面向复杂产品的质量控制理论与方法

本项目针对复杂产品实现过程中质量控制的特点和难点，以减小质量特性的波动为总目标，以系统建模、仿真及实证研究为手段，研究复杂产品实现过程中质量控制（包括离线质量控制、在线质量控制）的理论、方法和实现技术。主要内容包括：计算机试验设计中的变量选取、组合建模与优化；基于广义线性模型的动态、多响应稳健设计；关键质量特性的识别与确定；单件小批量生产过程的在线质量控制与诊断；满意质量控制理论与方法；多阶段制造过程波动的传播建模与仿真。在此研究基础上，结合协作企业的飞机总装过程及关键装配件进行若干案例研究和实证分析。本项目的研究不仅解决复杂产品质量控制在理论、方法和技术的难点问题，拓展和丰富质量工程领域的研究内容；而且对提高复杂产品质量、降低质量成本，提高中国制造业的核心竞争力具有重要的应用价值和广阔的前景。

复杂产品的制造是国家战略性支柱产业，其能力和水平体现了一个国家制造业的核心竞争力。本项目针对复杂产品实现过程中质量控制的特点和难点，以减小质量特性的波动为总目标，研究了复杂产品实现过程中质量控制（包括离线质量控制、在线质量控制）的理论、方法和实现技术。研究内容已从四个方面展开：①复杂产品质量设计阶段质量控制技术研究；②复杂产品小批量生产的在线质量控制与诊断；③复杂产品满意质量控制理论与方法；④复杂产品多阶段波动传播建模与计算机仿真研究。针对质量设计，项目组成员根据复杂产品的生产特点（输入输出关系复杂、小样本与非正态响应），分别从计算机试验设计与广义线性模型两个角度系统研究了复杂产品的离线质量控制问题。关于研究内容二，项目组重点研究了多变量统计过程调整与统计过程在线诊断问题。针对复杂产品小批量生产、过程参数未知等特点，结合成本研究过程参数未知下多变量设置调整问题；同时，考虑复杂产品制造过程中小样本，数据缺失和存在隐藏变量的情形，结合先验知识，基于贝叶斯网络结构学习方法，发现变量之间的因果信息和数据间的潜在关系，据此对过程进行控制与诊断。由于复杂产品质量设计涉及众多利益相关方(Stakeholder)，不同的利益相关方有不同的目标(如质量、成本、交付期、安全等)和优先级，故项目组成员借鉴了满意控制理论，引入了指标相容性思想，提出了基于多元质量特性的满意参数设计方法。另外，项目组成员整合了离线与在线的稳健设计方法，以解决复杂产品在制造过程中存在多阶段、多变量、多维度等特性问题。针对复杂产品多阶段波动传播建模与仿真研究，项目组成员在分析复杂产品制造过程类型、波动源类型、质量特征类型基础上，利用状态空间建模方法，建立波动传播状态方程以实现复杂产品多阶段制造过程波动传播的统一描述，研究了系统输入与内部状态之间相互作用的规律，以及系统输出特征值与内部状态变量之间的相互关系。同时，采用计算机仿真技术研究了复杂产品多阶段波动传递建模。本项目共发表论文90余篇，其中SCI收录论文20篇，EI期刊收录论文49篇，国家自然科学基金委指定重要期刊论文13篇。