VSSI EWMA均值控制图和预防维修联合经济设计模型

针对设备异常导致过程质量均值发生漂移的可修系统,提出一种考虑最小维修的样本容量和抽样区间均可变(VSSI)的指数加权移动平均(EWMA)均值控制图和预防维修集成决策方法。在假设控制图误报警实施最小维修、正确报警和预防维修实施完美维修的前提下,分析确定了系统存在的3种更新策略情景;在此基础上,以单位时间期望成本最小化为目标构建了VSSI EWMA均值控制图和预防维修联合经济设计模型,并给出了基于帝国竞争算法的模型求解过程。算例分析结果表明,该模型由于考虑了最小维修以及控制图与预防维修的耦合关系,能够通过对决策参数的进一步优化降低系统综合成本。最后,利用正交试验设计和回归分析方法,对模型参数的灵敏度进行了分析。     

基于可用度的预防维修和均值控制图联合优化模型

针对高可用度要求的生产系统(即可修复系统,以下简称系统),提出一种以单位时间成本为约束,可用度最大化为目标的预防维修和均值控制图联合优化模型。首先,考虑到系统运行存在受控、失控两种状态以及均值控制图两类错误(漏报警和误报警)发生的概率,在完美维修假设前提下,构建了4种系统运行(更新)情景(S1~S4)。然后,建立了每种更新情景的可用度和经济模型,并在此基础上建立了系统的可用度目标函数和经济约束函数,以实现单位时间成本约束条件下预防维修和均值控制图联合优化的系统可用度最大化目标。针对所建立的联合优化模型,通过实例对比验证了模型的有效性,并利用遗传算法对决策变量进行优化,实例优化结果表明,该模型能够有效提高系统可用度,并能降低系统成本。最后,通过正交试验、回归分析等方法对模型进行了参数的灵敏度分析。     

VSSCL均值控制图和预防维修策略联合经济设计

针对输出质量特性服从正态分布的随机偏移单部件可修系统,研究了可变样本容量和控制线(Variable Sampling Size and Control Limits,VSSCL)均值控制图和预防维修策略联合经济设计问题。首先,构建了VSSCL均值控制图和预防维修策略联合经济设计的集成框架,揭示控制图和预防维修策略运行的耦合机制;然后,基于VSSCL均值控制图和系统状态特征参数,针对给出的集成框架确定了可能形成系统更新的四个维修事件的发生概率,并进一步利用更新过程理论和全概率公式,建立了VSSCL均值控制图和预防维修策略联合经济设计的平均单位时间成本最小决策模型;同时,针对具体实例,将构建的联合设计决策模型和独立设计决策模型进行比较分析,结果表明联合设计决策模型具有明显的经济优势;最后,利用回归正交试验设计方法对模型参数的灵敏度进行了分析。     

过程均值偏移随机的EWMA控制图优化设计

针对过程均值偏移随机的情况,提出一种统计经济最优的指数加权移动平均控制图优化设计方法。该方法将过程受控、失控未检出、失控被检出并进行恢复这三个阶段定义为一个周期,分析了三个阶段的平均时长及质量成本构成,通过计算产品质量特性超出规格界限的概率量化缺陷产品所造成的质量损失,以单位时间内期望成本最小为目标建立指数加权移动平均控制图优化模型并设计了遗传算法,优化了样本容量、采样间隔、平滑界限和控制界限等参数。通过与休哈特均值控制图、传统指数加权移动平均控制图等进行对比验证了该模型的优越性。     

双抽样均值—标准差联合控制图的构建及参数设计

在参考双抽样均值控制图及双抽样标准差控制图的基础上,构建了双抽样均值一标准差联合控制图.建立了控制图参数设计的优化模型,用以监控生产过程质量,并通过遗传算法完成了模型求解.采用马尔科夫链方法,完成了联合控制图平均运行长度性能指标的计算.基于该指标,通过两阶段抽样和可变抽样样本及抽样区间均值-标准差联合控制图的性能对比,分析验证了该控制图的性能优势.     

考虑延迟监测的预防维修和EWMA方差控制图联合决策模型

针对设备异常将导致过程质量方差发生漂移的可修系统,提出了一种考虑延迟监测的预防维修和EWMA方差控制图联合决策模型。首先分析确定了预防维修和过程质量监控联合决策生产系统在延迟监测条件下形成的6种更新策略;然后基于每个抽样间隔期的分析思路,建立了每种更新策略的期望周期和成本,并根据更新过程理论构建了联合优化延迟监测期、预防维修规划周期及EWMA方差控制图参数(样本量、抽样间隔、控制线系数及平滑系数)以实现单位时间期望总成本最小的经济决策模型。实例分析表明,模型由于充分考虑了延迟监测问题,能够获得比不考虑延迟监测模型更优经济效益的决策结果。     

监控均值标准差的可变抽样区间EWMA图经济设计

为了在提高过程监控效率的同时降低过程监控费用,针对同时监控过程均值和标准差变化的情形,研究可变抽样区间的指数加权移动平均控制图的经济设计问题.首先建立可变抽样区间,同时监控均值标准差指数加权移动平均控制图；其次对其进行经济设计,使单位时间期望费用函数最小,以确定控制图参数的最优值；然后利用遗传算法来寻找经济模型的参数最优解；最后对可变抽样区间同时监控均值标准差指数加权移动平均控制图的经济模型进行灵敏度分析和最优性分析.通过最优性分析得出结论:基于经济模型设计的可变抽样区间指数加权移动平均控制图比传统的控制图具有较小的费用.     

带有辅助样本的X控制图经济设计

针对异常因素产生时间服从指数分布的过程,采用带有辅助样本的X(SSX)控制图监控过程质量特性的均值和方差,研究了SSX控制图的经济性能。构建了SSX控制图监控生产过程的费用函数模型;采用模式搜索算法对费用函数模型进行寻优,得到SSX控制图的最优决策变量、平均调整时间及费用,并比较了SSX、均值极差和变采样间隔均值极差控制图的经济性能。仿真结果表明,SSX控制图比均值极差控制图能够明显缩短平均调整时间和减小控制图的监控费用,且在大部分的偏移大小下,SSX控制图的经济性能都要优于变采样间隔均值极差控制图;对参数的灵敏度进行分析,结果表明模型中参数变化对采样间隔、控制图的控制限系数都有一定影响。     

基于鲁棒参数控制方法的可变控制线控制图

针对在制造过程中应用鲁棒参数控制时,其过程均值和方差都会经常改变,且无法直接使用现有的控制图技术进行统计过程控制,提出了基于应用鲁棒参数控制的可变控制线控制图的设计方法.它不同于传统的适应性控制图设计方法,是该研究通过对过程均值和方差变化的有效估计,给出了可变控制线的调节律算法,为控制图自动跟踪过程变化提供了一种可行的方法.通过实例分析,验证了上述方法的有效性和实用性.     

双抽样控制图的效率评价与优化设计

研究了双抽样均值控制图的效率评价与优化设计问题。分析了双抽样均值控制图的平均运行长度的计算方法,在此基础上建立了控制图参数设计的优化模型,并通过与原有的双抽样均值控制图的性能对比,验证了该优化设计模型的有效性。     

面向小批量生产过程的两阶段串联可修系统SPC与维修策略整合优化

鉴于小批量生产过程生产周期短、产品数目较少,实施统计过程控制中没有足够的样本数据来构造控制图,针对两阶段串联可修系统,研究统计过程控制与维修策略整合的问题。首先,根据t统计量的特性给出EWMAt-残差t(EWMAtX-te)联合控制图,并分析EWMAtX-te控制图的一些统计属性,应用EWMAtX-te控制图监控系统的质量状态,根据质量状态采取相应的维修策略;其次,采用Markov链构建了统计过程控制与视情维修整合的数学模型;然后,针对具体实例,将构建的模型与不采用统计过程控制监控策略的情形和采用经验法则选取控制图的设计参数模型进行比较分析,结果表明构建的模型在节约成本方面具有明显的优势;最后,运用分式析因设计对过程参数、时间参数和成本参数进行了敏感性分析,验证了所提方法的有效性。     

基于经济性分析的贝叶斯迅速识别控制图

为实现特定生产条件下贝叶斯质量控制图迅速识别异常的功能,构建了一种将经济性分析与过程仿真相结合的贝叶斯迅速识别控制图。在该控制图中,基于最优经济指标设立最优控制限和操作规则,实现控制图经济性与迅速识别的双向功能;为分析该控制图的统计性能,采用蒙特卡洛仿真模拟技术,以过程失控时的平均运行链差值效率比作为评价指标,与传统休哈特控制图、当前普通贝叶斯控制图和经济性控制图进行对比分析,证实了基于经济性分析的贝叶斯迅速识别控制图不但可以高效地识别过程偏移并报警,而且颇具成本优势。     

面向先进制造系统的小批量统计质量控制的研究

分析了传统控制图应用于先进制造系统面临的问题，提出一种新的基于小批量生产环境的质量控制图，它采用了可变的控制界限，不管样本数量多少，都能使误发警报概率保持较小的定值，从而避免了错误的频繁报警，无谓的停机检查和多次调整，提高了控制图对生产工序的监控效率。     

变采样间隔自适应EWMAt控制图统计设计

针对平滑系数固定的EWMAt控制图失控状态下平均报警时间长的问题,提出一种变采样间隔、自适应平滑系数的EWMAt(VSI-AEWMAt)控制图。平滑系数的自适应特性加强了EWMAt控制图对大偏移的检测能力,变采样间隔特性缩短了EWMAt控制图的平均报警时间。采用Markov链方法计算VSI-AEWMAt控制图的平均报警时间,给出了VSI-AEWMAt控制图的参数优化算法。通过仿真分析比较了VSI-AEWMAt控制图与VSI-EWMAt控制图的统计性能,结果表明VSI-AEWMAt控制图的性能优于VSI-EWMAt控制图。     

基于统计过程控制与维护策略的联合经济设计模型

在已有研究的基础上,对传统的统计过程控制模型进行拓展,融合了设备维护的思想,给出了联合经济模型。该模型考虑了生产过程出现的三种情况,运用控制图监视每种情况的生产状态,通过田口质量损失函数定义相应状态的质量损失成本,并根据过程所处的生产状态对其实施相应的维护策略。过程产生的质量成本与维护成本计入总生产成本,以获得最优的控制图界限系数、抽样检验间隔、实施计划维护前需要的样本数量及样本大小,使得生产过程在生产周期内的总期望生产成本最小。模型结果有助于生产人员根据特定的生产过程情况做出科学经济的生产计划和决策。采用单纯型搜索法对模型进行求解,求解过程通过MATLAB工具箱实现,通过数值例子和参数敏感度分析说明了该模型的有效性。     

基于可靠性的设备维护策略研究

为了在设备维护过程中对预防维修、小修与置换三种维修方法做出合理选择,综合分析三种维修方法对系统可靠性与维护成本的影响,建立了一种以可靠性为中心的设备维护数学模型,解决维护过程中的决策问题。在最小化期望平均维护总成本的目的下,得到最优的设备可靠度阈值和预防维修周期次数作为设备的最佳维护策略。最后通过实例分析,验证了该维护策略的有效性,模型可为实际生产中的设备维护决策提供帮助,降低企业设备维护成本。     

基于支持向量机的制造过程二阶多元质量诊断技术研究

针对目前制造过程中出现的多元过程的质量异常现象,文中整合了多元移动加权平均(MEWMA)控制图和支持向量机(SVM),以原始数据与其特征值分别作为分类器的输入向量,建立一种针对多元过程的质量诊断模型。该模型主要有两个阶段,第一阶段利用MEWMA控制图对输入样本进行监测,当控制图报警时进入第二阶段,对造成报警的样本及其特征值利用SVM进行分类诊断。最后以发动机缸体曲轴孔的加工为例验证该模型的有效性。     

基于随机过程的风力机状态维护建模

为保证系统安全运行、降低系统维护费用,以随机退化的多部件风力机系统为研究对象,构建了状态维护模型。用非定态Gamma过程和非齐次Poisson过程分别对正常退化和随机冲击两个相互影响的退化过程进行建模,考虑维护准备时间和维护时间以及自报警失效和潜在失效两种失效模式,运用更新定理,建立了基于随机退化的状态维护模型。通过实验分析了不同影响因子下期望成本与检测间隔时间之间的关系,结果表明所提出的建模方法对构建带随机退化的多部件系统维护决策问题模型是有效且实用的。     

单边合格品链长t控制图设计

针对过程方差估计不精确的问题,采用t统计量代替传统统计量,提出一种单边合格品链长t控制图来监控过程均值偏移。采用马尔科夫链方法构建了该控制图的状态转移矩阵,并推导出其平均运行链长指标。在保证过程处于受控状态的统计性能基础上优化失控状态下的平均运行链长指标,从而获得控制图的最优决策变量和最优性能指标。仿真结果表明,SCRLt控制图的性能明显优于传统合格品链长t控制图,当过程均值偏移较小时优势更加明显。     

方差监测的自适应累积和车身质量控制图研究

针对车身制造质量检测工作量大、数据处理方式简单等特点,提出一种基于方差的改进累积和控制图（CUSUM）方法,用于监测车身制造质量的方差波动。其基本思想是对控制图参数k动态更新和迭代,并与方差波动量相联系,以便实时监测车身焊接尺寸过程方差的微小波动。通过对控制图的平均运行链长进行分析和实际案例研究,并与常规累积和控制图和指数加权移动平均控制图作对比,表明该方法对过程方差微小变异更为有效和敏感。