用于质量管控的工艺异常实时监测方法及系统与流程

本发明涉及工业异常监测，具体涉及一种用于质量管控的工艺异常实时监测方法及系统。

背景技术：

1、工业控制系统中的质量管控依赖对工艺参数的实时监测来保障产品合格率，其中多源同构传感器在不同空间位置同步采集的工艺数据是判断工艺状态的重要依据。

2、在一种现有技术中，现有的工艺异常监测多对各个传感器的数据流进行独立分析，依据预先设定的固定阈值对单个传感器的实时数值进行越限判断。然而，这种独立分析、固定阈值越限判断的方式忽略了同类设备在不同空间位置数据流之间的协同特征；并且随着生产工况持续演进，历史数据分布特征与当前生产状态产生显著偏差，固定阈值难以适应随工艺阶段变化的正常波动范围，导致正常波动被误判而产生大量无效报警，在发生全局性异常时反应迟钝，造成管控中心的操作员无法分辨警报的轻重缓急，严重影响异常响应的效率和准确性。

3、因此现有技术存在无法对工艺异常信号的严重程度进行有效区分和分级响应，导致管控中心操作员难以分辨警报优先级，导致工艺异常响应效率低的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于质量管控的工艺异常实时监测方法及系统，以解决现有技术无法对工艺异常信号的严重程度进行有效区分和分级响应，导致管控中心操作员难以分辨警报优先级，导致工艺异常响应效率低的技术问题。

2、第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于质量管控的工艺异常实时监测方法，包括：

3、获取多源同构传感器同步采集的数据流，提取所述数据流的空间协同特征，得到空间特征向量；

4、根据所述空间特征向量确定工况状态，提取所述工况状态的时间序列特征，得到时序特征，并计算所述时序特征偏离预设的历史分布模型的状态偏差值；

5、根据所述状态偏差值对所述工况状态进行阶段划分，确定工艺阶段；

6、获取与所述工艺阶段对应的异常边界，提取所述异常边界的上下限极值，得到极值区间；

7、当所述数据流中的实时数值超出所述极值区间时，根据所述实时数值与所述极值区间边界的差值计算偏离幅度，并进行异常评分，得到异常分数；

8、根据所述异常分数确定预警级别，生成预警标签，并根据所述预警标签进行规则匹配，输出分级预警指令。

9、第二方面，本发明提供了一种用于质量管控的工艺异常实时监测系统，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法的步骤。

10、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法的步骤。

11、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

12、（1）本发明通过提取多源同构传感器在不同空间位置上同步采集的数据流的空间协同特征得到特征向量，将不同测点之间的协同变化关系凝练为低维特征，克服了现有技术对各传感器数据流独立分析、忽略空间协同关系的缺陷。由于空间协方差矩阵的非对角元素量化了不同测点之间的相关性，经特征值分解与主成分提取后，在抑制局部噪声的同时保留全局协同信息，从而提升了对全局性异常的识别灵敏度，降低了因局部数据微小波动引发的无效报警。

13、（2）本发明通过提取工况状态的时间序列特征得到时序特征，并计算时序特征偏离预设历史分布模型的状态偏差值，根据状态偏差值对工况状态进行阶段划分得到工艺阶段。由于历史分布模型刻画了正常工况下时序特征的分布范围，以偏离程度触发阶段划分使得监测基准随工艺阶段动态切换，克服了固定阈值无法适应工况持续演进的缺陷，避免了工艺阶段切换时正常波动被误判为异常。

14、（3）本发明通过获取工艺阶段对应的异常边界并提取所述异常边界的上下限极值得到极值区间，在实时数值超出所述极值区间时根据实时数值与极值区间边界的差值计算偏离幅度并进行异常评分得到异常分数，再据此确定预警级别、生成预警标签并输出分级预警指令。由于异常边界由对应工艺阶段的历史运行轨迹经包络计算与投影得到，极值区间随工艺阶段动态适配，配合异常评分与分级预警，使监测系统既能界定随工艺阶段变化的异常边界，又能按风险程度对异常信号分级响应，提升了异常监测准确性与响应效率。

1.一种用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，所述提取所述数据流的空间协同特征，得到空间特征向量，包括：

3.根据权利要求1所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，所述根据所述空间特征向量确定工况状态，提取所述工况状态的时间序列特征，得到时序特征，包括：

4.根据权利要求1所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，所述计算所述时序特征偏离预设的历史分布模型的状态偏差值，包括：

5.根据权利要求1所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，所述根据所述状态偏差值对所述工况状态进行阶段划分，确定工艺阶段，包括：

6.根据权利要求1所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，所述获取与所述工艺阶段对应的异常边界，提取所述异常边界的上下限极值，得到极值区间，包括：

7.根据权利要求1所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，所述根据所述实时数值与所述极值区间边界的差值计算偏离幅度，并进行异常评分，得到异常分数，包括：

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法，其特征在于，所述根据所述异常分数确定预警级别，生成预警标签，并根据所述预警标签进行规则匹配，输出分级预警指令，包括：

9.一种用于质量管控的工艺异常实时监测系统，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的用于质量管控的工艺异常实时监测方法的步骤。