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艾毅大学的威布尔分析

乡亲们

让我们来看看帕蒂在常春藤大学过得怎么样。

帕蒂在艾毅大学的教学工作已接近尾声。她不得不承认,她很舍不得这次冒险的结束。生活就是这样。

教学大纲允许在最后几讲中涉及 "选题",因此 Patty 决定她的选题是威布尔分析。她热切地认为,所有工程师都应该接触一些失效分析,而这一主题正好与工程统计学相吻合。

不知不觉中,她已经向北驶向艾毅大学,去听她最后一次讲座了。当车驶近时,她觉得自己应该好好欣赏一下校园的美景,因为这将是她在艾毅大学的最后一段时间了。今天她很幸运,马上就找到了停车位。

当她走进工程学主楼时,发现信箱里有一张纸条。是迪恩-霍华德寄来的。她迅速打开一看。他要求在她上完最后一堂课后进行一次简短的会面。

"呀!"帕蒂想,"迪安-霍华德要见我!不知道是不是真的。我是不是搞砸了?

她必须等两天才能知道院长想要什么,现在她不能担心这个,因为她的课还有 10 分钟就要开始了。

Patty 在课堂上首先解释了威布尔理论的发展,并举了几个例子。她展示了比例因子和斜率的来源。Patty 强调说,陡峭的斜率表明数据分布紧密(这对从数据中进行预测很有利),而较大的刻度则表明平均寿命较长。然后,她讨论了电子产品中不同类型测试的重要性,例如热循环测试和跌落冲击测试。作为一个例子,她认为可以分享一些电子组装中使用的两种不同合金的加速热循环数据。

她在 PowerPoint 幻灯片中展示了第一组数据(图 1)。

图 1.

"谁能给我解释一下这些结果?"帕蒂问道。

在一阵低语之后,卡伦-阿姆斯特朗举起了手。

"是的,卡伦,"帕蒂回答道。

"卡伦回答说:"合金 2 号似乎表现出了更优越的性能,这一点从它更陡峭的坡度和稍好的比例可以看出。

"干得好,凯伦,"帕蒂回应道。

"这个点怎么样?帕蒂指着合金 1 的明显异常点问道。

大家嘀嘀咕咕,但没有人举手。于是,帕蒂展示了一张去掉了离群点的幻灯片。(图 2)。

"帕蒂说:"我已经删除了异常值,因为故障分析表明它是非典型的。

图 2.

"如您所见,现在合金 1 的斜率稍好一些。这表明分布更紧密,因此预测性能的能力更强。

此时,会场上响起了非常响亮的杂音,最后斯科特-布赖津斯基举起了手。

"什么事,斯科特?"帕蒂回答道。

"斯科特解释说:"教授,这看起来就像是作弊,放弃一个糟糕的数据点,因为你声称它不能代表其他样本。

许多人大声附和。

帕蒂笑了一下。

"好吧,好吧,你是对的。在大多数情况下,审查一个数据点是不公平的。这也是本课的一部分内容。不要轻易审查数据,"帕蒂说。

"我们来看看合金 3 和 4 的数据,"帕蒂接着说。见图 3。

图 3.

学生们看了一会儿数据,最后 Diane Pompey 举起了手。

"是的,黛安,"帕蒂承认道。

"除了样本量不同之外,它们看起来就像人们所期望的那样势均力敌。从'统计表'中的'F'栏可以看出,合金 3 有 15 个样本,而合金 4 只有 13 个样本。

"帕蒂回答说:"干得好,黛安,很少有人能发现这一点不同。

"我会告诉你,合金 3 和合金 4 在测试中都有 15 个样本。你认为发生了什么?"帕蒂问道。

很快,弗雷德-威尔金斯举起了手。帕蒂向他点了点头。

"我敢打赌,合金 4 中的两个样本没有失效,"弗雷德建议道。

"正确!"帕蒂热情地回答道。

"我希望大家花几分钟时间与周围的人讨论一下这种情况。然后,我想让你们匿名投票,看看这两个没有不合格的样品是使合金 4 与合金 3 相同、更好还是更差,"帕蒂指示道。

经过五分钟嘈杂的讨论后,学生们在一个网站上进行了投票,投票结果可以在帕蒂的笔记本电脑上显示并投影给全班同学。12 名学生认为合金还是一样的。24 人认为合金 4 更好,6 人认为合金 4 更差。

"对结果有什么意见吗?"帕蒂问道。

无人问津。

帕蒂说:"让我们假设这两个失效的样品经过了更长时间的测试,最终在某个很高的循环次数(比如 2000 次)上失效。让我们看看 Weibull 图会是什么样子,"帕蒂说。

然后,她展示了图 4。

图 4.

"有人能解释一下吗?"帕蒂问道。

过了没多久,Young Koh 就突袭了他的手。

"科尔曼博士,增加的周期大大增加了刻度,但破坏了斜率,表明数据中的散点更多。正如您之前所说,可靠性测试就是希望能够预测使用寿命。随着斜率的大幅下降,预测变得更加困难,因此,样本 4 很可能比样本 3 更差,尽管它的刻度很大"。杨阐述道。

"正是如此,"帕蒂回答道。

"帕蒂接着说:"有趣的是,当今电子行业的许多工程师对不会失效的样品视而不见。

全班同学都一脸震惊地看着她。

"帕蒂说:"好了,下次再说吧。

"两位女学生 Jessica Han 和 Mary Connor 下课后留下来与 Patty 交谈。

"教授,有传言说您下学期要教《制造工艺学》,是真的吗?"玛丽问道。玛丽接着说:"我们真的希望如此。您是这里最好的老师。

帕蒂非常感动,她的眼睛开始有些迷离:"谢谢你的好意,但我怀疑会不会是这样。

院长会解雇帕蒂,还是她会在下学期教授制造工艺学?敬请期待。

干杯

罗恩博士