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为解决卷烟制叶丝段批次过程中待机运行阶段存在监测盲区，以及不同设备并发异常对整体监测模型的相互干扰等问题，采用横向分块、纵向分层的策略，提出一种多阶段分布式监测与异常诊断方法。根据待机运行阶段和稳定生产阶段的不同监测需求，采用主元分析方法分别建立Sirox增温增湿机和KLD薄板烘丝机在不同阶段的监测模型，实现不同阶段设备异常的有效检测，并利用贡献图方法对异常原因进行准确识别。以杭州卷烟厂制叶丝段的实际运行数据进行验证，结果表明：该方法能够提高监测模型对批次过程信息的捕捉能力，准确有效监测和诊断不同阶段的设