一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法：(1)加工质量和影响因素关系模型的建立，用于分析影响因素对加工质量的影响效应，为后续的加工质量敏感性分析和质量控制做准备；(2)加工质量影响因素敏感性分析，通过对加工质量与影响因素关系模型进行敏感性分析，计算灵敏度和贡献率，识别出影响加工质量较大的因素；(3)加工质量稳定性控制，根据敏感性分析结果，利用灵敏度对可控影响因素进行一定规律的控制，减少加工质量的波动，提高加工质量的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法
本专利技术属于产品质量控制领域，涉及一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法。
技术介绍
产品的市场占有率和竞争力由加工质量的好坏直接决定，一个产品的质量往往受多个因素的影响，加工质量的波动是由其中几个比较重要的因素引起，加工质量的波动会直接造成经济上的损失。找出对加工质量影响较大的因素和对加工质量的波动进行控制就显得尤为重要。现在对产品质量影响因素的分析方法主要有单因素方差分析、正交试验、相关分析、敏感性分析。其中，单因素方差分析，正交试验，相关分析都是基于统计学的方法，需要大量的数据，计算复杂，只能事后分析，不能实时在线分析。单纯的敏感性分析虽然分析简单，容易实现，但是需要事先知道加工质量和影响因素之间的关系。同时对于质量波动的控制，也大多利用SPC控制图进行，利用SPC控制图进行质量控制，一般是先判别加工过程的异常模式，再离线查找原因。所以，上述这些方法并不适合于现代产品加工的实时性和动态性。因此，为了适应现代产品加工的实时性和动态性，亟需一种新的加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法，能够实时、快速地进行产品质量影响因素的敏感性分析和质量波动的控制，减少质量波动带来的损失。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法，通过实时、快速的产品质量影响因素敏感性分析，找出对加工质量影响较大的因素，并对加工质量进行控制，减少质量波动带来的损失。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：(1)加工质量和影响因素关系模型的建立：基于最小二乘支持向量机建立加工质量和影响因素的关系模型；(2)加工质量影响因素敏感性分析：利用建立的加工质量和影响因素的关系模型计算各影响因素的灵敏度和贡献率，根据灵敏度或贡献率识别出影响因素中影响加工质量较大的因素；(3)加工质量稳定性控制：根据敏感性分析的结果，通过对影响因素中的一个或者多个可控因素进行控制，对加工质量的波动进行反方向的补偿，从而减少加工质量的波动。所述步骤(1)包括以下具体流程：①确定加工质量及其影响因素：确定与产品的某一个加工质量存在关系的影响因素，该关系表示为F＝f(x1,x2,…,xn)，其中F为加工质量，x1～xn为加工质量F的n个影响因素，f(·)为待求的关系模型；②样本数据获取：根据步骤①确定的加工质量及影响因素获取最小二乘支持向量机的m组训练样本和q组测试样本，第j组训练样本表示为集合的形式(Xj,Fj)，Xj＝(x1j,x2j,…,xnj)，j＝1,2,…,m；③关系模型建立：对于m组训练样本，将加工质量和影响因素的关系模型的求解转换为求解以下最优化问题：式(1)的拉格朗日函数为：其中aj为拉格朗日乘子，ξj为松弛变量，为低维空间向高维空间映射的核函数，γ为惩罚因子，j＝1,2……,m，式(2)的KKT条件为：将式(3)转化为矩阵的形式：其中F＝[F1,F2,……,Fm]T,I＝[1,1,……,1]T,ξ＝[ξ1,ξ2,……,ξm]T,a＝[a1,a2,……,am]T，则通过求解式(4)的方程组得到w和b；加工质量F和影响因素之间的关系模型表示为F＝f(X)＝wX+b，其中w为n维向量，X＝(x1,x2,…,xn)为影响因素向量。所述m以及q的取值范围为≥50，q≤m。所述步骤(2)包括以下具体流程：计算影响因素的标准值影响因素的标准值是设计的理论值或统计的平均值；将影响因素的标准值代入加工质量和影响因素的关系模型F＝f(x1,x2,…,xn)，求出加工质量的平衡点其中F为加工质量，x1～xn为加工质量F的n个影响因素；令每个影响因素在标准值的基础上单独变化相同的百分比，得到各影响因素单独变化后的加工质量Fi，计算各影响因素的灵敏度Si，i＝1,2,…,n：计算各影响因素单独变化相同百分比对加工质量影响的贡献率：根据影响因素对于加工质量的影响程度与灵敏度或贡献率呈正相关，确定影响因素中影响加工质量较大的因素。所述百分比的取值范围为-1％～1％，且不等于0。利用一个影响因素控制加工质量的波动，包括以下具体流程：①假设加工质量的波动由影响因素x1,x2,…,xn中的x1引起，x1在标准值的基础上按照一定的规律变化，则对加工质量进行泰勒级数展开，并忽略高阶项，得到加工质量的波动根据加工质量的波动得到Δx1；②利用影响因素中的某个可控因素进行加工质量波动的控制，假设该可控因素为x2，根据步骤①分析得到的x1的变化规律Δx1，令x2的变化规律和分别用和近似计算，利用多个影响因素控制加工质量的波动，包括以下具体流程：①假设加工质量的波动由影响因素x1,x2,…,xn中的x1引起，x1在标准值的基础上按照一定的规律变化，则对加工质量进行泰勒级数展开，并忽略高阶项，得到加工质量的波动②利用影响因素中的多个可控因素进行加工质量波动的控制，假设多个可控因素为x2～xp，n≥p＞2，令xi的变化规律其中Ai为x2～xp抵消x1引起的波动的比例，用近似计算，本专利技术与现有技术相比，其优点在于：1)本专利技术为加工质量影响因素敏感性分析和质量控制提供了完整的参考解决方案以及清晰的控制流程。2)本专利技术提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法，该敏感性分析和质量控制方法包括：①利用LS-SVM建立加工质量和影响因素关系模型；②加工质量影响因素敏感性分析：包括灵敏度和贡献率的计算；③加工质量稳定性控制：包括利用一个影响因素控制加工质量的波动和利用多个影响因素控制加工质量的波动。3)本专利技术不仅可以利用加工过程中的实时动态数据实时建立加工质量和影响因素的关系模型，进行敏感性分析，还能实时的对加工质量的波动进行控制，克服了传统方法只能离线进行的缺点，减少质量波动带来的损失。附图说明图1是本专利技术的整体流程框图；图2是图1中加工质量和影响因素关系模型的建立的流程框图；图3是图1中加工质量影响因素敏感性分析的流程框图；图4是图1中加工质量稳定性控制的流程框图；图5是弧面凸轮应用实例的运行结果图，其中(a)为弧面凸轮tanβ预测值和真实值的对比图；(b)为弧面凸轮tanβ预测值和真实值的误差图；(c)～(e)为单因素变化对加工质量的影响图：(c)单因素正弦规律影响图；(d)单因素线性规律影响图，(e)单因素指数规律影响图；(f)～(h)为双因素变化对加工质量的影响图：(f)两个因素同时按正弦规律变化对加工质量的影响图；(g)两个因素同时按线性规律变化对加工质量的影响图；(h)两个因素同时按指数规律变化对加工质量的影响图；(i)～(k)为利用一个因素控制质量波动的效果图：(i)正弦规律波动的控制效果图；(j)线性规律波动控制的效果图；(k)指数规律波动控制的效果图；(l)为混合规律波动的多因素控制效果图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法包括三个部分：加工质量和影响因素关系模型的建立、加工质量影响因素敏感性分析和加工质量稳定性控制。为了实现敏感性分析和质量控制，首先要获取加工质量和影响因素的关系模型，加工质量和影响因素关系模型的建立如图2所示；然后通过关系模型，令各影响因素单独变化相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)加工质量和影响因素关系模型的建立：基于最小二乘支持向量机建立加工质量和影响因素的关系模型；(2)加工质量影响因素敏感性分析：利用建立的加工质量和影响因素的关系模型计算各影响因素的灵敏度和贡献率，根据灵敏度或贡献率识别出影响因素中影响加工质量较大的因素；(3)加工质量稳定性控制：根据敏感性分析的结果，通过对影响因素中的一个或者多个可控因素进行控制，对加工质量的波动进行反方向的补偿，从而减少加工质量的波动。

【技术特征摘要】
1.一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)加工质量和影响因素关系模型的建立：基于最小二乘支持向量机建立加工质量和影响因素的关系模型；加工质量F和影响因素之间的关系模型表示为F＝f(X)＝wX+b，其中w为n维向量，X＝(x1,x2,…,xn)为影响因素向量；(2)加工质量影响因素敏感性分析：利用建立的加工质量和影响因素的关系模型计算各影响因素的灵敏度和贡献率，根据灵敏度或贡献率识别出影响因素中影响加工质量较大的因素；(3)加工质量稳定性控制：根据敏感性分析的结果，通过对影响因素中的一个或者多个可控因素进行控制，对加工质量的波动进行反方向的补偿，从而减少加工质量的波动；所述步骤(2)包括以下具体流程：计算影响因素的标准值影响因素的标准值是设计的理论值或统计的平均值；将影响因素的标准值代入加工质量和影响因素的关系模型F＝f(x1,x2,…,xn)，求出加工质量的平衡点其中F为加工质量，x1～xn为加工质量F的n个影响因素；令每个影响因素在标准值的基础上单独变化相同的百分比，得到各影响因素单独变化后的加工质量Fi，计算各影响因素的灵敏度Si，i＝1,2,…,n：计算各影响因素单独变化相同百分比对加工质量影响的贡献率：根据影响因素对于加工质量的影响程度与灵敏度或贡献率呈正相关，确定影响因素中影响加工质量较大的因素。2.根据权利要求1所述一种加工质量影响因素敏感性分析和质量控制方法，其特征在于：所述步骤(1)包括以下具体流程：①确定加工质量及其影响因素：确定与产品的某一个加工质量存在关系的影响因素，该关系表示为F＝f(x1,x2,…,xn)，其中F为加工质量，x1～xn为加工质量F的n个影响因素，f(·)为待求的关系模型；②样本数据获取：根据步骤①确定的加工质量及影响因素获取最小二乘支持向量机的m组训练样本和q组测试样本，第j组训练样本表示为集合的形式(Xj,Fj)，Xj＝(x1j,x2j,…,xnj)，j＝1,2...

【专利技术属性】
技术研发人员：要义勇，陈虹任，赵丽萍，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61