生产设备效能数据处理方法和装置与流程

本技术涉及智能生产制造领域，尤其涉及一种生产设备效能数据处理方法和装置。

背景技术：

1、oee（overall equipment effectiveness, 设备综合效率）是制造企业衡量设备利用水平、生产节拍损耗和质量损耗的重要指标。典型oee通常由时间利用因子、性能因子和质量因子三个维度共同决定。传统制造执行系统或设备综合效率统计系统通常通过设备运行状态、人工报工数据、质量数据和异常停机记录来计算oee。

2、然而，在实际工厂现场，oee统计往往存在物理数据和人工语义数据脱节的问题。一方面，操作人员可以在终端异步录入良品数、不良品数或异常原因；另一方面，设备底层的实际物理动作来自可编程逻辑控制器（plc）、行程开关、传感器、三色灯、电机使能或主轴动作等信号。若系统只依赖人工报工或单一运行电平，容易出现以下技术问题：

3、第一，人工报工产出可能超过设备物理动作上限。操作人员可以在终端录入超出设备实际生产能力的产量数据，而传统系统仅在应用层对报工数据进行格式校验或阈值校验，难以及时发现人工报工与设备真实物理动作之间的逻辑互斥。当虚假报工数据已经写入数据库后，再进行事后核对会导致财务结算、产能分析和设备综合效率报表失真。

4、第二，设备空循环和无效动作难以识别。设备实际动作次数可能远多于报工产量对应的理论循环次数，可能由空循环、试模、未登记产出或无效动作引起。传统系统缺乏对这种空循环损耗的自动识别机制，导致设备综合效率中的性能开动率因子计算不准确。

5、第三，设备处于运行状态但缺乏有效物理动作时难以被察觉。传统设备综合效率统计系统通常将设备运行电平或绿灯状态等同于有效生产时间，但设备处于运行状态并不必然意味着其完成了有效物理动作，可能存在“绿灯空转”或零负载运行的情况。

6、第四，异常停机原因缺乏强制绑定机制，导致根因分析不准确。传统系统通常记录异常停机时间，但异常原因多依赖人员自愿选择或事后补录，异常停机时间片段与原因代码之间缺乏强制绑定，导致停机根因分析数据不可信。

7、因此，需要一种能够将底层物理动作数据、人工报工语义数据和异常归因数据进行跨模态校验的技术方案，在数据写入源头对异常数据进行质量控制，在统计过程中识别空循环和空转损耗，并对异常停机时间进行强制归因绑定，从而提高设备效能统计的客观性、实时性和可信度。

技术实现思路

1、本技术提供一种生产设备效能数据处理方法和装置。

2、根据本技术的第一方面，本技术提供一种生产设备效能数据处理方法，包括：

3、获取目标设备在目标统计周期内的状态信号和动作信号，并基于所述状态信号确定所述目标设备的运行时间信息和停机时间信息，基于所述动作信号确定所述目标设备对应的物理动作计数信息；

4、获取与所述目标统计周期对应的人工上报生产数据；

5、获取所述目标设备在当前生产任务下的单次物理动作所对应的有效产出系数；

6、基于所述物理动作计数信息、所述人工上报生产数据和所述有效产出系数，计算跨模态校验偏差；

7、根据所述跨模态校验偏差的判定结果，执行相应的数据质量控制处理，所述数据质量控制处理包括将所述人工上报生产数据标记为有效状态、无效状态或待复核状态；

8、基于经过所述数据质量控制处理后的所述物理动作计数信息、所述人工上报生产数据和所述有效产出系数，生成设备效能评估数据。

9、本技术所涉及的方法中，所述根据所述跨模态校验偏差的判定结果，执行相应的数据质量控制处理，包括：

10、当所述跨模态校验偏差的判定结果为所述人工上报生产数据超过设备物理动作上限、报工过量偏差大于第一容差阈值时，将所述人工上报生产数据标记为无效状态，在所述人工上报生产数据提交数据库之前直接拦截该数据，取消其向可信生产数据集的写入操作；

11、当所述跨模态校验偏差的判定结果为存在动作-产出不匹配、动作冗余偏差大于第二容差阈值时，将该动作冗余的非严重异常数据标记为待复核状态，将所述人工上报生产数据及其对应的设备动作证据索引分流存入与可信生产数据集完全逻辑隔离的独立待复核数据区，不直接阻断数据提交链路，仅标记该数据暂不参与设备效能指标计算，待人工复核完成并确认有效后再同步至可信生产数据集；

12、当所述跨模态校验偏差处于预设有效容差范围内时，将所述人工上报生产数据标记为有效状态，将该人工上报生产数据、校验结果及对应的设备动作证据索引作为同一提交单元原子写入可信生产数据集，仅在提交过程中出现写入失败时触发事务回滚操作。

13、本技术所涉及的方法中，还包括：

14、获取所述目标设备的设备标识、所述当前生产任务的任务标识以及所述当前生产任务的有效起止时间；

15、基于所述设备标识、所述任务标识以及所述有效起止时间，确定校验时间窗；

16、将所述物理动作计数信息、所述人工上报生产数据与所述校验时间窗绑定。

17、本技术所涉及的方法中，所述获取目标设备在目标统计周期内的状态信号和动作信号，并基于所述状态信号确定所述目标设备的运行时间信息和停机时间信息，基于所述动作信号确定所述目标设备对应的物理动作计数信息，包括：

18、将相邻时间差小于预设去抖时长的多个动作脉冲合并为一个候选动作事件；

19、根据所述候选动作事件的信号源标识和事件序列号删除重复的所述候选动作事件；

20、排除发生在维护状态、点动状态、试机状态、换型状态以及未绑定生产任务状态中的所述候选动作事件，得到有效动作事件集合；

21、根据所述有效动作事件集合中有效动作事件的数量，确定所述物理动作计数信息。

22、本技术所涉及的方法中，所述获取所述目标设备在当前生产任务下的单次物理动作所对应的有效产出系数，包括：

23、根据有效动作事件发生时对应的额定腔位数、有效腔位掩码和产品换算系数确定所述单次物理动作所对应的有效产出系数，并满足：

24、kᵢ =σ_{j=1}^{cᵢ}aᵢⱼrⱼ，

25、其中，kᵢ为第i次动作的有效产出系数 ，cᵢ为第i次有效动作对应的额定腔位数，aᵢⱼ表示第j个腔位在该有效动作发生时是否处于有效生产状态，rⱼ为第j个腔位对应的产品换算系数；

26、当生产过程中发生腔位停用、产品切换或任务参数版本变更时，自对应变更时刻起采用变更后的参数计算后续有效动作所对应的有效产出系数。

27、本技术所涉及的方法中，所述跨模态校验偏差包括报工过量偏差和动作冗余偏差；

28、所述方法还包括：

29、根据所述物理动作计数信息 n_io 和所述有效产出系数kᵢ，确定设备理论产出量qp = σ_{i=1}^{n_io} kᵢ；

30、根据所述人工上报生产数据中的产出总量 qr 和所述设备理论产出量 qp，计算产出偏差 d = qr − qp；

31、当所述产出偏差 d 大于第一容差阈值时，判定所述人工上报生产数据存在所述报工过量偏差，所述人工上报生产数据超过设备物理动作上限；

32、当所述产出偏差 d 小于负的第二容差阈值时，判定所述目标设备存在所述动作冗余偏差，所述设备理论产出量显著高于所述人工上报生产数据。

33、本技术所涉及的方法中，还包括空转损耗识别步骤：

34、获取当前生产任务的标准动作周期时长；

35、基于所述运行时间信息和所述标准动作周期时长计算理论动作次数；

36、基于所述理论动作次数与所述物理动作计数信息计算空转偏差；

37、当所述空转偏差大于第三容差阈值时，判定所述目标设备处于运行状态但缺乏有效物理动作支撑，并生成空转损耗记录或下发控制指令。

38、本技术所涉及的方法中，所述数据质量控制处理还包括质量闭环校验步骤：

39、计算所述人工上报生产数据中的产出总量与基于所述物理动作计数信息换算的预期产出总量之间的差值；

40、当所述差值的绝对值大于质量统计容差阈值时，阻断当前统计周期内质量指标或设备效能评估数据的生成。

41、本技术所涉及的方法中，还包括异常停机归因步骤：

42、当检测到所述目标设备的异常停机事件时，控制人机交互终端进入强制归因交互状态；

43、在所述强制归因交互状态下，限制用户继续执行后续报工、排产确认或异常结案操作，直至接收到有效的异常原因信息；

44、将所述异常原因信息与所述异常停机事件的时间信息、所述目标设备的设备标识和当前生产任务的任务标识进行绑定，生成异常归因记录。

45、根据本技术的第二方面，本技术提供一种生产设备效能数据处理装置，包括：

46、信号采集模块，用于获取目标设备在目标统计周期内的状态信号和动作信号，并基于所述状态信号确定所述目标设备的运行时间信息和停机时间信息，基于所述动作信号确定所述目标设备对应的物理动作计数信息；

47、报工数据获取模块，用于获取与所述目标统计周期对应的人工上报生产数据；

48、理论产出获取模块，用于获取所述目标设备在当前生产任务下的单次物理动作所对应的有效产出系数；

49、偏差计算模块，用于基于所述物理动作计数信息、所述人工上报生产数据和所述有效产出系数，计算跨模态校验偏差；

50、数据质量控制模块，用于根据所述跨模态校验偏差的判定结果，执行相应的数据质量控制处理；

51、效能数据生成模块，用于基于经过所述数据质量控制处理后的所述物理动作计数信息、所述人工上报生产数据和所述有效产出系数，生成设备效能评估数据。

52、由于采用了以上技术方案，使本技术具备的有益效果在于：

53、本技术实施例提供一种生产设备效能数据处理方法和装置，包括：获取目标设备在目标统计周期内的状态信号和动作信号，并基于状态信号确定目标设备的运行时间信息和停机时间信息，基于动作信号确定目标设备对应的物理动作计数信息；获取与目标统计周期对应的人工上报生产数据；获取目标设备在当前生产任务下的单次物理动作所对应的有效产出系数；基于物理动作计数信息、人工上报生产数据和有效产出系数，计算跨模态校验偏差；根据跨模态校验偏差的判定结果，执行相应的数据质量控制处理，数据质量控制处理包括将人工上报生产数据标记为有效状态、无效状态或待复核状态；基于经过数据质量控制处理后的物理动作计数信息、人工上报生产数据和有效产出系数，生成设备效能评估数据。本技术通过物理动作计数与人工报工的跨模态校验，在数据入库前拦截虚假报工及产出不匹配异常，有效解决物理数据与人工语义数据脱节导致效能评估失真的技术难题。