Stressstufen für Testpläne für beschleunigte Lebensdauer

Sie müssen den Testplan und die Stressstufen im Test eingeben. Standardmäßig bestimmt Minitab eine optimale Zuweisung von Einheiten zu den Stressstufen.

Was ist eine Stressstufe?

Die Stressstufe gibt das Ausmaß der Belastung einer Einheit während eines Tests auf Bestehen/Nichtbestehen (Probit-Analyse) oder eines Tests für beschleunigte Lebensdauer an. Sie könnten beispielsweise häufig vorkommende Belastungsstufen mit einer bestimmten Anzahl von Belastungswerten testen. Beim Testen einer Tischbohrmaschine, die unter typischen Einsatzbedingungen mit 4 verschiedenen Drehzahlen betrieben wird, binden Sie z. B. die 4 verschiedenen Stressstufen in den Test ein.

Wenn die erwartete Lebensdauer für einen praktikablen Test zu lang ist, können Sie Stressstufen verwenden, die über denen der typischen Einsatzbedingungen liegen, um einen vorzeitigen Ausfall zu bewirken. Angenommen, ein Motor weist bei einer Standarddrehzahl eine durchschnittliche Lebensdauer von Tausenden von Stunden auf. Um einen vorzeitigen Ausfall zu bewirken, testen die Techniker den Motor bei der doppelten Standarddrehzahl. Die Techniker schließen den Test auf diese Weise in einem Bruchteil der Zeit ab. Anschließend extrapolieren sie die Zeit bis zum Ausfall bei normalen Einsatzbedingungen aus der erhöhten Drehzahl im Test.

Wählen Sie erhöhte Stressstufen anhand Ihrer Kenntnisse des Systems aus. Zu hohe Stressstufen können anstelle eines beschleunigten Verschleißes einen plötzlichen Ausfall des Systems bewirken. Beispielsweise würde ein Eierkarton aus Pappe nahezu sofort zerstört, wenn er einem Belastungstest mit einem Berstdruck von mehreren hundert Pfund unterzogen würde. Ein solcher Test böte nur einen geringen Einblick in die Festigkeit des Kartons unter Normalbedingungen.

Zuweisung von Testeinheiten zu Stressstufen

Sie müssen den Testplan und die Stressstufen im Test eingeben. Standardmäßig bestimmt Minitab eine Zuweisung von Einheiten zu den Stressstufen, die die asymptotische Varianz der zu schätzenden Parameter minimiert. Sie können die Zuordnung jedoch auch selbst bestimmen.

Die Effizienz des Testplans wird in Bezug auf die Varianz des zu schätzenden Parameters gemessen. Bei einem hocheffizienten Testplan (mit geringer Varianz) ist es jedoch möglich, dass ungenaue Parameterschätzwerte berechnet werden. Genaue Ergebnisse hängen insbesondere davon ab, dass auf jeder Stressstufe eine ausreichende Anzahl von Ausfällen auftritt. Eine Richtlinie zum Erzielen genauer Ergebnisse besagt, dass die erwartete Anzahl von Ausfällen bei den einzelnen Testbelastungen mindestens 4 sein sollte.

Der effizienteste Plan ist jeweils nur im angegebenen Suchbereich der effizienteste. Minitab kann die effizienteste Zuweisung von Testeinheiten auf zwei Arten ermitteln:
  • Sie geben den Suchbereich als endliche Reihe oder als Reihen von Anteilen an. Jede Spalte stellt einen anderen Testplan dar. Minitab bringt diese Testpläne nach Effizienz in eine Rangfolge.
  • Minitab sucht bereichsweise nach den optimalen Anteilen. Das bedeutet, dass Minitab schrittweise von einer in Frage kommenden Gruppe von Anteilen zur nächsten wechselt. Die Standardschrittlänge beträgt 0,05, doch können Sie diese erhöhen oder verringern.

Standardbereiche für die proportionale Zuweisung

Minitab wählt anhand der folgenden Kriterien im Voraus festgelegte Bereiche für die proportionale Zuweisung der Testeinheiten aus:
  • Dem niedrigsten Stress im Test werden mehr Testeinheiten zugewiesen.
  • Für die mittleren Stressstufen ist eine große oder eine kleine Anzahl von Testeinheiten vorhanden.
  • Die proportionale Zuweisung der Testeinheiten für eine Stressstufe im Test ist relativ zu den anderen nicht zu klein.
Die Bereiche ändern sich mit der Anzahl der Stressstufen:
  • Bei einem Design mit zwei Stressstufen ist der Bereich für die Anteile bei der niedrigsten Stressstufe RL = [0,05; 0,85]. Der Bereich für die Anteile bei der höchsten Stressstufe ist RH = [0,075; 0,5].
  • Bei einem Design mit drei Stressstufen ist der niedrigste Stressbereich im Test RL = [0,333; 0,683]. Die anderen Stressstufen im Test weisen den gleichen Bereich R = [0,040; 0,333] auf.
  • Wenn Ihr Design K Stressstufen enthält, liegen gewöhnlicherweise die folgenden Bereiche für die Anteile bei den unterschiedlichen Stressstufen vor:
    • Der Bereich für die niedrigste Stressstufe im Test ist RL = [1/K; 1/K + 0,35].
    • Die Bereiche für die mittleren Stressstufen im Test sind R = [(1 – 1/K – 0,350)/2K; 1/K].
    • Der Bereich für die höchste Stressstufe im Test ist R = [(1 – 1/K – 0,350)/2K; 1/K]. Minitab wählt zudem den Anteil für die höchste Stressstufe so aus, dass sich alle Anteile auf eins summieren.

Minitab ermittelt die optimale Zuweisung für jede Stressstufe

Minitab wertet die Effizienz jedes Plans aus und bildet daraus eine Rangfolge. In der Standardeinstellung zeigt Minitab drei unterschiedliche Testpläne an. Führen Sie diese Schritte aus, um die Anzahl der von Minitab angezeigten Testpläne zu ändern.
  1. Wählen Sie Statistik > Zuverlässigkeit/Lebensdauer > Testpläne > Beschleunigte Lebensdauerprüfung aus.
  2. Klicken Sie auf Stress.
  3. Geben Sie die Anzahl der auszugebenden besten Pläne ein.
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