（管理科学与工程专业论文）过程质量控制智能化体系与方法研究.pdf

摘要 企业在信息化 集成化 自动化 智能化和敏捷化发展的新时期 如何设计 并生产出低成本 短周期 高质量 高安全 高可靠 长寿命 顾客满意的产品 由此获得长期的竞争优势 已成为国内外质量研究和实践者关注的焦点 随着持 续改进质量观的形成及其在实践中的成功 过程质量控制已成为企业质量改进的 先行技术 为了更好地实现质量的事前控制 过程质量的智能化 集成化控制就 成了质量控制研究的热点和难点 本文主要研究过程质量控制智能化体系与方法 基于知识管理的过程质量智 能化控制 过程质量智能化集成控制 以及在多品种 小批量生产过程质量控制 中的应用 论文的主要工作及创新成果如下 1 过程质量控制智能化体系与方法研究 本部分分为单个企业的过程质 量控制研究和网络制造系统的质量控制研究 对于单个企业的过程质量智能化控 制 讨论了人工神经网络 模糊系统及租集理论等理论与方法在过程质量智能化 控制中的应用 并指出研究中存在预测与诊断相脱离 以及人工神经网络有待于 进一步优化等问题 基于此 构建了基于e l m a i l 网络的过程质量智能控制集成体 系 将过程质量的预测和诊断融为一体 克服了前向型神经网络的固有缺点 系 统的预测和诊断精度也都有较大提高 对于网络制造系统的质量控制 指出多企 业联合的质量控制是一个复杂系统 进行了基于复杂性理论的网络制造系统的质 量控制研究 得到了网络制造质量控制系统的的复杂性的形成及演化机制 结果 表明网络制造质量控制系统比其单个成员具有更大的复杂性和不可控性 2 基于知识管理的过程质量智能化控制研究 本部分主要探讨了过程质 量与知识管理的关联性问题 第一部分剖析了质量管理中的知识管理特征 建立 了知识管理视角下的过程质量控制体系 以及基于知识管理的过程质量控制评价 的价值链模型和知识成熟度模型 第二部分依据专家系统和知识库相结合的方 法 建立了过程质量控制专家系统体系结构和过程质量控制模型 应用v c h 和 m i c r o s o f l a c c e s s 进行了专家系统开发方案的设计 并将其应用到了多品种 小批 量的生产过程实例中 3 过程质量智能化集成控制研究 本部分首先讨论了过程质量智能化集 成控制的概念和特点 对这一系统的经济性进行了分析 并与传统的质量控制方 法进行了对比 其次 提出了基于发展阶段的过程质量智能化集成控制方法 从 信息化 过程化和网络化三个角度进行了研究 分别给出了集成控制的内容和方 法 同时将这些方法应用于多品种 小批量产品的质量控制研究中 最后 提出 基于内涵扩展的过程质量智能化集成控制方法 运用动态战略管理 p d c a 生 态制造和霍尔理论 从质量战略 质量成本 环境质量和过程质量风险四个视角 分别探讨了过程质量的智能化集成体系 内容和方法 同时将质量战略和质量成 本相结合制定了质量智能化集成控制的具体实施步骤 关键字 过程质量 智能化控制 e l m a n 网络 复杂性理论 知识管理 专家系 统 集成控制 论文类型 应用基础研究 i i a b s t a c t i nr l e we r ao fi n f o m l a t i o n i n t e 蓼a t i o n a u t o m a t i z a t i o ni n t e l l i g e n c ea l da g i l i t y h o wt oo b t a i nl o n g t e r mc o m p e t i t i v ea d v a n t a g e s w h i c hs t e m 疗o mp r o d u c t sw i t h c h a r a c t e r i s n c so fl o wc o s t h i 曲q u a l i 饥s e c 嘶劬r e l i a b i l i 饥l o n g1 i f e t j m ea i l d c u s t o m e r ss a t i s f a c t i o 几h a sb e c o 皿et l l ef o c u so cb o t l ld o m e s t i c 鲫do v e r s e a r e s e a r c h e r sa i l dp r a c t i t i o n e r si nt h ef i e l do fq u a l 蚵a l o n g v i t ht h ea p p e a r a n c eo f e w p o i n to fc o n t i n u o u si m p r o n gq u a l i t ya 1 1 di t ss u c c e s si nr e a lw o r l d t h ep r o c e s s q u a i i t y n 仰l p q c h a sb e c o m et 1 1 ea d v a n c e dt e c h i l i q u e so fq u a l 时a i t l e l i o r a t i o f li n e n t e r p r i s e s f o rt h eb c t t e ri m p l e m e n 谢i o no fq u a l i t yp r e c o l r o l t h ei n t c l l i g c n c ea n d i n t e 臣a t i o no f p q ch a sb e c o m e 伽ek e yr e s e a r c ha r e a so f p q c 1 k sp a p e rf o c u so nt h cm e t h o d s 锄ds y s t e mo fi n t e l l i g e n tp q c k n o w l e d g e m a n a g e m e n t k m b a s e dp q c i l l t e g r a t e dp q c 嬲w e l la si t sa p p l i c a t i o ni nm u i t i v a 卜 i e 石e s s m a l lv o l u m ep r o d u o n n l ef o l l o w i n g sa r et h em a i nw o r l sa 1 1 dc r e a t i o n so f m i sp 叩e r 1 r e s e a r c ho nt l l es y s t e ma n dm e t l l o d so fi n t e l i g e mp q c n l i sr e s e a r c h i n c l u d e sm o s t l yt w op a m q u a i 晦c o n t r 0 1o fi n d i v i d m le n t e 印r i s e 柚dd i s p e r s e d n e t w o r km a i l u f a c t u r i n gs y s t e m d n m s f o rt h ei n d i v i d u a l t h e 印p l i c a t i o no f a n j 丘c i a ln e 啪1n e t w o r k s a n n m z 巧s y s t e ma 1 1 dr o u 曲s e t r s i nt h ei n 纠l i g e n t s p cw a sd i s c u s s e d w h i c hr e 刚ti nm er e m a i n i n gp r o b l e m so fp q cc u r r n t i yw e r e c l e a r f b r e c a s ta 1 1 d d i a g n o s i ss e p 盯a t i o na 1 1 dp e m c t i o no fa n n b e c a u s eo ft h e s e p r o b i e m s t h ei m e l l j g e n ti n t e 掣a t e ds p cs y s t e mo ne i m a na n n w a sc o n s t m c t e df 砸 f h s i o no ff o r e c a s ta n dd i a g n o s i s r e s e a r c hi n d i c a t e si tc o u l dc o n q u e r t h es h o 毗o m i n g s o ft h ef o 刑a r da n nw h i i ei t sp r c c i s i o ni nb o mf o t e c a s ta i l dd i a g l l o s i sw a se n h a n c e d 目e a t l y f o rm ed n m s c o m p l e x i t yo fq u a l i 哆c o n t r o l i ni t v a sp o i n t e do u t r e s e a r c h o nt h eq u a l i 哆c o n t r 0 1b a s e dt h ec o m p l e x i l yt h e o r rw a sd o n es ot 1 1 a tt h em e c h a n i s mo f f o 肿a 1 1 de v 0 1 u t j o no fc o m p l e x 耐i nd n m sw a so b t a i n e d t h er e s u l ts h o wm a t d n m sw h i c hi sc o n s i s t e do fv a r i o u su n i t si sm o r ec o m p l e xa n du n c o n t r o n a b l et h a n t h ei n d i v i d u a i s 2 r e s e a r c ho ni n t e l l i g e mp q cb a s e dk m 1 1 l er e l e v 卸c eb e t w e e np r o c e s s q u a l i qa n d1 1 1 0 w 1 e d g em a l l a g e m e n ti sd i s c u s s e di nt h i ss e c t i o n ht h e6 r s tp a n t h e c h a r a c t e r u s t j c so f k mi nq u a 埘j 1 a n a g e m e 力tj sa 1 1 a l y z e d 1 1 1 ep q cs y s t e mw i t ht h e i n v i e wo fk 1 1 0 w l e d g em a i l a g e m e mi sp r o p o s c da 1 1 d v om o d e l s t l l ev a l u ec h a i n 柚d 1 t l a l u r i t yo fp q ce v a l i l a t i o na r es e tu p n l e i l e x p e r ts y s t e ma n dk n o w l e d g eb a s ew e r e c o m b i n e df o rt h ec r e a t i o no fa r c h i t e c t u r ea n dm o d e lo fp q ce x p e r ts y s t e m t 1 1 e d e v e l 叩m e n to fe x p e r ts y s t e mi sd e s i g l l e dw i t l lv c 抖a 1 1 dm i c r o s o ra c c e s sw h i c hi s a p p l i e di nt h ep r o d u c t i o np r o c e s so fm u l t i v a r i e t i e sa n ds m a l lv o l 岫ep r o d l l c t i o n s u b s e q u e n t iy 3 r e s e a r c h0 np q i i c i nt h i ss e c t i o n t h ec o n c e p t c h a r a c t e r i s t i c sa i l de c o n o m i c s o f p q i i ci sp r o p o s e dw h i i ec o m p a r e di t i c ht h e 岫d i t i o n a jm e t h o do f q u a l i t yc o n t r 0 1 t h e n m em e t h o d so fp q l i cb a s e dd e v e l o p m e n tc o u r s ea r ep r e s e n t e d t l l ec o n t e n t s a n dm e m o d so fs u c hi n t e g r a t i o na r ep r e s e n t e d 疗o mm r e ea s p e c t s i n f o m l a t i o n p r 0 c e s sa l dn e t 啪r k s u b s e q u e n t ly t l l e s em e t l l o d sw e r ea p p l i e di no fp r o d u c t j o nw i t h m u l t i v 撕e t i e s s m a l lv 0 1 u m e f i l l a l ly t h ep q i i cb a s e de x t e n d e dc o n n o t a t i o n p b e c a r ep u tf o n h p b e ci sd i s c u s s e d w h i c hh l v o l v ef o u ra s p e c t s q u a l i t rs t r a t e 肼c o 巩p r o c c s sr i s ka sw e l ja se n r o n r n e n t a lq u a l 吼f o u rt 1 1 e o r i e s d y n a m i cs t r a t e g ym a l l a g e m e m p d c a e c 0 1 0 9 i c a lm a n u f a c t i l r ea n dh a l lt h e o r yw e r el l s e di nt i i sd i s c u s s i o n a t t h es 锄et i m e q u a l i t ys t r a t e g ya 1 1 dc o s tw e r ec o m b i n e df o rt 1 1 ec o n c r e t ei m p l e m e n 诅t i o ns t e po f 吐l ep q i i cs y s t e m k e yw o r d s p r o c e s sq u a l i 吼i n t e l l i g e n tc o n 们i e i m a na n n c o m p l e x j t t l l e o 啦 h l o w l e d g em a i l a g e m e n t k m e x p e ns y s t e m e s i m e g r a t e dc o n t r o l 1 y p eo f t h e s i s a p p l i e df u n d a m e n t a l 西北工业大学 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定 即 研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学 学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 本人允许论文被查 阅和借阅 学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 同时本人保证 毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作 者单位为西北工业大学 保密论文待解密后适用本声明 学位论文作者签名 删 p 6 年fr 疑 王b 指导教师签名啦 船年 月 日 西北工业大学 学位论文原创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德 本人郑重声明 所呈交的 学位论文 是本人在导师的指导下进行研究i 作所取得的成果 尽我所 知 除文中已经注明引用的肉容和致谢的地方外 本论文不包含任何其 他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果 不包含本人或他人已 申请学位或其它用途使用过的成果 对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体 均已在文中以明确方式标明 本人学位论文与资料若有不实 愿意承担一切相关的法律责任 学位论文作者签名 d 占 西北丁业大学博士学位论义第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 质量是一个企业的生命 是企业得以持续发展的立足之本 企业要全面提高 质量水平 不仅要有质量管理的思想 方法和手段 而且需要有质量管理先进技 术的支持 目前 如何设计生产出低成本 短周期 顾客满意度高的产品 以使 企业获得长期的竞争优势 成为国内外质量研究者和实践者关注的焦点 企业为了提高质量 降低成本就需要最大限度地控制和减少围绕设计目标产 生的波动 而过程质量控制是在生产和服务过程中 对影响质量的各项因素实行 控制 是保证产品质量的一个行之有效的途径 随着持续改进质量观的产生 过 程质量控制成为质量改进的先行技术 在实际的过程质量控制中 产品设计和生 产过程是复杂的 影响质量水平的因素相互关联 质量问题造成的后果相互影响 这就需要企业能够准确地衡量质量波动的大小和明确波动源 以神经网络 专家 系统 模糊控制 遗传算法等为代表的智能化控制技术具有很好的自适应型 成 为解决复杂过程参数模型化的一种有效方法 同时 集成化方法的出现又很好地 解决了质量问题的相互制约性 过程质量智能化集成控制以信息和计算机技术为依托 在统一的信息平台基 础上 依据产品的质量战略要求 采用适当的市场调研手段做好产品设计的前期 工作 在产品设计阶段一方面考虑顾客的要求 另一方面考虑其相关问题如质量 成本 质量风险及环境质量等 在产品生产阶段 对生产过程的质量数据进行采 集与处理 分析与识别 控制决策与过程改进 综合应用传统的质量控制方法 模糊理论 成组技术 人工智能方法等多种理论和方法 将企业与协作方的信息 过程 知识有机地集成 将质量战略 质量成本 环境质量 质量风险与质量控 制等有机地集成 实现企业整个系统的综合优化 最终实现产品全过程质量的智 能化集成控制 信息是企业内部管理和外部联系的纽带 是决定产品质量的关键 企业在现 有质量控制资源配备的基础上 如何扩展质量控制核心技术 遵循科学的质量管 理方法论 用先进的工具和手段不断打造企业产品品牌 成为各个企业追寻的目 标 随着信息化时代的到柬 一个由若干核心技术有效整合起来的信息化过程质 量智能化控制平台 成为广大质量 工程技术人员实施过程质量控制的重要技术 手段 i t 业的迅猛发展使知识的编码 贮存与共享变得愈加成本低廉 方便快捷 为企业信息技术的普及与发展奠定了坚实的基础 企业局域网技术 数据仓库技 西北工业大学博士学位论文第一章绪论 术 面向对象技术等信息技术的新发展和在企业中的应用为以信息资源 指有用 的具有现实可用性的信息 管理为特征的信息资源管理进入到充分利用信息技术 时期 使作为信息深加工产物的知识在信息系统中加以识别 处理和传播 提高 了企业的信息处理能力和知识处理能力 知识处理标志着计算机从传统的处理定 量化问题向处理定性化问题迈出了关键一步 从而走向知识管理时代 信息与知识具有一定的相关性 但信息又不完全等同于知识 信息是对有意 义的数据进行加工得到的 可以通过与其它信息的联系 组织 比较而形成知识 知识是信息经过整理 分析与整合等增值过程的结果 能够运用于实践中 具有 使用价值 美国管理专家d e b r am a m i d o nr o 叠e r s 指出影响世界的五种主要转变 趋势 其中第一种就是 从信息向知识的转变 信息管理为支持知识管理提供 了基础设施i j 因此 用知识管理研究质量管理将是知识经济时代的必然趋势 对企业实施质量控制与管理具有重要的指导意义 美国著名的质量管理专家j j u r a n 博士曾预言 2 1 世纪是质量的世纪 质量 将成为和平占领市场最有效的武器 成为社会发展的强大的驱动力 研究结果进 一步表明 现代企业产品质量管理是企业全体职员及其有关部门同心协力 综合 运用现代管理科学 专业技术和科学方法 经济开发 研制 生产和销售用户满 意的产品的管理活动 德国质量协会形象生动的描述 产品质量不仅是靠过程管 出来的 更是靠知识托出来的 企业内外部各种知识与员工的从业热情很大程度 上决定了产品全生命周期过程中质量管理水平的高低 从而决定了产品在市场竞 争中的命运 如何营造良好的质量知识管理环境己经成为质量管理中关注的焦 点 在此背景下 以用户驱动 质量问题驱动的企业质量知识管理正越来越得到 广泛的重视和应用 企业质量知识管理是一项由质量知识需求驱动 充分考虑产品质量控制过程 可能发生的各种问题与故障信息 通过知识管理方法 实现技术与质量知识的综 合 进行质量知识创建 共享 应用 发现的系统工程 企业质量知识管理实现 过程复杂 涉及大量的知识与信息 而且具有关系复杂 模型构造困难等特点 对于这样一个系统工程 如果仅通过一个或者几个专家手工来完成 难以取得令 产品质量显著提高的效果 同时也不能体现知识管理的优越性 因此 质量知识 管理中专家系统的开发与实施是过程质量控制的必然 经济竞争已成为世界各国竞争的一个焦点 其核心是以知识为基础的新产品 竞争 市场需求由相对稳定的传统的需求发展为迅速多变的多样化需求 为了提 高企业的竞争力 企业必须以最快的上市速度 最优的产品质量 最低的成本 最佳的服务来满足不同顾客对产品的需求和社会可持续发展的需求 目前 世界 各国都在积极开发和实施计算机集成制造系统 把企业的生产 经营和管理活动 西北1 业大学博仁学位论文第一章绪论 通过计算机为基础的各个自动化子系统有机综合起来 实现信息资源的高度集 成 多种技术 方法 理念的集成 以及企业内各部门之间 企业问的集成使得 产品生产过程更加灵活 生产成本更低 对环境的影响更小 风险更小 因此 基于知识管理的过程质量智能化集成控制成为今后质量管理的发展趋势 1 2 过程质量控制国内外研究进展 1 2 1 过程质量控制的产生及其概念 1 过程质量控制的产生 随着经济的发展和人们需求的越来越高 质量意识在社会中得到了越来越高 的重视 质量管理专家对 质量 的概念都提出了自己的观点 如戴明的 质量 是一种以最经济的手段 制造出市场上最有用的产品 朱兰的 质量是一种合 用性 克劳斯比的有关质量管理的 十四点真言 等 l i s 0 9 0 0 0 2 0 0 0 标准将 质量 定义为 产品 体系或过程的一组固有特性满足顾客和其他相关方要求 的能力 这些观点都系统地论述了全面质量管理的经典理念 突出了质量是最 大程度地满足顾客要求的一种有效思想 质量管理是指导 协调和控制与质量有关的活动 要取得企业和用户都满意 的质量水平 必须有系统化 集成化的质量管理方法 并持续改进 不断提高顾 客满意度和忠诚度 现代质量管理从2 0 世纪初诞生以来 大体经历了质量检验 统计质量控制和全面质量管理等三大阶段 对于一个企业来说 影响质量水平的因素存在于企业的各个部门 包括每一 个过程与每一个人 先进的质量管理理念 技术和方法大大改善了质量管理的效 率和效果 综合体现这些理念与技术的质量管理方法就是全面质量管理的主要内 容 2 0 世纪6 0 年代初a v f e i 鼬n b a 啪首先提出了全面质量管理的概念 主张企 业内的全体人员 所有职能部门参加对产品形成过程的广义质量实行管理 将质 量管理的范畴扩展到产品设计 制造 装配和使用的全过程 把现代管理科学 科学技术密切结合起来 建立一套完善的工作体系和方法 以保证最经济地生产 出满足用户需求的优质产品 强调提高质量是全体人员的责任 全体人员都应具 有质量意识并承担质量责任的全面质量管理思想逐步被世界各国接受 并在世界 各国兴起了全面质量管理活动 而且在运用的过程中有了进一步的丰富和完善 质量是一个企业的生命 是企业得以持续发展的立足之根本 而过程控制是 指在生产和服务过程中 对影响质量的各项因素实行控制 是保证产品质量的一 个行之有效的途径 根据全面质量管理的理念 产品质量是生产出来的 而不是 检验出来的 影响质量水平的真正因素并不在检验 检验只能发现产品质量是否 西北工业大学博士学位论文 第一章绪论 符合规定的标准 并不能决定产品质量的优劣 因此必须强调预防为主 在整个 过程中建立质量保证体系 实行全过程的质量控制 r 标准化 质量责任制和质量教育培训等等是企业推行t q m 的基础 同时企 业为了响应质量要求的新进展还需要在质量管理的工作模式和采用的质量管理 技术 方法上进行进一步的发展和完善 企业信息化的推进 业务流程重组或过 程管理技术 产品生命周期管理 6 仃质量管理等都对全面质量管理的实施提出 了更高的要求 产品或服务的质量需要与它形成过程有关的过程和活动来保证受 到越来越大的关注 充分体现了过程质量控制的必要性和重要性 2 过程质量控制的概念 国际标准化组织质量管理和质量保证技术委员会 i s o 厂r c1 7 6 认为 所有 工作都是通过 过程 来完成的 并基于这种认识界定了 过程 概念的含义 过程 p r o c e s s 是指一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动 i s 0 9 0 o o 2 0 0 0 标准将质量管理体系划分为四大过程 产品实现 测量 分析和 改进 管理职责 资源管理 企业根据具体的实际要求可以将产品的实现过程进 行分类 以有助于企业质量管理的效果 合理地划分过程有助于理清个过程的主 次关系 出现质量问题时有助于查出产生问题的具体根源 过程质量控制可理解为过程控制方法与质量管理的结合应用 主要指市场调 研过程 设计过程 生产过程和销售及售后服务过程的质量规范 检测 监控与 改进过程质量指标 达到保证产品质量的目标 它强调了过程的增值性 过程业 绩和有效性的结果 以客观观测和检验的结果为基础进行过程质量的持续改进 从产品实现的角度来看 过程质量控制的内容包括规划过程质量控制 设计过程 质量控制 生产过程质量控制 销售过程质量控制 使用过程质量控制 售后服 务过程质量控制等产品生命周期各阶段的控制管理 一个完整的质量管理过程控制体系体现为过程的识别 过程的监视与测量 过程的检验以及过程的改进四项职能 如图l 1 所示 目前具体的过程质量控制 也集中在这些方面 如控制图模式识别 质量参数也测和过程能力评价等 其方 法包括基于统计理论的方法 基于人工智能的方法以及二者的结合 图卜1 过程质量控制体系 4 西北丁业人学博 学位论文 第一章绪论 1 2 2 过程质量智能化控卷l i 研究进展 j 计算智能及其发展 2 0 世纪9 0 年代以来 在智能信息处理研究发展中 人们特别关注到精确和 非精确处理的双重性 强调符号物理机制和连接机制的综合 倾向于冲破 物理 学式 框架的 进化论 新路 在这样的背景下 一门被称为计算智能 c 伽p u f a t i o n a li n l e l j g e n t c i 的新学科分支被提出来了 并以更加明确的目 标磅礴发展 1 9 9 2 年美国学者j 锄e sc b e z d e k 在近似推理的国际杂志上首次给出计算智 能的定义 计算智能依靠生产者提供的数字材料 而不是依赖于知识 而人工智 能 a n i f j c i a li d t e j g e n c e a i 使用的是知识精华 b e z d e k 在报告中提出智能的 三个层次 即生物智能 b i o l o g i c a li m e l l i g e n c e b i 人工智能a i 计算智能 c i 而且b i 包含了a i a i 又包含了c i 目前国际上提出计算智能是以人工神 经网络为主导 与模糊逻辑 进化计算以及信号与信息处理学科的综合集成 计算智能是 门多学科的交叉技术 主要包括了以下几个方面1 2 j 1 模糊计算技术 1 9 6 5 年美国加州大学伯克莱分校的l z a d e h 教授发表了 著名的论文 f u z 巧s e t s 模糊集 开创了模糊理论 模糊数学更接近于人类 思维和自然语言 因此模糊理论为复杂系统分析进而为人工智能研究提供了一种 有用的方法和工具 模糊逻辑控制f l c f u z 巧l o 百cc o n t r 0 1 是模糊逻辑应用 最成功的一个领域 由于非线性 时变性以及可利用测量手段的局限性 复杂的 工业控制过程往往很难进行自动控制 利用计算机构造过程的数学模型可以实现 自动控制 但由于模型不精确 或者需要大量计算时间 过程运行仅在 定条件 范围内有效 因此对于复杂过程的控制 一种有效途径就是利用直觉上可以理解 的操作术语和规则来构造任意复杂的线性或非线性过程模型 而模糊逻辑控制是 非常适合实现这类控制途径的方法 2 神经计算技术 在脑神经网络中 信息的收集 处理和传送都是在细胞 上进行的 神经细胞主要依靠网络的超并行性来实现高度的实时信息处理和信息 表现的多样性 神经计算技术正是对真实脑神经系统构造和功能的极端简化的模 拟 对于神经计算技术的研究有助于人类对脑神经系统的理解 探明大脑的信息 处理方式 建立脑的模型 进一步弄清脑的并行信息处理的基本原则并从应用的 角度寻求其工程实现方法 3 进化计算技术 2 0 世纪5 0 年代中期诞生了仿生学 一些科学家分别独立 地从生物进化的机理中发展出适合显示世界复杂问题优化的模拟进化算法 s i m u l a t e de v o l u t i o n a r yo p t i m i z a t i o n 主要有h o l l a n d b r e m e n n a i l i l 等创立的 遗传算法 r e c h e n b e r g 和s c h w f e l 等创立的进化策略以及f o g e l o w e n s w a l s h 西北工业大学博士学位论文第一章绪论 等创立的进化规则 其中遗传算法的研究最为深入 持久 应用面也最广 2 0 世纪6 0 年代 h o l l a l l d 教授提出了重要的模式理论 随着以符号系统模拟智能的 传统人工智能暂时陷入困境 神经网络 机器学习 遗传算法等从生物系统底层 模拟智能的研究重新繁荣 遗传算法的理论研究更为深入和丰富 并在不确定 性非线性 时间不可逆的的环境中得到了广泛的应用 4 混沌计算技术 混沌 c h a o s 是 有序中的无序 有序是指其确定性 而无序是其最终结果的不可测性 非线性 非平衡性 确定性 动态性 内秉性 初值敏感性 时间序列的不规则性和有奇异吸引子是混沌的必要条件 目前比较 常用的有l i y 0 r k e d e 啪e y m a r o t t o 意义下的三种混沌 而实际上为了刻画混 沌动力学性质往往要用到l y a p u n o v 指数和熵 从物理 化学 生物到社会经济 系统 混沌是普遍存在的 人们已逐渐将混沌理论应用到工程中 确定性混沌的 概念已影响到计算理论 信息论 预测理论和控制论等学科 混沌在智能信息处 理中的应用主要包括混沌时间序列预测和控制 混沌神经网络 混沌在多a g e n t 系统中的应用和混沌同步和通信等几方面 5 分形计算技术 由b m a n d e i b m t 建立的分形几何学是研究 不规则 图 形的几何学 这里 规则 本质上是指逐段可微或者更确切地说是逐段光滑的图 形 所谓 不规则 图形应当是满足某些 新规则 的图形 这种 新规则 就是 分形 原则地说 分形是一些简单空间上 如r d c 上的一些 复杂 的点的集 合 这种集合具有某些特殊的性质 分形 f r a c t a l 作为新兴科学 已应用到自 然科学和社会科学的许多领域 成为计算智能和非线性科学的研究热点之一并在 纯数学 物理学 材料科学股价预测以及计算机和信息科学等多学科领域得到了 广泛的应用 6 智能技术的综合集成 如何把模糊技术 神经网络 进化计算 混沌与 分形 小波变换等有机结合起来 发挥各自特点是目前计算智能处理中的一个核 心问题 包括模糊系统和与神经网络的结合 神经网络和遗传算法的结合 模糊 技术 神经网络和遗传算法的综合集成 以及混沌与分形的结合的集成研究等 随着多种方法的综合集成不断深入和发展 用计算智能技术来解决复杂智能 行为已成为智能控制 智能制造和智能管理 决策系统等研究领域的热门话题 并将在推动高度智能系统化发展方面起到关键性作用 2 过程质量控制的智能化 在集成质量系统中广泛应用人工智能 a i 技术 可以实现集成质量系统各 个质量阶段和方面的智能化 如智能数据采集 智能过程检测与控制 智能故障 诊断 智能工序质量控制等 从而提高集成质量系统的功效 正是专家系统的发展和应用使得a i 从学科研究走向应用 人们也成功应用 6 西北工业大学博士学位论文第一章绪论 专家系统技术解决了一些质量控制的实际问题 以非线性 并行分布式处理为特 征的人工神经网络 a n n 理论的发展 为传统的人工智能和专家系统质量控 制领域的研究开辟了新的途径 目前对于过程质量智能化控制得研究主要分布在 控制图模式识别以及质量特性参数值的预测两个方面 由于s p c 仍然是批生产模式中有效的质量控制方法 而在s p c 中控制图是 最有效的工具之一 因此控制图模式的智能识别是智能工序质量分析诊断系统的 前提 国内外学者对此进行了深入研究 r s g u h 等h 饼对具有相似特征的不同 的识别困难 提出了采用模式区分算法的b p 神经网络的控制图识别方法并以正 确识别率和平均连串长度 a r l 作为网络性能的评价指标 研究表明这种方法 在精确识别非正常模式的同时具有更好的a r l d t p b a m 和s s a g i r o g l u 5 将 b a c k p mp a g 州0 n b p q u i c k p r o p q p d e l 协b 扑d e l 协 d b d 和e x t e n d e dd b d 四种算法的多层感知器神经网络用于木胶合板生产过程的质量控制图模式识别 中 结果表明b p 网络是具有最优效果 c o o k 等i q 将b p a n n 用于连续具有相关 性的生产过程的控制图的模式识别中 由于b p 算法存在训练速度慢 容易陷入 局部最小值等缺陷 其他类型的前向型神经网络被引入模式识别中 7 j 9 在网络 改进的同时 与其他方法的结合也成为研究的热点 p h 锄和o z c m e l 将神经 网络和专家系统相结合 神经网络用于模式识别而专家系统则用于质量问题的诊 断分析 实现了问题识别和解决的集成 y j u s e f a l a s s j 将小波分析和人工神 经网络相结合 利用小波分析提取非正常控制图模式的时间一频率系数 以此系 数作为人工神经网络的输入对非正常模式进行分类识别 r u e y s l l i a n gg u l l 1 2 j 指 出基于人工神经网络的模式识别方法过分强调控制图模式的识别而忽略了控制 图所反应出的具体信息及其量化而且在实际的识别中神经网络所区分的模式具 有相似的特征 因此提出了混合学习模式 这种模式将神经网络和决策树相结合 探测和区分非正常模式 并且识别各种控制图的主要参数 如趋势模式中的斜率 等 以及被识别模式的起始位置 李孟清等 1 3 提出了一种综合模糊技术与神经网 络技术对基于控制图的趋势模式进行自动分类识别的智能方法 余忠华等 4 j 提出 了基于多a l n 模型和模糊化预处理的控制图模式智能识别方法 传统的s p c 属于滞后控制 当异常情况己出现时 这种控制才能起作用 不适合小批量生产的需要 也很难满足在废品率 控制率方面的要求 因此 采 用基于预测的超前控制是必要的 而传统的预测模型如线性回归 非线性回归 指数加权模型等大多适应性差 精度低 需要大量数据而无法用于质量特性的预 测 以非线性 并行分布式处理为特征的人工神经网络 a n n 技术使基于a n n 信息的加工精度预测具有传统的数学建模方式无法比拟的优点 如非线性映射能 力 联想能力 容错能力和并行计算能力等 s h i 和 u 首先提出将神经网络 西北工业大学博士学位论文第一章绪论 用于非线性预测中 随后s h i 等 1 6 j 将人工神经网络与三种线性预测方法即求合自 回归滑动平均过程 a 刚m a 布朗指数平滑法 b e s s m 趋势分析法 1 a 用于m m 的股票价格的预测中 研究表明人工神经网络的预测均方差比三种线 性预测方法小 最初神经网络在质量特性值预测中的应用较为简单 大多采用 b p 算法 且方法单一 1 7 1 8 9 1 为克服单一神经网络的局限性 k w a m e 2 0 将神经 网络与主成分分析法 p c a 相结合并用于表层聚合物生产的质量预测 结果显 示两者的结合的预测效果优于 心n t a h oy a n g 等f 2 l 模糊系统的推理能力和神经 网络的非线性计算能力综合于密线距模板印刷过程中并开发了软件系统 研究表 明这一系统能精确预测焊膏沉积的印刷条件 同时 其它形式的网络也被引入以 克服b p 心j n 的不足 2 2 3 网络制造模式下的质量管理 随着信息技术和网络技术的飞速发展 网络化制造作为一种现代制造新模式 正日益成为制造业研究和实践的一个热门领域 制造全球化 制造敏捷化 制造 网络化和制造虚拟化是现代制造业发展的趋势 而制造全球化 制造敏捷化和制 造虚拟化均离不开制造网络化的支撑环境 因此 可以说制造网络化是现代制造 业发展的主要趋势 国内外许多学者和研究机构正致力于网络化制造方面的相关 研耕2 4 2 5 她拥 网络化制造不仅要能够快速响应多变的市场 更要重视产品的质量 因为产 品质量管理仍然是网络制造企业成败的关键所在 网络化制造中的质量管理主要 表现为智能化 网络化和敏捷化 2 s 1 其中 智能化表现为各个制造单元具有自主 的职能 网络化主要表现在核心企业和成员企业及各企业内部质量信息的传输 交换 管理以强大的计算机网络作为技术支撑 敏捷化则以智能化和网络化为基 础 智能化和网络化又以敏捷化为目标 所以网络化制造企业的质量控制和传统 制造企业的质量控制有着较大差异 2 9 i 目前对于网络制造模式下的质量管理的研 究还主要集中技术层面的信息系统构建和实现上 g a l i e q o s h e m a i l d e z a 等i j 叫建 立了一个二维可视化检测系统用于网络制造系统的远程质量控制 z h 肋p i l 等开 发了基于w 曲的网络制造系统产品设计平台 以节约成本 较少开发时间 罗 书强等 3 2 1 首次将集成质量系统的功能由传统的单一企业扩展到通过分散网络化 制造网络联系在一起的不同地域的多个合作企业 他们将决策支持系统 数据仓 库 数据挖掘 联机分析处理等技术综合运用到网络化制造模式企业的质量管理 中 开发了基于数据仓库的质量管理决策支持系统口 王雪聪等口4 1 提出了一种 以产品全生命周期质量管理为目标 体现现代质量管理理念的多维视图的集成体 系结构 这些研究都体现了系统集成的内涵 这也说明网络化制造的质量控制本 质上是集成 制造模式的转变对质量信息提出了更高的要求 如何在网络中获取 毫 西北工业大学博l 学位论文第一章绪论 发布准确 及时的质量信息成为质量管理的关键 l e e 等 3 目构建了网络化制造的 多智能体模型在网络成员之间进行信息的传递和任务的分配 吕庆领等口6 j 提出了 一个基于i n 仃a 1 1 e t e x 仃 m e t i n t e m e t 和a s p a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o d e r 方式的 协同质量管理信息系统模型 该系统包含质量策划管理 产品质量管理 项目管 理 支持性质量管理活动管理 质量改进管理 客户关系管理 供方关系管理等 核心业务的功能模型 同时还讨论了开发实现的关键技术 其他相关的领域也有 部分研究 3 7 3 8 j 9 从上面的研究进展来看 对于网络化制造模式下的质量控制问题 目前的研 究充分体现了敏捷化 网络化和智能化的特征 随着技术的进步 将会出现更加 完善的系统模型 更加智能的软硬件系统 但是对于一个由若干个体相互联结而 成的多目标 多层次 多变量的非线性系统 一个由人来参与 管理的社会经济 子系统 一个与外界进行着物质与能量交换的开放系统而言 是否具有先进的技 术就决定其是先进 成功的系统呢 现代系统科学尤其是复杂性科学的深入研究 给告诉我们 复杂性现象在经济系统的大量存在 非线性系统中的混沌 管理的 复杂性等都表明仅仅从技术层面研究网络制造模式下的质量控制是不够的 还需 要从系统的角度把握其系统类型 系统的复杂性以及其演化机制等多维度属性 以此来把握这类系统的管理控制方法 使先进的技术能得以正确合理的应用 本 文力图在这些方面做一些有益的尝试 4 复杂性理论在管理中的研究 国外研究状况 较早利用复杂性理论探讨管理问题的是美国的g e o r g e m a s 0 n 大学的w 枷e l d 的专著 社会系统 计划 政策和复杂性 m a j a s l a 和 k i f u l u n e n 组织决策能导致存储问题的混沌 无序和意外的结果 l o y e 和e i s l e r 研 究了社会科学的混沌和非均衡现象 w a 币e l d 提出了结果化系统分析处理在复杂 环境下有效提高决策效果的系统方法 m o s e l j j d e 等揭示了制造加工过程的管理 决策的复杂性和不稳定性 w a f f i e l d 和c 打d e n a s 提出