美國試驗與材料協(xié)會(huì )用JMP提高輪胎性能

　　在美國，政府通常通過(guò)交通運輸部(Department of Transportation，以下簡(jiǎn)稱(chēng)DOT)和國家高速公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration，以下簡(jiǎn)稱(chēng)NHTSA)來(lái)統一管理所有的交通用品。輪胎制造商必須證明它們的產(chǎn)品通過(guò)了標準化測試，才能在其輪胎側面貼上“DOT”標簽，這是產(chǎn)品在美國的高速公路上行駛必備的標志之一。

　　美國國會(huì )經(jīng)常授權NHTSA審查所有汽車(chē)的輪胎測試，如果有必要，還可以更新相關(guān)測試內容。在這個(gè)方面，NHTSA一直從美國試驗與材料協(xié)會(huì )(American Society of Testing and Materials，以下簡(jiǎn)稱(chēng)ASTM)獲得技術(shù)協(xié)助。ASTM成立于1898年，是世界上最早、最大的非盈利性標準制定組織之一，現有32000多名會(huì )員，分別來(lái)自于100多個(gè)國家的生產(chǎn)者、用戶(hù)、最終消費者、政府和學(xué)術(shù)代表。ASTM共有129個(gè)技術(shù)委員會(huì )及2000多個(gè)分技術(shù)委員會(huì )，主要制定130多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的試驗方法、規范、規程、指南、分類(lèi)和術(shù)語(yǔ)標準，目前ASTM已出版和發(fā)布了10000多個(gè)標準。ASTM標準質(zhì)量高，適應性好，不僅被美國各工業(yè)界紛紛采用，而且被美國國防部和聯(lián)邦政府各部門(mén)機構采用。

　　Leighton Spadone是美國固特異(GOODYEAR)輪胎公司研發(fā)部門(mén)的高級工程師，負責研究商用卡車(chē)輪胎的高速度和耐久性測試。同時(shí)他也是ASTM的成員，他所在的ASTM汽車(chē)輪胎測試研發(fā)任務(wù)組的主要任務(wù)是：輪胎在平坦的高速公路上行駛與在彎曲不平的實(shí)驗室車(chē)輪上行駛有很大的不同，由于卡車(chē)輪胎上車(chē)輪的曲率作用，輪胎溫度在實(shí)驗室的環(huán)境下要比在公路上高很多。該工作組需要以書(shū)面的形式記錄這些差異，并且以此為基礎，結合輪胎的實(shí)際工作溫度，制定出新的實(shí)驗室測試標準。

　　為了完成這個(gè)任務(wù)，研究這些測試的首要工作就是測量輪胎在實(shí)際工作中的運行溫度，并將其與在實(shí)驗室中測試的輪胎溫度做比較。而開(kāi)展這些工作都離不開(kāi)可視化六西格瑪及質(zhì)量管理軟件JMP的協(xié)助。該任務(wù)組首先用試驗設計DOE創(chuàng )建了試驗計劃(這點(diǎn)使用JMP軟件是最方便的，也是JMP眾所周知的優(yōu)勢之一)。其次，更加重要的是構造一個(gè)回歸模型，以定量地研究輪胎的工作條件對輪胎溫度的影響。研究人員最關(guān)心的是輪胎側沿的溫度和中心線(xiàn)的溫度，這往往可以通過(guò)基于不同測試條件的回歸模型來(lái)預測。

　　JMP尤其擅長(cháng)探索性數據發(fā)現(EDA)，它在探索構建這個(gè)回歸模型的過(guò)程中同樣也發(fā)揮了巨大的作用。在它的幫助下，工作人員首先發(fā)現以往被認為重要的輪胎膨脹壓力和輪胎載重實(shí)際上并不是合適的溫度預測因子，真正有效的模型需要用相對比較復雜的非線(xiàn)性公式才能完成，而這也是其他普通軟件中不具備的功能。

　　在回歸模型初步確立之后，下一步就是建立預測方程，探索在不同實(shí)驗室條件下輪胎的表現，并且與其在高速公路上的情形做對比。研究人員常常需要尋找“從平坦到彎曲”的等效溫度，需要找到幾乎完全等價(jià)于高速公路條件的實(shí)驗室條件，以避免輪胎溫度的差異過(guò)大，工程師們需要合理地解釋這些模型。

　　這些模型不但對工程師有用，對于不是工程師或科學(xué)家的行政官員和管理人員來(lái)說(shuō)，它的意義同樣巨大。因為成熟的模型可以實(shí)時(shí)地在屏幕上展現出來(lái)。例如，有人會(huì )問(wèn)：“如果卡車(chē)輪胎行駛在車(chē)輪為90%的膨脹率、90%的載貨率和每小時(shí)75英里的速度的條件下，會(huì )產(chǎn)生怎樣的結果呢?怎樣才能在平坦表面上產(chǎn)生等價(jià)的中心線(xiàn)溫度的效果?”借助專(zhuān)業(yè)的模型刻畫(huà)器，所有人都能清晰地找到問(wèn)題的答案。只要回歸模型構建成功，大部分工作就可以通過(guò)預測刻畫(huà)器平臺來(lái)可視化地實(shí)現。用戶(hù)只要輕松地調節膨脹率、載貨率和速度，溫度結果就會(huì )動(dòng)態(tài)地表現出來(lái)。而且可以根據需要和可能，將高速公路上的條件靈活地轉化為實(shí)驗室里的條件，反之亦然。

　　這樣做的好處很多，最直接的好處就是便于溝通。有時(shí)侯，對于同一個(gè)問(wèn)題、同一組數據，不同的人可能會(huì )有不同的看法。這時(shí)，大家可以集中到同一個(gè)會(huì )議室，不管你是否懂統計學(xué)，都可以在預測刻畫(huà)器的平臺上順暢地交流，回答各種問(wèn)題。如果有些問(wèn)題暫時(shí)解決不了，還可以快速地重新再構建新的模型，重新解釋。

　　ASTM喜歡JMP的另一個(gè)原因是它的易用性。不需要培訓任何統計學(xué)知識，研究人員就會(huì )用得很好，它的分析報表容易理解，數據的圖形化展示功能強大而且令人信服。在正式使用JMP軟件以前，曾經(jīng)有人擔心是否會(huì )因為大部分人不懂統計學(xué)，導致不會(huì )使用，乃至發(fā)生分析錯誤，事實(shí)證明這種擔心完全是多余的。另外，JMP的交互式分析模式也是吸引ASTM中的很多專(zhuān)家從其他普通軟件遷移到JMP上來(lái)的重要原因之一。

　　由于在定量方法使用和模型表達上的出色表現，NHTSA對ASTM汽車(chē)輪胎測試研發(fā)任務(wù)組的工作成果非常認可和贊賞。Spadone在總結這兩年的工作時(shí)說(shuō)：“政府官員已經(jīng)充分意識到平坦表面和彎曲表面的不同造成的顯著(zhù)溫度差異，并已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手改進(jìn)工作卡車(chē)輪胎的強制性測試標準。這一切都歸功于模型的力量和JMP快速方便地構建和展現模型的強大能力。”