概述
企業(yè)大量保存的歷史數(shù)據(jù)是企業(yè)的寶貴財富，是企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營狀況最忠實的反映，如何充分利用這些歷史數(shù)據(jù)，從中提取有用的信息，以便為生產(chǎn)經(jīng)營提供決策是企業(yè)在信息化建設中迫切需要解決的問題。
ESP-DataMiner是浙江中控軟件技術(shù)有限公司自主開發(fā)的具有知識產(chǎn)權(quán)的新一代數(shù)據(jù)挖掘軟件，它采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)、高度伸縮的數(shù)據(jù)挖掘算法、豐富的數(shù)據(jù)挖掘模式可廣泛應用于流程、電信、零售、稅務等數(shù)據(jù)密集型企業(yè)中，用于幫助企業(yè)探索運行狀況，分析潛在的價值，提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營水平。
產(chǎn)品構(gòu)成
ESP-DataMiner
由客戶器和服務器端組成，客戶端包含用戶界面、結(jié)果瀏覽器、調(diào)出工具、環(huán)境層API等組件。其中用戶界面為用戶提供一個圖形化的數(shù)據(jù)挖掘建模界面, 包括數(shù)據(jù)來源、預處理形式、所選模式、所用算法、結(jié)果形式等�？蛻舳伺c挖掘服務器的訪問通過環(huán)境層API進行。結(jié)果瀏覽器提供一個查看、分析挖掘結(jié)果的工具的集合, 它通過結(jié)果API訪問結(jié)果庫，調(diào)出工具可以將數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果從結(jié)果庫中倒出。環(huán)境層API定義了一些用戶可以訪問的控制挖掘服務器運行、挖掘結(jié)果保存、結(jié)果提取等功能的API。
服務端由處理庫、挖掘庫、挖掘內(nèi)核、挖掘結(jié)果庫組成。其中處理庫負責數(shù)據(jù)的裝入、變換、預處理；挖掘庫針對具體任務, 定義挖掘模式、算法、預處理的集合，挖掘內(nèi)核由挖掘的模式和算法組成, 根據(jù)用于定義的挖掘庫完成挖掘過程。挖掘結(jié)果庫是保存結(jié)果的地方。
系統(tǒng)特點
ESP-DataMiner提供豐富的挖掘模式，采用模塊化結(jié)構(gòu)簡化數(shù)據(jù)挖掘流程，降低數(shù)據(jù)挖掘的門檻；
可視化的界面以及多種結(jié)果瀏覽方法便于用戶理解挖掘得到的結(jié)果；
內(nèi)嵌ETL工具，支持SQL語言檢索數(shù)據(jù)以及支持預言模型標記語言PMML，具有較好的擴展性能；
挖掘建模過程采用一些泛化性能好，學習精度高的算法如SVM、EM、C4.5，有效提高系統(tǒng)的響應時間；
提供二次開發(fā)的編程接口，可以很方便地將ESP-DataMiner嵌入到實際 的應用中。
應用效果
操作指導
將隱含在歷史操作數(shù)據(jù)中的操作人員的操作經(jīng)驗提取出來，用于指導生產(chǎn)，優(yōu)化操作，提高裝置運行效率。
指標監(jiān)控
根據(jù)當前的生產(chǎn)狀況，對操作參數(shù)給出實時的、合理的建議，達到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
運行分析
通過考察各個變量與優(yōu)化目標之間錯綜復雜的關(guān)系，尋找出一組最佳的生產(chǎn)操作參數(shù)組合，揭示裝置運行的規(guī)律。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在冶金行業(yè)設計與應用
項目簡介
株洲冶煉集團有限公司位于湖南省株洲市清水塘工業(yè)區(qū)，是由株洲冶煉廠整體改組改制而成的國有獨資公司，始建于1956 年，是全國“一五”期間156 項重點建設工程之一，目前已發(fā)展成中國有色行業(yè)的國有大型企業(yè)，年生產(chǎn)硫酸18 萬噸，有色金屬36 萬余噸，其中鋅25 萬噸、鉛7 萬噸、銅1 萬噸，銷售收入32 億元，出口創(chuàng)匯1.6 億美元，鉛鋅出口占全國鉛鋅出口總量的20%，是我國主要的鉛鋅生產(chǎn)和出口基地和我國唯一鋅、鉛、銀三種產(chǎn)品均獲國際認可的企業(yè)。
針對鉛燒結(jié)煙氣WSA 制酸過程中的一些應用瓶頸，采用數(shù)據(jù)挖掘方法挖掘關(guān)鍵參數(shù)和質(zhì)量指標之間的關(guān)聯(lián)，為生產(chǎn)人員提供了操作指導，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，帶來了直接的經(jīng)濟效益。
WSA裝置的工藝流程圖
需求分析
由于不斷增加的煙氣處理量需求，株冶鉛燒結(jié)煙氣WSA 制酸過程煙氣凈化、預熱、冷凝工段均處于最大生產(chǎn)負荷甚至超負荷運轉(zhuǎn)，原始的設計參數(shù)不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定優(yōu)化運行的要求。企業(yè)迫切需要一種能夠根據(jù)生產(chǎn)操作歷史記錄分析系統(tǒng)在不同負荷工況下的操作特性進而尋找其優(yōu)化操作參數(shù)的手段。采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),通過對株冶鉛燒結(jié)煙氣WSA 制酸過程項目相關(guān)生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)及正常工況數(shù)據(jù)的預處理與數(shù)據(jù)挖掘建模，開發(fā)具有指定功能的計算機用戶界面軟件，實現(xiàn)在線或離線的數(shù)據(jù)分析處理平臺解決設備的負荷能力評價和操作參數(shù)優(yōu)化問題，同時為工藝人員掌握過程的控制機理并進一步提高生產(chǎn)管理水平提供一個良好的工作平臺。
系統(tǒng)建設
經(jīng)過
浙江中控軟件技術(shù)有限公司工程人員和本公司相關(guān)技術(shù)人員組成的項目組的共同努力：在2004年06月實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安裝完畢并開始積累生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)；2005年3月中控軟件提供了完整的數(shù)據(jù)挖掘軟件包，并進行了數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的用戶培訓與工程師培訓。數(shù)據(jù)挖掘為動力波洗滌器的過程變量提供可視化描述，在其關(guān)聯(lián)復雜程度有限情況下給出最高二次多項式的解析表達及參數(shù)估計。具體達到了如下目標：
提供WSA 制酸系統(tǒng)的熔鹽換熱器基于歷史數(shù)據(jù)的換熱能力評估參數(shù)，并提供可視化呈現(xiàn)。
提供酸霧控制器的優(yōu)化操作指導，從而根據(jù)實時操作工況優(yōu)化冷凝效果。在穩(wěn)定工況下通過優(yōu)化操作指導，使用后的平均尾氣酸霧檢測指標接近或超過近期操作的穩(wěn)態(tài)最好水平與平均水平的均值。
提供冷凝酸濃度與原料、相關(guān)過程參數(shù)的關(guān)聯(lián)分析并提供用戶界面呈現(xiàn)。
數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
上圖為該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場儀表測量數(shù)據(jù)被DCS采樣，并由實時數(shù)據(jù)庫通過OPC接口在線完成實時數(shù)據(jù)采集和存貯。用戶可按時間段或定義自動間隔將歷史數(shù)據(jù)按分析對象經(jīng)穩(wěn)態(tài)化、離散化、合并處理后導入各自的關(guān)系樣本庫中；各定制的分析模塊在此基礎上完成數(shù)據(jù)分析并參考當前工況將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。
應用效果
通過項目的實施，建立了WSA過程數(shù)據(jù)挖掘自動化流程。其中換熱能力評估功能經(jīng)歷史數(shù)據(jù)驗證直觀有效，便于理解。酸霧控制在線操作指導功能所提供的建議趨勢正確，歷史信息準確，在用戶長期操作中積累一定優(yōu)化操作記錄的情況下可以有效地提高現(xiàn)場操作水平，保證尾氣達標。制酸濃度關(guān)聯(lián)分析功能所得到的主要影響因素及其關(guān)鍵值均與現(xiàn)場經(jīng)驗一致，用戶可以更深入地分析系統(tǒng)特性并針對不同背景條件方便地了解變量間的內(nèi)在關(guān)系。在穩(wěn)定工況下通過優(yōu)化操作指導，使用后的平均尾氣酸霧檢測指標接近或超過近期操作的穩(wěn)態(tài)最好水平與平均水平的均值，平均尾氣酸霧濃度達到60ppm，上下浮動不超過5ppm，為企業(yè)帶來的可觀的經(jīng)濟效益。
