使用六西格瑪軟件JMP進(jìn)行可靠性分析

　　令人不解的是，很多企業(yè)已經(jīng)意識到可靠性分析的重要性，卻依然在刻意地回避可靠性分析，這是為什么呢?原因很多，其中的一個(gè)主要原因是因為一般企業(yè)覺(jué)得常規的統計質(zhì)量管理已經(jīng)夠復雜了，而可靠性的研究還需要用到許多更高深的統計學(xué)知識，這對于沒(méi)有經(jīng)過(guò)正規統計方法培訓的人來(lái)說(shuō)，會(huì )讓人望而生畏，這在客觀(guān)上大大限制了可靠性方法在企業(yè)的推廣。

　　筆者嘗試過(guò)用不同軟件進(jìn)行可靠性分析，SAS公司的高端六西格瑪軟件JMP(試用版可以在www.jmp.com/china下載)是其中之一， 其交互式可視化分析的特點(diǎn)在可靠性方面也有很好的體現。下面以一個(gè)典型的實(shí)例來(lái)看看如何用JMP做可靠性分析。

　　例： 某公司為了對一個(gè)電子產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分析，收集了一批該產(chǎn)品的使用壽命數據(如圖一所示，當“刪失”=0時(shí)表示“時(shí)間”是精確的失效時(shí)間，當“刪失”=1時(shí)表示精確的失效時(shí)間不詳，但肯定大于“時(shí)間”所顯示的數值)。在這組具有代表性的數據下，我們來(lái)研究一下該產(chǎn)品的失效特性如何?當失效概率為90%時(shí)，該產(chǎn)品的可靠壽命是多少?

　　圖一 可靠性試驗原始數據表(部分)

　　按照可靠性方法的理論，要解決這兩個(gè)問(wèn)題，需要首先解決一個(gè)基本問(wèn)題：這組壽命數據是服從什么分布的?實(shí)在地講，這不是一個(gè)容易解決的問(wèn)題，得一個(gè)一個(gè)分布地去嘗試、去比較、去驗證，什么威布爾Weibull分布啊，對數正態(tài)分布啊，指數分布啊，等等，少說(shuō)也有十幾種。而一般質(zhì)量工程師一聽(tīng)這些專(zhuān)業(yè)的統計學(xué)名詞就犯暈，而且由于壽命數據中又含有“刪失”特性，判斷起來(lái)就更復雜了，通常需要通過(guò)一系列冗長(cháng)的統計分析報表和統計指標去判斷。

　　筆者在用JMP軟件做分析的時(shí)候，發(fā)現JMP中有一條命令叫“擬合所有分布”，它可以在幾秒鐘的時(shí)間內對所有常規的可靠性分布逐一擬合，然后自動(dòng)篩選出最佳的分布擬合。比如在下圖中，“對數正態(tài)”分布就是JMP在快速比較所有壽命分布后找到的最佳分布。如果不太懂統計學(xué)原理，只想直觀(guān)地看一看這個(gè)分布長(cháng)什么樣的話(huà)，就看圖上那個(gè)紅色曲線(xiàn)及其周邊粉紅色的置信區間帶;如果對統計學(xué)原理比較懂，想深入了解統計學(xué)上的判別依據，還可以看下面那個(gè)“模型擬合”表格中的相關(guān)指標?？傊?，可以各取所需，完成最基本的分布模型識別的任務(wù)。

　　圖二 可靠性分布模型比較的可視化展示

　　此外，在獲得最佳擬合分布的同時(shí)，與該產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的各種可靠性特征(如可靠壽命、失效概率、失效概率密度、故障率等等)也可以用圖形化方式來(lái)表現。比如在下圖中，“分布刻畫(huà)器”和“分位數刻畫(huà)器”都顯示了失效概率與產(chǎn)品壽命之間的關(guān)系(兩者的主要差別是X軸和Y軸所代表的變量正好相反)，“危險率刻畫(huà)器”顯示的是危險率(即通常所說(shuō)的Hazard Rate)隨產(chǎn)品壽命的變化而產(chǎn)生變化的規律(這可以用來(lái)實(shí)現可靠性理論中最著(zhù)名的“浴盆曲線(xiàn)”)，“密度刻畫(huà)器”顯示的是失效概率密度隨產(chǎn)品壽命的變化而產(chǎn)生變化的規律。

　　圖三 可靠性分析中主要特征變量的刻畫(huà)器

　　利用這些圖形就可以形象地解釋第一個(gè)問(wèn)題“該產(chǎn)品的失效特性如何?”了?，F在我們來(lái)回答第二個(gè)問(wèn)題“當失效概率為90%時(shí)，該產(chǎn)品的可靠壽命是多少?”在“分位數刻畫(huà)器”的X軸上輸入“0.9”，就可以在Y軸上得到紅色數值“412.0117”和藍色數值“[278.675,609.146]”，表明此時(shí)的可靠壽命應該是412.0117，其置信區間應該是[278.675,609.146]。

　　關(guān)于可靠性分析的內容還有很多，比如加速壽命分析、壽命數據的回歸分析和可維修性分析等等。這些在JMP軟件中都有對應的圖形化智能分析平臺，一個(gè)很直接的好處是可以讓非統計專(zhuān)業(yè)背景的工程師迅速跨越統計學(xué)的壁壘，直接進(jìn)行技術(shù)問(wèn)題的分析和研究，進(jìn)而提升產(chǎn)品的可靠性，降低顧客投訴率以及售后服務(wù)成本。