DE102020214677A1

DE102020214677A1 - System, Verfahren und Computerprogramm zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern

Info

Publication number: DE102020214677A1
Application number: DE102020214677.2A
Authority: DE
Inventors: Bodo Falkenhahn
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2022-05-25
Also published as: WO2022106091A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern, umfassend:mehrere separate Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) zur Ausführung der mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozesse, wobei jede separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) ein Automationssystem (7) zur Erfassung von Soll- und Istwerten des Herstellungsprozesses in der jeweiligen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) umfasst,Schnittstellen (8) zwischen den separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) und/oder zu einem zentralen Datensammler (9) zur Übertragung von Soll- und Istwerten der separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6),wobei die separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) die Soll- und Istwerte des Herstellungsprozesses erfassen und die erfassten Soll- und Istwerte über die Schnittstelle (8) an die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) und/oder den zentralen Datensammler (9) übertragen und die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzt oder die Soll- und Istwerte der vorherigen Anlage (2, 3, 4, 5, 6) von dem zentralen Datensammler (9) abruft, so dass jeder separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die Soll- und Istwerte sämtlicher vorheriger separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) zur Verfügung stehen.Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren und Computerprogramm zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern.
Eine metallurgische Prozesskette umfasst beispielsweise die Herstellungsprozesse der Stahlerzeugung, des Warmwalzens, des Kaltwalzens und einer Veredelung von Metallbändern wie z.B. eine Feuerverzinkungsanlage. Diese Herstellungsprozesse sind voneinander abhängig und werden in separaten Anlagen ausgeführt. Diese separaten Anlagen stammen beispielsweise von unterschiedlichen Herstellern und können von unterschiedlichen Unternehmen betrieben werden.
Die in der metallurgischen Prozesskette vorgelagerten Herstellungsprozesse haben einen Einfluss auf die nachfolgenden Herstellungsprozesse. Da die separaten Anlagen zur Ausführung der Herstellungsprozesse jedoch unabhängig voneinander sind, stehen die gegebenenfalls im vorgelagerten Herstellungsprozess erfassten Informationen bzw. Produktionsdaten nicht dem nachfolgenden Herstellungsprozess zur Verfügung, so dass beispielsweise am Anfang des nachfolgenden Herstellungsprozesses die für diesen Herstellungsprozess wesentlichen Informationen neu erfasst, insbesondere gemessen, werden, sofern dies überhaupt möglich ist.
Gegebenenfalls werden die Produktionsdaten des vorgelagerten Herstellungsprozesses als Mittelwert über die Bramme oder Coillänge an den nachfolgenden Herstellungsprozess übergeben. Mit diesem Mittelwert kann aber auf Wechsel innerhalb einer Bramme oder eines Coils im nachfolgenden Herstellungsprozess keine sinnvolle Reaktion erfolgen.
Der Herstellungsprozess am Beginn der metallurgischen Prozesskette, wie z.B. die Stahlerzeugung, kann jedoch einen wesentlichen Einfluss auf einen Herstellungsprozess am Ende der metallurgischen Prozesskette, wie z.B. der Bandveredelung, haben, oder auf die nachfolgende Weiterverarbeitung zu einem Endprodukt, wie z.B. durch einen Automobilhersteller bei der Herstellung von Karosserieteilen. Die in den unterschiedlichen Herstellungsprozessen gesammelten detaillierten und dem Ort innerhalb des Produktsegments zugeordneten Informationen sind jedoch am Ende der metallurgischen Prozesskette nicht mehr verfügbar oder nicht den einzelnen Bandsegmenten zuzuordnen. Eine durchgängige Sammlung von Daten über die komplette metallurgische Prozesskette findet nicht statt, so dass am Anfang von nachfolgenden separaten Herstellungsprozessen gegebenenfalls eine separate Datenerfassung stattfindet, wie beispielsweise Messen von Materialeigenschaften und/oder Materialabmessungen. Ferner kann der Endnutzer des in der metallurgischen Prozesskette hergestellten Produkts die Weiterverarbeitung nicht optimal an die Eigenschaften des in der metallurgischen Prozesskette hergestellten Produkts anpassen, da beispielsweise vorhandene Materialschwankungen und/oder Materialveränderungen innerhalb eines Coils nicht bekannt sind oder aufwendig gemessen werden müssen.
Ein weiteres Problem bei einer metallurgischen Prozesskette ist, dass sich die Abmessungen der Zwischen-/Produkte im Laufe der metallurgischen Prozesskette durch die Herstellungsprozesse in den separaten Anlagen verändern. Diesbezüglich ist es aus der DE 10 2015 213 709 B4 bekannt, die in einem Walzwerk zur Herstellung von Folienbeutel erfassten Informationen des gewalzten Produkts mit einer Längenkorrektur an den Weiterverarbeitungsprozess zu übergeben.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt die Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsprozess von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette zu optimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern, umfassend:

mehrere separate Anlagen zur Ausführung der mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozesse, wobei jede separate Anlage ein Automationssystem zur Erfassung von Soll- und Istwerten des Herstellungsprozesses in der jeweiligen separaten Anlage umfasst,
Schnittstellen zwischen den separaten Anlagen und/oder zu einem zentralen Datensammler zur Übertragung von den Soll- und Istwerten der separaten Anlagen,
wobei die separaten Anlagen die Soll- und Istwerte des Herstellungsprozesses erfassen und die erfassten Soll- und Istwerte über die Schnittstelle an die nachfolgende separate Anlage und/oder den zentralen Datensammler übertragen und die nachfolgende separate Anlage die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzt oder die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlagen von dem zentralen Datensammler abruft, so dass jeder separaten Anlage die Soll- und Istwerte sämtlicher vorheriger separaten Anlagen zur Verfügung stehen.

Dadurch, dass die separaten Anlagen die Soll- und Istwerte des Herstellungsprozesses erfassen und an die nachfolgenden separaten Anlagen oder den zentralen Datensammler übertragen und die nachfolgenden separaten Anlagen die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen Herstellungsprozesse in den vorherigen separaten Anlagen um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzen oder die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlagen von dem zentralen Datensammler abrufen, stehen in der gesamten metallurgischen Prozesskette, also während aller Herstellungsprozesse in den separaten Anlagen alle erfassten Soll- und Istwerte zur Verfügung. Die Soll- und Istwerte umfassen insbesondere Messwerte und Materialeigenschaften, welche beispielsweise von einer Anlagenautomation der separaten Anlage erfasst werden. Auch können die Soll- und Istwerte Parameter der Anlagenautomation der separaten Anlage umfassen, wie beispielsweise Sollwertvorgaben für die Anlagenautomation oder Informationen zu den verwendeten Rohstoffen oder ähnliche Informationen. Wird ein zentraler Datensammler verwendet, so liegen dort die Soll- und Istwerte aller separaten Anlagen vor.
Mit den übermittelten Soll- und Istwerten der vorherigen separaten Anlagen kann die nachfolgende separate Anlage den eigenen Herstellungsprozess optimieren. Die Optimierung erfolgt insbesondere durch eine Reaktion auf die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlagen, beispielsweise durch Berücksichtigung von Abmessungen und/oder Materialeigenschaften des Zwischen-/Produkts bei der Ausführung des Herstellungsprozesses in der nachfolgenden separaten Anlage. Dadurch kann z.B. auf eine Vermessung des Eingangsmaterials im Einlaufbereich der nachfolgenden separaten Anlage verzichtet werden.
Die Erfindung basiert darauf, dass die Soll- und Istwerte aller Herstellungsprozesse (Produktionsschritte) von der Erzeugung des Vormaterials (z.B. Hochofen bei Stahlband) bis zur Veredelung des Coils in der Bandanlage entlang der metallurgischen Prozesskette ermittelt und zu einer Datenmenge bzw. Information zusammengefasst werden. Die Daten bilden das gesamte Coil, insbesondere deren Bandsegmente, mit Soll- und Istwerten seines Herstellungsprozesses ab. Der Endnutzer des Coils (z.B. Pressenstraße beim Autohersteller) kann seinen Fertigungsprozess optimal auf Materialschwankungen, Materialveränderungen oder dergleichen im Coil anpassen und so Ausschluss und Qualitätsmängel reduzieren.
Insbesondere ermöglich das erfindungsgemäße System eine lückenlose Qualitätsverfolgung.
Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung sind die Herstellungsprozesse der metallurgischen Prozesskette ausgewählt aus: Gießen, Sintern, Pressen, Gesenkschmieden, Fließpressen, Strangpressen, Tiefziehen, Walzen, Zerspanen, Schweißen, Galvanisieren, Pulverbeschichten, Härten oder dergleichen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung betreffen die erfassten Soll- und Istwerte der Herstellungsprozesse Produktions-, Zustands-, und/oder Qualitätsdaten. Die Produktionsdaten umfassen dabei beispielsweise Sollwertvorgaben für die Anlagenautomationen der separaten Anlagen. Die Zustandsdaten umfassen insbesondere Abmessungen von hergestellten Zwischen-/Produkten und die Qualitätsdaten umfassen beispielsweise Materialeigenschaften und insbesondere Materialfehler.
Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Variante umfassen die erfassten Soll- und Istwerte Zeit- und/oder Positionsangaben, insbesondere Positionsangaben zum jeweiligen in der separaten Anlage hergestellten Zwischen-/Produkt. Anhand der Positionsangaben können die erfassten Soll- und Istwerte örtlich dem Zwischen-/Produkt zugeordnet werden und anhand der Zeitangaben lassen sich die erfassten Soll- und Istwerte zeitlich dem Zwischen-/Produkts zuordnen.
Nach einer Variante der Erfindung unterteilen die separaten Anlagen zumindest teilweise das jeweilige hergestellte Zwischen-/Produkt in einzelne Segmente und erfassen die Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente und übertragen diese entsprechend an die nachfolgende separate Anlage und/oder den zentralen Datensammler. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von metallischen Bändern vorteilhaft, damit die Soll- und Istwerte genauer dem hergestellten Zwischen-/Produkt, also dessen Segmenten, zugeordnet werden können. Dadurch lassen sich insbesondere Materialschwankungen (Materialabmessungen und/oder Materialeigenschaften) entlang des metallischen Bandes im nachfolgenden Herstellungsprozess berücksichtigen, da die Materialschwankungen begrenzten Segmenten des Zwischen-/Produkts zugeordnet sind. Die Segmente haben beispielsweise eine Länge von 1 bis 10 m.
In einer erfindungsgemäßen Variante unterscheidet sich die Segmentgröße durch den Herstellungsprozess in einer nachfolgenden separaten Anlage von der Segmentgröße der vorherigen separaten Anlage. Dies ist beispielsweise in einem Walzwerk der Fall, wo das Zwischen-/Produkt der vorherigen separaten Anlage durch den Herstellungsprozess in der nachfolgenden separaten Anlage auf andere Abmessungen gewalzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung übernimmt die nachfolgende separate Anlage und/oder der zentrale Datensammler die erfassten Soll- und Istwerte der Segmente der vorherigen separaten Anlage für die geänderten Segmente der nachfolgenden separaten Anlage. Die Zuordnung der Soll- und Istwerte erfolgt also am Ende der jeweiligen separaten Anlage, wobei für die komplette geänderte Segmentgröße die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage übernommen werden. Also werden die segmentbezogen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage unter Berücksichtigung von Längenänderungen in den neuen Bandsegmenten am Ende der nachfolgenden separaten Anlage zugeordnet, wobei die Längenänderung im Produktionsschritt der nachfolgenden separaten Anlage erfolgt ist.
Vorzugsweise wird die geänderte Segmentgröße durch ein Berechnungsprogramm ermittelt, welches in jeder separaten Anlage bzw. für jeden Herstellungsschritt die Größenänderung, insbesondere Längenänderung, bestimmt.
Nach einer zweckmäßigen Variante umfasst die Erfindung das Teilen eines Zwischen-/Produkts der vorherigen separaten Anlage in dem Herstellungsprozess einer nachfolgenden separaten Anlage, wobei die übermittelten und/oder abgerufenen Soll- und Istwerte entsprechend geteilt werden und für die geteilten Zwischen-/Produkte an die nächste separate Anlage und/oder den zentralen Datensammler übermittelt werden.
In einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Variante sind die Schnittstellen als Softwareschnittstelle zur elektronischen Datenübertragung oder als physischer Datenträger ausgebildet. Die Daten können also mittels Softwareschnittstellen zwischen den separaten Anlagen und/oder dem zentralen Datensammler übertragen werden oder auf einem physischen Datenträger gespeichert werden, welcher beispielsweise zusammen mit dem entsprechenden Zwischen-/Produkt zwischen den separaten Anlagen transportiert wird. Zweckmäßigerweise ist der physische Datenträger dem jeweiligen Zwischen/-Produkt beigefügt. Der physische Datenträger entspricht in dieser Variante dem zentralen Datensammler.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern, umfassend die Schritte:

Ausführen mehrerer voneinander abhängiger Herstellungsprozesse in separaten Anlagen,
Erfassen von Soll- und Istwerten der Herstellungsprozesse in den separaten Anlagen,
Übertragen der erfassten Soll- und Istwerte einer separaten Anlage an die nachfolgende separate Anlage und/oder einen zentralen Datensammler, wobei die nachfolgende separate Anlage die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzt oder die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlagen von dem zentralen Datensammler abruft, so dass jeder separaten Anlage die Soll- und Istwerte sämtlicher vorheriger separaten Anlagen zur Verfügung stehen.

Durch die Erfassung der Soll- und Istwerte des Herstellungsprozesses in einer separaten Anlage und die Übertragung an die nachfolgende separate Anlage, welche die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen Herstellungsprozesse in den vorherigen separaten Anlagen um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzt, und/oder an den zentralen Datensammler stehen in der gesamten metallurgischen Prozesskette, also während aller Herstellungsprozesse in den separaten Anlagen alle erfassten Soll- und Istwerte zur Verfügung. Die Soll- und Istwerte umfassen insbesondere Messwerte und Materialeigenschaften, welche beispielsweise von einer Anlagenautomation der separaten Anlage erfasst werden. Auch können die Soll- und Istwerte Parameter der Anlagenautomation der separaten Anlage umfassen, wie beispielsweise Sollwertvorgaben für die Anlagenautomation oder Informationen zu den verwendeten Rohstoffen oder ähnliche Informationen.
Mit den übermittelten Soll- und Istwerten der vorherigen separaten Anlagen und/oder den von dem zentralen Datensammler abgerufenen Soll- und Istwerten kann die nachfolgende separate Anlage den eigenen Herstellungsprozess optimieren, beispielsweise durch Berücksichtigung von Abmessungen und/oder Materialeigenschaften des Zwischen-/Produkts bei der Ausführung des Herstellungsprozesses in der nachfolgenden separaten Anlage. Dadurch kann z.B. auf eine Vermessung des Eingangsmaterials im Einlaufbereich der nachfolgenden separaten Anlage verzichtet werden. Es kann also in dem Herstellungsprozess der nachfolgenden separaten Anlagen auf die Soll- und Istwerte aus den vorgelagerten separaten Anlagen reagiert werden.
Die Erfindung basiert darauf, dass die Soll- und Istwerte aller Herstellungsprozesse (Produktionsschritte) von der Erzeugung des Vormaterials (z.B. Hochofen bei Stahlband) bis zur Veredelung des Coils in der Bandanlage entlang der metallurgischen Prozesskette ermittelt und zu einer Datenmenge bzw. Information zusammengefasst werden. Die Daten bilden das gesamte Coil, insbesondere deren Bandsegmente, mit Soll- und Istwerten seines Herstellungsprozesses ab. Der Endnutzer des Coils (z.B. Pressenstraße beim Autohersteller) kann seinen Fertigungsprozess optimal auf Materialschwankungen, Materialveränderungen oder dergleichen im Coil anpassen und so Ausschluss und Qualitätsmängel reduzieren.
Insbesondere ermöglich das erfindungsgemäße System eine lückenlose Qualitätsverfolgung.
Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung sind die Herstellungsprozesse der metallurgischen Prozesskette ausgewählt aus: Gießen, Sintern, Pressen, Gesenkschmieden, Fließpressen, Strangpressen, Tiefziehen, Walzen, Zerspanen, Schweißen, Galvanisieren, Pulverbeschichten, Härten oder dergleichen.
In einer erfindungsgemäßen Variante betreffen die erfassten Soll- und Istwerte der Herstellungsprozesse Produktions-, Zustands-, und/oder Qualitätsdaten. Die Produktionsdaten umfassen dabei beispielsweise Sollwertvorgaben für die Anlagenautomationen der separaten Anlagen. Die Zustandsdaten umfassen insbesondere Abmessungen von hergestellten Zwischen-/Produkten und die Qualitätsdaten umfassen beispielsweise Materialeigenschaften und insbesondere Materialfehler.
Gemäß einer vorteilhaften Variante umfassen die erfassten Soll- und Istwerte Zeit- und/oder Positionsangaben, insbesondere Positionsangaben zum jeweiligen in der separaten Anlage hergestellten Zwischen-/Produkt. Anhand der Zeitangaben können die erfassten Soll- und Istwerte zeitlich dem Zwischen-/Produkt zugeordnet werden und anhand der Positionsangaben lassen sich die erfassten Soll- und Istwerte bestimmten Bereichen und Segmenten des Zwischen-/Produkts zuordnen.
Nach einer zweckmäßigen Variante umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Unterteilens des in einer separaten Anlage hergestellten Zwischen-/Produkts in einzelne Segmente und Erfassen der Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente und Übertragen der erfassten Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente an die nachfolgende separate Anlage und/oder den zentralen Datensammler. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von metallischen Bändern vorteilhaft, damit die Soll- und Istwerte genauer dem hergestellten Zwischen-/Produkt, also dessen Segmenten, zugeordnet werden können. Dadurch lassen sich insbesondere Materialschwankungen (Materialabmessungen und/oder Materialeigenschaften) entlang des metallischen Bandes im nachfolgenden Herstellungsprozess berücksichtigen, da die Materialschwankungen begrenzten Segmenten des Zwischen-/Produkts zugeordnet sind. Die Segmente haben beispielsweise eine Länge von 1 bis 10 m.
In einer bevorzugten Variante umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Anpassens der Segmentgröße der Zwischen-/Produkte der vorgelagerten separaten Anlage im Herstellungsprozess der nachfolgenden separaten Anlage. Die Anpassung erfolgt beispielsweise in einem Walzwerk, wo das Zwischen-/Produkt der vorherigen separaten Anlage durch den Herstellungsprozess in der nachfolgenden separaten Anlage auf andere Längenabmessungen gewalzt wird.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Variante übernimmt die nachfolgende separate Anlage und/oder der separate Datensammler die erfassten Soll- und Istwerte der Segmente der vorherigen separaten Anlage für die geänderten Segmente der nachfolgenden separaten Anlage. Die Zuordnung der Soll- und Istwerte erfolgt also am Ende der jeweiligen separaten Anlage, wobei für die komplette geänderte Segmentgröße die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage übernommen werden.
Vorzugsweise wird die geänderte Segmentgröße durch ein Berechnungsprogramm ermittelt, welches in jeder separaten Anlage bzw. für jeden Herstellungsschritt die Größenänderung, insbesondere Längenänderung, bestimmt.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Teilens eines Zwischen-/Produkts der vorherigen separaten Anlage in dem Herstellungsprozess einer nachfolgenden separaten Anlage, wobei die übermittelten Soll- und Istwerte entsprechend geteilt werden und für die geteilten Zwischen-/Produkte an die nächste separate Anlage und/oder den zentralen Datensammler übermittelt werden.
In einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Variante werden die erfassten Soll- und Istwerte über eine Softwareschnittstelle elektronisch übertragen oder durch Speicherung auf einem physischen Datenträger. Die Daten können also mittels Softwareschnittstellen zwischen den separaten Anlagen und/oder zu dem separaten Datensammler übertragen werden oder auf einem physischen Datenträger gespeichert werden, welcher beispielsweise zusammen mit dem entsprechenden Zwischen-/Produkt zwischen den separaten Anlagen transportiert wird. Zweckmäßigerweise ist der physische Datenträger dem jeweiligen Zwischen/-Produkt beigefügt. Der physische Datenträger ist dabei der separate Datensammler.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Insbesondere umfasst das Computerprogramm Befehle, die bewirken, dass das erfindungsgemäße System das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, und
2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems 1 zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern.
Die mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozesse der metallurgischen Prozesskette werden von mehreren separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 ausgeführt. In dem Ausführungsbeispiel aus 1 sind dies die folgenden separaten Anlagen: Hochofen 2, Caster 3, Warmwalzwerk 4, Kaltwalzwerk 5 und Bandanlage 6. In dem Hochofen 2 wird aus Erz der flüssige Stahl erzeugt. Aus dem flüssigen Stahl wird in dem Caster 3 eine Bramme gegossen. Die Bramme wird zunächst im Warmwalzwerk 4 und zu einem späteren Zeitpunkt im Kaltwalzwerk 5 gewalzt. In der Bandanlage 6 wird das gewalzte Band veredelt, wie beispielsweise verzinkt.
Die separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 weisen jeweils ein Automationssystem 7 auf, zur Steuerung des Herstellungsprozesses innerhalb der entsprechenden separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6. Dazu werden der Anlagenautomation beispielsweise Sollwertvorgaben einer Prozessautomation übermittelt. Die Anlagenautomationen 7 dienen ferner zur Erfassung von Soll- und Istwerten des Herstellungsprozesses in der jeweiligen separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6.
Das erfindungsgemäße System 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1 umfasst Schnittstellen 8 zwischen den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 zur Übertragung von den Soll- und Istwerten der separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6.
Erfindungsgemäß erfassen die separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 die Soll- und Istwerte des Herstellungsprozesses, insbesondere mittels des zugehörigen Automationssystems 7. Die erfassten Soll- und Istwerte werden über die Schnittstelle 8 an die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6 übertragen. Die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6 ergänzt die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte. Somit stehen jeder separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 die Soll- und Istwerte sämtlicher vorheriger separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 zur Verfügung.
Die erfassten Soll- und Istwerte der Herstellungsprozesse betreffen insbesondere Produktions-, Zustands-, und/oder Qualitätsdaten. Die Produktionsdaten umfassen dabei beispielsweise Sollwertvorgaben für die Anlagenautomationen 7 der separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6. Die Zustandsdaten umfassen insbesondere Abmessungen von hergestellten Zwischen-/Produkten und die Qualitätsdaten umfassen beispielsweise Materialeigenschaften und insbesondere Materialfehler.
Die erfassten Soll- und Istwerte umfassen ferner beispielsweise Zeit- und/oder Positionsangaben, insbesondere Positionsangaben zum jeweiligen in der separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 hergestellten Zwischen-/Produkt. Anhand der Zeitangaben können die erfassten Soll- und Istwerte zeitlich dem Zwischen-/Produkt zugeordnet werden und anhand der Positionsangaben lassen sich die erfassten Soll- und Istwerte bestimmten Bereichen des Zwischen-/Produkts zuordnen.
Die separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 unterteilen vorzugsweise zumindest teilweise das jeweilige hergestellte Zwischen-/Produkt in einzelne Segmente. Die Soll- und Istwerte werden für die einzelnen Segmente erfasst und entsprechend an die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6 übertragen.
Durch den Herstellungsprozess in den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 kann sich die Segmentgröße in nachfolgenden separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 von der Segmentgröße in den vorherigen separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 unterscheiden. Dies ist in dem Ausführungsbeispiel aus 1 insbesondere im Warmwalzwerk 4 und Kaltwalzwerk 5 der Fall. Die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6 übernimmt die erfassten Soll- und Istwerte der Segmente der vorherigen separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 für die geänderten Segmente der nachfolgenden separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6.
Die Schnittstellen 8 sind beispielsweise als Softwareschnittstelle zur elektronischen Datenübertragung oder als physischer Datenträger ausgebildet. Die Daten können also mittels Softwareschnittstellen zwischen den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 übertragen werden oder auf einem physischen Datenträger gespeichert werden, welcher beispielsweise zusammen mit dem entsprechenden Zwischen-/Produkt zwischen den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 transportiert wird. Zweckmäßigerweise ist der physische Datenträger dem jeweiligen Zwischen/- Produkt beigefügt.
Mittels des erfindungsgemäßen Systems 1 kann beispielsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern, ausgeführt werden. Das Verfahren umfasst beispielsweise die Schritte:

Ausführen mehrerer voneinander abhängiger Herstellungsprozesse in separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6,
Erfassen von Soll- und Istwerten der Herstellungsprozesse in den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6,
Übertragen der erfassten Soll- und Istwerte einer separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 an die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6, wobei die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6 die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzt, so dass jeder separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 die Soll- und Istwerte sämtlicher vorheriger separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 zur Verfügung stehen.

Das Verfahren kann ferner die folgenden weiteren Schritte umfassen:

Unterteilen des in einer separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 hergestellten Zwischen-/Produkts in einzelne Segmente und
Erfassen der Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente und Übertragen der erfassten Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente an die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6.

Ein weiterer optionaler Schritt ist das Anpassen der Segmentgröße der Zwischen-/Produkte der vorgelagerten separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 im Herstellungsprozess der nachfolgenden separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6. Dabei übernimmt die nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6 vorzugsweise die erfassten Soll- und Istwerte der Segmente der vorherigen separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 für die geänderten Segmente der nachfolgenden separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6.
Das Verfahren kann auch durch ein Computerprogramm implementiert werden, welches beispielsweise in entsprechenden Anlagensteuerung der separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 installiert ist. Das Computerprogramm umfasst dabei Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Auch können die Befehle des Computerprogramms bewirken, dass das erfindungsgemäße System 1 das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems 1 zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette. Das zweite Ausführungsbeispiel aus 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1 dadurch, dass die von den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 erfassten Soll- und Istwerte über Schnittstellen 8 an einen zentralen Datensammler 9 übermittelt werden und nicht von einer vorherigen separaten Anlage 2, 3, 4, 5, 6 an eine nachfolgende separate Anlage 2, 3, 4, 5, 6. Der zentrale Datensammler 9 sammelt für alle in den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 hergestellten Produkte die von den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 erfassten Soll- und Istwerte, wobei die erfassten Daten für ein Produkt zusammengefasst werden. Die nachfolgenden separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 können von dem zentralen Datensammler 9 die von den vorherigen separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 erfassten Soll- und Istwerte abrufen, so dass allen separaten Analgen 2, 3, 4, 5, 6 sämtliche für ein Produkt erfassten Soll- und Istwerte über die gesamte Prozesskette zur Verfügung stehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Daten entsprechend zwischen den separaten Anlagen 2, 3, 4, 5, 6 und dem zentralen Datensammler 9 übertragen.
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1 analog auch für das zweite Ausführungsbeispiel aus 2. Ferner ist es auch möglich, die beiden Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren.
Bezugszeichenliste

1: System
2: separate Anlage (Hochofen)
3: separate Anlage (Caster)
4: separate Anlage (Warmwalzwerk)
5: separate Anlage (Kaltwalzwerk)
6: separate Anlage (Bandanlage)
7: Anlagenautomation
8: Schnittstelle
9: zentraler Datensammler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015213709 B4 [0006]

Claims

System (1) zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern, umfassend: mehrere separate Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) zur Ausführung der mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozesse, wobei jede separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) ein Automationssystem (7) zur Erfassung von Soll- und Istwerten des Herstellungsprozesses in der jeweiligen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) umfasst, Schnittstellen (8) zwischen den separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) und/oder zu einem zentralen Datensammler (9) zur Übertragung von den Soll- und Istwerten der separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6), wobei die separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) die Soll- und Istwerte des Herstellungsprozesses erfassen und die erfassten Soll- und Istwerte über die Schnittstelle (8) an die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) und/oder den zentralen Datensammler (9) übertragen und die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzt oder die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) von dem zentralen Datensammler (9) abruft, so dass jeder separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die Soll- und Istwerte sämtlicher vorheriger separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) zur Verfügung stehen.
System (1) nach Anspruch 1, wobei die erfassten Soll- und Istwerte der Herstellungsprozesse Produktions-, Zustands-, und/oder Qualitätsdaten betreffen.
System (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erfassten Soll- und Istwerte Zeit- und/oder Positionsangaben umfassen, insbesondere Positionsangaben zum jeweiligen in der separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) hergestellten Zwischen-/Produkt.
System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) zumindest teilweise das jeweilige hergestellte Zwischen-/Produkt in einzelne Segmente unterteilen und die Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente erfassen und entsprechend an die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) und/oder den zentralen Datensammler (9) übertragen.
System (1) nach Anspruch 4, wobei sich die Segmentgröße durch den Herstellungsprozess in einer nachfolgenden separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) von der Segmentgröße der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) unterscheidet.
System (1) nach Anspruch 5, wobei die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die erfassten Soll- und Istwerte der Segmente der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) für die geänderten Segmente der nachfolgenden separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) übernimmt.
System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend das Teilen eines Zwischen-/Produkts der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) in dem Herstellungsprozess einer nachfolgenden separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6), wobei die übermittelten und/oder abgerufenen Soll- und Istwerte entsprechend geteilt werden und für die geteilten Zwischen-/Produkte an die nächste separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) und/oder den zentralen Datensammler (9) übermittelt werden.
System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schnittstellen (8) als Softwareschnittstelle zur elektronischen Datenübertragung oder als physischer Datenträger ausgebildet sind.
Verfahren zur Datenerfassung in und Optimierung von mehreren voneinander abhängigen Herstellungsprozessen innerhalb einer metallurgischen Prozesskette, insbesondere von Herstellungsprozessen zur Herstellung von Metallbändern, umfassend die Schritte: Ausführen mehrerer voneinander abhängiger Herstellungsprozesse in separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6), Erfassen von Soll- und Istwerten der Herstellungsprozesse in den separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6), Übertragen der erfassten Soll- und Istwerte einer separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) an die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) und/oder einen zentralen Datensammler (9), wobei die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die empfangenen Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) um die eigenen erfassten Soll- und Istwerte ergänzt oder die Soll- und Istwerte der vorherigen separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) von dem zentralen Datensammler (9) abruft, so dass jeder separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die Soll- und Istwerte sämtlicher vorheriger separaten Anlagen (2, 3, 4, 5, 6) zur Verfügung stehen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erfassten Soll- und Istwerte der Herstellungsprozesse Produktions-, Zustands-, und/oder Qualitätsdaten betreffen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die erfassten Soll- und Istwerte Zeit- und/oder Positionsangaben umfassen, insbesondere Positionsangaben zum jeweiligen in der separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) hergestellten Zwischen-/Produkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, umfassend den Schritt des Unterteilens des in einer separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) hergestellten Zwischen-/Produkts in einzelne Segmente und Erfassen der Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente und Übertragen der erfassten Soll- und Istwerte für die einzelnen Segmente an die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) und/oder den zentralen Datensammler (9).
Verfahren nach Anspruch 12, Anpassen der Segmentgröße der Zwischen-/Produkte der vorgelagerten separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) im Herstellungsprozess der nachfolgenden separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die nachfolgende separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) die erfassten Soll- und Istwerte der Segmente der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) für die geänderten Segmente der nachfolgenden separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) übernimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, umfassend den Schritt des Teilens eines Zwischen-/Produkts der vorherigen separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6) in dem Herstellungsprozess einer nachfolgenden separaten Anlage (2, 3, 4, 5, 6), wobei die übermittelten und/oder abgerufenen Soll- und Istwerte entsprechend geteilt werden und für die geteilten Zwischen-/Produkte an die nächste separate Anlage (2, 3, 4, 5, 6) und/oder den zentralen Datensammler (9) übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die erfassten Soll- und Istwerte über eine Softwareschnittstelle (8) elektronisch übertragen werden oder durch Speicherung auf einem physischen Datenträger.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16 auszuführen, insbesondere umfassend Befehle, die bewirken, dass das System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16 ausführt.