基于非线性与非参数时间序列的spc-epc集成研究

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1、天津大学博士学位论文基于非线性与非参数时间序列的SPC-EPC集成研究AnIntegratedSPC-EPCStudyBasedonNonlinearandNonparametricTimeSeries一级学科：工商管理学科专业：企业管理研究生：张晓蕾指导教师：何桢教授天津大学管理与经济学部二零一二年十一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论

2、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：年月日摘要统计过程控制(SPC)与工程过程控制(EPC)是分别从过程工业和零件工业两个不同的领域发展而来的目的在于控制和提升产品质量的两种不同的技术。虽然它们达到各

3、自目的的方法和途径不同，但是它们都以减小质量特性对目标值的偏移作为自己的目标。随着生产的发展和技术的进步，SPC-EPC集成逐渐被认为是一种更为有效的质量控制方法，得到了广泛的关注和应用。随着生产过程和产品自身复杂程度的提高，越来越多的产品的质量特性在生产的过程中呈现出了超越线性自相关关系的复杂的非线性自相关关系。目前针对SPC-EPC集成的研究普遍采用线性时间序列来描述产品质量特性的自相关关系，这时线性模型在对于非线性自相关关系的描述上就会存在一定的偏差，从而影响最终的控制效果。故针对这一问题，本文提出了使用两种典型的非线性时间序列模型，即门限自回归模型(TAR)和平滑转移自

4、回归模型(STAR)来对过程中的自相关关系进行描述，基于非线性时间序列模型建立控制器并进一步建立集成SPC-EPC控制体系。使用例子与大量模拟研究分析和验证了这一方法的控制效果。结果表明，基于非线性时间序列模型的集成SPC-EPC控制方法可以针对失控的复杂的非线性过程进行有效的控制。接着本文又基于一种更为高级的非参数时间序列模型，即函数系数自回归模型(FCAR)来描述系统的动态自相关关系，使用相同的方法对基于这一模型的SPC-EPC控制方法进行分析。结果表明，基于函数系数自回归模型的集成SPC-EPC控制方法可以针对失控的具体形式未知的复杂的非线性过程进行有效的控制。目前针对S

5、PC-EPC集成的研究普遍采用线性传递函数模型来描述产品生产过程中的输入输出关系，然而此种线性传递函数模型在对于更加贴近现代化生产过程的复杂非线性输入输出关系的描述上同样会出现一定的偏差。故针对这一问题，本文提出了使用非参数传递函数模型来描述这种更为复杂的输入输出关系。基于非参数传递函数模型建立控制器并进一步建立集成SPC-EPC控制体系，使用例子与大量模拟研究分析和验证了这一方法的控制效果。结果表明，基于非参数传递函数模型的集成SPC-EPC控制方法可以针对含有复杂的非线性输入输出关系的失控过程进行有效的控制。关键词：统计过程控制；工程过程控制；非线性时间序列；非参数时间序列

6、；非参数传递函数模型本文由国家自然科学基金——复杂产品制造过程质量控制与诊断的理论及方法研究(70931004)资助完成ABSTRACTStatisticalprocesscontrol(SPC)andengineeringprocesscontrol(EPC)aretwotechniquesoriginatedfromtheprocessindustryandpartsindustry.Althoughthepathstheyachievetheirgoalsaredifferent,theyhavethesamegoalofreducingthedeviationinthe

7、qualitycharacteristics.Withthedevelopmentofmodernproductiontechniques,integratedSPC-EPCisnowconsideredtobeaneffectivequalitycontrolmethod,andhasreceivedmanyattentionsandapplications.Alongwiththedevelopmentofthecomplexityintheproductionprocessesandt