CVAE-SFA：一种适用于动态非平稳工业过程的实际双通道多指标综合运营绩效评估方法

《Canadian Journal of Chemical Engineering》：CVAE-SFA: A practical dual-channel and multi-index comprehensive operating performance assessment method for dynamic nonstationary industrial processes

过程运行性能评估（POPA）在工业中至关重要，但非稳态条件导致传统方法存在控制限单一、异常度评估不足等问题。本文提出CVAE-SFA双通道多指标POPA方法，通过条件变分自编码器构建四个动态控制限（最优/良好/一般/较差），结合慢特征分析（SFA）实现非稳态动态监测，最终构建综合评分指数（CSI）评估质量、产量、能耗和稳定性，并在水泥熟料生产中验证有效性。

　　

摘要

过程工业中的过程运行性能评估（POPA）对生产过程的安全、稳定和高效运行起着关键作用。然而，实际的工业生产过程往往表现出非平稳特性，导致频繁出现异常情况，从而使POPA变得复杂。传统的POPA方法大多基于有限的稳定工作条件和单一的控制限，因此难以全面评估异常程度，也缺乏综合评估指标。为了解决这些问题，本文提出了一种适用于非平稳条件的CVAE-SFA双通道多指标综合POPA方法。该方法基于条件变分自编码器（CVAE）和核密度估计（KDE）得到的最优重建误差，引入了“最优、良好、一般和较差”四种控制限，从而建立了CVAE最优等级分类通道，实现对当前运行条件的定性和定量评估。此外，为了监测非平稳条件下的动态特性，还建立了一个基于慢特征分析（SFA）的异常监测通道。$\{S\}^2$统计量用于识别系统内的缓慢变化的关键特征，从而实现动态异常监测。最后，综合评分指数（CSI）整合了双通道监测结果，以评估质量、产量、能耗和稳定性。该方法的有效性通过水泥熟料生产过程（CCPP）的实验得到了验证。

利益冲突声明

作者声明不存在潜在的利益冲突。