A degradation-based model for joint optimization of burn-in, quality inspection, and maintenance: a light display device application

Abstract

This paper presents a degradation-based model to jointly determine the optimal burn-in, inspection, and maintenance decisions, based on degradation analysis and an integrated quality and reliability cost model. Degradation modeling plays an important role in reliability prediction and analysis for many highly reliable components and equipment, when the failures can rarely be observed. Unlike traditional applications, quality and reliability must be considered simultaneously for devices subject to degradation, because quality inspection decisions often impact anticipated reliability and failure-time distributions. This paper presents an integrated model to jointly optimize quality and reliability for devices subject to degradation, with a focus on burn-in, quality inspection, and maintenance policies. Based on the degradation modeling and analysis, the reliability function and the time-to-failure distribution are derived under the condition that the quality inspection is applied following the burn-in period. The optimal burn-in, quality inspection, and preventive maintenance policies are determined by minimizing the expected total cost per usage lifetime. The proposed model is illustrated using the application of light display devices, in which the degradation path follows a negative shifted lognormal distribution with a random failure threshold. A numerical example is provided to illustrate the application of our model to the light display devices.

Aproximación Al Uso De Una Regla De Parada Óptima Sobre Sistemas Coherentes

“…Recientemente, modelos de procesos de degradación han sido incorporados en la determinación del burn-inóptimo en productos con alta confiabilidad, con este enfoque Feng, Peng, & Coit (2010) presentan un modelo basado en análisis de degradación para determinar conjuntamente el burn-inóptimo y decisiones de inspección y de mantenimiento en productos con alta confiabilidad, minimizando el costo total esperado por el tiempo de vida durante el uso del producto; Tsai, Tseng, & Balakrishnan (2011) consideran el problema del burn-inóptimo en productos con alta confiabilidad incorporando información sobre el proceso de degradación de una característica de calidad relacionada con el tiempo de vida del producto, proponen un proceso Gamma mixto para describir las trayectorias de degradación y mediante un modelo de costos determinan el tiempoóptimo de burn-in; Ye, Xi, Tang, & Shen (2012) consideran la planeación de procedimientos de burn-in en casos donde existe el fenómeno de riesgos competitivos de productos electrónicos con alta confiabilidad, en los que compite la falla debida a procesos de degradación considerados como un modo de mortalidad infantil y un modo de falla catastrófica, y proponen modelos de burn-in basados en degradación y Xiang, Coit, & Feng (2013) consideran el uso del burn-in en la fase de diseño y fabricación de nuevos productos o tecnologías, en las cuales la manufactura es todavía altamente variable o se encuentra en proceso de maduración y proponen un modelo que permite determinar políticas de sustitución preventiva basadas simultáneamente en burn-in y la edad del producto con varios componentes sujetos a degradación estocástica. Otras trabajos hallados en relación al burn-in y su optimización aplican enfoques ba- Yuan & Kuo (2010) analizan mediante una aproximación bayesiana la tasa de falla de forma de bañera y sus puntos de cambio, y el tiempoóptimo de burn-in para aparatos electrónicos, considerando como función objetivo los costos totales esperados durante el burn-in y el período en garantía; Ulusoy, Mazzuchi, & Perlstein (2011) aplican un enfoque bayesiano para incorporar la incertidumbre en las distribuciones de tiempo de vida y por tanto en la confiabilidad y los costos asociados en la selección del tiempo de burn-inóptimo, de manera que sean minimizados los costos totales durante el período de garantía y a la vez sea maximizada la confiabilidad de los productos; Kurz, Lewitschnig, & Pilz (2014) proponen modelos de estimación bayesiana en distribuciones con tasa de falla con forma de bañera, usando datos obtenidos en procedimientos de burn-in y muestran que es posible adaptar dinámicamente el procedimiento de burn-in para mejorar su eficiencia.…”

nSubpopulations experiencing stochastic degradation: reliability modeling, burn-in, and preventive replacement optimization

“…Mi (1994) took burn-in, maintenance, and repair into consideration at the same time and considered related cost structures for a general failure distribution. More recently, Peng et al (2009) andFeng et al (2010) proposed degradation-based models to jointly determine the optimal burn-in, quality inspection, and maintenance decisions. These models focus on developing combined burn-in and maintenance policies for a single homogeneous population.…”

Optimal burn-in and preventive maintenance modeling with competing failure processes

“…Besides the study of optimization of burn-in and preventive maintenances, the optimal researches combined with burn-in and preventive maintenances have been discussed by many investigators [1][2][3][4][5][6][7] . Optimal model combined with burn-in and the preventive replacement under the binary system state was considered in Ref.…”