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申请/专利权人：江苏海宇机械有限公司;江苏泰州海宇信息网络有限公司

摘要：本发明涉及生产设备控制技术领域，具体涉及一种基于MES系统的质量控制数据处理方法，包括以下步骤：S1，环境因素与数据采集：实时采集环境参数；S2，智能动态数据管理：创建集中数据库；S3，数据分析与故障预测：对集成的数据进行分析；S4，实时质量调整：自动调整MES系统中相关设备的操作参数；S5，生产报告生成：自动生成生产质量报告；S6，异常处理与维护指导：在检测到生产质量偏差或设备故障时，自动触发警报；S7，持续优化与反馈学习：不断优化操作流程和生产控制策略。本发明，保证数据的准确性和及时性，为生产决策提供了坚实的数据支持，能够基于全面和实时的生产数据进行更加精准的决策。

主权项：1.一种基于MES系统的质量控制数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，环境因素与数据采集：部署传感器及监控设备，实时采集环境参数，将采集到的环境数据、设备操作数据以及生产过程数据一同记录；S2，智能动态数据管理：创建集中数据库，为生产决策提供数据支持，实施上下文感知机制，根据生产环境和设备状态的变化动态更新数据库内容；S3，数据分析与故障预测：对集成的数据进行分析，以识别潜在的生产效率瓶颈和质量问题，预测设备出现的故障，实现预防性维护，减少非计划停机；S4，实时质量调整：根据数据分析和故障预测结果，自动调整MES系统中相关设备的操作参数，操作参数包括速度、温度以及压力，优化生产过程；S5，生产报告生成：自动生成生产质量报告，包括生产效率数据和质量控制结果，通过MES系统界面将报告提供给生产管理人员；S6，异常处理与维护指导：在检测到生产质量偏差或设备故障时，自动触发警报，指导维修团队进行维护和修复；S7，持续优化与反馈学习：利用持续的监测结果和生产反馈数据，不断优化操作流程和生产控制策略，通过反馈学习提高预测的准确性和响应速度以及调整过程的有效性；所述S1中的环境因素与数据采集包括：S11，部署传感器及监控设备于生产设备上，用于实时监测和记录环境参数，环境参数包括温度、湿度以及振动；S12，通过无线网络将从传感器和监控设备收集到的环境参数数据传输至MES系统；S13，采集生产线上各设备的操作数据及整个生产过程的相关数据，设备的操作数据包括速度、温度以及压力，生产过程的相关数据包括原料批次信息、产品合格率、生产节拍以及员工操作记录；S14，将收集到的环境参数数据、设备的操作数据以及生产过程的相关数据进行整合存储，确保记录的数据反映当前的生产状态，当前的生产状态包括环境条件和设备运行情况；S15，利用所采集的数据进行综合分析，评估环境参数变化对生产质量和设备性能的直接影响，从而支持MES系统在进行生产决策和质量控制时的数据需求；所述S2中的智能动态数据管理包括：S21，综合性数据管理架构：创建集中的数据库，用于存储包括历史生产数据、设备运行数据、环境监测数据以及设备维护日志和相邻设备的操作数据在内的信息，设计数据库以支持多样的数据类型和格式，处理来自不同生产环节的信息，并进行查询和分析；S22，上下文感知的数据更新机制：实施上下文感知机制，通过传感器和监控设备自动感知生产环境和生产过程中的变化，根据感知到的上下文信息，动态更新数据库中的数据；S23，智能数据完善与匹配技术：分析数据库中的数据，自动识别并填补数据缺失或不一致的地方，对生产设备发出的数据进行智能匹配；S24，质量保障与持续改进反馈：利用数据库提供的数据支持，实施持续的质量监控，通过比对实际生产结果与预期，评估并优化生产过程，建立反馈机制，根据生产质量结果对数据库的管理策略和数据分析进行持续改进；所述S22中的上下文感知的数据更新机制包括：S221，实施上下文感知机制：在MES系统中实现上下文感知机制，利用已部署的传感器和监控设备收集的数据，自动检测环境或生产过程中的变化，识别数据中的模式或异常，从而触发相应的数据更新流程；S222，动态更新数据库内容：根据上下文感知机制识别的信息，自动更新MES系统中的数据库相关数据记录，包括调整存储的环境参数、更新设备状态记录或修改生产过程数据；S223，持续优化数据响应：MES系统将不断学习和适应生产环境的变化，优化上下文感知机制的响应策略和数据处理流程；所述上下文感知机制包括：数据预处理：减少环境噪声和设备波动对数据的影响，应用高通和低通滤波器组合，滤除频率波动，计算公式为：yt＝b0xt+b1xt-1-a1yt-1；其中，xt是当前时刻的输入数据，yt是滤波后的输出数据，b0、b1和a1是滤波器的系数；特征提取：从处理后的数据中提取对预测设备状态和生产质量有信息量的特征；动态模式识别与异常检测：实时识别生产过程中的异常模式，快速响应潜在的生产问题，使用K-means算法对特征数据进行聚类，同时标识异常数据点，计算公式为：Foreachpointx,dx,μk＝minμ∈C‖x-μ‖；其中，μk是最近的聚类中心，C是所有聚类中心的集合；上下文感知的动态数据更新：根据检测到的数据变化更新数据库记录，自动调整数据库中的记录，更新相关设备状态或生产参数，计算公式为：Dnew＝Dold+αx-Dold；其中，Dold是数据库中的原有数据，x是新观测到的数据，α是学习率；所述S23中的智能数据完善与匹配技术包括：S231，数据不一致的识别与缺失数据填补：使用K-最近邻算法来识别数据中的不一致，并估算缺失值，计算公式为：对于缺失数据点x，找到其k个最近邻：Nkx＝{x1,x2,...,xk}；计算用于填补缺失值的平均值：其中，xfill是填补缺失数据的估算值，xi是x的第i个最近邻的观测值；S232，数据匹配：使用K-最近邻算法对生产设备发出的新数据点进行匹配，确定数据点是否与现有的数据模式一致，计算公式为：对于新数据点x，计算与现有数据中每个点的距离，找到最近的k个点，计算平均值作为参考匹配值：使用最近邻点的平均值作为匹配参考：其中，dx,xi是新数据点x与现有数据点xi之间的欧氏距离，xmatch是用于匹配的参考值，n是特征的维度；所述S3中的数据分析与故障预测包括：S31，集成数据分析：从智能动态数据管理的结果中获得预处理和完善后的集成数据；S32，识别潜在问题：采用时间序列分析对集成数据进行分析，识别影响生产效率和产品质量的模式和趋势；S33，故障预测模型：利用故障预测模型，分析设备运行和维护数据，预测设备故障；S34，预防性维护规划：根据故障预测模型的输出制定预防性维护计划，旨在减少因故障而产生的非计划性停机时间，维护生产连续性；所述时间序列分析包括：数据收集：收集有关生产流程和设备状态的连续时间序列数据，包括机器运行时间、故障率、维护记录和质量控制指标；数据预处理：处理时间序列数据以确保数据质量，计算公式为： 其中，是时间点x的平滑数据值，Xt+i是邻近时间点的原始数据值，v是平滑窗口的宽度；趋势和季节性分析：通过时间序列分解方法识别数据中的趋势和季节性模式，计算公式为：Xt＝Tt+St+Rt；其中，Xt是时间点t的观测值，Tt是趋势成分，St是季节性成分，Rt是剩余成分；建立预测模型：基于历史数据，构建ARIMA模型来预测未来的生产数据，ARIMA模型表示为： 其中，L是滞后算子，d是差分阶数，p和q分别是自回归项和移动平均项的阶数，是自回归系数，θi是移动平均系数，∈t是白噪声误差项；故障预测和预防性维护：使用ARIMA模型预测潜在的故障和维护需求，从而安排预防性维护和减少非计划停机；所述故障预测模型采用支持向量机SVM，所述支持向量机SVM包括：数据准备：收集并准备设备运行和维护数据，进行特征工程，计算公式为： 其中，x是原始特征，x′是归一化后的特征；核函数的选择与优化：根据数据的特点选择径向基函数核处理非线性问题，计算公式为：Kxg,xh＝exp-γ||xg-xh||2；其中，xg和xh是两个特征向量，γ是核函数的参数；成本敏感学习：引入成本敏感因子，为故障预测模型中的不同类型错误赋予不同的代价，在不平衡数据集中区分故障和非故障事件，成本敏感SVM的模型表示为： 其中，C+和C-是分类错误的代价，对应于正类和负类,yg和yh分别表示正类和负类的标签，ξg和ξh是松弛变量，w是权重向量，b是偏置项；模型训练：使用选择的径向基函数核函数和设置好的参数训练SVM分类器，通过决策函数做出最终分类决策，决策函数表示为：fx：＝sgnw·x+b；其中，sgn是符号函数；模型验证和评估：验证SVM模型的性能，使用精确度、召回率以及F1分数进行评估，计算公式为： 其中，precision是精确度，recall是召回率；所述S4中的实时质量调整包括：S41，操作参数调整决策：根据故障预测模型的输出，自动识别需要调整的操作参数，操作参数包括设备的速度、温度以及压力，确定每个参数的最优调整方向和幅度，以应对预测的生产风险；S42，自动执行参数调整：通过MES系统接口，自动对调整后的操作参数进行反馈，实施参数调整，参数调整包括增加或减少速度、升高或降低温度以及增加或减少压力，以优化生产过程并防止故障发生；S43，效果监测与反馈：继续监控调整后设备的运行数据，分析调整的效果是否符合预期以及对生产质量的实际影响，根据效果反馈，微调操作参数，实现生产过程的持续优化。

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