一种基于SPC的智能便捷全行业数据分析系统及方法与流程

一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统及方法
技术领域
1.本发明涉及生产流程控制技术领域，尤其涉及一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统及方法。


背景技术：

2.统计过程控制(statistical process control，本文简称spc)系统目前大多应用于半导体制造领域，但是在传统的制造业却是比较少见。而随着全球经济的不断发展，制造业同样需要不断发展与创新。spc是一种科学的质量控制方法，能够有效的提高生产效率，控制生产成本，提升产品质量。
3.各行各业的企业信息化已是大势所趋，随之出现的是诸如erp(企业制造资源计划)、mes(制造执行系统)、aps(进阶生产规划及排程系统)等各式各样的信息化系统。而每个系统都是各自完全独立的，如果需要对系统数据进行分析大多数情况下不得不进行系统的二次开发，对spc系统提供获取数据的定制化接口。
4.现有的技术缺点在于：开发效率低：制造业工厂信息化系统较多且不同工厂，不同行业对数据分析场景与需求都不同，导致很多分析功能都需要定制开发。这样工作量很大，因为只要分析场景发生变化就需要重新开发。灵活性不够：制造业尤其是石化等连续生产的企业，由于生产流程复杂，工艺员往往需要在工艺、设备等因素变化发生变化时改比数据分析场景，这就需要开发人员重新开发程序，使用人员不能自行调整分析场景。分析场景限性：数据采集系统仅限于mes系统，但是目前企业信息化已经高度融合，对应很多场景分析需要基础多个系统的数据，如果只能取mes数据分析场景与分析效果存在局限性。获取数据过于复杂：对复杂数据需要对关键信息多次过滤，性能和稳定性都不能保证。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统及方法，其解决了获取数据过于复杂的技术问题。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
9.第一方面，本发明实施例提供一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统，所述系统包括：
10.数据采集模块，用于接收用户输入的数据源信息和数据查询指令，并基于所述数据源信息连接与其相应的数据源，并进一步根据数据查询指令获取所述数据源中的与所述数据查询指令对应的数据，并将该数据作为原始数据；
11.spc模块，用于针对所述原始数据根据用户预先设置的控制方案进行处理，获取处理结果；
12.所述用户预先设置的控制方案包括：用户设置的控制图的类型信息、用户设置的
小数位数的规则、用户确定的判异准则。
13.优选的，
14.所述数据采集模块包括可视化界面；
15.所述可视化界面，用于接收用户输入的数据源信息；
16.所述数据源信息为用于连接外部企业系统的数据库信息、插件信息、接口信息、实时数据库信息中的一种；
17.所述数据库信息包括：数据库地址、数据库类型、数据库账号与密码；
18.所述插件信息包括：实现数据采集模块与外部企业系统连接的连接字符；
19.所述接口信息包括：接口地址、接口的账号和密码；
20.所述实时数据库信息包括：实时数据库的版本、实时数据库的连接地址、实时数据库的连接账号、实时数据库的连接账号密码；
21.所述可视化界面在接收用户输入的数据源信息后，所述数据采集模块与所述数据源信息所对应的数据库或插件或接口或实时数据库进行匹配对接；
22.所述可视化界面，还用于在所述数据采集模块与所述数据源信息所对应的数据库或插件或接口或实时数据库进行匹配对接后，获取用户输入的数据查询指令，进一步所述数据采集模块根据所述数据查询指令获取与所述数据采集模块匹配对接的数据库或插件或接口或实时数据库中与所述数据查询指令对应的数据，并将该数据作为原始数据。
23.优选的，
24.所述数据源中的数据包括外部企业系统针对样品按照不同的指标进行检验的检验结果；
25.所述数据查询指令为获取符合预先设定的过滤条件的数据；
26.所述预先设定的过滤条件包括：指标名称、检测时间、样品。
27.优选的，
28.所述spc模块包括：
29.控制方案管理单元，用于接受用户设置的控制方案；
30.所述用户设置的控制图的类型信息包括用户在预先设定的多种控制图类型中所选择的控制图的类型和/或与用户所选择的控制图的类型对应的设置信息；
31.所述多种控制图类型包括：平均值-标准差控制图、平均值-极差控制图、中位数-极差控制图、单值-移动极差控制图、缺陷数控制图、单位缺陷数控制图、不合格品数控制图、不合格品率控制图；
32.其中，平均值-标准差控制图、平均值-极差控制图、中位数-极差控制图、单值-移动极差控制图所对应的设置信息包括用户设定的上限值和下限值、用户设置的目标值、用户设定的数量；
33.其中，缺陷数控制图、单位缺陷数控制图、不合格品数控制图、不合格品率控制图所对应的设置信息包括对所述原始数据进行分组的规则；
34.所述用户选择的判异准则为用户在预先设置的判异准则库中所选择的判异准则；
35.所述判异准则库中包括多条预先设定的判异准则；
36.所述执行单元，用于获取用户在预先设定的第一计算模式类型和第二计算模式类型中所选择的计算模式类型，并基于用户所选择的计算模式类型和用户设置的控制方案对
所述原始数据进行处理，获取处理结果。
37.优选的，
38.所述spc模块还包括：判异准则单元；
39.所述判异准则库存储于所述判异准则单元；
40.其中，所述判异准则库包括：第一判异准则；
41.所述第一判异准则包括：在单值-移动极差图中，若原始数据在进行分组后的分组的平均值超出用户设定的上限值和下限值时为异常数据。
42.优选的，
43.基于用户所选择的计算模式类型和用户设置的控制方案对所述原始数据进行处理，获取处理结果，具体包括：
44.根据所述控制方案中的控制图的类型对所述原始数据进行相应的分组，得到多个分组；
45.根据所述用户所选择的计算模式类型，获取相应的计算结果；
46.根据所述计算结果按照所述判异准则为用户在判异准则库中确定的准则对原始数据进行数据判异，获取判异结果；
47.将经过数据判异后的原始数据返回至可视化界面。
48.优选的，所述根据所述控制方案中的控制图的类型对所述原始数据进行相应的分组，得到多个分组；具体包括：
49.若所述控制方案中的控制图的类型为平均值-标准差控制图、平均值-极差控制图、中位数-极差控制图、单值-移动极差控制图中的一种，则将所述用户设定的数量作为子组容量进行分组，获取多个分组；
50.若所述控制方案中的控制图的类型为缺陷数控制图、单位缺陷数控制图、不合格品数控制图、不合格品率控制图中的一种，则根据不良品数和抽检数进行分组，获取多个分组。
51.优选的，
52.根据所述用户所选择的计算模式类型，获取相应的计算结果，具体包括：
53.若用户所选择的计算模式类型为第一计算模式时，则根据子组容量和控制图类型确定与所述子组容量和控制图类型对应的预先设定的计算系数，进一步调用预先设置的matlab计算工具采用所述计算系数获取控制线；
54.所述控制线分别包括第一数值和第二数值的水平线；
55.所述第一数值由公式(1)得到，所述公式(1)为：
56.q＝a ks；
57.其中，q为第一数值；
58.a为原始数据的均值；
59.s为原始数据的标准差；
60.k为与所述子组容量和控制图类型对应的预先设定的计算系数；
61.所述第二数值由公式(2)得到，所述公式(2)为：
62.w＝a-ks；
63.其中，w为第二数值；
64.若用户所选择的计算模式类型为第二计算模式时，则调用预先设置的matlab计算工具采用公式(3)获取第一数值q以及采用公式(4)获取第二数值w，进一步，根据第一数值和第二数值获取控制线；
65.所述公式(3)为：
66.q＝a 3s；
67.所述公式(4)为：
68.q＝a-3s。
69.优选的，
70.所述spc模块还包括：异常处理单元、系数管理单元；
71.所述异常处理单元，用于将判异结果为异常的数据标记成红色；
72.还用于在获取管理人员针对异常的数据输入原因信息后，将异常数据的颜色恢复正常；
73.其中，所述预先设定的计算系数存储于所述系数管理单元中。
74.第二方面，本发明是实施例提供一种基于spc的智能便捷全行业数据分析方法，所述方法由上述任一所述系统所执行。
75.(三)有益效果
76.本发明的有益效果是：
77.本发明的一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统，由于采用数据采集模块，相对于现有技术而言，其可以从连接外部企业系统的关系数据库、实时数据库、web service等各类数据源采集数据，实现跨系统获取数据。
78.本发明的一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统，由于数据采集模块提供了一个可视化界面，用户可自行调整数据源及对应的分析数据，实现分析场景的灵活切换，同时对数据的过滤更为简洁方便。
附图说明
79.图1为本发明的一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统结构示意图；
80.图2为本发明的一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统中spc模块的结构示意图。
具体实施方式
81.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
82.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
83.参见图1，本实施例提供一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统，所述系统包括：
84.数据采集模块，用于接收用户输入的数据源信息和数据查询指令，并基于所述数
据源信息连接与其相应的数据源，并进一步根据数据查询指令获取所述数据源中的与所述数据查询指令对应的数据，并将该数据作为原始数据。
85.spc模块，用于针对所述原始数据根据用户预先设置的控制方案进行处理，获取处理结果。
86.所述用户预先设置的控制方案包括：用户设置的控制图的类型信息、用户设置的小数位数的规则、用户确定的判异准则。
87.在具体应用中用户设置的小数位数的规则是用于确定原始数据和计算结果的精度，假设控制方案小数位数的规则设定为2，原始数据是9.998、9.2139、9.1，那么经过处理后返回到页面的原始数据为10.00、9.21、9.10，计算出来的平均值是9.4373，返回给前端是保留两位小数的9.44。
88.在具体应用中，还通过echart图表展示spc的处理结果。
89.在本实施例的实际应用中，所述数据采集模块包括可视化界面。
90.所述可视化界面，用于接收用户输入的数据源信息。
91.所述数据源信息为用于连接外部企业系统的数据库信息、插件信息、接口信息、实时数据库信息中的一种。
92.所述数据库信息包括：数据库地址、数据库类型、数据库账号与密码。
93.所述插件信息包括：实现数据采集模块与外部企业系统连接的连接字符。
94.所述接口信息包括：接口地址、接口的账号和密码。
95.所述实时数据库信息包括：实时数据库的版本、实时数据库的连接地址、实时数据库的连接账号、实时数据库的连接账号密码。
96.所述可视化界面在接收用户输入的数据源信息后，所述数据采集模块与所述数据源信息所对应的数据库或插件或接口或实时数据库进行匹配对接。
97.所述可视化界面，还用于在所述数据采集模块与所述数据源信息所对应的数据库或插件或接口或实时数据库进行匹配对接后，获取用户输入的数据查询指令，进一步所述数据采集模块根据所述数据查询指令获取与所述数据采集模块匹配对接的数据库或插件或接口或实时数据库中与所述数据查询指令对应的数据，并将该数据作为原始数据。
98.在本实施例的实际应用中，所述数据源中的数据包括外部企业系统针对样品按照不同的指标进行检验的检验结果。
99.在本实施例具体应用中，所述数据源中的数据在面对不同的外部系统时，里面的数据是不同的，如果外部系统是实验室系统那么数据源中的数据是以样品的各项指标分析结果作为样本进行分析，如果是半导体制造企业的系统则将电子元器件的工艺质量作为样本进行分析的，还有比如汽车零部件生产企业的系统则是将汽车零件的各项数据作为样本进行分析。
100.所述数据查询指令为获取符合预先设定的过滤条件的数据。
101.所述预先设定的过滤条件包括：指标名称、检测时间、样品。
102.在具体应用中，比如食品加工厂需要对一段时间内所采购油脂类原料的dbp、dehp、丙二醛、脂肪酸组成、苯并(α)芘等各项食品安全指标的检验结果进行分析，这些数据一般保存于工厂的lims(实验室信息管理)系统的数据库中。
103.因此，在数据采集模块中配置创建一条连接实例，根据lims系统的数据库信息，使
得数据采集模块与lims系统的数据库建立连接，连接成功后配置数据查询的语句(也就是本实施例中的数据查询指令)，在查询语句中可使用通配符标识出过滤条件，如果查询的数据字段不明确或者过多，可进行字段配置，只勾选需要参与分析的字段并配置字段别名。
104.本实施例的查询语句为查询样品的检验结果，其中过滤条件设置为指标名称、检测时间、样品。
105.在本实施例的实际应用中，所述spc模块包括：
106.控制方案管理单元，用于接受用户设置的控制方案。
107.所述用户设置的控制图的类型信息包括用户在预先设定的多种控制图类型中所选择的控制图的类型和/或与用户所选择的控制图的类型对应的设置信息。
108.所述多种控制图类型包括：平均值-标准差控制图、平均值-极差控制图、中位数-极差控制图、单值-移动极差控制图、缺陷数控制图、单位缺陷数控制图、不合格品数控制图、不合格品率控制图。
109.其中，平均值-标准差控制图、平均值-极差控制图、中位数-极差控制图、单值-移动极差控制图所对应的设置信息包括用户设定的上限值和下限值、用户设置的目标值、用户设定的数量。
110.其中，缺陷数控制图、单位缺陷数控制图、不合格品数控制图、不合格品率控制图所对应的设置信息包括对所述原始数据进行分组的规则。
111.所述用户选择的判异准则为用户在预先设置的判异准则库中所选择的判异准则。
112.所述判异准则库中包括多条预先设定的判异准则。
113.在具体应用中，判异准则库中包括常见的判异准则外包括第一判异准则。判异准则库中的判异准则由系统初始化默认提供，法新增删除，仅允许修改其中的参数、可能原因以及备注等信息。
114.所述执行单元，用于获取用户在预先设定的第一计算模式类型和第二计算模式类型中所选择的计算模式类型，并基于用户所选择的计算模式类型和用户设置的控制方案对所述原始数据进行处理，获取处理结果。
115.在本实施例的实际应用中，所述spc模块还包括：判异准则单元。
116.所述判异准则库存储于所述判异准则单元。
117.其中，所述判异准则库包括：第一判异准则。
118.所述第一判异准则包括：在单值-移动极差图中，若原始数据在进行分组后的分组的平均值超出用户设定的上限值和下限值时为异常数据。
119.在本实施例的实际应用中，基于用户所选择的计算模式类型和用户设置的控制方案对所述原始数据进行处理，获取处理结果，具体包括：
120.根据所述控制方案中的控制图的类型对所述原始数据进行相应的分组，得到多个分组。
121.根据所述用户所选择的计算模式类型，获取相应的计算结果。
122.根据所述计算结果按照所述判异准则为用户在判异准则库中确定的准则对数据进行数据判异，获取判异结果。
123.将经过数据判异后的原始数据返回至可视化界面。
124.在本实施例的实际应用中，所述根据所述控制方案中的控制图的类型对所述原始
数据进行相应的分组，得到多个分组；具体包括：
125.若所述控制方案中的控制图的类型为平均值-标准差控制图、平均值-极差控制图、中位数-极差控制图、单值-移动极差控制图中的一种，则将所述用户设定的数量作为子组容量进行分组，获取多个分组。
126.举例说明，假设原始数据有104项，用户设定的数量为5，那么分组后会得到20组数据，最后4项不满一组被舍弃。
127.若所述控制方案中的控制图的类型为缺陷数控制图、单位缺陷数控制图、不合格品数控制图、不合格品率控制图中的一种，则根据不良品数和抽检数进行分组，获取多个分组。
128.在本实施例的实际应用中，根据所述用户所选择的计算模式类型，获取相应的计算结果，具体包括：
129.若用户所选择的计算模式类型为第一计算模式时，则根据子组容量和控制图类型确定与所述子组容量和控制图类型对应的预先设定的计算系数，进一步调用预先设置的matlab计算工具采用所述计算系数获取控制线。
130.预先设置的matlab计算工具可以是直接在本系统所在服务器上安装的matlab compile runtime(matlab运行环境，简称mcr)。也可以是在别的服务上安装mcr，将调用的相关程序打包注册成服务，最后通过网络请求的方式调用服务获取计算结果。
131.所述控制线分别包括第一数值和第二数值的水平线；
132.所述第一数值由公式(1)得到，所述公式(1)为：
133.q＝a ks；
134.其中，q为第一数值；
135.a为原始数据的均值；
136.s为原始数据的标准差；
137.k为与所述子组容量和控制图类型对应的预先设定的计算系数；
138.所述第二数值由公式(2)得到，所述公式(2)为：
139.w＝a-ks；
140.其中，w为第二数值；
141.若用户所选择的计算模式类型为第二计算模式时，则调用预先设置的matlab计算工具采用公式(3)获取第一数值q以及采用公式(4)获取第二数值w，进一步，根据第一数值和第二数值获取控制线；
142.所述公式(3)为：
143.q＝a 3s；
144.所述公式(4)为：
145.q＝a-3s。
146.在本实施例的实际应用中，所述spc模块还包括：异常处理单元、系数管理单元。
147.所述异常处理单元，用于将判异结果为异常的数据标记成红色；
148.比如原始数据有100项，每5项分成一组，共20组。均值图的计算结果是算出每组的平均值，判异准则是对这20个平均值进行判定的。
149.还用于在获取管理人员针对异常的原始数据输入原因信息后，将异常数据的颜色
恢复正常。
150.其中，所述预先设定的计算系数存储于所述系数管理单元中。
151.其中所述预先设定的计算系数为系统默认提供177个初始数据(来源《质量专业理论与实物(中级)2014年修订版》)。如果系数不能满足于计算需求，另可自行增加对应系数值。
152.本实施例中的一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统，由于采用数据采集模块，相对于现有技术而言，其可以从连接外部企业系统的关系数据库、实时数据库、web service等各类数据源采集数据，实现跨系统获取数据。
153.本实施例中的一种基于spc的智能便捷全行业数据分析系统，由于数据采集模块提供了一个可视化界面，用户可自行调整数据源及对应的分析数据，实现分析场景的灵活切换，同时对数据的过滤更为简洁方便。
154.由于本发明上述实施例所描述的系统，为实施本发明上述实施例的方法所采用的系统，故而基于本发明上述实施例所描述的方法，本领域所属技术人员能够了解该系统的具体结构及变形，因而在此不再赘述。凡是本发明上述实施例的方法所采用的系统都属于本发明所欲保护的范围。
155.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
156.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
157.应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
158.此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
159.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
160.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。