本发明公开了一种面向不确定性非平稳工业过程的异常监测方法，具体涉及工业过程异常监测领域。该发明在平稳子空间分析方法的基础上，考虑过程不确定性，提出了概率平稳子空间分析方法。该方法对不确定性进行显式的建模，并有效地将非平稳趋势从过程不确定性中分离出来。考虑到模型参数之间相互耦合，该方法利用期望最大化算法进行参数解耦，并推导了迭代更新的闭式解。基于该模型，在概率框架下提出了两个检测指标用于异常监测。与现有的非平稳过程异常监测方法相比，本发明所提方法消除了过程不确定性的影响，提高了对非平稳过程中微小故障的检测能力；且可以避免模型参数的过拟合问题，为非平稳数据建立一个更加精确的生成式模型。