可靠性生存分析
参数分布分析
给寿命或强度选一条 Weibull 或对数正态,估计可靠度曲线和特征分位,而不是对照规格算 Cpk。
这篇能回答什么
参数分布分析回答的是「这条寿命或强度更像哪一族分布,参数是多少,任意时刻还剩多少可靠度」。它输出的是 F(t)、R(t)、失效率 h(t) 和 B10 / B50 这类分位寿命,不是 Cp、Cpk。规格上下限在这里可有可无;即使没有 USL,Weibull 的形状 β 与尺度 η 仍然有定义。删失(试到截止仍未失效)必须进似然,不能当成失效时间。
教学上把英语成绩当成「循环次数的代理」:分数越高,表示该件撑得越久。本页构成表按失效模式切,不是按控制图的 Phase I 窗:类别 A 早期失效(装配损伤)43(19.28%),类别 B 偶然失效(外来冲击)53(23.77%),类别 C 损耗失效(磨损)127(56.95%)。三类加总 223。C 模式过半,混在一个 Weibull 里估出的 β 会偏向损耗区的递增失效率,把早期失效的陡降尾巴抹平。
如何选择方法
先问终点。要可靠度曲线、特征寿命、删失似然 → 本页。只要一张「谁拟合最好」的排名 → 分布标识。已经选定正态或非正态、手上有规格、要 Cpk / Ppk → 能力分析。要监控过程有没有漂 → 控制图,不要用 β 当报警器。
参数分布分析:估计 Weibull / 对数正态等参数、R(t) 与分位寿命。
个体分布标识:多家族拟合优度比较,为后续模型选分布。
正态 / 非正态能力:对照规格的能力指数,要求过程受控。
控制图:判定统计受控,不估计可靠度。
输入、输出与限制
输入
寿命或强度列选英语成绩(教学代理:把分数读成循环次数)。可选删失指示:1=已失效,0=右删失。失效模式列把样本分进 A / B / C,供构成表使用;混模拟合会给出一套被优势模式拽歪的参数。候选家族至少包括 Weibull 与对数正态。
寿命 / 强度:正值连续量;零与负数应剔除或单独声明。
删失指示:可选;缺省视为全部失效。
失效模式:可选定类,用于拆开混模。
输出
各候选分布的参数(Weibull 的 β、η;对数正态的 μ、σ)、对数似然或 AD、可靠度曲线、B10 / 特征寿命,以及按失效模式切开的占用。教学构成表用 A / B / C 报告三种模式各贡献了多少条寿命,提醒你不要把浴盆曲线三段揉成一个 β。
产品限制
全部删失或有效失效过少时,形状参数会不稳定。
负值、零寿命会被拒绝或警告。
图可能抽稀,参数以结果表为准。
本页不输出 Cp / Cpk;不要在表头手写能力指数。
案例
研究问题。 把英语成绩当成循环寿命的课堂代理,并给每条记录贴一个失效模式:早期装配、偶然冲击、磨损耗尽。可靠性工程师要拟合 Weibull,估计 B10,并判断能不能把三种模式丢进同一个参数向量交差。
教学示例工作表「Sheet1」。寿命代理:英语成绩。不要把及格线当成删失点——删失是「试到截止还没坏」,不是「分数低于 60」。本页纳入有效记录 223:早期模式 A 43(19.28%),偶然模式 B 53(23.77%),损耗模式 C 127(56.95%)。C 过半,混模 β 会像一条递增失效率;A 的 43 条若单独拟合,β 往往小于 1。
在 StatsX 中操作
步骤 1 · 上传寿命代理列
工作表确认「Sheet1」。英语成绩当作循环次数。不要按总分排序后再拟合——排序不改变似然,但会让你误把名次当成时间。
步骤 2 · 分开寿命、删失和模式
寿命是英语成绩。删失列若没有,就按全部失效处理,并在报告里写明。年级或自建标签可当失效模式,对应构成表的 A/B/C。
步骤 3 · 选择参数分布分析
目录搜索「参数分布」或「Weibull」。不要点「正态能力分析」。
步骤 4 · 选定家族并运行
寿命列勾英语成绩。候选勾 Weibull 与对数正态。有删失就勾上指示列。运行。
步骤 5 · 先看模式占用再报 B10
C 类 127 条是否把混模参数钉在损耗区。B10 必须写清「哪个模式、哪条分布」。不要把 β 写成 Cpk。




如何阅读输出
构成表说明混模样本被哪些失效模式占用。有效记录 223。早期 A 43(19.28%),偶然 B 53(23.77%),损耗 C 127(56.95%)。C 单独过半,一条 Weibull 的 β 会跟着磨损走;把这套参数拿去预测早期失效区的 R(t),会系统性乐观。正确做法是按模式分别拟合,或声明「本 B10 仅针对损耗模式」。
| 项目 | 类别 | 统计量 | 取值 |
|---|---|---|---|
| 参数分布分析 | 类别 A | 频数 | 43 |
| 参数分布分析 | 类别 B | 频数 | 53 |
| 参数分布分析 | 类别 C | 频数 | 127 |
| 参数分布分析 | 合计 | 有效样本 N | 223 |
| 参数分布分析 | 类别 A | 占比(%) | 19.28 |
| 参数分布分析 | 类别 B | 占比(%) | 23.77 |
| 参数分布分析 | 类别 C | 占比(%) | 56.95 |
左右滑动可查看完整表格
教学示例表在 StatsX 工作台中的计算结果口径。


读表顺序:有效 N 与删失条数 → 各模式占用 → 选定家族的参数与拟合优度 → B10 / η → 可靠度曲线。β>1 表示失效率随时间上升(损耗),β<1 表示早期下降,β=1 退回指数分布。这些数字不回答「相对规格还剩多少裕度」。直方图旁边如果没有 USL,就不要手写 Cpk。分布标识页的「推荐家族」可以当起点,但本页的 MLE 才是你要抄进报告的参数。
本例损耗模式占 56.95%。A 只有 43 条,单独估 Weibull 时 β 的区间会很宽,不宜只凭早期 43 条宣布「装配问题已经用浴盆曲线证明」。B 的 53 条若接近指数(β≈1),与 C 的递增失效率更不应混模。写结论时同时给出 N、模式占比和所用家族,避免只报一个 η。
理论与公式
两参数 Weibull 的失效函数与可靠度为
特征寿命 η 满足 R(η)=e^{-1}\approx0.368。B10 是使 F(t)=0.10 的 t:
右删失样本的对数似然把失效点贡献密度、删失点贡献可靠度:
对数正态则令 \ln T\sim N(\mu,\sigma^2)。均值时间 MTTF_{Weibull}=\eta\Gamma(1+1/\beta),与能力分析里的 \bar{x}\pm3s 没有换算关系。个体分布标识用 AD 或 p 值给家族排序;本页在选定家族后做 MLE(或概率图回归),两者数字不必相同。
注意事项
Cpk 需要规格和受控过程;本页即使算出漂亮的 β,也不能改口成能力合格。
三种失效模式混拟合,β 会被占 56.95% 的损耗段钉住。
把「低于及格线」当成失效时间,是把规格阈值误写成寿命。
右删失不当失效,否则 η 被向下拉。
A 模式只有 43 条时,不要对 β<1 做很强的工程结论。
负值分数不能当循环次数,应先清洗。
常见问题
参考文献
Meeker, W. Q., Escobar, L. A. Statistical Methods for Reliability Data. Wiley.
Nelson, W. Applied Life Data Analysis. Wiley.
ISO 61649. Weibull analysis.
蒋仁言, 左明健. 可靠性模型与应用[M]. 机械工业出版社.