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.     

基于Cornish-Fisher修正的二元双抽样广义方差控制图

为解决二元双抽样广义方差控制图存在虚发报警概率偏高的问题,采用Cornish-Fisher展开算法对控制图进行修正,以使控制图适用于任意分布总体。通过与Grigoryan和He所研究的二元双抽样广义方差控制图的性能进行对比,验证了改进后控制图的性能优势,并通过实例研究进一步说明了该优势。针对Grigoryan和He未以虚发报警概率作为主要研究指标,且未给出二元双抽样广义方差控制图的虚发报警概率计算方法的缺陷,在进行控制图性能对比之前还构建了二元双抽样广义方差控制图及其改进控制图虚发报警概率的计算方法。     

多元动态控制图的性能对比分析与选择

为选择控制性能更加灵敏的多元动态质量控制图,建立常见的多元动态控制图性能对比分析模型并提出相应的选择策略。在MATLAB环境下求解模型时,以Markov链法与蒙特卡洛仿真方法为求解工具,对比分析两种方法在过程受控及失控时的计算效率及精度;为解决最优选择策略转换次数过多的问题,在实际应用中应优先选择变抽样区间策略和变抽样容量与区间策略多元质量控制图;在均值偏移量δ较小的情况下选择变抽样区间多元累积和控制图,0.9δ1.9时选择变抽样策略霍特林T2控制图,δ2时任选一种多元动态质量控制图。     

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.     

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。     

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。     

面向多品种小批量制造过程的NAD-EWMA控制图多目标优化设计方法

针对面向多品种小批量制造过程设计质量控制图面临的样本数量少、分布不确定问题,提出一种基于非参数、自适应、动态EWMA控制图的多目标优化设计方法。基于非参数统计理论与自适应控制的思想,构建与样本数据分布无关的控制图统计量,并设计一种基于聚类距离的动态抽样方法实现样本抽样;在此基础上,考虑统计性、经济性建立控制图多目标优化设计模型,基于改进人工鱼群算法与云清晰综合评价方法实现对模型求解,进而构建面向多品种小批量制的非参数自适应动态EWMA控制图。最后,以航天复杂构件制造过程为例,对制造过程进行动态监控。结果表明,所提方法能够快速监控到质量异常,监控性能高,验证了该方法的有效性和可行性,为多品种小批量制造过程实际的质量监控提供一种有效的途径。     

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。     

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。     

含间隙高速压力机机构的精度优化设计

研究了带间隙的高速压力机机构的误差传递规律,利用概率论及数理统计知识,推导出机构从动件输出误差的均值与方差和机构原始误差的均值与方差的关系式,并综合考虑机构精度与加工成本,构造一种双目标精度优化设计模型,为厂家根据自身实际生产能力合理分配零部件的尺寸公差提供了设计依据和参考.     

结构疲劳寿命稳健性优化设计

由于材料特性、构件的几何特性、载荷历程和环境条件等随机因素的影响,造成结构的疲劳寿命往往偏离结构的设计寿命.为了减少疲劳寿命的分散性,建立一种结构疲劳寿命稳健性优化模型.该模型将结构优化设计理论和随机有限元法相结合,在考虑设计变量和其他随机变量的变异性对结构疲劳寿命影响情况下,将结构疲劳寿命稳健性优化问题构造成包含结构疲劳寿命均值和标准差的双目标优化问题,并通过权因子来平衡结构疲劳寿命的均值和标准差关系,在约束函数中将结构疲劳寿命控制在最低寿命和最高寿命之间.经疲劳稳健性优化设计后的结构疲劳寿命在其均值处波动较小,而且分布曲线远离疲劳寿命底限.最后通过承受脉冲载荷的平面10杆桁架结构疲劳寿命稳健性优化算例显示了此方法的有效性.     

基于非概率可靠性的连续体结构拓扑优化设计

研究区间参数的连续体结构在区间载荷作用下的拓扑优化设计问题.构建区间载荷作用下区间参数连续体结构的拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足单元区间应力非概率可靠性为约束条件.基于区间因子法,导出应力响应的均值和离差的计算表达式.采用双方向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization, BESO)的求解策略与方法.通过两个算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和方法的有效性.     

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。     

轿车车身制造尺寸精度的M-CII图分类方法

分析了车身装配偏差的来源和表现形式 ,提出了一种尺寸精度分类方法 ,利用均值偏移 CII指数综合控制图 (M CII图 ) ,来综合反映车身制造尺寸的均值偏移和波动程度 ,从精确性与精密性两个方面对车身制造尺寸精度进行评价和分类界定。该方法可结合Shewhart控制图用于车身制造质量控制和评价。     

轿车车身制造尺寸精度的M-CⅡ图分类方法

分析了车身装配偏差的来源和表现形式,提出了一种尺寸精度分类方法,利用均值偏移-CⅡ指数综合控制图(M-CⅡ图),来综合反映车身制造尺寸的均值偏移和波动程度,从精确性与精密性两个方面对车身制造尺寸精度进行评价和分类界定.该方法可结合Shewhart控制图用于车身制造质量控制和评价.     

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。     

基于模态控制的结构/控制一体化优化设计

先分析了结构主动控制的模态控制。从结构与控制器一体化优化设计的角度出发 ,提出了以结构的质量和控制能量最小化为优化目标、以基频和结构的动响应为约束的联合优化设计模型。并对该优化设计模型进行了一定的简化处理 ,采用改进的拓扑组方法进行结构的集成拓扑优化设计。数值算例的结果表明 ,结构 /控制一体化优化设计是可行且有效的。     

多变异源过程控制与指数加权移动平均控制图的应用研究

改进休哈特控制图能够解决多变异源过程控制虚发警报错误过高的问题,但是对均值偏移的检出力过低。本文研究的目的是将指数加权移动平均(EWMA)控制图用于多变异源过程控制,提高控制图对均值偏移的检出力。通过对多个变异源的方差分析,基于对部分方差估计,给出指数加权移动平均控制图在多变异源过程控制的应用方法。通过计算指数加权移动平均控制图的平均运行长度,并与改进的休哈特控制图作比较,证明指数加权移动平均控制图在检测多变异源过程均值偏移时检出力有较大提高,应用实例的结果表明当偏移量小于1σ时,检出力能提高10倍以上。     

基于自相关过程的贝叶斯质量控制模型研究

为解决工序质量控制中自相关过程的观测值并不满足控制变量独立性的基本假设问题,提出了贝叶斯质量控制方法。应用基于Gibbs抽样的马尔可夫链蒙特卡罗方法模拟模型参数的后验分布,构建了自相关过程的贝叶斯统计质量控制模型,使得拟合后的残差序列具有相互独立性质,从而满足常规控制图的基本假设前提,避免了在受控状态下使用常规控制图造成的漏发或虚发报警现象。研究结果表明,贝叶斯方法是解决自相关条件下质量控制的有效工具。     

基于双响应面模型的6σ稳健设计

双响应面法是通过试验设计分别构造响应均值和方差的近似模型，并通过该模型进行优化的一种稳健设计方法。文中对实验设计方法、响应曲面模型建立以及优化策略等进行分析。为实现质量管理与产品设计的协调，将质量工程中的6σ理念与双响应面法相结合，提出基于双响应面模型的6σ稳健优化设计方法。与传统优化方法相比，该方法不仅提高了优化效率，而且提高了设计的可靠性和稳健性。将其应用于结构优化设计和金属板料的拉深成形优化设计，均获得良好的结果。