加速寿命試験計画のストレス水準

計画ストレス水準および試験ストレス水準を入力する必要があります。デフォルトでは、ストレス水準間のユニットの割り当てが最適になるように決定されます。

ストレス水準とは

ストレス水準とは、合否検定(プロビット分析)または加速寿命試験中に、ユニットに課すストレスの量です。たとえば、数多くのストレス値を指定し、一般的なストレス負荷がかかった状態で試験するとします。4つの異なる速度で動作するボール盤を通常の使用条件で試験するには、試験に4つの異なるストレス水準を含めます。

実際の条件で試験するには予期される寿命が長すぎる場合は、早い時期に故障が発生するように、通常の使用条件よりも高いストレス水準を使用できます。たとえば、エンジンは標準速度で平均寿命が数千時間にもなります。早い時期に故障が発生するように、エンジニアは標準速度の2倍の速度でエンジンを試験します。これにより、何分の1かの時間で試験を完了できます。その後、エンジニアは試験で高めた速度から通常使用条件の故障時間を外挿します。

高めたストレス水準を選択するには、システムに関する知識を活用します。ストレス水準が高すぎると、摩耗が加速するのではなくシステムが突然故障してしまう場合があります。たとえば、紙製の卵パックの耐圧強度のストレス試験で数千ポンドの圧力をかけると、すぐにパックがつぶれてしまいます。この試験では通常条件でのパックの強度についてほとんど考察が得られません。

ストレス水準間の試験ユニットの割り当て

計画ストレス水準および試験ストレス水準を入力する必要があります。デフォルトでは、推定するパラメータの漸近分散を最小化するようにストレス水準間のユニットの割り当てが決定されます。また、独自の割り当てを設定することもできます。

試験計画の効率は、推定するパラメータの分散として測定します。ただし、効率が高い(分散が小さい)試験計画であっても、生成されるパラメータ推定値が正確でないこともあります。特に、正確な結果が得られるかどうかは各ストレス水準で十分な故障数があるかどうかに依存します。正確な結果を得るには、一般的に各試験ストレスで予測される故障数が4以上である必要があります。

最も効率的な計画とは、指定された検索空間において最も効率的であるにすぎません。Minitabでは、最も効率的な試験ユニットの割り当てを次の2つの方法で決定することができます。
  • 一連の比率の有限集合として検索空間を指定します。列はそれぞれ異なる試験計画を表します。これらの試験計画には、効率に基づいて順位が付けられます。
  • 最適な比率の範囲を自動的に計算します。つまり、Minitabでは、ある比率の候補グループから別のグループに移る際にステップが使用されます。このステップの長さはデフォルトでは0.05ですが、増減が可能です。

デフォルトの比率割り当て範囲

Minitabでは、試験ユニットの比例割り当てを決定するときに、次の条件に基づいて事前設定された範囲が選択されます。
  • 最小の試験ストレスにより多くの試験ユニットが割り当てられるようにする。
  • 中間のストレスにおいて存在する試験ユニットが多数または少数になるようにする。
  • 特定の試験ストレスにおけるユニットの比例割り当てが、他の試験ストレスと比べて小さすぎることがないようにする。
この範囲は、ストレス数に応じて変化します。
  • 2ストレス計画の場合、最小ストレスの比率の範囲はRL = [0.05, 0.85]となります。最大ストレスの比率の範囲はRH = [0.075, 0.5]となります。
  • 3ストレス計画の場合は、最小試験ストレスの範囲はRL = [0.333, 0.683]となります。他の試験ストレスの範囲はすべて同じで、R = [0.040, 0.333]となります。
  • 一般的に、計画にK個の試験ストレスがある場合、異なるストレス水準の比率の範囲は次のようになります。
    • 最小試験ストレスの範囲は、RL = [1/K, 1/K + 0.35]となります。
    • 中間ストレスの範囲は、R = [(1- 1/K - 0.35)/2K, 1/K]となります。
    • 最大試験ストレスの範囲は、R = [(1- 1/K - 0.35)/2K, 1/K]となります。最大ストレスの比率も、全体の比率合計が1になるように選択されます。

Minitabによる各ストレス水準への最適割り当ての決定

Minitabでは、個々の計画の効率が評価され、順位が付けられます。デフォルトでは、3つの試験計画が表示されます。表示される試験計画数を変更するには、次の手順を使用します。
  1. 統計 > 信頼性/生存時間 > 試験計画 > 加速寿命試験を選択します。
  2. ストレスをクリックします。
  3. 表示する最適計画の数を入力します。
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