一种基于人机料法环的铝加工质量关联分析方法与流程

本发明属于工业数据分析，具体涉及一种基于人机料法环的铝加工质量关联分析方法。

背景技术：

1、铝加工涵盖熔铸、挤压、时效、表面处理等多道工序，产品质量受设备、工艺、物料、操作、环境等多维因素耦合影响。随着工业互联网与智能制造推进，铝加工质量管控正由事后抽检向全过程在线管控转型。现有研究已提出基于实时边缘计算的多源数据融合、基于物料族谱的多粒度数据存储，以及时间—点巡检—加料—检化验四维追溯体系，使全工序生产数据能够秒级同步至数据中台。然而，在如何将离散工序数据自动对齐为以物料为单元的连续数据段、如何在不依赖设备绝对时钟条件下实现跨工序时间轴对齐、以及如何将质量检测结果反向关联至各工序过程数据以支撑人机料法环因素关联分析等方面，仍存在尚未充分解决的技术难题。

2、公开号为cn118691167a的中国专利公开了一种铝型材生产全过程质量追溯管理系统及方法，通过节点定义单元对生产全过程进行节点定义，得到包括原材料采购、熔炼、挤压、热处理、表面处理、质量检测和运输等节点集合，并借助区块链存储各节点生产数据，通过数据比对验证数据是否被篡改。该方案在追溯链条完整性方面具有优势，但其节点集合以车间或工序为单位人工定义，属于管理层面的节点划分，而非基于设备信号自动触发的物料级事件；数据组织以生产节点为单位，未涉及以相邻物料节点事件为边界自动划分数据段的机制，也未见在不依赖设备绝对时钟条件下实现跨工序数据对齐的具体记载。其质量追溯主要依托区块链数据比对验证，尚未涉及将质量检测结果反向关联至各工序数据段并据此进行人机料法环因素关联分析。

3、另外，公开号为cn114862180a的中国专利公开了一种基于全生命周期的产品质量数据分析反馈方法及系统，获取设计、制造、服务阶段产品对象的关联映射关系，将生产阶段质量数据与制造阶段人机料法环因素组合成项集，基于关联规则挖掘按置信度降序排列，并通过级差分析判断质量问题源头阶段。该方案在利用人机料法环因素进行质量归因方面具有参考价值，但其数据组织以产品对象和bom结构为基础，未涉及以设备物理锚点信号自动生成物料节点事件的技术手段；跨阶段数据关联基于产品对象映射关系，未公开以物料节点时钟标签实现不依赖设备绝对时钟的跨工序时间轴对齐机制；分析方法采用关联规则挖掘与级差统计量，未涉及对数据段进行可靠性标记与筛选，以及通过差异检验输出关联因素和效应量的技术路径。

4、有鉴于此，如何在不依赖设备绝对时钟的情况下，以设备物理锚点信号自动生成物料节点事件和唯一标识，实现跨工序人机料法环数据的自动分段、时间轴对齐、可靠性筛选及质量关联分析，是本领域尚待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明解决的技术问题是：如何在不依赖设备绝对时钟的情况下，以设备物理锚点信号自动生成物料节点事件和唯一标识，实现跨工序人机料法环数据的自动分段、时间轴对齐、可靠性筛选及质量关联分析。

4、为解决上述技术问题，一方面，本发明提供如下技术方案：

5、一种基于人机料法环的铝加工质量关联分析方法，包括：根据铝加工设备的物理锚点信号，生成物料节点事件及对应的物料节点标识；

6、采集包含物料标识的人机料法环数据，将数据记录关联至所述物料节点标识，并以同一工序同一物料的相邻物料节点事件为边界划分数据段，生成所述数据段的物料节点时钟标签；依据物料流转关系构建所述数据段的物料节点时间轴，并为所述数据段附加关联就绪度标记；根据所述物料标识将质量检测结果关联至所述数据段，以关联后的质量检测结果对所述数据段分组，在所述物料节点时间轴上选取关联就绪度标记满足预设条件的所述数据段，输出人机料法环因素与质量检测结果的关联关系。

7、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述生成物料节点事件及对应的物料节点标识包括：从铝加工设备的控制系统中配置物理锚点信号，所述物理锚点信号具有信号标识、设备标识、工序标识、触发条件、时间戳精度、有效时间窗、物料状态变化前状态和物料状态变化后状态；将所述物理锚点信号触发时产生的物料状态变化确定为物料节点事件；按照工序标识、设备标识、信号标识、触发时间戳、物料标识和序列号生成物料节点标识。

8、作为本发明所述的一种优选方案，其中：还包括：在物理锚点信号缺失时，接收人工补录信息，所述人工补录信息包括事件类型、实际发生时间、物料标识、工序标识和设备标识，所述事件类型包括物料节点事件和区间关闭事件；根据所述人工补录信息中的工序标识、设备标识、实际发生时间、物料标识和序列号生成人工物料节点标识，并记录实际发生时间戳和系统录入时间戳；将超过设定时限的人工补录标记为严重缺失状态，并在关联就绪度标记中将数据完整性状态置为严重缺失、整体就绪度置为不可用。

9、作为本发明所述的一种优选方案，其中：按所述物料节点标识和同一工序同一物料的相邻物料节点事件划分数据段包括：采集人机料法环数据，每条数据记录包括采集时间戳、设备标识、工序标识、数据类别、数据项标识、值、质量码和物料标识；在物料节点事件触发时，将所述物料节点标识附加到当前物料节点事件与同一工序同一物料下一物料节点事件之间的数据记录；若下一物料节点事件尚未触发，则将数据记录暂存于临时缓存，待下一物料节点事件触发后按采集时间戳回填至当前物料节点标识对应的数据段，递增所述数据段的数据段版本，并仅对所述数据段及受边界影响的后续数据段重新执行数据段内数据记录排序和物料节点时钟标签生成；若下一物料节点事件在设定等待时限内仍未触发且收到人工补录信息的事件类型为区间关闭事件或工艺结束信号，则判定为下一物料节点事件缺失，以人工补录信息中的区间关闭事件或工艺结束信号作为区间关闭事件，生成结束物料节点标识后关闭区间，并递增所述数据段的数据段版本；若采集时间戳等于当前物料节点事件触发时刻，归属当前物料节点事件；若采集时间戳等于下一物料节点事件触发时刻，归属下一物料节点事件；若采集时间戳落入当前物料节点事件触发时刻与下一物料节点事件触发时刻之间，则按左闭右开区间归属当前物料节点事件；同一采集时间戳存在多个物料时，若数据记录自带物料标识，则按物料标识分别归属；若数据记录无物料标识，则按有效时间窗内唯一绑定的物料标识归属，无法唯一绑定时标记为待确认并暂不参与数据段划分。

10、作为本发明所述的一种优选方案，其中：生成所述数据段的物料节点时钟标签包括：对所述数据段内数据记录按采集时间戳排序，采集时间戳相同时按设备标识和数据项标识排序；按排序结果赋予相对数据点序号；根据所述物料节点标识和所述相对数据点序号生成物料节点时钟标签。

11、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述数据段为单物料数据段，其数据结构包括：段标识、数据段版本、物料标识、起始物料节点标识、结束物料节点标识、工序标识、起始物料节点时钟标签、结束物料节点时钟标签、数据记录集合和质量标签字段；所述段标识采用sha-256哈希算法生成；旧版本数据段标记为失效。

12、作为本发明所述的一种优选方案，其中：根据所述物料标识将质量检测结果关联至所述数据段包括：所述质量检测结果包括所述物料标识、检测时间、检测项、结果、缺陷类型、检测设备和检测标准；通过所述物料标识查找物料经历的数据段；将所述质量检测结果写入所述数据段的质量标签字段；在写入失败时，将所述数据段的数据完整性状态置为严重缺失，整体就绪度置为不可用，并输出写入失败原因。

13、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述关联就绪度标记包括数据完整性状态、采集连续性状态和上下游物料节点匹配状态；所述数据完整性状态根据必采数据项缺失率和关键项缺失情况确定，其中缺失率不大于第一缺失率阈值且无关键项缺失为完整，缺失率大于第一缺失率阈值且不大于第二缺失率阈值、且无关键项缺失为部分缺失，缺失率大于第二缺失率阈值或关键项缺失为严重缺失；所述采集连续性状态根据同一数据项按采集时间戳排序后的相邻数据记录时间间隔和人工补录情况确定，数据段整体采集连续性状态按关键项优先、非关键项取最差状态确定，其中时间间隔不大于采集周期与第一时间隔倍数阈值的乘积为连续，时间间隔大于采集周期与第一时间隔倍数阈值的乘积且不大于采集周期与第二时间隔倍数阈值的乘积为中断，时间间隔大于采集周期与第二时间隔倍数阈值的乘积为严重中断，存在未超过设定时限的人工补录为人工补录状态；存在超过设定时限的人工补录时，数据完整性状态为严重缺失，采集连续性状态为人工补录状态，整体就绪度为不可用；所述上下游物料节点匹配状态根据所述物料标识和物料流转指纹确定，其中数据段的物料流转指纹与上下游数据段的物料流转指纹关键项一致为匹配，关键项一致但动态项不一致为部分匹配，关键项不一致为不匹配；根据所述数据完整性状态、所述采集连续性状态和所述上下游物料节点匹配状态确定整体就绪度：当所述数据完整性状态为完整、所述采集连续性状态为连续、且所述上下游物料节点匹配状态为匹配时，所述整体就绪度为可靠；当所述数据完整性状态为严重缺失、或所述采集连续性状态为人工补录状态、或所述上下游物料节点匹配状态为不匹配时，所述整体就绪度为不可用；其余情况所述整体就绪度为辅助参考。

14、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述依据物料流转关系构建所述数据段的物料节点时间轴包括：所述物料流转指纹中，关键项包括合金牌号、铝棒批次、供应商和熔铸炉次号；动态项包括挤压机台号、时效炉号和表面处理槽号；所述关键项用于判定物料身份一致性，所述动态项用于记录工序流转差异；所述物料流转指纹按工序逐步更新，熔铸后包括合金牌号、铝棒批次、供应商、熔铸炉次号，挤压后增加挤压机台号，时效后增加时效炉号，表面处理后增加表面处理槽号；按铝加工工序流转顺序构建物料节点时间轴，节点为物料节点事件，边为物料流转关系；上下游数据段通过所述物料标识和所述物料流转指纹关联。

15、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述输出人机料法环因素与质量检测结果的关联关系包括：在所述物料节点时间轴上选取整体就绪度为可靠的所述数据段；按检测项分别以所述质量检测结果对选取的可靠数据段构建合格组和缺陷组；提取所述数据段中人机料法环因素的统计特征；对所述合格组和所述缺陷组进行差异检验，输出关联因素、统计量、显著性值和效应量。

16、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明的技术效果如下：本发明通过设备物理锚点信号自动生成物料节点事件，不依赖设备绝对时钟；通过物料节点标识和物料流转指纹实现跨工序数据对齐，物料节点时钟标签用于数据段内索引，通过关联就绪度标记筛选可靠数据段，通过质量检测结果反向关联各工序数据段，实现人机料法环因素与质量结果的自动关联分析，提高铝加工质量追溯和工艺优化效率。