專利名稱：多階段過程建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利大體上涉及過程控制系統(tǒng)建模，并且更具體地涉及對(duì)被分解成多個(gè)過程階段的批過程或連續(xù)過程進(jìn)行建模的方法。
背景技術(shù)：
類似于在化學(xué)、石油或其他過程中使用的過程控制系統(tǒng)典型地包括一個(gè)或多個(gè)過 程控制器和經(jīng)由模擬、數(shù)字或組合的模擬/數(shù)字總線被通信耦合到至少一個(gè)主機(jī)或操作員工作站以及一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入/輸出(I/o)設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以是例如閥、閥定位器、開關(guān)和變送器(例如溫度、壓力和流速傳感器)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在過程內(nèi)執(zhí)行過程控制功能，諸如打開和閉合閥并測(cè)量過程控制參數(shù)。過程控制器接收指示由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行的過程測(cè)量的信號(hào)，處理此信息以實(shí)現(xiàn)控制例程，并生成控制信號(hào)，其通過總線或其他通信線路被發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以控制該過程的操作。以這種方式，過程控制器可以經(jīng)由總線和/或其他通信鏈路使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來執(zhí)行和協(xié)調(diào)控制策略。可以使得來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制器的過程信息可用于由操作員工作站(例如基于處理器的系統(tǒng))執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序(例如軟件例程、程序等)以使得操作員能夠執(zhí)行相對(duì)于該過程的期望的功能，諸如查看過程的當(dāng)前狀態(tài)(例如經(jīng)由圖形用戶界面)、評(píng)估該過程、修改過程的操作(例如經(jīng)由視覺對(duì)象圖)等。許多過程控制系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用站(例如工作站)，其典型地是使用個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)的，并且其經(jīng)由局域網(wǎng)(LAN)被通信耦合至控制器、操作員工作站以及過程控制系統(tǒng)內(nèi)的其他系統(tǒng)。每個(gè)應(yīng)用站可以包括圖形用戶界面，其顯示包括過程變量的值、與過程相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)的值、過程故障檢測(cè)信息和/或過程狀態(tài)信息的過程控制信息。典型地，在圖形用戶界面中顯示過程信息局限于與過程相關(guān)聯(lián)的每個(gè)過程變量的值的顯示。另外，某些過程控制系統(tǒng)可以表征某些過程變量之間的簡(jiǎn)單關(guān)系以確定與過程相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量度量。然而，在過程的最終產(chǎn)物不符合預(yù)定質(zhì)量控制度量的情況下，只能在完成一批、一個(gè)過程和/或一組最終產(chǎn)品之后分析過程和/其他過程變量。雖然在過程完成時(shí)查看過程和/或質(zhì)量變量使得能夠?qū)罄m(xù)產(chǎn)品的制造或處理進(jìn)行改善，但這些改善不能補(bǔ)救當(dāng)前完成的不合規(guī)格的產(chǎn)品。這個(gè)問題在批過程中、亦即在實(shí)現(xiàn)批過程的批過程控制系統(tǒng)中非常嚴(yán)重。如所已知的，批過程典型地操作以通過經(jīng)過多個(gè)階段或步驟來處理一組普通原材料以產(chǎn)生產(chǎn)品?？梢酝辉O(shè)備中，諸如在儲(chǔ)罐中執(zhí)行一批過程的多個(gè)階段或步驟，同時(shí)可以在另一設(shè)備中執(zhí)行其他階段或步驟。由于相同的原材料隨著時(shí)間的推移在批過程的不同階段或步驟中被不同地處理，所以在許多情況下，在共同的一臺(tái)設(shè)備內(nèi)，在批過程的任何階段或步驟期間難以準(zhǔn)確地確定該批內(nèi)的材料是否正在以將可能導(dǎo)致具有期望或充分質(zhì)量度量的最終產(chǎn)品的產(chǎn)生的方式被處理。也就是說，由于正在被處理的材料的溫度、壓力、一致性、PH或其他參數(shù)在該批的操作期間隨著時(shí)間的推移而變，所以在材料保持在同一位置的許多時(shí)間，難以確定該批過程在該批運(yùn)行期間的任何特定時(shí)間是否正在以可能導(dǎo)致具有期望質(zhì)量度量的最終產(chǎn)品的方式操作。確定當(dāng)前操作的批次是否正在正常的進(jìn)行或在期望的規(guī)格內(nèi)(且因此可能導(dǎo)致具有期望質(zhì)量度量的最終產(chǎn)品)的一個(gè)已知方法將在進(jìn)行中批次的操作期間實(shí)現(xiàn)的各種過程變量測(cè)量與在“黃金批次”的操作期間進(jìn)行的類似測(cè)量相比較。在這種情況下，黃金批次是被選擇為表示該批次的正常或與其操作的批次運(yùn)行的預(yù)定、先前運(yùn)行批次，其導(dǎo)致具有期望質(zhì)量度量的最終產(chǎn)品。然而，一個(gè)過程的批次運(yùn)行典型地在時(shí)間長(zhǎng)度方面改變，即在·其完成該批次所花費(fèi)的時(shí)間方面改變，使得難以知道在該黃金批次內(nèi)哪個(gè)時(shí)間最適用于進(jìn)行中批次的當(dāng)前測(cè)量參數(shù)。然而，在許多情況下，批過程變量在批操作期間與所選黃金批次的那些相比可能在沒有最終產(chǎn)品質(zhì)量的顯著退化的情況下大大地改變。結(jié)果，即使不是幾乎不可能的，也常常難以識(shí)別能夠在所有情況下被用作應(yīng)將其他批次運(yùn)行與之相比較的黃金批次的特定批次運(yùn)行?？朔耸褂命S金批次的問題中的一個(gè)的分析進(jìn)行中批過程的結(jié)果的方法涉及為該批次創(chuàng)建統(tǒng)計(jì)模型。這種技術(shù)涉及從批過程的許多不同批次運(yùn)行收集用于一組過程變量(批次參數(shù))中的每一個(gè)的數(shù)據(jù)或測(cè)量用于那些批次運(yùn)行中的每一個(gè)的質(zhì)量度量。其后，使用所收集的批次參數(shù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)來創(chuàng)建該批次的統(tǒng)計(jì)模型，該統(tǒng)計(jì)模型表示導(dǎo)致期望質(zhì)量度量的該批次的“正?！辈僮鳌Ｈ缓罂梢允褂迷撆蔚拇私y(tǒng)計(jì)模型來分析在特定批次運(yùn)行旗艦進(jìn)行的不同過程變量測(cè)量如何在統(tǒng)計(jì)上與被用來開發(fā)模型的批次運(yùn)行內(nèi)的相同測(cè)量相關(guān)。例如，此統(tǒng)計(jì)模型可以用來提供每個(gè)測(cè)量過程變量的平均值或中值以及在該批次運(yùn)行期間的任何特定時(shí)間出與每個(gè)測(cè)量過程變量相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，可以將當(dāng)前測(cè)量過程變量與所述每個(gè)測(cè)量過程變量相比較。此外，此統(tǒng)計(jì)模型可以用來預(yù)測(cè)該批次的當(dāng)前狀態(tài)將如何實(shí)現(xiàn)在該批次結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的批次產(chǎn)品的最終質(zhì)量或與之相關(guān)。一般而言，此類批次建模要求從主任發(fā)射機(jī)、控制回路、分析器、虛擬傳感器、計(jì)算塊和手動(dòng)輸入的各種源收集大量的數(shù)據(jù)。大部分?jǐn)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)在連續(xù)數(shù)據(jù)歷史記錄中。然而，相當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)且特別是手動(dòng)輸入通常與過程管理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。必須將來自這兩個(gè)類型的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提取合并以滿足模型構(gòu)建要求。此外，如上所述，從技術(shù)和建模觀點(diǎn)出發(fā)，一批過程正常的經(jīng)歷多個(gè)明顯不同的階段、步驟或時(shí)期。因此，通常相對(duì)于各階段對(duì)批過程進(jìn)行細(xì)分，并且可以針對(duì)每個(gè)階段構(gòu)造模型。在這種情況下，將來自許多批次運(yùn)行的用于同一時(shí)期或階段的數(shù)據(jù)分組以開發(fā)用于該時(shí)期或階段的統(tǒng)計(jì)模型。此類數(shù)據(jù)不知的目的是取出或減輕過程非線性性。基于階段、時(shí)期等開發(fā)單獨(dú)批次的另一原因是在批次的各種不同階段，不同的過程參數(shù)是過程的且被用于建模。結(jié)果，可以用與每個(gè)特定階段有關(guān)的特定的參數(shù)集來構(gòu)造階段模型以僅適應(yīng)或考慮在每個(gè)批次階段處有關(guān)的過程參數(shù)或?qū)⑵淇紤]在內(nèi)。例如，在某個(gè)階段，可以向主批次負(fù)荷添加添加劑，并且在任何先前的批次階段中不需要考慮關(guān)于那些添加劑的過程參數(shù)，但是其與添加該添加劑時(shí)的批次階段有關(guān)。然而，在創(chuàng)建此統(tǒng)計(jì)批次模型時(shí)，仍需要應(yīng)付這樣的事實(shí)，即不同的批次運(yùn)行典型地跨越不同的時(shí)間長(zhǎng)度。此現(xiàn)象時(shí)基于許多因素，例如與操作員在該批次運(yùn)行內(nèi)采取手動(dòng)動(dòng)作相關(guān)聯(lián)的不同等待時(shí)間、要求較長(zhǎng)或較短的加熱或其他處理時(shí)間的不同環(huán)境條件、導(dǎo)致批次運(yùn)行期間的較長(zhǎng)或較短處理的原材料組成的變化等。事實(shí)上，用于特定過程變量的數(shù)據(jù)趨勢(shì)在不同的批次運(yùn)行中跨越不同的時(shí)間長(zhǎng)度且因此不同批過程運(yùn)行中的公共批次標(biāo)志相互之間具有時(shí)移位置是正常的。然而，為了創(chuàng)建有效的統(tǒng)計(jì)模型，必須使來自一個(gè)批次的每個(gè)階段、操作或時(shí)期的數(shù)據(jù)與來自被用來創(chuàng)建模型的其他批次的相同階段、操作或時(shí)期的可比數(shù)據(jù)對(duì)齊。因此，在使用在批過程的運(yùn)行期間測(cè)量的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建統(tǒng)計(jì)模型以供在對(duì)批過程進(jìn)行建模和分析時(shí)使用之前，必須使來自該不同批次運(yùn)行的批次數(shù)據(jù)對(duì)齊到公共時(shí)間巾貞。在2010年5月 21 日提交的題為“On-line alignment of a process analyticalmodel with actual batch operation”的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)12/784，689中公開了用于執(zhí)行批次數(shù)據(jù)的此類對(duì)齊的技術(shù)，該專利申請(qǐng)的公開被通過引用結(jié)合到本文中，如同其在本文中被完全闡述一樣。一旦對(duì)齊，可以與諸如主成分分析(PCA)和到潛結(jié)構(gòu)投影(PLS)的分析工具相結(jié)合地使用批次數(shù)據(jù)以開發(fā)可以用來對(duì)批過程的其他運(yùn)行進(jìn)行建模和分析的批過程模型。在許多情況下，諸如用于故障檢測(cè)和質(zhì)量參數(shù)預(yù)測(cè)的PCA和PLS技術(shù)的分析工具 的在線使用局限于其中產(chǎn)生單個(gè)產(chǎn)品的連續(xù)過程。在此類情況下，常常將過程視為具有固定的一組測(cè)量和實(shí)驗(yàn)室分析的單個(gè)單元。這對(duì)這些類型的過程，可以在在線環(huán)境中開發(fā)和應(yīng)用單個(gè)PCA或PLS模型。然而，為了解決其中使用一臺(tái)或多臺(tái)固定設(shè)備來產(chǎn)生多個(gè)產(chǎn)品的連續(xù)或批過程的要求，所述一臺(tái)或多臺(tái)固定設(shè)備每個(gè)具有其自己的一組儀表設(shè)備和質(zhì)量參數(shù)，必須在離線地開發(fā)模型時(shí)和在其后應(yīng)用在線分析是采取更一般的方法。將在線分析工具應(yīng)用于連續(xù)和批過程涉及多個(gè)挑戰(zhàn)。首先，在批操作環(huán)境中，可以使用可以串聯(lián)地、并聯(lián)地或以混合配置運(yùn)行的許多臺(tái)設(shè)備來生產(chǎn)產(chǎn)品，所述混合配置使某些設(shè)備串聯(lián)地運(yùn)行且某些并聯(lián)地運(yùn)行。在制造中使用的設(shè)備和關(guān)聯(lián)的過程操作條件取決于所制造的產(chǎn)品?？梢栽谥圃爝^程中的各種點(diǎn)出將不同的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量用于制造產(chǎn)品的一個(gè)方式對(duì)比另一個(gè)，或者用于制造不同的產(chǎn)品，這使得模型開發(fā)變得復(fù)雜。同樣滴，連續(xù)操作環(huán)境還必須涉及以不同的配置不知的多臺(tái)主要設(shè)備。與每臺(tái)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的處理和關(guān)聯(lián)的過程測(cè)量和控制在某些情況下可以改變，因?yàn)樘幚項(xiàng)l件隨著吞吐量或隨著正在處理的產(chǎn)品而變。因此，被設(shè)計(jì)成用以支持在線分析以用于過程建模的工具必須考慮正在生產(chǎn)的產(chǎn)品、可以用來制造該產(chǎn)品的設(shè)備裝置以及制造該產(chǎn)品所需的不同的操作條件及關(guān)聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。在先建模方法將單個(gè)聚合模型用于不允許改變與采用多臺(tái)設(shè)備或產(chǎn)生多個(gè)不同產(chǎn)品的建模過程相結(jié)合所需的操作條件及關(guān)聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的過程。

發(fā)明內(nèi)容
可以通過將過程劃分成產(chǎn)生特定產(chǎn)品所需的不同制造階段來促進(jìn)對(duì)批量或連續(xù)制造過程進(jìn)行建模。在本文中，可以用處理所需的設(shè)備類型、監(jiān)視或控制過程所需的現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量、必須保持的過程操作條件以及對(duì)產(chǎn)生的最終產(chǎn)品的影響來表征制造“階段”。階段的概念可以在在線分析的開發(fā)和應(yīng)用中應(yīng)用于連續(xù)和批過程兩者。一旦已經(jīng)定義了與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的不同階段，則可以逐個(gè)階段地構(gòu)造分析模型。開發(fā)分析模型所需的努力可能是較少的，因?yàn)榭梢詫⒂糜谀Ｐ烷_發(fā)的離線分析工具設(shè)計(jì)成自動(dòng)地利用階段定義來從在線數(shù)據(jù)歷史記錄中提取數(shù)據(jù)。可以開發(fā)在線分析應(yīng)用程序以基于被建模的處理的階段自動(dòng)地選擇適當(dāng)?shù)腜CA和PLS模型以供在線使用。結(jié)果，可以靈活地將階段模型配置成適應(yīng)變化的制造的配置。對(duì)由過程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程進(jìn)行建模的方法包括將過程分解成多個(gè)過程階段，所述多個(gè)過程階段至少包括第一過程階段和第二過程階段并開發(fā)多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)。所述多個(gè)模型至少包括第一過程階段的模型和第二過程階段的模型，并且對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型是使用來自該過程階段的一次或多次運(yùn)行的數(shù)據(jù)和關(guān)于該過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)開發(fā)的。另外，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型適合于產(chǎn)生與該過程階段相關(guān)聯(lián)的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，并且由第一過程階段的模型產(chǎn)生的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)被用來開發(fā)第二過程階段的模型。關(guān)于過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)可以包括階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量或批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型可以適合于產(chǎn)生輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，其包括對(duì) 階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量或批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)測(cè)。開發(fā)對(duì)應(yīng)于批過程的多個(gè)過程階段的多個(gè)模型包括在過程的用于產(chǎn)生多個(gè)批次的多次運(yùn)行中的每一次運(yùn)行期間收集數(shù)據(jù)，包括在過程的每次運(yùn)行的每個(gè)過程階段期間測(cè)量用于多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。用于批過程的過程階段的建模數(shù)據(jù)形成(是)三維數(shù)據(jù)陣列，包括在多個(gè)批次中的每一個(gè)批次的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)在多個(gè)時(shí)間段測(cè)量的多個(gè)值，并且可以將該三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列，其包括多個(gè)過程階段期間的多個(gè)時(shí)間中的每一個(gè)處的針對(duì)多個(gè)批次的過程變量的值。因此，可以用變量、時(shí)間、多個(gè)批次來確定三維陣列的尺寸。由批過程的第一過程階段的模型導(dǎo)出并被批過程的第二過程階段使用的信息可以包括對(duì)由批過程產(chǎn)生的批次的質(zhì)量預(yù)測(cè)，并且可以用作用于第二過程階段的模型的初始條件?？梢詫⑦z忘因子(即過濾)應(yīng)用于由第一過程階段的模型導(dǎo)出且被第二過程階段的模型使用的信息的至少一部分。當(dāng)對(duì)連續(xù)過程進(jìn)行建模時(shí)，開發(fā)對(duì)應(yīng)于連續(xù)過程的多個(gè)過程階段的多個(gè)模型可以包括在過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)期間收集數(shù)據(jù)，并且收集數(shù)據(jù)可以包括在每個(gè)時(shí)間段期間測(cè)量多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。針對(duì)連續(xù)過程的過程階段測(cè)量的值可以包括三維數(shù)據(jù)陣列，其包括在過程的實(shí)現(xiàn)期間多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)時(shí)間段的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)測(cè)量的多個(gè)值，并且可以將該三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列，其包括在連續(xù)過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)時(shí)間段處的過程變量的值。開發(fā)多個(gè)模型包括構(gòu)造過程階段的潛結(jié)構(gòu)投影或PLS模型?？梢酝ㄟ^將過程分解成至少包括第一過程階段和第二過程階段的多個(gè)過程階段來分析用過程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(或由其操作)的批過程，并開發(fā)多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，所述多個(gè)模型至少包括第一過程階段的模型和第二過程階段的模型。第二過程階段的模型使用由第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息，并且所述多個(gè)模型隨后用來預(yù)測(cè)過程的參數(shù)的值。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過使用對(duì)應(yīng)于過程的多次運(yùn)行的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集來開發(fā)第一過程階段的模型、將培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少第一部分作為輸入應(yīng)用于第一過程階段的模型以產(chǎn)生第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)以及使用培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少第二部分和第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)來開發(fā)第二過程階段的模型來對(duì)具有第一過程階段和第二過程階段的過程進(jìn)行建模。第一過程階段的模型還可以產(chǎn)生第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示，并且可以將第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示用于開發(fā)第二過程階段的模型。優(yōu)選地，針對(duì)每個(gè)過程階段開發(fā)模型，將培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少一部分作為輸入應(yīng)用于每個(gè)過程階段的模型以產(chǎn)生該過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，并且將培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少一部分和前一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)作為輸入應(yīng)用于在第一過程階段之后的每個(gè)過程階段的模型。
可以通過將從多階段過程的第一運(yùn)行獲得的第一數(shù)據(jù)集應(yīng)用于第一過程階段的模型以產(chǎn)生第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)并將從多階段過程的第二運(yùn)行獲得的第二數(shù)據(jù)集和第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)應(yīng)用于第二過程階段的模型來使用此類模型。


圖I示出了具有可以用來實(shí)現(xiàn)批過程的控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的過程控制網(wǎng)絡(luò)的圖。圖2示出了包括可以實(shí)現(xiàn)在線批分析系統(tǒng)以便分析批過程的示例性操作管理系統(tǒng)的示例性過程控制系統(tǒng)的方框圖。圖3示出了確定用于批過程的統(tǒng)計(jì)批模型的示例性方法的流程圖。圖4示出了表示批過程的示例性批運(yùn)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖，包括與該批過程運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的過程變量測(cè)量結(jié)果和質(zhì)量變量測(cè)量結(jié)果。圖5示出了批過程的許多不同批運(yùn)行的批數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖，包括每次批運(yùn)行的過程變量和相應(yīng)的質(zhì)量變量。圖6示出了批過程的許多不同批運(yùn)行的批數(shù)據(jù)的、在來自批運(yùn)行的數(shù)據(jù)已經(jīng)在離線對(duì)齊過程中對(duì)齊之后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖，包括過程變量和相應(yīng)的質(zhì)量變量。圖7示出了多階段批過程的方框圖。圖8示出了單個(gè)過程階段的過程數(shù)據(jù)的分批展開的圖。圖9示出了多個(gè)過程階段的過程數(shù)據(jù)的分批展開的圖。圖10示出了用于單塊和多塊PLS建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖。圖11示出了用于多階段、多塊建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖，其中，來自一個(gè)過程階段的批次結(jié)尾質(zhì)量和階段結(jié)尾計(jì)算項(xiàng)被傳遞至后續(xù)過程階段。圖12示出了用于多塊、多階段模型的兩個(gè)替換建模程序的圖。圖13示出了采用遺忘因子以便對(duì)三階段過程進(jìn)行建模的PLS模型的圖。圖14示出了多階段批過程的PLS模型的開發(fā)的圖。圖15示出了如圖14所示地開發(fā)的PLS模型的使用的圖。
具體實(shí)施例方式圖I圖示示例性過程控制系統(tǒng)10，其包括過程控制器11，該過程控制器11被連接至數(shù)據(jù)歷史記錄12和一個(gè)或多個(gè)主機(jī)工作站或計(jì)算機(jī)13 (其可以是任何類型的個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站等)，每個(gè)具有顯示屏14?？刂破?1還經(jīng)由輸入/輸出(I/O)卡26和28被連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15 22，并且可以運(yùn)行以使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15 22來實(shí)現(xiàn)批過程的一次或多次批運(yùn)行。數(shù)據(jù)歷史記錄12可以是任何期望類型的數(shù)據(jù)收集單元，其具有任何期望類型的存儲(chǔ)器和任何期望或已知的軟件、硬件或固件以便存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)歷史記錄12可以與工作站13中的一個(gè)分離(如圖I所示)或者是其一部分。舉例來說，可以是由艾默生過程管理公司出售的DeltaV 控制器的控制器11經(jīng)由例如以太網(wǎng)連接或任何其他的期望通信網(wǎng)絡(luò)23被通信地連接至主機(jī)計(jì)算機(jī)13和數(shù)據(jù)歷史記錄12。控制器11還使用例如與標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備和/或任何智能通信協(xié)議相關(guān)聯(lián)的任何期望硬件和軟件被通信連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15 22，所述任何智能通信協(xié)議諸如FOUNDATION 現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議、HART 協(xié)議、WirelessHART 協(xié)議等。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15 22可以是任何類型的設(shè)備，諸如傳感器、閥、變送器、定位器等，而I/O卡26和28可以是符合任何期望的通信或控制器協(xié)議的任何類型的I/O設(shè)備。在圖I所示的實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15 18是標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備或HART設(shè)備,其通過模擬線路或組合的模擬和數(shù)字線路向I/O卡26進(jìn)行通信，而現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備19 22是諸如FOUNDATION 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能設(shè)備，其使用現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議通過數(shù)字總線向I/O卡28進(jìn)行通信。當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15 22可以符合任何其他期望的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括未來開發(fā)的任何標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。 控制器11包括處理器30，其實(shí)現(xiàn)或監(jiān)督一個(gè)或多個(gè)過程控制例程(存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器32中)，其可以包括控制回路，并且與設(shè)備15 22、主機(jī)計(jì)算機(jī)13和數(shù)據(jù)歷史記錄12通信以便以任何期望的方式來控制過程。應(yīng)注意的是本文所述的任何控制例程或模塊可以使其各部分被不同控制器或其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行，如果這樣期望的話。同樣地，將在過程控制系統(tǒng)10內(nèi)實(shí)現(xiàn)的本文所述的控制例程或模塊可以采取任何形式，包括軟件、固件、硬件等。可以以任何期望的軟件格式來實(shí)現(xiàn)控制例程，諸如使用面向?qū)ο缶幊?、使用梯形邏輯、順序功能圖、功能方框圖或使用任何其他軟件編程語言或設(shè)計(jì)范例。同樣地，可以將控制例程硬編碼到例如一個(gè)或多個(gè)EPR0M、EEPR0M、專用集成電路(ASIC)或任何其他硬件或固件元件中。因此，可以將控制器11配置成以任何期望的方式實(shí)現(xiàn)控制策略或控制例程。在某些實(shí)施例中，控制器11使用一般所謂的功能塊來實(shí)現(xiàn)控制策略，其中，每個(gè)功能塊是總控制例程的對(duì)象或其他部分(例如子例程)，并且與其他功能塊(經(jīng)由稱為鏈路的通信)相結(jié)合地操作以在過程控制系統(tǒng)10內(nèi)實(shí)現(xiàn)過程控制回路。功能塊典型地執(zhí)行輸入功能(諸如與變送器、傳感器或其他過程參數(shù)測(cè)量設(shè)備相關(guān)聯(lián)的輸入功能)、控制功能(諸如與執(zhí)行PID、模糊邏輯等控制的控制例程相關(guān)聯(lián)的控制功能)或輸出功能(控制諸如閥的某些設(shè)備的操作以在過程控制系統(tǒng)10內(nèi)執(zhí)行某些物理功能的輸出功能)中的一個(gè)。當(dāng)然，存在混合的和其他類型的功能塊?？梢詫⒐δ軌K存儲(chǔ)在控制器11中并由控制器11來執(zhí)行，當(dāng)這些功能塊被用于例如標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備或諸如HART設(shè)備的某些類型的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或與之相關(guān)聯(lián)時(shí)情況通常如此，或者對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，情況能夠是將功能塊存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身中并由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來執(zhí)行。如圖I的分解框40所示，控制器11可以包括被示為例程42和44的許多單回路控制例程，并且如果期望，其可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)先進(jìn)控制回路，諸如被示為控制回路46的多/輸入-多/輸出控制例程。每個(gè)此類回路典型地稱為控制模塊。單回路控制例程42和44被示為分別使用單輸入/單輸出模糊邏輯控制塊和單輸入/單輸出PID控制塊來執(zhí)行單回路控制，單輸入/單輸出模糊邏輯控制塊和單輸入/單輸出PID控制塊分別被連接至適當(dāng)?shù)哪M輸入(Al)和模擬輸出(AO)功能塊，其可以與諸如閥的過程控制設(shè)備、與諸如溫度和壓力變送器的測(cè)量設(shè)備或與過程控制系統(tǒng)10內(nèi)的任何其他設(shè)備相關(guān)聯(lián)。先進(jìn)控制回路46被示為包括被通信連接至一個(gè)或多個(gè)Al功能塊的輸入端和被通信連接至一個(gè)或多個(gè)AO功能塊的輸出端，然而可以將先進(jìn)控制塊48的輸入端和輸出端連接至任何其他期望的功能塊或控制元件以接收其他類型的輸入并提供其他類型的控制輸出。先進(jìn)控制塊48可以是任何類型的模型預(yù)測(cè)控制(MPC)塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建?；蚩刂茐K、多變量模糊邏輯控制塊、實(shí)時(shí)最優(yōu)化器塊等，或者可以是自適應(yīng)調(diào)諧控制塊等。應(yīng)理解的是圖I所示的功能塊、包括先進(jìn)控制塊48可以由控制器11來執(zhí)行，或者替換地，可以位于任何其他處理設(shè)備中并由任何其他處理設(shè)備來執(zhí)行，其他處理設(shè)備諸如工作站13中的一個(gè)或者甚至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備19 22中的一個(gè)。此外，如圖I所示，可以由過程控制系統(tǒng)10的各種設(shè)備來存儲(chǔ)和執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程分析例程50。雖然過程分析例程50被示為被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器52中以在工作站13的處理器54上執(zhí)行，但可以替代地在其他設(shè)備中存儲(chǔ)和執(zhí)行例程50。每個(gè)過程分析例程50被通信耦合至一個(gè)或多個(gè)控制例程，諸如控制例程42、44、46和/或至 數(shù)據(jù)歷史記錄12以接收一個(gè)或多個(gè)測(cè)量的過程變量測(cè)量結(jié)果。每個(gè)過程分析例程50可以用來開發(fā)統(tǒng)計(jì)過程模型以基于該模型來分析進(jìn)行中的或在線批過程。分析例程50還可以向用戶、諸如批操作員顯示關(guān)于在線或進(jìn)行中的批次的信息，如由過程控制系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)的。圖2示出了包括操作管理系統(tǒng)(OMS) 102 (也稱為過程監(jiān)視和質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)(PMS))的過程控制環(huán)境100的另一示例的方框圖，操作管理系統(tǒng)(OMS) 102可以用來實(shí)現(xiàn)在線批過程建模和分析系統(tǒng)。OMS 102位于包括過程控制系統(tǒng)106的工廠104內(nèi)，其可以包括例如圖I的過程控制網(wǎng)絡(luò)10的一部分或全部。示例性工廠104可以是任何類型的制造設(shè)施、處理設(shè)施、自動(dòng)化設(shè)施和/或任何其他類型的過程控制結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)。在某些示例中，工廠104可以包括位于不同位置處的多個(gè)設(shè)施，并且雖然圖2的工廠104被示為包括單個(gè)過程控制系統(tǒng)106，但工廠104可以包括附加過程控制系統(tǒng)。經(jīng)由數(shù)據(jù)總線100被通信耦合至控制器108且作為該系統(tǒng)的一部分的過程控制系統(tǒng)106可以包括用于實(shí)現(xiàn)過程功能的任何數(shù)目的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如輸入和/或輸出設(shè)備)，諸如執(zhí)行該過程內(nèi)的物理功能或測(cè)量過程變量?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以包括任何類型的過程控制部件，其能夠接收輸入、生成輸出和/或控制過程。例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以包括輸入設(shè)備，諸如，例如閥、泵、風(fēng)扇、加熱器、冷卻器和/或混合器以控制過程。另外，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以包括輸出設(shè)備，諸如，例如溫度計(jì)、壓力計(jì)、濃度計(jì)、液位計(jì)、流量計(jì)和/或蒸汽傳感器以測(cè)量過程的一部分內(nèi)的過程變量。輸入設(shè)備可以從控制器108接收指令以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)指定命令并引起過程的變化。此外，輸出設(shè)備測(cè)量過程數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)和/或輸入設(shè)備數(shù)據(jù)并將測(cè)量數(shù)據(jù)作為過程控制信息發(fā)送至控制器108。此過程控制信息可以包括對(duì)應(yīng)于來自每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的測(cè)量輸出的變量(例如測(cè)量過程變量和/或測(cè)量質(zhì)量變量)的值。在圖2的所示示例中，控制器108可以經(jīng)由數(shù)據(jù)總線110與過程控制系統(tǒng)106內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，其可以耦合至過程控制系統(tǒng)106內(nèi)的中間通信部件。這些通信部件可以包括現(xiàn)場(chǎng)分線盒以將命令區(qū)域中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信耦合至數(shù)據(jù)總線110。另外，通信部件可以包括信號(hào)編集柜以組織到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或現(xiàn)場(chǎng)分線盒的通信路徑。此外，通信部件可以包括I/O卡以從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接收數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到能夠被示例性控制器108接收的通信介質(zhì)。這些I/O卡可以將來自控制器108的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能夠被相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處理的數(shù)據(jù)格式。在一個(gè)示例中，可以使用現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議或其他類型的有線和/或無線通信協(xié)議(例如Profibus協(xié)議、HART協(xié)議等)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)總線110。圖2的控制器108(其可以是PC或任何其他類型的控制器)管理一個(gè)或多個(gè)控制例程以管理過程控制系統(tǒng)106內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備?？刂评炭梢园ㄟ^程監(jiān)視應(yīng)用程序、警報(bào)管理應(yīng)用程序、過程趨勢(shì)和/或歷史應(yīng)用程序、批處理和/或活動(dòng)管理應(yīng)用程序、統(tǒng)計(jì)應(yīng)用程序、流式傳輸視頻應(yīng)用程序、先進(jìn)控制應(yīng)用程序等。此外，控制器108可以將過程控制信息轉(zhuǎn)送至OMS 102?？梢詫⒖刂评虒?shí)現(xiàn)為保證過程控制系統(tǒng)106產(chǎn)生在某個(gè)質(zhì)量閾值內(nèi)的指定數(shù)量的期望產(chǎn)品。例如，可以將過程控制系統(tǒng)106配置為在一批結(jié)束時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)品的批系統(tǒng)。在其他示例中，過程控制系統(tǒng)106可以包括連續(xù)過程制造系統(tǒng)。來自控制器108的過程控制信息可以包括對(duì)應(yīng)于源自于過程控制系統(tǒng)106內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的測(cè)量的過程變量和/或質(zhì)量變量的值。在其他示例中，OMS 102可以將過程控制 信息內(nèi)的值解析成相應(yīng)的變量。可以使測(cè)量的過程變量與源自于測(cè)量過程的一部分和/或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特性的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的過程控制信息相關(guān)聯(lián)?？梢允箿y(cè)量的質(zhì)量變量與關(guān)于測(cè)量與完成產(chǎn)品的至少一部分相關(guān)聯(lián)的過程的特性的過程控制信息相關(guān)聯(lián)。例如，該過程可以在儲(chǔ)罐中執(zhí)行化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)生流體中一定濃度的化學(xué)制品。在本示例中，流體中的化學(xué)制品的濃度可以是質(zhì)量變量。流體的溫度和流體流入儲(chǔ)罐的速率可以是過程變量。OMS 102可以經(jīng)由過程控制建模和/或監(jiān)視確定儲(chǔ)罐中的流體的濃度取決于儲(chǔ)罐中的流體的溫度和到儲(chǔ)罐中的流體流速(注意大部分相同)。換言之,測(cè)量的過程參數(shù)對(duì)測(cè)量的質(zhì)量變量的質(zhì)量有所貢獻(xiàn)或影響該質(zhì)量。OMS 102可以使用統(tǒng)計(jì)處理來確定每個(gè)過程變量對(duì)質(zhì)量變量所具有的影響和/或貢獻(xiàn)的量。另外，OMS 102可以對(duì)與過程控制系統(tǒng)106相關(guān)聯(lián)的測(cè)量的過程變量和/或質(zhì)量變量之間的關(guān)系進(jìn)行建模和/或確定。測(cè)量的過程變量和/或質(zhì)量變量之間的這些關(guān)系使得創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)計(jì)算質(zhì)量變量成為可能。計(jì)算的質(zhì)量變量可以是一個(gè)或多個(gè)測(cè)量的過程變量、測(cè)量的質(zhì)量變量和/或其他計(jì)算的質(zhì)量變量的多元組合和/或線性代數(shù)組合。此外，OMS102可以根據(jù)測(cè)量的過程變量、測(cè)量的質(zhì)量變量和/或計(jì)算的質(zhì)量變量的組合來確定總體質(zhì)量變量?？傮w質(zhì)量變量可以對(duì)應(yīng)于整個(gè)過程的質(zhì)量確定和/或可以對(duì)應(yīng)于該過程的最終產(chǎn)品的預(yù)測(cè)質(zhì)量。如圖2所示，OMS 102可以包括分析處理器114，其利用描述性建模、預(yù)測(cè)建模和/或最優(yōu)化來生成關(guān)于過程控制系統(tǒng)106的狀態(tài)和/或質(zhì)量的反饋。分析處理器114可以檢測(cè)、識(shí)別和/或診斷過程操作故障并預(yù)測(cè)任何故障對(duì)與過程控制系統(tǒng)106的最終產(chǎn)品的質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量變量和/或總體質(zhì)量變量的影響。此外，分析處理器114可以通過在統(tǒng)計(jì)上和/或在邏輯上將質(zhì)量變量和/或過程變量組合成與過程的總體質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的總體質(zhì)量變量來監(jiān)視過程操作的質(zhì)量。分析處理器114然后可以將針對(duì)總體質(zhì)量變量計(jì)算的值和/或與其他質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)的值與相應(yīng)的閾值相比較。這些閾值可以基于過程內(nèi)的不同時(shí)間的總體質(zhì)量變量的預(yù)定質(zhì)量極限。例如，如果與過程相關(guān)聯(lián)的總體質(zhì)量變量超過閾值達(dá)一定時(shí)間量，則最終產(chǎn)品的預(yù)測(cè)最終質(zhì)量可能不滿足與成品相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量度量。
如果總體質(zhì)量變量和/或任何其他質(zhì)量變量偏離相應(yīng)的閾值，則分析處理器114可以在過程概圖和/或過程變化圖內(nèi)生成故障指示，該過程概圖和/或過程變化圖示出與總體質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)的已解釋和/或未解釋偏差(或差異)和/或可以示出產(chǎn)生過程故障的變量。示例性分析處理器114管理分析以通過提供使得操作員能夠生成過程質(zhì)量圖表的功能來確定一個(gè)或多個(gè)過程故障的原因，所述過程質(zhì)量圖表(例如組合圖表、微型圖、過程變化圖、變量趨勢(shì)圖表、圖形等)可以顯示測(cè)量的過程變量、測(cè)量的質(zhì)量變量和/或計(jì)算的質(zhì)量變量等的當(dāng)前和/或過去值。此外，在某些情況下，分析處理器114在過程正在操作的同時(shí)生成這些圖表，并且隨著OMS 102接收到附加過程控制信息而連續(xù)地更新和/或重新計(jì)算與每個(gè)圖表相關(guān)聯(lián)的多元統(tǒng)計(jì)信息。為了針對(duì)批過程執(zhí)行這些功能，OMS 102針對(duì)許多不同批運(yùn)行中的每一個(gè)收集用于許多不同過程變量的批過程數(shù)據(jù)。可以從控制網(wǎng)絡(luò)Iio內(nèi)的控制器108或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、從可能已收集并存儲(chǔ)過程的不同批運(yùn)行的過程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)歷史記錄(例如圖I的數(shù)據(jù)歷史記錄12)或從任何其他數(shù)據(jù)源收集此數(shù)據(jù)。OMS 102然后處理此數(shù)據(jù)以生成一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)批模型，并將統(tǒng)計(jì)批模型存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器中，諸如OMS 102的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器，或者在 圖I的工作站13的存儲(chǔ)器52中的一個(gè)中。然后可以根據(jù)需要來檢索統(tǒng)計(jì)批模型以分析將來進(jìn)行的或在線的批運(yùn)行。特別地，OMS 102可以使用存儲(chǔ)的批模型來分析或使得用戶能夠分析在特定批運(yùn)行的在線或進(jìn)行中操作期間收集的數(shù)據(jù)。然而，為了在該批次正在在線操作的同時(shí)分析來自批運(yùn)行的數(shù)據(jù)，OMS 102必須首先確定該在線批次相對(duì)于批模型正在進(jìn)行操作在哪個(gè)準(zhǔn)確階段。也就是說，OMS 102必須確定批模型的哪一點(diǎn)將與在線批數(shù)據(jù)相比較，以能夠確定關(guān)于在線批次的其他因素，諸如在線批次的任何參數(shù)相對(duì)于批模型內(nèi)的那些相同參數(shù)而言是否是異常或不合規(guī)格、該在線批次的輸出是否將滿足期望的質(zhì)量度量等。事實(shí)上，使用該統(tǒng)計(jì)批模型的在線數(shù)據(jù)的任何分析必須首先確定統(tǒng)計(jì)批模型內(nèi)最適用于在線數(shù)據(jù)的點(diǎn)。只有在在線數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)批模型相關(guān)聯(lián)之后才能夠執(zhí)行進(jìn)一步分析，諸如為操作員提供屏幕以圖示在線批次如何與模型相比較、執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析以確定該批次是否正在正常地或在界限內(nèi)操作或者該批次是否正在異常地操作和/或該批次的輸出是否被預(yù)測(cè)滿足期望的質(zhì)量度量，諸如期望的一致性、濃度等。作為一個(gè)示例，一旦將用于當(dāng)前在線批次的數(shù)據(jù)與該批模型內(nèi)的特定點(diǎn)對(duì)齊，則OMS 102的分析處理器114可以向用戶提供一系列不同的圖表或其他顯示以使得用戶能夠確定在線批運(yùn)行的當(dāng)前操作階段或耐久性。下面討論這些圖表或顯示中的某些，應(yīng)理解的是還可以附加地或替換地向用戶(諸如操作員、維護(hù)人員等)提供其他顯示、分析或信息。作為一個(gè)示例，分析處理器114可以通過計(jì)算過程變量和/或質(zhì)量變量對(duì)總體質(zhì)量變量或?qū)σ呀：臀唇５倪^程變化的多元統(tǒng)計(jì)故障指示的貢獻(xiàn)來生成貢獻(xiàn)圖表?？梢詫⑦^程變量和/或質(zhì)量變量的貢獻(xiàn)顯示為各變量的已建模和/或未建模的變化，顯示為對(duì)與總體質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的變化和/或與故障相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量變量的貢獻(xiàn)。此外，分析處理器114可以生成用于任何所選過程和/或質(zhì)量變量的變量趨勢(shì)圖表以及定義的閾值。變量趨勢(shì)圖表可以相對(duì)于先前過程中的類似時(shí)間期間的變量的值(例如模型變量值)示出該過程的一段時(shí)間內(nèi)的與變量相關(guān)聯(lián)的值。通過生成貢獻(xiàn)圖表和/或變量趨勢(shì)圖表，分析處理器114還可以識(shí)別對(duì)過程的可能修正以調(diào)解在批過程中所檢測(cè)的故障。該變量趨勢(shì)圖表可以通過提供批次的數(shù)據(jù)的歷史圖的疊層來幫助操作員確定過程故障的原因，所述疊層被用來創(chuàng)建具有關(guān)聯(lián)變化(例如標(biāo)準(zhǔn)偏差)的批模型，其中，當(dāng)前值被對(duì)齊至相同的時(shí)間標(biāo)度。分析處理器114還可以生成質(zhì)量預(yù)測(cè)圖表以確定修正(如果實(shí)現(xiàn)了的話)對(duì)過程的總體質(zhì)量的影響。如果該修正將總體質(zhì)量保持在指定閾值內(nèi)或?qū)⑵涓纳浦林付ㄩ撝祪?nèi)，則分析處理器114可以命令OMS 102實(shí)現(xiàn)修正。替換地，分析處理器114可以向控制器108發(fā)送指令以實(shí)現(xiàn)過程修正。此外，示例性分析處理器114可以在確定與總體質(zhì)量變量和/或任何其他質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)的故障時(shí)生成微型圖。微型圖可以包括過程變量和/或質(zhì)量變量在指定時(shí)間(例如與過程故障相關(guān)聯(lián)的時(shí)間)的相對(duì)于由批模型預(yù)測(cè)的每個(gè)變量的平均值和/或標(biāo)準(zhǔn)偏差的值。另外，微型圖可以包括火花線，其指示與與模型相關(guān)聯(lián)的每個(gè)過程變量和/或質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)的先驗(yàn)值。根據(jù)該微型圖，示例性分析處理器114可以使得操作員能夠確定和/或選擇對(duì)該過程的一個(gè)或多個(gè)修正動(dòng)作和/或確定任何修正是否將改善過程，以使得總體質(zhì)量變量被預(yù)測(cè)為在指定極限內(nèi)。
OMS 102經(jīng)由在線數(shù)據(jù)處理器116來管理對(duì)包括過程變化圖表、貢獻(xiàn)圖表、變量趨勢(shì)圖表、質(zhì)量預(yù)測(cè)圖表和/或微型圖的過程控制數(shù)據(jù)的訪問和控制。另外，在線數(shù)據(jù)處理器116向過程控制操作員提供訪問以查看過程控制數(shù)據(jù)、更改和/或修改過程控制數(shù)據(jù)和/或生成用于過程控制系統(tǒng)106內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的指令。為了提供對(duì)在線分析的訪問，圖2的工廠104被示為包括路由器120和本地工作站122，其被經(jīng)由局域網(wǎng)124(LAN)通信耦合至在線數(shù)據(jù)處理器116。此外，路由器120可以將工廠104內(nèi)的任何其他工作站(未示出)通信耦合至LAN 124和/或在線數(shù)據(jù)處理器116。可以被無線地和/或經(jīng)由有線連接被通信耦合至其他工作站的路由器120可以包括任何類型的無線和/或有線路由器作為到LAN 124和/或在線數(shù)據(jù)處理器116的訪問集線器?？梢允褂萌魏纹谕耐ㄐ沤橘|(zhì)和協(xié)議來實(shí)現(xiàn)LAN 124。例如，LAN124可以基于硬接線或無線以太網(wǎng)通信方案。然而，可以使用任何其他適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤橘|(zhì)和協(xié)議。此外，雖然示出了單個(gè)LAN，但可以使用不止一個(gè)LAN和在工作站122內(nèi)的適當(dāng)通信硬件來提供工作站122與各類似工作站(未示出)之間的冗余通信路徑。LAN 124還被示為被通信耦合至防火墻128，其基于一個(gè)或多個(gè)規(guī)則來確定是否允許來自遠(yuǎn)程工作站130和/或132的通信進(jìn)入工廠104。遠(yuǎn)程工作站130和132可以為不在工廠104內(nèi)的操作員提供對(duì)工廠104內(nèi)的資源的訪問。遠(yuǎn)程工作站130和132經(jīng)由廣域網(wǎng)(WAN) 134被通信耦合至防火墻128?？梢詫⒐ぷ髡?22、130和132配置成基于由OMS 102執(zhí)行的在線分析來查看、修改和/或修正過程控制系統(tǒng)106內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)過程，或者這些工作站可以直接實(shí)現(xiàn)本文所述的在線過程分析應(yīng)用程序和方法。例如，工作站122、130和/或132可以包括安排和/或顯示由OMS 102生成的過程控制信息的用戶界面136。作為另一示例，用戶界面136可以從OMS 102接收生成的圖表和/或圖，或者替換地接收用于生成過程控制圖表和/或圖的數(shù)據(jù)。當(dāng)在各工作站122、130和/或132中接收到圖表和/或圖數(shù)據(jù)時(shí)，用戶界面136可以生成對(duì)于操作員而言相對(duì)容易理解的圖表和/或圖138的顯示。圖2的示例性配置圖示了具有分析用戶界面136的工作站132。然而，工作站122和/或130可以包括兩個(gè)分析用戶界面136。另外，用戶界面136可以向過程控制操作員報(bào)警由本文所述的在線分析確定的過程控制系統(tǒng)106內(nèi)的和/或工廠104內(nèi)的任何其他過程控制系統(tǒng)內(nèi)的任何過程控制故障的發(fā)生。此外，用戶界面136可以引導(dǎo)過程控制操作員完成分析過程以確定過程故障的來源并預(yù)測(cè)該過程故障 對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量的影響。用戶界面136可以隨著過程故障的發(fā)生而為操作員提供過程控制統(tǒng)計(jì)信息，從而使得操作員能夠?qū)^程進(jìn)行任何調(diào)整以修正任何故障。通過在過程期間對(duì)故障進(jìn)行修正，操作員可以保持最終產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，用戶界面136經(jīng)由示例性O(shè)MS 102可以顯示檢測(cè)、分析、修正動(dòng)作和質(zhì)量預(yù)測(cè)信息。例如，用戶界面136可以顯示過程概圖、過程變化圖、微型圖、貢獻(xiàn)圖表、變量趨勢(shì)圖表和/或質(zhì)量預(yù)測(cè)圖表(例如圖表138)。在查看這些圖表138時(shí)，操作員可以選擇附加圖表138以查看多元和/或統(tǒng)計(jì)過程信息以確定過程故障的原因。另外，用戶界面136可以顯示對(duì)過程故障的可能修正動(dòng)作。用戶界面136然后可以允許操作員選擇(一個(gè)或多個(gè))修正動(dòng)作。在選擇了修正時(shí)，用戶界面136可以將該修正發(fā)送至OMS 102，其然后將向控制器108發(fā)送指令以在過程控制系統(tǒng)106中實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男拚D2的工作站122、130和/或132可以包括任何計(jì)算設(shè)備，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、控制器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、微型計(jì)算機(jī)等?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)或處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)工作站122、130和/或132。例如，可以使用單處理器個(gè)人計(jì)算機(jī)、單或多處理器工作站等來實(shí)現(xiàn)工作站122、130和/或132。提供圖I的過程控制環(huán)境10和圖2的100以圖示在其內(nèi)部可以有利地采用下面更詳細(xì)地描述的示例性方法和設(shè)備的系統(tǒng)類型。然而，如果期望的話，可以有利地在比圖I和2所示的示例性過程控制環(huán)境10和100和/或過程控制系統(tǒng)106和/或與過程控制活動(dòng)、企業(yè)管理活動(dòng)、通信活動(dòng)等相結(jié)合地使用的系統(tǒng)更復(fù)雜的或沒有其復(fù)雜的其他系統(tǒng)中采用本文所述的示例性方法和設(shè)備。當(dāng)前，許多過程控制系統(tǒng)提供過程信息的分析和/或統(tǒng)計(jì)分析。然而，這些系統(tǒng)一般采用離線工具以確定可能影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量的過程故障的原因和潛在修正動(dòng)作。這些離線工具可以包括過程研究、實(shí)驗(yàn)室研究、企業(yè)研究、故障排除、過程改善分析和/或六西格瑪分析。雖然這些工具可以針對(duì)后續(xù)產(chǎn)品修正該過程，但該工具不能隨著故障發(fā)生而補(bǔ)救和/或修正過程質(zhì)量。因此，這些離線工具并不預(yù)防制造質(zhì)量差的產(chǎn)品。另一方面，可以在過程控制系統(tǒng)內(nèi)使用本文所述的示例性在線批過程控制系統(tǒng)分析以提供在過程的故障檢測(cè)、分析和/或修正信息，其使得操作員能夠在正在制造產(chǎn)品的同時(shí)修正過程故障。換言之，可以在故障發(fā)生時(shí)或基本上在故障發(fā)生之后立即響應(yīng)于預(yù)測(cè)的故障來實(shí)現(xiàn)過程修正。雖然本文所述的示例性方法和設(shè)備可以用來預(yù)測(cè)和/或修正過程故障以改善批過程和/或連續(xù)過程的過程質(zhì)量，但將特別地相對(duì)于批過程來對(duì)其進(jìn)行描述。另外或替換地，示例性方法和設(shè)備可以用來通過預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量并修正相應(yīng)的過程故障和/或通過修正所檢測(cè)的過程故障來修正產(chǎn)品質(zhì)量。圖3描述了可以由OMS 102(其可以運(yùn)行圖I的例程50)實(shí)現(xiàn)以開發(fā)用于批過程的統(tǒng)計(jì)批模型并隨后使用該統(tǒng)計(jì)批模型來分析來自在線批過程運(yùn)行的數(shù)據(jù)的方法的示例性流程圖150。在方框152處，0MS102收集用于特定批次的批數(shù)據(jù)。該批數(shù)據(jù)可以包括過程的特定批運(yùn)行的許多不同過程變量的測(cè)量的、計(jì)算的或估計(jì)的過程變量值，包括例如輸入變量(諸如用于該批次的原材料組成及其他初始條件)、進(jìn)行中過程變量(諸如溫度、流速、液位或其他過程變量測(cè)量結(jié)果)、估計(jì)過程變量、環(huán)境數(shù)據(jù)(諸如濕度、環(huán)境溫度等)、包括在一個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)室分析中離線測(cè)量或獲得的任何數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)等。此數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)歷史記錄(諸如圖I的數(shù)據(jù)歷史記錄12)針對(duì)先前運(yùn)行批次而收集。如果期望的話，用戶或操作員可以選擇其數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)歷史記錄中的特定的批運(yùn)行以在建模過程中使用。在方框154處，在已在方框152處為其收集數(shù)據(jù)的批運(yùn)行完成之后和/或在該批次的不同的各種階段、操作或時(shí)期結(jié)束時(shí)，OMS 102收集該批運(yùn)行的質(zhì)量測(cè)量結(jié)果或質(zhì)量數(shù)據(jù)。該質(zhì)量數(shù)據(jù)可以包括該批次的輸出的、或該批次的一個(gè)階段、操作或時(shí)期的輸出的任何類型的測(cè)量結(jié)果或質(zhì)量指示，包括例如材料一致性、特定化學(xué)制品或元素的濃度、pH、材料組成或比和/或指示批運(yùn)行在產(chǎn)生可接受或期望的輸出方面的成功的任何其他質(zhì)量數(shù)據(jù)。當(dāng)然，要收集的特定質(zhì)量數(shù)據(jù)將取決于正在制造的產(chǎn)品的類型，并且此質(zhì)量數(shù)據(jù)可以在線測(cè)量，可以通過實(shí)驗(yàn)室分析來確定，可以通過目測(cè)檢查來確定(并由用戶輸入)，可以基于其他參數(shù)來計(jì)算，或者可以以任何其他已知方式來確定。此外，如果此質(zhì)量數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在批歷史數(shù)據(jù)記錄中，則可以從其中獲得此數(shù)據(jù)，或者此質(zhì)量數(shù)據(jù)可以經(jīng)由在線過程或離線實(shí)驗(yàn)室分析來獲得。
圖4表示用于示例性批運(yùn)行(例如批#1)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)200，包括測(cè)量的過程變量202和計(jì)算的或測(cè)量的或確定的質(zhì)量變量204，其可以包括經(jīng)由測(cè)量或觀察在批運(yùn)行結(jié)束時(shí)獲得的一個(gè)或多個(gè)總體質(zhì)量變量。批過程通常包括一個(gè)或多個(gè)過程階段，每個(gè)階段包括一個(gè)或多個(gè)操作且每個(gè)操作包括一個(gè)或多個(gè)時(shí)期。同樣地，示例性的測(cè)量的過程變量202可以包括來自單個(gè)時(shí)期、操作或階段的過程變量(也稱為過程參數(shù))或跨越批過程的多個(gè)時(shí)期、操作或階段的過程變量。舉例來說，圖4所示的變量Pl可以對(duì)應(yīng)于流體流速(例如過程變量)，而變量P2 P8可以對(duì)應(yīng)于溫度、壓力、另一流速等。變量204可以對(duì)應(yīng)于質(zhì)量變量，諸如濃度等。而圖4的批過被示為包括八個(gè)測(cè)量的過程變量202和兩個(gè)質(zhì)量變量204，在其他示例中，批過程可以包括更少或更多的過程變量和/或更多或更少的質(zhì)量變量。另夕卜，在沿著t軸(在圖4中標(biāo)記為“時(shí)間”)所示的時(shí)間段期間收集批過程數(shù)據(jù)。圖4的數(shù)據(jù)圖表200示出了某些過程變量202僅在批過程期間的某些時(shí)間內(nèi)是相關(guān)的。例如，過程變量Pi從批次開始至通過該批次的中間點(diǎn)是相關(guān)的(或?yàn)槠涫占藬?shù)據(jù)的批次的階段、操作或時(shí)期)。因此，如果變量Pi與流體流速相關(guān)聯(lián)，則流體可能僅在從該批次開始至該批次的中點(diǎn)的批過程內(nèi)流動(dòng)。在此點(diǎn)之后，該批次可以不利用流體流速，因此變量Pl在那時(shí)與批過程無關(guān)。相反，圖4的變量P4在整個(gè)批過程內(nèi)都是相關(guān)的。可以使示例性質(zhì)量變量204與整個(gè)批過程相關(guān)聯(lián)，或者可以使其與批過程的特定時(shí)期或階段相關(guān)聯(lián)。質(zhì)量變量204可以是在測(cè)量的過程變量202和/或其他質(zhì)量變量204之間的多元、統(tǒng)計(jì)和/或代數(shù)關(guān)系的結(jié)果，可以以任何已知方式來測(cè)量或確定，或者可以由用戶輸入。例如，質(zhì)量變量Ql可以對(duì)應(yīng)于由批過程得到的產(chǎn)品的組成質(zhì)量。Ql是質(zhì)量變量，即使其在過程控制系統(tǒng)106內(nèi)可能不可直接測(cè)量。替代地，可以根據(jù)測(cè)量的變量202的多元組合對(duì)組成質(zhì)量變量Ql進(jìn)行建模和/或確定，或者可以在具有某個(gè)時(shí)間延遲的情況下通過實(shí)驗(yàn)室分析來對(duì)其進(jìn)行確定。返回參考圖3，OMS 102接下來在方框156處確定是否已收集了足夠的過程批運(yùn)行的批數(shù)據(jù)以創(chuàng)建用于該批次的適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)模型。如果沒有，方框156使控制返回到方框152以收集批過程的另一運(yùn)行的進(jìn)一步過程變量數(shù)據(jù)。如果是這樣，則方框158使來自存儲(chǔ)的批模型的批數(shù)據(jù)對(duì)齊。為了說明這一點(diǎn)，圖5表示與可以在圖3的方框152 156中獲得并在方框158開始時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的一組示例性批運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)300。如所示，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)300包括許多批運(yùn)行中的每一個(gè)批運(yùn)行的過程變量302和相應(yīng)的質(zhì)量變量304。批運(yùn)行(例如批I N)顯示此特定批過程包括按照連續(xù)順序執(zhí)行的四個(gè)階段(例如階段I 4)。例如，階段I可以對(duì)應(yīng)于批次中的化學(xué)制品的組合和混合，而階段2可以對(duì)應(yīng)于該批次中的那些混合的化學(xué)制品的烘烤。還可以將這些階段再分成操作、時(shí)期和/或水平。另外，質(zhì)量變量304可以對(duì)應(yīng)于在每個(gè)批階段、時(shí)期、操作或水平處的測(cè)量的過程變量302和/或可以對(duì)應(yīng)于該批次的結(jié)束。圖5所示的示例性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明每個(gè)單獨(dú)批次在持續(xù)時(shí)間方面可以不同，批次的每個(gè)階段的開始和結(jié)束時(shí)間在這些批次之間也不同。例如，批2比批I在更短的時(shí)間內(nèi)完成，但是批3和4比批I在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)完成。此外，批I比批2要求更長(zhǎng)的時(shí)間以完成階 段I。返回參考圖3，方框158使圖5的批數(shù)據(jù)對(duì)齊以使得能夠創(chuàng)建批模型。在某些情況下，可以通過將每個(gè)變量(未示出)的相關(guān)持續(xù)時(shí)間表示為與相應(yīng)階段的時(shí)間長(zhǎng)度成比例來使此數(shù)據(jù)對(duì)齊。因此，可以使用每個(gè)批次內(nèi)的測(cè)量的過程變量302來分辨完成批次和/或階段的變化的時(shí)間。在另一示例中，可以使用上文所討論的眾所周知的DTW方法來使批數(shù)據(jù)對(duì)齊至恒定或歸一化時(shí)間幀，其可以是例如所有批次的中值時(shí)間幀、所有批次的平均時(shí)間幀或諸如與控制批次或所選批次相關(guān)聯(lián)的某個(gè)其他時(shí)間幀。在對(duì)齊時(shí)，批數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)為如圖6的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)350，其中，每個(gè)批次的時(shí)間幀被歸一化成完全相同，并且所有階段相互對(duì)齊，每個(gè)批次內(nèi)的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)通過在時(shí)間方面被擴(kuò)展或收縮而在時(shí)間方面傾斜，從而與將在批模型中使用的歸一化時(shí)間幀匹配。當(dāng)然，每個(gè)階段(時(shí)期或操作)內(nèi)的時(shí)間可以相對(duì)于用于該特定階段(時(shí)期或操作)的歸一化時(shí)間基于那些階段(時(shí)期或操作)的時(shí)間不同地傾斜，從而使得所有階段被單獨(dú)地對(duì)齊。在任何情況下，可以使用諸如DTW方法的任何已知方法來在處理批數(shù)據(jù)或開發(fā)統(tǒng)計(jì)模型之前使來自不同批運(yùn)行的批數(shù)據(jù)時(shí)間對(duì)齊。如將理解的，由于用以創(chuàng)建圖6的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同批運(yùn)行內(nèi)的時(shí)間幀的擴(kuò)展和收縮，可以為每個(gè)批運(yùn)行提供更多或更少的數(shù)據(jù)點(diǎn)或使其與歸一化數(shù)據(jù)的每個(gè)不同階段相關(guān)聯(lián)。如果期望的話，可以將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成固定數(shù)量或固定集合的歸一化數(shù)據(jù)點(diǎn)(例如使用線性或非線性內(nèi)插)，使得被用來創(chuàng)建批模型的每個(gè)批次具有相同數(shù)目的數(shù)據(jù)點(diǎn)，或者使得存在用于在批模型的歸一化時(shí)間幀內(nèi)的每個(gè)相同時(shí)間的數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)然，如上所述，可以使用直線內(nèi)插或諸如非線性內(nèi)插的任何其他期望內(nèi)插通過多個(gè)點(diǎn)之間的內(nèi)插來獲得數(shù)據(jù)中的點(diǎn)的值。此外，將理解的是針對(duì)各種批運(yùn)行收集的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可以是一組連續(xù)地收集的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)，諸如平均值、中值等。因此，例如，可以將批運(yùn)行的單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)創(chuàng)建為期望數(shù)目(例如10、100或任何其他數(shù)目)的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)組合(通常但不一定是平均值)，以減小與模型處理相關(guān)聯(lián)的模型尺寸和處理時(shí)間。當(dāng)然，，用來創(chuàng)建批運(yùn)行中的任何特定統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目可以基于原始數(shù)據(jù)相比于批次內(nèi)的時(shí)間的總長(zhǎng)度等的測(cè)量頻率。一旦來自不同批運(yùn)行的批數(shù)據(jù)已經(jīng)對(duì)齊，如圖6所示，則方框160 (圖3)根據(jù)對(duì)齊的數(shù)據(jù)創(chuàng)建由階段模型組成的統(tǒng)計(jì)批模型，以從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)出發(fā)來定義批過程的正?；蝾A(yù)期的操作，如在步驟152 156中根據(jù)不同批運(yùn)行收集的數(shù)據(jù)定義的。創(chuàng)建統(tǒng)計(jì)批模型的一個(gè)方法為批運(yùn)行的每個(gè)過程變量創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)模型過程變量軌跡，其中，每個(gè)此類模型過程變量軌跡標(biāo)識(shí)或表示該過程變量與批操作相關(guān)的時(shí)間段內(nèi)的過程變量的預(yù)期或正常的操作。此時(shí)間段可以是例如批次的整個(gè)長(zhǎng)度、一個(gè)或多個(gè)批階段、時(shí)期、操作、水平等。作為實(shí)例，可以將每個(gè)模型過程變量軌跡定義為過程變量的預(yù)期值，作為例如在模型的歸一化時(shí)間幀期間的每個(gè)時(shí)間位置處的過程變量的平均值或中值(根據(jù)所收集的批數(shù)據(jù)計(jì)算)。另外，如果期望，每個(gè)模型過程變量軌跡可以包括與在任何特定時(shí)間的所收集批數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差以指示在該特定時(shí)間處的該變量的批數(shù)據(jù)的典型變化。再次參考圖3，方框160還可以或替換地開發(fā)其他統(tǒng)計(jì)模型，諸如PCA (主成分分析)模型或PLS (潛結(jié)構(gòu)投影)模型。如已知的，PCA建模技術(shù)開發(fā)了用于批建模數(shù)據(jù)和PCA模型矩陣的一組主要成分，其然后可以用來分析其他批數(shù)據(jù)，諸如來自在線批的數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步地，PLS建模技術(shù)執(zhí)行PLS計(jì)算以使針對(duì)批運(yùn)行收集或確定的過程變量數(shù)據(jù)與針對(duì)在模型中使用的批運(yùn)行所測(cè)量的、計(jì)算的或確定的質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)。然后可以使用PLS模型基于測(cè)量批次內(nèi)的變量的統(tǒng)計(jì)值來預(yù)測(cè)未來批次的質(zhì)量變量。PCA和PLS建模技術(shù)是眾所 周知的，因此將不會(huì)在本文中詳細(xì)地描述。當(dāng)然，如果期望的話，可以根據(jù)圖6的對(duì)齊的批數(shù)據(jù)來創(chuàng)建其他類型的統(tǒng)計(jì)批模型。在任何情況下，在創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)批模型之后，方框162將這些模型存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中(諸如在圖I的存儲(chǔ)器52中)以供稍后使用。圖7示出了示例性處理設(shè)施，其中可以實(shí)現(xiàn)示例性多階段批(或連續(xù))過程且與之相結(jié)合地執(zhí)行多階段建模。所示示例性處理設(shè)施400包括多個(gè)裝料或儲(chǔ)存罐401/402/403和404、反應(yīng)器A 406、反應(yīng)器B 508、過濾單元410以及儲(chǔ)罐412。如圖7中的箭頭414所指示的，針對(duì)所示的示例性批過程，從裝料罐401和402向反應(yīng)器A 406裝載原材料過程輸入，并且從裝料罐402和404向反應(yīng)器B 408裝載原材料過程輸入。這些材料在反應(yīng)器A 406和反應(yīng)器B 408中被處理，并且最終產(chǎn)品被傳遞至過濾單元410，在那里，其被過濾以產(chǎn)生已過濾產(chǎn)品，該已過濾產(chǎn)品隨后被裝載到儲(chǔ)罐412中并儲(chǔ)存在其中，以供后續(xù)的進(jìn)一步處理或使用。為了促進(jìn)建模，并且為了允許更準(zhǔn)確的建模，可以將可以伴隨有任何數(shù)目的操作或步驟(例如裝載、反應(yīng)、過濾、儲(chǔ)存等)的本示例性批過程分解成多個(gè)過程時(shí)期或階段，每個(gè)可以涵蓋一個(gè)或多個(gè)操作或步驟。例如，第一過程階段(階段I)可以包括將原材料引導(dǎo)到反應(yīng)器A 406和反應(yīng)器B 408中并且然后處理那些原材料以產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物。第二過程階段(階段2)可以包括將那些反應(yīng)產(chǎn)物引導(dǎo)到過濾單元410中。第三過程階段(階段3)可以包括在過濾單元410內(nèi)執(zhí)行以便產(chǎn)生期望的已過濾產(chǎn)物的一系列過濾操作，并且第四過程階段(階段4)可以包括另一操作系列以將已過濾產(chǎn)物傳遞至儲(chǔ)罐412。通常，可以通過開發(fā)對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的單獨(dú)模型來開發(fā)整個(gè)批過程的模型。在圖7所示的示例性過程中，可以針對(duì)階段I 4中的每一個(gè)開發(fā)模型?？梢酝ㄟ^從由批過程產(chǎn)生的多個(gè)批次中的每一個(gè)收集數(shù)據(jù)來開發(fā)對(duì)應(yīng)于每個(gè)階段的模型。為了區(qū)別與單獨(dú)批次相結(jié)合地收集的數(shù)據(jù)，可以將唯一的批次ID 416分配至所產(chǎn)生的每個(gè)批次并將其與所收集并存儲(chǔ)在諸如數(shù)據(jù)歷史記錄中的所有數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，與導(dǎo)致產(chǎn)生該批次的過程的批運(yùn)行相結(jié)合。圖8以圖形方式描述了用于單過程階段的過程數(shù)據(jù)的分批展開?？梢詮脑S多批運(yùn)行獲得過程數(shù)據(jù)，其可以用作的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集，以用于開發(fā)批過程的分析模型或者在多階段過程的情況下開發(fā)批過程的每個(gè)階段的分析模型。如所示，用來存儲(chǔ)批數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)文件420包括用于工業(yè)批過程的I個(gè)批次或批運(yùn)行中的每一個(gè)的三維數(shù)據(jù)陣列，其具有J個(gè)變量和K個(gè)掃描時(shí)段。數(shù)據(jù)文件420存儲(chǔ)在批運(yùn)行中使用的J個(gè)變量中的每一個(gè)的值?？梢栽贗個(gè)批次中的每一個(gè)的K個(gè)掃描時(shí)段中的全部或某些期間獲得并存儲(chǔ)J個(gè)變量中的全部或某些的值。針對(duì)簡(jiǎn)單的單階段批過程，此類展開是令人滿意的。然而，針對(duì)多階段批次，應(yīng)如圖9所示且如下面更詳細(xì)地描述的那樣針對(duì)每個(gè)階段單獨(dú)地展開數(shù)據(jù)。在開發(fā)過程的分析模型之前，將數(shù)據(jù)文件420展開成如圖8所示的尺寸為IXKJ的二維陣列422。K個(gè)掃描時(shí)段中的每一個(gè)被表示為尺寸為IXJ的二維陣列424，其可以包括用于I個(gè)批次中的某些或全部的J個(gè)變量中的某些或全部的變量。在展開數(shù)據(jù)文件420 時(shí)，并排地布置數(shù)據(jù)的K個(gè)二維陣列424(即K個(gè)掃描時(shí)段中的每一個(gè)掃描時(shí)段一個(gè)二維陣列)以形成如所示的二維陣列422。如圖9所示，針對(duì)多階段批過程可以采用類似的數(shù)據(jù)展開方案。如所示，最初可以將每個(gè)過程階段的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在三維陣列430中，類似于圖10所示的三維陣列420。三維陣列430具有尺寸Ii X Ji XKi，其中，I ( i ( S，其中，S是構(gòu)成整個(gè)批過程的階段的總數(shù)。因此，在S個(gè)三維陣列430中表示數(shù)據(jù)，每個(gè)陣列430存儲(chǔ)I個(gè)批次的J個(gè)變量在I和S之間的特定過程階段i的K個(gè)掃描時(shí)段的數(shù)據(jù)。每個(gè)三維陣列i 430中的數(shù)據(jù)被展開成尺寸為IiXKiJi的二維陣列432，其中，再一次并排地布置尺寸IiXJi的Ki個(gè)二維陣列434。圖10圖示可以用于多階段工業(yè)過程的PLS建模的多個(gè)單塊和多塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。最簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(在圖10的左上部分中示出)將單個(gè)塊X用于被用來開發(fā)過程的模型的所有數(shù)據(jù)，并將塊Y用于批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示，其可以針對(duì)被用來產(chǎn)生塊X的數(shù)據(jù)的批次計(jì)算或測(cè)量。在此單塊、單階段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將批次視為一個(gè)階段，并且如上所述地展開用于所有階段的所有數(shù)據(jù)并使其同步，并且然后針對(duì)該批次開發(fā)一個(gè)PLS模型，如同該過程是單級(jí)過程一樣。由于大多數(shù)過程或過程階段在批次結(jié)尾或階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量方面顯著地受到在過程或過程階段運(yùn)行之前存在的條件的影響，所以常常采用從批次或階段開始直至當(dāng)前時(shí)間的所有數(shù)據(jù)以便進(jìn)行質(zhì)量預(yù)測(cè)。在過程建模中稱為“初始條件”的這些條件主要包括在過程中使用的原始或預(yù)處理材料的質(zhì)量或狀態(tài)的指示，其在階段開始時(shí)是已知的，并且影響階段結(jié)尾或批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量。圖10的右上部分中所示的另一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分別將塊XI、X2、…、Xi用于被用來開發(fā)單獨(dú)過程階段1、2、…、i的模型的數(shù)據(jù)?？梢詫⒋藬?shù)據(jù)組合在單個(gè)塊中并連同如圖10的右上部分所示的相關(guān)聯(lián)的批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示Y —起用來構(gòu)造過程的PLS模型，或者可以采用單獨(dú)的階段結(jié)尾質(zhì)量指示Y1、Y2、…、Yi，如圖10的左下部分所示，以構(gòu)造過程的PLS模型。如果階段結(jié)尾質(zhì)量指示符是不可用的，則可以替代地在階段結(jié)束時(shí)計(jì)算批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)并使用，或者如果其可用的話可以除階段結(jié)尾質(zhì)量指示之外另外使用。作為使用階段數(shù)據(jù)塊XI、X2、…、Xi和階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)Y1、Y2、…、Yi來構(gòu)造過程的PLS模型的替代，可以使用i個(gè)階段中的每一個(gè)的分?jǐn)?shù)矩陣或潛結(jié)構(gòu)分?jǐn)?shù)Tl、T2、…、Ti連同階段數(shù)據(jù)塊Χ1、Χ2、…、Xi—起來構(gòu)造PLS模型，如圖10的右下部分所示?？梢詫⒎?jǐn)?shù)矩陣或潛結(jié)構(gòu)分?jǐn)?shù)Tl、Τ2、…、Ti組合以形成潛結(jié)構(gòu)TS，其又可以轉(zhuǎn)而用來形成如所示的批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)Y，以供在構(gòu)造多階段過程的PLS模型時(shí)使用。替換地，或者除這些潛結(jié)構(gòu)分?jǐn)?shù)之外，可以在階段結(jié)束時(shí)形成階段結(jié)尾質(zhì)量或批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)。圖11是表示用于多階段、多塊建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖，其中，在一個(gè)過程階段中開發(fā)批次結(jié)尾質(zhì)量或階段結(jié)尾質(zhì)量計(jì)算項(xiàng)值并傳遞至下一個(gè)過程階段。如所示，用于多塊批模型(圖11的左側(cè)部分中所示)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A包括數(shù)據(jù)塊Χ1、Χ2等，分別用于在過程階段
1、2等的運(yùn)行期間獲得的階段數(shù)據(jù)。另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A還包括用于每個(gè)階段的關(guān)于該階段的初始條件的附加塊II、12等。針對(duì)在第一階段之后的階段，這些附加塊還可以包括批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)Y或階段結(jié)尾計(jì)算項(xiàng)或來自直接在前面的階段的其他參數(shù)預(yù)測(cè)信息。因此，用于對(duì)應(yīng)于第二過程階段的數(shù)據(jù)塊Χ2的附加塊可以包括初始條件12以及由用于第一過程階段的模型開發(fā)的批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)Y。圖11的右側(cè)部分所示的替換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Α，不同的是除如上所述 在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A中使用的階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)之外或作為其替換，用于在第一階段之后的階段的附加塊包括質(zhì)量計(jì)算項(xiàng)(分?jǐn)?shù)分子-分母)和可能的來自前一階段的置信區(qū)間計(jì)算項(xiàng)Τ?？梢杂帽壤驍?shù)λ對(duì)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)Y或更具體地與平均值的質(zhì)量計(jì)算偏差進(jìn)行重新縮放，其中O < λ < 1，以便相對(duì)于來自當(dāng)前階段的信息的影響減少來自前一階段的信息對(duì)批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)的影響。并且，可以使用主成分，并且可以經(jīng)由如上所述的附加塊將從階段數(shù)據(jù)導(dǎo)出的置信區(qū)間計(jì)算項(xiàng)作為另外的附加參數(shù)傳遞至后續(xù)階段。圖12是圖示用于多階段過程的多塊建模的兩個(gè)替換建模的圖。在所示的實(shí)例中，多次運(yùn)行多階段批過程以獲得過程數(shù)據(jù)和批次結(jié)尾質(zhì)量數(shù)據(jù)以供在構(gòu)造模型時(shí)使用。如上所述，數(shù)據(jù)塊XI、Χ2等存儲(chǔ)從多階段批過程的每個(gè)階段獲得的數(shù)據(jù)。質(zhì)量預(yù)測(cè)塊Y存儲(chǔ)多階段批過程的每次運(yùn)行的關(guān)于批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)。一旦收集了全部的此數(shù)據(jù)，并且如上所述地對(duì)齊，則舉例來說可以使用圖12所示的兩個(gè)程序中的一個(gè)來構(gòu)造過程的PLS模型。圖12的左側(cè)部分所示的程序⑴涉及分別用于多階段批過程的η個(gè)階段的一系列模型Μ1、Μ2、…、Mn的構(gòu)造。用于多階段批過程的第一階段的PLS模型Ml由從階段I獲得的過程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊XI、包含指示與多階段批過程的階段I有關(guān)的初始條件的數(shù)據(jù)的初始條件塊II以及包含在多階段批過程的多次運(yùn)行期間獲得的指示批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)的批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)塊Y構(gòu)成，從所述多階段批過程的所述多次運(yùn)行獲得了用來構(gòu)造PLS模型的數(shù)據(jù)。一旦針對(duì)階段I構(gòu)造了 PLS模型Μ1，則使用階段I數(shù)據(jù)塊XI和階段I初始條件塊II來運(yùn)行PLS模型Ml以產(chǎn)生階段I的預(yù)測(cè)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示Yp并可選地產(chǎn)生相應(yīng)的置信區(qū)間Cl，其是預(yù)測(cè)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示Yp的準(zhǔn)確度的眾所周知的統(tǒng)計(jì)度量。置信區(qū)間Cl提供相對(duì)于模型多好地預(yù)測(cè)過程的結(jié)果和實(shí)際的批數(shù)據(jù)有多緊密地與在開發(fā)模型時(shí)使用的培訓(xùn)數(shù)據(jù)匹配(即噪聲或其他不準(zhǔn)確是否使得批數(shù)據(jù)完全不同于模型所預(yù)期的數(shù)據(jù))兩者來測(cè)量模型的預(yù)測(cè)能力準(zhǔn)確度的方式。然后將預(yù)測(cè)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示Yp和置信區(qū)間Cl (如果期望的話)包括在初始條件塊12中以在構(gòu)造多階段批過程的第二階段的PLS模型M2時(shí)使用。
PLS模型M2又由階段2數(shù)據(jù)塊X2、階段2初始條件塊12 (包括從階段I的PLS模型Ml和關(guān)聯(lián)置信區(qū)間Cl獲得的預(yù)測(cè)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示Yp)和批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)塊Y構(gòu)成。同樣地，一旦構(gòu)造了，則使用階段2數(shù)據(jù)塊X2和階段2初始條件塊12 (包括由模型Ml產(chǎn)生的Yp和Cl)來運(yùn)行PLS模型M2以產(chǎn)生階段2的預(yù)測(cè)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示Yp，并計(jì)算相應(yīng)的置信區(qū)間Cl。再次地，可以在初始條件塊13中包括來自階段2的預(yù)測(cè)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量Yp和置信區(qū)間Cl以在構(gòu)造多階段批過程的第三階段的PLS模型M3時(shí)使用。針對(duì)多階段批過程的每個(gè)階段重復(fù)此過程，初始條件塊Ii被用于階段i的模型，包括來自前一階段的預(yù)測(cè)批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量指示Yp和置信區(qū)間Cl。同樣地，每個(gè)階段的初始條件Ii還可以包括每個(gè)先前階段的初始條件。在圖12的右側(cè)部分所示的用于多階段批過程的多塊建模的程序(2)類似于程序
(I)，不同的是模型Ml是使用多階段批過程的全部η個(gè)階段的數(shù)據(jù)塊XI、Χ2、…、Xn而不僅僅是包含來自階段I的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊Xl構(gòu)成的。然而，程序⑵以類似于⑴的方式前進(jìn)，因?yàn)镻LS模型Ml由數(shù)據(jù)塊Χ1、Χ2、…、Χη、批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)塊Y以及初始條件數(shù)據(jù)塊Il構(gòu)成。然后使用數(shù)據(jù)塊XI和初始條件數(shù)據(jù)塊II作為輸入來運(yùn)行所構(gòu)造的PLS?！K12中，該初始條件數(shù)據(jù)塊12被用來基于數(shù)據(jù)塊Χ2、Χ3、…、Xn而不是數(shù)據(jù)塊Xl以及批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)塊Y和初始條件數(shù)據(jù)塊12來構(gòu)造第二過程階段的PLS模型M2。如在程序(I)中，在程序(2)中針對(duì)多階段批過程的η個(gè)階段中的每一個(gè)重復(fù)此過程以構(gòu)造整個(gè)多階段批過程的PLS模型。圖13是圖示采用遺忘因子以便對(duì)三階段過程進(jìn)行建模的PLS模型的圖。所謂的“遺忘因子”是用來減少在過程中的早期階段中獲得的過程數(shù)據(jù)對(duì)例如在過程的稍后階段中進(jìn)行的批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)的影響的比例因子。采用遺忘因子的基本原理是雖然過程的每個(gè)階段可能對(duì)由整個(gè)過程最終產(chǎn)生的產(chǎn)品的質(zhì)量有影響，但每個(gè)處理階段的影響在該階段期間和直接在該階段之后是最顯著的，并且隨著過程前進(jìn)至稍后的階段而減少。在圖13所示的示例性三階段批過程的情況下，可以使用包含在過程的多次運(yùn)行的階段I期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊Xl和包含在階段2和3期間產(chǎn)生的那些運(yùn)行的相應(yīng)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊Χ2和Χ3以及包含與在那些運(yùn)行期間產(chǎn)生的產(chǎn)品的批次結(jié)尾質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)的批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)塊Y來開發(fā)PLS模型。作為對(duì)階段1、2和3的數(shù)據(jù)塊Χ1、Χ2和Χ3同樣地加權(quán)的替代，向每個(gè)數(shù)據(jù)塊連續(xù)地應(yīng)用遺忘因子以對(duì)來自過程的稍后階段的過程數(shù)據(jù)比來自過程的較早階段的過程數(shù)據(jù)更重地加權(quán)。在所示的示例中，在構(gòu)造階段I的模型時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)塊Xl應(yīng)用I的遺忘因子(實(shí)際上，無遺忘)。在構(gòu)造階段2的模型時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)塊Χ2應(yīng)用I的遺忘因子，但是對(duì)數(shù)據(jù)塊Xl應(yīng)用1/2的遺忘因子。在構(gòu)造階段3的模型時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)塊Χ3應(yīng)用I的遺忘因子，對(duì)數(shù)據(jù)塊Χ2應(yīng)用2/3的遺忘因子，并對(duì)數(shù)據(jù)塊Xl應(yīng)用1/3的遺忘因子。這樣，來自每個(gè)階段的過程數(shù)據(jù)與來自多階段過程的較早階段的過程數(shù)據(jù)相比對(duì)與該過程階段相關(guān)聯(lián)的批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)作出更顯著的貢獻(xiàn)?？梢员榧斑^程模型的階段連續(xù)地應(yīng)用遺忘因子。圖14圖示用以根據(jù)從多階段批過程的多次運(yùn)行收集(或如上文所解釋的那樣從包含來自先前批運(yùn)行的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)歷史記錄提取)的培訓(xùn)數(shù)據(jù)來開發(fā)多階段批過程的PLS模型的一個(gè)示例性方法。一旦開發(fā)，可以例如在執(zhí)行圖12所示的兩個(gè)示例性過程建模程序中的任何一個(gè)時(shí)使用多階段批過程的此類PLS模型。如圖14所示，收集(或者如果期望的話從數(shù)據(jù)歷史記錄提取)包括初始條件數(shù)據(jù)
II、過程變量數(shù)據(jù)XI (針對(duì)過程的第一階段收集的)以及批次結(jié)尾輸出質(zhì)量Yi的用于階段I的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集。然后對(duì)該培訓(xùn)數(shù)據(jù)集執(zhí)行PLS建模計(jì)算或程序以產(chǎn)生多階段批過程的第一階段的PLS批模型Ml。然后用被作為輸入應(yīng)用于PLS模型Ml的初始條件數(shù)據(jù)II和過程變量數(shù)據(jù)Xl來運(yùn)行階段IPLS模型Ml以產(chǎn)生批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)Ypl。PLS模型Ml可以另外提供預(yù)測(cè)Ypl的可靠性或準(zhǔn)確度的估計(jì)，諸如置信區(qū)間CI1，或者如本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的，可以單獨(dú)地計(jì)算可靠性或準(zhǔn)確性的此類估計(jì)。然后在開發(fā)如圖14所示的批過程的階段2的PLS模型M2時(shí)使用批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)Ypl和/或置信區(qū)間CIl作為初始輸入。以類似方式，一旦創(chuàng)建了 PLS模型M2 (使用由階段I的PLS模型Ml開發(fā)的質(zhì)量預(yù)測(cè)Ypl和/或置信區(qū)間CIl作為輸入以及階段2數(shù)據(jù)X2和批輸出質(zhì)量測(cè)量Y)，然后用包括批過程的階段2的初始條件數(shù)據(jù)12和過程變量數(shù)據(jù)X2并且還包括由批過程的階段I的模型Ml (使用培訓(xùn)數(shù)據(jù)作為輸入開發(fā))輸出的批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)Ypl和相應(yīng)置信區(qū)間CIl的輸入來運(yùn) 行PLS模型M2以開發(fā)模型的第二階段的批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)Yp2和相應(yīng)的置信區(qū)間CI2。如所示，使用來自模型M2的批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)Υρ2和置信區(qū)間CI2對(duì)階段3重復(fù)此過程，對(duì)于多階段批過程的每個(gè)后續(xù)階段亦然。因此，例如使用包括先前階段模型的預(yù)測(cè)性和/或置信輸出的先前階段模型的輸出來創(chuàng)建每個(gè)階段模型。當(dāng)然，雖然圖14圖示了使用在圖12的右側(cè)所示的方法(I)的模型開發(fā)，但還可以使用在圖12的左側(cè)的方法(2)來開發(fā)階段模型Μ1、Μ2、Μ3，使得使用來自過程的所有后續(xù)階段的培訓(xùn)數(shù)據(jù)Χ1、Χ2等來開發(fā)第一階段模型Μ1，使用來自過程的所有后續(xù)階段的培訓(xùn)數(shù)據(jù)Χ2、Χ3、Χ4等來開發(fā)第二階段模型M2，以此類推。一旦如上文參考圖14所述開發(fā)了用于多階段批過程的η個(gè)階段的模型Μ1、Μ2、…、Mn，則可以使用多階段模型來對(duì)批過程進(jìn)行建模以便例如隨著批次的產(chǎn)生而預(yù)測(cè)該批次的輸出質(zhì)量，從而進(jìn)行關(guān)于是繼續(xù)還是放棄批過程的運(yùn)行的判定或調(diào)節(jié)到后續(xù)階段的輸入以嘗試矯正通過對(duì)批過程的先前階段進(jìn)行建模所預(yù)測(cè)的批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量方面的任何缺陷。圖15圖示多階段批過程的示例性使用。如圖15所示，將從批過程的階段I的實(shí)際運(yùn)行測(cè)量或獲得的初始條件數(shù)據(jù)Il和過程變量數(shù)據(jù)XI應(yīng)用于階段I的PLS模型Ml?？梢栽诰€捕捉此數(shù)據(jù)，或者可以從數(shù)據(jù)歷史記錄獲得，如果這樣期望的話。使用此數(shù)據(jù)運(yùn)行階段I的PLS模型Ml的產(chǎn)生輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)Ypl和相應(yīng)的置信區(qū)間CI1。然后可以使用輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)Ypl和置信區(qū)間CIl基于該批次的此階段的運(yùn)行來估計(jì)批運(yùn)行的最終質(zhì)量，并且可以基于該批次的第一階段的實(shí)際運(yùn)行來進(jìn)行關(guān)于繼續(xù)運(yùn)行該批次、停止該批次還是在后續(xù)階段對(duì)批次程序進(jìn)行修改以便增加該批次的質(zhì)量的判定。同樣地，隨后可以將PLS模型Ml的輸出連同在完成該批次的階段2之后從該批次的階段2測(cè)量的初始條件數(shù)據(jù)12和過程變量數(shù)據(jù)X2 —起作為輸入應(yīng)用于階段2的PLS模型M2。模型M2產(chǎn)生批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)Yp2和置信區(qū)間CI2，其又被應(yīng)用于批過程的下一個(gè)連續(xù)階段的PLS模型，以此類推，直至已經(jīng)對(duì)多階段批過程的所有階段均已建模，每個(gè)模型利用由前一階段的PLS模型產(chǎn)生的批次結(jié)尾質(zhì)量預(yù)測(cè)和置信區(qū)間。當(dāng)然，本文所述的多階段模型可以在批運(yùn)行期間的任何時(shí)間運(yùn)行(例如在該批次在線的同時(shí))，使得在線批運(yùn)行的所有先前階段被用來預(yù)測(cè)該批次的當(dāng)前階段或操作點(diǎn)處的批運(yùn)行的最終輸出質(zhì)量。同樣地，可以在運(yùn)行一個(gè)批次之后運(yùn)行在本文中開發(fā)和運(yùn)行的多階段模型以確定對(duì)該批次的未來運(yùn)行的潛在修改以在該批次的輸出處獲得更好的質(zhì)量。當(dāng)然，本文所述的多階段建模開發(fā)和執(zhí)行技術(shù)可以在任何情況下用于任何期望目的，并且可以適用于批過程以及連續(xù)過程。如上所述，可以用在計(jì)算機(jī)處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)軟件和/或固件程序來實(shí)現(xiàn)上述示例性方法和/或設(shè)備中的至少某些。然而，可以同樣地將包括但不限于專用集成電路、可編程序邏輯陣列及其他硬件器件的專用硬件實(shí)施方式構(gòu)造成完全或部分地實(shí)現(xiàn)本文所述的示例性方法和/或設(shè)備中的某些或全部。此外，還可以將包括但不限于分布式處理或元件/對(duì)象分布式處理、并行處理或虛擬機(jī)處理的替換軟件實(shí)施方式構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)本文所述的示例性方法和/或系統(tǒng)。還應(yīng)注意的是本文所述的示例性軟件和/或固件實(shí)施方式被存儲(chǔ)在有形存儲(chǔ)介質(zhì)上，諸如磁介質(zhì)(例如磁盤或磁帶)、諸如光盤的磁光或光學(xué)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，諸如存儲(chǔ)卡或其他封裝，其容納一個(gè)或多個(gè)只讀(非易失性)存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或其他可重寫 (易失性)存儲(chǔ)器。因此，可以將本文所述的示例性軟件和/或固件存儲(chǔ)在有形存儲(chǔ)介質(zhì)上，諸如上文所述的那些或繼承存儲(chǔ)介質(zhì)。在以上說明書參考特定標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議來描述示例性部件和功能的程度上，應(yīng)理解的是本專利的范圍不限于此類標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。例如，用于因特網(wǎng)及其他分組交換網(wǎng)絡(luò)傳輸(例如傳輸控制協(xié)議的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(TCP/網(wǎng)際協(xié)議(IP)、用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(m)P)/IP、超文本標(biāo)記語言(HTML)、超文本傳輸協(xié)議(HTTP))表示現(xiàn)有技術(shù)的示例。此類標(biāo)準(zhǔn)周期性地被具有相同一般功能的更快或更高效的等價(jià)物所取代。因此，具有相同功能的替換標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議時(shí)等價(jià)的，這是本專利預(yù)期的，并且其意圖被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。另外，雖然本專利公開了包括在硬件上執(zhí)行的軟件或固件的示例性方法和設(shè)備，但應(yīng)注意的是此類系統(tǒng)僅僅是示例性的且不應(yīng)將其視為限制性的。例如，可以預(yù)期的是可以專有地用硬件、專有地用軟件、專有地用固件或用硬件、固件和/或軟件的某些組合來體現(xiàn)任何和所有這些硬件和軟件部件。因此，雖然上述說明書描述了示例性方法、系統(tǒng)和/或機(jī)器可訪問介質(zhì)，但示例并不是實(shí)現(xiàn)此類系統(tǒng)、方法和機(jī)器可訪問介質(zhì)的唯一方式。因此，雖然在本文中已描述了某些示例性方法、系統(tǒng)和機(jī)器可訪問介質(zhì)，但本專利的覆蓋范圍不限于此。
權(quán)利要求
1.一種過程建模方法，包括 將過程分解成多個(gè)過程階段，所述多個(gè)過程階段至少包括第一過程階段和第二過程階段；以及 開發(fā)多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，所述多個(gè)模型至少包括所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型； 其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型是使用來自該過程階段的一次或多次運(yùn)行的數(shù)據(jù)和關(guān)于該過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)開發(fā)的，并且其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型適合于產(chǎn)生與該過程階段相關(guān)聯(lián)的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)；以及 其中，由所述第一過程階段的模型產(chǎn)生的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)用來開發(fā)所述第二過程階段的模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，關(guān)于該過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)包括階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量和批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量中的一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型適合于產(chǎn)生輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，其包括對(duì)階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量和批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量中的一個(gè)的預(yù)測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述過程是批過程，并且其中，開發(fā)對(duì)應(yīng)于多個(gè)過程階段的多個(gè)模型的步驟包括在過程的用于產(chǎn)生多個(gè)批次的多次運(yùn)行中的每一次運(yùn)行期間收集數(shù)據(jù)，其中，收集數(shù)據(jù)的步驟包括在過程的每次運(yùn)行的每個(gè)過程階段期間測(cè)量多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該過程是批過程，并且其中，針對(duì)過程階段測(cè)量的值包括三維數(shù)據(jù)陣列，其包括在多個(gè)批次中的每一個(gè)批次的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)測(cè)量的多個(gè)值，并且還包括將所述三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列，其包括所述多個(gè)過程階段期間的多個(gè)時(shí)間中的每一個(gè)處的過程變量的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述過程是批過程，并且其中，由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出且被所述第二過程階段使用的信息包括對(duì)由所述批過程產(chǎn)生的批次的質(zhì)量預(yù)測(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述過程是連續(xù)過程，并且其中，開發(fā)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段的多個(gè)模型的步驟包括在過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)期間收集數(shù)據(jù)，其中，收集數(shù)據(jù)的步驟包括在每個(gè)時(shí)間段期間測(cè)量多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述過程是連續(xù)過程，并且其中，針對(duì)過程階段測(cè)量的值包括三維數(shù)據(jù)陣列，其包括在所述過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)時(shí)間段的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)測(cè)量的多個(gè)值，并且還包括將所述三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列，其包括所述連續(xù)過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)處的過程變量的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，由用于所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息被用作用于所述第二過程階段的模型的初始條件。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，開發(fā)多個(gè)模型的步驟包括構(gòu)造過程階段的潛結(jié)構(gòu)投影(PLS)模型。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括將遺忘因子應(yīng)用于由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出且被所述第二過程階段的模型使用的信息的至少一部分。
12.—種分析由過程產(chǎn)生的批次的方法，包括 將所述過程分解成多個(gè)過程階段，所述多個(gè)過程階段至少包括第一過程階段和第二過程階段；以及 開發(fā)多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，所述多個(gè)模型至少包括所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型； 其中，所述第二過程階段的模型使用由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息；以及 使用所述多個(gè)模型來預(yù)測(cè)過程的參數(shù)的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息包括對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第二過程階段的模型還使用對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性度量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述可靠性度量是與對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)相關(guān)聯(lián)的置信區(qū)間。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是PLS模型。
17.—種過程的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，該過程被分解成至少包括第一過程階段和第二過程階段的多個(gè)過程階段，該基于計(jì)算機(jī)的模型包括 多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，所述多個(gè)模型至少包括所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型； 其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型是使用來自該過程階段的一次或多次運(yùn)行的數(shù)據(jù)和關(guān)于該過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)開發(fā)的，并且其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型適合于產(chǎn)生與該過程階段相關(guān)聯(lián)的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)；以及 其中，由所述第一過程階段的模型產(chǎn)生的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)用來開發(fā)所述第二過程階段的模型。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，關(guān)于過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)包括階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量和批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量中的一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，所述對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型適合于產(chǎn)生輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，其包括對(duì)階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量和批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量中的一個(gè)的預(yù)測(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，所述過程是批過程，并且其中，開發(fā)對(duì)應(yīng)于多個(gè)過程階段的多個(gè)模型的步驟包括在過程的用于產(chǎn)生多個(gè)批次的多次運(yùn)行中的每一次運(yùn)行期間收集數(shù)據(jù)，其中，收集數(shù)據(jù)的步驟包括在過程的每次運(yùn)行的每個(gè)過程階段期間測(cè)量多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，該過程是批過程，并且其中，針對(duì)過程階段測(cè)量的值包括三維數(shù)據(jù)陣列，其包括在多個(gè)批次中的每一個(gè)批次的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)測(cè)量的多個(gè)值，并且還包括將所述三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列，其包括所述多個(gè)過程階段期間的多個(gè)時(shí)間中的每一個(gè)處的過程變量的值。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，所述過程是批過程，并且其中，由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出且被所述第二過程階段使用的信息包括對(duì)由所述批過程產(chǎn)生的批次的質(zhì)量預(yù)測(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，所述過程是連續(xù)過程，并且其中，開發(fā)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段的多個(gè)模型的步驟包括在過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)期間收集數(shù)據(jù)，其中，收集數(shù)據(jù)的步驟包括在每個(gè)時(shí)間段期間測(cè)量多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，所述過程是連續(xù)過程，并且其中，針對(duì)過程階段測(cè)量的值包括三維數(shù)據(jù)陣列，其包括在所述過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)時(shí)間段的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)測(cè)量的多個(gè)值，并且還包括將所述三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列，其包括所述連續(xù)過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)處的過程變量的值。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，由用于所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息被用作用于所述第二過程階段的模型的初始條件。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，開發(fā)多個(gè)模型的步驟包括構(gòu)造過程階段的潛結(jié)構(gòu)投影(PLS)模型。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，還包括將遺忘因子應(yīng)用于由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出且被所述第二過程階段的模型使用的信息的至少一部分。
28.一種分析由過程產(chǎn)生的批次的基于計(jì)算機(jī)的方法，包括 將所述過程分解成多個(gè)過程階段，所述多個(gè)過程階段至少包括第一過程階段和第二過程階段；以及 開發(fā)多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，所述多個(gè)模型至少包括所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型； 其中，所述第二過程階段的模型使用由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息；以及 使用所述多個(gè)模型來預(yù)測(cè)過程的參數(shù)的值。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的基于計(jì)算機(jī)的方法，其中，由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息包括對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基于計(jì)算機(jī)的方法，其中，所述第二過程階段的模型還使用對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性度量。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的基于計(jì)算機(jī)的方法，其中，所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是PLS模型。
32.—種具有存儲(chǔ)在其上面的用于對(duì)過程進(jìn)行建模的機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，該過程被分解成至少包括第一過程階段和第二過程階段的多個(gè)過程階段，該機(jī)器可執(zhí)行指令包括； 第一指令集，其用于開發(fā)多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，所述多個(gè)模型至少包括所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型； 其中，所述第一指令集使用來自該過程階段的一次或多次運(yùn)行的數(shù)據(jù)和關(guān)于該過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)來開發(fā)對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型，并且其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型適合于產(chǎn)生與該過程階段相關(guān)聯(lián)的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)；以及 其中，所述第一指令集使用由所述第一過程階段的模型產(chǎn)生的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)來開發(fā)所述第二過程階段的模型。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，關(guān)于過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)包括階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量和批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量中的一個(gè)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，第一指令集包括另一指令，其使得對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型產(chǎn)生輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，其包括對(duì)階段結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量和批次結(jié)尾產(chǎn)品質(zhì)量中的一個(gè)的預(yù)測(cè)。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述過程是批過程，并且其中，所述第一指令集包括用于在過程的用于產(chǎn)生多個(gè)批次的多次運(yùn)行中的每一次期間收集數(shù)據(jù)的指令，包括在過程的每次運(yùn)行的每個(gè)過程階段期間測(cè)量多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，該過程是批過程，并且其中，針對(duì)過程階段測(cè)量的值包括三維數(shù)據(jù)陣列，其包括在所述多個(gè)批次中的每一個(gè)批次的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)測(cè)量的多個(gè)值，并且還包括用于將所述三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列的指令，其包括所述多個(gè)過程階段期間的多個(gè)時(shí)間中的每一個(gè)處的過程變量的值。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述過程是批過程，并且其中，由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出且被所述第二過程階段使用的信息包括對(duì)由所述批過程產(chǎn)生的批次的質(zhì)量預(yù)測(cè)。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述過程是連續(xù)過程，并且其中，所述第一指令集包括用于開發(fā)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段的多個(gè)模型的指令，包括在過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)期間收集數(shù)據(jù)的指令，其中，收集數(shù)據(jù)的步驟包括在每個(gè)時(shí)間段期間測(cè)量多個(gè)過程變量中的每一個(gè)的值。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述過程是連續(xù)過程，并且其中，針對(duì)過程階段測(cè)量的值包括三維數(shù)據(jù)陣列，其包括在所述過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)時(shí)間段的過程階段期間針對(duì)多個(gè)變量中的每一個(gè)測(cè)量的多個(gè)值，并且其中，所述第一指令集還包括用于將所述三維數(shù)據(jù)陣列展開成二維數(shù)據(jù)陣列的指令，所述二維數(shù)據(jù)陣列包括所述連續(xù)過程的實(shí)現(xiàn)期間的多個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)處的過程變量的值。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述第一指令集使用由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息作為用于所述第二過程階段的模型的初始條件。
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，用于開發(fā)多個(gè)模型的第一指令集包括用于構(gòu)造過程階段的潛結(jié)構(gòu)投影(PLS)模型的指令。
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述第一指令集還包括用于將遺忘因子應(yīng)用于由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出且被所述第二過程階段的模型使用的信息的至少一部分的指令。
43.一種具有存儲(chǔ)在其上面的用于分析由過程產(chǎn)生的批次的機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，該過程被分解成至少包括第一過程階段和第二過程階段的多個(gè)過程階段，該機(jī)器可執(zhí)行指令包括； 第一指令集，其用于開發(fā)多個(gè)模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，所述多個(gè)模型至少包括所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型； 其中，所述第二過程階段的模型使用由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息；以及第二指令集，其用于使用所述多個(gè)模型來預(yù)測(cè)過程的參數(shù)的值。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，由所述第一過程階段的模型導(dǎo)出的信息包括對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述第二過程階段的模型還使用對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性度量。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述可靠性度量是與對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)相關(guān)聯(lián)的置信區(qū)間。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是PLS模型。
48.一種用于對(duì)具有第一過程階段和第二過程階段的過程進(jìn)行建模的方法，包括 使用對(duì)應(yīng)于所述過程的多次運(yùn)行的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集來開發(fā)所述第一過程的模型； 將所述培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少一部分作為輸入應(yīng)用于所述第一過程階段的模型以產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)； 使用所述培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少第二部分和對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)來開發(fā)所述第二過程階段的模型。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述第一過程階段的模型還產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示，并且其中，將對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示用于開發(fā)所述第二過程階段的模型。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，還包括開發(fā)每個(gè)過程階段的模型，將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的至少一部分作為輸入應(yīng)用于每個(gè)過程階段的模型以產(chǎn)生對(duì)該過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，并且將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的至少一部分和前一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)應(yīng)用于在所述第一過程階段之后的每個(gè)過程階段的模型。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是潛結(jié)構(gòu)投影(PLS)模型。
52.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，該過程是批過程和連續(xù)過程中的一個(gè)。
53.一種使用具有第一和第二過程階段的多階段過程的模型的方法，其中，該模型包括所述第一和第二過程階段中的每一個(gè)的模型，所述方法包括 將從所述多階段過程的第一運(yùn)行獲得的第一數(shù)據(jù)集應(yīng)用于所述第一過程階段的模型以產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)； 將從所述多階段過程的第二次運(yùn)行獲得的第二數(shù)據(jù)集和對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)應(yīng)用于所述第二過程階段的模型。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，還包括將對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性度量應(yīng)用于第二過程的模型。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，所述可靠性度量是與對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)相關(guān)聯(lián)的置信區(qū)間。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是PLS模型。
57.一種具有第一過程階段和第二過程階段的過程的基于計(jì)算機(jī)的模型，該基于計(jì)算機(jī)的模型包括所述第一過程階段的模型，其是使用對(duì)應(yīng)于所述過程的多次運(yùn)行的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集開發(fā)的，并適合于在所述培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少第一部分作為輸入被應(yīng)用于所述第一過程階段的模型時(shí)產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)；以及 所述第二過程階段的模型，其是使用所述培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少第二部分和對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)開發(fā)的。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，所述第一過程階段的模型還產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示，并且其中，使用對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示來開發(fā)所述第二過程階段的模型。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，還包括每個(gè)過程階段的模型，其中，在所述第一過程階段之后的每個(gè)過程階段的模型接收培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少一部分和前一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)作為輸入。
60.根據(jù)權(quán)利要求57所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是潛結(jié)構(gòu)投影(PLS)模型。
61.根據(jù)權(quán)利要求57所述的基于計(jì)算機(jī)的模型，其中，該過程是批過程和連續(xù)過程中的一個(gè)。
62.一種使用具有第一和第二過程階段的多階段過程的基于計(jì)算機(jī)的模型的方法，其中，該模型包括所述第一和第二過程階段中的每一個(gè)的模型，所述方法包括 將從所述多階段過程的第一運(yùn)行獲得的第一數(shù)據(jù)集應(yīng)用于所述第一過程階段的模型以產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)； 將從所述多階段過程的第二運(yùn)行獲得的第二數(shù)據(jù)集和對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)應(yīng)用于所述第二過程階段的模型。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述第一和第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是PLS模型。
64.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述第一和第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是主成分分析(PCA)模型。
65.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述第一數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)于在所述多階段過程的運(yùn)行的第一過程階段期間獲得的過程變量數(shù)據(jù)，并且其中，所述第二數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)于在所述多階段過程的運(yùn)行的第二過程階段期間獲得的過程變量數(shù)據(jù)。
66.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中，對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示被應(yīng)用于所述第二過程階段的模型。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中，對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示是對(duì)第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的置信區(qū)間。
68.一種具有存儲(chǔ)在其上面的用于對(duì)具有第一過程階段和第二過程階段的過程進(jìn)行建模的機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該機(jī)器可執(zhí)行指令包括 第一指令集，其用于使用對(duì)應(yīng)于所述過程的多次運(yùn)行的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集來開發(fā)所述第一過程階段的模型； 第二指令集，其用于將所述培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少一部分作為輸入應(yīng)用于所述第一過程階段的模型以產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)；以及 第三指令集，其用于使用所述培訓(xùn)數(shù)據(jù)集的至少第二部分和對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)來開發(fā)所述第二過程階段的模型。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述第一過程階段的模型還產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示，并且其中，將對(duì)所述第一過程階段 的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)的可靠性的指示用于開發(fā)所述第二過程階段的模型。
70.根據(jù)權(quán)利要求68所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括開發(fā)每個(gè)過程階段的模型，將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的至少一部分作為輸入應(yīng)用于每個(gè)過程階段的模型以產(chǎn)生對(duì)該過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，并且將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的至少一部分和前一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)應(yīng)用 于在所述第一過程階段之后的每個(gè)過程階段的模型。
71.根據(jù)權(quán)利要求68所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述第一過程階段的模型和所述第二過程階段的模型中的至少一個(gè)是潛結(jié)構(gòu)投影(PLS)模型。
72.根據(jù)權(quán)利要求68所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，該過程是批過程和連續(xù)過程中的一個(gè)。
73.根據(jù)權(quán)利要求68所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括 第四指令集，其用于將從所述多階段過程的第一運(yùn)行獲得的第一數(shù)據(jù)集應(yīng)用于所述第一過程階段的模型以產(chǎn)生對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)；以及 第五指令集，其用于將從所述多階段過程的第二運(yùn)行獲得的第二數(shù)據(jù)集和對(duì)所述第一過程階段的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)應(yīng)用于第二過程階段的模型。
全文摘要
通過將過程分解成包括第一過程階段和第二過程階段的多個(gè)過程階段并開發(fā)多個(gè)模型來對(duì)過程進(jìn)行建模，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)過程階段中的相應(yīng)的一個(gè)，其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型是使用來自該過程階段的一次或多次運(yùn)行的數(shù)據(jù)和關(guān)于該過程階段的一次或多次運(yùn)行的輸出質(zhì)量數(shù)據(jù)開發(fā)的，并且其中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)過程階段的模型適合于產(chǎn)生與該過程階段相關(guān)聯(lián)的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)，并且其中，由過程階段中的第一個(gè)的模型產(chǎn)生的輸出質(zhì)量預(yù)測(cè)被用來開發(fā)過程階段中的第二個(gè)的模型。
文檔編號(hào)G05B17/02GK102906650SQ201180025148
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者T·L·布萊文斯, W·K·沃杰茨尼斯, C·J·沃里克, M·尼克松 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾-羅斯蒙特系統(tǒng)公司