VSS EWMA均值控制图和预防维修联合经济设计模型

针对生产过程质量特性均值漂移由设备异常导致的可修系统,提出一种可变样本容量指数加权移动平均均值控制图和预防维修联合经济设计模型。在该模型中,系统被界定存在控制图误报警、正确报警、预防维修点到达3种更新情景;针对样本可变情况,分析得到了控制图两类错误期望概率;为避免平均失控运行长度带来的计算复杂等问题,以抽样间隔为基本分析单元代替传统方法的失、受控两阶段分析模式,建立了各更新事件期望周期成本和时长的函数表达式,进而构建了单位时间期望成本最小化决策模型,并与蒙特卡罗仿真方法进行了对比分析。应用实例分析结果表明,该模型能够较真实地反映生产系统实际运行状况,并可为系统优化分析提供支持。最后,对模型参数进行了灵敏度分析。     

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。     

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。     

生产系统维修策略和控制图经济设计研究综述

在生产系统的产品质量保证过程中,设备维修管理与统计过程控制是两种常用手段和方法。在分析设备维修管理和统计过程控制对生产系统的产品质量和经济成本影响基础上,重点从经济性角度按照维修策略经济设计、控制图经济设计,以及维修策略和控制图联合经济设计三个知识模块,对生产质量保证管理系统的经济性设计研究现状进行了梳理与评述,并提出了未来研究的努力方向。     

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。     

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。     

基于高质量过程的指数分布中位数控制图的统计设计

针对事件间隔时间服从指数分布的高质量过程的监控问题,给出参数已知和未知情况下的中位数控制图设计方法;应用条件错误警报概率、受控时控制图的平均运行链长均值AARL及其标准差SDARL分析了参数估计对所设计控制图性能的影响;在小样本情况下,采用Bootstrap方法对所设计控制图的控制限进行调整,结果表明调整后的控制限能够有效减少参数估计对控制图性能的影响。最后用实例说明了所设计控制图应用的有效性。     

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.     

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.     

劣化系统的生产、质量控制与视情维护联合建模与优化

针对设备状态信息不能实时获取的问题,以质量反馈信息作为评估系统状态的重要依据制定维修策略。在产品质量与设备劣化状态之间存在明显函数关系时,将批量生产结束后系统状态的检测信息和批量生产过程中的质量反馈信息作为互补,进行预防性维护决策,确保维修活动具有快速响应能力。以生产批量大小、质量控制阈值以及预防维护阈值三者为联合决策变量,利用全概率分解方法建立了平均费用率模型。针对模型的高度复杂性,设计基于蒙特卡洛仿真和响应曲面法的优化算法,实现对模型的快速近似求解。最后通过数值实验演示,验证了仿真算法的有效性,并通过敏感性分析明确了相关参数的变化对最优策略的影响。     

面向自相关过程的改进ARMAST控制图与Grubbs调和规则的集成

为解决多品种小批量生产方式存在过程输出自相关和机器设置的频繁调整通常导致过程均值偏离目标值两个问题。提出以改进的稳态自回归滑动平均控制图为监控技术、以基于稳态卡尔曼滤波器的Grubbs调和规则为调整技术的集成理论。其中,针对稳态自回归滑动平均控制图在高阶自回归滑动平均过程下难以求解稳态方差的问题,建立了通用的任意阶平稳自回归过程下稳态方差的求解方法,使其适用范围更广;针对稳态自回归滑动平均控制图的参数设计方法效率较低,提出了基于条件概率的参数设计方法,使其监控效率更好。当控制图预警后,采用Grubbs调和规则对生产过程进行调整。通过仿真实验和实例研究验证了改进的参数设计方法和集成方法的有效性。     

多部件系统寿命空间划分建模及维修决策

将退化状态空间划分方法应用到多部件系统联合寿命空间的建模研究中。针对多部件系统提出了基于时间的机会维修策略,对任意M部件系统的联合寿命空间划分及维修需求进行了统一描述和建模,并建立了二者间的对应关系。依据联合寿命空间划分结果,推导出了各维修需求的概率统一的计算模型。以两部件系统为例,推导了系统的稳态联合概率密度函数及其数值解法,以此为基础建立了系统长期费用率模型。通过数值实验,验证了联合寿命空间划分方法、联合概率密度的推导模型、系统的维修决策模型及数值解法的正确性和有效性。     

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。     

面向绿色制造的生产过程多目标集成决策模型及应用

集成化的多目标决策模型是生产过程绿色化运行的重要基础技术,针对现有工艺和装备,综合考虑以经济效益(生产率、质量、成本)、社会效益目标(环境影响、职业健康与安全)和社会经济效益目标(资源消耗)为核心的目标体系,阐述面向绿色制造的生产过程多目标集成决策的内涵,建立一种包括输入、输出及控制特性的生产过程多目标集成决策框架模型.基于框架模型对生产过程中信息流、时间流、物料流、能量流和环境排放流的集成及其与生产过程绿色规划的交互关系进行分析,并构建生产过程决策的数学模型.最后通过案例,对面向绿色制造的生产过程多目标集成决策模型进行应用分析.     

基于机器役龄约束的车间作业与预防维修的集成调度

生产过程中作业计划与设备维修计划经常存在着利益冲突,容易造成生产资源闲置和时间成本增加,然而设备的可靠运转是生产作业计划有效执行的重要保障,需要通过定期维修和检测来保证设备的可靠性。据此本文引入基于机器维修役龄的预防性维修策略,将车间作业调度问题和机器预防维修问题进行集成考虑,分析机器累计运行时间对机器预防维修时间及运行状况的影响;以故障概率函数作为实施预防维修策略的控制因子,建立了生产计划与机器维修集成调度模型;并设计了遗传算法进行模型求解,给出了基因编码、交叉变异及精英保留方法;算例结果表明,该方法能够有效减少生产任务安排与设备维修的时间冲突,缩短生产周期,减少时间浪费。     

多状态可修系统的最佳非完好预防维修策略

针对多状态可修系统提出了一种预防性维修策略。假定系统存在多种状态,当系统每次的工作状态处于较差工作状态时,对系统进行预防维修,该预防维修视为"非完好维修",当预防维修次数达到N时,无论在下一个工作周期系统是否仍处于较差工作状态,系统将不再进行此预防维修。运用极大似然估计来估算系统元件的状态概率,借用通用生成函数的方法来获取系统各状态的概率值,将系统的工作时间描述为随机递减的几何过程,预防维修的时间描述为随机递增的几何过程,建立最优预防维修策略的数学模型,在确保系统单位时间内期望效益最大的条件下,给出最佳的预防维修策略值N*。     

考虑非完美维修的多部件系统劣化状态空间划分建模

为了进一步深入研究考虑非完美维修效果的建模方法,利用劣化状态空间划分思想对考虑非完美维修的多部件系统视情机会维修策略进行了统一建模。针对多部件系统,考虑非完美维修效果,制定了基于周期检测的视情机会维修策略,建立了联合劣化状态空间划分模型,给出了所有维修需求组合及其概率计算通式,推导了联合稳态概率密度函数。通过数值实验验证了上述模型及联合稳态概率密度函数求解的正确性,同时定性分析了该建模方法对研究相同多部件系统维修优化建模的有效性,为后续的维修优化研究奠定了基础。     

智能统计工序质量控制的体系研究

针对统计工序质量控制的要求,提出了智能控制体系的基本框架,论述了控制图模式的分类及其表达。对智能统计工序质量控制的控制图模式识别、控制图异常模式的参数估计和诊断分析专家系统3个主要方面进行了分析,并提出了解决方案和系统模型。在模型构造中,采用小波概率神经网络进行控制图的模式识别和控制图异常模式的参数估计。模拟仿真和实际应用结果表明：该方法结构简单、收敛速度快、识别准确率高,能够满足控制图在线检测和分析的需要。     

小批量过程多变异控制图技术研究

针对小批量过程的主要控制图技术中目标图、比例图和标准变换图,归纳出小批量过程控制的同分布原理。考虑到不同小批量之间的差异,以目标均值控制图为例,对控制图进行改进,给出多变异目标均值控制图的建立步骤。通过一个例子发现,该方法既实现了小批量过程多变异的控制,又降低了控制图虚发警报的概率。