基于随机效应的可靠性试验设计分析

摘要

试验设计是改进产品质量的有效技术，通常假定试验输出服从正态分布且相互独立，通过拟合质量特性（试验输出）与影响因素（参数）的关系，优化产品或工艺参数，实现质量提升。然而，寿命数据通常是偏态的、截尾的，每个试验单元包含多个样本，因此基于分位值的研究更具实际意义和价值。多样本的试验单元给试验设计带来了组内差异，即参数估计中的随机效应。首先，基于此建立了随机效应可靠性模型，给出了基于随机效应的极大似然估计方法。然后，采用Gauss-Hermite积分求得了具有解析形式的似然函数。最后，以恒温器寿命试验为例，分析了影响寿命的显著因子，得到了具有稳健且高可靠性分位值的试验因子组合，可以有效降低恒温器早期失效，提升产品的可靠性。