连续自动化生产质量实时监测

一． 生产情况简介

在石化行业生产工程过程中，生产的工艺参数决定着产品的质量，调控工艺参数能改变产品质量值，生产工艺参数和产品质量息息相关。长期以来着大量的生产工艺参数该数据和产品质量数据，分别保存在各自的数据库中。

二． 工艺参数和产品质量值数据采集

假若生产的工艺过程如（图1）

图1：生产工艺控制示意鱼刺图

说明：1. 图中由5个工艺参数影响的产品质量

2．t1、t2、t3、t4和t5分别是物料在管路流动时，对某一部分物料作用的时间。

t6是产品质量分析完成分的时间。

3．红色线段是在管路中流动的某段物料。

在生产过程中，物料(图1中红色部分)管路中流动，当流动到工艺参数1处时，记录下t1时的工艺参数值v1，当流动到工艺参数2处时，记录下t2时的工艺参数值v2，以此采集5处不同时间的各工艺参数值（v1、v2、v3、v4和v5）；当经过一段时间后的t6时，这一部分生产完成(图1中红色部分)，产品质量分析结果值（r）也采集到自己的数据库中。当然原料的性质也会影响产品质量，这就要把原料的性质v0采集来，这样就采集了完整的工艺参数和质量值（v0、v1、v2、v3、v4、v5和r），即一个完整样本。

长时间的生产，从数据库中采集了很多这样的数据样本，其中工艺参数值（v0、v1、v2、v3、v4和v5），保存在生产实时数据库系统，质量值保存产品质量数据库系统中。

一． 数据挖掘建方法和实时测算质量

我们对生产实时数据库系统和产品质量数据库系统，调出工艺参数值和质量值进行数据挖掘（如图2）。

图2：工艺参数测算产品质量系统框图

1．数据匹配：因工艺参数数据和产品质量数据，保存在不同的数据库系统中，所以要根据数据采集时间，找到工艺参数数据和产品质量数据，并匹配成完整的样本，多次的匹配就有了很多的样本。

2．数据筛选：数据匹配好后，有些数据因某种原因，会出现离群、不符合实际规律等情况，所以要剔除这些的数据。

3．权重配置：

a. 工艺参数对质量值的影响不同，所以要根据实际的影响情况，对工艺参数赋予不同的权重。

b. 每个工艺参数之间的，有的是温度，有的是压力，有的是流量，所以他们的数量级（数值大小范围）也不同，在计算时对质量值影响，数量极大因为数值大的作用就大反而就小，而实际情况不一定这样，在要对不同的工艺参数赋予相应的权重，以消除数量级对质量计算的不当影响。

4． 建立算法：综合利用计量学、统计学等方法，建立工艺参数和质量的关系算法。

5. 利用方法计算：当按照工艺参数采集的方法，采集到实时的一组工艺参数时，就能利用建立的方法计算出实时产品质量值。

二． 生产装置产品质量实时数据

图3：生产装置产品质量实时数据

图中是两个质量实时检测系统，曲线是实时质量变化情况。

三． 石化生产装置质量实时监测系统优缺点

1. 生产过程中，对产品质量的预知。

a. 目前石化生产的情况是人工检验产品质量，用图1中的生产过程为例，当物料在t5时经过5工艺参数控制后，控制就结束了，产品质量已经决定，但还不能知道产品质量数据是多少，物料要经过管路到采样口（t6），人工采样到化验室检验，通常要经过一段时间才能出结果，一般检验频次需要几个小。

b. 当使用生产装置质量实时监测系统后，物料在t5时经过工艺参数5时，就可以及时算出产品质量结果，这就让我们提前预知了产品的质量，如果质量有问题可以提前调节，使产品质量符合生产要求。

c. 当使用生产装置质量实时监测系统后，几个小时一次的质量检测几分钟就可以做一次，测算的频次大大提高，消除了质量检测的盲区，更有效的保证了产品质量。

2. 不但能监测质量，还能监测影响质量的因素(包括控制点和显示点)是否超限。

3. 减少人工对产品质量的检测频次，减低产品检验成本。

4. 生产安全性

a．物料都是易燃易爆，不需要把样品采出检验，所以安全环保。

b．没有对生产装置进行任何干扰，不影响装置生产。

b．只在建方法是读取数据库，在正常使用时，直接引入生产装置工艺参数，进行测算质量，所以不会增加数据库服务器的负荷。

5．定期人工做产品质量检验，以便对本系统进行校正，并可以完善算法。

四． 所需硬件设备和网络连接

1．电脑一台，放置在生产控制室，并把质量数据传到管理部门。

2. 通过网络连接相应的数据库。

3. 通过网络连接生产工艺参数输出端。