CN114510098A - 一种生产环境调控方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产环境调控方法与系统，其中的生产环境调控方法，通过传感器采集生产环境参数，并对下线的产品进行综合效益评估，通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型；在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳综合效益预测结果的生产环境参数，对生产环境进行调控。本发明技术方案能够实现对生产环境的自动化、智能化监测和控制，从而达到提升产品质量、提高生产效益、促进节能减排、减少环境污染等目标，有利于减轻人工调控的弊端，提高调控精度及响应时效，减少所需的人力物力，促进生产技术的革新和进步。

Description

一种生产环境调控方法与系统

技术领域

本发明属于工业控制和生产环境监测领域，具体涉及一种生产环境调控方法与系统。

背景技术

对于工业化生产来说，很多产品的质量都会受到生产环境较大的影响，特别是有些产品的生产，例如芯片、化工制品、生物制品、药品、工艺品等等，对生产环境有非常严格的要求，生产环境的偏差往往会带来产品质量的剧烈变化。对于现代化农业生产来说，生产环境也是产量和产品质量的关键因素，和经济效益与社会效益直接挂钩。生产环境调控在工农业生产中起到非常重要的作用。通过生产环境的调控，往往可以在提高产品的质量、降低生产成本、减少生产过程中的环境污染、节能减排、增强产品的市场竞争力等方面收到良好的社会效果和经济效益。

现有的生产环境调控大多是依靠已有相关记录参数和经验丰富的调控人员，在生产期间通过对生产环境各项指标进行不间断的人工监测和调整来实现。这种方式的调控效果很大程度上依赖于调控人员的水平和责任心，容易因为调控人员的疏漏和经验不足造成问题，并且过调和欠调现象普遍存在。此外，生产环境通常是温度、湿度、声音、光、振动、洁净度和相关生产要素等多种因素的组合，人工调控难以通过综合判断达到最优结果，而且通常需要大量的人力和物力，不能满足现代化大生产和智能制造的需要。

如何实现生产环境的自动化、智能化监测和控制，以满足提高产品质量和生产效益、节能环保等方面的要求，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对生产环境的自动化、智能化调控的需求，而提供一种生产环境调控方法与系统。

本发明提供了一种生产环境调控方法，包括：

S1、通过传感器采集生产环境参数，并对下线的产品进行综合效益评估；所述综合效益评估包括对产品质量、生产效益、环境污染风险、能源消耗中一项或多项因素的评估；

S2、将生产环境参数和产品综合效益评估结果按时间对应关系进行存储；

S3、通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型；

S4、利用产品综合效益预测模型，以当前生产环境参数为中心，在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳产品综合效益预测结果的生产环境参数，作为目标生产环境参数；

S5、根据目标生产环境参数对生产环境进行调控；

S6、根据下线的产品综合效益评估结果，进行对生产环境的进一步调控和/或对产品综合效益预测模型的改进。

基于上述，所述生产环境参数包括一项或多项指标；步骤S4具体包括：设定生产环境参数中各项指标的变化步长，根据变化步长获得各项指标在预设的生产环境参数变化范围内的有效值，并组成有效生产环境参数矢量；利用产品综合效益预测模型，获得所有有效生产环境参数矢量所对应的产品综合效益预测结果，并从中选取最佳产品综合效益预测结果所对应的生产环境参数，作为目标生产环境参数。

基于上述，在生产期间，循环实施步骤S4、S5和S6。

基于上述，步骤S3中所述的通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型，具体包括：利用存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果作为训练数据，通过机器学习方法获得产品综合效益预测模型。

基于上述，步骤S6中所述的根据下线的产品综合效益评估结果，进行对生产环境的进一步调控，包括：如果调控后下线的产品综合效益评估结果劣于调控前产品综合效益评估结果，则以调控前、后生产环境参数的均值作为当前生产环境参数，重复步骤S4、S5与S6，和/或进行人工干预。

基于上述，步骤S6中所述的根据下线的产品综合效益评估结果，进行对产品综合效益预测模型的改进，包括：将生产期间的生产环境参数和产品综合效益评估结果作为训练数据，更新产品综合效益预测模型。

基于上述，所述步骤S3和步骤S4分别为：

S3、从存储的产品综合效益评估结果中选取较佳的多项，组成参考检验结果集，并将其对应的生产环境参数组成参考生产环境参数集；

S4、把当前产品综合效益评估结果与参考检验结果集相比较，若当前产品综合效益评估结果劣于所有参考检验结果，则在参考生产环境参数集中以当前生产环境参数为中心，在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳产品综合效益预测结果的生产环境参数，作为目标生产环境参数；否则将当前产品综合效益评估结果加入到参考检验结果集，将当前生产环境参数对应地加入到参考生产环境参数集，并把当前生产环境参数作为目标生产环境参数。

基于上述，步骤S5具体包括：根据目标生产环境参数，改变或设定外围设备的设定值，对生产环境进行调节。

基于上述，所述生产环境参数包括温度、湿度、声音、光、压力、位移、速度、加速度、电压、电流、流量、粒度、浓度、洁净度中的一项或多项。

本发明还提供了一种生产环境调控系统，包括：生产环境监测模块，用于通过传感器采集生产环境参数，并将生产环境参数发送到分析预测模块和产品综合效益评估模块；

产品综合效益评估模块，用于对下线的产品进行综合效益评估，并将产品综合效益评估结果发送到分析模块和生产环境控制模块；

分析预测模块，用于接收生产环境监测模块发送的生产环境参数和产品综合效益评估模块发送的产品综合效益评估结果，并根据生产环境参数和产品综合效益评估结果生成目标生产环境参数，然后根据目标生产环境参数生成控制指令，发送到生产环境控制模块；

生产环境控制模块，用于接收分析预测模块发送的控制指令和生产环境监测模块与产品综合效益评估模块输入的参数，根据控制策略对生产环境进行调控，以及在异常情况下报警和/或执行相应的安全策略；

生产环境监测模块、产品综合效益评估模块、分析预测模块和生产环境控制模块之间相互通信连接，以实现所述的生产环境调控方法。

本发明技术方案利用传感器采集生产环境参数，并对下线的产品进行综合效益评估，通过对生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，实现对生产环境的调控，以提高产品综合效益。相对现有技术，本发明技术方案具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说：

1、本发明技术方案可以通过对生产环境相关数据的分析，实现对生产环境的自动化、智能化监测和控制，从而达到提高产品质量、提高生产效益、促进节能减排、减少环境污染等目标。

2、本发明技术方案可以实现对生产环境的实时、持续调控，使生产环境更有利于产品综合效益的稳步提升，而且精确的微调可以降低生产环境的调控成本，提高经济效益。

3、本发明技术方案有利于减轻人工调控的弊端，提高调控精度及响应时效，减少所需的人力物力，促进生产技术的革新和进步。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的一种生产环境调控方法示意图。

图2是根据本发明另一个实施例的生产环境调控系统示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种生产环境调控方法，如图1所示，包括：

S1、通过传感器采集生产环境参数，并对下线的产品进行综合效益评估；所述综合效益评估包括对产品质量、生产效益、环境污染风险、能源消耗中一项或多项因素的评估；

S2、将生产环境参数和产品综合效益评估结果按时间对应关系进行存储；

S3、通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型；

S4、利用产品综合效益预测模型，以当前生产环境参数为中心，在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳产品综合效益预测结果的生产环境参数，作为目标生产环境参数；

S5、根据目标生产环境参数对生产环境进行调控；

S6、根据下线的产品综合效益评估结果，进行对生产环境的进一步调控和/或对产品综合效益预测模型的改进。

产品的质量评估可以采用人工检验，也可以采用图像识别、分类等方法，或者使用基于声音、振动或者光等进行检测的方法。对于有些类型产品，也可以进行破坏性或侵入性的抽检。产品的质量评估结果包括分数、质量等级，或者简单的合格与不合格等形式。

环境污染风险包括产品本身可能造成的环境污染风险，还可包括生产产品过程中产生的污水、废气、废料等造成环境污染风险。

综合效益评估是一种量化的评估，既可以组成综合效益的每一项因素单独评估，把各项因素的评估作为一个矢量来使用，也可以把各项因素的评估有机结合成为一个指标来使用。

将生产环境参数和产品综合效益评估结果按时间对应关系进行存储，通常是指将产品综合效益评估结果，与生产该产品时的生产环境参数对应进行存储。

如果生产过程和产品综合效益评估同时实时进行，且延时很短，也可以直接采用当前生产环境参数与同时得到的产品综合效益评估结果相对应的方式。

本实施例中，步骤S3中所述的通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型，具体包括：利用存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果作为训练数据，通过机器学习方法获得产品综合效益预测模型。所述机器学习方法包括但不限于回归算法、神经网络、深度学习、基于核的算法、聚类算法、决策树学习、贝叶斯方法、集成算法、遗传算法等各类算法。

本实施例中，所述生产环境参数包括一项或多项指标；步骤S4具体包括：设定生产环境参数中各项指标的变化步长，根据变化步长获得各项指标在预设的生产环境参数变化范围内的有效值，并组成有效生产环境参数矢量；利用产品综合效益预测模型，获得所有有效生产环境参数矢量所对应的产品综合效益预测结果，并从中选取最佳产品综合效益预测结果所对应的生产环境参数，作为目标生产环境参数。

预设的生产环境参数变化范围可以设置为各项指标的有效范围或者可能范围；也可以设置为一个较小的变化范围，以便实现生产环境参数的逐步微调。

本实施例中，在生产期间，循环实施步骤S4、S5和S6。这样可以逐步实现生产质量的稳步提高，避免出现大的偏差，以及节约能源。也可以进行一次性调控，达到满意结果则持续使用调控后生产环境参数，或者在各参数预设范围内进行持续动态微调。

本实施例中，步骤S6中所述的根据下线的产品综合效益评估结果，进行对生产环境的进一步调控，包括：如果调控后下线的产品综合效益评估结果劣于调控前产品综合效益评估结果，则以调控前、后生产环境参数的均值作为当前生产环境参数，重复步骤S4、S5与S6，和/或进行人工干预。

由于预测模型、生产环境中未计入因素等的影响，下线的产品综合效益评估结果可能与产品综合效益预测结果有一定的差异。如果出现调控后下线的产品综合效益评估结果不及预期，甚至劣于调控前产品综合效益评估结果，则将调控前、后生产环境参数的各项指标取均值，把均值作为当前生产环境参数，重新进行调控。在获取产品综合效益评估结果的时间，相对于获取生产该产品时的生产环境参数的时间而言，时延比较小的情况下，可以很方便地根据下线的产品综合效益评估结果，对生产环境进一步调控，使其更利于提高产品质量、降低成本、提高效益，或者更利于节能环保，或者在上述目标之间获得更好的折衷。在有些条件下，也可以进行人工干预。

本实施例中，步骤S6中所述的根据下线的产品综合效益评估结果，进行对产品综合效益预测模型的改进，包括：将生产期间的生产环境参数和产品综合效益评估结果作为训练数据，更新产品综合效益预测模型。也可以进行在线学习，持续改进产品综合效益预测模型。

本实施例中，根据当前目标生产环境参数对生产环境进行调控包括：根据目标生产环境参数，改变或设定外围设备的设定值，对生产环境进行调节。

所述外围设备包括空调、加湿器、除湿器、压力控制器、光源控制器、电源控制器、流量控制器等中的一项或多项。

本实施例中，所述生产环境参数包括温度、湿度、声音、光、压力、位移、速度、加速度、电压、电流、流量、粒度、浓度、洁净度中的一项或多项。对于每项指标，可以采用一个或多个相应的传感器在生产环境中进行采集，以获得更准确的结果。

实施例2

本实施例提供另一种生产环境调控方法，与实施例1的区别在于：本实施例中，所述步骤S3和步骤S4分别为：

S3、从存储的产品综合效益评估结果中选取较佳的多项，组成参考检验结果集，并将其对应的生产环境参数组成参考生产环境参数集；

S4、把当前产品综合效益评估结果与参考检验结果集相比较，若当前产品综合效益评估结果劣于所有参考检验结果，则在参考生产环境参数集中以当前生产环境参数为中心，在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳产品综合效益预测结果的生产环境参数，作为目标生产环境参数；否则将当前产品综合效益评估结果加入到参考检验结果集，将当前生产环境参数对应地加入到参考生产环境参数集，并把当前生产环境参数作为目标生产环境参数。

如果需要控制参考数据集的规模，则在将当前产品综合效益评估结果和生产环境参数分别加入到参考检验结果集和参考生产环境参数集时，同时还从参考检验结果集中把最差的一项产品综合效益评估结果删除，以及从参考生产环境参数集中把其对应的生产环境参数删除。

作为一种简化形式，也可以将存储的产品综合效益评估结果和当前产品综合效益评估结果相比较，把其中最佳检验结果所对应的生产环境参数作为目标生产环境参数，并存储当前生产环境参数和产品综合效益评估结果。

实施例3

本实施例提供一种生产环境调控系统，用以实现实施例1或实施例2所述的一种生产环境调控方法，如图2所示，包括：生产环境监测模块、产品综合效益评估模块、分析预测模块和生产环境控制模块；生产环境监测模块、产品综合效益评估模块、分析预测模块和生产环境控制模块之间相互通信连接；

生产环境监测模块用于通过传感器采集生产环境参数，并将生产环境参数发送到分析预测模块和产品综合效益评估模块；

产品综合效益评估模块用于对下线的产品进行综合效益评估，并将产品综合效益评估结果发送到分析模块和生产环境控制模块；所述综合效益评估包括对产品质量、生产效益、环境污染风险、能源消耗中一项或多项因素的评估；

分析预测模块接收生产环境监测模块发送的生产环境参数和产品综合效益评估模块发送的产品综合效益评估结果，并将生产环境参数和产品综合效益评估结果按时间对应关系进行存储；通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型；利用产品综合效益预测模型，根据当前生产环境参数获得当前产品综合效益预测结果；以当前生产环境参数为中心，在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳产品综合效益预测结果的生产环境参数，作为目标生产环境参数，然后根据目标生产环境参数生成控制指令，发送到生产环境控制模块；

生产环境控制模块用于接收分析预测模块发送的控制指令和生产环境监测模块与产品综合效益评估模块输入的参数，根据控制策略对生产环境进行调控，以及在异常情况下报警和/或执行相应的安全策略。

控制策略为预先设定的策略，既可以是简单地控制指令设置外围设备的参数，使生产环境达到目标生产环境参数设定的状态，也可以结合监测到的当前的生产环境参数和/或产品综合效益评估结果，对外围设备的参数进行设定和持续调整，以适应生产的实际情况。

安全策略包括根据异常情况的状态和紧急程度的不同，分别执行停机停产、或将生产环境参数设定为特定状态、或保持当前生产环境参数等安全保护措施。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种生产环境调控方法，其特征在于，包括：

S1、通过传感器采集生产环境参数，并对下线的产品进行综合效益评估；所述综合效益评估包括对产品质量、生产效益、环境污染风险、能源消耗中一项或多项因素的评估；

S2、将生产环境参数和产品综合效益评估结果按时间对应关系进行存储；

S3、通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型；

S4、利用产品综合效益预测模型，以当前生产环境参数为中心，在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳产品综合效益预测结果的生产环境参数，作为目标生产环境参数；

S5、根据目标生产环境参数对生产环境进行调控；

S6、根据下线的产品综合效益评估结果，进行对生产环境的进一步调控和/或对产品综合效益预测模型的改进。

2.根据权利要求1所述的生产环境调控方法，其特征在于，所述生产环境参数包括一项或多项指标；步骤S4具体包括：设定生产环境参数中各项指标的变化步长，根据变化步长获得各项指标在预设的生产环境参数变化范围内的有效值，并组成有效生产环境参数矢量；利用产品综合效益预测模型，获得所有有效生产环境参数矢量所对应的产品综合效益预测结果，并从中选取最佳产品综合效益预测结果所对应的生产环境参数，作为目标生产环境参数。

3.根据权利要求1所述的生产环境调控方法，其特征在于：在生产期间，循环实施步骤S4、S5和S6。

4.根据权利要求1所述的生产环境调控方法，其特征在于，步骤S3中所述的通过对存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果的分析，获得产品综合效益预测模型，具体包括：利用存储的生产环境参数和产品综合效益评估结果作为训练数据，通过机器学习方法获得产品综合效益预测模型。

5.根据权利要求1所述的生产环境调控方法，其特征在于：步骤S6中所述的根据下线的产品综合效益评估结果，进行对生产环境的进一步调控，包括：如果调控后下线的产品综合效益评估结果劣于调控前产品综合效益评估结果，则以调控前、后生产环境参数的均值作为当前生产环境参数，重复步骤S4、S5与S6，和/或进行人工干预。

6.根据权利要求4所述的生产环境调控方法，其特征在于：步骤S6中所述的根据下线的产品综合效益评估结果，进行对产品综合效益预测模型的改进，包括：将生产期间的生产环境参数和产品综合效益评估结果作为训练数据，更新产品综合效益预测模型。

7.根据权利要求1所述的生产环境调控方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4分别为：

S3、从存储的产品综合效益评估结果中选取较佳的多项，组成参考检验结果集，并将其对应的生产环境参数组成参考生产环境参数集；

S4、把当前产品综合效益评估结果与参考检验结果集相比较，若当前产品综合效益评估结果劣于所有参考检验结果，则在参考生产环境参数集中以当前生产环境参数为中心，在预设的生产环境参数变化范围内，选取可获得最佳产品综合效益预测结果的生产环境参数，作为目标生产环境参数；否则将当前产品综合效益评估结果加入到参考检验结果集，将当前生产环境参数对应地加入到参考生产环境参数集，并把当前生产环境参数作为目标生产环境参数。

8.根据权利要求1所述的生产环境调控方法，其特征在于，步骤S5具体包括：根据目标生产环境参数，改变或设定外围设备的设定值，对生产环境进行调节。

9.根据权利要求1所述的生产环境调控方法，其特征在于：所述生产环境参数包括温度、湿度、声音、光、压力、位移、速度、加速度、电压、电流、流量、粒度、浓度、洁净度中的一项或多项。

10.一种生产环境调控系统，其特征在于，包括：

生产环境监测模块，用于通过传感器采集生产环境参数，并将生产环境参数发送到分析预测模块和产品综合效益评估模块；

产品综合效益评估模块，用于对下线的产品进行综合效益评估，并将产品综合效益评估结果发送到分析模块和生产环境控制模块；

分析预测模块，用于接收生产环境监测模块发送的生产环境参数和产品综合效益评估模块发送的产品综合效益评估结果，并根据生产环境参数和产品综合效益评估结果生成目标生产环境参数，然后根据目标生产环境参数生成控制指令，发送到生产环境控制模块；

生产环境控制模块，用于接收分析预测模块发送的控制指令和生产环境监测模块与产品综合效益评估模块输入的参数，根据控制策略对生产环境进行调控，以及在异常情况下报警和/或执行相应的安全策略；

生产环境监测模块、产品综合效益评估模块、分析预测模块和生产环境控制模块之间相互通信连接，以实现权利要求1-9任一项所述的生产环境调控方法。

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