面向产品质量特征需求基于数据挖掘的公差再设计建模与优化

在产品全市场周期中，根据顾客需求变化和生产实际，对产品零件进行公差再设计具有重要意义。针对批量生产的机电产品的具体制造环境，拟从产品生产全过程历史检测结果出发，应用数据挖掘技术，分析产品零件公差对质量特征的影响，探讨产品质量特征与零部件公差关系建模方法；根据产品质量特征分布，发展面向顾客需求的产品多特征质量综合评价方法，提出产品级多特征质量损失成本模型；通过产品全制造过程直接成本与间接成本的分析，建立产品全过程制造成本与零件公差关系模型；以顾客产品质量特征需求为前提（约束），产品制造成本和质量损失成本最小为目标，建立公差优化设计模型，发展面向产品质量特征需求基于数据挖掘的公差再设计优化理论与方法，着力为公差再设计建模与优化问题提供解决方案。这不但有利于丰富公差设计理论与方法，而且对提高批量生产的产品市场快速响应能力和竞争能力具有重要价值。

在产品全市场周期中，根据顾客需求变化和生产实际，对产品零件进行公差再设计具有重要意义。本项目首先从产品级的角度出发，充分利用产品生产全过程中的检测历史数据，构建起零部件质量、产品质量特征、产品质量之间的映射关系，从而建立起一种基于神经网络法和层次分析法的产品多元质量损失模型，为多质量特征产品质量综合定量评价提供了一种新的解决途径，并为产品公差优化设计提供条件。第二部分，面向产品全寿命周期，应用资金折现原理建立基于服役寿命分布的产品质量损失模型，提出了基于质量特征公差要求的产品服役寿命分布密度函数计算方法，其反映了不同产品在不同服役条件和环境下产生的质量损失，将产品质量从设计制造阶段扩展到运行服役阶段，为产品质量在全寿命周期的变化规律研究提供了新的视角。第三部分，提出了基于均值展开的二阶可靠性分析方法，该方法在效率方面优于FORM和SORM，在精度方面一般优于FORM，虽然方法效率不如MVFOSA，但精度要好一些，为产品生产过程中淘汰率、返修和报废成本等预测计算提供有效解决方法。第四部分，从产品广义公差出发，提出产品公差体系建模方法，深入探讨非尺寸公差与产品成本的关系，建立基于产品广义公差的产品制造成本模型，提出一种基于数据挖掘的产品公差体系优化设计方法，为实现产品公差设计提供了新途径。第五部分，针对用户对微电机性能需求不断变化，提出面向用户性能需求的微电机公差体系再设计方法，缩短了产品设计与制造周期，该方法涉及了产品生产后，根据用户不同性能要求有针对性地对产品零件公差体系进行再设计，将产品公差设计从产品开发阶段扩展到产品全市场周期。本项目发展了面向产品质量特征的产品质量损失建模、公差体系优化设计、公差体系再优化设计等理论和方法，不但丰富了公差设计理论与方法，而且对提高产品质量，降低产品成本，快速响应市场需求变化响应能力具有重要价值。