小样本多技术状态性能可靠性的仿真评估方

小样本多技术状态性能可靠性的仿真评估方法
张志华，李庆民，田艳梅
(海军工程大学，湖北武汉430033)
摘要: 针对大型产品性能试验的多技术状态、小样本特点，提出了基于环境因子仿真的性晚可靠性评估方法。运用仿真技术获得了环境因子的仿真结果；利用环境因子将多技术状态下的试 截据折算为产品设计状态下的性能试验数据，基于折算后的性能试验敷据得到了产品性能可靠I巨估计。最后，通过一个仿真实例说明了折算模型具有稳健性。
关健词: 靠性仿真；性能可靠性评估；环境因子；小样本
中圈分类号l TB302 文献标识码l A 文章编号l 1004-731X(2007)02—0417-04
Reliability Evaluating M ethod of Small-sample in Multi-technical States by Simulation

Abstract：In view of the situati0n of small-sample in multi-technical states in the performance trial of equipment system，an
evaluatingmethodof P 1-mall~e reliabilityby simulationwasproposed Technique of simulationwas recommendedto verify thedistribution ofperfc~rmance parametersandthenthe environmentfactorsWereacquired,whichwas usedto convertdatain technical state A to B under which theperformance test was launched．Finally，an example ofapplying the method was provided and the stability of the conversion mod el proposed was confirmed．
Key words：Simulation of reliability：Estimation of performan ce reliability；Environment factors；Small-sample

引言
在产品的研制过程中，为了验证其性能指标是否满足技术要求，需要对产品进行性能试验。利用性能试验数据对产品的性能可靠性进行评估是一项重要工作。对于大型复杂产品，为了考察产品的适应性，在产品性能试验中常常选择多种技术状态，以验证其性能指标的变化规律。同时，由于大型复杂产品试验的复杂性，性能试验次数较少，因此，大型复杂产品的性能试验数据常常具有多技术状态、小样本等特点，这为性能可靠性的评估带来很大困难。
对于多技术状态、小样本的性能数据，人们可以采用多种评估方法(如环境因子 21，综合因素法【 ，仿真评估方法 ·等)进行处理，以获得产品性能可靠性。环境因子法将产品各技术状态作为环境条件，借助环境因子【1．2】将不同技术状态下的性能试验数据折算为产品典型设计状态下的性能数据，进而获得产品性能可靠性评估结果 该方法的优点是充分利用了产品在各技术状态下的性能试验信息，在试验量较
大时，所达到的评估结果较为客观。但是，在性能试验次数较少时，将导致各技术状态之间的环境因子估计精度较低，从而影响产品性能可靠性评估的精度。为了克服上述方法的不足，许多学者[31提出了基于产品设计理论的影响因素综合法，该方法的优点是通过建立产品性能指标与各影响因素之间的物理模型，在充分利用各种工程经验和试验信息的基础上，建立产品的效能可靠性模型，综合因素法部分解决了性能试验数据缺乏的问题。但是，由于综合因素法涉及到产品物理模型的近似展开，对于许多复杂产品而言，该方法的使
用受到一定限制。随着计算机技术的发展，许多文献【4，5】还提出了基于产品物理模型的性能可靠性仿真评估方法。利用产品的物理模型建立性能指标的仿真模型，以此生成产品性能模拟试验数据，用于性能可靠性评估。但是，由于产品的性能可靠性仿真评估精度依赖于产品各影响因素的分布规律及其相关性的准确描述，其评估结果客观性较差，使其在实际可靠性评估中的应用受到一定限制。
针对多技术状态、小样本性能数据的特点，本文提出了基于环境因子仿真的性能可靠性评估方法。在充分利用产品
设计理论及相关影响因素信息的基础上，建立了环境因子的
仿真模型，利用仿真方法得到了不同技术状态之间的环境因子，借助该环境因子将不同技术状态下的性能试验数据进行
折算，通过对折算后的性能试验数据进行处理可以获得产品性能可靠性评估。由于在环境因子的仿真过程中充分利用了产品的设计理论和各类工程信息和经验，提高了环境因子的
评估精度：同时，由于仿真模型只用于获得环境因子，降低了产品性能可靠性评估结果对仿真所涉及各影响因索的依赖，提高了评估结果的稳健性和客观性。最后，本文还给出了～个简单实例，以说明该方法的应用过程。