大數據驅動的智慧型車間運行分析與決策方法研究

《大數據驅動的智慧型車間運行分析與決策方法研究》是依託上海交通大學，由張潔擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：大數據驅動的智慧型車間運行分析與決策方法研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：張潔
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

隨著數控工具機、感測器和智慧型感知設備的廣泛套用，車間製造數據呈現出典型的大數據特性。本項目研究大數據驅動的智慧型車間運行分析與決策方法，突破傳統的“因果+模型+算法”模式，通過“關聯+預測+調控”實現複雜製造環境下車間性能的最佳化。藉助大數據處理和分析方法，提出海量、高維、多源、異構製造數據的融合方法，實現製造大數據的清洗去噪、統一建模與多尺度分類。提出動態製造數據多尺度時序分析方法，揭示製造數據隨時間的變化規律；構建製造數據的關係網路模型，分析數據間的耦合作用機理；挖掘車間性能的演化規律，建立精確的性能預測方法；挖掘針對車間運行過程的定量調控機制，提出狀態參數驅動的產品質量智慧型決策方法和規則自適應的製造系統智慧型調度方法，實現產品質量和生產效率等車間性能的最佳化。通過本項目的研究，可以提高車間生產效率、提升產品質量、降低生產成本，為我國製造企業從自動化、數位化邁向智慧型化奠定堅實的理論和技術基礎。

結題摘要

針對智慧型車間運行數據具備的多樣性、規模性、高速性，以及多來源、多噪聲和多尺度特點，提出了“關聯+預測+調控”的運行分析與決策方法體系，開展了以下研究工作：1、研究海量高維多源異構製造數據融合方法，突破了清洗、抽取、管理、降維、去冗餘、平衡化等數據處理技術，為運行決策提供高質量數據資源；2、研究動態製造數據多尺度時序分析方法，突破時序數據索引、時序特徵提取與時序特徵分類技術，實現了運行過程的數據描述；3、研究製造數據的關係網路模型與耦合作用機理，突破數據關聯關係度量、數據關係網路建模、關鍵影響因素識別技術，發現運行數據對車間性能的耦合作用機理；4、研究車間性能演化規律與預測方法，突破車間性能描述、預測模型構建與預測模型訓練技術，在產品、設備、系統等性能維度，提出了發動機功率一致性預測方法、晶圓良率預測方法、設備故障診斷方法、刀具壽命預測方法、晶圓工期預測方法與旋轉設備狀態預測方法；5、研究基於定量調控機制的車間運行決策方法，突破調控機理分析、調控策略規劃、調控參數最佳化技術，從生產效率、產品質量兩方面，提出了晶圓工期調控方法、發動機功率一致性控制方法與加工車間動態調度方法；6、開發了智慧型車間運行分析與決策原型系統，突破智慧型車間大數據平台技術，實現大數據驅動的智慧型管控目標。以上研究工作，在中國航發、華為技術、中芯國際、寶鋼集團、上海電氣、福建百凱等重點行業的骨幹企業進行了套用驗證。基於大數據的生產管控技術轉讓於福建百凱，實現化纖生產的全流程數位化智慧型管控；數控加工車間的刀具智慧型管控系統在中國航發南方公司套用，提高了生產效率；產品質量檢測與分析技術推廣套用於寶鋼集團汽車鍍鋅板流水線，提高了產品加工質量。項目執行期間，發表論文120餘篇（SCI收錄68篇）、出版專著7本，申請專利/軟著15項，做特邀報告16次，獲國家級人才計畫1人、省部級人才計畫3人，培養青年教師7名，畢業碩/博士研究生21名。