自动涂胶设备运行状态大数据分析和智能诊断
工业工程资助企业: 上汽大众汽车有限公司
企业导师: 张顺富
指导教师: 王迪
项目成员: 朱俊辉,浦耘帆,陈诺
项目概述
本毕设项目的客户是上汽大众汽车有限公司安亭三厂车间,研究对象为车身焊接生产线。车间生产存在着两大问题,第一是面对海量的历史数据,工程师们难以人工对涂胶过程进行故障诊断;第二是对于涂胶过程的数据,车间缺乏统一的管理系统。本项目在特征提取和特征选择的基础上,利用机器学习和深度学习等方法进行不平衡数据集的处理和分类,并重点分析涂胶故障数据集,实现对涂胶故障的故障诊断。同时,本项目将模型成功的训练、应用包装成用户友好的接口,嵌入到给企业人员开发的信息系统之中,从而让其在浏览器里即可进行实时的模型训练与应用,并得到相应的数据结果与反馈。
项目目标
(1)通过含正交模块的一维卷积神经网络自动提取正交差异化特征,丰富特征多样性。在此基础上,使用基于最大互信息的Relief和支持向量机交互的自动特征选择算法,剔除无关特征,选择出具有良好稳定性和泛化能力的特征子集。
(2)通过机器学习和深度学习方法,建立故障诊断模型。
(3)在信息系统开发上,采用前后端分离的架构,并将训练好的模型用分布式存储服务进行对象存储,约定好相互之间的接口语义,从而简化开发耦合性。
项目成果
(1)建立了涂胶结果分类模型、已知类和未知类故障识别模型和具体故障诊断模型,最终可以形成一个完整的故障诊断流程。
(2)针对故障数据集特征数量过少和无效数据多的问题,使用人工提取和神经网络提取两种方法丰富特征,采用包裹式筛选的方法筛选出最优特征子集。为提高故障诊断准确率。
(3)在神经网络中加入卷积层和残差层,充分挖掘数据参数局部序列关系;对于超参数调优,运用遗传算法进行局部寻优;对于类不平衡问题,采用生成对抗网络的方法,生成新样本。
(4)开发了故障信息平台。