CN103567226A - 数据分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数据分析装置，在规定的显示终端中显示用于确定材料延迟的候选主要原因的必要信息，并可将该信息提供给操作员。该数据分析装置包括：数据收集装置、数据存储装置、材料搬运历史编辑装置。数据收集装置以时间序列的形式收集工厂数据。数据存储装置对数据收集装置收集的工厂数据进行存储。材料搬运历史编辑装置具有如下功能：使与由搬运装置搬运的材料的搬运历史有关的信息显示在显示终端中。材料搬运历史编辑装置包括：材料位置计算单元、材料位置实际效果值获取单元、显示控制单元。显示控制单元使显示终端并列显示由材料位置计算单元计算出的计算值及、由材料位置实际效果值获取单元获取到的实际效果值。
Description
技术领域
本发明涉及在工业厂房中进行数据分析时使用的数据分析装置。
背景技术
在工业厂房中，为了提高生产率和产品品质而对各种各样的工厂数据进行收集、存储。当需要进行某些调查时，从存储的工厂数据中挑选调查所需的数据项目，并进行主要原因的分析等调查。
例如，在下述专利文献1中提出了一种自动计算对产品品质影响较大的数据项目的组合并通知该结果的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-146621号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在钢铁厂，例如在厚板轧制厂(生产线)中，缩短非轧制时间对生产率的改善做出了巨大贡献。非轧制时间是指从由轧机对轧制材料开始轧制起，到由轧机进行的轧制结束之间的这段时间内，未进行轧制的时间。上述非轧制时间为例如，用于使轧制方向正、反向旋转的时间，为了使轧制材料降温而使轧制材料退避(放置在离开轧机的位置)的时间。
为了缩短非轧制时间，需要调查轧制材料的道次间隔时间的延迟的主要原因、先行材料和当前材料的材料间隔时间的延迟的主要原因。现有技术中，在进行上述调查时，从各种装置中适当收集需要的信息，对于各个轧制道次，求得轧制时间及非轧制时间的计算值和实际效果值。然后，当计算值和实际效果值的差(时间差)较大时，操作员考虑各种信息的组合，用图表显示计算值和实际效果值，并从数据的相关关系中确定各控制开始时刻的延迟的主要原因。
在上述调查方法中，需依靠操作员来判断计算值及实际效果值的时间差大小，并且可能会看漏延迟区域。此外，厂房内没有对信息进行统一管理，对象数据的选择范围被限制，可能无法确定延迟的主要原因。尤其当生产线生存在多块被轧制材料、或调查范围扩大到例如轧制设备及校平设备之间的大范围时，难以确定延迟的主要原因。
另外，即使是专利文献1中所记载的装置，在厚板轧制厂(生产线)中，也很难正确地确定被轧制材料的延迟的主要原因。
为解决上述课题现提出本发明，其目的在于得到一种数据分析装置，可以将用于确定材料的延迟的候选主要原因的主要信息在显示终端中进行显示，并可以将该信息提供给操作员。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的数据分析装置是用于在基于过程计算机的计算结果，通过搬运装置对规定的材料进行搬运，并使用多台设备来制造产品的工业厂房中进行数据分析的数据分析装置，其特征在于，包括：数据收集装置，该数据收集装置以时间序列的形式对工厂数据进行收集；数据存储装置，该数据存储装置对数据收集装置收集的工厂数据进行存储；以及材料搬运历史编辑装置，该材料搬运历史编辑装置用于使与搬运装置搬运的材料的搬运历史有关的信息显示在规定的显示终端中，所述材料搬运历史编辑装置包括：材料位置计算单元，该材料位置计算单元使用所述数据存储装置存储的工厂数据中的来自于所述过程计算机的数据来对被指定材料的位置进行计算；材料位置实际效果值获取单元，该材料位置实际效果值获取单元从数据存储装置存储的工厂数据中获取与被指定材料的位置有关的实际效果数据；以及显示控制单元，该显示控制单元使显示终端并排显示由材料位置计算单元计算出的计算值以及由材料位置实际效果值获取单元获取到的实际效果值。
发明效果
本发明所涉及的数据分析装置可以将用于确定材料的延迟的候选主要原因的必要信息显示在规定的显示终端中。操作员可以通过对显示终端中显示的信息进行分析来确定材料延迟的主要原因。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1中的数据分析装置的结构的图。
图2是应用了图1所示的数据分析装置的工业厂房的设备示意图。
图3是表示图1所示的数据分析装置的主要部分的结构的图。
图4是用于说明图1所示的数据分析装置的功能的图。
图5是用于说明图1所示的数据分析装置的功能的图。
图6是表示显示终端的画面示例的图。
标号说明
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行详细说明。对于各图中相同或相当的部分，赋予相同的标号。对于重复的说明会适当地简化或者省略。
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1中的数据分析装置的结构的图。
该数据分析装置是用于在工业厂房中进行数据分析的装置。在工业厂房中，通过搬运装置来搬运规定的材料，并使用多台设备来制造规定的产品(包括半成品)。下文将对在钢铁的厚板轧制生产线中应用该数据分析装置的情况进行具体的说明。对于在其它工业厂房中的应用例，省略其说明。
工业厂房包括：过程计算机1、过程控制器2、驱动单元(电动机、驱动装置等)3、过程传感器4、操作员操作终端5。
构成本发明申请主要部分的轧制道次时间延迟分析装置6经由规定的信息LAN7连接至过程计算机1及操作员操作终端5。此外，轧制道次时间延迟分析装置6经由规定的控制LAN8连接至过程计算机1、过程控制器2、驱动单元3、过程传感器4。
图2是应用了图1所示的数据分析装置的工业厂房的设备示意图。
图2表示了以钢铁的厚板轧制生产线来作为工业厂房的一个例子。基于过程计算机1的计算结果来对厚板轧制生产线中各个设备的动作进行适当的控制。
在钢铁的厚板轧制生产线中，从一个或者多个加热炉9中将板坯抽出至生产线上。通过搬运装置(未图示)对从加热炉9中抽出的板坯进行搬运。搬运装置例如包括多个辊(辊道：未图示)。通过对辊的旋转方向及旋转速度进行适当的控制来使放置在辊上的板坯以规定的方向及速度移动。
通过粗轧机10对从加热炉9中抽出的板坯进行粗轧后，再通过精轧机11进行精轧。被轧制材料(下文也简称为“材料”)多次通过粗轧机10，例如3～4次左右。被轧制材料多次通过精轧机11，例如10～20次左右。12是设置在精轧机11的上游侧及下游侧的温度计。13是设置在精轧机11的上游侧及下游侧的侧导板(前侧导板、后侧导板)。
当利用精轧机11进行的精轧结束时，通过加速冷却装置14对材料进行水冷、并进行温度调整。之后，通过校平机15对材料进行校平，并通过冷床(CB)16进行气冷。通过平面度计对在冷床16上气冷后的材料的平面度进行测量，之后通过搬运装置搬运到下游工序。
轧制道次时间延迟分析装置6用于从构成工业厂房(例如，图2所示的厚板轧制生产线)的各个设备收集涉及多个项目的工厂数据，并进行存储、处理。轧制道次时间延迟分析装置6对工业厂房中的工厂数据进行统一管理。轧制道次时间延迟分析装置6包括：数据收集装置17、数据存储装置18、材料搬运历史编辑装置19、指定区间放大显示装置20、工厂数据编辑装置21、显示终端22、储存装置23、储存装置24。
数据收集装置17从工业厂房中使用的各个设备中收集工厂数据。如上所述，工业厂房中的各个设备连接至规定的通信网(本实施方式中为信息LAN7、控制LAN8)。数据收集装置17以时间序列的形式对所有可以经由上述通信网进行收集的工厂数据进行收集。
信息LAN7是与操作及产品制造有关的信息网络。数据收集装置17经由信息LAN7从过程计算机1中收集与操作、产品有关的信息。例如，数据收集装置17在每一次事件(操作事件)中经由信息LAN7从过程计算机1中收集产品制造指示、各个设备的控制量设定、产品质量实际效果等作为工厂数据。此外，数据收集装置17经由信息LAN7从操作员操作终端5中收集操作历史作为工厂数据。
数据收集装置17经由控制LAN8从过程控制器2、驱动单元3、过程传感器4中收集实时变化的数据作为工厂数据。
控制LAN8是过程控制用网络，用于提供在过程计算机1、过程控制器2、驱动单元3、过程传感器4的各个节点之间共享的数据区。控制LAN8的高速数据区域可以进行例如周期为2[ms]的数据传送。过程控制器2的控制输出、驱动单元3的控制数据、过程传感器4的测定输出值被输出到控制LAN8的共享数据区。数据收集装置17与控制LAN8共享数据区中数据的传送周期同步来收集控制LAN8共享数据区中所有的数据。
数据收集装置17构成为1台或者多台。由于工业厂房的规模不同导致收集的工厂数据的项目数、速度不同，因此数据收集装置17的结构应配合设置环境。
数据存储装置18由对数据收集装置17收集到的工厂数据进行存储的大容量数据库构成。由数据收集装置17收集到的各种工厂数据，例如各个设备的控制信息、事件信息、操作历史信息、警报信息、产品的制造指示、产品实际效果等操作信息，以时间序列的形式在数据存储装置18中存储规定的一段时间。
数据存储装置18所需的容量由例如存储的工厂数据的项目数、收集周期、存储时间来决定。对于在数据存储装置18对工厂数据进行存储的时间，例如，如果是图2所示的钢铁的厚板轧制生产线，若将下游工序的生产时间也考虑在内，则需要3个月到半年左右。对该存储时间可以进行适当的变更。
另外，数据存储装置18还包括如下功能：根据轧制道次时间延迟分析装置6中其它装置的请求，对存储的数据进行检索、提供。
材料搬运历史编辑装置19具有如下功能：使与由搬运装置搬运的材料的搬运历史有关的信息(搬运历史信息)显示在显示终端22中。即，厚板轧制生产线的操作员可以通过确认显示终端22的显示内容来进行各种数据的分析。
图3是表示图1所示的数据分析装置的主要部分的结构的图。图3表示了材料搬运历史编辑装置19的细节。材料搬运历史编辑装置19例如包括：区间设定单元25、材料位置计算单元26、材料位置实际效果值获取单元27、显示控制单元28、参考值登录单元29。
区间设定单元25具有如下功能：将对材料进行跟踪的整体区间(例如，在厚板轧制生产线中为，从开始材料抽出到冷床16为止的区间)划分为规定的多个区间。区间设定单元25将厚板轧制生产线划分为轧制设备前、轧制设备内、轧制设备后的各个区间(例如，跟踪区单位)。
材料位置计算单元26包括，对于利用搬运装置进行搬运的材料，通过计算来求得搬运时材料的位置的单元。材料位置计算单元26在每个由区间设定单元25划分的区间，对材料的位置进行计算。
例如，若操作员从规定的输入装置(未图示)中指定材料，则材料搬运历史编辑装置19从数据存储装置18中提取与该被指定材料的搬运历史有关的信息。材料搬运历史编辑装置19从数据存储装置18中提取的搬运历史信息中包括例如：厚板轧制生产线上的各个位置传感器(过程传感器4)的启动时刻和停止时刻，进入和离开轧机(粗轧机10、精轧机11)等操作设备的时刻。此外，上述搬运历史信息中也包括：来自过程计算机1的与操作、产品有关的信息，来自操作员操作终端5的操作历史。
材料位置计算单元26至少使用数据存储装置18中存储的过程数据中的来自过程计算机1的数据来计算被指定材料的位置。
材料位置实际效果值获取单元27从数据存储装置18中存储的工厂数据中获取与被指定材料的位置有关的实际效果数据。
显示控制单元28具有对显示终端22的显示进行控制的功能。若操作员指定了材料，则显示控制单元28使显示终端22的画面上并排显示由材料位置计算单元26计算出的计算值和由材料位置实际效果值获取单元27获取到的实际效果值。
图4及图5是用于说明图1所示的数据分析装置的功能的图。图4及图5表示了显示终端22中的显示例。图4及图5中，横轴以加热炉9的抽出端(材料的跟踪开始位置)为起点，表示了材料的移动距离(m)。纵轴表示了以材料的抽出开始事件为起点的经过时间(分)。
例如，在钢铁的厚板轧制生产线中，将从轧制开始事件到轧制结束事件这段时间分为3个阶段。在最初的成形阶段中，将被轧制材料轧制成规定的长度。当成形阶段结束时，使被轧制材料在搬运装置上旋转90度。当被轧制材料的上述旋转结束时，开始拉幅阶段。在拉幅阶段中进行轧制以使被轧制材料的宽度达到规定值。当拉幅阶段结束时，使被轧制材料在搬运装置上再旋转90度。当被轧制材料的上述旋转结束时，开始精加工阶段。在精加工阶段中，对被轧制材料进行进一步轧制，使其成形为所期望的厚度。
图4表示了厚板轧制生产线上只存在一块材料时的显示例。图5表示了厚板轧制生产线上存在多块材料(例如，两块材料)时的显示例。
材料位置计算单元26使用来自过程计算机1的数据来对被指定材料通过操作设备(例如，位置传感器、轧机)正下方的时刻进行计算。材料位置计算单元26使用如下数据来计算通过操作设备正下方的时刻，例如，材料的搬运速度(辊道的旋转速度、加减速率等)、轧机(例如精轧机11)的咬入速度及出口速度、轧制速度(轧机中的通板速度、加减速率)以及经过时间、退避时间(在固定位置达到控制目标温度时所用的时间)。通过由材料位置计算单元26进行的计算，可以确定材料的轧制时间和非轧制时间。
显示控制单元28将由材料位置计算单元26计算出的各个时刻连成线(图4及图5中为虚线)，并使材料位置的计算值显示在显示终端22中。即，显示控制单元28使用通过上述各个时刻的线在显示终端22中以图表对被指定材料的移动距离和该移动所需时间的关系进行显示。
材料位置实际效果值获取单元27通过对例如来自过程控制器2的数据进行收集来获取被指定材料通过操作设备(例如位置传感器、轧机)正下方的时刻。显示控制单元28将由材料位置实际效果值获取单元27获取到的各个时刻连成线(图4及图5中为实线)，并使材料位置的实际效果值显示在显示终端22中。即，显示控制单元28使用通过上述各个时刻的线在显示终端22中以图表对被指定材料的移动距离和该移动所需时间的关系进行显示。
此时，显示控制单元28对从材料抽出开始事件到轧制开始事件的时间差和从轧制开始事件到轧制结束事件的轧制时间及非轧制时间的各时间差进行确定。显示控制单元28将上述确定后的时间差和操作信息项目列表中预先定义的时间差进行比较。当上述确定后的时间差比上述预先定义的时间差更大时，显示控制单元28例如在进行显示终端22中的图表显示时，改变作为对象的显示部位的颜色。由此，看到显示终端22画面的操作员可以容易地识别出在该部位可能发生了某些异常。
在例如从材料抽出开始事件到轧制开始事件、从轧制开始事件到轧制结束事件的三个轧制阶段(成形、拉幅、精加工)和退避道次中，上述时间差被每个材料信息、产品信息(产品尺寸、钢种、精加工目标温度等)所定义。
参考值登录单元29将数据存储装置18存储的工厂数据中的由操作员选择的材料的工厂数据作为参考值储存到储存装置23中。例如，参考值登录单元29对于由操作员选择的材料，将产品的制造指示信息、产品的制造实际效果信息、材料的搬运历史信息(实际效果值)、操作历史信息、警报信息、事件信息等列表化(作为材料搬运历史参考值列表)后储存到储存装置23中。
当对被指定材料的材料位置的计算值和实际效果值进行图表显示时，显示控制单元28判断具有与被指定材料相同产品规格(产品尺寸、钢种等)的材料的工厂数据是否被作为参考值储存在储存装置23中。若具有与被指定材料相同产品规格的材料的工厂数据被作为参考值储存在储存装置23中，则显示控制单元28使表示具有参考值这一意思的信息显示在显示终端22中。
在厚板轧制生产线上有时也会进行所谓的连轧，即对多块材料进行交替轧制。在进行连轧时，若材料位置计算单元26视为生产线上仅存在一块材料来进行计算，则材料位置的计算值和实际效果值的时间差会变得非常大。即使进行基于这种计算的显示，操作员也无法正确地进行数据的分析。
若显示终端22中显示有表示具有参考值这一意思的信息，则操作员从储存装置23储存的参考值中选择具有与指定材料相同产品规格的材料。在这种情况下，显示控制单元28用操作员选择的材料的计算值来代替由材料位置计算单元26计算出的该材料的计算值并显示在显示终端22中。即，使操作员选择的材料的计算值和由材料位置实际效果值获取单元27所获取到的该材料的实际效果值在显示终端22中并排显示。操作员可以通过确认校正后计算值的图表和实际效果值的图表来判断该材料上是否有产生某些异常。
指定区间放大显示装置20具有使与材料的搬运历史有关的信息在显示终端22上放大显示的功能。例如，指定区间放大显示装置20使显示终端22以指定的区间放大显示由材料位置计算单元26计算出的计算值和由材料位置实际效果值获取单元27获取到的实际效果值。作为在显示终端22中进行放大显示的区间，例如，操作员可以任意地对由区间设定单元25划分的各个区间进行选择。此外，操作员可以将位置传感器等设备之间或各个轧制道次之间作为单位来选择一个或者多个区间。
当区间被指定时，指定区间放大显示装置20对该区间的搬运历史信息进行再编辑，并使编辑后的搬运历史信息显示在显示终端22中。此时，指定区间放大显示装置20在另一个画面下对上述被指定区间的搬运历史信息进行编辑，并对由利用材料搬运历史编辑装置19已经在显示终端22中显示的搬运历史信息进行覆盖显示。
图6是表示显示终端的画面示例的图。图6中，标号D表示了利用指定区间放大显示装置20产生的放大显示画面。例如，若操作员选择了区间C，则指定区间放大显示装置20将画面D覆盖在已经显示的图像上来进行显示。此时，操作员可以将时间轴的单位变换为秒(s)单位、100ms单位、10ms单位来进一步进行放大、缩小显示。
指定区间放大显示装置20也可以进一步具有以下功能。
在进行显示终端22的放大显示时，指定区间放大显示装置20使由材料位置计算单元26计算出的计算值和由材料位置实际效果值获取单元27获取到的实际效果值的时间差显示在显示终端22中。例如，指定区间放大显示装置20使被指定区间开始时刻的计算值和实际效果值的差(时间差)以及、被指定区间结束时刻的计算值和实际效果值的差(时间差)显示在显示终端22中。
或者，在进行显示终端22中的放大显示时，指定区间放大显示装置20对计算值和/或实际效果值进行校正，以使被指定区间开始时刻的计算值和实际效果值相同。例如，指定区间放大显示装置20使通过实际效果值的线相对各轴进行平行移动，以使被指定区间开始时刻的实际效果值和计算值相同。通过进行上述校正，能容易地对通过实际效果值的线的斜率和通过计算值的线的斜率进行比较，即，材料移动速度的比较。
工厂数据编辑装置21具有如下功能：对于进行了利用指定区间放大显示装置20的放大显示的材料，使规定的工厂数据显示在显示终端22中。工厂数据编辑装置21进行显示的数据的项目被作为操作信息项目列表预先定义到储存装置24中。工厂数据编辑装置21基于储存装置24中定义的操作信息项目列表使显示终端22显示例如下列信息，即，产品的规格(钢种、板厚、板宽、长度、精加工温度等)，控制目标值、轧制性能的控制信息(抽出速度、精加工温度、各轧制道次的板厚、板宽、长度、负荷、温度、搬运速度、咬入速度、轧制速度、加减速率、出料量、振动时间等)。
图6所示的标号E表示了通过工厂数据编辑装置21在显示终端22中显示的工厂数据的例子。指定区间放大显示装置20使放大显示画面D中显示按钮30，该按钮用于显示信息的细节。若操作员点击按钮30，则工厂数据编辑装置21基于作业信息项目列表使规定的工厂数据显示在显示终端22中。
采用具有上述结构的数据分析装置可以使显示终端22显示用于确定材料延迟的候选主要原因的必要信息。操作员可以通过对显示终端22中显示的信息进行分析来确定材料延迟的主要原因。
Claims (7)
1.一种数据分析装置，用于在基于过程计算机的计算结果，通过搬运装置对规定的材料进行搬运，并使用多台设备来制造产品的工业厂房中进行数据分析，该数据分析装置的特征在于，包括：
数据收集装置，该数据收集装置以时间序列的形式对工厂数据进行收集；
数据存储装置，该数据存储装置对所述数据收集装置收集的工厂数据进行存储；以及
材料搬运历史编辑装置，该材料搬运历史编辑装置用于使与所述搬运装置搬运的材料的搬运历史有关的信息显示在规定的显示终端中，
所述材料搬运历史编辑装置包括：
材料位置计算单元，该材料位置计算单元使用所述数据存储装置存储的工厂数据中的来自于所述过程计算机的数据来对被指定材料的位置进行计算；
材料位置实际效果值获取单元，该材料位置实际效果值获取单元从数据存储装置存储的工厂数据中获取与被指定材料的位置有关的实际效果数据；以及
显示控制单元，该显示控制单元使所述显示终端并排显示由所述材料位置计算单元计算出的计算值以及由所述材料位置实际效果值获取单元获取到的实际效果值。
2.如权利要求1所述的数据分析装置，其特征在于，
所述显示控制单元使用第一线和第二线在所述显示终端中以图表显示被指定材料的移动距离和该移动所用时间的关系，该第一线通过由所述材料位置计算单元计算出的计算值，该第二线通过由所述材料位置实际效果值获取单元获取到的实际效果值。
3.如权利要求1或2所述的数据分析装置，其特征在于，
所述材料搬运历史编辑装置包括参考值登录单元，该参考值登录单元将从所述数据存储装置存储的工厂数据中选出的材料的工厂数据作为参考值储存到规定的储存单元中，
当具有与被指定材料相同产品规格的材料的工厂数据被作为参考值储存在所述储存单元中时，所述显示控制单元在需要时将所述储存单元中储存的该参考值与被指定材料的实际效果值并排显示在所述显示终端中。
4.如权利要求1或2所述的数据分析装置，其特征在于，
还包括指定区间放大显示装置，该指定区间放大显示装置在所述显示终端中以指定的区间对由所述材料位置计算单元计算出的计算值和由所述材料位置实际效果值获取单元获取到的实际效果值进行放大显示。
5.如权利要求4所述的数据分析装置，其特征在于，
所述指定区间放大显示装置使由所述材料位置计算单元计算出的计算值和由所述材料位置实际效果值获取单元获取到的实际效果值的时间差显示在所述显示终端中；或者
所述指定区间放大显示装置对由所述材料位置计算单元计算出的计算值和由所述材料位置实际效果值获取单元获取到的实际效果值进行校正，以使在被指定区间的开始时刻的计算值和实际效果值相同，并在所述显示终端中进行并排显示。
6.如权利要求4所述的数据分析装置，其特征在于，
还包括工厂数据编辑装置，该工厂数据编辑装置对于计算值及实际效果值由所述指定区间放大显示装置在所述显示终端中进行放大显示的材料，使所述数据存储装置中存储的规定的工厂数据显示在所述显示终端中。
7.如权利要求1或2所述的数据分析装置，其特征在于，
所述工业厂房由钢铁的厚板轧制生产线组成，
所述材料位置计算单元使用材料搬运速度、轧制速度、轧机的咬入速度及出口速度、轧机的加减速率来计算材料的位置，并确定材料的轧制时间和非轧制时间。
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