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本文是一篇质量管理论文，本课题研究内容与研究成果包括：1）研究基于 MES 中过程质量系统，讨论了神经网络中基础感知器到前馈神经网络再到自编码其结构变化。重点阐述了自编码器的意义，并为之后的异常行为检测建立了基础。2）提出了一个基于自编码器并结合分类器的卷烟质量异常行为检测模型。详细介绍了基于实际数据集下该模型的构建过程，以及各个部分的功能。实验过程中利用现有质量检验数据集中的正常数据对自编码器进行原始数据压缩重构训练，通过分析该区别证明了基于自编码器的异常行为检测模型的有效性，并进一步定制分类器实现了卷烟质量异常行为检测。3）基于提出的自编码器结构，我们从重构误差大小以及模型的训练时间两个角度对模型进行优化。针对重构误差大小这一角度，本人发现了重构误差大小不影响模型检测能力，并通过实验验证了这一现象并给出了解释。

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

随着信息技术的飞速发展，网络技术在中国工业自动化、企业管理信息化的需求不断扩大，生产管理系统凭借快速、精准、有效等优势，越来越受到各行业的认可，并应用在许多企业。充分竞争的市场环境使企业面临巨大压力，促使企业进一步优化生产管理模式。如何利用制造资源计划(MRP)、准时制(JIT)和精益生产(LP)等先进管理理论与方法改善企业的生产管理水平显得十分重要和紧迫。

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1.2 现状研究

1.2.1 制造执行系统的发展现状

制造业运作模式的演变和信息技术的进步是推动制造业信息化发展的两个基本动力，也是推动制造业执行系统发展的两个动力。

在行业信息化的早期阶段，企业管理信息化和生产设备自动化作为两个独立的模块发展起来，“由于各个部门根据各自的目标和当时环境的约束建立了各自独立的信息系统，最终阻碍了企业信息化的进程。”

近 20 多年来，世界各国都提出了发展先进制造技术的国家级计划。中国的 863/CIMS 专题计划也包括在这些计划中，“计算机集成制造(CIM)概念在这些计划中占有举足轻重的地位，是它的灵魂，管理系统和控制系统的集成是它的脊髓。”。从八十年代末到九十年代初，美国从 MRPH 实施的低成功率中吸取了教训，在总结日本 JIT 经验的基础上，创造性地提出了既强调计划又强调执行的管理新理念。这种思想将企业计划制造过程统一起来，将控制系统与管理系统集成在一起。随着控制和管理系统的统一，MES（制造执行系统）应运而生[1]。

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第二章 相关背景与技术

2.1 制造执行系统（MES）的概述

2.1.1 MES 的内涵及功能

MES 的概念是美国先进制造研究协会(AMR)于 1990 年 11 月首次正式提出，AMR 将 MES定义为：“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统。”  如图 2-1，MES 三层结构集成模型是由 AMR 提出的[4]。

（1）计划层：模型的最高层，具有管理性、计划性。主要任务是整合企业资源并合理利用，制定企业产品的生产计划。

（2）执行层：强调了生产计划的实施和生产过程的动态管理控制。执行上层的计划，采集操作员的生产反馈及最底层的生产运行结果和产品质量数据的反馈，向最底层发出生产指令。主要是对整个生产过程进行动态管理。

（3）控制层：突出对设备的控制，执行上层指令并且向 MES 层反馈操作结果和状态。

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2.2基于 MES 的质量过程管理系统

2.2.1MES 的质量过程管理系统特点

烟草企业现有的质量管理体系主要用于记录和管理企业的质量数据。它通常涵盖单个过程的质量活动，很少关注整个过程的产品，全面性较差。大多数类似的系统是独立的，制造过程、数据采集、查询和处理大多是在质量系统闭环中完成的，很少考虑制造过程之外的活动和数据交互因此，它只能支持日常工作的无纸化运作，不能满足质量过程与制造过程之间信息传递的需要，也不能满足企业对质量活动执行效率和质量控制过程水平的追求。

基于 MES 的质量过程管理系统有了进一步的发展，它集合了全面质量管理、智能控制理论等，同时结合了信息管理的特点，充分发挥了数据交互、处理数据量大且速度快与多角度数据分析的优点，为全面、持续地提高质量提供了有力的工具。基于 MES 的质量过程管理系统是一套数字化、智能化、综合化的质量控制系统，它是通过对产品质量数据的自动实时采集、分析和反馈控制，以及产品内部质量信息资源的共享而建立起来的。研讨会。可有效提高烟草生产中质量控制活动的执行效率，使系统更加有效。强化了生产过程的质量响应和控制能力[10]。

烟草生产企业质量管理系统具有以下特征：

（1）集成性。全面质量控制模块的集成性体现在：①与 MES 中其余功能模块的集成、如生产管理模块、工艺模块等实现连接。②纵向一体化使日常质量信息能够在决策、管理和操作层面之间自上而下和自下而上传输。③横向一体化。

（2）实时性。大量的产品质量控制数据来自于生产线，加工后的质量信息应该应用到生产线上。该系统实现了整个生产过程中的实时数据采集、控制和反馈。

（3）智能性。采用最新的现代化技术实现数据采集与处理、质量分析、质量控制等单元的自动化和智能化。

（4）模块化。该系统是一种模块化的开放式系统，能够根据企业在行业趋势的变化及对产品质量要求的提升，进行相应的修改和完善。

故而，MES 的质量过程管理系统在导入到 NJ 卷烟厂原有 MES 体系中实际运作时，需要完善的管理基础，对管理以及操作人员的相关培训，采用科学的实现方法，保证了模块的有效性。 

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第三章  基于 MES 的质量过程管理总体框架设计 ........................................ 13

3.1  基于 MES 的质量过程管理系统 ................................... 13

3.1.1 MES 的质量过程管理系统特点 ..................................... 13

3.1.2 MES 的质量过程管理系统设计目标 .............................. 14

第四章  异常行为检测模型的设计优化与应用.................................... 20

4.1  数据预处理 ............................... 20

4.2  构建自编码器进行训练 ................................. 21

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