簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 許世頎
論文名稱: 應用區別分析探討高可靠度產品之最佳分類決策
Optimal Classification Policy for Highly Reliable Products
指導教授: 彭健育
曾勝滄
口試委員: 彭健育
曾勝滄
樊采虹
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 統計學研究所
Institute of Statistics
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 88
中文關鍵詞: 分類程序混合 Gaussian 過程隨機效應Wiener 過程量測誤差線性區別分析
相關次數: 點閱:4下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 隨著產品等級市場區隔化及上市時程縮短的影響, 製造商會應映市場需
    求對產品做分類, 並且將不同等級之產品配送至不同市場。因此如何在分類
    試驗中快速有效地區分出不同等級之產品, 是生產製造商要面臨的一重要決
    策問題。針對高可靠度產品, 若存在一與壽命高度相關之品質特徵值(qual-
    ity characteristic, QC), 則可藉由品質特徵值之衰變路徑建構出衰變模型,
    再結合成本來進行篩選分類之程序。本論文首先提出以高斯(Gaussian) 過
    程, 來描述包含隨機效應、Wiener 過程以及量測誤差等三種變異來源之混合
    衰變模型。接著引進線性區別分析的概念, 提出三階段之分類策略, 包含如
    何決定觀測值間之最佳係數、產品分類之最佳區分點以及最佳試驗時間。此
    外, 本研究將與Tseng & Tang (2001) 以及Tseng & Peng (2004) 之方法
    做理論上的比較分析, 詳細說明不同分類方法在各種使用範圍限制之下, 錯
    誤分類損失機率及成本之差異。最後, 以實際LED 產品之衰變資料為例, 說
    明分類決策之執行過程。
    關鍵字: 分類程序、混合Gaussian 過程、隨機效應、Wiener 過程、量測
    誤差、線性區別分析。


    Abstract
    Nowadays in the competitive marketplace, manufacturers need to classify products in a short time according to market demand. Hence, it is a challenge for a manufacturer to implement a classification test that can distinguish the different levels of products quickly and efficiently. For highly reliable products, if quality characteristics do exist whose degradation over time can be related with the lifetime of the product, the degradation model can then be constructed based on the degradation data. In this study, we propose a non-linear degradation model that simultaneously considers unit-to-unit variation with time-dependent error structure and measurement error. Then, by adopting the concept of linear discriminant analysis, we also propose a three-step classification policy to determine optimal vector of coefficients, optimal cut-off point and optimal testing time subject to cost. In addition, we also use an analytic approach to compare the efficiency of our proposed procedure with two methods that is previously reported by Tseng & Tang (2001) and Tseng & Peng (2004). Finally, we use LED data to illustrate the proposed classification procedure.
    Key words: classification procedure, mixture Gaussian process, random effect, Wiener process, measurement error, linear discriminant analysis.

    1 緒論1 1.1 研究動機與目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 文獻探討. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 研究前提假設. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4 研究架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 高可靠度產品之篩選分類試驗6 2.1 衰變模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2 線性區別分析之分類決策. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.1 模式建構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.2 觀測值間之最佳係數. . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.3 最佳區分點與最佳試驗時間. . . . . . . . . . . . 9 2.3 模型參數估計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4 信賴區間. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.5 模擬資料舉例說明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3 理論分析25 3.1 判定分類決策優劣之準則. . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.1 使用範圍及限制. . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.2 錯誤分類機率和以及總成本之比較. . . . . . . . . 30 3.2 分類決策之比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.2.1 一般狀況下之比較. . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.2.2 特殊狀況下之比較. . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4 實例分析41 4.1 衰變資料說明與模型定義. . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2 非線性衰變模型之實例分析. . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2.1 二種等級. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2.2 三種等級. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.3 線性衰變模型之實例分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.3.1 二種等級. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.3.2 三種等級. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 5 結論與後續研究工作60 5.1 結論與建議. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.2 後續研究工作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 A CM-步驟推導過程62 B score 向量與Hessian 矩陣之推導過程63 C 由I1、I2 以及I3 建構之信賴區間67 D 分類程序之表格72 E 適合度檢定與相關圖表85 附圖 1 αk 與βk 之示意圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 模擬資料之衰變路徑(δ = 0.6). . . . . . . . . . . . . . . 21 3 模擬資料之衰變路徑(δ = 2). . . . . . . . . . . . . . . . 22 4 成本函數圖(δ = 0.6). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5 成本函數圖(δ = 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 6 T105 之衰變路徑. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 7 T105 轉換後之衰變路徑(非線性). . . . . . . . . . . . . 43 8 T105 轉換後之衰變路徑(線性). . . . . . . . . . . . . . . 45 9 M0 衰變模型(γ = 2) 之成本函數圖. . . . . . . . . . . . 52 10 M0 衰變模型(γ = 3) 之成本函數圖. . . . . . . . . . . . 53 11 M0 衰變模型(γ = 2) 之成本函數圖. . . . . . . . . . . . 54 12 M5 衰變模型(γ = 3) 之成本函數圖. . . . . . . . . . . . 55 13 M0 衰變模型(γ = 2) 之產品分類圖. . . . . . . . . . . . 56 14 M0 衰變模型(γ = 3) 之產品分類圖. . . . . . . . . . . . 57 15 M0 衰變模型(γ = 2) 之產品分類圖. . . . . . . . . . . . 58 16 M5 衰變模型(γ = 3) 之產品分類圖. . . . . . . . . . . . 59 17 偽失效時間與產品壽命之比較. . . . . . . . . . . . . . . . 85 18 線性衰變模型(γ = 2) 之Q-Q 圖與P-P 圖. . . . . . . . 86 19 線性衰變模型(γ = 3) 之Q-Q 圖與P-P 圖. . . . . . . . 86 附表 1 模擬資料之參數設定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 在NCD、CD 與LDA 方法下之MLE、最佳區分點、錯誤 分類之機率、MC 以及TC (δ = 0.6). . . . . . . . . . . . 19 3 在NCD、CD 與LDA 方法下之MLE、最佳區分點、錯誤 分類之機率、MC 以及TC (δ = 2). . . . . . . . . . . . . 20 4 真值表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5 非線性衰變模型(γ = 2) 之參數估計與信賴區間(IF ). . . 48 6 非線性衰變模型(γ = 3) 之參數估計與信賴區間(IF ). . . 49 7 線性衰變模型(γ = 2) 之參數估計與信賴區間(IF ). . . . 50 8 線性衰變模型(γ = 3) 之參數估計與信賴區間(IF ). . . . 51 9 非線性衰變模型(γ = 2) 之信賴區間(I1、I2、I3). . . . . 68 10 非線性衰變模型(γ = 3) 之信賴區間(I1、I2、I3). . . . . 69 11 線性衰變模型(γ = 2) 之信賴區間(I1、I2、I3). . . . . . 70 12 線性衰變模型(γ = 3) 之信賴區間(I1、I2、I3). . . . . . 71 13 非線性衰變模型(γ = 2) 下, 各量測時間點之最佳區分點、 錯誤分類機率、MC、TC 以及離散度. . . . . . . . . . . . . 73 14 非線性衰變模型(γ = 3) 下, 各量測時間點之最佳區分點、 錯誤分類機率、MC、TC 以及離散度. . . . . . . . . . . . . 76 15 線性衰變模型(γ = 2) 下, 各量測時間點之最佳區分點、錯 誤分類機率、MC、TC 以及離散度. . . . . . . . . . . . . . 79 16 線性衰變模型(γ = 3) 下, 各量測時間點之最佳區分點、錯 誤分類機率、MC、TC 以及離散度. . . . . . . . . . . . . . 82 17 適合度檢定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

    Anderson, T. W. and Bahadur, R. R. (1962), “Classification into
    two multivariate normal distributions with different covariance
    matrices,” The Annals of Mathematical Statistics, 33, 420-431.
    Boldea, O. and Magnus, J. R. (2009), “Maximum likelihood estima-
    tion of the multivariate normal mixture model,” Journal of the
    American Statistical Association, 104, 1539-1549.
    Doksum, K. A. and H´oyland, A. (1992), “Models for variable-stress
    accelerated life testing experiments based on Wiener processes
    and the inverse Gaussian distribution,” Technometrics, 34, 74-
    82.
    Hamada, M. S., Wilson, A. G., Reese, C. S. and Martz, H. F. (2008),
    Bayesian reliability, New York: Springer.
    Hoel, P. G., Port, S. C. and Stone, C. J. (1972), Introduction to
    stochastic process, Illinois: Waveland Press.
    Johnson, R. A. and Wichern, D. W. (2007), Applied multivariate
    statistical analysis, 6th ed, New Jersey: Pearson Prentice Hall.
    Lu, C. J. and Meeker, W. Q. (1993), “Using degradation measures
    to estimate a time-to-failure distribution,” Technometrics, 35,
    161-174.
    McLachlan, G. J. and Krishnan, T. (2008), The EM algorithm and
    extensions, 2nd ed, New York: John Wiley & Sons.
    Meeker, W. Q. and Escobar, L. A. (1998), Statistical methods for
    reliability data, New York: John Wiley & Sons.
    Meng, X. L. and Rubin, D. B. (1993), “Maximum likelihood estima-
    tion via the ECM algorithm: a general framework,” Biometrika,
    80, 267-278.
    87
    Nelson, W. (1990), Accelerated testing: statistical models, test plans
    and data analyses, New York: John Wiley & Sons.
    Peng, C. Y. and Tseng, S. T. (2009), “Mis-specification analysis of
    linear degradation models,” IEEE Transactions on Reliability,
    58, 444-455.
    Schott, J. R. (2005), Matrix analysis for statistics, 2nd ed, New York:
    John Wiley & Sons.
    Titterington, D. M., Smith, A. F. M. and Makov, U. E. (1985),
    Statistical analysis of finite mixture distribution, New York: John
    Wiley & Sons.
    Tseng, S. T. and Tang, J. (2001), “Optimal burn-in time for highly
    reliable products,” International Journal of Industrial Engineer-
    ing, 8, 329-338.
    Tseng, S. T., Tang, J. and Ku, I. H. (2003), “Determination of opti-
    mal burn-in parameter and residual life for highly reliabl prod-
    ucts,” Naval Research Logistics, 50, 1-14.
    Tseng, S. T. and Peng, C. Y. (2004), “Optimal burn-in policy by
    using an integrated Wiener process,” IIE Transaction, 36, 1161-
    1170.
    Wu, S. and Xie, M. (2007), “Classifying weak, and strong compo-
    nents using ROC analysis with application to burn-in,” IEEE
    Transactions on Reliability, 56, 552-561.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE