两阶段串联可修系统的统计过程控制及维修策略研究

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1、万方数据博士学位论文两阶段串联可修系统的统计过程控制及维修策略研究作者：仲建兰指导教师：马义中教授南京理工大学2014年3月万方数据Ph．D．DissertationJII[1lIlllIIIIUIIIrllIlllIY2753681IntegratingSPCandmaintenancefortwo-·stageseriesrepairablesystemsByZhongJianlanSupervisedbyPr吐MaHzhongNanjingUniversityofScience&TechnologyMarch，2014万方数据声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我

2、所知，在本学位论文中，除-san以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：——中窖÷学位论文使用授权声明2014年6月6日南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：／f嗳兰2014年6月6日万方数据博士学位论文两阶段串联可修系统统计过程控制及维修策

3、略研究摘要随着现代工业制造技术的发展和人们生活水平的提高，产品寿命周期显著缩短，顾客需求向个性化、多样化的方向发展，传统的大批量生产方式已不能适应市场环境的变化，小批量(shortrun)生产方式逐渐成为企业的主要生产模式。同时，制造过程通常是由多阶段(multi．stage)组成的。伴随着自动化水平的提高，加工过程日趋复杂，在加工过程中，一台加工设备的故障可能导致上下游生产发生变化，进而影响产品的质量水平。为了维护设备性能、保证生产正常运行，有时需要花费大量的人力资源和维修资源。统计过程控制技术不仅能够保证过程正常运行，而且能够揭示设备的潜在故障状态，提高设备的可用率，节约成本。因

4、此，采用统计过程控制监控设备状态，根据状态采取相应的维修策略，即统计过程控制与维修策略的整合研究，具有重要的理论和应用价值。本论文以两阶段串联可修系统为研究对象，综合运用更新报酬理论、马尔可夫链的方法以及随机搜索技术和优化算法等，系统地研究了不同生产方式下统计过程控制技术及其与维修策略整合的问题。主要内容包括以下几个方面：(1)针对批量生产方式下两阶段串联可修系统，提出了变参数均值．残差联合控制图。在考虑抽样区间、样本容量以及控制限均可变的情形下，基于回归调整的方法，设计变参数均值．残差联合控制图；采用马尔可夫链的方法，根据每阶段是否受控以及样本点的位置确定状态，分析联合控制图的性能

5、指标；并通过案例分析和仿真分析比较了均值．残差联合控制图和变参数均值．残差联合控制图的性能，结果表明变参数均值．残差联合控制图在监控过程均值发生较小偏移方面具有较好的统计性能和监控性能。(2)针对小批量生产方式下两阶段串联可修系统，提出了EWMAt．残差t(EWMAt,，一t)联合控制图。由于小批量生产方式下没有足够的样本数据来构造常规控制图，基于f统计量的稳健性，构建EWMAt。一fc联合控制图，并采用马尔可夫链的方法分析EWMAtx—t联合控制图的统计属性，以截尾平均运行链长、误报率和漏报率为准则进行仿真分析，结果表明所提出的联合控制图具有较好的统计性能和监控性能。(3)针对批量

6、生产方式下两阶段串联可修系统的SPC与维修策略整合问题，构建了SPC与维修策略整合的数学模型。应用均值．残差联合控制图监控系统的状态，根据系统状态采取相应的维修策略，给出SPC与维修策略整合的演化模型，并根据全概率公式计算演化模型中各场景发生的概率；在此基础上，基于更新报酬理论，针对以下三种情形(一般情形、考虑人力成本、生产率与停时损失等影响因素的情形以及采用机会维修策略情形)，分别构建SPC与维修策略整合的数学模型；通过案例分析和敏感性分析阐述整合模型的有效性和经济性，与单独的维修模型进行比较，结果表明在单位成本万方数据摘要博士学位论文方面整合模型具有一定的经济优势。(4)针对小批

7、量生产方式下两阶段串联可修系统的SPC与维修策略整合问题，构建了SPC与维修策略整合的数学模型。针对小批量生产周期短，产品数目较少的特点，应用EWMAt均值．残差联合控制图监控系统的状态；采用马尔可夫链的方法，分析过程状态的转移规律，在此基础上，构建SPC与维修策略整合的数学模型；通过案例分析和敏感性分析阐述整合模型的有效性和经济性。结果显示：以单位成本方面为准则，整合模型在节约成本方面具有优势。本论文在总结以上研究成果的基础上，指出了存在的局限性以及值得