一种石英板生产过程数据分析方法及系统与流程

本技术涉及石英板生产，具体而言，涉及一种石英板生产过程数据分析方法及系统。

背景技术：

1、在石英板生产领域，为了诊断烧结工艺的稳定性，通常会对烧结温度曲线与冷却后石英板平整度之间的关联关系进行数据分析。现有技术中，将平整度数据与该批次的烧结温度参数进行关联记录，工艺人员通过分析这些数据来评价温度参数与平整度的对应关系。然而，在实际的连续生产车间中，冷却段往往缺乏精确的闭环控温，而是依赖相对稳定的车间环境和预设风机频率。当遭遇昼夜温差、季节性气温变化，或因前后工序节拍微调导致输送辊道速度发生非受控波动时，部分板材在冷却段的实际降温速度会偏离正常水平，导致石英板半成品内部形成不同的温度梯度分布，产生未被常规传感器测量的残余热应力。由于现有的工艺记录中仅包含烧结炉的设定温度和保持时间，缺乏关于冷却段真实热历史的变量，数据分析系统在处理时依然将同一名义烧结温度参数与产生离散的平整度检测值进行强行匹配。这使得原本集中的数据云分裂，工艺与平整度的映射关系中出现不可解释的宽散布甚至双峰模式。现有的常规分析方式由于未能观测并隔离半成品的隐藏热应力状态，无法辨别是烧结工艺本身出现波动，还是冷却过程中发生了未知偏移，容易错误地将平整度异常归因于烧结炉温控元件老化，引发不必要的设备检修或烧结参数调整。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本技术提供一种石英板生产过程数据分析方法及系统，能够解决现有技术中因缺乏冷却段真实热历史变量，导致无法准确辨别平整度异常来源，进而干扰烧结工艺诊断的技术问题。

2、第一方面，本技术提供一种石英板生产过程数据分析方法，包括：

3、获取石英板工件的冷却段多维时序数据以及平整度数值；

4、根据冷却段多维时序数据，提取表征石英板工件实际冷却经历的特征参量，生成冷却热历史特征向量；

5、基于冷却热历史特征向量，计算石英板工件的冷却偏离指数，按照冷却偏离指数将石英板工件分为不同冷却状态类别；

6、基于石英板工件的平整度数值和冷却状态类别，分别计算各冷却状态类别的石英板工件的平整度统计特征，根据平整度统计特征的差异判定平整度异常来源；

7、根据平整度异常来源，生成石英板工件的生产过程诊断结果。

8、可选地，获取石英板工件的冷却段多维时序数据以及平整度数值的步骤包括：

9、获取冷却段的环境温度序列、风机运行频率序列和实际冷却时长作为冷却段多维时序数据；

10、获取平整度检测值作为平整度数值；

11、将获取的冷却段多维时序数据以及平整度数值，按照石英板工件在生产线上的物理流转顺序进行时空关联。

12、可选地，根据冷却段多维时序数据，提取表征石英板工件实际冷却经历的特征参量，生成冷却热历史特征向量的步骤包括：

13、调取预设的工艺条件中的理论冷却时长；

14、计算实际冷却时长与理论冷却时长的差值再除以理论冷却时长，得到实际冷却时长偏差率；

15、根据环境温度序列和风机运行频率序列，计算冷却段的等效冷却强度；

16、根据环境温度序列和风机运行频率序列，计算环境温度方差和风机频率突变程度，作为环境波动特征；

17、将实际冷却时长偏差率、等效冷却强度和环境波动特征组合并进行无量纲化处理，生成冷却热历史特征向量。

18、可选地，基于冷却热历史特征向量，计算石英板工件的冷却偏离指数，按照冷却偏离指数将石英板工件分为不同冷却状态类别的步骤包括：

19、从历史生产过程数据库中筛选在标准冷却条件下生产的石英板样本工件，基于石英板样本工件的冷却热历史特征向量构建基准特征空间，并计算基准特征空间的均值向量；

20、计算石英板工件的冷却热历史特征向量与均值向量之间的马氏距离，作为冷却偏移指数；

21、当冷却偏移指数小于第一预设阈值时，将石英板工件标记为正常冷却状态；

22、当冷却偏移指数介于第一预设阈值和第二预设阈值之间时，将石英板工件标记为轻度冷却偏移状态；第二预设阈值大于第一预设阈值；

23、当冷却偏移指数大于第二预设阈值时，将石英板工件标记为重度冷却偏移状态。

24、可选地，基于石英板工件的平整度数值和冷却状态类别，分别计算各冷却状态类别的石英板工件的平整度统计特征的步骤包括：

25、分别计算标记为正常冷却状态的石英板工件、标记为轻度冷却偏移状态的石英板工件和标记为重度冷却偏移状态的石英板工件的平整度均值和平整度方差；

26、对于各冷却状态类别的石英板工件，以冷却状态类别为自变量因子，以平整度数值为因变量，进行单因素方差分析，得出显著性水平检验值，作为平整度统计特征。

27、可选地，根据平整度统计特征差异判定平整度异常来源的步骤包括：

28、若平整度统计特征小于预设差异阈值，执行以下判断：

29、当标记为正常冷却状态的石英板工件的平整度均值和平整度方差均处于对应的预设正常范围，且标记为轻度冷却偏移状态的石英板工件和/或标记为重度冷却偏移状态的石英板工件的平整度均值和平整度方差均超出对应的预设正常范围时，判定平整度异常来源于冷却段附加影响；

30、当标记为正常冷却状态的石英板工件的平整度均值和平整度方差均超出对应的预设正常范围，且标记为轻度冷却偏移状态的石英板工件和标记为重度冷却偏移状态的石英板工件的平整度均值和平整度方差均处于对应的预设正常范围时，判定平整度异常来源于烧结工艺本身波动；

31、当标记为正常冷却状态的石英板工件的平整度均值和平整度方差均超出对应的预设正常范围，且标记为轻度冷却偏移状态的石英板工件和标记为重度冷却偏移状态的石英板工件的平整度均值和/或平整度方差均超出对应的预设正常范围时，判定平整度异常来源于混合异常；

32、若平整度统计特征不小于预设差异阈值，判定平整度异常来源于烧结工艺本身波动。

33、可选地，根据平整度异常来源，生成石英板工件的生产过程诊断结果的步骤包括：

34、当判定平整度异常来源于冷却段附加影响时，生成包括冷却段排查建议的生产过程诊断结果；

35、当判定平整度异常来源于烧结工艺本身波动时，生成包括烧结工艺诊断告警的生产过程诊断结果；

36、当判定平整度异常来源于混合异常时，生成包括双向并行排查建议的生产过程诊断结果。

37、可选地，当判定异常来源于冷却段附加影响时，方法还包括：

38、调取冷却偏移指数与平整度数值之间的偏差补偿关系；

39、对于标记为轻度冷却偏移状态的石英板工件和标记为重度冷却偏移状态的石英板工件，将其冷却偏移指数代入偏差补偿关系，计算出因残余热应力导致的平整度偏差估计值；

40、从标记为轻度冷却偏移状态的石英板工件和标记为重度冷却偏移状态的石英板工件的平整度数值中减去平整度偏差估计值，得到平整度修正值；

41、生成包括平整度修正值和冷却段排查建议的生产过程诊断结果。

42、可选地，在根据平整度异常来源，生成石英板工件的生产过程诊断结果的步骤之后，包括：

43、根据生产过程诊断结果向冷却段控制单元和/或烧结炉下发调整指令。

44、第二方面，本技术还公开了一种石英板生产过程数据分析系统，用于执行上述的石英板生产过程数据分析方法，包括：

45、数据获取模块，用于获取石英板工件的冷却段多维时序数据以及平整度数值；

46、特征提取模块，用于根据冷却段多维时序数据，提取表征石英板工件实际冷却经历的特征参量，生成冷却热历史特征向量；

47、状态评估模块，用于基于冷却热历史特征向量，计算石英板工件的冷却偏离指数，按照冷却偏离指数将石英板工件分为不同冷却状态类别；

48、异常定位模块，用于基于石英板工件的平整度数值和冷却状态类别，分别计算各冷却状态类别的石英板工件的平整度统计特征，根据平整度统计特征差异判定平整度异常来源；

49、诊断结果生成模块，用于根据平整度异常来源，生成石英板工件的生产过程诊断结果。

50、本技术通过获取石英板冷却段的多维时序数据，构建表征实际冷却经历的特征向量，并结合平整度统计特征进行异常来源判定，有效解决了现有技术中因忽略冷却段热历史而导致的工艺诊断偏差问题，能够将冷却过程中的环境波动与烧结工艺波动进行解耦，不仅提高了平整度异常归因的准确性，还通过偏差补偿和自动控制指令，实现了对生产过程的精细化管理，显著提升了石英板生产的稳定性和产品质量。