CN110944815B - 监视装置、监视方法及程序 - Google Patents

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Abstract

具有监视装置的功能的混炼机控制装置(1)获取橡胶材料被混炼机(2)混炼时进行测量而获得的监视对象信息的测量数据。并且，混炼机控制装置(1)比较测量数据与监视对象信息的过去的测量数据中所选择的参考数据而进行异常判定。混炼机控制装置(1)将从混炼机中的橡胶材料的一系列混炼动作中的规定的混炼动作开始时刻起测量的测量数据在一系列混炼动作的各单位中获取。

Description

监视装置、监视方法及程序
技术领域
本发明涉及一种对橡胶材料进行混炼的混炼机的监视装置、监视方法及程序。
背景技术
对橡胶材料进行混炼的混炼机的管理人员进行混炼机生成的橡胶材料的质量管理。在该管理中，管理人员记录并保存橡胶材料的温度、混炼机的瞬时功率、累计功率、转子转速、滑枕(Floating Weight)位置及冷却水温度等监视对象的测量数据。测量数据表示与监视对象的测量数据的时间相应的值。管理人员确认这些测量数据并监视混炼机的状态。专利文献1中公开有与这种技术相关的文献。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-344334号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，在上述那样的混炼机的状态监视中，由于管理人员本人通过目视等来进行确认，因此存在状态出现了异常时漏看的可能性。并且，在基于管理人员本人目视的混炼机的状态监视中，未留意每天的状态变化，而可导致通过混炼机生成的橡胶材料的质量下降或不均的可能性。
因此，本发明的目的在于提供一种解决上述课题的混炼机的监视装置、监视方法及程序。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第1方式，监视装置的特征在于，具备：测量数据获取部，获取橡胶材料被混炼机混炼时进行测量而获得的监视对象信息的测量数据；及判定部，比较所述测量数据与所述监视对象信息的过去的测量数据中所选择的参考数据而进行异常判定，所述测量数据获取部将从所述混炼机中的所述橡胶材料的一系列混炼动作中的规定的混炼动作开始时刻起测量的所述测量数据在所述一系列混炼动作的各单位中获取。
在上述监视装置中，所述参考数据可以是表示所述监视对象信息的过去的测量数据中所选择的正常数据的参考数据。
并且，上述监视装置可以具备记录部，该记录部记录表示所述监视对象信息的测量数据与所述参考数据之间的比较关系的比较数据。
在上述监视装置中，所述记录部可以按所述混炼机对所述橡胶材料进行混炼的动作方式的每一类别记录所述比较数据。
并且，上述监视装置可以具备输出部，该输出部根据所述异常判定结果输出所述混炼机的异常状态。
并且，在上述监视装置中，所述测量数据可以是表示在随着时间的经过依次错开所述监视对象信息的单位测量期间的各所述单位测量期间计算出的统计值的值。
并且，上述监视装置可以具备异常时刻预测部，该异常时刻预测部根据所述异常判定结果预测所述测量数据的值超过表示异常的阈值的时刻。
并且，上述监视装置可以具备混炼机控制部，该混炼机控制部开始根据所述异常判定结果抑制所述测量数据的值超过表示异常的阈值的抑制控制。
根据本发明的第2方式，监视方法的特征在于，获取橡胶材料被混炼机混炼时进行测量而获得的监视对象信息的测量数据，比较所述测量数据与所述监视对象信息的过去的测量数据中所选择的参考数据而进行异常判定，将从所述混炼机中的所述橡胶材料的一系列混炼动作中的规定的混炼动作开始时刻起测量的所述测量数据在所述一系列混炼动作的各单位中获取。
根据本发明的第3方式，程序的特征在于，使监视装置的计算机作为如下机构而发挥功能：测量数据获取机构，将从混炼机中的橡胶材料的一系列混炼动作中的规定的混炼动作开始时刻起测量的监视对象信息的测量数据在一系列混炼动作的各单位中获取；及判定机构，比较所述测量数据与所述监视对象信息的过去的测量数据中所选择的参考数据而进行异常判定。
发明效果
根据本发明，监视装置能够以更高精度地进行督促管理人员早期确认混炼机的状态的变化及涉及到该状态的变化的减少及漏看的处理。由此，监视装置能够抑制通过混炼机生成的橡胶材料的质量的下降及不均。
附图说明
图1是表示包含混炼机控制装置的混炼机系统的结构的框图。
图2是混炼机的示意图。
图3是表示混炼机控制装置的硬件结构的图。
图4是混炼机控制装置的功能框图。
图5是表示混炼机控制装置的处理流程的第1图。
图6是表示测量数据所表示的测量值的统计值计算方法的图。
图7是表示混炼机控制装置的处理流程的第2图。
图8是表示局部离群值法的概要的图。
图9是表示与时间迁移相应的橡胶温度及异常度的图。
图10是监视装置的功能框图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一实施方式所涉及的混炼机控制装置进行说明。
图1是表示包含该实施方式所涉及的混炼机控制装置的混炼机系统的结构的框图。
如该图所示，混炼机系统100以混炼机控制装置1与混炼机2进行通信连接的方式构成。本实施方式所涉及的混炼机控制装置1在内部具备监视混炼机2的状态的监视装置的功能。混炼机控制装置1可以是内含于混炼机2中的装置。混炼机控制装置1为至少从安装于混炼机2的各种传感器获取表示测量值的测量数据并使用该测量数据进行混炼机2是否成为异常状态的监视处理的计算机。并且，混炼机控制装置1可以是控制混炼机2的计算机，且对混炼机2输出各指令信号。混炼机2根据从混炼机控制装置1或其他控制装置等获得的指令信号而控制驱动对象。驱动对象例如为构成混炼机2的混炼用转子等。
在本实施方式中，混炼机2通过使混炼用转子旋转而对橡胶或二氧化硅或其他添加剂进行混炼。在混炼机2中混炼出的橡胶材料成型为轮胎或其他橡胶产品。橡胶材料中包含橡胶原料、二氧化硅、碳及偶合剂等。
图2是混炼机的示意图。
如图2所示，混炼机2具备混炼用转子20、21。混炼机2在外壳体11的内部形成有混炼室12。混炼机2在混炼室12的内部平行地配置有一对混炼用转子20、21。一对混炼用转子20、21通过未图示的马达等驱动源而彼此反向旋转。并且，一对混炼用转子20、21在各外表面形成有分别向外侧伸出的翼部22、23。翼部22、23例如以相对于混炼用转子20、21的轴线24、25以螺旋状扭曲的方式形成。这些翼部22、23以通过混炼用转子20、21的旋转而彼此啮合的方式配置。
混炼机2在其上部设置有与混炼室12连通且投入包含橡胶原料及添加剂等的橡胶材料的料斗13和向混炼室12压入投入到该料斗13中的橡胶材料的滑枕14。
并且，混炼机2在其底部以能够开闭的方式安装有用于向外部取出所混炼的橡胶材料的升降门15。
混炼机2将经由料斗13投入的橡胶材料通过滑枕14压入于混炼室12内。
接着，通过彼此反向旋转的混炼用转子20、21的啮合作用及混炼用转子20、21与混炼室12的内表面之间产生的剪切作用而对橡胶材料进行混炼。
而且，混炼机2通过开放设置于混炼室12的底部的升降门15将已进行混炼的橡胶材料从混炼室12向外部取出而传送到其他工序。
另外，图2中示出的混炼机2的结构为一例，混炼机2可以具有其他结构。例如，混炼机2可以通过切线式转子来进行混炼等来代替通过翼部22、23旋转而彼此啮合从而对橡胶材料进行混炼。并且，混炼机2除了料斗13以外还可以具有从滑动形式开闭口投入橡胶材料的机构。并且，混炼机2还可以是作为所混炼的橡胶材料的排出机构代替升降门具有反转混合槽的机构的捏合混炼机。
并且，图2所示，在混炼机2中冷却水进行回流。冷却水配管与滑枕、混炼室及转子等的各部连接，在其各部内部中形成有流路且流动有冷却水。冷却水配管有对滑枕进行冷却的冷却水进行回流的第1配管26、对混炼室进行冷却的混炼室冷却水进行回流的第2配管27及对转子进行冷却的转子冷却水进行回流的第3配管28等。
图3是表示本实施方式所涉及的混炼机控制装置的硬件结构的图。
如图3所示，混炼机控制装置1为具备CPU(中央处理器(Central ProcessingUnit))101、ROM(只读存储器(Read Only Memory))102、RAM(随机存取存储器(RandomAccess Memory))103、HDD(硬盘驱动器(Hard Disk Drive))104及信号接收模块105的计算机。
图4是本实施方式所涉及的混炼机控制装置的功能框图。
混炼机控制装置1的CPU101执行预先用本装置存储的程序。由此混炼机控制装置1具备测量数据获取部111、判定部112、记录部113、异常时刻预测部114、混炼机控制部115及输出部116的各结构。
测量数据获取部111例如将从混炼机2中的橡胶材料的一系列混炼动作中的规定的混炼动作开始时刻起测量的监视对象信息的测量数据在一系列混炼动作的各单位中获取。
判定部112例如比较测量数据与监视对象信息的过去的测量数据中所选择的参考数据而进行异常判定。
记录部113例如记录表示监视对象信息的测量数据与参考数据之间的比较关系的比较数据。
异常时刻预测部114例如根据异常判定的结果预测测量数据的值超过表示异常的阈值的时刻。
混炼机控制部115例如进行常规的混炼机2的控制及根据异常判定的结果抑制测量数据的值超过表示异常的阈值的抑制控制。
输出部116例如根据异常判定的结果输出混炼机2的异常状态。
具备监视装置的功能的混炼机控制装置1通过具有这种各处理部，至少进行混炼机2的异常判定，并输出该判定结果。由此混炼机控制装置1以更高精度地进行对管理人员督促混炼机2的状态的变化的早期确认及涉及到减少及漏看该状态的变化的信息的输出。而且，由此混炼机控制装置1抑制通过混炼机生成的橡胶材料的质量的下降及不均。
另外，混炼机控制装置1可以是获取成为监视对象信息的橡胶材料的温度、混炼机2的瞬时功率、输入至混炼机2的电力的累计功率、转子转速、滑枕(Floating Weight)位置(自基准位置的移动量即滑枕升程量等)、冷却水温度(冷却水入口温度、冷却水出口温度、冷却水入口温度与出口温度的温度差等)、冷却水量及混炼压力等测量数据中的任一个或多个，并根据该测量数据进行异常判定的装置。
图5是表示本实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程的第1图。
接着，对本实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程进行说明。
混炼机控制装置1分别关于多个不同的动作方式存储混炼机2进行混炼的橡胶材料中所包含的各材料品种、对橡胶材料进行混炼的混炼机2的动作方式的详细信息及识别信息、以及表示相对于混炼室12的容积的橡胶材料的容积率等信息的动作方式信息。管理人员对混炼机控制装置1的操作符等进行操作，并选择输入多个不同的动作方式中表示所希望的动作方式的动作方式信息。由此混炼机控制装置1的混炼机控制部115检测动作方式(步骤S101)。并且，混炼机控制部115对混炼机2命令根据动作方式信息的混炼动作的开始(步骤S102)。另外，动作方式信息作为一例包含橡胶材料中所包含的橡胶原料或二氧化硅或其他添加剂向混炼机的2投入时刻、混炼用转子每单位时间的转速、混炼时间及滑枕的位置的升降时刻等的组合的信息。
混炼机控制装置1的混炼机控制部115检测混炼机2中的混炼动作的开始时刻或测量数据的获取开始时刻(步骤S103)。混炼动作的开始时刻或测量数据的获取时刻作为一例可以是混炼机2的滑枕为了进行混炼动作而从规定的待机位置开始移动的瞬间的时刻等。根据混炼机2的类别测量数据的获取开始时刻的获取方式可以不同。例如当为另一混炼机2时，可以是料斗13关闭的时刻。若检测出混炼动作的开始时刻或测量数据的获取时刻，则混炼机控制部115判定是否结束处理(步骤S104)，当并不结束时，对测量数据获取部111命令测量开始。
在进行混炼机2中对橡胶材料进行混炼的控制的期间，测量数据获取部111根据混炼机控制部115的命令，以规定的间隔从混炼机2获取关于上述监视对象信息的1个或多个信息的测量数据(步骤S105)。规定的间隔例如可以是每隔数秒、每隔数十秒等。记录部113将以规定的间隔获取的测量数据以与表示动作方式信息的识别符建立对应关联的方式记录于HDD104等存储部。
图6是表示测量数据所表示的测量值的统计值计算方法的图。
记录部113计算出在单位测量期间所获取的多个测量数据所表示的测量值的统计值，并将该统计值作为测量数据而以与表示动作方式信息的识别符建立对应关联的方式记录于HDD104等存储部(步骤S106)。如图6所示，记录部113在将随着时间的经过而依次错开单位测量期间T(T1、T2、T3……)的各单位测量期间T计算出的统计值作为依次测量数据而记录于存储部。这里说明的统计值可以是平均值或中间值等。
通过以上处理，混炼机控制装置1能够积累混炼机2的测量数据。混炼机控制装置1在混炼机2为正常状态时按动作方式积累多个这种测量数据。即混炼机控制装置1在每次使混炼机2进行动作时将测量数据记录于存储部。
混炼机控制装置1进行用于开始获取步骤S103的测量数据的时刻的检测，而分别在从混炼机2的混炼动作的开始至结束的一系列动作中使测量数据的开始时刻一致。并且，混炼机控制装置1通过步骤S106的处理，将测量值的统计值作为测量数据来记录。通过这种处理，混炼机控制装置1抑制获取由测量数据收集时的时间的差异而引起的异常的测量数据的增加，从而减少异常的误判定。
图7是表示本实施方式所涉及的混炼机控制装置的处理流程的第2图。
混炼机控制装置1在积累有多个混炼机2为正常状态时的测量数据的状态下，进行混炼机2的异常判定。另外，混炼机2为正常状态作为一例可以是开始使用混炼机2的初期的规定期间内等。在异常判定阶段，混炼机控制装置1同样进行上述步骤S101～步骤S106的处理。而且，判定部112生成从过去记录于存储部的测量数据中选择的参考数据(步骤S201)。例如混炼机控制装置1从管理人员接收在过去所记录的测量数据中用作参考数据的测量数据的选择。或者，判定部112可以通过若干处理，从过去记录于存储部的测量数据中确定被视为正常的测量数据，并将该测量数据作为参考数据来生成。另外，当能够视为过去的所有测量数据为正常数据时，判定部112可以将所记录的所有过去的测量数据作为参考数据来选择。
判定部112使用局部离群值法来比较这次的混炼机2的混炼动作中所记录的测量数据与参考数据而进行异常判定(步骤S202)。局部离群值法是指根据数据的密度而判定异常的方法。
图8是表示局部离群值法的概要的图。
当验证数据(新测量的测量数据)与从过去的测量数据中所选择的参考数据(正常数据)之间的距离近时，局部离群值法将验证数据判定为正常。另一方面，当验证数据与参考数据之间的距离远时，局部离群值法将验证数据判定为异常。
当进行该局部离群值法时，判定部112计算出式(1)。式(1)中，r(p)表示从验证数据p至与第k个近的参考数据(p’)的距离r(p)(图中，k＝1)。并且，式(1)中，r(p’)表示从参考数据(p’)至与第k个近的另一参考数据的距离r(p’)。此时，异常度a(p)以式(1)来表示。当该异常度a(p)超过了1时，判定部112判定验证数据为异常。另外，通过变更上述“k”值，通过式(1)计算出的异常度a(p)的值发生变动。该“k”值可以以适当地计算出异常度a(p)的方式使用统计方法由混炼机控制装置1自动决定。“k”值可以由管理人员设定为任意值而输入至混炼机控制装置1。
[数式1]
Figure BDA0002373639670000101
当根据验证数据异常度a超过了1时，判定部112向输出部116通知异常。当接收了异常通知时，输出部116向监视器等输出警告信息(步骤S203)。当以某一规定的次数连续地从判定部112接收了异常通知时或在规定的期间接收了异常通知时，输出部116可以输出警告信息。输出部116除了监视器以外还可以通过声音来输出警告信息。记录部113记录判定部112计算出的异常度a、测量数据获取部111所获取的测量数据及统计值。
具备了监视装置的功能的混炼机控制装置1通过具有这种各处理部，至少自动进行混炼机2的异常判定和基于该庞大量的测量数据的信息的记录，因此能够以更高精度地进行对管理人员督促混炼机2的状态的变化的早期确认及涉及到减少及漏看该状态的变化的信息的输出。由此混炼机控制装置1能够抑制通过混炼机生成的橡胶材料的质量的下降及不均。
并且，混炼机控制装置1按动作方式自动进行基于庞大量的测量数据的信息的记录，因此能够记录各动作方式的测量数据的时间变化，从而使与过去的比较变得轻松。并且，混炼机控制装置1能够使用测量数据而实时进行异常判定。因此混炼机控制装置1能够防止发生了异常的橡胶材料向下一工序的流出。
图9是表示以时间迁移相应的橡胶温度及异常度的图。
如图9所示，输出部116可以将示出了表示与时间迁移相应的橡胶温度的图表及表示与时间迁移相应的异常度的图表的状态监视图像输出至监视器。并且，输出部116也可以监视状态监视图像中所包含的异常度及从验证数据的参考数据的背离率的每天的变化，以检测由混炼机2的机械状态的经年变化而引起的异常(步骤S204)。例如，输出部116也可以监视状态监视图像所示那样的异常度的增减，预测每单位期间内异常度成为阈值以上的次数等的增加趋势，并根据该增加趋势且通过规定的计算式判定由经年变化而引起的异常。
并且，异常时刻预测部114可以根据每单位期间内异常度成为阈值以上的次数等的增加趋势，预测判定为异常的时刻(步骤S205)。例如，异常时刻预测部114对每单位期间内异常度成为阈值以上的次数进行计数，根据表示与基于该次数增加的斜率的时刻相应的增加趋势的函数和表示次数的阈值的一次式而计算出该交点的未来时刻。异常时刻预测部114可以将该未来时刻作为判定为异常的预测时刻来输出。而且，例如，混炼机控制装置1按监视对象信息的种类预先存储设想到的表示异常原因的信息。在预测到异常时刻时，异常时刻预测部114可以将表示与监视对象信息的种类相应的原因的信息与预测时刻一同输出。例如，当预测到橡胶温度的异常度超过阈值时，异常时刻预测部114可以与预测时刻一同输出成为原因的冷却水系统的配管泄漏及阀部位的信息等。
判定部112、输出部116及异常时刻预测部114检测预测到异常度超过阈值的情况下，可以向混炼机控制部115通知该结果。在该情况下，混炼机控制部115可以以对混炼机2进行反馈控制而使异常度成为阈值以下的方式进行控制(步骤S206)。由此混炼机控制装置1变得能够抑制异常度的增加。测量数据获取部111在步骤S206之后或步骤S202的判定的结果为“否”的情况下，在步骤S104中判定是否结束，当并不结束时，重复进行步骤S105以后的处理。
图10是监视装置的功能框图。
在上述说明中，对混炼机控制装置1具备监视装置1b的功能时的方式进行了说明，但监视装置可以是与混炼机控制装置1不同的装置。在该情况下，监视装置1b至少具备测量数据获取部111及判定部112的功能即可。测量数据获取部111将从混炼机2中的橡胶材料的一系列混炼动作中的规定的混炼动作开始时刻起测量的监视对象信息的测量数据在一系列混炼动作的各单位中获取。判定部112比较测量数据与监视对象信息的过去的测量数据中所选择的参考数据而进行异常判定。
并且，监视装置1b可以具备记录部113、异常时刻预测部114及输出部116的功能。这些功能部也与混炼机控制装置1中进行说明的功能相同。而且，当对混炼机2进行反馈控制而使异常度成为阈值以下的方式进行控制时，监视装置1b对通信连接的混炼机控制装置1的混炼机控制部115以使异常度成为阈值以下的方式进行命令。在该情况下，混炼机控制装置1的混炼机控制部115进行反馈控制。
另外，上述的混炼机控制装置1及监视装置1b在内部具有计算机系统。而且，用于使混炼机控制装置1及监视装置1b进行上述各处理的程序存储于该混炼机控制装置1的计算机可读取的记录介质中，通过混炼机控制装置1及监视装置1b的计算机读出并执行该程序，进行上述处理。在此，计算机可读取的记录介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM及半导体存储器等。并且，可以通过通信线路将该计算机程序传送至计算机，接收了该传送的计算机执行该程序。
并且，上述程序可以是实现前述的各处理部的功能的一部分的程序。而且，也可以是能够与在计算机系统中已经记录有前述的功能的程序的组合来实现的程序即所谓的差分文件(差分程序)。
产业上的可利用性
本发明涉及一种对橡胶材料进行混炼的混炼机的监视装置、监视方法及程序。
符号说明
1-混炼机控制装置，1b-监视装置，2-混炼机，111-测量数据获取部，112-判定部，113-记录部，114-异常时刻预测部，115-混炼机控制部，116-输出部。

Claims (10)

1.一种监视装置，监视橡胶材料被混炼机混炼时的一系列混炼动作，
所述监视装置具备：
测量数据获取部，获取表示在多个单位测量期间中的各单位测量期间中测量到的监视对象信息的统计值的测量数据，所述多个单位测量期间以各混炼动作中的混炼动作开始时刻为基准而以时间范围相互部分重叠的方式依次错开地设置；
判定部，比较所述测量数据与从所述监视对象信息的过去的测量数据中选择的参考数据而通过基于所述测量数据与所述参考数据之间的距离的局部离群值法来进行异常判定；及
输出部，基于所述异常判定的结果而输出所述混炼机的异常状态。
2.根据权利要求1所述的监视装置，其中，
所述参考数据表示所述监视对象信息的过去的测量数据中所选择的正常数据。
3.根据权利要求1所述的监视装置，其中，
所述监视装置具备记录表示所述监视对象信息的测量数据与所述参考数据之间的比较的比较数据的记录部。
4.根据权利要求3所述的监视装置，其中，
所述记录部按所述混炼机对所述橡胶材料进行混炼的动作方式的每一类别记录所述比较数据。
5.根据权利要求1所述的监视装置，其中，
在所述判定部的局部离群值法中，根据表示第一距离与第二距离之比的异常度来进行所述异常判定，其中，所述第一距离是所述测量数据与接近所述测量数据的第一参考数据之间的距离，所述第二距离是所述测量数据与接近所述第一参考数据的第二参考数据之间的距离。
6.根据权利要求5所述的监视装置，其中，
所述第一参考数据是所述多个过去的测量数据中的与所述测量数据第预定个近的数据，所述第二参考数据是所述多个过去的测量数据中的与所述第一参考数据第预定个近的数据。
7.根据权利要求1所述的监视装置，其具备：
异常时刻预测部，该异常时刻预测部根据所述异常判定结果预测所述测量数据的值超过表示异常的阈值的时刻。
8.根据权利要求1所述的监视装置，其具备：
混炼机控制部，该混炼机控制部开始根据所述异常判定结果抑制所述测量数据的值超过表示异常的阈值的抑制控制。
9.一种监视方法，监视橡胶材料被混炼机混炼时的一系列混炼动作，
获取表示在多个单位测量期间中的各单位测量期间中测量到的监视对象信息的统计值的测量数据，所述多个单位测量期间以各混炼动作中的混炼动作开始时刻为基准而以时间范围相互部分重叠的方式依次错开地设置，
比较所述测量数据与从所述监视对象信息的过去的测量数据中选择的参考数据而通过基于所述测量数据与所述参考数据之间的距离的局部离群值法来进行异常判定，
基于所述异常判定的结果而输出所述混炼机的异常状态。
10.一种计算机可读取的存储介质，存储有使监视橡胶材料被混炼机混炼时的一系列混炼动作的监视装置的计算机执行如下的步骤的程序：
获取表示在多个单位测量期间中的各单位测量期间中测量到的监视对象信息的统计值的测量数据，所述多个单位测量期间以各混炼动作中的混炼动作开始时刻为基准而以时间范围相互部分重叠的方式依次错开地设置，
比较所述测量数据与从所述监视对象信息的过去的测量数据中选择的参考数据而通过基于所述测量数据与所述参考数据之间的距离的局部离群值法来进行异常判定，
基于所述异常判定的结果而输出所述混炼机的异常状态。
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