美國試驗與材料協(xié)會用JMP提高輪胎性能

　　在美國，政府通常通過交通運輸部(Department of Transportation，以下簡稱DOT)和國家高速公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration，以下簡稱NHTSA)來統(tǒng)一管理所有的交通用品。輪胎制造商必須證明它們的產(chǎn)品通過了標(biāo)準(zhǔn)化測試，才能在其輪胎側(cè)面貼上“DOT”標(biāo)簽，這是產(chǎn)品在美國的高速公路上行駛必備的標(biāo)志之一。

　　美國國會經(jīng)常授權(quán)NHTSA審查所有汽車的輪胎測試，如果有必要，還可以更新相關(guān)測試內(nèi)容。在這個方面，NHTSA一直從美國試驗與材料協(xié)會(American Society of Testing and Materials，以下簡稱ASTM)獲得技術(shù)協(xié)助。ASTM成立于1898年，是世界上最早、最大的非盈利性標(biāo)準(zhǔn)制定組織之一，現(xiàn)有32000多名會員，分別來自于100多個國家的生產(chǎn)者、用戶、最終消費者、政府和學(xué)術(shù)代表。ASTM共有129個技術(shù)委員會及2000多個分技術(shù)委員會，主要制定130多個專業(yè)領(lǐng)域的試驗方法、規(guī)范、規(guī)程、指南、分類和術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)，目前ASTM已出版和發(fā)布了10000多個標(biāo)準(zhǔn)。ASTM標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量高，適應(yīng)性好，不僅被美國各工業(yè)界紛紛采用，而且被美國國防部和聯(lián)邦政府各部門機構(gòu)采用。

　　Leighton Spadone是美國固特異(GOODYEAR)輪胎公司研發(fā)部門的高級工程師，負(fù)責(zé)研究商用卡車輪胎的高速度和耐久性測試。同時他也是ASTM的成員，他所在的ASTM汽車輪胎測試研發(fā)任務(wù)組的主要任務(wù)是：輪胎在平坦的高速公路上行駛與在彎曲不平的實驗室車輪上行駛有很大的不同，由于卡車輪胎上車輪的曲率作用，輪胎溫度在實驗室的環(huán)境下要比在公路上高很多。該工作組需要以書面的形式記錄這些差異，并且以此為基礎(chǔ)，結(jié)合輪胎的實際工作溫度，制定出新的實驗室測試標(biāo)準(zhǔn)。

　　為了完成這個任務(wù)，研究這些測試的首要工作就是測量輪胎在實際工作中的運行溫度，并將其與在實驗室中測試的輪胎溫度做比較。而開展這些工作都離不開可視化六西格瑪及質(zhì)量管理軟件JMP的協(xié)助。該任務(wù)組首先用試驗設(shè)計DOE創(chuàng)建了試驗計劃(這點使用JMP軟件是最方便的，也是JMP眾所周知的優(yōu)勢之一)。其次，更加重要的是構(gòu)造一個回歸模型，以定量地研究輪胎的工作條件對輪胎溫度的影響。研究人員最關(guān)心的是輪胎側(cè)沿的溫度和中心線的溫度，這往往可以通過基于不同測試條件的回歸模型來預(yù)測。

　　JMP尤其擅長探索性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)(EDA)，它在探索構(gòu)建這個回歸模型的過程中同樣也發(fā)揮了巨大的作用。在它的幫助下，工作人員首先發(fā)現(xiàn)以往被認(rèn)為重要的輪胎膨脹壓力和輪胎載重實際上并不是合適的溫度預(yù)測因子，真正有效的模型需要用相對比較復(fù)雜的非線性公式才能完成，而這也是其他普通軟件中不具備的功能。

　　在回歸模型初步確立之后，下一步就是建立預(yù)測方程，探索在不同實驗室條件下輪胎的表現(xiàn)，并且與其在高速公路上的情形做對比。研究人員常常需要尋找“從平坦到彎曲”的等效溫度，需要找到幾乎完全等價于高速公路條件的實驗室條件，以避免輪胎溫度的差異過大，工程師們需要合理地解釋這些模型。

　　這些模型不但對工程師有用，對于不是工程師或科學(xué)家的行政官員和管理人員來說，它的意義同樣巨大。因為成熟的模型可以實時地在屏幕上展現(xiàn)出來。例如，有人會問：“如果卡車輪胎行駛在車輪為90%的膨脹率、90%的載貨率和每小時75英里的速度的條件下，會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果呢?怎樣才能在平坦表面上產(chǎn)生等價的中心線溫度的效果?”借助專業(yè)的模型刻畫器，所有人都能清晰地找到問題的答案。只要回歸模型構(gòu)建成功，大部分工作就可以通過預(yù)測刻畫器平臺來可視化地實現(xiàn)。用戶只要輕松地調(diào)節(jié)膨脹率、載貨率和速度，溫度結(jié)果就會動態(tài)地表現(xiàn)出來。而且可以根據(jù)需要和可能，將高速公路上的條件靈活地轉(zhuǎn)化為實驗室里的條件，反之亦然。

　　這樣做的好處很多，最直接的好處就是便于溝通。有時侯，對于同一個問題、同一組數(shù)據(jù)，不同的人可能會有不同的看法。這時，大家可以集中到同一個會議室，不管你是否懂統(tǒng)計學(xué)，都可以在預(yù)測刻畫器的平臺上順暢地交流，回答各種問題。如果有些問題暫時解決不了，還可以快速地重新再構(gòu)建新的模型，重新解釋。

　　ASTM喜歡JMP的另一個原因是它的易用性。不需要培訓(xùn)任何統(tǒng)計學(xué)知識，研究人員就會用得很好，它的分析報表容易理解，數(shù)據(jù)的圖形化展示功能強大而且令人信服。在正式使用JMP軟件以前，曾經(jīng)有人擔(dān)心是否會因為大部分人不懂統(tǒng)計學(xué)，導(dǎo)致不會使用，乃至發(fā)生分析錯誤，事實證明這種擔(dān)心完全是多余的。另外，JMP的交互式分析模式也是吸引ASTM中的很多專家從其他普通軟件遷移到JMP上來的重要原因之一。

　　由于在定量方法使用和模型表達(dá)上的出色表現(xiàn)，NHTSA對ASTM汽車輪胎測試研發(fā)任務(wù)組的工作成果非常認(rèn)可和贊賞。Spadone在總結(jié)這兩年的工作時說：“政府官員已經(jīng)充分意識到平坦表面和彎曲表面的不同造成的顯著溫度差異，并已經(jīng)開始著手改進工作卡車輪胎的強制性測試標(biāo)準(zhǔn)。這一切都?xì)w功于模型的力量和JMP快速方便地構(gòu)建和展現(xiàn)模型的強大能力。”