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基于数据重采样的航空复杂装备产品质量特性组合建模及仿真验证

批准号:
72072080
项目类别:
面上项目
资助金额:
49.0 万元
负责人:
程永波
依托单位:
学科分类:
企业运营管理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
程永波

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对小样本情形下航空复杂装备产品质量特性非自适应建模精度低的难题,以航空复杂装备质量特性建模小样本数据问题为切入点,以Bootstrap重采样技术为手段,以质量特性组合建模为主线,围绕质量特性建模过程的关键问题:初始数据的重复试验设计、数据抽取的自适应加点策略、贝叶斯模型平均组合建模为研究内容,对航空复杂装备产品质量特性建模关键问题展开系列研究。首先,基于Bootstrap重采样技术对小样本数据进行数据抽,获取LHS重复试验设计样本数据;其次,基于航空复杂装备产品质量特性选点区域和加点策略研究,构建基于期望提高的加点自适应策略模型;然后,针对模型不确定性问题,构建基于贝叶斯模型平均方法的航空复杂装备产品质量特性组合建模策略;最后,基于有限元技术对质量特性组合模型方法进行精度验证,从而实现小样本数据下的航空复杂装备产品质量特性高稳健性要求。
英文摘要
This project aims at the problem of low precision of the non-adaptive modeling of aviation complex equipment products under the condition of small samples. Taking the small sample data problem of modeling the quality characteristics of aviation complex equipment as the starting point, Bootstrap resampling technology is used as the means, and the quality characteristics ensemble modeling is mainline, focusing on the key issues in the process of modeling the quality characteristics of aviation complex equipment products: repeated test design of parameter data, adaptive point addition strategy for data extraction, and Bayesian model average combination modeling is the research contents. A series of studies have been carried out on the modeling strategy of equipment product quality characteristics. Firstly, for the small sample data problem of the quality characteristics of aviation complex equipment products, the Bootstrap resampling method is adopted to the LHS repeated experimental design to solve the small sample data problem. Secondly, based on the research on the point selection area and the point addition strategy, a point addition strategy model based on the expectations improvement is constructed; then, based on the model uncertainty problem, build a Bayesian model averaging method for aerospace complex equipment product quality characteristics ensemble modeling strategy. Finally, based on the finite element, the technology verifies the accuracy of the combined model method for the quality characteristics of aviation complex equipment products. In order to achieve high robustness requirements for the quality characteristics of aviation complex equipment products under the uncertainty of small sample data and models.
本项目面向航空复杂装备全生命周期质量工程,聚焦不确定性环境下的质量特性可靠性建模、失效风险评估、状态监控与剩余寿命预测、产业链供应链协同优化等核心科学问题,构建系统化理论框架并突破关键技术瓶颈。研究综合试验设计、贝叶斯建模、多物理场耦合、高维不确定性量化及智能优化方法,发展面向航空复杂装备高可靠性、高稳健性的精准建模与优化策略,提升其服役安全性与工程适用性。在可靠性分析与优化设计方面,提出基于多响应高斯过程的结构可靠性分析方法,融合蒙特卡罗模拟、贝叶斯模型平均与自适应Kriging集成优化,实现高维复杂系统的精准预测及稳健优化设计,相关研究发表于《Reliability Engineering and System Safety》。在失效风险评估与不确定性量化方面,突破传统失效模式分析的局限,构建模糊灰色关联分析-贝叶斯动态网络融合模型,强化多源异构失效模式识别、智能诊断及风险排序精度,为航空装备全生命周期质量控制提供理论支撑,研究成果发表于《International Journal of Productivity and Quality Management》。在状态监控与剩余寿命预测方面,研发改进型指数加权移动平均控制策略,优化制造过程的异常检测能力,并基于深度迁移学习与贝叶斯概率推理,构建剩余寿命预测框架,实现小样本条件下的高置信度寿命预测,相关研究发表于《Reliability Engineering and System Safety》。在产业链供应链协同优化方面,构建航空装备产业链供应链超网络模型,提出基于Stackelberg博弈的主制造商-供应商协同决策机制,并设计适应复杂装备行业特性的供应链风险预警与财政激励政策体系,为高端装备制造业的自主可控与国际竞争力提升提供决策支撑,相关成果发表于《系统工程理论与实践》。本项目累计发表及在线发表学术论文28篇(SCI/EI收录15篇),完成学术专著1部,获得国家级教学成果奖二等奖、江苏省教学成果奖特等奖、江苏省哲学社会科学优秀成果奖二等奖。培养硕博研究生30余名,5名本科生获江苏省优秀本科毕业论文(设计)奖,1名研究生获江苏省优秀专业学位硕士论文奖。研究成果在理论创新、方法发展与工程应用方面取得突破,为航空复杂装备质量可靠性提升、先进制造体系构建及产业链供应链高质量发展提供科学支撑。
基于GERT网络的国产复杂装备协同研发机制及其财政补贴政策研究
  • 批准号:
    71573115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    程永波
  • 依托单位:
国内基金
海外基金