Excel之道-韋伯分佈

韋伯分佈(Weibull distribution)或韋布爾分佈,是可靠性分析和壽命檢驗的理論基礎,在可靠性工程中被廣泛應用,尤其適用於機電類產品的磨損累計失效的分佈形式。由於它可以利用概率值很容易地推斷出它的分佈參數,被廣泛應用於各種壽命試驗的數據處理。

韋伯分佈是連續性的概率分佈,其概率密度為:

韋伯分佈概率密度函數

其中,x是隨機變數,λ>0是比例參數(scale parameter),k>0是形狀參數(shape parameter)。顯然,它的累積分佈函數是擴展的指數分佈函數,而且,Weibull distribution與很多分佈都有關係。

顯然當K=1時,其為指數分佈。

不同參數下的韋伯分布圖

Advertisements

Weibull分佈能被應用於很多形式,該分佈由形狀(k)、尺度(λ)和位置(x,時間/不同階段)三個參數決定。其中形狀參數是最重要的參數,決定分佈密度曲線的基本形狀,尺度參數起放大或縮小曲線的作用,但不影響分佈的形狀。

通過改變形狀參數可以表示不同階段的失效情況;也可以作為許多其他分佈的近似,如:可將形狀參數(k)設為合適的值近似正態、對數正態、指數等分佈。形狀參數通常在[1,7]間取值。

k <1的值表示故障率隨時間減小。如果存在顯著的「嬰兒死亡率」或有缺陷的物品早期失效,並且隨著缺陷物品被除去群體,故障率隨時間降低,則發生這種情況。在創新擴散的背景下,這意味著負面的口碑:危險功能是採用者比例的單調遞減函數;

Advertisements

k = 1的值表示故障率隨時間是恆定的。這可能表明隨機外部事件正在導致死亡或失敗。威布爾分佈減小到指數分佈;

k> 1的值表示故障率隨時間增加。如果存在「老化」過程,或者隨著時間的推移更可能失敗的部分,就會發生這種情況。在創新擴散的背景下,這意味著積極的口碑:危險功能是採用者比例的單調遞增函數。

不同K值下的韋伯分布圖

WEIBULL.DIST 函數(Excwl2013以下為WELBULL,用法參數相同)

返回 Weibull 分佈。 可以將該分佈用於可靠性分析,例如計算設備出現故障的平均時間。

語法

WEIBULL.DIST(x,alpha,beta,cumulative)

WEIBULL.DIST 函數語法具有下列參數:

  • X 必需。 用來計算函數的值。

  • Alpha 必需。 分佈參數。

  • Beta 必需。 分佈參數。

  • cumulative 必需。 確定函數的形式。

備註

  • 如果 x、alpha 或 beta 是非數值的,則 WEIBULL.DIST 返回 錯誤值 #VALUE!。

  • 如果 x < 0,則 WEIBULL.DIST 返回 錯誤值 #NUM!。

  • 如果 alpha ≤ 0 或 beta ≤ 0,則 WEIBULL.DIST 返回 錯誤值 #NUM!。

  • Weibull 累積分佈函數的公式為:

  • 請點擊此處Weibull 累積分佈函數的公式

  • Weibull 概率密度函數的公式為:

Weibull 概率密度函數的公式

當 alpha = 1,函數 WEIBULL.DIST 返回指數分佈(注意函數公式於前面公式寫法上的差異,alpha即為形狀參數k,beta則為前面公式的比例參數λ):

當k=1時,weibull分佈即返回指數分佈,指數分佈的lambda值(即平均頻率)為比例參數的倒數

Advertisements

你可能會喜歡