徐 謀

（四川啟明星鋁業(yè)有限責(zé)任公司，四川 眉山 620010）

鋁金屬在各個行業(yè)發(fā)展中占有重要地位，屬于消費(fèi)量排名第二的有色金屬，是利用率近乎于鋼鐵的基礎(chǔ)生產(chǎn)材料，廣泛應(yīng)用于制造、交通等領(lǐng)域，因此，鋁電解生產(chǎn)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。隨著信息化技術(shù)的普及應(yīng)用，在鋁電解生產(chǎn)當(dāng)中，發(fā)揮出巨大的作用。通過信息化技術(shù)，對每一次生產(chǎn)中各項數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、集成，方便企業(yè)對其生產(chǎn)運(yùn)行狀況進(jìn)行全面分析。利用傳統(tǒng)人工控制方式，難以滿足當(dāng)前鋁電解生產(chǎn)量的龐大需求，在此情況下，企業(yè)通過研發(fā)、應(yīng)用數(shù)據(jù)驅(qū)動方式，例如采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對設(shè)備故障進(jìn)行診斷、合理調(diào)配生產(chǎn)資源、把控決策控制方向等。按照數(shù)據(jù)生命周期特性，優(yōu)化鋁電解在生產(chǎn)當(dāng)中質(zhì)量控制。

1 采用數(shù)據(jù)生命周期進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)質(zhì)量控制的意義

當(dāng)前，鋁電解在實際生產(chǎn)當(dāng)中，對于生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，往往存在效率不高以及精度不足等問題，進(jìn)而影響到后續(xù)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)能效提升無法提供及時、有效的幫助。鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量受到的影響因素主要有幾大方面：人、機(jī)、料、法、環(huán)、測，在這幾方面因素作用下，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量難免會存在波動情況，由此可得出生產(chǎn)過程中質(zhì)量把控，關(guān)乎產(chǎn)品在生產(chǎn)全過程中的質(zhì)量與成本[1]。鋁電解數(shù)據(jù)驅(qū)動質(zhì)量控制模式，對于理論方面的分析研究已十分成熟，企業(yè)在實際生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中應(yīng)用也在不斷完善。隨著信息化技術(shù)在生產(chǎn)行業(yè)的幫助越來越大，企業(yè)逐漸提高對歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的重視程度，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，對每一次的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、分析。傳統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)控措施在如今龐大的生產(chǎn)需求面前，已不能滿足企業(yè)的生產(chǎn)效率提高與質(zhì)量管控需求，人工智能診斷產(chǎn)品質(zhì)量模式正逐漸取代其地位，包括傳統(tǒng)的統(tǒng)計回歸法等質(zhì)量預(yù)測方式同樣向智能預(yù)測方向轉(zhuǎn)變，現(xiàn)階段應(yīng)用較多的主要為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊理論控制措施。將數(shù)據(jù)驅(qū)動與人工經(jīng)驗結(jié)合，優(yōu)化鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量控制，有助于促進(jìn)企業(yè)發(fā)展與行業(yè)進(jìn)步。

2 數(shù)據(jù)生命周期在鋁電解實際生產(chǎn)中存在的問題

2.1 鋁電解生產(chǎn)過程耦合程度高

雖然利用數(shù)據(jù)分析進(jìn)行鋁電解生產(chǎn)有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量控制效果與生產(chǎn)效率，但在實際生產(chǎn)過程當(dāng)中依然有較多的問題需要解決。在電解鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中，針對原材料很難進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)的數(shù)字化，加上生產(chǎn)流程中各項工序連續(xù)性較高，極易造成前一道工序受到影響，牽連到后面工序的正常運(yùn)行。以目前的鋁電解生產(chǎn)過程控制技術(shù)，難以解決生產(chǎn)流程中高度耦合包括非線性關(guān)系問題，通過建立模型、采用優(yōu)化和控制生產(chǎn)質(zhì)量模式，無法滿足企業(yè)高效、無污染與精細(xì)化的鋁電解生產(chǎn)需求，影響產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化與成本控制。

2.2 數(shù)據(jù)存在多源性與不確定性

鋁電解在實際生產(chǎn)過程中，其運(yùn)行規(guī)律的圖像、聲音、文本等表現(xiàn)數(shù)據(jù)具有多源性，以當(dāng)下的技術(shù)條件，在感知融合多源數(shù)據(jù)時難度較高，影響數(shù)據(jù)采集、分析工作的高效性與準(zhǔn)確性。另外，企業(yè)的鋁電解生產(chǎn)中，車間環(huán)境往往比較復(fù)雜，電流、磁場、噪聲等干擾因素較多，包括電解鋁工業(yè)生產(chǎn)自身存在的不確定性，會對傳感器收集數(shù)據(jù)過程造成影響，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)度及有效性。

2.3 鋁電解產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)重復(fù)利用問題

現(xiàn)今企業(yè)對于鋁電解生產(chǎn)流程中質(zhì)量控制研究，只要針對于重要影響質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行分析，企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員普遍根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和以往經(jīng)驗，對生產(chǎn)過程中的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并建立模型，這種方式在分析研究的深度以及廣度上具有極大的進(jìn)步空間，對數(shù)據(jù)的重復(fù)利用程度低。通過利用數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行鋁電解生產(chǎn)，能夠有效提高生產(chǎn)過程質(zhì)量控制水平，增強(qiáng)數(shù)據(jù)重復(fù)利用有效性。另外，通過數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行生產(chǎn)中各項知識、數(shù)據(jù)的獲取，在應(yīng)用數(shù)據(jù)驅(qū)動進(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)量控制當(dāng)中，能夠產(chǎn)生極大數(shù)量的過程性知識，有利于指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)工作的順利開展。

3 鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

3.1 預(yù)測鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量

企業(yè)鋁電解生產(chǎn)流程質(zhì)量控制，主要針對于過程中影響正常生產(chǎn)的異常突發(fā)情況進(jìn)行監(jiān)控與診斷，排查問題出現(xiàn)原因，及時采取有效措施加以解決，從而使產(chǎn)品合格率得到有效提升。但這種監(jiān)控手段在實際生產(chǎn)運(yùn)行中局限性較大，只有影響生產(chǎn)正常運(yùn)行的問題出現(xiàn)之后，才后對相關(guān)人員發(fā)出警報，而非提前進(jìn)行突發(fā)情況預(yù)警，具有時間滯后特征[2]。采用質(zhì)量預(yù)測技術(shù)能夠有效提高生產(chǎn)監(jiān)控模式的高效性，此方式實際應(yīng)用的關(guān)鍵在于建立精準(zhǔn)且高效的生產(chǎn)預(yù)測模型，將被動生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控轉(zhuǎn)變成主動問題預(yù)防，提高生產(chǎn)質(zhì)量安全保障。傳統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量預(yù)測模式，更多是依靠人工對生產(chǎn)過程各項參數(shù)以及數(shù)據(jù)特征進(jìn)行分析，并且具有相關(guān)性以及非線性等特性，提高了生產(chǎn)過程作用機(jī)理的人工分析難度，采用智能預(yù)測方式，例如通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方式，建立貼合實際生產(chǎn)狀況的預(yù)測模型，能夠有效對鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行更為精準(zhǔn)的預(yù)測。

3.2 合理把控生產(chǎn)過程質(zhì)量

企業(yè)在鋁電解的生產(chǎn)當(dāng)中，需要對重點質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行其數(shù)據(jù)特性分析，利用構(gòu)建的質(zhì)量數(shù)據(jù)模型，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過線上或線下的方式深入研究質(zhì)量數(shù)據(jù)挖掘方式，提高對歷史生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)以及企業(yè)目前實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的利用率。根據(jù)此方式以及建立的生產(chǎn)質(zhì)量成本模型，對鋁電解生產(chǎn)的質(zhì)量控制成本進(jìn)行綜合分析、評估，并且將分析、評估結(jié)果上傳到企業(yè)數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)生產(chǎn)過程監(jiān)控與優(yōu)化提供參考。

3.3 生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)管理

采用數(shù)據(jù)驅(qū)動方式進(jìn)行鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，其基本原理為針對數(shù)據(jù)全過程的有效管理，即質(zhì)量數(shù)據(jù)在實際生產(chǎn)當(dāng)中的收集、儲存、處理以及分析、更新和有效管理。對歷史數(shù)據(jù)以及實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，發(fā)揮出其內(nèi)在的潛藏價值，對當(dāng)下鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，提供預(yù)測、監(jiān)督、診斷與改善功能。圖1中所示為數(shù)據(jù)全生命周期的管理流程。

圖1 質(zhì)量數(shù)據(jù)生命周期管理流程

鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)具有多種形態(tài)，可以將其劃分為動態(tài)實時數(shù)據(jù)和靜態(tài)歷史數(shù)據(jù)以及知識數(shù)據(jù)，此三種數(shù)據(jù)之間在相互關(guān)聯(lián)的同時，具備一定的遞進(jìn)關(guān)系。對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析利用完成后，將其儲存上傳數(shù)據(jù)庫，轉(zhuǎn)變成歷史數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘?qū)Υ罅康倪^往生產(chǎn)靜態(tài)歷史數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)的后續(xù)生產(chǎn)過程優(yōu)化提供參考。隨著鋁電解生產(chǎn)不斷進(jìn)行，其知識數(shù)據(jù)庫內(nèi)容不斷增加、更新，歷史數(shù)據(jù)在不斷積累過程中被反復(fù)利用，有助于整個鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量控制。

4 鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量控制持續(xù)改進(jìn)

以原有的鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量控制模式為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)下企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)需求，采用大數(shù)據(jù)全生命周期理念，建立新型生產(chǎn)流程質(zhì)控制體系，針對生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制持續(xù)改進(jìn)框架。其控制體系包含三個生產(chǎn)階段，歷史生產(chǎn)階段、實時生產(chǎn)階段以及后續(xù)生產(chǎn)階段，在生產(chǎn)過程中，針對質(zhì)量控制主要有數(shù)據(jù)采集、存儲，數(shù)據(jù)實時應(yīng)用和持續(xù)改進(jìn)。

4.1 數(shù)據(jù)采集與存儲

鋁電解生產(chǎn)過程質(zhì)量控制可以通過應(yīng)用信息化技術(shù)如RFID、傳感器等，對人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等生產(chǎn)條件進(jìn)行實時監(jiān)督管理，輔以多源信息感知技術(shù)以及融合技術(shù)，實時監(jiān)測、采集生產(chǎn)當(dāng)中的質(zhì)量特性數(shù)據(jù)、生產(chǎn)車間環(huán)境等信息，并將其進(jìn)行分類整理、融合，打造高效、可靠的實時數(shù)據(jù)源。建立鋁電解歷史數(shù)據(jù)庫，有效采集、儲存監(jiān)測過程數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行信息、材料信息以及工藝參數(shù)等各項數(shù)據(jù)，對于知識數(shù)據(jù)的收集、整理與融合，應(yīng)當(dāng)涵蓋生產(chǎn)工藝知識、加工流程方法、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等一系列鋁電解生產(chǎn)顯性知識和實際生產(chǎn)操作經(jīng)驗知識、設(shè)備故障、生產(chǎn)事故處理經(jīng)驗等隱形知識，有效利用數(shù)據(jù)挖掘，能夠高效完成對隱形知識的獲取、存儲，為企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量控制提供參考。

4.2 質(zhì)量數(shù)據(jù)實時應(yīng)用

在鋁電解實時生產(chǎn)過程中，能夠獲得設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、傳感器監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)等各項質(zhì)量數(shù)據(jù)，將其均以數(shù)據(jù)流的形式進(jìn)行采集。由于這些數(shù)據(jù)信息多源異構(gòu)以及相關(guān)非線性等特點，必須利用實時數(shù)據(jù)流分析技術(shù)，精準(zhǔn)有效完成分析任務(wù)，有效預(yù)測并實時監(jiān)測影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素變化情況，在鋁電解生產(chǎn)過程發(fā)生異常時及時應(yīng)對，為企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程與優(yōu)化促進(jìn)生產(chǎn)參數(shù)奠定基礎(chǔ)。將高效、便捷的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，實現(xiàn)對鋁電解生產(chǎn)在線質(zhì)量控制，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對實時數(shù)據(jù)流和歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫以及知識庫三者深度融合，并進(jìn)行快速分析。實時監(jiān)測生產(chǎn)過程，對各種影響因素可能造成的狀況進(jìn)行預(yù)測，對發(fā)生的設(shè)備故障、質(zhì)量問題等實行診斷和反饋，隨著生產(chǎn)工作持續(xù)開展，改進(jìn)質(zhì)量控制措施，綜合各項質(zhì)量控制手段優(yōu)點，合理應(yīng)用的實際生產(chǎn)當(dāng)中，達(dá)到有效提高鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量目的。

4.3 質(zhì)量控制持續(xù)改進(jìn)

正在進(jìn)行的生產(chǎn)過程完成之后，將其中采集到的所有新數(shù)據(jù)錄入到歷史數(shù)據(jù)庫中，完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)更新與補(bǔ)充，包括新的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息和生產(chǎn)工藝優(yōu)化效果、傳感器檢測數(shù)據(jù)等一手經(jīng)驗知識，補(bǔ)充到知識庫中，有利于生產(chǎn)質(zhì)量控制持續(xù)優(yōu)化等工作開展。在歷史數(shù)據(jù)庫中，大量的過往生產(chǎn)過程信息，反映出每一次鋁電解生產(chǎn)過程中的正?；虍惓顟B(tài)，采用數(shù)據(jù)挖掘方式，全面對這些歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，整理出其中的有效數(shù)據(jù)，結(jié)合實時生產(chǎn)狀況，針對性進(jìn)行整個鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量控制以及工藝流程實現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)。而數(shù)據(jù)驅(qū)動能夠有效完成鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量追蹤，通過RFID技術(shù)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集等一系列生產(chǎn)全過程監(jiān)督管理工作，實現(xiàn)高效鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量控制工作。

5 結(jié)論

文中針對鋁電解在實際生產(chǎn)當(dāng)中的質(zhì)量控制問題與改進(jìn)狀況，闡述根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)全生命周期理念，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動方法進(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)量控制效果。對鋁電解生產(chǎn)過程中現(xiàn)存問題分析，以數(shù)據(jù)驅(qū)動控制生產(chǎn)質(zhì)量方式為基礎(chǔ)，通過對各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行全生命周期的采集、存儲、分析、應(yīng)用，進(jìn)而改進(jìn)實時生產(chǎn)運(yùn)行體系，滿足企業(yè)鋁電解生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量需求，提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。與此同時，利用信息技術(shù)，實現(xiàn)鋁電解生產(chǎn)質(zhì)量管理效果增強(qiáng)，能夠提高行業(yè)的智能化程度，落實可持續(xù)發(fā)展的工作戰(zhàn)略。