基于及时修正策略的成败型产品可靠性增长分析
刘 飞，张为华
(国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙410008)
摘要：针对及时修正试验策略，根据Fries可靠性增长模型和Duane学习曲线特性，基于不同的失败类型对模型进行了扩展。用进化算法对似然函数求极值，获得了参数极大似然估计，以及最终研制阶段可靠性点估计。对某固体火箭发动机可靠性增长实例的分析结果表明，与经典评估方法相比，本文模型更具优越性。
关键词：固体火箭发动机；可靠性增长；进化算法；极大似然估计；可靠性点估计
中图分类号：TB114．3 文献标识码：A
Reliability Growth Analysis for Success-Failure Products Based on Correction Strategy in Time
LIU Fei．ZHANG W ei—hua (College of Aerospace and Material Engineering，NUDT，Changsha Hunan 410008，China)
Abstract：According to the test strategy of correction in time，the reliability growth model for various failure
categories was extended based on the Fries’S reliability growth model and Duane’S learning．curve property in this paper．The extreme value of likelihood was calculated through evolutionary algorithm．The maximum likelihood estimation of the parameters and reliability point estimator of the last development stage were obtained．The analysis result of reliability growth for some solid rocket engine showed that the method in this paper had more advantages than the classical estimation．
Keywords：Solid rocket engine； Reliability growth； Evolutionary algorithm； Maximum likelihood estimation；Reliability po int estimation
0 引言
在成败型产品研制过程中，可靠性和性能参数一般都不能直接达到规定指标，而必须经历试验一改进一再试验的过程，不断暴露产品设计、制造工艺和操作方法中的缺陷，通过分析和修正使产品的可靠性和性能不断提高，此即可靠性增长过程。建立可靠性增长模型是实现这一目标的重要方式。选取模型适当，就可较好地跟踪产品可靠性增长过程。一般，成败型产品可靠性增长试验包括延缓修正和及时修正两种策略。延缓修正采用试验一暴露缺陷一再试验的规划方式，在阶段试验结束时对缺陷进行集中统一修正；及时修正则对试验中暴露的可归因失效立即进行修正，采用试验一修正一再试验的规划方式。试验修正策略不同，选取的可靠性增长模型也不同。延缓修正的可靠性增长试验策略主要用离散AMSAA模型进行分析，而对及时修正的可靠性增长试验策略的研究较少? 。1993年，文献[2]针对及时修正试验策略提出了一参数型可靠性增长模型，描述了采用及时修正策略的可靠性增长过程。
本文引入文献[2]的可靠性增长模型，根据Duane学习曲线特性，基于不同的失败类型对模型进行了扩展。
1 可靠性增长模型
20世纪60年代，根据各种产品失效数据的统计分析，DUANE获得了一近似函数关系
2 模型扩展
根据文献[4]，产品可靠性增长试验中出现的系统性失效可分为A型和B型两类。其中，一般称A型失效为本质失效，B型失效为可归因失效。因经费、时间和技术等的限制，对A型失效不作修正，而仅对B型失效进行修正。
3 增长趋势检验
在获得可靠性增长试验数据后，需先对试验数据进行增长趋势检验，验证其可靠性是否增长。本文采用Laplace检验。Laplace检验与所选可靠性增长模型无关，是一种无争检验。
4 极大似然估计
5 算例
某固体火箭发动机地面试验20台，15次成功，试验成败结果见表1。
6 结论
针对及时修正策略的特点，本文引入了Fries可靠性增长模型，根据失效类型将其扩展为一般情形，并在此基础上获得了最终研制阶段可靠性点估计。
用进化算法解决了复杂多峰似然函数的极值求解，得到模型参数极大似然估计。研究结果表明，对可靠性增长试验数据不宜采用经典评估法。本文可靠性增长模型给出的产品可靠性估计优于传统估计法，可更适当地反映产品可靠性增长过程，为及时修正策略的可靠性增长分析提供了一种实用方法。
参考文献
[1] 张军科，李长福，冯欣．成败型可靠性增长模型研究[J]．质量与可靠性，2002，(6)．
[2] FRIES A．Discrete reliability—growth models based on a learning-curve property[J]．IEEE Trans．Reliability，1993，42(2)：303～306．
[3] FRIES A，SEN A．A survey of discrete reliability—growth models[J]．IEEE Trans．Reliability，1996，45(4)：582～ 604．
[4] 周源泉，翁朝曦．可靠性增长[M]．北京：科学出版
社，1992．
[5] HALL J D，WESSELS W R．An automated solver to determine ML estimations for the AMSAA discrete reliabili—
ty growth model[C]．Proc．Ann．Reliability and Maintainability Symp．，2001．
[6] 王凌．智能优化算法及其应用[M]．北京：清华大学出版社，2003．
