针对间歇过程三维数据预处理中不同展开方式的多向偏最小二乘(MPLS)方法在线应用时存在的缺陷，提出改进的MPLS方法。该方法结合传统沿变量展开与批次展开的优势，不仅包含了批次间的信息，在一定程度上去除了过程的非线性及动态性，而且解决了在线应用时数据填充的问题；其次，该方法采用随时间更新的协方差代替固定的主元协方差充分考虑了得分向量的动态特性；最后，引进时变贡献图的故障诊断方法，实现了对故障源的实时跟踪。将该方法应用到工业青霉素发酵过程中，并与传统的MPLS方法进行比较。结果表明：该方法具有更好的监控性能，并能够及时检测故障及跟踪故障源。