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Excel之道-韦伯分布(韦伯分布数据拟合)

nanyue 2024-08-15 08:12:42 技术文章 8 ℃

韦伯分布(Weibull distribution)或韦布尔分布,是可靠性分析和寿命检验的理论基础,在可靠性工程中被广泛应用,尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式。由于它可以利用概率值很容易地推断出它的分布参数,被广泛应用于各种寿命试验的数据处理。

韦伯分布是连续性的概率分布,其概率密度为:

韦伯分布概率密度函数

其中,x是随机变量,λ>0是比例参数(scale parameter),k>0是形状参数(shape parameter)。显然,它的累积分布函数是扩展的指数分布函数,而且,Weibull distribution与很多分布都有关系。

显然当K=1时,其为指数分布。

不同参数下的韦伯分布图

Weibull分布能被应用于很多形式,该分布由形状(k)、尺度(λ)和位置(x,时间/不同阶段)三个参数决定。其中形状参数是最重要的参数,决定分布密度曲线的基本形状,尺度参数起放大或缩小曲线的作用,但不影响分布的形状。

通过改变形状参数可以表示不同阶段的失效情况;也可以作为许多其他分布的近似,如:可将形状参数(k)设为合适的值近似正态、对数正态、指数等分布。形状参数通常在[1,7]间取值。

k <1的值表示故障率随时间减小。如果存在显着的“婴儿死亡率”或有缺陷的物品早期失效,并且随着缺陷物品被除去群体,故障率随时间降低,则发生这种情况。在创新扩散的背景下,这意味着负面的口碑:危险功能是采用者比例的单调递减函数;

k = 1的值表示故障率随时间是恒定的。这可能表明随机外部事件正在导致死亡或失败。威布尔分布减小到指数分布;

k> 1的值表示故障率随时间增加。如果存在“老化”过程,或者随着时间的推移更可能失败的部分,就会发生这种情况。在创新扩散的背景下,这意味着积极的口碑:危险功能是采用者比例的单调递增函数。

不同K值下的韦伯分布图

WEIBULL.DIST 函数(Excwl2013以下为WELBULL,用法参数相同)

返回 Weibull 分布。 可以将该分布用于可靠性分析,例如计算设备出现故障的平均时间。

语法

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

WEIBULL.DIST 函数语法具有下列参数:

  • X 必需。 用来计算函数的值。

  • Alpha 必需。 分布参数。

  • Beta 必需。 分布参数。

  • cumulative 必需。 确定函数的形式。

备注

  • 如果 x、alpha 或 beta 是非数值的,则 WEIBULL.DIST 返回 错误值 #VALUE!。

  • 如果 x < 0,则 WEIBULL.DIST 返回 错误值 #NUM!。

  • 如果 alpha ≤ 0 或 beta ≤ 0,则 WEIBULL.DIST 返回 错误值 #NUM!。

  • Weibull 累积分布函数的公式为:

  • 请点击此处Weibull 累积分布函数的公式

  • Weibull 概率密度函数的公式为:

Weibull 概率密度函数的公式

当 alpha = 1,函数 WEIBULL.DIST 返回指数分布(注意函数公式于前面公式写法上的差异,alpha即为形状参数k,beta则为前面公式的比例参数λ):

当k=1时,weibull分布即返回指数分布,指数分布的lambda值(即平均频率)为比例参数的倒数

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