FR3094504A1 - Digital device for regulating an industrial process with context - Google Patents

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FR3094504A1
FR3094504A1 FR1903341A FR1903341A FR3094504A1 FR 3094504 A1 FR3094504 A1 FR 3094504A1 FR 1903341 A FR1903341 A FR 1903341A FR 1903341 A FR1903341 A FR 1903341A FR 3094504 A1 FR3094504 A1 FR 3094504A1
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industrial
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Hervé CROS
Sylvain Rubat Du Merac
Laurent LAPORTE
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Braincube
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Braincube
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion

Abstract

Appareil numérique (1) de régulation d’un processus industriel (20) comprenant une pluralité d’éléments de machine (21) couplés à des capteurs (22) adaptés pour recevoir des données (13) de paramètres opérationnels du processus industriel lors de la fabrication de produits (30), l’appareil numérique (1) de régulation comprenant un module (2) de spécifications techniques de produits (30) à fabriquer par le processus industriel (20), un module (3) de paramètres industriels, recevant des capteurs (22) intégrés au processus industriel (20) des données (13) de paramètres opérationnels du processus lors de la fabrication de produits (30) par le processus, un module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique, et un module (5) de commande d’éléments de machine (21). FIGURE 1Digital apparatus (1) for controlling an industrial process (20) comprising a plurality of machine elements (21) coupled to sensors (22) adapted to receive data (13) of operational parameters of the industrial process during the process. manufacture of products (30), the digital regulation apparatus (1) comprising a module (2) of technical specifications of products (30) to be manufactured by the industrial process (20), a module (3) of industrial parameters, receiving sensors (22) integrated into the industrial process (20), data (13) of operational parameters of the process during the manufacture of products (30) by the process, a module (4) for calculating the setpoint by automatic learning, and a module (5) for controlling machine elements (21). FIGURE 1

Description

Appareil numérique de régulation d’un processus industriel avec contexteDigital device for regulating an industrial process with context

La présente invention concerne un appareil numérique de régulation d’un processus industriel conçu pour la fabrication d’une famille de produits, ledit processus industriel comprenant une pluralité d’éléments de machine conçus pour opérer avec des plages de valeurs de paramètres de consigne à l’intérieur desquelles les produits de la famille de produits sont susceptibles d’être fabriqués, les éléments de machines étant couplés à des capteurs adaptés pour recevoir des données de paramètres opérationnels du processus industriel lors de la fabrication des produits.The present invention relates to a digital apparatus for regulating an industrial process designed for the manufacture of a family of products, said industrial process comprising a plurality of machine elements designed to operate with ranges of values of setpoint parameters at the inside which the products of the family of products are likely to be manufactured, the machine elements being coupled to sensors adapted to receive data of operational parameters of the industrial process during the manufacture of the products.

Le document EP3379357 décrit un système de surveillance de procédé industriel utilisant un contrôleur de procédé avancé (APC) relié à des capteurs de statut du procédé et un module de détection d’anomalie du procédé industriel utilisant des modèles provenant d’apprentissage automatique (MLM). Le système permet de générer des alertes en cas de fonctionnement anormal du procédé industriel ou de l’APC.Document EP3379357 describes an industrial process monitoring system using an advanced process controller (APC) connected to process status sensors and an industrial process anomaly detection module using models from machine learning (MLM) . The system makes it possible to generate alerts in the event of abnormal operation of the industrial process or the APC.

Ce type de système est basé sur un ou plusieurs modèles tentant de représenter le procédé industriel. L’établissement de modèles est un processus souvent très complexe, rendant cette approche fastidieuse pour des procédés industriels complexes. Il existe par ailleurs toujours un écart entre le modèle et le procédé réel. Le fait de détecter les erreurs de fonctionnement du procédé ne permet pas pour autant d’améliorer le procédé ou les performances du procédé.This type of system is based on one or more models attempting to represent the industrial process. Modeling is often a very complex process, making this approach tedious for complex industrial processes. There is also always a gap between the model and the actual process. Detecting errors in the operation of the process does not necessarily improve the process or the performance of the process.

Le document EP0097053 décrit un appareil numérique de régulation de type PID destiné à calculer un signal de régulation sous la forme d’un signal d’entrée d’un processus. Ce dispositif permet d’effectuer une régulation d’un processus en cours de fonctionnement en détectant l’erreur par rapport à une consigne. Aucun moyen n’est fourni pour permettre de lancer le processus dans des conditions optimales ni pour optimiser le processus en cours. Par ailleurs, une ou plusieurs consignes doivent être fournies au dispositif.The document EP0097053 describes a digital PID type regulation device intended to calculate a regulation signal in the form of an input signal of a process. This device makes it possible to carry out a regulation of a process during operation by detecting the error in relation to a setpoint. No means are provided to enable the process to be launched under optimal conditions or to optimize the process in progress. Furthermore, one or more instructions must be provided to the device.

Il existe donc un besoin pour un dispositif qui permet de faciliter le démarrage d’un procédé de fabrication et pour permettre d’optimiser le procédé une fois ce dernier en cours.There is therefore a need for a device which makes it possible to facilitate the start-up of a manufacturing process and to make it possible to optimize the process once it is underway.

Pour pallier ces différents inconvénients, l’invention prévoit différents moyens techniques.To overcome these various drawbacks, the invention provides various technical means.

Tout d’abord, un premier objectif de l’invention consiste à fournir un dispositif permettant de faciliter le lancement d’un procédé industriel de fabrication en vue de l’obtention de caractéristiques spécifiques dans un délai le plus court possible.First of all, a first objective of the invention consists in providing a device making it possible to facilitate the launch of an industrial manufacturing process with a view to obtaining specific characteristics in the shortest possible time.

Un autre objectif de l’invention consiste à fournir un dispositif qui permet de réguler un procédé industriel sans devoir utiliser une modélisation de ce procédé.Another objective of the invention consists in providing a device which makes it possible to regulate an industrial process without having to use a modeling of this process.

Encore un autre objectif de l’invention consiste à fournir un dispositif qui permet d’optimiser les paramètres opérationnels d’un procédé de fabrication.Yet another object of the invention consists in providing a device which makes it possible to optimize the operational parameters of a manufacturing process.

Pour ce faire, l’invention prévoit un appareil numérique de régulation (ou pilotage automatique) d’un processus industriel conçu pour la fabrication d’une famille de produits, ledit processus industriel comprenant une pluralité d’éléments de machine conçus pour opérer à l’intérieur de plages de valeurs de paramètres de consigne à l’intérieur desquelles les produits de la famille de produits sont susceptibles d’être fabriqués, les éléments de machines étant couplés à des capteurs adaptés pour recevoir des données de paramètres opérationnels effectifs du processus industriel lors de la fabrication des produits, ledit appareil numérique de régulation comprenant :To do this, the invention provides a digital device for regulating (or automatic piloting) an industrial process designed for the manufacture of a family of products, said industrial process comprising a plurality of machine elements designed to operate at the within ranges of target parameter values within which the products of the product family are likely to be manufactured, the machine elements being coupled to sensors adapted to receive data of actual operational parameters of the industrial process during the manufacture of products, said digital regulation device comprising:

i) un module de spécifications techniques de produits à fabriquer par le processus industriel ;i) a module of technical specifications of products to be manufactured by the industrial process;

ii) un module de paramètres industriels, recevant desdits capteurs intégrés au processus industriel des données de paramètres opérationnels effectifs du processus lors de la fabrication de produits par le processus ;ii) an industrial parameters module, receiving from said sensors integrated in the industrial process data of actual operational parameters of the process during the manufacture of products by the process;

iii) un module de calcul de consigne par apprentissage automatique, conservant les données de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel en relation avec les données de consignes appliquées à chaque élément de machine lors de ces itérations antérieures, ledit module de calcul de consigne par apprentissage automatique étant conçu pour définir (sans faire appel à une modélisation du processus industriel) un ensemble de valeurs de consignes à affecter auxdits éléments de machine en fonction d’une part des spécifications techniques d’un type de produit à fabriquer et d’autre part de tout ou partie des données de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel de façon à optimiser au moins un des paramètres opérationnels du processus industriel en utilisant les données de paramètres opérationnels d’itérations antérieurs du processus industriel pour des spécifications techniques identiques ou voisines ;iii) a setpoint calculation module by automatic learning, storing the operational parameter data of previous iterations of the industrial process in relation to the setpoint data applied to each machine element during these previous iterations, said setpoint calculation module by automatic learning being designed to define (without resorting to modeling of the industrial process) a set of setpoint values to be assigned to said machine elements according on the one hand to the technical specifications of a type of product to be manufactured and another part of all or part of the operational parameter data of previous iterations of the industrial process so as to optimize at least one of the operational parameters of the industrial process by using the operational parameter data of previous iterations of the industrial process for identical technical specifications or neighbors;

iv) un module de commande d’éléments de machine, relié au module de calcul de consigne par apprentissage automatique, et à chacun desdits éléments de machine, apte à commander le processus industriel de fabrication en fournissant à chacun desdits éléments de machine au moins une valeur de consigne obtenue par ledit module de calcul de consigne par apprentissage automatique.iv) a machine element control module, connected to the instruction calculation module by automatic learning, and to each of said machine elements, capable of controlling the industrial manufacturing process by supplying each of said machine elements with at least one setpoint value obtained by said setpoint calculation module by automatic learning.

Un tel mode de réalisation permet de faciliter le lancement d’un procédé industriel de fabrication en vue de l’obtention de caractéristiques spécifiques dans un délai le plus court possible, sans devoir utiliser une modélisation de ce procédé. Du fait de l’imprécision des modélisations, et/ou de la grande difficulté à modéliser les processus industriels complexes impliquant souvent plusieurs milliers de paramètres, le fait de pouvoir se baser sur les données historiques réelles permet l’obtention de résultats fiables, à des coûts avantageux.Such an embodiment makes it possible to facilitate the launch of an industrial manufacturing process with a view to obtaining specific characteristics in the shortest possible time, without having to use a modeling of this process. Due to the imprecision of the models, and/or the great difficulty in modeling complex industrial processes often involving several thousand parameters, the fact of being able to rely on real historical data makes it possible to obtain reliable results, at advantageous costs.

Selon un mode de réalisation avantageux, le module de spécifications techniques de produits comprend des données de spécifications techniques de produits à fabriquer par le processus industriel et des données de paramètres opérationnels à optimiser.According to an advantageous embodiment, the product technical specifications module comprises technical product specification data to be manufactured by the industrial process and operational parameter data to be optimized.

Selon une variante avantageuse, le module de paramètres industriels comprend des données de paramètres non réglables provenant de capteurs de données de paramètres non réglables du processus industriel et le module de calcul de consignes comprend des données historiques de paramètres non réglables.According to an advantageous variant, the industrial parameter module comprises non-adjustable parameter data coming from non-adjustable parameter data sensors of the industrial process and the set point calculation module comprises historical data of non-adjustable parameters.

L’invention prévoit également un procédé de régulation (ou pilotage automatique) d’un processus industriel conçu pour la fabrication d’une famille de produits par un appareil numérique de régulation (ou pilotage automatique) dudit processus industriel, ledit processus industriel comprenant une pluralité d’éléments de machine conçus pour opérer à l’intérieur de plages de valeurs de paramètres de consigne à l’intérieur desquelles les produits de la famille de produits sont susceptibles d’être fabriqués, les éléments de machines étant couplés à des capteurs adaptés pour recevoir des données de paramètres opérationnels du processus industriel lors de la fabrication des produits, ledit appareil numérique de régulation comprenant :The invention also provides a method for regulating (or automatic piloting) an industrial process designed for the manufacture of a family of products by a digital device for regulating (or automatic piloting) of said industrial process, said industrial process comprising a plurality machine elements designed to operate within ranges of setpoint parameter values within which the products of the product family are likely to be manufactured, the machine elements being coupled to sensors suitable for receiving operational parameter data of the industrial process during the manufacture of the products, said digital regulation apparatus comprising:

- un module de spécifications techniques de produits à fabriquer par le processus industriel;- a module of technical specifications of products to be manufactured by the industrial process;

- un module de paramètres industriels, recevant desdits capteurs intégrés au processus industriel des données de paramètres opérationnels du processus lors de la fabrication de produits par le processus ;- an industrial parameter module, receiving from said sensors integrated into the industrial process operational parameter data of the process during the manufacture of products by the process;

- un module de calcul de consigne par apprentissage automatique ;- a set point calculation module by automatic learning;

- un module de commande d’éléments de machine, relié au module de calcul de consigne par apprentissage automatique, et à chacun desdits éléments de machine, apte à commander le processus industriel de fabrication- a machine element control module, connected to the instruction calculation module by automatic learning, and to each of said machine elements, capable of controlling the industrial manufacturing process

ledit procédé comprenant les étapes selon lesquelles :said method comprising the steps according to which:

i) le module de calcul de consigne par apprentissage automatique reçoit des spécifications techniques d’un type produit à fabriquer ;i) the automatic learning instruction calculation module receives technical specifications of a type of product to be manufactured;

ii) le module de calcul de consigne par apprentissage automatique reçoit un ou plusieurs paramètres opérationnels du processus industriel à optimiser ;ii) the set point calculation module by automatic learning receives one or more operational parameters of the industrial process to be optimized;

iii) le module de calcul de consigne par apprentissage automatique accède aux données de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel pour des spécifications techniques identiques ou voisines à celles préalablement reçues à l’étape i;iii) the set point calculation module by automatic learning accesses the operational parameter data of previous iterations of the industrial process for technical specifications that are identical or similar to those previously received in step i;

iv) le module de calcul de consigne par apprentissage automatique calcule (sans faire appel à une modélisation du processus industriel) un ensemble de valeurs de consignes à affecter auxdits éléments de machine de façon à optimiser le ou les paramètres opérationnels du processus industriel préalablement reçu à l’étape iii;iv) the set point calculation module by automatic learning calculates (without using modeling of the industrial process) a set of set point values to be assigned to said machine elements so as to optimize the operational parameter(s) of the industrial process previously received at step iii;

v) le module de calcul de consigne par apprentissage automatique transmet audit un module de commande d’éléments de machine, la ou les valeurs de consigne obtenues;v) the setpoint calculation module by automatic learning transmits to said machine element control module the setpoint value(s) obtained;

vi) le module de commande pilote le processus industriel de fabrication et fournit à chacun desdits éléments de machine la ou les valeurs de consigne qui le concerne ;vi) the control module pilots the industrial manufacturing process and provides each of said machine elements with the setpoint value or values which concern it;

vii) les éléments de machine effectuent les opérations de fabrication du produit commandé en fonction des consignes reçues.vii) the machine elements carry out the manufacturing operations of the ordered product according to the instructions received.

Selon un mode de réalisation avantageux, le module de calcul de consigne par apprentissage automatique reçoit des données d’une pluralité de paramètres non réglables pour le processus industriel et détermine celui ayant le plus fort impact de déviation sur le processus industriel et recherche/calcule les paramètres opérationnels les plus favorables pour corriger ou compenser ou atténuer la déviation liée à ce paramètre non réglable.According to an advantageous embodiment, the set point calculation module by automatic learning receives data from a plurality of non-adjustable parameters for the industrial process and determines the one having the greatest impact of deviation on the industrial process and searches for/calculates the most favorable operational parameters to correct or compensate or attenuate the deviation related to this non-adjustable parameter.

Ce mode de réalisation permet de mettre en place des modes opérationnels prenant en compte les paramètres non réglables (ou paramètres contextuels), de façon à ce que le processus industriel subissant ces paramètres soit optimisé.This embodiment makes it possible to set up operational modes taking into account the non-adjustable parameters (or contextual parameters), so that the industrial process undergoing these parameters is optimized.

Par paramètre non réglable, on entend un paramètre pour lequel une consigne donnée à un élément de machine du processus industriel n'a pas d'effet direct sur ce paramètre. Ceci peut être dû au fait que le paramètre ne peut pas (ou peut difficilement) être contrôlé par un élément de machine (météo, paramètre temporel, etc.) Il peut s'agir par exemple d'une valeur physique liée à l'environnement dans lequel le processus industriel est mis en œuvre et sur lequel aucun élément de machine ne peut agir, ou un paramètre extrinsèque au processus de fabrication avec ses éléments de machines, comme par exemple la composition chimique ou la provenance d'une matière première utilisée dans le processus de fabrication. Il peut aussi s'agir d'un paramètre qui n'est plus modifiable au moment où la consigne est calculée. Par exemple une réserve de pâte à papier est fabriquée à un certain moment, avec une composition qui est la résultante de réglages, mais une fois cette réserve constituée, la suite du processus industriel utilise cette réserve sans en modifier la composition. Les paramètres de réglage qui ont été employés pour la fabrication de la pâte sont alors vus comme des paramètres non réglables pour la suite du processus.By non-adjustable parameter is meant a parameter for which an instruction given to a machine element of the industrial process has no direct effect on this parameter. This can be due to the fact that the parameter cannot (or can hardly) be controlled by a machine element (weather, time parameter, etc.) It can be for example a physical value related to the environment in which the industrial process is implemented and on which no machine element can act, or a parameter extrinsic to the manufacturing process with its machine elements, such as for example the chemical composition or the origin of a raw material used in the manufacturing process. It can also be a parameter that can no longer be modified when the setpoint is calculated. For example, a reserve of paper pulp is manufactured at a certain moment, with a composition which is the result of adjustments, but once this reserve has been formed, the rest of the industrial process uses this reserve without modifying its composition. The adjustment parameters that were used for the production of the paste are then seen as non-adjustable parameters for the rest of the process.

Selon un mode de réalisation avantageux, le module de calcul de consigne par apprentissage automatique enregistre et conserve les données de paramètres opérationnels des itérations du processus industriel en relation avec les données de consignes appliquées à chaque élément de machine lors de ces itérations. Ces nouvelles données seront ensuite utilisées pour optimiser davantage les paramètres opérationnels souhaités.According to an advantageous embodiment, the setpoint calculation module by automatic learning records and stores the operational parameter data of the iterations of the industrial process in relation to the setpoint data applied to each machine element during these iterations. This new data will then be used to further optimize the desired operational parameters.

Les étapes iii à vii sont avantageusement répétées une ou plusieurs fois jusqu’à atteinte d’un critère d’arrêt, comme par exemple la fin d’une production, l’obtention d’un résultat stabilisé, ou autre.Steps iii to vii are advantageously repeated one or more times until a stopping criterion is reached, such as for example the end of a production, obtaining a stabilized result, or other.

Un temps de latence est avantageusement prévu entre chaque nouvelle consigne. Ce temps de latence permet que l’effet technique lié à la nouvelle valeur de consigne ait le temps de se produire.A latency time is advantageously provided between each new instruction. This latency time allows the technical effect linked to the new setpoint to have time to occur.

Selon un autre mode de réalisation, au moins un paramètre opérationnel à optimiser correspond à une spécification technique du produit à fabriquer.According to another embodiment, at least one operational parameter to be optimized corresponds to a technical specification of the product to be manufactured.

De manière avantageuse, l’étape d’optimisation est basée sur l’analyse des données des paramètres opérationnels et des consignes des itérations antérieures, pour viser une amélioration continue du paramètre opérationnel à optimiser.Advantageously, the optimization step is based on the analysis of the data of the operational parameters and the instructions of the previous iterations, to aim for a continuous improvement of the operational parameter to be optimized.

Egalement de manière avantageuse, l’étape d’optimisation ou d’amélioration continue comprend une sous-étape de séparation des données d’itérations antérieures de paramètres industriels autour d’une médiane.Also advantageously, the optimization or continuous improvement step comprises a sub-step of separating data from previous iterations of industrial parameters around a median.

Le procédé comprend avantageusement une étape de maximisation ou de minimisation ou de stabilisation.The method advantageously comprises a maximization or minimization or stabilization step.

Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 et 2, présentées uniquement à des fins d’exemples non limitatifs, et dans lesquelles:All the implementation details are given in the following description, supplemented by Figures 1 and 2, presented solely for the purpose of non-limiting examples, and in which:

Fig.1Fig.1

est une représentation schématique d’un exemple d’appareil numérique de régulation connecté à un processus industriel; is a schematic representation of an example of a digital control device connected to an industrial process;

Fig.2Fig.2

est un organigramme fonctionnel d’un exemple de procédé de régulation automatique. is a functional flowchart of an example automatic control method.

La figure 1 est une représentation schématique d’un processus industriel 20 prévu pour la fabrication d’une famille de produits 30. Par famille de produits, on entend un produit pouvant présenter plusieurs variantes ou versions, ces variantes ou versions étant distinguées les unes des autres par des spécifications techniques de produits 30 spécifiques.FIG. 1 is a schematic representation of an industrial process 20 provided for the manufacture of a family of products 30. By family of products is meant a product which may have several variants or versions, these variants or versions being distinguished from each other. others by technical specifications of specific products.

Le processus industriel 20 est mis en œuvre par une pluralité d’éléments de machine 21. Chaque élément de machine 21 met en œuvre une ou plusieurs fonctions de fabrication pour lesquelles il est spécifiquement conçu. Chacun des éléments de machine est commandé par une ou plusieurs valeurs de consignes 16 calculées. Les valeurs sont en général comprises à l’intérieur de plages de valeurs de paramètres de consigne à l’intérieur desquelles les produits 30 de la famille de produits sont susceptibles d’être fabriqués.The industrial process 20 is implemented by a plurality of machine elements 21. Each machine element 21 implements one or more manufacturing functions for which it is specifically designed. Each of the machine elements is controlled by one or more calculated set point values 16 . The values are generally included within ranges of setpoint parameter values within which the products of the product family are likely to be manufactured.

Un module 5 de commande d’éléments de machine 21 est relié à chacun desdits éléments de machine 21 et est adapté pour commander le processus industriel de fabrication en fournissant à chacun de ces éléments de machine 21 la ou les valeurs de consigne 16 calculée permettant de fabriquer le produit souhaité, avec les spécifications techniques souhaitées.A module 5 for controlling machine elements 21 is connected to each of said machine elements 21 and is suitable for controlling the industrial manufacturing process by supplying each of these machine elements 21 with the calculated set point value(s) 16 making it possible to manufacture the desired product, with the desired technical specifications.

Pendant le déroulement du processus industriel, en particulier pendant la fabrication des produits, les données effectives 13 des paramètres opérationnels permettant de qualifier et/ou mesurer et/ou suivre et/ou superviser le processus sont captés ou détectés par une pluralité de capteurs 22 prévus au niveau des éléments de machine 21 et/ou dans l’environnement du processus industriel.During the course of the industrial process, in particular during the manufacture of the products, the actual data 13 of the operational parameters making it possible to qualify and/or measure and/or monitor and/or supervise the process are captured or detected by a plurality of sensors 22 provided at the level of the machine elements 21 and/or in the environment of the industrial process.

L’appareil numérique 1 de régulation (ou pilotage automatique) du processus industriel 20 permet de générer et de fournir de façon automatique la ou les consignes au module 5 de commande. Il comprend un module 2 de spécifications techniques de produits 30 à fabriquer par le processus industriel 20. Ce module regroupe l’ensemble des données 10 de spécifications techniques de la famille de produits pouvant être fabriqués par le processus industriel.The digital apparatus 1 for regulation (or automatic piloting) of the industrial process 20 makes it possible to automatically generate and supply the instruction(s) to the control module 5. It includes a module 2 of technical specifications of products 30 to be manufactured by the industrial process 20. This module groups together all the data 10 of technical specifications of the family of products that can be manufactured by the industrial process.

Il comprends également un module 3 de paramètres industriels, recevant les données 13 de paramètres opérationnels effectifs ou réels du processus lors de la fabrication des produits 30 par le processus industriel. Ces données proviennent des capteurs 22 intégrés au processus industriel.It also comprises a module 3 of industrial parameters, receiving the data 13 of effective or real operational parameters of the process during the manufacture of the products 30 by the industrial process. These data come from the sensors 22 integrated into the industrial process.

Il comprend également un module 4 de calcul de consigne par apprentissage automatique, décrit ultérieurement. Un microprocesseur 6 et des instructions 7 de mise en œuvre permettent à l’appareil numérique de régulation de fonctionner de façon autonome.It also includes a set point calculation module 4 by automatic learning, described later. A microprocessor 6 and implementation instructions 7 allow the digital control device to operate autonomously.

Dans l’exemple illustré, ce module conserve les données 15 de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel en relation avec les données 14 de consignes appliquées à chaque élément de machine 21 lors des itérations antérieures du processus industriel.In the example illustrated, this module stores the data 15 of operational parameters of previous iterations of the industrial process in relation to the data 14 of instructions applied to each element of machine 21 during the previous iterations of the industrial process.

Le module 4 de calcul de consigne par apprentissage automatique est par ailleurs conçu pour définir un ensemble de valeurs 16 de consignes à affecter aux éléments de machine 21 en fonction d’une part des spécifications techniques 10 d’un type de produit à fabriquer et d’autre part de tout ou partie des données 15 de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel, de façon à optimiser au moins un des paramètres opérationnels 11 du processus industriel en utilisant les données 15 de paramètres opérationnels d’itérations antérieurs du processus industriel pour des spécifications techniques identiques ou voisines.The setpoint calculation module 4 by automatic learning is also designed to define a set of setpoint values 16 to be assigned to the machine elements 21 according to the technical specifications 10 of a type of product to be manufactured and the other part of all or part of the data 15 of operational parameters of previous iterations of the industrial process, so as to optimize at least one of the operational parameters 11 of the industrial process by using the data 15 of operational parameters of previous iterations of the industrial process for identical or similar technical specifications.

Les exemples 1 à 3, présentés plus loin, permettent de décrire et illustrer le mode d’optimisation mis en œuvre par le module de consigne par apprentissage automatique.Examples 1 to 3, presented later, are used to describe and illustrate the optimization mode implemented by the setpoint module by automatic learning.

La figure 2 illustre les principales étapes du procédé de régulation (ou pilotage automatique) de processus industriel 20. A l’étape 40, le module de calcul de consigne par apprentissage automatique reçoit les spécifications techniques d'un produit à fabriquer. A l’étape 41, le même module reçoit les paramètres opérationnels du processus industriel à optimiser. Il accède ensuite, à l’étape 42, aux données de paramètres opérationnels d'itérations antérieures.FIG. 2 illustrates the main steps of the industrial process regulation (or automatic piloting) method 20. At step 40, the set point calculation module by automatic learning receives the technical specifications of a product to be manufactured. At step 41, the same module receives the operational parameters of the industrial process to be optimized. It then accesses, at step 42, the operational parameter data of previous iterations.

A l’étape 43, le module de calcul de consigne par apprentissage automatique calcule un ensemble de valeurs de consignes à effectuer aux éléments de machine, et transmet au module de commande d’éléments de machine, à l’étape 44, la ou les valeurs de consigne obtenues. A l’aide de ces données de consignes, à l’étape 45, le module de commande pilote le processus industriel de fabrication et fournit la ou les valeurs de consigne aux éléments de machine.In step 43, the setpoint calculation module by automatic learning calculates a set of setpoint values to be performed on the machine elements, and transmits to the machine element control module, in step 44, the setpoint(s) set values obtained. Using these setpoint data, in step 45, the control module controls the industrial manufacturing process and supplies the setpoint value(s) to the machine elements.

A l’étape 46, les éléments de machine effectuent les opérations de fabrication du produit commandé.In step 46, the machine elements carry out the manufacturing operations of the ordered product.

Selon un mode de réalisation, les données 15 de paramètres opérationnels des itérations du processus industriel sont conservées en relation avec les données 14 de consignes appliquées à chaque élément de machine 21 lors de ces itérations. Le fait de conserver les nouvelles données obtenues, en plus de données historiques permet de faire évoluer les valeurs de consigne en vue par exemple d’une évolution continue. Ainsi, les étapes 42 à 46 préalablement décrites sont répétées jusqu’à atteinte d’un critère d’arrêt tel que la fin de la production, ou tout autre critère d’arrêt, comme par exemple l’obtention d’un résultat stabilisé. On peut par ailleurs prévoir un temps de latence après une consigne le temps que l’effet technique de la consigne précédente se produise.According to one embodiment, the data 15 of operational parameters of the iterations of the industrial process are stored in relation to the data 14 of setpoints applied to each machine element 21 during these iterations. The fact of keeping the new data obtained, in addition to historical data, makes it possible to change the setpoint values with a view, for example, to continuous development. Thus, steps 42 to 46 previously described are repeated until a stopping criterion is reached, such as the end of production, or any other stopping criterion, such as obtaining a stabilized result, for example. It is also possible to provide a latency time after an instruction until the technical effect of the previous instruction occurs.

Diverses variantes du procédé sont possibles. Par exemple, le ou les paramètres opérationnels à optimiser peuvent correspondre à une ou plusieurs spécifications techniques du produit à fabriquer, comme par exemple la blancheur ou le grammage d’un papier à fabriquer.Various variants of the method are possible. For example, the operational parameter(s) to be optimized may correspond to one or more technical specifications of the product to be manufactured, such as for example the whiteness or the weight of a paper to be manufactured.

EXEMPLE 1 : application d’une couche de peinture EXAMPLE 1 : application of a coat of paint

Pour illustrer l’invention, un premier exemple simplifié, avec un nombre très faible de données, est présenté. Ce premier exemple concerne la fabrication d’un jouet, en particulier une étape d’application d’une couche de peinture à une certaine température. La pièce est donc chauffée avant ou pendant l’application de la peinture, afin d’améliorer la qualité de finition.To illustrate the invention, a first simplified example, with a very small number of data, is presented. This first example concerns the manufacture of a toy, in particular a step of applying a coat of paint at a certain temperature. The part is therefore heated before or during the application of the paint, in order to improve the quality of the finish.

Des pièces transitent à une vitesse v dans un four à température t afin de fixer une peinture sur la pièce. La vitesse du convoyeur est subie (en fonction d'un processus en amont par exemple) et seule la température du four est ajustable. Pour avoir une finition de peinture optimale, il faut que la pièce reçoive une certaine quantité d'énergie. Si la vitesse est élevée, alors il est nécessaire d’augmenter la valeur de la température. A l'inverse, si la vitesse diminue il est nécessaire de réduire la valeur de la température pour que la quantité totale d’énergie reçue par la pièce reste stable.Parts transit at a speed v in an oven at temperature t in order to fix a paint on the part. The speed of the conveyor is imposed (depending on an upstream process for example) and only the temperature of the oven is adjustable. To have an optimal paint finish, the part must receive a certain amount of energy. If the speed is high, then it is necessary to increase the temperature value. Conversely, if the speed decreases, it is necessary to reduce the temperature value so that the total quantity of energy received by the part remains stable.

Pour illustrer cet exemple, la quantité d'énergie est égale à la température t divisée par la vitesse v. La quantité d'énergie qui maximise la qualité de la peinture est t/v = 20.To illustrate this example, the amount of energy is equal to the temperature t divided by the velocity v. The amount of energy that maximizes the quality of the paint is t/v = 20.

Dans cet exemple, l'objectif consiste à se rapprocher de cet optimal. On peut illustrer un tel objectif de la façon suivante : Objectif = 100 / (1+|20-(t/v)|).In this example, the objective is to approach this optimal. We can illustrate such an objective as follows: Objective = 100 / (1+|20-(t/v)|).

Ainsi, pour un niveau de qualité maximal à 100, soit l’idéal à atteindre, on observe une dégradation de la qualité (valeurs inférieures à 100) des pièces peintes au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la qualité optimale.Thus, for a maximum quality level of 100, which is the ideal to be achieved, we observe a deterioration in the quality (values below 100) of the painted parts as we move away from the optimal quality. .

A titre illustratif, les valeurs d’historique ne comportent que quatre valeurs, soit les quatre dernières pièces ou lots fabriqués. L’appareil numérique de régulation et le procédé de régulation visent à définir les valeurs de consignes à utiliser pour cette fabrication, ou phase de fabrication sans modèle préalable ou dispositif établissant le lien entre qualité, température et vitesse.By way of illustration, the history values only include four values, i.e. the last four parts or batches manufactured. The digital regulation device and the regulation process aim to define the setpoint values to be used for this production, or production phase without a preliminary model or device establishing the link between quality, temperature and speed.

Les données suivantes sont les données de paramètres opérationnels historiques de la chaîne de fabrication. Les lignes sont triées chronologiquement. On vise une quantité d’énergie reçue par pièce le plus près possible de 20.The following data is the historical operational parameter data of the manufacturing line. Rows are sorted chronologically. We aim for a quantity of energy received per part as close as possible to 20.

n° piècepart number Vitesse (m/s)Speed (m/s) Temp (°c)Temp (°C) Qté EnergieQty Energy Niv qualSkill level 11 5,25.2 8080 15,415.4 17,817.8 22 5,75.7 8585 14,914.9 16,416.4 33 4,14.1 9090 22,022.0 33,933.9 44 4,74.7 8585 18,118.1 34,334.3

Le produit n°5 doit à présent être peint, et le procédé de régulation automatique permet de fournir une valeur de consigne en fonction de la caractéristique opérationnelle à optimiser. Les quatre points de l’historique sont séparés en deux populations autour de la médiane de l’objectif. Puisque l’on veut maximiser l’objectif, les « bonnes » pièces seront celles du groupe avec un fort objectif (les pièces 3 et 4). Les pièces 1 et 2 sont donc considérées dans ce découpage comme étant des « mauvaises » pièces. Avec ce découpage, si l’on considère les températures, on obtient: 80° correspond à une pièce mauvaise, 85° correspond à une mauvaise et une bonne, et 90° correspond à une pièce bonne.Product no. 5 must now be painted, and the automatic regulation process makes it possible to provide a set point value according to the operational characteristic to be optimized. The four points in the history are separated into two populations around the median of the goal. Since we want to maximize the objective, the “good” pieces will be those of the group with a strong objective (pieces 3 and 4). Pieces 1 and 2 are therefore considered in this breakdown as being “bad” pieces. With this division, if we consider the temperatures, we obtain: 80° corresponds to a bad part, 85° corresponds to a bad and a good part, and 90° corresponds to a good part.

L’intervalle qui contient le plus de données favorables et le moins de données défavorables ou intervalle qui maximise le « crossrank » est donc [85° 90°]. Son « rank » (ou score) est de (2/2-1/2)*100 = 50.The interval that contains the most favorable data and the least unfavorable data or interval that maximizes the "crossrank" is therefore [85° 90°]. Its “rank” (or score) is (2/2-1/2)*100 = 50.

De cet intervalle, la consigne est extraite en prenant par exemple la moyenne : dans l’historique, les mesures suivantes correspondent à la plage du rank : 85, 85, 90. La moyenne (87,5°) est ainsi affectée en tant que consigne de réglage de la température pour la pièce 5.From this interval, the setpoint is extracted by taking for example the average: in the history, the following measurements correspond to the range of the rank: 85, 85, 90. The average (87.5°) is thus assigned as temperature adjustment setpoint for room 5.

n° piècepart number Vitesse (m/s)Speed (m/s) Temp (°c)Temp (°C) Qté EnergieQty Energy Niv qualSkill level 11 5,25.2 8080 15,415.4 17,817.8 22 5,75.7 8585 14,914.9 16,416.4 33 4,14.1 9090 22,022.0 33,933.9 44 4,74.7 8585 18,118.1 34,334.3 55 4,14.1 87,587.5 21,321.3 42,742.7

En variante, une valeur autre que la moyenne peut être utilisée, comme par exemple la médiane, le minimum ou encore le maximum selon les cas. Une opération plus complexe peut aussi être menée sur cet intervalle pour obtenir une valeur encore plus ajustée, comme par exemple, choisir la valeur de l'intervalle pour laquelle le ratio de données favorables est maximal.As a variant, a value other than the average can be used, such as for example the median, the minimum or even the maximum depending on the case. A more complex operation can also be carried out on this interval to obtain an even more adjusted value, such as, for example, choosing the value of the interval for which the ratio of favorable data is maximum.

Puisque dans cet exemple théorique, seules les quatre dernières pièces sont prises en compte, la première pièce est ignorée, et le procédé se poursuit avec les pièces 2, 3, 4 et 5 qui permettent d’obtenir un nouveau découpage, et donc un autre réglage pour la pièce 6 (86,3°).Since in this theoretical example, only the last four parts are taken into account, the first part is ignored, and the process continues with parts 2, 3, 4 and 5 which make it possible to obtain a new cut, and therefore another setting for room 6 (86.3°).

n° pièce
1
part number
1
Vitesse (m/s)
5,2
Speed (m/s)
5.2
Temp (°c)
80
Temp (°C)
80
Qté Energie
15,4
Qty Energy
15.4
Niv qual
17,8
Skill level
17.8
22 5,75.7 8585 14,914.9 16,416.4 33 4,14.1 9090 22,022.0 33,933.9 44 4,74.7 8585 18,118.1 34,334.3 55 4,14.1 87,587.5 21,321.3 42,742.7 66 4,14.1 86,386.3 21,021.0 48,848.8

A chaque itération, les meilleures pièces de l’historique récent sont utilisées pour générer la prochaine valeur de consigne à appliquer en fonctions de ces bonnes pièces. On observe que le niveau de qualité progresse à chaque nouvelle consigne.At each iteration, the best coins from recent history are used to generate the next setpoint to be applied based on these good coins. We observe that the level of quality progresses with each new instruction.

n° pièce
1
part number
1
Vitesse (m/s)
5,2
Speed (m/s)
5.2
Temp (°c)
80
Temp (°C)
80
Qté Energie
15,4
Qty Energy
15.4
Niv qual
17,8
Skill level
17.8
22 5,75.7 8585 14,914.9 16,416.4 33 4,14.1 9090 22,022.0 33,933.9 44 4,74.7 8585 18,118.1 34,334.3 55 4,14.1 87,587.5 21,321.3 42,742.7 66 4,14.1 86,386.3 21,021.0 48,848.8 77 4,24.2 86,986.9 20,720.7 59,259.2 88 4,24.2 86,686.6 20,620.6 61,861.8

Il est entendu que cet exemple est volontairement simplifié à des fins illustratives. En outre, pour ce cas, une modélisation simple, permet d’identifier la température idéale, t=20.vIt is understood that this example is intentionally simplified for illustrative purposes. In addition, for this case, a simple modeling, makes it possible to identify the ideal temperature, t=20.v

Ainsi dès que la vitesse est connue, la température idéale peut être dérivée. Mais une telle démarche requière une modélisation du processus de fabrication en cours. Or, en pratique, du fait de la très grande complexité des fabrications industrielles, une telle modélisation n’est pas toujours possible. Lorsqu’elle est possible, elle ne donne que rarement un résultat exact car il y a toujours des facteurs perturbateurs (parfois non mesurés) qui rendent les modélisations imprécises, voire fausses.So as soon as the speed is known, the ideal temperature can be derived. But such an approach requires modeling of the manufacturing process in progress. However, in practice, due to the great complexity of industrial manufacturing, such modeling is not always possible. When possible, it rarely gives an exact result because there are always disturbing factors (sometimes not measured) which make the modeling imprecise, or even false.

L’appareil numérique de régulation et le procédé de régulation automatique de l’invention permettent de s’affranchir d’un modèle représentant la fabrication. Les facteurs perturbateurs, qu’ils soient internes ou externes, sont pris en compte de façon indirecte. Par exemple s’il y a une usure de l’isolation du four, la méthode connue qui s’appuie sur une modélisation, ne prend pas en compte la quantité d’énergie perdue, et donc le niveau de qualité des pièces peintes n’est pas optimal, car l’énergie perdue à cause du manque d’isolation n’est pas prise en compte.The digital regulation apparatus and the automatic regulation method of the invention make it possible to dispense with a model representing manufacturing. Disruptive factors, whether internal or external, are taken into account indirectly. For example, if there is wear on the insulation of the oven, the known method, which is based on modeling, does not take into account the quantity of energy lost, and therefore the level of quality of the painted parts does not is not optimal, because the energy lost due to the lack of insulation is not taken into account.

Le procédé préalablement présenté s’appuie sur un historique incluant des mesures où l’isolation est déjà endommagée, en prenant en compte l’impact sur le niveau de qualité. Les consignes calculées sont donc ajustées automatiquement.The process previously presented is based on a history including measurements where the insulation is already damaged, taking into account the impact on the level of quality. The calculated setpoints are therefore adjusted automatically.

EXEMPLE 2 : Blancheur de papier EXAMPLE 2 : Whiteness of paper

Le second exemple est issu du domaine technique des papeteries. Comme dans toute l’industrie, ce qui est fabriqué (ici du papier) doit respecter des spécifications. La blancheur fait partie des spécifications que les papetiers doivent respecter, cet exemple illustrera le procédé de régulation de cette spécification.The second example comes from the technical field of paper mills. As in any industry, what is manufactured (here paper) must meet specifications. Whiteness is part of the specifications that papermakers must meet, this example will illustrate the process of regulating this specification.

Dans une chaîne de production papier, la blancheur est mesurée par une caméra qui dénombre les taches sombres présentes en surface. Une densité de taches est ainsi déterminée. La valeur qui est visée dans cet exemple est 100 : plus la valeur mesurée en fin de procédé est proche de 100, mieux c’est.In a paper production line, the whiteness is measured by a camera which counts the dark spots present on the surface. A spot density is thus determined. The target value in this example is 100: the closer the value measured at the end of the process is to 100, the better.

Ces taches viennent en partie de la composition de la pâte. Pour limiter le nombre de taches il faut qu’elle soit suffisamment bien filtrée. Le paramètre opérationnel nommé “ratio de refus” permet d’agir sur cette filtration.These stains come partly from the composition of the dough. To limit the number of stains, it must be sufficiently well filtered. The operational parameter called “refusal ratio” makes it possible to act on this filtration.

Les taches peuvent également provenir d’un mauvais débit de la pâte. Un paramètre opérationnel lui est également associé.Stains can also be caused by poor dough flow. An operational parameter is also associated with it.

Enfin le taux de papier recyclé (%) utilisé dans la pâte est aussi un paramètre important, mais ce paramètre est subi. Il dépend de facteurs externes (économique, disponibilité, etc.). Aucun réglage ne peut donc être réalisé sur ce paramètre pourtant impactant. Il est cependant enregistré dans l’historique de production de façon à ce que les réglages des autres paramètres (ceux opérationnels) puissent être ajustés pour prendre en compte les variations des paramètres subis. Ce processus est appelé contextualisation.Finally, the rate of recycled paper (%) used in the pulp is also an important parameter, but this parameter is suffered. It depends on external factors (economic, availability, etc.). No adjustment can therefore be made on this parameter, which has an impact. It is however recorded in the production history so that the settings of the other parameters (the operational ones) can be adjusted to take into account the variations of the parameters undergone. This process is called contextualization.

Dans cet exemple la densité de taches sombres est modélisée par la fonction suivante : ratio de refus (%) / débit de la pâte (l/min) + taux de papier recyclé / 10 - 2. Cette formule est donnée pour suivre les calculs de l’exemple. Dans une usine véritable, comme mentionné précédemment, la densité de taches est mesurée, non calculée, et le processus physique sous jacent n’est que partiellement connu.In this example the density of dark spots is modeled by the following function: reject ratio (%) / pulp flow rate (l/min) + rate of recycled paper / 10 - 2. This formula is given to follow the calculations of The example. In a real factory, as mentioned earlier, the spot density is measured, not calculated, and the underlying physical process is only partially known.

Dans le tableau suivant, une ligne correspond à une bobine de papier produite. Cela est mis à titre didactique, et toute autre unité de production peut être utilisée à la place.In the following table, a line corresponds to a roll of paper produced. This is for educational purposes, and any other production unit can be used instead.

Le tableau suivant affiche les données initiales disponibles concernant la fabrication de papier de blancheur souhaitée 100. Les données des 4 dernières bobines sont présentes.The following table shows the initial data available for making paper of desired whiteness 100. Data for the last 4 reels is present.

n° de bobinereel number ratio de refus (%)refusal ratio (%) débit (l/min)flow rate (l/min) ratio recyclage (%)recycling ratio (%) taux de tachestain rate 11 11,2011.20 1 250,001,250.00 20,020.0 113,6113.6 22 11,8011.80 1 220,001,220.00 20,020.0 105,4105.4 33 12,3012.30 1 300,001,300.00 20,020.0 107,7107.7 44 12,4012.40 1 190,001,190.00 20,020.0 98,098.0

La bobine n°5 doit à présent être produite, et le procédé de régulation automatique permet de fournir une valeur de consigne en fonction de la caractéristique opérationnelle à optimiser. Les quatre points de l’historique sont séparés en deux populations autour de la médiane du taux de blancheur. Les « bonnes » bobines seront les deux ayant le taux de taches le plus proche de 100 (les bobines 2 et 4). Les bobines 1 et 3 sont donc considérées dans ce découpage comme étant des « mauvaises » bobines. Avec ce découpage, si l’on considère les ratios de refus, on obtient : “ 11.20 correspond à une bobine mauvaise, 11.80 correspond à une bonne, 12.30 correspond à une mauvaise, et 12.40 à une bonne.”Coil no. 5 must now be produced, and the automatic regulation method makes it possible to provide a set point value according to the operational characteristic to be optimized. The four points of the history are separated into two populations around the median of the whiteness rate. The "good" reels will be the two with the stain rate closest to 100 (reels 2 and 4). Coils 1 and 3 are therefore considered in this breakdown as being “bad” coils. With this breakdown, if we consider the refusal ratios, we obtain: “11.20 corresponds to a bad reel, 11.80 corresponds to a good one, 12.30 corresponds to a bad one, and 12.40 to a good one.”

Le paramètre non réglable ratio recyclage n’est pas utilisable pour séparer les bons des mauvais car il est constant. Aucune contextualisation n’est donc réalisée pour le moment.The non-adjustable recycling ratio parameter cannot be used to separate the good from the bad because it is constant. No contextualization is therefore carried out for the moment.

En ne considérant que le ratio de refus, l'intervalle qui départage le mieux les bobines bonnes des bobines mauvaises est [11.80 ; 12.40]. Dans cet exemple le module utilise la moyenne pour attribuer une valeur. 3 bobines sont comprises dans cet intervalle et leurs ratios de refus sont 11.80, 12.30 et 12.40. La moyenne (12.17) est donc appliquée au paramètre opérationnel de ratio de refus.Considering only the refusal ratio, the interval that best separates the good reels from the bad reels is [11.80; 12.40]. In this example the module uses the average to assign a value. 3 reels are included in this range and their reject ratios are 11.80, 12.30 and 12.40. The average (12.17) is therefore applied to the operational parameter of refusal ratio.

Un processus similaire est opéré pour le second paramètre opérationnel (débit). L’intervalle [1190, 1220] est donc retenu, et la valeur moyenne 1205 est affectée au paramètre opérationnel du débit. Ces affectations sont visibles sur la ligne 5 du tableau suivant.A similar process is operated for the second operational parameter (throughput). The interval [1190, 1220] is therefore retained, and the average value 1205 is assigned to the operational parameter of the flow. These assignments are visible on line 5 of the following table.

Tous les paramètres opérationnels étant affectés, l’usine peut procéder à la fabrication de la bobine n°5 et le taux de taches obtenu est de 99.All the operational parameters being affected, the factory can proceed with the manufacture of reel n°5 and the stain rate obtained is 99.

n° de bobinereel number ratio de refus (%)refusal ratio (%) débit (l/min)flow rate (l/min) ratio recyclage (%)recycling ratio (%) taux de tachestain rate 11 11,2011.20 1 250,001,250.00 20,020.0 111,6111.6 22 11,8011.80 1 220,001,220.00 20,020.0 103,4103.4 33 12,3012.30 1 300,001,300.00 20,020.0 105,7105.7 44 12,4012.40 1 190,001,190.00 20,020.0 96,096.0 55 12,1712.17 1 205,001,205.00 20,020.0 99,099.0

Dans cet exemple, un historique de taille 4 est utilisé pour réaliser le pilotage. Ainsi, pour opérer les réglages de la bobine 6, la bobine 1 est ignorée. La bobine 5 par contre est ajoutée à l’historique. En suivant le même processus avec le nouvel historique, la bobine 6 est produite suivant les paramètres affichés dans le tableau :In this example, a history of size 4 is used to carry out the piloting. Thus, to operate the settings of coil 6, coil 1 is ignored. Reel 5, on the other hand, is added to the history. Following the same process with the new history, reel 6 is produced according to the parameters shown in the table:

n° de bobinereel number ratio de refus (%)refusal ratio (%) débit (l/min)flow rate (l/min) ratio recyclage (%)recycling ratio (%) taux de tachestain rate 11 11,2011.20 1 250,001,250.00 20,020.0 111,6111.6 22 11,8011.80 1 220,001,220.00 20,020.0 103,4103.4 33 12,3012.30 1 300,001,300.00 20,020.0 105,7105.7 44 12,4012.40 1 190,001,190.00 20,020.0 96,096.0 55 12,1712.17 1 205,001,205.00 20,020.0 99,099.0 66 11,9911.99 1 212,501,212.50 20,020.0 101,1101.1

Le pilotage continue ainsi de suite et donne lieux aux bobines 7 et 8. Pour illustrer le processus de contextualisation, un changement de taux d’utilisation de papier recyclage intervient à la bobine 8. Les données suivantes sont donc obtenues :The control continues in this way and gives rise to reels 7 and 8. To illustrate the contextualization process, a change in the rate of use of recycled paper occurs in reel 8. The following data is therefore obtained:

n° de bobinereel number ratio de refus (%)refusal ratio (%) débit (l/min)flow rate (l/min) ratio recyclage (%)recycling ratio (%) taux de tâchetask rate 11 11,2011.20 1 250,001,250.00 20,020.0 111,6111.6 22 11,8011.80 1 220,001,220.00 20,020.0 103,4103.4 33 12,3012.30 1 300,001,300.00 20,020.0 105,7105.7 44 12,4012.40 1 190,001,190.00 20,020.0 96,096.0 55 12,1712.17 1 205,001,205.00 20,020.0 99,099.0 66 11,9911.99 1 212,501,212.50 20,020.0 101,1101.1 77 12,0812.08 1 208,751,208.75 20,020.0 100,1100.1 88 12,0412.04 1 210,631,210.63 30,030.0 101,6101.6

A chaque itération, le taux de taches se rapproche de 100 qui est la valeur optimale de production. Mais la dernière bobine, à cause du taux de recyclage élevé, s’écarte de l’optimal de production.At each iteration, the stain rate approaches 100, which is the optimal production value. But the last reel, due to the high recycling rate, deviates from the production optimum.

A présent la bobine 9 doit être produite, toujours avec un historique de 4 bobines. Les 2 bobines classées comme bonnes sont les 7 et 5.Now reel 9 should be produced, still with a history of 4 reels. The 2 coils classified as good are 7 and 5.

Dans ces conditions, l’impact des paramètres non réglables est maintenant plus important : les bobines produites avec un taux de recyclage>=30 sont toutes mauvaises. Avant de poursuivre le calcul des paramètres opérationnels, une contextualisation est donc réalisée : “taux de recyclage >= 30“ est ajouté aux conditions de contextualisation.Under these conditions, the impact of the non-adjustable parameters is now greater: coils produced with a recycling rate >=30 are all bad. Before continuing with the calculation of the operational parameters, a contextualization is therefore carried out: “recycling rate >= 30“ is added to the contextualization conditions.

Le processus de calcul de paramètres opérationnels reprend donc du début, mais avec un historique différent : l’historique qui correspond au nouveau contexte. Ainsi, les 4 dernières bobines qui ont été produites avec un recyclage supérieur ou égal à 30% constituent le nouvel historique (les numéraux de bobines ne correspondent plus : la bobine anciennement 8 correspond à la bobine 4 à présent et les 1, 2, 3 sont issues de données passées et donc n’étaient pas visibles jusqu’alors).The process of calculating operational parameters therefore starts again from the beginning, but with a different history: the history that corresponds to the new context. Thus, the last 4 reels that were produced with a recycling greater than or equal to 30% constitute the new history (the reel numbers no longer correspond: the reel formerly 8 corresponds to reel 4 now and the 1, 2, 3 come from past data and therefore were not visible until then).

Avec ce nouvel historique plus proche de la situation actuelle, le même processus conduit à la production suivante :With this new history closer to the current situation, the same process leads to the following output:

n° de bobinereel number ratio de refus (%)refusal ratio (%) débit (l/min)flow rate (l/min) ratio recyclage (%)recycling ratio (%) taux de tachestain rate 11 13,0013.00 1 250,001,250.00 35,035.0 97,797.7 22 12,0012.00 1 220,001,220.00 30,030.0 102,7102.7 33 12,3012.30 1 200,001,200.00 35,035.0 99,199.1 44 12,0412.04 1 210,631,210.63 30,030.0 101,6101.6 55 12,1712.17 1 205,001,205.00 35,035.0 100,5100.5 66 12,2412.24 1 202,501,202.50 35,035.0 99,799.7

La production s’est donc adaptée à ce changement en se basant sur des données plus proches de la situation présente, et a rapidement modifié les paramètres opérationnels pour contrer le changement d’un paramètre non réglable afin de converger vers son optimum de production : un taux de tache proche de 100.The production therefore adapted to this change based on data closer to the present situation, and quickly modified the operational parameters to counter the change of a non-adjustable parameter in order to converge towards its production optimum: a stain rate close to 100.

EXEMPLE 3 : Taux d’humidité résiduelleEXAMPLE 3: Residual moisture content

Dans le domaine de la chimie, les colonnes de distillations sont utilisées pour séparer les éléments constituant d’une matière première. La matière première est soumise à une vapeur qui l’échauffe et provoque la gazéification de l’élément recherché. Le processus demande un apport de chaleur qui est délivré sous forme de vapeur. Les colonnes de distillations sont très utilisées dans l’industrie chimique. De ce processus, il en ressort un gaz qui contient principalement le composant recherché par l’industriel. Mais il contient également des impuretés, dont un taux d’humidité résiduelle.In the field of chemistry, distillation columns are used to separate the constituent elements of a raw material. The raw material is subjected to a vapor which heats it and causes the gasification of the element sought. The process requires an input of heat which is delivered in the form of steam. Distillation columns are widely used in the chemical industry. From this process, a gas emerges which mainly contains the component sought by the industrialist. But it also contains impurities, including residual moisture.

Le taux d’humidité résiduelle est à minimiser, mais il n’est pas nécessaire de trop gaspiller d'énergie pour cela. A partir d’un certain seuil, le produit est acceptable. Dans cet exemple le seuil est défini à 1.5%. Si le produit final contient plus de 1.5% la qualité ne sera pas optimale, et s’il en contient moins, de l’énergie aura été gaspillée et donc le coût de production ne sera pas optimal (ni l’impact environnemental). Une valeur autour de 1.5% est donc recherchée.The residual moisture content should be minimised, but it is not necessary to waste too much energy on this. From a certain threshold, the product is acceptable. In this example the threshold is set to 1.5%. If the final product contains more than 1.5% the quality will not be optimal, and if it contains less, energy will have been wasted and therefore the production cost will not be optimal (nor the environmental impact). A value around 1.5% is therefore sought.

Dans cet exemple, le principal paramètre opérationnel impactant le taux d’humidité est le débit de vapeur (T/h) qui est utilisé dans la colonne de distillation. En plus du débit vapeur, un autre paramètre a également un impact sur le processus de distillation : la température extérieure. Ce paramètre n’est bien sûr pas réglable, mais sa mesure, relevée par des capteurs, est enregistrée dans l’historique. Pour pouvoir illustrer le fonctionnement dans un tableau, la formule suivante définit l’impact du débit sur le taux d’humidité : taux d’humidité = (débit*4) - 18,5 - température extérieure / 50.In this example, the main operational parameter impacting the moisture content is the steam flow (T/h) which is used in the distillation column. In addition to the steam flow, another parameter also has an impact on the distillation process: the outside temperature. This parameter is of course not adjustable, but its measurement, recorded by sensors, is recorded in the history. To be able to illustrate the operation in a table, the following formula defines the impact of the airflow on the humidity level: humidity level = (airflow*4) - 18.5 - outside temperature / 50.

Tout comme les exemples suivants, un historique de quatre éléments est utilisé. Dans le cas présent, il s’agit d’une production en flux, et donc une ligne du tableau suivant ne représente pas un élément réel, mais plutôt une unité de production. Une mesure est réalisée à intervalles réguliers, et la valeur de l’échantillon mesuré alimente l’historique.Like the following examples, a four-item history is used. In this case, it is a flow production, and therefore a line in the following table does not represent an actual element, but rather a production unit. A measurement is carried out at regular intervals, and the value of the measured sample feeds the history.

L’historique de cet exemple est le suivant :The history for this example is as follows:

n° d’échantillonsample number débit (T/h)flow rate (T/h) température extérieure (°)outdoor temperature (°) taux résiduel (%)residual rate (%) 11 5,25.2 00 2,32.3 22 5,55.5 22 3,53.5 33 4,94.9 44 1,01.0 44 6,006.00 22 5,55.5

Avant que la mesure de l’échantillon 5 n’intervienne, le module de régulation a la possibilité d’agir sur l’usine en modifiant le paramètre opérationnel de débit. Pour cela, comme dans les exemples précédents, l’historique est utilisé afin d'obtenir un réglage plus adéquat. Le but étant de se rapprocher d’un taux résiduel d’humidité de 1.5%.Before the measurement of sample 5 takes place, the regulation module has the possibility of acting on the plant by modifying the operational parameter of flow. For this, as in the previous examples, the history is used in order to obtain a more adequate setting. The goal is to approach a residual humidity rate of 1.5%.

Les 4 points sont séparés en deux groupes : les deux points les plus proches d’un taux de 1.5% ensemble (ils constituent les bons points) et les autres (les mauvais points).The 4 points are separated into two groups: the two points closest to a rate of 1.5% together (they constitute the good points) and the others (the bad points).

Les points 1 et 3 sont donc les deux points bons. Le module en déduit l'intervalle qui maximise la séparation des bons des mauvais pour les deux paramètres : débit [4.9 ; 5.2] et température extérieure [0; 0]. L’intervalle de débit permet d’isoler deux échantillons bons. (les échantillons 1 et 3 sont bons, et sont dans l’intervalle de débit [4.9 ; 5.2]) alors que l’intervalle de température ne permet d’isoler qu’un seul échantillon (seul l’échantillon 1 est lié à une température extérieure de 0°). Le paramètre de débit étant un paramètre opérationnel, il sera utilisé pour réaliser le réglage. Ici encore, c’est la moyenne qui sera utilisée pour extraire la valeur de l’intervalle. Seuls deux échantillons se trouvent dans l’intervalle, et leur moyenne est 5.05. Le paramètre opérationnel de débit est donc fixé à 5.05. La production en sera impactée, et l’échantillon (n°5) qui en résulte est affiché dans le tableau suivant :Points 1 and 3 are therefore the two good points. The module deduces the interval which maximizes the separation of good from bad for the two parameters: flow [4.9; 5.2] and outdoor temperature [0; 0]. The flow interval is used to isolate two good samples. (samples 1 and 3 are good, and are in the flow rate interval [4.9; 5.2]) while the temperature interval allows only one sample to be isolated (only sample 1 is linked to a outdoor temperature of 0°). Since the flow parameter is an operational parameter, it will be used to carry out the adjustment. Here again, it is the average that will be used to extract the value of the interval. Only two samples are in the interval, and their mean is 5.05. The throughput operational parameter is therefore set to 5.05. Production will be impacted, and the resulting sample (#5) is shown in the following table:

n° d’échantillonsample number débit (T/h)flow rate (T/h) température extérieure (°)outdoor temperature (°) taux résiduel (%)residual rate (%) 11 5,25.2 00 2,32.3 22 5,55.5 22 3,53.5 33 4,94.9 44 1,01.0 44 6,006.00 22 5,55.5 55 5,055.05 00 1,71.7

Le premier échantillon est ensuite remplacé par le dernier, puis un nouveau découpage bon/mauvais est réalisé pour préparer l’échantillon 6. Les points bons sont alors les n°3 et 5. L’intervalle séparant le mieux porte toujours sur le paramètre de débit, et il s’agit de [4.9 ; 5.05]. Il ne contient que deux points, et sa moyenne (4.98) est donc affectée au paramètre opérationnel de débit. Comme le montre le tableau suivant, cela rapproche encore davantage du taux résiduel de 1.5 :The first sample is then replaced by the last, then a new good/bad division is made to prepare sample 6. The good points are then numbers 3 and 5. The interval separating the best always relates to the parameter of bit rate, and it is [4.9; 5.05]. It contains only two points, and its average (4.98) is therefore assigned to the operational parameter of throughput. As the following table shows, this brings the residual rate even closer to 1.5:

n° d’échantillonsample number débit (T/h)flow rate (T/h) température extérieure (°)outdoor temperature (°) taux résiduel (%)residual rate (%) 11 5,25.2 00 2,32.3 22 5,55.5 22 3,53.5 33 4,94.9 44 1,01.0 44 6,006.00 22 5,55.5 55 5,055.05 00 1,71.7

Le procédé peut alors itérer en utilisant le nouvel historique. La production suivante est obtenue :The process can then iterate using the new history. The following output is obtained:

n° d’échantillonsample number débit (T/h)flow rate (T/h) température extérieure (°)outdoor temperature (°) taux résiduel (%)residual rate (%) 11 5,25.2 00 2,32.3 22 5,55.5 22 3,53.5 33 4,94.9 44 1,01.0 44 6,006.00 22 5,55.5 55 5,055.05 00 1,71.7 66 4,984.98 22 1,41.4 77 5,015.01 00 1,61.6 88 4,994.99 00 1,51.5

Sur cet exemple encore nous pouvons voir comment le procédé arrive à emmener une production sur un objectif définit en agissant sur les paramètres opérationnels : ici le taux résiduel de 1.5% est rapidement obtenu. Et cela sans avoir recours à une modélisation. Seul le traitement de l’historique est utilisé.On this example again we can see how the process manages to bring production to a defined objective by acting on the operational parameters: here the residual rate of 1.5% is quickly obtained. And this without resorting to modeling. Only history processing is used.

A présent, pour illustrer le mécanisme de contextualisation automatique, nous supposons que le processus de fabrication de ce type de produit s’arrête (pour fabriquer un autre produit), puis reprend quelques mois plus tard alors que les conditions extérieures ont changées (cf échantillon 9 à 20°). La production obtenue devient la suivante :Now, to illustrate the automatic contextualization mechanism, we assume that the manufacturing process of this type of product stops (to manufacture another product), then resumes a few months later when the external conditions have changed (see sample 9 to 20°). The output obtained becomes the following:

n° d’échantillonsample number débit (T/h)flow rate (T/h) température extérieure (°)outdoor temperature (°) taux résiduel (%)residual rate (%) 11 5,25.2 00 2,32.3 22 5,55.5 22 3,53.5 33 4,94.9 44 1,01.0 44 66 22 5,55.5 55 5,055.05 00 1,71.7 66 4,984.98 22 1,41.4 77 5,015.01 00 1,61.6 88 4,994.99 00 1,51.5 99 4,994.99 2020 1,11.1

Comme pour les itérations précédentes, les 4 derniers échantillons sont répartis en deux groupes, les bons étant ceux avec le taux résiduel le plus proche de 1,5. Seul le dernier échantillon (9) est donc considéré comme mauvais puisque c’est celui qui a le taux résiduel le plus éloigné (6 et 7 sont équidistants et 8 est parfait). Dans ces conditions, la meilleure plage pour débit est [4.98 ; 4.98], mais cette plage ne contient qu’un seul des 3 échantillons bons. Alors que la meilleure plage pour le paramètre température est [0 ; 2] et lui contient tous les échantillons bons. Le paramètre température est donc meilleur pour séparer les bons des mauvais, il est donc retenu. Mais comme il s’agit d’un paramètre non réglable, il est par définition impossible d’agir dessus, le contexte “température >= 20” est donc créé. Puis le processus est repris depuis le début en ne prenant en compte que les échantillons prélevés avec des températures extérieures supérieures à 20°, quitte à aller chercher des échantillons plus anciens. Le nouvel historique pourrait être alors celui-ci :As for the previous iterations, the last 4 samples are divided into two groups, the good ones being those with the residual rate closest to 1.5. Only the last sample (9) is therefore considered bad since it is the one with the most distant residual rate (6 and 7 are equidistant and 8 is perfect). Under these conditions, the best range for throughput is [4.98; 4.98], but this range contains only one of the 3 good samples. While the best range for the temperature parameter is [0; 2] and it contains all the good samples. The temperature parameter is therefore better at separating the good ones from the bad ones, so it is retained. But as it is a non-adjustable parameter, it is by definition impossible to act on it, the “temperature >= 20” context is therefore created. Then the process is restarted from the beginning, taking into account only the samples taken with outside temperatures above 20°, even if it means looking for older samples. The new history could then be this:

n° d’échantillonsample number débit (T/h)flow rate (T/h) température extérieure (°)outdoor temperature (°) taux résiduel (%)residual rate (%) 11 5,465.46 2525 2,82.8 22 5,485.48 2020 3,03.0 33 4,754.75 2727 0,00.0 44 4,994.99 2020 1,11.1

Avec cet historique, la population est divisée en deux en prenant comme bon, les échantillons 4 et 1 qui sont plus proches de 1.5. Et la plage idéale trouvée porte maintenant sur le débit [4,99 ; 5,46] qui contient 2 échantillons bons, et aucun mauvais. La moyenne est donc prise pour consigne : 5,23. Le processus itère et donnera, selon la température extérieure, le résultat suivant :With this history, the population is divided in two by taking as good, samples 4 and 1 which are closer to 1.5. And the ideal range found now relates to the flow rate [4.99; 5.46] which contains 2 good samples, and no bad ones. The average is therefore taken as an instruction: 5.23. The process iterates and will give, depending on the outside temperature, the following result:

n° d’échantillonsample number débit (T/h)flow rate (T/h) température extérieure (°)outdoor temperature (°) taux résiduel (%)residual rate (%) 11 5,465.46 2525 2,82.8 22 5,485.48 2020 3,03.0 33 4,754.75 2727 0,00.0 44 4,994.99 2020 1,11.1 5,235.23 2222 2,02.0 5,115.11 2121 1,51.5

Dans cet exemple, le taux résiduel de 1,5% est atteint en seulement quelques itérations, alors même que le contexte vient de changer. A présent, le contexte “température >= 20” est identifié. Il est donc mémorisé de sorte que dès que le temps extérieur changera, le contexte changera également, et l’historique utilisé correspondra à la météo de production.In this example, the residual rate of 1.5% is reached in just a few iterations, even though the context has just changed. Now the “temperature >= 20” context is identified. It is therefore stored so that as soon as the outside weather changes, the context will also change, and the history used will correspond to the production weather.

  1. Appareil numérique de régulation (ou pilotage automatique)Digital regulation device (or automatic pilot)
  2. Module de spécifications technique produitProduct technical specification module
  3. Module de paramètres industrielsIndustrial Parameters Module
  4. Module de calcul de consigne par apprentissage automatiqueSetpoint calculation module by automatic learning
  5. Module de commande d’élément de machineMachine element control module
  6. Microprocesseurmicroprocessor
  7. Instructions de mise en œuvreInstructions for implementation
  8. ----
  9. ----
  10. Spécifications techniques de produits à fabriquerTechnical specifications of products to be manufactured
  11. Paramètres opérationnels du processus industriel à optimiserOperational parameters of the industrial process to be optimized
  12. Données de paramètres non réglablesParameter data not adjustable
  13. Données de paramètres opérationnels effectifs du processus industriel provenant des capteursIndustrial process actual operational parameter data from sensors
  14. Données historiques de consignes appliquées à chaque élément de machineHistorical setpoint data applied to each machine element
  15. Données historiques de paramètres opérationnelsHistorical data of operational parameters
  16. Valeur de consigne obtenue par le module de calcul de consigneSetpoint value obtained by the setpoint calculation module
  17. Données historiques de paramètres non réglablesHistorical data of non-adjustable parameters
  18. ----
  19. ----
  20. Processus industrielindustrial process
  21. Elément de machineMachine element
  22. Capteur de paramètre opérationnelOperational parameter sensor
  23. Capteur de paramètre non réglableNon-adjustable parameter sensor
  24. ----
  25. ----
  26. ----
  27. ----
  28. ----
  29. ----
  30. Produit à fabriquerProduct to be produced

Claims (11)

Appareil numérique (1) de régulation d’un processus industriel (20) conçu pour la fabrication d’une famille de produits (30), ledit processus industriel (20) comprenant une pluralité d’éléments de machine (21) conçus pour opérer à l’intérieur de plages de valeurs de paramètres de consigne à l’intérieur desquelles les produits (30) de la famille de produits sont susceptibles d’être fabriqués, les éléments de machines (21) étant couplés à des capteurs (22) adaptés pour recevoir des données (13) de paramètres opérationnels effectifs du processus industriel lors de la fabrication des produits (30), ledit appareil numérique (1) de régulation comprenant :
i) un module (2) de spécifications techniques de produits (30) à fabriquer par le processus industriel (20);
ii) un module (3) de paramètres industriels, recevant desdits capteurs (22) intégrés au processus industriel (20) des données (13) des paramètres opérationnels effectifs du processus lors de la fabrication de produits (30) par le processus ;
iii) un module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique, conservant les données (15) de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel en relation avec les données (14) de consignes appliquées à chaque élément de machine (21) lors de ces itérations antérieures, ledit module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique étant conçu pour définir un ensemble de valeurs (16) de consignes à affecter auxdits éléments de machine (21) en fonction d’une part des spécifications techniques (10) d’un type produit à fabriquer et d’autre part de tout ou partie des données (15) de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel de façon à optimiser au moins un des paramètres opérationnels (11) du processus industriel en utilisant les données (15) de paramètres opérationnels d’itérations antérieurs du processus industriel pour des spécifications techniques identiques ou voisines ;
iv) un module (5) de commande d’éléments de machine (21), relié au module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique, et à chacun desdits éléments de machine (21), apte à commander le processus industriel de fabrication en fournissant à chacun desdits éléments de machine (21) au moins une valeur de consigne (16) obtenue par ledit module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique.
Digital apparatus (1) for regulating an industrial process (20) designed for the manufacture of a family of products (30), said industrial process (20) comprising a plurality of machine elements (21) designed to operate at within ranges of target parameter values within which the products (30) of the family of products are likely to be manufactured, the machine elements (21) being coupled to sensors (22) suitable for receiving data (13) of actual operational parameters of the industrial process during the manufacture of the products (30), said digital regulation apparatus (1) comprising:
i) a module (2) of technical specifications of products (30) to be manufactured by the industrial process (20);
ii) a module (3) of industrial parameters, receiving from said sensors (22) integrated into the industrial process (20) data (13) of the effective operational parameters of the process during the manufacture of products (30) by the process;
iii) a set point calculation module (4) by automatic learning, storing the operational parameter data (15) of previous iterations of the industrial process in relation to the set point data (14) applied to each machine element (21) during these earlier iterations, said setpoint calculation module (4) by automatic learning being designed to define a set of setpoint values (16) to be assigned to said machine elements (21) according on the one hand to the technical specifications ( 10) of a type of product to be manufactured and on the other hand of all or part of the data (15) of operational parameters of previous iterations of the industrial process so as to optimize at least one of the operational parameters (11) of the industrial process in using the data (15) of operational parameters of previous iterations of the industrial process for identical or similar technical specifications;
iv) a module (5) for controlling machine elements (21), connected to the module (4) for calculating set points by automatic learning, and to each of said machine elements (21), able to control the industrial process of manufacturing by providing each of said machine elements (21) with at least one setpoint value (16) obtained by said module (4) for calculating setpoint by automatic learning.
Appareil numérique de régulation selon la revendication 1, dans lequel le module (2) de spécifications techniques de produits comprends des données (10) de spécifications techniques de produits (30) à fabriquer par le processus industriel et des données (11) de paramètres opérationnels à optimiser.Digital regulation apparatus according to claim 1, in which the module (2) of technical specifications of products comprises data (10) of technical specifications of products (30) to be manufactured by the industrial process and data (11) of operational parameters to optimize. Appareil numérique de régulation selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le module (3) de paramètres industriels comprend des données (12) de paramètres non réglables provenant de capteurs (23) de données de paramètres non réglables du processus industriel (20) et le module (4) de calcul de consignes comprend des données historiques (17) de paramètres non réglables.Digital control apparatus according to one of Claims 1 or 2, in which the industrial parameter module (3) comprises non-adjustable parameter data (12) originating from sensors (23) of non-adjustable parameter data of the industrial process ( 20) and the set point calculation module (4) includes historical data (17) of non-adjustable parameters. Procédé de régulation d’un processus industriel (20) conçu pour la fabrication d’une famille de produits (30) par un appareil numérique (1) de régulation dudit processus industriel (20), ledit processus industriel (20) comprenant une pluralité d’éléments de machine (21) conçus pour opérer à l’intérieur de plages de valeurs de paramètres de consigne à l’intérieur desquelles les produits (30) de la famille de produits sont susceptibles d’être fabriqués, les éléments de machines (21) étant couplés à des capteurs (22) adaptés pour recevoir des données (13) des paramètres opérationnels effectifs du processus industriel lors de la fabrication des produits (30), ledit appareil numérique (1) de régulation comprenant :
- un module (2) de spécifications techniques de produits (30) à fabriquer par le processus industriel (20);
- un module (3) de paramètres industriels, recevant desdits capteurs (22) intégrés au processus industriel (20) des données (13) des paramètres opérationnels effectifs du processus lors de la fabrication de produits (30) par le processus ;
- un module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique ;
- un module (5) de commande d’éléments de machine (21), relié au module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique, et à chacun desdits éléments de machine (21), apte à commander le processus industriel de fabrication ;
ledit procédé comprenant les étapes selon lesquelles :
i) le module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique reçoit des spécifications techniques d’un type de produit à fabriquer ;
ii) le module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique reçoit un ou plusieurs paramètres opérationnels du processus industriel à optimiser ;
iii) le module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique accède aux données (15) de paramètres opérationnels d’itérations antérieures du processus industriel pour des spécifications techniques identiques ou voisines à celles préalablement reçues à l’étape i;
iv) le module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique calcule un ensemble de valeurs (16) de consignes à affecter auxdits éléments de machine (21) de façon à optimiser le ou les paramètres opérationnels du processus industriel préalablement reçu à l’étape iii;
v) le module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique transmet audit un module (5) de commande d’éléments de machine (21), la ou les valeurs de consigne (16) obtenues;
vi) le module (5) de commande pilote le processus industriel de fabrication et fournit à chacun desdits éléments de machine (21) la ou les valeurs de consigne qui le concerne ;
vii) les éléments de machine (21) effectuent les opérations de fabrication du produit commandé en fonction des consignes reçues.
Method for regulating an industrial process (20) designed for the manufacture of a family of products (30) by a digital device (1) for regulating said industrial process (20), said industrial process (20) comprising a plurality of machine elements (21) designed to operate within target parameter value ranges within which the products (30) of the product family are likely to be manufactured, the machine elements (21 ) being coupled to sensors (22) adapted to receive data (13) of the actual operational parameters of the industrial process during the manufacture of the products (30), said digital regulation device (1) comprising:
- a module (2) of technical specifications of products (30) to be manufactured by the industrial process (20);
- a module (3) of industrial parameters, receiving from said sensors (22) integrated into the industrial process (20) data (13) of the effective operational parameters of the process during the manufacture of products (30) by the process;
- a module (4) for calculating the setpoint by automatic learning;
- a module (5) for controlling machine elements (21), connected to the module (4) for calculating instructions by automatic learning, and to each of said machine elements (21), capable of controlling the industrial manufacturing process ;
said method comprising the steps according to which:
i) the set point calculation module (4) by automatic learning receives technical specifications of a type of product to be manufactured;
ii) the set point calculation module (4) by automatic learning receives one or more operational parameters of the industrial process to be optimized;
iii) the setpoint calculation module (4) by automatic learning accesses the data (15) of operational parameters of previous iterations of the industrial process for technical specifications identical or similar to those previously received in step i;
iv) the setpoint calculation module (4) by automatic learning calculates a set of setpoint values (16) to be assigned to said machine elements (21) so as to optimize the operational parameter(s) of the industrial process previously received at the step iii;
v) the module (4) for calculating set point by automatic learning transmits to said one module (5) for controlling machine elements (21), the set point value(s) (16) obtained;
vi) the control module (5) controls the industrial manufacturing process and provides each of said machine elements (21) with the setpoint value or values which concern it;
vii) the machine elements (21) carry out the manufacturing operations of the product ordered according to the instructions received.
Procédé de régulation selon la revendication 4, dans lequel le module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique reçoit des données (12) d’une pluralité de paramètres non réglables pour le processus industriel (20) et détermine celui ayant le plus fort impact de déviation sur le processus industriel et calcule les paramètres opérationnels les plus favorables pour corriger la déviation liée à ce paramètre non réglable.Regulation method according to Claim 4, in which the module (4) for calculating set points by automatic learning receives data (12) from a plurality of non-adjustable parameters for the industrial process (20) and determines the one having the highest deviation impact on the industrial process and calculates the most favorable operational parameters to correct the deviation related to this non-adjustable parameter. Procédé de régulation selon l’une des revendications 4 ou 5, dans lequel le module (4) de calcul de consigne par apprentissage automatique enregistre et conserve les données (15) de paramètres opérationnels des itérations du processus industriel en relation avec les données (14) de consignes appliquées à chaque élément de machine (21) lors de ces itérations.Regulation method according to one of Claims 4 or 5, in which the set point calculation module (4) by automatic learning records and stores the data (15) of operational parameters of the iterations of the industrial process in relation to the data (14 ) instructions applied to each machine element (21) during these iterations. Procédé de régulation selon la revendication 4, dans lequel les étapes iii à vii sont répétées jusqu’à atteinte d’un critère d’arrêt.Control method according to claim 4, in which steps iii to vii are repeated until a stopping criterion is reached. Procédé de régulation selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel un temps de latence est prévu entre chaque nouvelle consigne.Regulation method according to any one of Claims 4 or 5, in which a latency time is provided between each new setpoint. Procédé de régulation selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel au moins un paramètre opérationnel à optimiser correspond à une spécification technique du produit à fabriquer.Regulation method according to any one of Claims 4 to 6, in which at least one operational parameter to be optimized corresponds to a technical specification of the product to be manufactured. Procédé de régulation selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel l’étape d’optimisation est basée sur l’analyse des données des paramètres opérationnels et des consignes des itérations antérieures, pour viser une amélioration continue du paramètre opérationnel à optimiser.Regulation method according to any one of Claims 4 to 6, in which the optimization step is based on the analysis of the data of the operational parameters and of the setpoints of the previous iterations, in order to aim for a continuous improvement of the operational parameter to be optimized . Procédé de régulation selon la revendication 10, dans lequel l’étape d’optimisation ou d’amélioration continue comprend une sous-étape de séparation des données d’itérations antérieures de paramètres industriels autour d’une médiane.Control method according to claim 10, in which the optimization or continuous improvement step comprises a sub-step of separating data from previous iterations of industrial parameters around a median.
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