科技的发展,人类的进步,使得产品质量成为人们关注的一个重要特性。产品质量包含了许多层次内容与要素特性,其中可靠性是产品质量的一个重要组成部分。可靠性已成为重要项目、核心产品、关键过程的一个必须工作的内容,这其中包括可靠性设计、可靠性分析、可靠性试验、可靠性评估等。
对于寿命型产品来说(通常有连续型与离散型),描述产品的可靠性有许多指标,其中,失效率(注:这里不区分“失效率”与“故障率”两者的差异,且把产品视为工作与失效两种状态)是一个非常重要的可靠性指标。对于产品的失效率,有一个问题是许多人,其中也包括一些可靠性专业人士,一直存在一些错误的认识,即认为产品的失效率不能大于1,这种错误认识也许来自人们对“率”的涵义的固有认识或其它原因。在这里,我们将理清这个模糊认识。
失效率的定义为:对于给定的产品,假设其寿命 的分布为 ,且它的概率密度函数为 ,则在时刻 的失效率为
其中,数列 { pi, i=1,2,…} 为寿命概率分布列。
(1) |
对于离散型寿命分布,其在第 次的失效率为
(2) |
失效率的物理解释为:对于连续型寿命,在公式(1)的两端乘以 ,则等式右侧为
即 近似地等于产品在 时刻之前仍然工作,但在时间区间 内失效的条件概率。类似的对于离散型寿命分布,其失效率 λi 就等于产品在 时刻仍然工作,但在时刻 i 失效的条件概率。
从公式(1)和(2)可知,失效率的特点为:(i)失效率是时间的函数,当然,众所周知,寿命为指数分布和几何分布的失效率为常数。(ii)失效率紧密联系与“条件概率”,而且,这个条件是“产品在所关注的时刻之前是处于工作状态”。(iii)显然,离散型寿命的失效率是界于区间 中,然而,对于连续型寿命分布则不然,它可以大于任意给定的数。其实,读者可随意考虑一个寿命型分布,即可验证这一点。另一方面,在实际中,我们说某产品的失效率为 ,这也等价于失效率为 。显然,随着单位的不同,失效率可以在不同范围内变化。
崔利荣简历:
产品失效率有着其固有的本质涵义,它不同于其它领域所谓的“率”,例如:升学率、治愈率、死亡率等。因此,“理解其本质,再审视其样子”不失为一种看待事物的稳妥方式。
2022年6月25日
崔利荣简历:
崔利荣,青岛大学特聘教授。1983年毕业于天津工业大学(获工学学士学位),1986年毕业于中国科学院系统科学研究所(获理学硕士学位),1994年在英国威尔士大学(Swansea)获得博士学位(概率与统计学)。曾于1986年至1999年工作于中国航天工业部,2000年工作于新加坡国立大学,2003年至2021年工作于北京理工大学管理与经济学院,2021年5月就职于青岛大学。曾在英国、台湾作为访问学者。曾任IEEE Transactions on Reliability(SCI期刊)副主编10年(2005.1—2015.9)。现任IISE Transactions(SCI期刊)副主编,Communications in Statistics(SCI期刊)副主编,Quality Technology & Quantitative Management(SCI期刊)副主编。自1999年以来,已发表SCI检索论文140多篇,英文专著1部。2005年被评为教育部新世纪优秀人才。已指导40多名博士研究生毕业。共主持(曾经与现在)国家自然基金5项面上项目,1项重点项目。