生变化时，产品性能退化的随机

8、过程保持不变，而改变的只是过程参数；(5)该Wiener过程的扩散系数不随应力水平与时间的变化而变化，是一个常数，且漂移系数反映了产品性能参数与加速应力之间的关系，即加速模型。用带漂移系数的Wiener过程