過程監(jiān)測與調(diào)整的理論和方法研究.pdf

1、統(tǒng)計過程控制(SPC)和工程過程控制(EPC)作為兩種減少波動的過程控制方法，分別在零件工業(yè)和過程工業(yè)得到了成功的應(yīng)用。其中SPC主要利用控制圖來探測和消除特殊原因的波動，EPC基于反饋控制原理，通過調(diào)整過程可控變量，來補償過程輸出與過程目標值的誤差。近年來，整合SPC與EPC對過程進行監(jiān)測與調(diào)整，成為質(zhì)量控制領(lǐng)域研究的重點內(nèi)容之一。傳統(tǒng)上，在零件工業(yè)，普遍使用SPC監(jiān)測過程，而對如何應(yīng)用過程調(diào)整來改進質(zhì)量缺乏系統(tǒng)的研究。并且，當過程輸

2、出數(shù)據(jù)自相關(guān)時，會使傳統(tǒng)的控制圖變得毫無效果，而整合EPC與SPC為解決自相關(guān)過程監(jiān)測問題提供了一種新的途徑。 本文針對小批量短期生產(chǎn)經(jīng)常出現(xiàn)的由機器設(shè)置導(dǎo)致的過程初始誤差問題，引入Grubbs調(diào)和規(guī)則進行調(diào)整，對普遍存在的過程自相關(guān)問題，利用整合MMSE調(diào)整和控制圖監(jiān)測過程。對解決這兩種問題的過程調(diào)整方法的性能進行了分析和比較，系統(tǒng)研究了MMSE調(diào)整對過程均值偏移或漂移的影響和控制圖的性能。本文研究的主要(創(chuàng)新)內(nèi)容包括：

3、 1．評價和比較了來自于EPC與SPC領(lǐng)域的過程調(diào)整方法，其中包括可以消除數(shù)據(jù)自相關(guān)的MMSE調(diào)整、EWMA調(diào)整和減少過程設(shè)置誤差的Grubbs調(diào)和規(guī)則。本文首先對戴明的漏斗試驗進行了理論分析和仿真驗證，以說明在現(xiàn)代制造環(huán)境下對過程調(diào)整的需要。對于AR(2)和IMA(1，1)過程，研究了受控過程的MMSE和EWMA的調(diào)整效應(yīng)，對于AR(2)過程，研究了相關(guān)程度、λ的大小與波動減少的關(guān)系，說明雖然優(yōu)化λ的取值可以得到最小的MSE，但E

4、WMA調(diào)整效應(yīng)依賴于過程數(shù)據(jù)的自相關(guān)。本文模擬數(shù)據(jù)驗證了Grubbs調(diào)和規(guī)則的調(diào)整優(yōu)勢，基于Kalman濾波估計，分析了EWMA調(diào)整與Grubbs調(diào)和規(guī)則對于設(shè)置誤差調(diào)整的同一性，定義一個相對性能比率比較了EWMA調(diào)整和Grubbs調(diào)和規(guī)則的調(diào)整性能，在過程初始誤差較大時，與EWMA調(diào)整相比，Grubbs調(diào)整優(yōu)于EWMA調(diào)整，在初始誤差較小時，相對來說二者的差別不是很大?；跔顟B(tài)空間模型從調(diào)整方法的背景、模型和方式三個方面比較了MMSE

5、調(diào)整與Grubbs調(diào)整的異同。 2．對AR(2)過程，系統(tǒng)研究了控制圖監(jiān)測MMSE調(diào)整輸出和輸入的性能。由于MMSE調(diào)整可以消除過程數(shù)據(jù)的自相關(guān)，因此，整合MMSE和控制圖監(jiān)測自相關(guān)過程的均值變化是質(zhì)量改進的一種有效方法。本文首先討論了直接應(yīng)用控制圖監(jiān)測AR(2)過程無效的原因，仿真模擬控制圖的ARL結(jié)果顯示，自相關(guān)對EWMA圖和CUSUM圖的監(jiān)測效果的影響大于休哈特圖。系統(tǒng)研究了MMSE調(diào)整的過程均值的偏移模式，利用信噪比、報

6、警概率和ARL，分析了控制圖的運行長度和過程均值偏移模式以及過程自相關(guān)的關(guān)系。利用仿真模擬給出了休哈特圖、EWMA圖和CUSUM圖的ARL模擬結(jié)果，結(jié)果顯示，對正相關(guān)程度較高的AR(2)過程，控制圖的性能在小、中量的均值偏移下變得很差。由此，本文提出聯(lián)合監(jiān)測輸出和輸入，通過對暫時和穩(wěn)定的信噪比以及仿真模擬的ARL分析比較發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測調(diào)整輸入和調(diào)整輸出具有互補的作用。 3．對IMA(1，1)過程，系統(tǒng)研究了控制圖監(jiān)測MMSE調(diào)整輸出