产品质量的模糊稳健性研究及模糊稳健优化设计方法

为解决具有模糊信息时的稳健设计问题，对产品设计质量的模糊特性进行分析，提出了产品质量的模糊目标概念。基于可控因素和噪声因素对模糊目标稳健性影响分析，提出了产品质量模糊稳健性的概念，并给出了模糊稳健设计准则。对模糊稳健设计准则的数学特性和工程意义进行了探讨，进而提出了产品质量模糊稳健优化设计建模方法。设计实例和理论分析表明，产品质量的模糊稳健设计原理，比传统稳健设计方法更接近于工程实际，具有广阔的应用前景。     

产品质量的模糊稳健设计方法

用模糊数描述产品质量的设计目标，以表达设计质量指标的品质等级信息，用模糊概率理论分析了模糊目标的稳健设计准则，提出了产品质量的模糊稳健设计原理及建模方法，通过模糊稳健设计，可提高产品设计质量的优质品率，增强产品抵抗各种干扰因素和噪声的能力。     

产品质量的模糊稳健设计方法

用模糊数描述产品质量的设计目标 ,以表达设计质量指标的品质等级信息。用模糊概率理论分析了模糊目标的稳健设计准则 ,提出了产品质量的模糊稳健设计原理及建模方法。通过模糊稳健设计 ,可提高产品设计质量的优质品率 ,增强产品抵抗各种干扰因素和噪声的能力。     

基于支持向量机的模糊稳健优化设计方法

在模糊稳健设计中,需要采用随机模拟方法计算模糊概率和非线性约束函数,但计算效率很低.为此,提出了一种基于支持向量机的模糊稳健设计方法.采用支持向量回归机对模糊概率进行仿真计算,采用支持向量回归机或分类机作为非线性约束函数的替代模型,显著降低了模糊稳健优化设计的机时消耗.给出了新方法的具体算法步骤,并通过模糊稳健优化设计...     

基于混合响应面的多目标稳健设计

在大部分的实际工程优化问题中,产品质量特性与不确定性因素的关系是未知的或复杂的。为此提出了一种基于混合响应面技术的多目标稳健优化设计。该方法首先利用多项式响应面以及神经网络构造产品质量特性的显性表达式。在考虑目标函数以及约束稳健性的前提下,结合多目标技术中模糊偏好的方法设计权重,从而得到稳健设计的精确解。该方法解决了基于近似技术的稳健设计中计算精度与计算效率之间的矛盾。通过对双杆衍架结构进行算例分析,证明了该方法的可行性。     

稳健设计研究现状与模糊稳健设计研究进展

阐述了稳健设计理论的研究现状,对稳健设计研究的热点问题进行了分析,指出了稳健设计理论研究中存在的主要问题,提出了模糊稳健设计的概念。传统稳健设计方法的数学基础是数理统计与概率论,仅考虑随机性干扰因素,因而不能满足工程设计需要。模糊稳健设计是综合考虑产品设计、制造、使用过程中客观存在的各种随机因素与模糊因素,研究这些因素引起产品质量不确定性的规律,从而使产品设计达到优质低价的现代设计方法。讨论了模糊稳健设计的研究内容,对当前的研究进展进行了评述,并指出了稳健设计的发展趋势。     

基于支持向量机的多目标模糊稳健优化设计

为了提高模糊稳健优化设计的计算效率,探讨了基于支持向量机回归机(SVR)的多目标模糊稳健设计方法,该方法以SVR作为非线性约束函数的替代模型,并采用SVR对模糊概率进行仿真计算,可显著降低模糊稳健优化设计的机时消耗;采用字典序优先级的目标规划法,建立了多目标稳健优化设计模型;把SVR与遗传算法相结合,构建了一种混合智能优化算法;通过多目标稳健设计实例,对所提出的方法进行了验证。     

公差稳健优化设计的研究

为了解决产品加工成本与质量稳健的协调性问题,提出了一种新的公差稳健优化设计数学模型.依据公差稳健设计的思想,考虑产品质量的模糊性,以封闭环误差分布概率密度函数的方差和优质品概率之比为设计目标,建立了公差优化设计产品质量稳健性损失成本目标函数,并研究了优质品率和封闭环误差分布方差的确定方法.以加工成本和产品质量稳健性损失成本为目标,以模糊装配可靠度、可取公差极限范围为约束条件,建立了公差多目标优化数学模型.举例说明了文中所述的公差稳健优化设计方法的应用,采用遗传算法实现了公差的多目标优化设计.实例表明,该方法能够协调零件的加工成本和产品质量的稳健性损失成本,使优化指标的综合性能最佳.     

望目特性稳健参数设计优化标准的构建

稳健设计是通过降低输入变量的变异效应来提高产品质量的一种成本有效方法,方均误差(Mean square error,MSE)作为望目特性的稳健设计优化标准对不可控因素造成的过程变异和产品质量波动未加以分析.基于此,通过分析MSE标准的合理性及不足并考虑过程方差的重要性,利用响应模型方法给出过程方差的稳健域,构建以MSE为目标函数,以过程方差、均值偏倚为约束的稳健参数设计优化模型.实例比较分析表明,所构建模型的过程能力接近六西格玛水平,而且过程方差在其约束内;最小化MSE虽然得到的过程能力较高,但是过程方差超出过程方差约束,所得到的解不能保证是稳健解,在实际应用中会产生无法预料的变异行为.过程方差约束能够有效地解决偏倚和方差之间的冲突,建立稳健的优化策略.     

基于6σ的稳健优化设计在薄板冲压成形中的应用

薄板冲压成形过程中,其设计变量和噪声因素都具有一定的波动,都存在不确定性。传统的优化设计由于忽略不确定因素的影响,当设计变量产生波动时,往往会导致设计最优目标超出约束界限或者目标函数对设计变量的波动极为敏感,从而使设计失效。采用自主开发的STLMesher软件建立了模具的参数化模型,在此基础上将试验设计、能代表实际冲压过程精度较高的近似模型和蒙特卡罗模拟技术相结合,构造了基于产品质量工程的6σ稳健优化设计方法。该方法在设计初始阶段就考虑了各种不确定因素的影响,因此在获得近似最优解的同时能够提高设计变量的可靠性和目标函数的稳健性,大幅提高产品的质量。在优化过程中调用的是近似模型,能大大减少调用有限元模型的次数,提高优化效率。算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

基于分位数型设计准则的模糊健壮设计新方法

在模糊目标和模糊设计约束的条件下,同时考虑了质量特性的健壮性和设计约束的可行健壮性,提出望目特性、望大特性和望小特性模糊健壮设计的分位数型设计准则。在该设计准则的基础上,建立不同类型质量特性的模糊健壮设计优化模型,并将常规优化算法和基于最大可能点的分位数求解算法相结合构成该模型的求解框架。最后通过实例验证了该方法的有效性。     

面向产品质量的稳健设计方法

稳健设计是一种面向产品质量、提高产品性能稳健性的设计方法。在设计目标上需达到优化产品质量性能,降低噪声因素引起的产品质量性能的波动,保证性能稳健可靠,具有较强的抗干扰能力的目的。重点阐述了工程稳健设计的发展概况,并对其发展方向与趋势进行了初步探讨。     

A Robust Tolerance Design Method Based on Fuzzy Quality Loss

The traditional tolerance design model ignores the impact of noise factor, so that the design may be infeasible due to variations in design constraints. Based on the analysis of fuzzy factors in tolerance design and the limitations of the traditional Taguchi squared quality loss function, a fuzzy quality loss function model utilizing fuzzy theory was introduced. Concepts on fuzzy quality loss and fuzzy quality loss cost were proposed in the model. The characteristics of the new model and the advantages over the traditional Taguchi quality loss function were analyzed. A robust tolerance design model using a fuzzy quality loss function was proposed. An example was given to illustrate the proposed model. Results and comparisons show that the method is suitable and reliable, and makes the conclusions more objective and reasonable. This work was translated from the Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2004, 38(5) (in Chinese) This project is supported by the National Natural Science Foundation of China (no. 50275136) and the National Key Laboratory Project (no. 51489020104JW0401)     

基于三次设计和模糊理论的机械稳健设计

将稳健设计的三次设计法和模糊数学方法相结合,以圆柱螺旋弹簧为例,介绍了基于三次设计和模糊理论的机械稳健设计方法和步骤。     

基于实验设计的再制造物流网络的健壮性设计

回收产品到达时间、数量和质量的不确定性,可降低再制造物流网络的稳定性和柔性。对此提出了健壮性设计,以提高系统的稳定性;建立了再制造物流网络数学健壮性模型,该模型通过分布函数反映不确定性因素;采用实验设计与数学仿真相结合的方法对系统进行了敏感性分析;研究每个因素和水平对系统的影响,并找出了主因素和最优的组合,同时也探讨了因素个数、各因素的水平数及实验的设计过程;最后,通过实例说明了健壮性设计过程。     

虚拟设计中仿真优化决策的不确定性管理

有效管理虚拟设计中仿真优化决策的不确定性问题，能确保产品开发的成功几率。本文首先分析了虚拟设计中仿真模型不确定性的来源，研究总结了不确定性建模的基本方法；将虚拟产品开发过程中的决策方式分为非合作决策、顺序决策和合作决策三种；引入稳健设计哲理和工程随机变量优化设计方法，分别提出了对应的不确定管理策略；最后，通过复合材料结构设计进行了应用说明。     

Robust Collaborative Optimization Method Based on Dual-response Surface

A novel method for robust collaborative design of complex products based on dual-response surface (DRS-RCO) is proposed to solve multidisciplinary design optimization (MDO) problems under uncertainty. Collaborative optimization (CO) which decomposes the whole system into a double-level nonlinear optimization problem is widely Accepted as an efficient method to solve MDO problems. In order to improve the quality of complex product in design process, robust collaborative optimization (RCO) is developed to solve those problems under uncertain conditions. RCO does opfmiTation on the linear sum of mean and standard deviation of objective function and gets an optimal solution with high robustnmess. Response surfaces method is an important way to do approximation in robust design. DRS-RCO is an improved RCO method in which dual-response surface replaces system uncertainty analysis module of CO. The dual-response surface is the approximate model of mean and standard deviation of objective function respectively. In DRS-RCO, All the information of subsystems is included in dual-response surfaces. As an additional item, the standard deviation of objective function is added to the subsystem optimization. This item guarantee both the mean and standard deviation of this subsystem is reaching the minima at the same time. Finally, a test problem with two coupled subsystems is conducted to verify the feasibility and effectiveness of DRS-RCO.     

公差可行稳健设计及其评价方法研究

公差可行稳健设计对于提高产品的质量起着重要的作用。在公差可行稳健模型的基础上,提出基于两步法和直接优化法的公差可行稳健设计法,针对约束函数为线性函数和非线性函数,采用基于重点抽样方法(MPP)进行装配成功率的估算,实现了对公差可行稳健性的评价。最后用实例进行验证。