[发明专利]基于多元混合时序分析的多性能参数加速退化试验产品寿命预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加速退化试验寿命预测及可靠性评估方法，属于加速试验评估技术领域。

背景技术

越来越多长寿命高可靠性产品的出现，使产品寿命与可靠性评估更加困难。基于产品性能退化信息预测产品寿命及可靠度成为一种有效途径。为了针对这些难以获得失效数据，但可以获得性能退化数据的产品进行可靠性评估，出现了退化试验的方法。为了在更短的时间内获得更多有效的产品性能退化信息，进一步出现了加速退化试验的方法。

然而，现有的加速退化试验产品寿命预测方法仍存在一些不足：

首先，在以往的基于性能退化的产品寿命预测中，往往是假设产品的某一个性能参数随时间退化，当该性能参数退化至某一失效阈值时，产品发生失效，产品的寿命即为从该性能参数退化开始至其穿越失效阈值的时间。通过对该性能参数的退化随机过程建模，并给定失效阈值，可以根据该性能参数的退化数据预测至其穿越失效阈值，从而给出产品的寿命预测结果。然而在实际工程中，产品的失效通常不是由某个单一性能参数的退化导致，而是由多个错综复杂的性能参数综合退化作用的结果。为了得出对产品更加精确的退化过程及寿命预测，就需要采用更加接近客观现实的模型，来全面描述产品多个性能参数的实际退化过程。

其次，实际工程中由于受到环境干扰及设备控制等因素影响，产品的性能参数退化过程存在随机性及周期性变化，对此，基于产品单一性能参数并对性能参数退化过程进行全面描述的产品性能退化预测已有大量的相关研究。然而，由产品多性能参数之间的退化及其与环境干扰及设备控制等因素的交互影响而导致产品失效在实际工程中更加常见，如果在对产品的多性能参数退化过程的建模时，未考虑这种性能参数之间与其他干扰因素的交互影响，则得到的产品性能退化过程描述及预测不够符合客观实际。

另外，在现有的加速退化试验产品寿命预测中，多为针对产品单一性能参数在各加速应力水平下的退化过程，通过建立该性能参数的退化量特征值与应力水平的关系，得到该性能参数在正常应力水平下的退化过程，从而得到产品的加速退化试验寿命预测结果。实际工程中产品多为多性能参数退化过程，需要根据产品在各加速应力水平下的多性能参数退化过程，建立多性能参数与应力水平的关系，使得产品的加速退化试验寿命预测结果更为准确。

最后，对于加速退化试验的产品寿命预测，目前已有基于加速退化试验单一性能参数采用一元时序分析等方法考虑加速退化随机过程的随机性和周期性的产品寿命预测研究，但尚未出现基于加速退化试验多性能参数并能全面描述退化随机过程特性的产品寿命预测研究。因此，针对加速退化试验能够全面合理描述性能加速退化随机过程的多性能参数产品寿命预测方法亟待研究。

趋势预测一直都是多元时间序列分析中重要的研究内容。时间序列趋势预测的基本假设是可利用的信息都包含在历史数据中，历史数据决定了未来时间序列的趋势，但是这种假设过多的依赖于时间序列历史数据，而忽略(或者说淡化)了事物之间的关联性，忽略了外部因素对时间序列走势的影响，多元时间序列的建模和预测则是更多的考虑到多元协方差(和相关系数)在建模过程中的重要作用，比一元时间序列建模和预测更具备应用潜力，是一种适于描述产品多性能参数退化随机过程的方法。

因此采用多元时序分析方法，针对产品的多性能参数，进行多参数加速退化试验产品寿命预测为一种有效途径。在国内外现有相关加速退化试验产品寿命预测方法文献中，尚未见到基于多元时序分析方法的报道。

然而，应用多元时序分析进行加速退化试验产品寿命预测还需要解决以下问题：

首先，产品多性能参数不仅随时间退化，不同参数之间也相互影响，如果仅采用多元线性回归模型，只能描述同一时刻不同性能参数之间的相关关系，而不能描述它们在不同时刻的关系，因此多元线性回归模型只是一个静态模型，只能对产品多性能参数进行静态描述。如何既将多性能参数随时间的退化又将其相互之间的影响进行描述，需要寻找新的建模方法。

其次，由于环境和设备等因素影响，产品性能参数变化具有随机性和周期性，如何考虑实际工程中产品性能参数时序随机性和周期性的特点，以及这些特点在多性能参数退化过程中的相关性，采用相应的多元时序分析方法进行描述，是需要突破的一个难点。

另外，产品多性能参数退化过程是一个非平稳随机过程，现有的多元时序分析方法仅针对平稳随机过程有效，如何找到多性能参数退化随机过程中非平稳部分与平稳部分的关系，并对其采用相应的模型描述，需要对产品多性能参数的退化随机过程的平稳性进行深入分析。