基于CRPS的过程监控方法研究

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1、基于CRPS的过程监控方法研究ResearchonProcessMonitoringMethodBasedonCRPS学科专业：管理科学与工程作者姓名：龚玲指导教师：施亮星天津大学管理与经济学部2017年12月摘要统计过程控制作为监控生产过程的关键技术，对产品过程质量的保证和提升具有十分重大的意义。它以控制图为主，通过数理统计理论和方法来分析检验数据，区分过程的正常和异常波动，进而尽早发现异常，并采取措施及时消除，提升产品质量和生产效率。然而，现有的过程监控方法大多建立在正态分布的基础上，或者仅仅关注过程的位置

2、或尺度参数，使得方法在实际应用中具有较大局限性。此外，随着现代测量和检验技术的发展，各种高频传感器、机器视觉系统等技术的应用使得过程数据愈加丰富，对传统过程控制提出了巨大的挑战。本文通过引入广泛应用于气象集合预报领域的连续等级概率评分（CRPS，ContinuousRankedProbabilityScore）法，实现了任何连续分布下的过程位置和尺度参数的联合监控，方法的提出同时适用于样本量成千上万的情形，且充分考虑了工业生产过程数据的丰富性。同时，论文还将方法进一步应用于图像数据监控中，给出了适用于图像数据的

3、CRPS监控方法。首先，论文探讨了CRPS方法的基本理论和特征，通过仿真实验计算不同偏移类型和偏移程度下正态和非正态过程的CRPS值，说明CRPS值能有效反映过程位置和尺度参数的波动。然后，具体阐述了基于CRPS的控制图构建方法，利用参数估计法拟合CRPS的统计分布，给出了控制图控制界限的确定方法，并结合案例加以论证。同时，论文通过计算控制图的平均运行链长分析其受控和失控性能，并与现有的其它参数和非参控制图进行比较，说明该控制图具备良好的偏移监测性能。其次，论文进一步探讨了基于图像数据的CRPS控制图构建方法。

4、通过建立滑动窗口并对图像进行分块，计算窗口内各图像区域像素的最大CRPS值，并拟合其分布形式，给出了图像数据CRPS控制图的控制界限确定方法。最后，论文通过一张工业生产的无纺布图像为案例，通过仿真实验具体分析了所构建的图像数据CRPS控制图的性能，并将监测结果与其它控制图进行对比，说明所提出方法的有效性。关键词：统计过程控制，CRPS，平均运行链长，位置和尺度参数IABSTRACTAsakeytechnologyofprocessmonitoring,statisticalprocesscontrol(SPC)

5、hasagreatsignificanceinenhancingtheprocessqualityofproducts.SPCismainlybasedoncontrolcharts,andaimstodistinguishthenormalandabnormalfluctuationsinprocess.So,managerscanfindabnormalitiesandtakemeasuresassoonaspossible,whichhelpstoimproveproductionefficiency.H

6、owever,mostoftheexistingmethodsapplytonormal-distributedprocessonly,orcan’tmonitorthelocationandscaleparameterssimultaneously.Inaddition,withthedevelopmentofmodernmeasurementandinspectiontechnology,theapplicationsofvarioushighfrequencysensors,machinevisionsy

7、stemsandothertechnologiesmakeprocessdatamoreabundant,whichposesagreatchallengetotraditionalprocesscontrol.Thisthesisaimstomonitorthelocationandscaleparametersofanycontinuousprocess.Itintroducesthecontinuousrankedprobabilityscore(CRPS)methodwhichiswidelyusedi

8、ntheensemblepredictionfield.Meanwhile,theproposedmethodalsoconsiderstherichnessofprocessdata,andisfurtherappliedtomonitorimagedata.TheCRPS-basedmonitoringmethodforimagedataisgiveninthisthesis.Fi