一种全流程产品质量在线管控系统技术方案

本发明专利技术提供一种全流程产品质量在线管控系统，能够实现全流程中各工序的产品质量的在线动态优化，从而提高产品质量的稳定性。所述系统包括：包括：规范制定模块、各工序的过程控制系统及控制器；其中，所述过程控制系统包括：基于CPS的动态产品质量管控模块；所述规范制定模块：用于设定全流程的质量指标和工艺规范；所述动态产品质量管控模块，用于获取前工序的产品质量信息和前工序中的工艺参数设定值，并依据设定的全流程的质量指标和工艺规范，对获取的所述产品质量信息和工艺参数设定值进行动态质量管控与优化，并将优化后工艺参数发送给所述控制器；所述控制器，用于执行优化后的工艺参数。本发明专利技术适用于自动控制技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制
，特别是指一种全流程产品质量在线管控系统。
技术介绍
对于钢铁、石化等流程型工业，产品在制造过程中涉及多个连续、耦合的工序，每个工序都要求将工艺参数的设定值和质量指标控制在确定的范围内，才能确保成品的最终质量。现有技术中，对于品种相对单一、批量大的产品可以采用集中式制造模式，即根据生产经验，通过事先设定的工艺参数对各个工序进行精确控制来保证成品的最终质量。然而，随着工业4.0时代的到来，客户对钢材品种质量要求越来越严格、个性化的需求越来越明显，规模化生产与定制式制造的冲突变得更加明显。现有技术中，钢铁企业采用的集中式制造模式和质量管控方法难以适应瞬间变化的市场需求和对产品质量的稳定性要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种全流程产品质量在线管控系统，以解决现有技术所存在的无法满足产品质量的稳定性要求的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种全流程产品质量在线管控系统，包括：规范制定模块、各工序的过程控制系统及控制器；其中，所述过程控制系统包括：基于CPS的动态产品质量管控模块；所述规范制定模块：用于设定全流程的质量指标和工艺规范；所述动态产品质量管控模块，用于获取前工序的产品质量信息和前工序中的工艺参数设定值，并依据设定的全流程的质量指标和工艺规范，对获取的所述产品质量信息和工艺参数设定值进行动态质量管控与优化，并将优化后工艺参数发送给所述控制器；所述控制器，用于执行优化后的工艺参数。进一步地，所述规范制定模块：具体用于设定全流程的质量指标和工艺规范，并将设定的所述质量指标和工艺规范传输至各工序的过程控制系统中的所述基于CPS的动态产品质量管控模块。进一步地，所述动态产品质量管控模块包括：基于大数据分析的质量在线判定子模块、基于贡献率分析的质量异常诊断子模块及基于邻近点局部低维主流形的演化方向算法的工艺参数优化子模块。进一步地，所述质量在线判定子模块，用于判定前工序中的工艺参数设定值是否会导致本工序或后续工序的产品质量超出预设的产品质量可控范围，其中，所述产品质量可控范围由设定的全流程的质量指标和工艺规范以及历史产品质量信息及其对应的历史工艺参数确定；若超出预设的产品质量可控范围，则输出质量改判或判废结果；否则，判断获取的前工序中的工艺参数设定值到预设的超球体球心的距离是否小于超球体的半径R；若不小于超球体的半径R时，则判定会导致产品质量偏离质量可控区出现质量偏差，其中，R表示控制限，所述质量可控区为所述超球体内的区域。进一步地，采用非线性方法确定所述超球体的半径R，所述超球体半径R表示为： R 2 = | | Φ ( x k - o ) | | 2 = k ( x k , x k ) - 2 Σ i = 1 n α i k ( x k , x i ) + Σ i = 1 n Σ j = 1 n α i α j k ( x i , x j ) ]]>其中，φ(xk)表示位于超球体超球面上的点；k(.)表示高斯核函数；o表示超球体球心；n表示预设的历史训练集中样本点的数目；αi、αj分别表示拉格朗日乘子；xk表示历史训练集中处于产品质量可控范围内的第k个样本点；xi,xj分别表示历史训练集中第i个样本点和第j个样本点。进一步地，所述获取的前工序中的工艺参数设定值到预设的超球体球心的距离D2(xnew)表示为： D 2 ( x n e w ) = | | Φ ( x n e w ) - o | | 2 = 1 - 2 Σ i = 1 n α i k ( x n e w , x i ) + Σ i = 1 n Σ j = 1 n α i α j k ( x i , x j ) ]]>其中，xnew表示获取的前工序中的工艺参数设定值；k(.)表示高斯核函数；o表示超球体球心；φ(xnew)表示工艺参数设定值xnew通过非线性映射映射到高维特征空间中的一点；αi、αj分别表示拉格朗日乘子；n表示预设的历史训练集中样本点的数目；xi,xj分别表示历史训练集中第i个样本点和第j个样本点。进一步地，所述超球体球心o表示为：其中，n表示预设的历史训练集中样本点的数目；α本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全流程产品质量在线管控系统，其特征在于，包括：规范制定模块、各工序的过程控制系统及控制器；其中，所述过程控制系统包括：基于CPS的动态产品质量管控模块；所述规范制定模块：用于设定全流程的质量指标和工艺规范；所述动态产品质量管控模块，用于获取前工序的产品质量信息和前工序中的工艺参数设定值，并依据设定的全流程的质量指标和工艺规范，对获取的所述产品质量信息和工艺参数设定值进行动态质量管控与优化，并将优化后工艺参数发送给所述控制器；所述控制器，用于执行优化后的工艺参数。

【技术特征摘要】
1.一种全流程产品质量在线管控系统，其特征在于，包括：规范制定模块、各工序的过程控制系统及控制器；其中，所述过程控制系统包括：基于CPS的动态产品质量管控模块；所述规范制定模块：用于设定全流程的质量指标和工艺规范；所述动态产品质量管控模块，用于获取前工序的产品质量信息和前工序中的工艺参数设定值，并依据设定的全流程的质量指标和工艺规范，对获取的所述产品质量信息和工艺参数设定值进行动态质量管控与优化，并将优化后工艺参数发送给所述控制器；所述控制器，用于执行优化后的工艺参数。2.根据权利要求1所述的全流程产品质量在线管控系统，其特征在于，所述规范制定模块：具体用于设定全流程的质量指标和工艺规范，并将设定的所述质量指标和工艺规范传输至各工序的过程控制系统中的所述基于CPS的动态产品质量管控模块。3.根据权利要求1所述的全流程产品质量在线管控系统，其特征在于，所述动态产品质量管控模块包括：基于大数据分析的质量在线判定子模块、基于贡献率分析的质量异常诊断子模块及基于邻近点局部低维主流形的演化方向算法的工艺参数优化子模块。4.根据权利要求3所述的全流程产品质量在线管控系统，其特征在于，所述质量在线判定子模块，用于判定前工序中的工艺参数设定值是否会导致本工序或后续工序的产品质量超出预设的产品质量可控范围，其中，所述产品质量可控范围由设定的全流程的质量指标和工艺规范以及历史产品质量信息及其对应的历史工艺参数确定；若超出预设的产品质量可控范围，则输出质量改判或判废结果；否则，判断获取的前工序中的工艺参数设定值到预设的超球体球心的距离是否小于超球体的半径R；若不小于超球体的半径R时，则判定会导致产品质量偏离质量可控区出现质量偏差，其中，R表示控制限，所述质量可控区为所述超球体内的区域。5.根据权利要求4所述的全流程产品质量在线管控系统，其特征在于，采用非线性方法确定所述超球体的半径R，所述超球体半径R表示为： R 2 = | | φ ( x k - o ) | | 2 = k ( x k , x k ) - 2 Σ i = 1 n α i k ( x k , x i ) + Σ i = 1 n Σ j = 1 n α i α j k ( x i , x j ) ]]>其中，φ(xk)表示位于超球体超球面上的点；k(.)表示高斯核函数；o表示超球体球心；n表示预设的历史训练集中样本点的数目；αi、αj分别表示拉格朗日乘子；xk表示历史训练集中处于产品质量可控范围内的第k个样本点；xi...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钢，张晓彤，黎敏，麻付强，唐静，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11