基于人工免疫系统的质量功能配置研究

发布时间：2020-04-05 16:54

【摘要】：质量功能配置（Quality Function Deployment, QFD）是一种顾客驱动的产品设计方法，是系统工程思想在产品设计过程中的具体应用。质量功能配置中的产品规划、零部件规划、工艺规划和制造规划等阶段是多目标、多学科协同决策的过程。人工免疫系统(Artificial Immune System, AIS)作为一种强大的仿生信息处理和问题求解范式，为基于QFD的产品设计提供了新的智能支持手段。鉴于质量功能配置与AIS特点，本文旨在探索AIS与质量功能配置结合方法，开展了基于AIS的质量功能配置研究，对提高基于QFD的产品概念设计过程的系统化设计水平、动态响应水平和智能化决策水平有重要意义。本文对基于AIS的质量功能配置进行研究，综合运用模糊理论、人工免疫算法、线性物理规划方法、灰色回归理论与最小二乘支持向量机，旨在探索基于AIS的质量功能配置方法。鉴于基于人工免疫系统的质量功能配置涉及的研究范围广，无法一一展开研究，开展了对基于AIS的质量功能配置框架与方法、免疫质量屋模型与构建方法、免疫质量屋中需求重要度确定、免疫质量屋中需求重要度预测、免疫质量屋配置决策方法以及质量功能配置过程中产品设计概念评价等问题进行研究，其主要研究内容包括：首先，研究了基于AIS的质量功能配置框架与方法。综合运用AIS与MDO方法提出了包含MDO优化决策、免疫产品规划（免疫质量屋）、免疫零部件规划、免疫工艺规划、免疫制造规划、免疫产品规划分析、免疫零部件规划分析、免疫工艺规划分析和免疫制造规划分析等组成的基于AIS的质量功能配置模型。运用多粒度信息融合方法与二元语义理论对传统质量屋构建方法与结构进行充实与拓展，提出了基于多粒度信息融合的免疫质量屋模型，建立了具备感知顾客需求、技术特征关系和顾客需求与技术特征关系等信息的抗原，基于多目标规划的质量屋免疫决策和基于免疫质量屋配置方案的抗体响应等机制的免疫质量屋。其次，研究了免疫质量屋中顾客需求重要度合成分析方法。利用模糊集、网络层次分析法（Analytic Network Process,ANP）和决策试验与评价实验室（Decision-Making Trialand Evaluation Laboratory，DEMATEL）法结合构成主观赋权法；采用熵值法和均方差法构建客观赋权法；通过分析企业竞争关系，建立基于三角模糊数的竞争差异最大偏差模型实现考虑竞争关系的顾客需求权重计算方法；通过顾客满意度Kano分析，建立考虑顾客满意度的顾客需求重要度分析方法；通过构建基于最小偏差法的组合模型集成主观赋权法、客观赋权法、考虑竞争关系赋权法和考虑顾客满意赋权法，实现顾客需求重要度的综合确定。再次，研究了免疫质量屋中顾客需求重要度预测分析方法。针对最小二乘支持向量机模型参数设置问题，提出了基于人工免疫算法的最小二乘支持向量机模型优化方法；提出了基于人工免疫改进的最小二乘支持向量机模型的顾客需求重要度预测方法；通过与基于二次残差修正的灰色模型的顾客需求权重预测模型和基于神经网络的顾客需求重要度预测模型比较，验证了本文提出的基于人工免疫改进的最小二乘支持向量机模型的顾客需求重要度预测方法。然后，研究了基于AIS的免疫质量屋配置方法。提出了基于AIS与线性物理规划的多目标优化方法；构建了由顾客满意度混合整数线性模型、成本约束线性模型和拓展能力线性模型组成的免疫质量屋多目标优化数学模型，采用基于AIS与线性物理规划方法的多目标优化方法实现免疫质量屋配置的求解计算，并通过与Lingo软件和基于遗传算法的免疫质量屋配置计算结果对比，验证了本文提出的基于AIS与线性物理规划方法的多目标优化方法。接着，研究了产品设计概念评价方法。提出了基于直觉模糊熵（Intuitionistic FuzzyEntropy, IFE）和逼近于理想解法(Technique for Order Preference by Similarity to IdealSolution, TOPSIS)的产品设计概念评价方法（E-IFS-TOPSIS）。构建了基于iSIGHT的数控瓦楞纸板印刷模切机伺服配置设计系统，并利用该设计系统根据顾客需求配置出5个数控瓦楞纸板印刷模切机伺服配置候选方案，通过建立直觉模糊熵最大偏差模型实现评价指标权重计算，利用E-IFS-TOPSIS方法实现候选方案的排序与优选。最后，，利用基于人工免疫系统的质量功能配置研究成果，采用VC、Matlab、JADE和Ontology技术，开发了包含基于VC的免疫产品规划与评价系统、基于MATLAB的免疫产品规划与评价决策服务系统和免疫产品规划与评价Agent的原型系统。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH186;TB114.2

【参考文献】