基于貝葉斯方法的多響應穩(wěn)健參數(shù)設(shè)計研究.pdf

1、穩(wěn)健設(shè)計是解決不確定性優(yōu)化問題的一種有效方法，該方法使得系統(tǒng)性能受不確定因素變化的影響較小。其作為持續(xù)性質(zhì)量改進的一項重要支撐技術(shù)，廣泛應用在產(chǎn)品或過程的開發(fā)與設(shè)計階段，能夠從產(chǎn)品生產(chǎn)的源頭上減少和控制波動的產(chǎn)生，有效提高產(chǎn)品或者過程的質(zhì)量。傳統(tǒng)的穩(wěn)健設(shè)計主要是針對單響應產(chǎn)品或過程的研究，而在當前社會，人們需求趨向于多樣化，多個質(zhì)量特性的產(chǎn)品逐漸成為競爭市場的主流。相應地，在質(zhì)量研究領(lǐng)域，針對多響應系統(tǒng)的穩(wěn)健設(shè)計成為當前質(zhì)量設(shè)計的主要方

2、向。
　　在一般的多響應穩(wěn)健參數(shù)設(shè)計研究中，通常涉及多元過程的穩(wěn)健性度量、各響應之間重要性權(quán)衡、模型不確定性以及優(yōu)化結(jié)果可靠性度量等系列問題。傳統(tǒng)的穩(wěn)健設(shè)計方法往往只是片面的解決其中一個或幾個方面的問題。針對上述問題，本文以多響應系統(tǒng)為研究背景，在貝葉斯統(tǒng)計模型的框架下，運用滿意度函數(shù)法、多元質(zhì)量損失函數(shù)法、貝葉斯后驗概率法、多目標優(yōu)化技術(shù)、智能優(yōu)化算法以及實證分析等技術(shù)手段，系統(tǒng)的研究了多響應穩(wěn)健設(shè)計兼顧可靠性指標的模型構(gòu)建問題

3、。具體的研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于滿意度函數(shù)的多響應貝葉斯穩(wěn)健設(shè)計。針對多響應穩(wěn)健設(shè)計研究中的多響應重要性度量以及優(yōu)化結(jié)果可靠性評估等問題，本文在貝葉斯多元回歸統(tǒng)計模型的框架下，結(jié)合考慮客觀權(quán)重的滿意度函數(shù)法與貝葉斯后驗概率方法構(gòu)建了有約束的滿意度穩(wěn)健優(yōu)化模型。首先，此方法基于現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)通過熵權(quán)理論確定各響應的客觀權(quán)重，在此基礎(chǔ)上又根據(jù)貝葉斯后驗樣本構(gòu)建考慮響應客觀權(quán)重的整體滿意度函數(shù)，并將其作為優(yōu)化目標函數(shù);然后通過貝葉

4、斯后驗概率法得到各響應的后驗樣本滿足規(guī)格限的概率，并以此概率不低于某個期望的目標值為約束條件;最后運用混合遺傳算法對具有復雜非線性約束的目標函數(shù)進行參數(shù)優(yōu)化，從而得到理想的參數(shù)組合解。實例研究表明:所提方法不僅客觀性的衡量了各響應的相對重要性，而且還通過貝葉斯后驗概率方法評估了優(yōu)化結(jié)果的可靠性。
　　(2)考慮質(zhì)量損失與一致性概率的多響應優(yōu)化設(shè)計。在上述有約束的滿意度模型的研究中發(fā)現(xiàn)其優(yōu)化求解過程耗時較長，給研究人員帶來不便。在以

5、往研究中，有學者也指出滿意度模型沒有考慮響應值偏離目標值的質(zhì)量損失，而且傳統(tǒng)的滿意度模型不能解決多響應中各響應之間的相關(guān)性。針對此問題，本文又在貝葉斯統(tǒng)計建模的框架下提出了考慮質(zhì)量損失與一致性概率的無量綱模型構(gòu)建方法。該方法首先運用貝葉斯多元質(zhì)量損失函數(shù)以考慮產(chǎn)品或過程的質(zhì)量損失（即過程的偏差和穩(wěn)健性），并結(jié)合后驗概率方法以度量響應滿足產(chǎn)品規(guī)格限的一致性概率。然后，運用滿意度函數(shù)對質(zhì)量損失與一致性概率進行了無量綱化處理，構(gòu)建基于質(zhì)量損失