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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。

课程大纲允许在最后几节课中讲授“专题”,因此帕蒂决定将“韦布分布分析”作为她的专题内容。她深信,所有工程师 都应接触一下失效分析,而这一主题与工程统计学恰好相契合。

不知不觉间,她已驱车向北,前往常春藤大学参加倒数第二场讲座。当汽车驶近校园时,她觉得应该保温 这片校园的美景,因为很快这将是一段时间内她最后一次来到常春藤大学了。今天她很幸运,一到就找到了停车位。

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)。

韦布尔概率图,对比了Alpha 1和Alpha 2的完整数据,其中蓝色和红色数据点分别代表两组数据。

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。

“看来合金 2的表现更胜一筹,从其斜率明显更陡、比例尺略微更精确这一点就能看出来,”凯伦回答道。

"干得好,凯伦,"帕蒂回应道。

“这个点怎么解释?”帕蒂一边问,一边指着合金 1中那个显而易见的离群点。

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。

韦布概率图,用于比较Alpha 1截断数据与Alpha 2失效数据,并标注百分比。

图 2.

“如您所见,现在合金 1的斜率略微有所提高。这表明其分布更为紧凑,因此预测性能的能力也更强,”她接着说道。

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 第3和第4部分的数据,”帕蒂接着说道。参见图3。

韦布尔概率图,对比了合金 3和合金 4,图中包含完整数据和拟合直线。

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。

“从表面上看,这两组的结果几乎势均力敌,只是样本量不同。合金 3 有 15 个样本,而合金 4 只有 13 个样本,这从‘统计表’中的‘F’列可以看出,”黛安解释道。

"帕蒂回答说:"干得好,黛安,很少有人能发现这一点不同。

“我告诉你,《合金 》第3季和第4季在测试初期都有15个样本。你觉得发生了什么?”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,来自合金 4的两个样本并没有出现故障,”弗雷德说道。

"正确!"帕蒂热情地回答道。

合金 “我希望大家花几分钟时间,和周围的同学讨论一下这种情况。然后,请大家以匿名方式投票,选出那两个未被判定为不合格的样本,与《合金 》第4版相比,是相同、更好还是更差,”帕蒂嘱咐道。

经过五分钟的热烈讨论,学生们在一个网站上进行了投票,帕蒂将投票结果显示在自己的笔记本电脑上,并投影到教室里。12名学生认为这些合金仍然一样;24名学生认为合金 4更好;6名学生认为合金 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。

韦布尔概率图,对比了合金 3和合金 4的最终数据点,并绘制了数据点。

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,增加的循环次数虽然显著提高了数值范围,却破坏了斜率,这表明数据中的离散程度大大增加。正如您之前所说,可靠性 测试的目的是希望能够预测寿命。由于斜率大幅下降,预测变得困难得多。因此,尽管样本4的数值范围很大,但它的表现很可能不如样本3。”杨解释道。

"正是如此,"帕蒂回答道。

“值得注意的是,如今电子行业中的许多工程师 (测试工程师)往往直接忽略那些没有出现故障的样品,”帕蒂接着说道。

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