CN104102682A - 工厂操作再现装置 - Google Patents

Abstract

本发明的工厂操作再现装置能简单地从过去在工业厂房发生过的现象中检索、提取出与特定的关注现象相同或类似的现象。再现装置（12）包括：数据收集装置（13）、数据存储装置（14）、输入单元、检索装置（15）。数据收集装置（13）实时地对通过网络传输来的处理数据进行收集。数据存储装置（14）对由数据收集装置（13）收集到的处理数据进行存储。检索装置（15）基于从输入单元输入的特定的关注现象，对存储于数据存储装置（14）中的处理数据进行检索，并从过去在工业厂房发生过的现象中提取出与由输入单元输入的特定的关注现象相关联的现象。

Description

工厂操作再现装置

技术领域

本发明涉及工业厂房中所使用的工厂操作再现装置。

背景技术

在钢铁、非铁金属等的工业厂房中，对各种处理数据进行收集及存储。例如在维护中发生问题时，利用所存储的处理数据来对所发生的现象进行分析。此外，在改造或更新控制系统的功能时，利用所存储的处理数据来对控制设备进行动作确认。

在处理数据的上述使用中，首先基于所存储的处理数据来生成对控制设备的输入信息。然后，将该输入信息输入到控制设备中，以与收集处理数据时相同的操作条件来使控制设备工作。

专利文献1中公开了具有该功能的装置的一个示例。专利文献1中所记载的装置中，根据表示发生了特定事件的信息（事件信息）来生成索引。然后，在以与收集处理数据时相同的操作条件来使控制设备工作时，基于索引的时刻来对处理数据进行读取。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-282246号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在使用专利文献1所记载的装置来使控制设备工作时，需要基于事件信息来确定时刻，并根据处理数据来确认在该时刻发生了何种现象。因此，在基于所关注的现象来对过去的相同现象或类似现象进行调查并再现时，该工作需要花费较多的人手和时间，从而产生问题。

本发明是为解决上述问题而完成的。本发明的目的在于提供一种能简单地从过去在工业厂房发生过的现象中、检索、提取出与特定的关注现象相同或类似的现象的工厂操作再现装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的工厂操作再现装置包括再现装置，该再现装置与构成工业厂房的多台设备一起与规定的网络相连，并且，该再现装置包括：数据收集装置，该数据收集装置实时地对经由网络传输的处理数据进行收集；数据存储装置，该数据存储装置对由数据收集装置收集到的处理数据进行存储；第1输入单元，该第1输入单元用于对工业厂房中所发生的特定的关注现象进行输入；以及检索装置，该检索装置基于从第1输入单元输入的特定的关注现象对存储在数据存储装置中的处理数据进行检索，并从过去在工业厂房中发生过的现象中、提取出与由第1输入单元输入的特定的关注现象相关联的现象。

发明效果

根据本发明所涉及的工厂操作再现装置，能简单地从过去在工业厂房发生过的现象中检索、提取出与特定的关注现象相同或类似的现象。因此，能高效地进行维护过程中发生问题时的分析工作，以及对系统功能进行改造或更新时的功能确认。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的工厂操作再现装置的结构的图。

图2是表示图1所示的再现装置的结构的图。

图3是用于说明所检索出的现象的图。

图4是表示图1所示的再现装置的动作的流程图。

具体实施方式

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。对于重复的说明作适当的简化或者省略。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的工厂操作再现装置的结构的图。

本工厂操作再现装置用于钢铁、非铁金属等的工业厂房中。以下，对将本工厂操作再现装置适用于钢铁厂时的示例进行具体说明。

钢铁厂例如由热轧厂、冷轧厂、处理生产线工厂这些的多道工序所构成。各工序中，使用各种设备来制造产品（包括半成品）。例如，在处理生产线工厂中，将由热轧厂或冷轧厂制备出的产品（线圈）加工成最终产品。处理生产线工厂中例如包括用于进行酸洗、退火、镀敷、涂装、切割等的一个或多个设备。

构成钢铁厂的各工序中包括：处理计算机1、处理控制器2、驱动装置3、处理传感器4、操作终端5、操作盘6。

处理计算机1、处理控制器2、处理传感器4、以及操作终端5与信息LAN7相连接。信息LAN7是用于制造信息管理、信息汇总的LAN。此外，处理计算机1、处理控制器2、驱动装置3、处理传感器4、操作终端5及操作盘6与控制LAN8相连接。控制LAN8是用于传输控制用的高速数据的LAN。

各工序的处理计算机1通过上位LAN9与上位计算机10相连接。上位LAN9是比信息LAN7以及控制LAN8上位的网络。上位LAN9用于工厂操作、物流管理。上位LAN9除了与上位计算机10及各工序的处理计算机1相连以外，还与传送系统11相连接。

构成本发明的主要部分的再现装置12与钢铁厂所包括的各网络相连接。图1所示的示例中，再现装置12分别与各工序的信息LAN7、各工序的控制LAN8、上位LAN9相连接。当钢铁厂中还存在传输处理数据的其他网络时，再现装置12也与该网络相连接。

图2是表示再现装置12的结构的图。再现装置12例如包括：数据收集装置13、数据存储装置14、检索装置15、输入显示终端16、数据再现装置17、数据再现管理装置18。

关于再现装置12的具体功能，将在后面阐述。

上位计算机10对钢铁厂的上位的信息进行管理。上位计算机10例如由商用计算机构成。上位计算机10基于所制造的产品的信息及日期信息来制作用于产品制造的计划。上位计算机10基于所制作的计划，来确定用于在各工序中进行制造的指示信息（制造指示信息）。

上位计算机10通过上位LAN9对各工序的处理计算机1输出与工厂操作相关的信息（工厂操作信息）。所谓的工厂操作信息是用于在构成钢铁厂的各工序中进行操作的信息。从上位计算机10输出至处理计算机1的设备操作信息中，例如包含母材信息、产品的制造指示信息。

传送系统11对用于将母材、产品在工序之间进行传送的设备进行管理。例如，将由热轧工厂所制造的线圈一定期间地保管在场地中。传送系统11对设置在场地中的起重机等设备进行管理。

传送系统11通过上位LAN9对各工序的处理计算机1输出与物流管理相关的信息（物流管理信息）。从传送系统11输出至处理计算机1的物流管理信息中，例如包含母材、产品的位置信息。

处理计算机1对构成钢铁厂的工序的控制信息进行汇总。处理计算机1使用与信息LAN7、控制LAN8相连接的设备来计算制造产品时的目标值。处理计算机1基于从上位计算机10接收到的工厂操作信息来对上述目标值进行计算。

处理计算机1通过上位LAN9对上位计算机10输出工厂操作信息。从处理计算机1输出至上位计算机10的工厂操作信息中，例如包含产品的制造进度信息、产品信息。

处理计算机1通过上位LAN9对传送系统11输出物流管理信息。从处理计算机1输出至传送系统11的物流管理信息中，例如包含产品的位置信息。

另外，再现装置12的数据收集装置13通过所连接的网络实时地对所有可收集的处理数据进行收集。数据收集装置13将所收集到的处理数据存储在数据存储装置14中。例如，数据收集装置13接收通过上位LAN9传输来的所有处理数据。由数据收集装置13从上位LAN9接收到的处理数据被存储于数据存储装置14中。

处理控制器2具有实际对工序中所包括的各设备进行控制的功能。处理控制器2计算对于各设备的指令值，并将计算出的指令值通过信息LAN7、控制LAN8进行输出。处理控制器2对上述指令值的计算基于从处理计算机1接收到的目标值和来自与信息LAN7及控制LAN8相连接的各设备的输出值。

处理控制器2根据需要包括1台或多台。

驱动装置3基于由处理控制器2计算出的指令值来进行驱动。驱动装置3例如由对电动机、阀门开关进行驱动的装置等、各种装置构成。

处理传感器4由对温度或速度、时间等进行测定的各种测定器构成。各工序中包括用途不同的多个处理传感器4。处理传感器4根据其种类与信息LAN7或控制LAN8相连接。一部分的处理传感器4与信息LAN7及控制LAN8这两个LAN相连。处理传感器4将测定到的结果（测定值）输出至信息LAN7或/及控制LAN8。

操作终端5例如由用于供操作员进行操作的PC构成。操作终端5提供用于操作员进行控制的画面。操作员能够对操作终端5的画面中显示的处理数据进行观察，从而确认该值是否正常。此外，操作员还能通过从操作终端5输入处理数据的值，来进行操作。操作终端5将操作员输入的值的信息（操作员输入信息）输出至信息LAN7或/及控制LAN8。

操作盘6提供用于供操作员进行控制的操作用品（例如，把手、手柄、开关等）。操作员能够通过对操作盘6所具备的操作用品进行操作，来进行操作。操作盘6将操作员输入的信息（操作员输入信息）输出至控制LAN8。

如上所述，信息LAN7是使用于制造信息管理、信息汇总的信息网络。在构成钢铁厂的各工序中通过信息LAN7来传输各种处理数据。通过信息LAN7传输的处理数据中还包含以下数据。

a）处理处理计算机1对处理控制器2及处理传感器4的控制设定信息

b）操作终端5对处理控制器2及处理计算机1的操作员输入信息

c）处理传感器4对处理控制器2及处理计算机1的测定值

数据收集装置13接收通过信息LAN7传输的所有处理数据。由数据收集装置13从信息LAN7接收到的处理数据被存储于数据存储装置14中。

控制LAN8是处理控制用网络。控制LAN8在处理计算机1、处理控制器2、驱动装置3、处理传感器4、操作终端5、操作盘6的各节点之间提供以一定的高速周期来公用的公用数据区域。在构成钢铁厂的各工序中，通过控制LAN8来传输各种处理数据。通过控制LAN8传输的处理数据中还包含以下数据。

d）处理控制器2之间的控制信息

e）处理控制器2对处理传感器4及驱动装置3的控制信息

f）从处理传感器4输出的测定值

g）从驱动装置3输出的实际值

h）处理计算机1对处理控制器2的控制设定

i）从操作终端5及操作盘6输出的操作员输入信息

数据收集装置13接收通过控制LAN8传输的所有处理数据。由数据收集装置13从控制LAN8接收到的处理数据被存储于数据存储装置14中。

数据存储装置14由对数据收集装置13所收集到的处理数据进行存储的大容量数据库构成。数据存储装置14在预先确定的一定期间内对收集到的处理数据进行保存。

检索装置15从过去在钢铁厂发生过的现象中、提取出特别引人关注的现象（关注现象），或者提取出与关注现象相同的现象或类似的现象。检索装置15对数据存储装置14中存储的处理数据进行检索，并进行上述提取。

输入显示终端16是用于供维护人员等（以下简称为“维护员”）进行信息输入、或向维护员显示信息的终端。想要对过去发生的现象进行检索的维护员从输入显示终端16输入检索所需的信息。此外，维护员能够对输入显示终端16的显示画面进行观察，从而了解检索的结果（包含中途经过）。输入显示终端16也可将用于输入信息的终末与用于显示情报的终端分离开。

数据再现装置17具有将过去发生的现象在钢铁厂中再现的功能。例如，数据再现装置17将存储在数据存储装置14中的处理数据以与由数据收集装置13收集到时相同的时间序列在网络上进行还原。数据再现装置17将通过上位LAN9收集到的处理数据还原至上位LAN9。同样，数据再现装置17将通过信息LAN7收集到的处理数据还原至信息LAN7。数据再现装置17将通过控制LAN8收集到的处理数据还原至控制LAN8。

数据再现管理装置18对数据再现装置17在网络上还原的处理数据进行管理。例如，数据再现管理装置18从存储于数据存储装置14的处理数据中提取出为了再现由检索装置15提取出的现象而所需的处理数据。数据再现装置17将由数据再现管理装置18提取出的处理数据在网路上进行还原。

接着，参照图3及图4，对再现装置12的功能进行具体说明。图3是用于对检索出的现象进行说明的图。图4是表示再现装置12的动作的流程图。

图3表示钢铁厂所制造的线圈的板厚的实际值。在图3所示的示例中，从前端到时间t1为止制造出的部分的板厚在公差内。另一方面，时间t1以后制造出的部分（尾端部分）的板厚在公差以外，且该值变大。

首先，希望从存储数据中确定过去的关注现象的维护员在输入显示终端16的输入画面中输入关注现象的确定条件。关注现象的确定条件是用于对在钢铁厂发生过的现象进行确定的信息。例如，如果维护员已经知道关注现象的发生时刻或设备、事件、产品编号这样的信息，则将这些信息（或其中某个信息）作为关注现象的确定条件输入到输入显示终端16中。此外，在关注现象未被特定，或发生时刻等较模糊的情况下，维护员将用于对处理数据的项目进行确定的信息、用于对处理数据的值进行确定的信息、用于对处理数据的趋势进行确定的信息、以及用于对现象的发生位置（发生期间）进行确定的信息作为关注现象的确定条件输入到输入显示终端16中。

例如，在希望关注如图3所示的现象时，维护员为了确定尾端部分的板厚在公差以外、且该部分的板厚渐渐增大的现象，首先检索、提取出如图3所示的线圈的实际数据。接着，维护员为了从所提取出的线圈的实际数据中确定出关注现象，输入表示“时间t1～尾端部分”的信息或表示“在板厚的容许尺寸（上限值）以上”的信息、表示“随着靠近尾端、处理数据的值增大”的信息。

另外，图3是表示在钢铁厂中发生的现象的一个示例。钢铁厂中发生的现象并不限于此。

若从输入显示终端16输入有关注现象的确定条件（S1），则检索装置15基于所输入的关注现象的确定条件来提取现象（S2），并将提取出的现象显示在输入显示终端16中。维护员从显示于输入显示终端16中的现象中选出一个，确定为关注现象（S3）。检索装置15基于S3中确定出的关注现象，对存储于数据存储装置14中的处理数据进行检索，并从过去在钢铁厂发生过的现象中、提取出与在S3确定出的关注现象相关联的现象（S4）。

另外，维护员在S3确定关注现象时，也可以输入表示现象特征的多个项目。在此情况下，检索装置15将从输入显示终端16输入的多个项目也考虑在内，提取出相关联的现象（S4）。

维护员在S3确定关注现象时，也可以输入表示现象特征的项目的数值条件。在此情况下，检索装置15将从输入显示终端16输入的数值条件也考虑在内，提取出相关联的现象（S4）。

此外，维护员在S3确定关注现象时，例如如果是材料，则也可以输入像也包含利用相同设备生产的其他材料这样的条件、或像也包含利用其他设备生产的相同材料这样的条件。在此情况下，检索装置15将从输入显示终端16输入的条件也考虑在内，提取出相关联的现象（S4）。

检索装置15通过使用已知的数据挖掘方法或统计方法来进行上述检索及提取。例如，检索装置15从存储于数据存储装置14中的处理数据中提取出与表示关注现象的特征的项目及发生位置（发生期间）相对应的数据。然后，检索装置15将所提取出的处理数据中、与关注现象中包含的值以及趋势相一致的处理数据判断为与关注现象相关联的现象（相同现象或类似现象），并进行提取。

此外，作为其他示例，检索装置15从存储于数据存储装置14中的处理数据的所有项目中、提取出与关注现象所包含的发生位置（发生期间）相对应的数据。然后，检索装置15将所提取出的处理数据中、与关注现象中包含的值以及趋势相一致的数据判断为与关注现象相关联的现象，并进行提取。

此时，检索装置15也可以基于所输入的关注现象来确定用于检索的数据模式。检索装置15至少基于关注现象中包含的值以及趋势来确定数据模式。在此情况下，检索装置15将具有与所确定的数据模式相同或类似的模式的处理数据作为与关注现象相关联的现象来进行提取。用于判定是否为与数据模式类似的模式的条件可以预先设定，也可以由维护员从输入显示终端16输入。

S4中由检索装置15提取出的现象的信息作为再现现象候补信息显示在输入显示终端16中（S5）。在由检索装置15提取出的现象只存在一个的情况下，该提取出的现象被确定为是用于在钢铁厂中再现的现象（S9）。

在S4中利用检索装置15提取出多个现象的情况下，利用规定的显示方法将这些现象的信息显示到输入显示终端16中（S5）。例如，对于关注现象中包含的期间内的所有处理数据，着重关注利用检索装置15提取出的各现象在相同期间内的处理数据的所有项目的关联强度。输入显示终端16通过使用已知的统计分析方法来对利用检索装置15提取出的处理数据的项目与关注现象中包含的项目之间的关联强度进行计算，例如以关联强度为顺序来对现象进行显示。

在输入显示终端16中具备用于供维护员进行选择的单元的情况下，输入显示终端16在选择画面中显示由检索装置15提取出的多个现象。若维护员从选择画面中选出一个现象(S8)，则该选出的现象被确定为是用于在钢铁厂中再现的现象（S9）。

此外，也可以构成为能从输入显示终端16输入基准数据。基准数据是作为用于对所显示的现象进行筛选或用于确定所显示的现象的顺序的基准的数据。作为基准数据的示例，可举出：作为上限或下限的基准的阀值、作为范围外及范围内的基准的上下限值、数据的出现次数、频率的比例、平均值、标准差、品质合格与否的判定。若从输入显示终端16输入有基准数据（S6），则检索装置15基于所输入的基准数据，来对所显示的现象进行筛选。或者，检索装置15基于所输入的基准数据，来决定所显示的现象的顺序(S7)。输入显示终端16将S7中对现象进行筛选后的结果或顺序决定的结果作为再现现象候补信息进行再次显示（S5）。

另外，基准数据也可以预先登录在输入显示终端16中。在此情况下，若在S4中提取出多个现象，则检索装置15基于预先登录的基准数据，来对所显示的现象进行筛选或对所显示的现象决定顺序。

通过采用这样的显示方法，即使在S4中提取出多个现象的情况下，也能在前几位显示出更接近关注现象的现象。

根据具有上述结构的工厂操作再现装置，能简单地从过去在工业厂房发生过的现象中检索、提取出与特定的关注现象相同或类似的现象。因此，能高效地进行维护过程中发生问题时的分析工作，以及对系统功能进行改造或更新时的功能确认。

另外，再现装置12中也可以包括用于对由数据再现装置17进行的再现处理进行开始、停止、再开始、结束的单元。

上述实施方式中，作为一个示例，对再现装置12与钢铁厂所具备的全部网络相连接的情况进行了说明。再现装置12也可以只与钢铁厂所具备的一部分网络相连接。

本工厂操作再现装置并不仅限于钢铁厂的使用。本工厂操作再现装置也可在钢铁厂以外的其他工业厂房中使用。在此情况下，例如再现装置12和构成工业厂房的多台设备一起与规定的网络相连接。再现装置12通过相连接的上述网络，对处理数据进行收集，并实施用于提取现象及进行再现的上述各控制。

标号说明

1  处理计算机

2  处理控制器

3  驱动装置

4  处理传感器

5  操作终端

6  操作盘

7  信息LAN

8  控制LAN

9  上位LAN

10 上位计算机，

11 传送系统

12 再现装置

13 数据收集装置

14 数据存储装置

15 检索装置

16 输入显示终端

17 数据再现装置

18 数据再现管理装置

Claims (5)

1.一种工厂操作再现装置，其特征在于，包括：

再现装置，该再现装置和构成工业厂房的多台设备一起与规定的网络相连接，

所述再现装置包括：

数据收集装置，该数据收集装置实时地对通过所述网络传输来的处理数据进行收集；

数据存储装置，该数据存储装置对由所述数据收集装置收集到的处理数据进行存储；

第1输入单元，该第1输入单元用于对所述工业厂房中发生过的特定的关注现象进行输入；以及

检索装置，该检索装置基于从所述第1输入单元输入的特定的关注现象，来对存储于所述数据存储装置中的处理数据进行检索，并从过去在所述工业厂房发生过的现象中提取出与由所述第1输入单元输入的特定的关注现象相关联的现象。

2.如权利要求1所述的工厂操作再现装置，其特征在于，

所述再现装置包括数据再现管理装置，该数据再现管理装置从所述数据存储装置提取出用于对由所述检索装置提取出的现象进行再现的处理数据，并在所述网络上进行还原。

3.如权利要求1或2所述的工厂操作再现装置，其特征在于，

特定的关注现象中包含用于对处理数据的项目进行确定的信息、用于对处理数据的值进行确定的信息、及用于对处理数据的趋势进行确定的信息，

所述检索装置基于从所述第1输入单元输入的特定的关注现象，来确定用于检索的数据模式，并从存储于所述数据存储装置中的处理数据中提取出具有与该确定的数据模式相同或类似的模式的处理数据。

4.如权利要求3所述的工厂操作再现装置，其特征在于，

所述再现装置包括显示单元，该显示单元用于显示与由所述检索装置提取出的现象相关的信息，

在由所述检索装置提取出多个现象的情况下，所述显示单元基于由所述检索装置提取出的处理数据的项目与特定的关注现象中包含的处理数据的项目的关联强度，来确定所显示的现象的顺序。

5.如权利要求3所述的工厂操作再现装置，其特征在于，

所述再现装置包括：

显示单元，该显示单元用于显示与由所述检索装置提取出的现象相关的信息；以及

第2输入单元，该第2输入单元用于输入基准数据，

在由所述检索装置提取出多个现象的情况下，所述显示单元基于从所述第2输入单元输入的基准数据，来对所显示的现象进行筛选或对所显示的现象确定顺序。