[發明專利]基于數據的流程工業網絡模型構建方法及系統

有效

• 申請號: 201710941085.7
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107544450B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 姜雪松;逄煥君;王潤澤
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了基于數據的流程工業網絡模型構建方法及系統，包括：設置數據節點：柔性作業車間包括若干個生產設備，每個生產設備稱之為流程節點，每個生產設備上部署若干個傳感器，每個傳感器稱之為數據節點；數據預處理：將每個傳感器采集的數據存儲到對應的二維表中，將所采集的數值前后比較，將后面的數據修改為+1、0和?1；為所選擇的數據節點設置邊：將+1、0和?1作為Apriori算法的輸入值，分別計算同一個生產設備上不同傳感器之間的關聯關系與前后銜接的不同生產設備上傳感器之間的關聯關系；如果傳感器相關，就在數據節點之間設置邊；設置數據節點之間邊的權值；對網絡進行連接，得到基于數據的流程工業網絡模型。

技術領域

本發明涉及基于數據的流程工業網絡模型構建方法及系統。

背景技術

流程工業指的是像電力、冶金、化工、醫藥等工業，它們的特點是連續性。流程工業生產調度目標包括經濟指標和性能指標，最終體現為成本最低或利潤最大。

現在的流程工業依然面臨著許多問題，隨著生產力和科技的發展，流程工業的生產規模的不斷擴大，生產環節也變得越來越精確和復雜。如何提高流程工業的生產效率，減少能耗和廢物排放已經成為流程產業急需解決的問題。然而由于現代流程工業的復雜性已經遠遠超越了工業時代初期，我們很難根據傳統的經驗操作使得流程調度達到最優狀態。

由于資源的限制，特別是不可再生資源的限制，流程工業的生產過程中如何更高效地利用資源的重要程度要遠遠高于以往。同時，以犧牲產品質量為代價的提升資源利用率是不可取的。提高資源的利用率對降低成本起著很大的作用。比起使用更先進的生產設備，改進現有生產工藝外，優化現有的流程成本更低，更容易實現。

隨著對產品質量要求的不斷提高和生產規模的擴大，產品的生產流程也在不斷地改進，同時流程的復雜程度也在不斷增加。因此對流程的控制難度也隨之增大。在簡單流程小規模生產上應用的管理和優化方法暴露出劣勢。傳統的數據處理方式也不能滿足現階段生產過程中產生的大量數據。

隨著工業4.0時代的到來，工業生產開始向智能制造轉變。現代的工業越來越依靠數據。同時，工業生產中產生的數據量也使得工業數據發生了質的轉變。傳統的數據處理方式不再適用于大數據的處理。

在工業流程的任務-資源流網絡模型中，節點代表某一任務，邊代表兩個任務之間的資源傳遞。例如，加工任務通過處理多種進料包括原料或半成品，產生相應的出料，并將其傳遞給下游其他任務。

任務資源網絡模型真實地反應了生產過程中的各生產單元在整個生產環節中的地位，在生成的簡化網絡中找到的重要節點與實際生產中的重要環節相符，是一個成功的模型。

然而，該模型依然存在一定的不足，例如：

(1)現有網絡模型反映的是生產過程中物理節點之間的關聯，而不是物理節點所包含的數據之間的關聯；

(2)現有網絡模型不能反應生產的動態過程；流程工業中的生產環節并不是一成不變的，一旦改變生產計劃，則網絡中邊的權重將會發生改變，現有網絡不能反應新的生產計劃；

(3)現有網絡模型不能精細化地反應能源的利用。在實際的生產過程中，除了資源的流動，能源的利用也是一個不容忽視的環節，現有技術只針對資源流動進行優化得到的結果可能只是局部最優解。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了基于數據的流程工業網絡模型構建方法，其最大程度地利用生產中產生的數據，模型能夠將整個生產過程數字化，構造一個由數字組成的網絡，網絡間的關系為不同數據之間的聯系，從而更方便針對各項參數做出優化。

基于數據的流程工業網絡模型構建方法，包括：

步驟(1)：設置數據節點：柔性作業車間包括若干個生產設備，每個生產設備稱之為流程節點，每個生產設備上部署若干個傳感器，每個傳感器稱之為數據節點；