Comparison Analysis of Efficiency for Step-Down and Step-Up Stress Accelerated Life Testing

We compare the practical efficiency of step-down and step-up stress accelerated life tests based on four different criteria through theoretical studies, and intensive Monte-Carlo simulations. We consider Weibull, and lognormal distributions for the lifetime of products at each stress level; and deal with type-I, and type-II censoring schemes. Through theoretical and simulation studies, we demonstrate that under a type-I censoring scheme, the step-down test plan results in a shorter mean failure time of testing units than that of the step-up stress accelerated life test. With type-II censoring, the step-down test is also preferred for products with long lifetimes, while the step-up procedure works better applied to units with early and occasional failures

Análise de tempos de falha em testes de vida acelerados

Os testes de vida acelerados consistem na exposição de componentes/sistemas a cargas de stress de forma a reduzir o tempo de falha a níveis aceitáveis. A informação obtida sob condições aceleradas é considerada na previsão do comportamento do componente/sistema em condições normais de operação. Para relacionar os tempos obtidos em condição de stress com medidas de fiabilidade em condições normais são, frequentemente, considerados modelos físico-estatísticos. Entre os vários modelos físico-estatísticos mais populares, está o modelo Lei de Potência Inversa que se baseia na distribuição de Weibull e é indicado quando o fator de stress é a voltagem. O modelo da Lei da Potência Inversa estipula que o parâmetro de forma β da distribuição de Weibull tome o mesmo valor em todos os níveis do fator de stress. Este pressuposto possibilitará que os vários testes acelerados possam ser comparados entre si, permitindo assim a extrapolação dos parâmetros para condições de normal operação. Quando este pressuposto não é verificado é habitual considerar como estimativa para β a média das estimativas deste parâmetro em cada nível do fator. Neste trabalho é proposta outra solução para este problema, que utiliza o β mediano. As metodologias revistas, assim como as propostas são ilustradas com base num conjunto de dados real publicado na literatura.Accelerated life tests consist of exposing components / systems to stress loads in order to reduce the failure time to acceptable levels. The information obtained under accelerated conditions is considered in the prediction of the behavior of the component / system under normal operating conditions. To relate the times obtained in stress condition with measures of reliability under normal conditions are often considered physical-statistical models. Among the most popular physicist-statistical models is the Reverse Power Law model, which is based on the Weibull distribution and is indicated when the stress factor is the voltage. The Reverse Power Law model stipulates that the β parameter of the Weibull distribution takes the same value at all levels of the stress factor. This assumption will enable the various accelerated tests to be compared to each other, thus allowing extrapolation of the parameters to normal operating conditions. When this assumption is not verified it is usual to consider as an estimate for β the average of the estimates of this parameter in each level of the factor. In this paper, other solutions to this problem are proposed. Revised methodologies as well as proposals are illustrated on the basis of a real data set published in the literature