一种全流程的生产自诊断及优化系统技术方案

本发明专利技术涉及的全流程的生产自诊断及优化系统，包括数据采集器、数据库、数据分析模块和自诊断与评估模块，数据库与数据采集器连接，数据分析模块、自诊断与评估模块和数据应用模块分别连接在数据库上，用于全流程生产中的工艺、质量和设备的监测和诊断优化，能够实现工艺缺陷快速自动识别，质量问题的追溯预警以及设备运行性能监控；扩展性好，可针对单个机组或几个机组进行生产自诊断及优化；能够适应智能制造时代生产的透明化、可控化要求，是未来数字化、智能化工厂建设的基础。

【技术实现步骤摘要】
一种全流程的生产自诊断及优化系统
本专利技术涉及了加工流程管控系统领域，具体的是一种全流程的生产自诊断及优化系统。
技术介绍
目前流程行业或离散行业不同控制系统及管理系统的数据分布在不同平台，如L1、L2和MES系统中，存储关系与逻辑差异较大，专业人员数据收集和整理工作占了整个数据分析工作的70％左右，工作量大，且效率低下，工艺失效、设备异常、质量追溯等问题查找都比较困难；造成了这些问题只有事后处理，没有事中控制，更没有事前预防；在生产过程中没有有效的控制手段，异常变化观察、波动规律寻找、异常现象判断及分析策略模式并未形成。同时生产中积累的大量过程参数、历史数据没有得到充分利用，没有用来发现其中的规律，未能持续的优化工艺并提高和稳定产品质量，造成数据资源的沉积和浪费。另一方面，国内在流程行业特别是金属加工的全流程质量管控方面开展了一些工作，在一些企业已经实施了全流程质量管控系统，在质量改善方面取得了一定的效果。但由于这些全流程质量管控系统通常比较庞大，实施时间长、成本也较高，比如在数据采集方面需要连接到不同生产设备的底层PLC，采集后再对各数据变量进行对应、识别、时间和空间关系的整理，没有较好的利用现有已完成的数据采集源，以及已完成的采集工作；有时由于某些设备缺少如L2级系统的支撑，在数据关联索引方面存在不足，而导致新增L2级系统的成本投入；最后全流程质量系统主要偏向于工艺质量方面的诊断优化，对于设备方面还未涉及，由于工艺质量问题与设备紧密相关，这导致现有系统在分析问题时存在不足。
技术实现思路
为了克服现有技术中的至少缺陷，本专利技术实施例提供了一种全流程的生产自诊断及优化系统，结构简单，使用方便，能够用于全流程生产中的工艺、质量和设备的监测和诊断优化，能够实现工艺缺陷快速自动识别，质量问题的追溯预警以及设备运行性能监控。本专利技术涉及的一种全流程的生产自诊断及优化系统，包括数据采集器、数据库、数据分析模块和自诊断与评估模块，所述数据库与所述数据采集器连接，所述数据分析模块、所述自诊断与评估模块和所述数据应用模块分别连接在所述数据库上，其中：所述数据采集器用于与全流程设备或传感器的数据源进行连接，并实时读取、预处理、临时存储相应生产数据或检测数据；所述数据库采用无损数据压缩算法，用于对实时产生的生产数据或检测数据按时间序列或事件信号进行处理、压缩并存储，同时提取数据特征量进行全流程数据的关联；所述数据分析模块，用于针对全流程生产工艺的特点，对存储在所述数据库中的生产数据或实验数据进行分析；所述自诊断与评估模块用于针对全流程各生产设备的特点，同时嵌入用户规则、过程性能优化引擎和频谱分析工具，通过样本学习和缺陷库的建立以及用户对参数或信号的预先设置，对工艺、质量与设备的动态监控、诊断、评估与预警。进一步地，还包括数据应用模块，所述数据应用模块用于生产数据或检测数据进行报表展示、导出、分享。进一步地，所述数据采集器包括IBAFILE接口、ADO/ODBC/JDBC接口、API接口、OPC接口，所述数据采集器支持以太网、RS232串口和Modbus通讯。进一步地，所述数据采集器包括用于对数据进行缓存和预处理的轻型数据库，所述数据采集器还用于实时监测网络状态，在网络故障状态下按时间序列将数据缓存在轻型数据库中，并能在故障消除后进行缓存数据检测，以及新的数据继续读取。进一步地，所述数据分析模块包括分析规则设置单元和过程数据分析引擎，所述分析规则设置单元与所述过程数据分析引擎信号连接，所述分析规则设置单元用于根据用户需求对过程数据分析引擎分析的数据类别进行选择、调整、新增或删除，所述数据分析引擎具有关键细节分析单元、群组多参数分析单元、SPC过程质量分析单元和特定功能分析单元。进一步地，所述自诊断与评估模块具有频谱分析单元，所述频谱分析单元用于通过傅里叶变换对轧机设备动态和执行机构的故障进行快速分析。进一步地，所述自诊断与评估模块具有评估规则设置单元和评估函数模型，所述自诊断与评估模块基于评估规则设置单元和评估函数模型，对各个质量环节的关键参数形成工艺规则库，并将工艺规则库形成机器语言，根据这些规则对生产过程的各个参数进行实时判异，并将判异结果显示在HMI画面上，对质量异常事件自动报警。进一步地，所述自诊断与评估模块具有过程性能优化引擎，所述过程性能优化引擎用于根据生产率、成材率、设备开动率、能源消耗的基准进行分类，建立标准样本库。进一步地，所述自诊断与评估模块具有机器学习模块，所述机器学习模块用于根据标准样本库中的数据计算获取最优参数，最优参数用于后续的生产设定。进一步地，所述数据采集器具有可拆卸式连接的扩展模块，所述扩展模块用于扩充数据采集器连接的设备或传感器的数据源。本专利技术的有益之处在于：本专利技术涉及的全流程的生产自诊断及优化系统，包括数据采集器、数据库、数据分析模块和自诊断与评估模块，数据库与数据采集器连接，数据分析模块、自诊断与评估模块和数据应用模块分别连接在数据库上，用于全流程生产中的工艺、质量和设备的监测和诊断优化，能够实现工艺缺陷快速自动识别，质量问题的追溯预警以及设备运行性能监控；扩展性好，可针对单个机组或几个机组进行生产自诊断及优化；能够适应智能制造时代生产的透明化、可控化要求，是未来数字化、智能化工厂建设的基础。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的整体结构示意图。图2是本专利技术实施例中数据采集器的连接结构示意图。图3是全流程物料信息追溯地图。图4是数据分析模块的结构示意图。图5是群组分析的效果示意图。图6是数据分析模块对工序的分析效果示意图。图7是自诊断与评估模块的内部结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，在本专利技术一较佳实施例中的本专利技术提供一种全流程的生产自诊断及优化系统在铝加工行业中的应用，如图1所示，包括数据采集器1、自诊断及优化数据库2、数据分析模块3、自诊断与评估模块4和数据应用模块5。目前铝加工企业大部分设备的基础自动化控制采用西门子PLC系统，同时在主要的轧制设备上配置了IBA数据采集系统，因此针对这些生产设备的特点全流程的生产自诊断及优化系统主要采用一种数据采集器包括OPC接口和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全流程的生产自诊断及优化系统，其特征在于，包括数据采集器、数据库、数据分析模块和自诊断与评估模块，所述数据库与所述数据采集器连接，所述数据分析模块、所述自诊断与评估模块和所述数据应用模块分别连接在所述数据库上，其中：/n所述数据采集器用于与全流程设备或传感器的数据源进行连接，并实时读取、预处理、临时存储相应生产数据或检测数据；/n所述数据库采用无损数据压缩算法，用于对实时产生的生产数据或检测数据按时间序列或事件信号进行处理、压缩并存储，同时提取数据特征量进行全流程数据的关联；/n所述数据分析模块，用于针对全流程生产工艺的特点，对存储在所述数据库中的生产数据或实验数据进行分析；/n所述自诊断与评估模块用于针对全流程各生产设备的特点，同时嵌入用户规则、过程性能优化引擎和频谱分析工具，通过样本学习和缺陷库的建立以及用户对参数或信号的预先设置，对工艺、质量与设备的动态监控、诊断、评估与预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种全流程的生产自诊断及优化系统，其特征在于，包括数据采集器、数据库、数据分析模块和自诊断与评估模块，所述数据库与所述数据采集器连接，所述数据分析模块、所述自诊断与评估模块和所述数据应用模块分别连接在所述数据库上，其中：
所述数据采集器用于与全流程设备或传感器的数据源进行连接，并实时读取、预处理、临时存储相应生产数据或检测数据；
所述数据库采用无损数据压缩算法，用于对实时产生的生产数据或检测数据按时间序列或事件信号进行处理、压缩并存储，同时提取数据特征量进行全流程数据的关联；
所述数据分析模块，用于针对全流程生产工艺的特点，对存储在所述数据库中的生产数据或实验数据进行分析；
所述自诊断与评估模块用于针对全流程各生产设备的特点，同时嵌入用户规则、过程性能优化引擎和频谱分析工具，通过样本学习和缺陷库的建立以及用户对参数或信号的预先设置，对工艺、质量与设备的动态监控、诊断、评估与预警。


2.根据权利要求1所述的全流程的生产自诊断及优化系统，其特征在于，还包括数据应用模块，所述数据应用模块用于生产数据或检测数据进行报表展示、导出和分享。


3.根据权利要求1所述的全流程的生产自诊断及优化系统，其特征在于，所述数据采集器包括IBAFILE接口、ADO/ODBC/JDBC接口、API接口、OPC接口，所述数据采集器支持以太网、RS232串口和Modbus通讯。


4.根据权利要求1所述的全流程的生产自诊断及优化系统，其特征在于，所述数据采集器包括用于对数据进行缓存和预处理的轻型数据库，所述数据采集器还用于实时监测网络状态，在网络故障状态下按时间序列将数据缓存在轻型数据库中，并能在故障消除后进行缓存数据检测，以及新的数据继续读取。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲江北，
申请(专利权)人：苏州数杰智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32