一种数字化生产线产品质量监控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字化生产线产品质量监控方法及系统，包括集设备数据和生产过程数据，并构建数据库；基于数据采集结果，获取关键工序的关键质量特性历史数据，对关键工序的关键质量特性进行试验设计，并建立传递函数；实时监控传递函数的反馈结果，判断传递函数分析结果是否满足质量管理要求，若是，则转入基于传递函数的反向控制，若否，则对产品进行隔离，若存在风险，则进行风险预警；基于判断结果，展示产品质量的预测结果。本发明专利技术通过关键工序与的关键质量特性，可实现提前预判质量问题产生的源头，提高产品质量监控效果；通过实时监控传递函数的反馈结果，提高了产品质量监控准确度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种数字化生产线产品质量监控方法及系统


[0001]本专利技术涉及产品质量监控
，特别是一种数字化生产线产品质量监控方法及系统。

技术介绍

[0002]产品质量监控是企业生产过程中至关重要的一个环节，如果没有掌握正确的质量管理思路与方法，那么就会出现产品质量起伏不定的问题。但是，对于产品质量监控，如果严抓产品质量，将会导致产品生产效率的下滑；反之，如果狠抓产品生产效率，又会产生产品质量出现问题的状况。因此，如何在保证生产效率的基础上，实现产品质量管理成为了制造型企业值得关注的问题。
[0003]目前，大部分的生产制造过程的产品质量管理是通过SPC(Statistical Process Control，统计过程控制)对参数进行监控，SPC是一种借助数理统计方法的过程控制工具，它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的；它认为，当过程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态(简称受控状态)；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态(简称失控状态)。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。
[0004]但是，SPC并不考虑多个工序之间相互的影响，因此通过SPC进行产品质量监控会产生明明每道工序的SPC都在规格内，但是最终的产品质量却不合格的情况。即，现有技术存在产品质量监控效果不佳，产品质量监控结果不准确的问题。/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供了一种数字化生产线产品质量监控方法及系统，旨在解决现有技术存在产品质量监控效果不佳，对产品质量监控结果不准确的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种数字化生产线产品质量监控方法，其包括以下步骤：采集设备数据和生产过程数据，并构建数据库；基于数据采集结果，获取关键工序的关键质量特性历史数据，对关键工序的关键质量特性进行试验设计，并建立传递函数；实时监控传递函数的反馈结果，判断传递函数分析结果是否满足质量管理要求，若是，则转入基于传递函数的反向控制，若否，则对产品进行隔离，若存在风险，则进行风险预警；基于判断结果，展示产品质量的预测结果。
[0007]可选的，采集设备数据和生产过程数据，具体为基于生产设备类型，选取对应的预设数据采集方式，进行设备数据和生产过程数据的采集；其中，若生产设备存在数据接口，则选取第一预设数据采集方式，通过总线或工业以太网网络将数据传输到网关，进行数据采集；若生产设备不存在数据接口，则选取第二预设数据采集方式，通过外接传感器进行数据采集。
[0008]可选的，设备数据至少包括设备温度、振动、电流、应力应变数据；生产过程数据至
少包括生产零件特征、生产过程中的各生产单元或生产设备的生产数据。
[0009]可选的，数据库至少用于存储采集数据，数据库至少包括实时数据库与历史数据库，实时数据库还用于构建质量实时监控系统，历史数据库还用于存储采集数据、查询生产实时数据的历史样本值，以及后续分析与建模；反向控制包括展示产品质量的预测结果，以及后道工序的控制；展示产品质量的预测结果具体为以可视化形式进行展示。
[0010]可选的，关键工序是至少对产品质量、性能、功能、寿命、可靠性、成本其中某个或多个方面有直接影响并起决定性作用的工序，也是关键质量特性形成的工序。
[0011]可选的，基于数据采集结果，获取关键工序的关键质量特性历史数据，具体采用SOV变异源分析统计模型，结合嵌入式方法进行关键质量特性的选择，再获取对应的历史数据。
[0012]可选的，对关键工序的关键质量特性进行试验设计，并建立传递函数，得到实验因子设置，具体包括如下步骤：步骤a.确定关键质量特性Y；步骤b.根据关键质量特性Y，初步确定Y的影响因子X，以及影响因子X的水平，其中，影响因子X的数量为多个；步骤c.根据各影响因子X的水平数，选择正交试验表；步骤d.基于试验表试验收集数据，验证影响因子X的影响程度及其影响大小是否符合预设标准，若是，则执行步骤e，若否，则重复步骤b
‑
c；步骤e.通过回归分析建立传递函数模型，确定关键质量特性Y与其影响因子X之间的关系式。
[0013]可选的，实时监控传递函数的反馈结果，判断传递函数分析结果是否满足质量管理要求，具体为：
[0014]建立以下传递函数预测模型：
[0015][0016]其中，响应变量y
i
表示第i个关键质量特性，解释变量x
ip
表示第i个响应变量的第p个影响因子，β0，β1…
，β
p
为回归模型系数，ε
i
为随机误差项，用于表示随机因素对模型的影响，ε1,ε2,
…
,ε
n
i.i.d.N(0,σ2)为模型假设，即误差项之间相互独立且呈正态分布，其期望为0，方差为定值；
[0017]传递函数预测模型的输入X分为两部分，一部分是已经完成的工序所涉及的影响因子，记为因子，记为因子，记为的值是确定的；另一部分是未完成的工序所涉及的影响因子的工序所涉及的影响因子的工序所涉及的影响因子是未知的，具体采用历史数据分布得到；
[0018]再通过蒙特卡洛仿真来预测产品下线时的预测数值分布根据与y
i
的规格分布的面积重合度来预判产品的质量是否满足质量管理要求。
[0019]可选的，当与y
i
的面积重合度大于预设合格阈值，则预判产品质量满足质量管理要求，并展示预测结果；若与y
i
的面积在预设风险阈值与预设合格阈值之间，则预判产品质量存在风险不良，展示预测结果，并进行风险预警；若与y
i
的面积重合度低于预设风险阈值，则预判产品质量不满足质量管理要求，展示预测结果，并对产品进行隔离。
[0020]与所述数字化生产线产品质量监控方法相对应的，本专利技术提供一种数字化生产线产品质量监控系统，其包括：数据采集模块，用于采集设备数据和生产过程数据，并构建数
据库；试验设计模块，用于基于数据采集结果，获取关键工序的关键质量特性历史数据，对关键工序的关键质量特性进行试验设计，并建立传递函数；实时监控模块，用于实时监控传递函数的反馈结果，判断传递函数分析结果是否满足质量管理要求，若是，则转入基于传递函数的反向控制，若否，则对产品进行隔离，若存在风险，则进行风险预警；展示模块，用于基于判断结果，展示产品质量的预测结果。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022](1)通过构建数据库，作为全生产过程监控和产品质量跟踪的基础，融合生产数据对工艺参数进行逆向优化，实现工艺质量的协调控制；通过关键工序与的关键质量特性，可达到车间对关键产品的关键工序的质量保证能力进行量化的评估，实现提前预判质量问题产生的源头，从而避免了进一步的损失，提高产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字化生产线产品质量监控方法，其特征在于，包括以下步骤：采集设备数据和生产过程数据，并构建数据库；基于数据采集结果，获取关键工序的关键质量特性历史数据，对关键工序的关键质量特性进行试验设计，并建立传递函数；实时监控传递函数的反馈结果，判断传递函数分析结果是否满足质量管理要求，若是，则转入基于传递函数的反向控制，若否，则对产品进行隔离，若存在风险，则进行风险预警；基于判断结果，展示产品质量的预测结果。2.根据权利要求1所述的一种数字化生产线产品质量监控方法，其特征在于：采集设备数据和生产过程数据，具体为基于生产设备类型，选取对应的预设数据采集方式，进行设备数据和生产过程数据的采集；其中，若生产设备存在数据接口，则选取第一预设数据采集方式，通过总线或工业以太网网络将数据传输到网关，进行数据采集；若生产设备不存在数据接口，则选取第二预设数据采集方式，通过外接传感器进行数据采集。3.根据权利要求2所述的一种数字化生产线产品质量监控方法，其特征在于：设备数据至少包括设备温度、振动、电流、应力应变数据；生产过程数据至少包括生产零件特征、生产过程中的各生产单元或生产设备的生产数据。4.根据权利要求1所述的一种数字化生产线产品质量监控方法，其特征在于：数据库至少用于存储采集数据，数据库至少包括实时数据库与历史数据库，实时数据库还用于构建质量实时监控系统，历史数据库还用于存储采集数据、查询生产实时数据的历史样本值，以及后续分析与建模；反向控制包括展示产品质量的预测结果，以及后道工序的控制；展示产品质量的预测结果具体为以可视化形式进行展示。5.根据权利要求1所述的一种数字化生产线产品质量监控方法，其特征在于：关键工序是至少对产品质量、性能、功能、寿命、可靠性、成本其中某个或多个方面有直接影响并起决定性作用的工序，也是关键质量特性形成的工序。6.根据权利要求5所述的一种数字化生产线产品质量监控方法，其特征在于：基于数据采集结果，获取关键工序的关键质量特性历史数据，具体采用SOV变异源分析统计模型，结合嵌入式方法进行关键质量特性的选择，再获取对应的历史数据。7.根据权利要求1所述的一种数字化生产线产品质量监控方法，其特征在于：对关键工序的关键质量特性进行试验设计，并建立传递函数，具体包括如下步骤：步骤a.确定关键质量特性Y；步骤b.根据关键质量特性Y，初步确定Y的影响因子X，以及影响因子X的水平，其中，影响因子X的数量为多个；步骤c.根据各影响因子X的水平数，选择正交试验表；步骤d.基于试验表试验收集数据，验证影响因子X的影响程...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，曹丽玉，李传林，黄志菊，
申请(专利权)人：厦门盈趣科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：