基于预防维修和质量损失函数的VSI EWMA控制图经济设计

为了提高过程监控效率的同时降低过程控制成本,研究可变抽样区间(VSI)指数加权移动平均(EWMA)控制图的经济设计问题。首先建立基于预防维修和质量损失函数的VSI EWMA控制图联合经济模型;使单位时间的损失成本函数最小来确定参数的最优值;其次用遗传算法来寻找联合经济模型的最优解,并给出一个算例。最后对VSI EWMA控制图联合经济模型进行灵敏度分析,得出控制图模型参数对设计参数的影响关系。     

可变抽样区间和样本容量的非正态EWMA控制图经济设计

为了降低过程控制成本和提高监控效率,针对质量特性值不服从正态分布的情况,研究可变抽样区间和样本容量(VSSI)的指数加权移动平均(EWMA)控制图的经济设计问题。首先对监控非正态分布的EWMA控制图进行抽样区间和样本容量变化设计;其次建立VSSI 非正态EWMA控制图的经济模型,通过使费用成本函数最小得到控制图的最优设计参数组合;然后给出工业中的一个例子,用遗传算法对经济模型搜寻最优解;接下来对经济模型进行灵敏度分析,得出控制图费用参数与设计参数之间的影响关系;最后通过最优性分析,得出所建立的VSSI 非正态EWMA控制图的经济性优于VSI、VSS非正态EWMA控制图。     

可变抽样区间几何EWMA控制图的经济设计

为了降低生产过程周期成本,本文对单位缺陷数服从几何分布时,可变抽样区间的指数加权移动平均(EWMA)控制图进行经济设计。首先建立可变抽样区间几何EWMA控制图的经济模型,使单位时间期望费用最小来确定参数的最优值;其次用遗传算法来寻找经济模型的最优解;最后对可变抽样区间几何EWMA控制图的经济模型进行灵敏度分析和最优性分析。研究结果表明单位时间期望费用分别随着异常原因发生的频率、过程失控时单位时间的质量费用、发现异常原因的时间期望值和纠正过程的时间期望值的增大而增大。     

具有可变抽样区间的Poisson EWMA控制图

传统的EWMA控制图通常都是针对计量型质量特性值的,而对于计数型质量特征值少有研究.设计了单位缺陷数服从Poisson分布的EWMA控制图,并对Poisson EWMA控制图进行了可变抽样区间设计,利用Markov chain方法计算了其平均报警时间,计算结果表明,所设计的动态Poisson EWMA控制图较Shewhart c-图和固定抽样区间的Poissin EWMA控制图能更好的监控过程的变化.     

基于未知分布的均值和方差的稳健EWMA图

研究了当待监控质量特性所服从的分布类型和分布参数未知时的EWMA控制图的构建问题。通过仿真分析对几种分别用于监控过程均值和过程方差的EWMA控制图方法的运行长度进行比对,用以评价控制图的效率以及对未知分布的稳健性,根据效率评价的结果获得了适用于分布未知情况下的均值和方差的稳健EWMA控制图。最后分别提出了这两种均值和方差的稳健EWMA图的优化设计方法.     

可变抽样区间的非正态EWMA图的经济设计

本文主要讨论非正态总体下,可变抽样区间的EWMA图的经济设计问题。首先利用Burr分布近似各种非正态分布,建立可变抽样区间的非正态EWMA图的经济模型,使总期望费用最型小来确定参数的最优值;其次用遗传算法来寻找该经济模型的最优解,并给出工业中的一个例子;最后对可变抽样区间的非正态EWMA图的经济模型进行灵敏度分析。     

可变抽样区间同时监控均值标准差的EWMA控制图

传统的EWMA控制图分别针对监控过程均值变化和监控过程标准差变化进行研究,在实际生产中,很多情形需要同时监控过程均值变化和过程标准差变化。为了提高控制图的监控效率,本文研究了同时监控均值和标准差变化时,EWMA控制图的可变抽样区间设计。其次运用马科夫链法计算可变抽样区间EWMA控制图的平均报警时间;然后与传统的EWMA控制图进行比较得出:同时监控均值和标准差时,可变抽样区间的EWMA控制图能够更快地发现过程中的异常波动,具有较短的平均报警时间,其监控效率明显优于传统的EWMA控制图。     

具有可变样本容量的非正态EWMA控制图

为了提高控制图的监控效率,本文研究非正态分布下,EWMA控制图的可变样本容量设计问题。首先利用Burr分布近似各种非正态分布,构造可变样本容量的非正态EWMA控制图;其次运用马尓科夫链法计算可变样本容量非正态EWMA控制图的平均运行长度;然后与传统的非正态EWMA控制图进行比较得出:当过程中出现小波动时,可变样本容量的非正态EWMA控制图能够更快地发现过程中的异常波动,具有较小的平均运行长度,其监控效率明显优于传统的非正态EWMA控制图。     

基于APL的EWMA控制图经济统计优化设计

为了提高指数加权移动平均(EWMA)控制图监控效率评价的精确性和全面性,提出用一个质量周期内的平均产品个数替代平均抽样个数来进行控制图的经济性和统计性综合评价,建立了一种基于平均产品长度(APL)的更为精确的EWMA控制图经济统计多目标优化设计模型,并采用具体的算例说明了采用NSGA-Ш算法对该模型进行计算的步骤。最后,用该方法优化设计的EWMA控制图与已有的几种EWMA控制图优化设计进行比较,结果表明:本文提出的经济统计优化设计方法显著优于只考虑经济性能的经济设计和只考虑统计性能的统计设计方案。     

可变抽样区间的非参数控制图

最近几年一些学者研究了可变抽样区间的质量控制图。Amin等提出了可变抽样区间(VSI)的非参数控制图———符号 (Sign)统计量图〔1〕。本文在此基础上研究位置VSI符号控制图的制定方法 ,并设计离散VSI符号控制图。符号控制图的优点是对非正态总体亦可应用 ,并且不需要过程方差的信息。本文将所设计的VSI符号控制图同固定抽样区间 (FSI)的常规图作比较 ,并举实例说明符号控制图的应用     

非正态总体控制图和预防维修策略耦合优化的研究

主要探讨非正态有偏总体的过程监控和预防维修耦合优化问题。假定设备故障率随时间递增,设备发生异常前在正常状态的停留时间服从威布尔分布,一旦发生异常将导致过程均值漂移。采用赋权方差法构造X控制图,将过程监控和预防维修策略联系起来,结合生产不合格品损失、抽样成本及维修成本等,构建综合损失模型,提出动态抽样方案、控制图参数和预防维修间隔的确定方法。最后对模型进行了灵敏度分析。     

复杂机电产品多元FT VSI贝叶斯控制图性能研究

针对复杂机电产品质量控制与预警困难的问题,构建一种将多元贝叶斯统计方法与经济性能分析相结合的多元贝叶斯控制图性能分析模型.在求解模型中,多元贝叶斯控制图采用固定时间变抽样区间(Fixed Time Variable Sample Interval, FT VSI)策略,若非随机故障小概率发生,则选择宽松抽样方案;若非随机故障大概率发生,则选择严抽样方案.为量化多元贝叶斯控制图经济性能与统计性能的相关度,利用蒙卡罗模拟分析的质量控制模型进行仿真,并在不同经济性参数下,得到采样单位平均数(Average Number of Observations to Signals or End of the production run, ANOSE)对于控制图统计性能的影响程度,进而引出多元贝叶斯控制图的质量控制成本与其误报率的影响程度,并以某型号汽车自动变速器多元质量控制过程为例对多元FT VSI贝叶斯控制图性能评价与优化成果进行验证,结果证明该方法具有较好的应用性.     

可变抽样区间的二项EWMA控制图

在制造过程中,对产品的不合格品数进行监控时,通常选用计数性控制图-np图,它是基于过程服从二项分布建立的,一般对于过程中出现的较大波动效果明显。为了提高控制图对不合格品数较小波动的监控效果,本文设计了产品不合格品数服从二项分布的EWMA控制图。提出可变抽样区间的二项EWMA控制图,并采用马可夫链法计算其平均报警时间。对固定抽样区间以及可变抽样区间二项EWMA控制图对比研究,表明当过程失控时,可变抽样区间二项EWMA控制图具有较小的失控平均报警时间,能够迅速监测出过程中的异常波动,明显优于固定抽样区间的二项EWMA控制图。     

基于非参数控制图的数据质量监控方法改进研究

为监控多条多变量数据流的数据质量,本文提出了几种监控方法。本文首先介绍了统计过程控制领域的背景知识。之后本文采用闵式距离准则,基于3类常用的闵式距离,提出了3种EWMA类型的非参数控制图,此外,本文基于向量内积提出了第4种EWMA类型的非参数控制图。首先通过统计模拟,比较了4种控制图在不同的相关性水平下,对单条数据流过程均值漂移的监控效果。随后本文研究了平滑系数λ的取值对监控效果的影响。之后,本文将上述4种思路拓展到了大样本的情形,提出了5种可以监控多条数据流质量的方法。将这5种方法和现有的一种典型方法做了比较,比较了它们对不同幅度漂移的监控效果。最后使用山体滑坡的监控数据,比较了它们对实际数据的监控效果,显示了本文提出方法的优势。     

延迟时间生产系统预防维修策略和X-bar控制图联合经济设计

针对生产过程输出质量特性服从正态分布的单部件延迟时间生产系统,研究了预防维修策略和X-bar控制图联合经济设计问题.首先,在将延迟时间系统界定为受控、失控、故障3种结果状态基本内容前提下,根据维修时系统可能存在的实际状态和控制图监测结果关系,分析构建了生产系统维修方式和控制图监测的耦合机制;在此基础上,以期望单位时间最小成本为目标,以系统维修成本、产品质量抽检成本、不合格品的生产费用、维修停机生产损失为考虑成本内容,利用更新过程理论建立了生产系统预防维修策略和X-bar控制图联合决策数学模型;然后基于数值仿真示例,利用遗传算法对模型的求解进行了分析验证.实例分析结果表明,文章模型可行有效.最后,利用部分因子试验设计方法对模型参数进行了敏感性分析.     

兼顾效率和成本的ARMA控制图多目标优化设计

ARMA控制图是一种有效的自相关过程质量监控方法,为了能够同时对ARMA控制图监控方案的效率和成本进行优化,本文分别研究了ARMA控制图的平均运行长度和质量成本的计算方法,并由此建立了ARMA控制图的多目标优化设计模型。采用NSGA-Ш智能优化算法,通过一个具体的算例对该模型的计算方法进行了说明,针对不同程度的过程偏移给出了多目标优化设计的非劣解解集。然后通过灵敏度分析的方法研究了模型中的主要设计参数对监控方案的效率和成本的影响程度。最后,通过与其它几种ARMA控制图优化设计方案的比较分析,说明了本文提出的设计方法的优势。     

基于条件表现的EWMA-Maxwell控制图精确设计

多数控制图设计均基于过程服从正态分布,且受控过程参数已知的假定,然而实际中,过程真实分布常常偏态,且过程参数也经常未知。本文首先设计了等尾和平均链长无偏(无偏)EWMA图用于偏态Maxwell分布的监控,接着从条件视角出发推导出了条件平均链长的精确分布,讨论了参数估计对所提控制图的影响,并基于超越概率准则给出为将参数估计所引致的伪警报率降低到合理水平所需的第I阶段最小样本数。为弥补实际应用中第I阶段样本数据的不足,提出精确修正方法设计具有理想条件表现的等尾和无偏EWMA图用于早期过程的监控。结果表明,相较于未修正图,修正图发现过程失控的能力略有下降。另外,修正无偏图整体上优于等尾图。最后通过实例说明所设计控制图的实际执行。     

带参数估计的EWMA方差控制图稳健性分析

EWMA方差控制图是一种有效用于检验过程方差漂移的统计工具.实践中,过程参数多数是未知的,需要对过程的均值与方差等参数在过程阶段Ⅰ通过历史的受控数据进行估计.文章主要研究带参数估计的EWMA方差控制图.首先梳理了常用的7种标准差的估计,考虑阶段Ⅰ常见的4类干扰项,使用均方误差作为估计量有效性评价准则.对7种参数估计的EWMA方差控制图,在4类干扰项情况下,设计控制图的控制上限参考表,并比较失控平均运行长度和运行长度的标准差在阶段Ⅱ监控方差不同漂移幅度的表现.发现在均值干扰项的情况下,7种标准差的估计中经过样本筛选后的中位数绝对偏差均值估计ADM'的表现较优;而在方差干扰项的情况下,7种标准差的估计中中位数绝对偏差中位数估计MDM的表现较优.     

最优过程均值和生产运行长度的确定

实际生产中,过程均值由于受到随机振荡的影响,经常从受控状态逐渐漂移到失控状态,从而导致大量不合格品的出现.针对这种情况,本文假定随机振荡次数服从泊松过程,每次振荡引起过程均值漂移相互独立且服从同一指数分布,结合不对称田口质量损失函数,建立了最佳初始过程均值的经济模型,并讨论了最优生产运行长度的确定.通过与初始过程均值设置在目标值处的情形比较,说明本文模型对降低生产成本的有效性。灵敏度分析表明了各参数对最优过程均值和生产运行长度的影响.     

基于多元泊松模型的累积和控制图设计

多元离散数据在现代制造业中非常普遍,多元泊松控制图常被用来监控此类数据,如MP,MP-CUSUM和MP-EWMA图等.然而,这些控制图都假设数据服从等协方差的多元泊松模型,因为等协方差的多元泊松模型对各个变量之间的相关性有严格的约束,因此应用范围狭窄.本文基于异协方差多元泊松模型,提出GMP-CUSUM累积和控制图.在考虑不同模型,变量偏移个数和偏移大小的情况下,通过蒙特卡洛模拟比较了传统控制图和新控制图GMP-CUSUM的平均运行链长(ARL),证明异协方差多元泊松模型更加适应对多元离散数据的建模,应用范围广,并且新控制图能更快速地检测到异常过程偏移,灵敏度高.