CN110632900A - 钢铁厂用监视作业支援系统 - Google Patents

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Abstract

钢铁厂用监视作业支援系统支援目视确认遍及被轧材的全长的数据波形来判断异常发生的作业员的监视作业。数据保存部保存被轧材的较长方向各点处的规定数据项目的计测值所构成的全长数据的实际数据。异常图表样式登记部对数据项目至少登记1个异常全长数据。类似判定部在D1_dev[i]与D2_dev[i]偏差的平方的均值的方根比阈值小时判断为波形类似。D1_dev[i]为实际数据各点i(i＝l，…，N)处的值D1[i]与实际数据的平均值ave1的偏差，D2_dev[i]为异常全长数据各点[i]处的值D2[i]与异常全长数据的平均值ave2的偏差。消息输出部在类似判定部判定为波形类似时输出预先登记的警告消息。

Description

钢铁厂用监视作业支援系统
技术领域
本发明涉及钢铁厂用监视作业支援系统。
背景技术
由于到目前为止的科学技术的进步，在钢铁厂的许多工序中，通过充分利用控制技术及系统技术，设备的自动化得以发展。但是，还没有达到工厂整体的完全的自动化，现今，仍由人工承担着对于机械而言较难的需要临机应变的判断的作业，由此，工厂整体的作业得以没有停滞地进行。
作业员从配置在能够观察设备的位置处的操作室(称作控制室)监视被自动化的设备。在操作室中，为了掌握设备的作业状态，设置有反映多个照相机所拍摄的设备及被轧材的监视器、输出设备的工作状况及警报的监视器、将由传感器计测出的被轧材及致动器等的物理量进行曲线图输出的监视器等。作业员通过对这些进行确认，做出修正操作的判断。此外，在作业员面对的操作盘上，设置有用来对设备的动作加以修正的按钮、操作杆及输入终端。作业员根据需要而对设备的动作加以修正、或调整生产的顺序及时间以便效率良好地进行工厂整体的钢铁生产、或根据设备的工作状况将制品的指示值在可能的范围中变更等数量较多的操作。
特别是，在作业员监视将由传感器计测出的被轧材及致动器等的物理量进行曲线图输出的监视器的情况下，必须以目视确认波形来判断异常的发生。此外，在将需要注意的条件的钢材(例如特定的钢种等)轧制的情况下，必须首先根据监视器的信息掌握是对象的条件，根据需要而以目视确认被轧材，在画面上确认作业数据，考虑所确认的内容的条件的组合来判断操作方法。这些由于是由人工进行的判断，所以有看漏或弄错操作的情况。
希望有这样一种支援系统，通过支援操作室中的这些一系列的监视作业而实现作业的高效率化、使监视作业容易而减少异常的漏看、从而能够使制品的品质提高并减轻作业员的负担。
例如在专利文献1中，公开了一种为了减轻作业员的负担而基于类似度和异常有无对由正常事例构成的学习数据进行学习、利用该学习数据检测观测数据的异常的系统。
另外，申请人了解了包括上述的文献在内的以下记载的文献作为与本发明关联的文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－191556号公报
专利文献2：国际公开第2015/177870号
专利文献3：日本特开平6－313721号公报
在专利文献1中，如果确实准备了足够的学习数据，则异常检测的精度变高。但是，按照各种各样的每种制品规格准备足够的学习数据是困难的，并不一定说是实用性的。为了实用性，希望有将可准备的样本数据最大限度地利用、即使在制品规格不一定一致的情况下、也能够支援以目视确认被轧材及致动器等的物理量的曲线图波形来判断异常的发生的作业员的监视作业。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是为了解决上述那样的问题而做出的，目的是提供一种能够支援以目视确认遍及被轧材的全长的数据波形来判断异常的发生的作业员的监视作业的钢铁厂用监视作业支援系统。
用于解决课题的手段
有关本发明的钢铁厂用监视作业支援系统在钢铁厂的操作室中的监视作业中，对于根据通过目视被轧材被轧制的情形及信息监视器的显示而得到的信息与基于其他数据的条件的组合来判断所需操作的监视作业、或者立即掌握设备的异常发生并通过执行操作来将异常排除的一系列的作业进行支援。
为了达到上述目的，有关本发明的钢铁厂用监视作业支援系统具备数据保存部、异常图表样式登记部、类似判定部和消息输出部。
数据保存部保存由被轧材的较长方向各点处的规定的数据项目的计测值构成的关于全长数据的实际数据。所谓全长数据的数据项目，例如是精轧机出侧的板厚、精轧机出侧的板宽、粗轧机出侧的板厚、粗轧机出侧的板宽、精轧机出侧的温度、加热炉出侧的温度等。所谓全长数据，是指将从1个被轧材的最前端开始经过由各数据项目决定的设备附近的位置到被轧材的最末端穿过完成作为一个集合、以一定时间间距收集的数据。
异常图表样式登记部关于数据项目至少登记1个异常的全长数据。作为异常的全长数据，登记过去在设备中发生了异常时的实际数据、或表示典型的异常样式的制作数据。
类似判定部在D1_dev[i]与D2_dev[i]的偏差的平方的平均值的平方根比阈值小的情况下，判断为波形类似。这里，D1_dev[i]是实际数据的各点[i](i＝l，…，N)处的值D1[i]与实际数据的平均值ave1的偏差。D2_dev[i]是异常的全长数据的各点[i]处的值D2[i]与异常的全长数据的平均值ave2的偏差。
通过这样根据D1_dev[i]与D2_dev[i]的偏差的平方的平均值的平方根来判断类似，不论在各点[i]的D1[i]和D2[i]的值间是否有较大的差异，都能够判定这些全长数据的“波形”是否类似。例如，能够判定关于某个制品规格(例如目标板厚1mm)准备的异常的全长数据的波形是否与不同于它的制品规格(例如目标板厚3mm)的实际数据的波形类似。即，只要数据项目(例如精轧机出侧的板厚)共通，即使其目标板厚不同，也能够判定波形的类似性。因此，即使按照每制品规格能够预先准备的异常的全长数据较少，也能够关于各种的实际数据的波形判定是否是异常。
消息输出部在由类似判定部判定为波形类似的情况下，输出预先登记的警告消息。优选的是，消息输出部在由类似判定部判定为保存在数据保存部中的实际数据的波形与指定的异常的全长数据的波形类似、并且关于被轧材的制品规格的1点数据满足指定条件的情况下，输出预先登记的警告消息。
发明的效果
根据有关本发明的钢铁厂用监视作业支援系统，能够对于以目视确认遍及被轧材的全长的数据波形来判断异常的发生的作业员的监视作业进行支援。此外，通过对作业员的监视作业进行支援，从而能够对于早期发现工厂设备的异常发生、将异常排除的一系列的作业进行充分地支援。结果，实现作业的高效率化，使得作业变得容易，从而能够减少异常的漏看，提高制品的品质，并且能够并减轻作业员的负担。
附图说明
图1是表示应用了有关本发明的实施方式1的监视作业支援系统的钢铁厂、以及在系统中使用的数据流的示意图。
图2是表示由有关本发明的实施方式1的监视作业支援系统的计算部进行的全长数据的样式判定的概要的示意图。
图3是用来对监视作业支援系统的计算部中的全长数据的类似判定进行说明的曲线图。
图4是用来对监视作业支援系统的计算部中的消息输出的条件判定进行说明的图。
图5是表示监视作业支援系统具有的处理电路的硬件结构例的概念图。
附图符号说明
1被轧材；2轧制线；2a加热炉；2b粗轧机；2c精轧机；2d卷绕机；3控制系统；4监视作业支援系统；5数据保存部；6计算部；7信息显示部；8、9监视器；10玻璃窗；61异常图表样式登记部；62类似判定部；63消息条件登记部；64消息输出部；91处理器；92存储器；93硬件；100作业员。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地说明。另外，对在各图中共通的要素赋予相同的标号而省略重复的说明。
实施方式1
(系统结构)
图1是表示在应用监视作业支援系统的钢铁厂及系统中使用的数据流的示意图。
在轧制线2中，将由加热炉2a加热的高温的厚板(被轧材1)用输送辊输送，在粗轧机2b和精轧机2c中延伸得较薄直至目标板厚的同时加工为目标板宽并冷却，最后用卷绕机2d卷取，制造制品(线圈)。
控制系统3向轧制线2的各设备发送用于动作的指令数据d1。此外，在轧制线2的各设备上安装着传感器，控制系统3通过它们收集被计测的实际数据。实际数据大体分为在控制系统3中使用的实际数据d2、和不由控制系统3使用而用于分析或评价的实际数据d4这两种。
监视作业支援系统4具备数据保存部5、计算部6和信息显示部7。
数据保存部5收集并保存将由控制系统3使用的实际数据d2、控制系统内的中途计算数据和计算结果数据组合在一起的数据d3、以及上述的实际数据d4。在收集的数据中，包括每个数据项目的全长数据及1点数据。在数据项目中，有全长数据项目和1点数据项目。在全长数据项目的种类中，有精轧机出侧的板厚、精轧机出侧的板宽、粗轧机出侧的板厚、粗轧机出侧的板宽、精轧机出侧的温度、加热炉出侧的温度等。全长数据由被轧材的较长方向各点处的规定的数据项目的计测值构成。更具体地讲，所谓全长数据是指，将从1个被轧材的最前端开始穿过由各数据项目决定的设备附近的位置到被轧材的最末端穿过完成作为一个集合、以一定时间间距收集到的数据。所谓1点数据，关于被轧材的制品规格，对于1点数据项目的种类而言，例如有钢种、目标板厚、目标板宽等。
计算部6检测保存在数据保存部5中的数据d5的异常，输出用来支援作业员的监视作业的警告消息。关于计算部6的详细情况在后面叙述。信息显示部7具备显示计算部6输出的警告消息的监视器。
作业员100目视来自监视器8、监视器9、和能看到由设备将被轧材轧制的情形的玻璃窗10的信息，所述监视器8反映了由多个照相机拍摄的设备及被轧材，所述监视器9显示将设备的工作状况、警报、由传感器计测的被轧材及致动器的物理量输出的曲线图。与此同时，接受由显示在信息显示部7上的警告消息而产生的支援，作业员100能够进行监视作业及将异常排除的一系列的作业。
(监视作业支援系统的计算部)
参照图2～图4，对监视作业支援系统4的计算部6中的具体的处理进行说明。计算部6具备异常图表样式登记部61、类似判定部62、消息条件登记部63和消息输出部64。
图2是表示由监视作业支援系统4的计算部6进行的全长数据的样式判定的概要的示意图。
异常图表样式登记部61将表示异常的全长数据的异常图表样式预先按照每全长数据项目分组并登记。对于异常图表样式，以如果在数据保存部5所保存的实际数据中发现了与其类似的波形则向作业员敦促检查为基准来设定。另外，由于制品(线圈)根据规格而长度不同，所以将异常图表样式规范化以便能够与各种实际数据比较。
类似判定部62判定有关保存在数据保存部5中的全长数据的实际数据的波形是否与登记在异常图表样式登记部61中的异常图表样式的波形类似。
图3是用来对全长数据的实际数据与异常图表样式的类似判定进行说明的图。这里作为一例，设数据项目为精轧机出侧的板厚。
图3(A)是保存在数据保存部5中的实际数据之一，关于与精轧机出侧的板厚有关的全长数据。另外，将实际数据规范化以便能够与异常图表样式比较。D1[i](i＝l，…，N)是指被轧材的从前端到末端的各点[i]处的精轧机出侧的板厚。ave1是D1[i]的平均值。类似判定部62计算各点[i]处的D1[i]与ave1的偏差D1_dev[i]。
D1_dev[i]＝D1[i]－ave1…(1)
图3(B)是登记在异常图表样式登记部61中的关于精轧机出侧的板厚的异常图表样式。D2[i](i＝l，…，N)是指被轧材的从前端到末端的各点[i]处的精轧机出侧的板厚。ave2是D2[i]的平均值。类似判定部62计算各点[i]处的D2[i]与ave2的偏差D2_dev[i]。
D2_dev[i]＝D2[i]－ave2…(2)
并且，类似判定部62关于各点[i]计算D1_dev[i]与D2_dev[i]的距离。具体而言，计算D1_dev[i]与D2_dev[i]的偏差的平方的平均值的平方根(均方根误差)。在该值比阈值小的情况下，判断为实际数据与异常图表样式的波形类似。
这样，根据D1_dev[i]与D2_dev[i]的偏差的平方的平均值的平方根判断类似，从而不论在各点[i]的D1[i]与D2[i]的值间是否有大的差异，都能够判定这些全长数据的“波形”是否类似。例如，能够判定关于某个制品规格(例如目标板厚1mm)准备的异常的全长数据的波形是否和与其不同的制品规格(例如目标板厚3mm)的实际数据的波形类似。即，如果数据项目(例如精轧机出侧的板厚)共通，则即使其目标板厚不同也能够判定波形的类似性。因此，即使按照每制品规格能够预先准备的异常的全长数据较少，也能够关于各种的实际数据的波形判定是否是异常。
在消息条件登记部63中，以字符串登记有将各个警告消息输出时的判定条件和消息的内容。判定条件既可以仅是全长数据，也可以是全长数据与1点数据的组合。
在仅是全长数据的情况下，消息条件登记部63关于规定的数据项目将异常图表样式与应向作业员通知的警告消息建立关联而登记。消息输出部64在发现了与登记在消息条件登记部63中的异常图表样式类似的实际数据的情况下，将建立了关联的警告消息向信息显示部7输出。作业员100能够受理基于显示在信息显示部7上的警告消息进行的支援。
在全长数据与1点数据的组合的情况下，消息条件登记部63如图4那样，将全长数据与1点数据的组合的对于监视作业的判断有效的判定条件与应向作业员通知的警告消息建立关联而登记。另外，能够在1点数据的判定条件中使用的数据项目是保存在数据保存部5中的项目，可以通过不等号及简单的字符串判定来判定。
消息输出部64在由类似判定部62判定为保存在数据保存部5中的实际数据的波形与指定的异常图表样式的波形类似、并且规定的1点数据满足指定条件的情况下，将与该判定条件建立了关联的警告消息向信息显示部7输出。在图4的例子中，在关于登记在数据保存部5中的数据项目1的全长数据与异常样式A类似、关于数据项目2与样式B类似、1点数据a与条件X一致的全部成立的情况下，输出与该判定条件建立了关联的警告消息。作业员100能够受理基于显示在信息显示部7上的警告消息进行的支援。
用于消息输出的条件判定的定时有多次，在各工序中实际数据被保存的定时执行条件判定，能够输出警告消息。例如，在将被轧材1用上游的粗轧机2b轧制的定时执行、输出与下游的精轧机2c的轧制的改善有关的警告消息，从而能够支援作业员的监视作业。
如以上说明，根据有关本实施方式的监视作业支援系统，能够对以目视确认遍及被轧材的全长的数据波形来判断异常的发生的作业员的监视作业进行支援。此外，通过对作业员的监视作业进行支援，能够对于早期发现工厂设备的异常发生、将异常排除的一系列的作业充分地进行支援。结果，实现作业的高效率化，使得作业变得容易，从而能够减少异常的漏看，提高制品的品质，并且能够减轻作业员的负担。
此外，作为全长数据项目，显示在监视器9上的与图表相对应的、或是没有被显示的(例如加热炉出侧的温度)，只要是保存在数据保存部5中的项目，就能够登记异常图表样式而用于判断的支援。因此，对于通常不显示在监视器上、作业员的眼睛看不到的数据，也能够检测异常。
(硬件结构例)
图5是表示上述的监视作业支援系统具有的处理电路的硬件结构例的概念图。上述的各功能由处理电路实现。作为一形态，处理电路具备至少1个处理器91和至少1个存储器92。作为另一形态，处理电路具备至少1个专用的硬件93。
在处理电路具备处理器91和存储器92的情况下，各功能由软件、固件、或者软件与固件的组合实现。软件及固件的至少一方被作为程序记述。软件及固件的至少一方被保存在存储器92中。处理器91通过将存储在存储器92中的程序读出并执行而实现各功能。
在处理电路具备专用的硬件93的情况下，处理电路例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、或将它们组合的结构。各功能由处理电路实现。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形而实施。

Claims (2)

1.一种钢铁厂用监视作业支援系统，其特征在于，
具备：
数据保存部，保存关于由被轧材的长边方向各点处的规定的数据项目的计测值所构成的全长数据的实际数据；
异常图表样式登记部，关于上述数据项目至少登记1个异常的全长数据；
类似判定部，当设上述实际数据的各点i处的值D1[i]与上述实际数据的平均值ave1的偏差为D1_dev[i]，设上述异常的全长数据的各点i处的值D2[i]与上述异常的全长数据的平均值ave2的偏差为D2_dev[i]时，在D1_dev[i]与D2_dev[i]的偏差的平方的平均值的平方根比阈值小的情况下，判断为波形类似，其中，i＝1，…，N；以及
消息输出部，在由上述类似判定部判定为波形类似的情况下，输出预先登记的警告消息。
2.如权利要求1所述的钢铁厂用监视作业支援系统，其特征在于，
上述消息输出部在由上述类似判定部判定为保存在上述数据保存部中的实际数据的波形与指定的上述异常的全长数据的波形类似、并且判定为关于上述被轧材的制品规格的1点数据满足指定条件的情况下，输出预先登记的警告消息。
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