面向复杂产品制造的多变量过程调整技术研究

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1、面向复杂产品制造的多变量过程调整技术研究StudyonMultivariateProcessAdjustmentTechnologyforComplexProductManufacturing一级学科：管理科学与工程学科专业：管理科学与工程研究生：张志杰指导教师：牛占文教授天津大学管理与经济学部二零一三年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在

2、论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要产品质量是企业的生命线，在生产实践中，在线质量控制技术对提高产品质量起到至关重要的作用。统计过程调整是一种重要的在线质量控制技术，其主要作用是通过对过程

3、进行调整，补偿过程中的干扰，从而使过程的波动减小，使产品质量得到有效地提高，因而得到了日益广泛的应用，并逐渐成为提高过程能力和产品质量的关键质量技术之一。随着技术的进步，产品制造复杂程度加大，其制造过程呈现出干扰因素复杂、过程参数为多变量等特点。本文在对统计过程调整既有研究成果梳理的基础上，以复杂产品制造过程中多变量设置调整问题、多变量自相关过程调整技术为研究对象，对不同干扰因素的过程进行分析，建立过程模型；估计和控制过程输出质量特性；在考虑过程花费的情况下，给出过程最优调整策略。具体研究内容包括：（1）针对过程初始存在偏差的多变量设置调整问题，考虑过程调整可能存在调整误差的情

4、况，研究了考虑调整误差的多变量设置调整问题。在对过程建立状态空间模型的基础上，结合过程的调整费用结构，提出了使过程总体质量损失最小的最优调整策略，并通过算例和仿真实验验证了可行性与有效性。（2）针对过程中存在有色观测噪声的多变量设置调整问题，在对过程建立状态空间方程的基础上，采用随机过程最优控制理论，得到过程的最优调整策略，给出了实施的具体步骤，并对调整策略的效果的进行了比较分析，拓展了统计过程调整技术的研究和应用范围。（3）考虑到复杂产品制造过程中多个质量特性值之间往往存在相关性，对多变量自相关过程的统计过程调整问题进行研究。在自相关过程的动态噪声为有色噪声时，提出最优调整策

5、略。在过程建模的基础上，利用卡尔曼滤波算法估计过程的最优状态，并权衡调整成本和过程输出质量特性偏离目标带来的损失，得到了过程的最优调整策略。仿真结果表明，所提出的调整策略优于传统调整策略。（4）对于离散多变量自相关的生产过程，考虑观测噪声为有色噪声，调整花费成本为二次型函数的情况，基于随机二次型控制理论，提出了过程的最优调整策略，并分析了过程的参数对调整效果的影响。结果表明，提出的调整策略能有效地减少过程的质量损失。本论文针对复杂产品制造过程中的多变量设置调整问题、多变量自相关过程的调整技术进行研究，在丰富在线质量控制理论成果的同时，对保证产品质量，降低生产成本也具有一定的实践

6、指导意义。关键词：统计过程调整；状态空间模型；Kalman滤波；线性二次型最优控制ABSTRACTQualityofproductsisthelifelineofenterprise.Itplaysacrucialroleforonlinequalitycontroltechnologytoimproveproductqualityintheproduction.Statisticalprocessadjustmentisanimportantmeansofonlinequalitycontroltechniquesthatcanbeusedtocompensatethedis

7、turbanceintheprocessanddecreaseprocessfluctuationonlinetoimprovethequalityofproducteffectivelythroughtheprocessadjustment.Ithasbeenincreasinglywidelyusedandgraduallybecomesoneofthekeytechnologiestoimproveprocesscapabilityandqualityofproduct.Withthe