一种多源印刷数据融合与可视化运营分析平台的构建方法及系统与流程

本发明涉及印刷生产数据融合与可视化分析，具体涉及一种多源印刷数据融合与可视化运营分析平台的构建方法及系统。

背景技术：

1、印刷行业是典型的离散制造业，生产过程涉及印刷机、模切机、烫金机、覆膜机等多种设备，生产工序复杂，生产数据分散在不同的系统和设备中。印刷企业的运营管理需要同时关注设备利用效率、订单交付进度、产品质量水平和物料消耗成本等多个维度，各维度之间相互关联、相互影响。因此，如何将分散的多源数据进行有效融合，实现印刷生产运营状态的全面可视化分析，是印刷企业提升管理水平面临的重要问题，需要一种多源印刷数据融合与可视化运营分析平台的构建方法。

2、现有技术中，印刷企业通常使用企业资源计划系统管理订单和物料，使用制造执行系统管理生产进度，使用质量管理系统记录检测数据，各系统之间相对独立运行，部分企业通过导入导出数据表格进行跨系统的数据汇总，再由管理人员手工制作报表进行分析。

3、针对现有技术，存在如下技术问题：1、现有系统的分析维度较为单一，多关注某个方面的独立指标，例如单纯的设备利用率和订单完成率，缺乏对设备、订单、质量和物料四个维度的关联分析，无法发现跨维度的潜在问题，例如设备性能下降与质量缺陷率上升之间的关联，或物料损耗异常与设备运行状态之间的因果关系。

4、2、现有系统对质量数据的分析停留在缺陷率和过程能力指数等基础统计指标层面，缺乏对色差和套印偏差等关键印刷质量参数的深入趋势分析，难以发现色差的整体漂移和各色组套印偏差的协同变化规律。

5、3、现有系统的可视化展示多停留在固定报表形式，缺乏动态交互的仪表盘和基于关联规则推理的异常归因能力，管理人员无法快速掌握运营全貌和及时定位异常根因。

6、4、现有系统对订单执行效率的评估仅关注交期和产量等结果指标，缺乏对工序间等待时长和异常中断频次等过程效率指标的挖掘，难以发现生产流程中的瓶颈环节。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明的目的在于提供一种多源印刷数据融合与可视化运营分析平台的构建方法及系统。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供了一种多源印刷数据融合与可视化运营分析平台的构建方法，包括如下步骤：步骤一、数据采集处理：采集印刷生产过程中的多源数据，多源数据包括印刷设备运行数据、订单数据、质量检测数据和物料消耗数据。

3、步骤二、多维度特征提取：从多源数据中提取印刷设备效能特征、订单执行特征、质量缺陷特征和物料消耗特征。

4、步骤三、数据融合关联：将印刷设备效能特征、订单执行特征、质量缺陷特征和物料消耗特征进行多层级融合，构建四维关联矩阵，对四维关联矩阵进行降维和聚类分析，生成融合特征集。

5、步骤四、运营分析报告：基于融合特征集，生成印刷运营可视化仪表盘，对异常运营指标进行预警，并生成运营分析报告。

6、优选地，所述印刷设备效能特征，具体提取过程如下：印刷设备运行数据包括设备运行状态，其中设备运行状态包括运行中、待机中、故障停机和计划停机。

7、将设备运行状态进行编码，按采样时间顺序将各采样时刻的状态编码值依次排列，得到设备状态编码序列，按时间顺序逐对统计相邻两个时刻的设备状态变化情况，统计各类状态变化的出现次数，构建矩阵，行对应转移前状态，列对应转移后状态，元素值等于状态变化的累计频次，矩阵对角线元素表示状态未发生变化的频次，非对角线元素反映不同状态之间的切换频次，通过对该矩阵进行行归一化，即每行各元素除以该行元素之和，得到状态转移概率矩阵。

8、将各类状态变化的转移频次除以总状态转移频次，得到各类状态变化的响应频次占比。

9、将故障恢复频次占比、突发故障频次占比和待机响应频次占比按顺序排列组成印刷设备效能特征向量。

10、优选地，所述订单执行特征，具体提取过程如下：订单数据包括各工序实际开始时间、各工序实际完工时间、生产过程中设备故障停机次数、生产过程中设备待机次数、当前实际产量和计划产量。

11、对已完成的订单，以各订单中各工序的实际完工时间为节点，将相邻工序的间隔时长作为相邻工序之间的等待时长，将各相邻工序之间的等待时长累加后除以工序总数减一，得到各订单的平均工序等待时长，算术平均计算后得到订单平均工序等待时长；统计各订单生产过程中设备出现的故障停机次数和待机次数之和，除以对应订单总生产时长，得到各订单的单位时间异常中断频次，算术平均计算后得到订单平均异常中断频次。

12、对未完成的订单，将各未完成订单当前实际产量除以计划产量，得到订单当前达成率，计算各未完成订单在交货截止时间前完成的所需生产速率，将所需生产速率除以对应订单当前实际生产速率得到订单完成难度系数，统计完成难度系数大于预设难度阈值的未完成订单数量占未完成订单总数量的比例，得到高风险延期订单占比。

13、将订单平均工序等待时长、订单平均异常中断频次和高风险延期订单占比按顺序排列组成订单执行特征向量。

14、优选地，所述质量缺陷特征，具体提取过程如下：质量检测数据包括色差值和套印偏差值。

15、以时间轴顺序，将色差值进行汇总，得到色差值序列，以色差值序列中预设窗口长度遍历全部采样区间，计算各色差窗口内色差值的均值和标准差，取均值与预设目标色差值偏差最小且标准差最小的色差窗口作为标准色差区间，进而得到标准色差值区间。

16、将色差值属于标准色差值区间的各色差点记为各标准色差点，以各标准色差点采样时刻为自变量、色差值为因变量进行曲线拟合，得到色差基准曲线。

17、对非标准色差值区间内的各色差点，采集各色差点到曲线的垂点距离，将所有非标准色差值区间色差点的垂点距离取平方后求和再开方，得到色差整体偏离度。

18、对套印偏差值进行分析，得到多色组套印协同偏差度、综合偏差漂移速率、色组间偏差漂移差异度和偏差突变频率。

19、将色差整体偏离度、多色组套印协同偏差度、综合偏差漂移速率、色组间偏差漂移差异度和偏差突变频率按顺序排列组成质量缺陷特征向量。

20、本发明的有益效果在于：1、本发明通过构建印刷设备效能特征中的状态转移频次矩阵和状态转移概率矩阵，提取故障恢复频次占比、突发故障频次占比和待机响应频次占比，将设备状态的动态变化规律量化融入特征向量，相比仅采用静态的设备综合效率指标，更能反映设备运行的稳定性和响应能力。

21、2、本发明通过引入色差基准曲线和垂点距离计算方法，将非标准区间色差点的偏离程度量化为色差整体偏离度，能够捕捉色差相对于标准波动模式的整体偏移程度，同时通过对套印偏差值进行多色组协同分析和偏差漂移分析，提取多色组套印协同偏差度、综合偏差漂移速率和偏差突变频率，实现了对印刷质量关键参数的深入趋势分析。

22、3、本发明通过计算四维关联矩阵中各特征列之间的皮尔逊相关系数、关联方向和最佳滞后阶数，生成关联规则集，并进一步构建跨维度因果传导链，在异常预警时引用关联规则集中的强关联特征对信息作为异常归因参考，为管理人员提供了异常根因定位的数据支撑。

23、4、本发明通过分析订单的工序间等待时长和异常中断频次，提取订单平均工序等待时长和订单平均异常中断频次，并计算高风险延期订单占比，从过程效率角度评估订单执行状态，能够发现生产流程中的瓶颈环节和潜在延期风险。