JP2011039763A - Output value prediction method, output value prediction device, and program for the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、与えられたデータから出力値を予測する出力値予測技術に関し、特に、予測した出力値のばらつきも求める出力値予測技術に関する。 The present invention relates to an output value prediction technique for predicting an output value from given data, and more particularly to an output value prediction technique for obtaining a variation in predicted output values.
様々な分野において、今後の行動を決定する際に、将来の予測がしばしば行われる。特に、例えば鉄鋼製品の製造や化学製品の製造のように、比較的大規模な製造プラントで様々な製造プロセスを経て製造される製品では、例えば投入量、操作入力量および時間経過等に応じて、各製造プロセスにおける出力値や製品に直結する最終プロセスの出力値が刻々と変化することが多い。このため、その出力値を制御するために、出力値の予測は、重要である。 In various fields, future predictions are often made when determining future actions. In particular, in products manufactured through various manufacturing processes in a relatively large-scale manufacturing plant, such as manufacturing of steel products and chemical products, for example, depending on input amount, operation input amount, time passage, etc. In many cases, the output value in each manufacturing process and the output value of the final process directly connected to the product change every moment. For this reason, in order to control the output value, the prediction of the output value is important.
このような予測は、一般に、予測対象に関わる要因を分析し、要因の過去の実績データを例えば統計的に分析することによって行われる。 Such prediction is generally performed by analyzing a factor related to a prediction target and statistically analyzing past performance data of the factor.
例えば、特許文献1に開示の鋼材の材質推定装置は、過去に製造された製品ごとに、素材成分実績、操業実績および材質実績を蓄積する材質記憶手段と、多数の入力変数の中から製品の材質に与える影響の大きい入力変数を選択するためのルールが格納されている入力変数限定ルール格納手段と、入力される素材成分情報および操業情報を用いて、入力変数を前記ルールに従って限定する入力変数限定手段と、該限定した入力変数を用いて前記材質記憶手段内の各データと入力値との距離を計算するための、入力値が出力値に与える影響を重み係数とする距離関数を定義し、この距離関数を用いて計算した距離に基づいて入力値に近いデータを抽出し、該抽出したデータから材質の推定値を計算し、出力する材質推定計算手段とを備えている。このような構成の材質推定装置は、前記特許文献1によれば、モデルの構造と対象の構造との乖離によって生じる推定誤差の発生を防止し、入力空間の全ての領域での推定精度を向上することが可能となる。 For example, the steel material estimation apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a material storage unit that accumulates material component results, operation results, and material results for each product manufactured in the past, and a product storage device from among a large number of input variables. An input variable that restricts an input variable according to the rule by using an input variable limiting rule storage unit that stores a rule for selecting an input variable having a large influence on the material, and input material component information and operation information. Defining a distance function using a weighting factor as an influence of the input value on the output value for calculating the distance between each data in the material storage means and the input value using the limited input variable. And a material estimation calculating means for extracting data close to the input value based on the distance calculated using the distance function, calculating an estimated value of the material from the extracted data, and outputting the estimated value.According to Patent Document 1, the material estimation apparatus having such a configuration prevents an estimation error caused by a divergence between a model structure and a target structure, and improves estimation accuracy in all areas of the input space. It becomes possible to do.
また例えば、特許文献2に開示の鉄鋼製品の材質予測装置は、複数の工程に跨って製造される鉄鋼製品の材質を、製品の各工程の材質に影響する要因のデータを取りだしてフィッティングされた材質予測モデルを用いて予測する装置であって、過去データをヒストグラムで表示する手段を備えている。このような構成の材質予測装置では、前記特許文献2によれば、ユーザは、過去データのヒストグラムを参照することによって、過去の異常データを容易に認識することができる。 In addition, for example, the steel product material predicting apparatus disclosed in Patent Document 2 is fitted with data of factors affecting the material of each process of the product of the steel product manufactured over a plurality of processes. An apparatus for predicting using a material prediction model, comprising means for displaying past data as a histogram. In the material predicting apparatus having such a configuration, according to Patent Document 2, a user can easily recognize past abnormal data by referring to a histogram of past data.
また例えば、特許文献3に開示のプラント監視装置は、プラントの各種データをもとにある項目の将来時刻における状態量を予測するプラント監視装置であって、プラントの各種データを複数の異なる時間にわたって保存する実績情報記憶手段と、前記実績情報記憶手段に蓄えられた時系列データを入力とし、所定の手法により将来時刻における状態量を予測する状態量予測手段と、前記状態量予測手段によって過去に予測された状態量予測値が有していた予測誤差を算出する予測誤差演算手段と、前記状態量予測手段によって過去に算出された状態量予測値とそのときの予測誤差との関係を記憶する誤差情報記憶手段と、前記実績情報記憶手段に記憶された情報、前記状態量予測手段により算出された状態量予測値および前記誤差情報記憶手段に記憶された過去の予測値と誤差との関係をもとに、将来時刻における状態量予測値が有する予測誤差を推定する予測誤差推定手段とを備える。このような構成のプラント監視装置では、前記特許文献3によれば、予測値を用いた制御あるいは情報作成を行う場合に、予測誤差の範囲が同定されるため、ユーザは、より正確、適切な判断を行うことができる。 Further, for example, the plant monitoring device disclosed in Patent Document 3 is a plant monitoring device that predicts a state quantity at a future time of an item based on various types of plant data, and stores various types of plant data over a plurality of different times. The history information storage means to store, the time series data stored in the performance information storage means as input, the state quantity prediction means for predicting the state quantity at a future time by a predetermined method, and the state quantity prediction means in the past Prediction error calculation means for calculating a prediction error included in the predicted state quantity prediction value, and a relationship between the state quantity prediction value calculated in the past by the state quantity prediction means and the prediction error at that time is stored. Error information storage means, information stored in the result information storage means, state quantity predicted value calculated by the state quantity prediction means, and error information storage Based on the relationship between the past estimated value and the error stored in the stage, and a prediction error estimation means for estimating a prediction error included in the state quantity prediction values in the future time. In the plant monitoring apparatus having such a configuration, according to Patent Document 3, when performing control or information generation using a predicted value, the range of the prediction error is identified, so the user is more accurate and appropriate. Judgment can be made.
また例えば、特許文献4に開示の金属ストリップの連続処理設備における操業支援装置は、複数の金属ストリップを連続して処理する金属ストリップの連続処理設備の入側、あるいは該連続処理設備の前工程の出側において金属ストリップの形状を連続的もしくは間欠的に測定し、定量的な形状指標を金属ストリップ通板方向位置と対応させて出力する形状検出手段と、前記形状指標に対して金属ストリップの幅方向センタを基準軸として、該金属ストリップの幅方向位置の所定の関数で重み付けを行い、重み付けした該金属ストリップの左右差の指標である重み付き形状指標左右差の実績データを算出する形状指標左右差算出手段と、前記連続処理設備内を前記金属ストリップが通過する際の進行方向と直交する方向への蛇行量を検出する蛇行検出手段と、複数の金属ストリップについての該蛇行量の実績データと、前記重み付き形状指標左右差の実績データから蛇行推定モデルを作成する蛇行量推定モデル作成手段と、新たな金属ストリップに対して得られた前記重み付き形状指標左右差に基づいて、前記蛇行推定モデルを用いて前記連続処理設備を前記新たな金属ストリップが通板する際の蛇行量を推定する蛇行量推定手段と、該蛇行量の推定値に基づいて、予め設定した種類の生産障害を前記新たな金属ストリップが発生させる危険率を推定する生産障害危険率推定手段と、前記危険率を連続処理設備の操業オペレータに提示する危険率表示手段とを備える。そして、その一態様では、前記蛇行量推定手段は、複数の金属ストリップについての前記重み付き形状指標左右差の実績データおよび前記蛇行量の実績データから、新たな金属ストリップの重み付き形状指標左右差に類似した実績データを選択し、選択された実績データの蛇行量の度数分布に基づいて、予め設定した確率値における前記新たな金属ストリップの蛇行量の発生する範囲を推定する。このような構成の操業支援装置は、前記特許文献4によれば、ストリップの蛇行量と生産障害に繋がる危険率を推定し、予め操業オペレータに提示することによって、必要以上に処理能力を損なうことなく商業トラブルを回避して可及的に生産性を高くするように操業支援を行うことができる。 Further, for example, the operation support device in the continuous treatment facility for metal strip disclosed in Patent Document 4 is an entry side of the continuous treatment facility for metal strip that continuously treats a plurality of metal strips, or a pre-process of the continuous treatment facility. Shape detecting means for continuously or intermittently measuring the shape of the metal strip on the outlet side and outputting a quantitative shape index corresponding to the position of the metal strip through plate, and the width of the metal strip with respect to the shape index Using the direction center as a reference axis, weighting is performed by a predetermined function of the position in the width direction of the metal strip, and the shape index left and right is calculated as actual weight data of the weighted shape index that is an index of the left-right difference of the weighted metal strip. A difference calculating means and a meandering amount in a direction orthogonal to a traveling direction when the metal strip passes through the continuous processing facility is detected. For a new metal strip, a line detection unit, a meandering amount actual data for a plurality of metal strips, and a meandering amount estimation model creating unit for creating a meandering estimation model from the weighted shape index difference data Meandering amount estimation means for estimating a meandering amount when the new metal strip passes through the continuous processing equipment using the meandering estimation model based on the weighted shape index left-right difference obtained in the above, Based on the estimated value of the meandering amount, a production failure risk rate estimating means for estimating a risk rate at which the new metal strip generates a preset type of production failure, and presenting the risk rate to the operator of the continuous processing facility And a risk factor display means. In the aspect, the meandering amount estimation means may calculate the weighted shape index left-right difference of the new metal strip from the weighted shape index left-right difference record data and the meandering amount result data for a plurality of metal strips. Is selected, and based on the frequency distribution of the meandering amount of the selected result data, the range in which the meandering amount of the new metal strip occurs at a preset probability value is estimated. According to the above-mentioned Patent Document 4, the operation support device having such a configuration may impair the processing capacity more than necessary by estimating the amount of meandering of the strip and the risk factor that leads to production failure, and presenting it to the operation operator in advance. Operational support can be provided to avoid commercial troubles and increase productivity as much as possible.
また例えば、特許文献5に開示の転炉の吹錬終点温度目標設定方法は、転炉、二次精錬装置および連続鋳造機を有する製鋼プロセスにおける転炉の吹錬終点温度目標設定方法であって、連続鋳造鋳込み時点での要求溶鋼温度、転炉、二次精錬装置および連続鋳造機それぞれの操業開始予定時間、操業所要予定時間、運搬時間、ならびに二次精錬装置および連続鋳造機それぞれの過去の熱履歴および溶鋼温度昇温量・降下量実績を収集し、これら収集したデータに基づき、製鋼プロセスおよび運搬の変化に応じた、転炉吹錬終了以後の連続鋳造機鋳込み時点までの溶鋼温度降下量を算出し、算出した溶鋼温度降下量と連続鋳造鋳込み目標温度との和を転炉の吹錬終点温度目標として設定する。ここで、溶鋼温度降下量△Tは、転炉吹錬終了から連続鋳造機における鋳込み開始までに生じる溶鋼温度変化であって、転炉吹錬終了から取鍋受鋼終了までに生じる溶鋼温度変化量を△TCLとし、取鍋受鋼終了から二次精錬処理終了までに生じる溶鋼温度変化量を△TBPとし、二次精錬装置での処理終了から連続鋳造機での鋳造開始までに生じる溶鋼温度変化量を△TBCとし、温度予測の変動リスク項をδとする場合に、これら△TCL、△TBP、△TBCおよびδの和である(△T=△TCL+△TBP+△TBC+δ)。このような構成の転炉の吹錬終点温度目標設定方法は、前記特許文献5によれば、転炉吹錬終了後の取鍋受鋼終了後、二次精錬設備到着時の温度計測を省くことができ、温度予測の変動リスクを考慮した転炉の吹錬終点温度目標を設定することができる。 Also, for example, the converter's blowing end temperature target setting method disclosed in Patent Document 5 is a converter's blowing end temperature target setting method in a steelmaking process having a converter, a secondary refining device, and a continuous casting machine. , The required molten steel temperature at the time of continuous casting, the converter, the secondary refining equipment and the continuous casting machine, the scheduled operation start time, the scheduled operation time, the transport time, and the secondary refining equipment and the continuous casting machine Collecting heat history and actual temperature rise / fall of molten steel, and based on these collected data, the temperature drop of molten steel until the casting time of the continuous caster after the end of converter blowing according to changes in steelmaking process and transportation The amount is calculated, and the sum of the calculated molten steel temperature drop and the continuous casting pouring target temperature is set as the converter's blowing end temperature target. Here, the temperature drop ΔT of molten steel is a change in molten steel temperature that occurs from the end of converter blowing to the start of casting in the continuous casting machine, and the change in molten steel temperature that occurs from the end of converter blowing to the end of ladle receiving steel. The amount of change in molten steel temperature that occurs from the end of the ladle receiving steel to the end of the secondary refining treatment is assumed to be ΔTBP, and the molten steel temperature that occurs from the end of the treatment in the secondary refining device to the start of casting in the continuous casting machine. When the amount of change is ΔTBC and the fluctuation risk term of temperature prediction is δ, it is the sum of ΔTCL, ΔTBP, ΔTBC and δ (ΔT = ΔTCL + ΔTBP + ΔTBC + δ). According to Patent Document 5, the method for setting the end point temperature of the converter in such a configuration omits the temperature measurement at the arrival of the secondary refining equipment after the end of the ladle receiving after the end of the converter blowing. It is possible to set an end point temperature target for the converter in consideration of the fluctuation risk of temperature prediction.
ところで、上記特許文献1および特許文献2に開示の技術では、いずれも予測値を1点のデータから予測している。このため、この予測値が的中している場合はよいが、この予測値が真値からずれていると、この予測値に基づいて行われる操作や判断等が誤ったものとなって、適切な出力値を得ることができない。 By the way, in the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, both predict the predicted value from one point of data. For this reason, it is good if this predicted value is correct, but if this predicted value deviates from the true value, the operations and judgments performed based on this predicted value will be incorrect and appropriate. Can not get the correct output value.
特に、予測値に対する真値のずれの方向によって、すなわち、予測値に対して真値が上側にずれる可能性が高いか、あるいは、予測値に対して真値が下側にずれる可能性が高いかによって、予測値に基づいて行われる操作や判断等が異なる場合に、予測値だけでは、適切な操作や判断等を行うことが難しい。例えば、鉄鋼製品の製造プロセスにおいて、溶鋼中の不純物等のように或る規格値以下であれば良い場合では、予測値に対して真値が上側にずれる可能性が高い場合には、不純物を取り除くための操作を行う必要がある一方、予測値に対して真値が下側にずれる可能性が高い場合には、不純物を取り除くための前記操作を行う必要がない。また例えば、鉄鋼製品の製造プロセスにおいて、溶鋼処理設備から連鋳設備へ搬送される取鍋内の溶鋼温度の場合では、予測温度に対して真値が下側にずれる可能性が高い場合には、溶鋼の凝固等によって鋳造中止等の操業上のリスクが生じるため、溶鋼温度の低下を回避するための操業条件が選択される一方、予測温度に対して真値が上側にずれる可能性が高い場合には、連鋳におけるいわゆるブレークアウトが生じ易くなるため、鋳造速度の調整が行われる。 In particular, depending on the direction of deviation of the true value with respect to the predicted value, that is, the true value is likely to shift upward relative to the predicted value, or the true value is likely to shift downward relative to the predicted value. Therefore, when the operation or determination performed based on the predicted value is different, it is difficult to perform an appropriate operation or determination only with the predicted value. For example, in the manufacturing process of steel products, in the case where it is sufficient if it is not more than a certain standard value, such as impurities in molten steel, the impurity may be added if there is a high possibility that the true value is shifted upward from the predicted value. While it is necessary to perform an operation for removing, if there is a high possibility that the true value is shifted downward with respect to the predicted value, it is not necessary to perform the operation for removing impurities. For example, in the case of a steel product manufacturing process, in the case of the molten steel temperature in the ladle transported from the molten steel processing facility to the continuous casting facility, if the true value is likely to shift downward relative to the predicted temperature, In addition, since there is an operational risk such as casting stoppage due to solidification of the molten steel, the operating conditions for avoiding a decrease in the molten steel temperature are selected, while the true value is likely to shift upward with respect to the predicted temperature. In such a case, so-called breakout in continuous casting is likely to occur, so that the casting speed is adjusted.
また、特許文献1、特許文献3、特許文献4および特許文献5では、予測値だけでなく予測誤差も計算されている。この予測誤差によって予測値の信頼度が分かるが、やはり、予測値に対する真値のずれの方向によって、予測値に基づいて行われる操作や判断等が異なる場合に、予測値および予測誤差によって適切な操作や判断等を行うことが難しい。 In Patent Document 1, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5, not only the predicted value but also the prediction error is calculated. The reliability of the predicted value can be understood from this prediction error. However, if the operation or judgment performed based on the predicted value differs depending on the direction of deviation of the true value from the predicted value, an appropriate value depends on the predicted value and the predicted error. It is difficult to make operations and judgments.
上記特許文献5では、前記△TBC、△TCPおよび△TCLから成る変動リスク項δが考慮されているが、この変動リスク項δは、これら△TBC、△TCPおよび△TCLにおける各標準偏差δ1、δ2、δ3の二乗和の平方根(δ=3×(δ12+δ22+δ32)1/2)である。したがって、上記特許文献5では、モデルの誤差が正規分布に従うことを前提としている。しかしながら、モデルの誤差が必ずしも正規分布に従うとは限らず、モデルの誤差の分布によっては、実際の変動リスクを標準偏差によって適切に表現することができない。例えば、溶鋼温度の場合では、温度が下がり難い側への誤差は、小さく、逆に温度が下がり易い側への誤差は、大きく、通常、正規分布とはならない。また、各工程の誤差が互いに独立である場合には、変動リスク項δは、各標準偏差δ1、δ2、δ3の二乗和に基づいて適切に表現され得るが、各工程の誤差が必ずしも互いに独立であるとは限らない。例えば、製造工程中における製品の中間体を考えると、前工程で中間体の温度が下がって周囲環境温度に近づいた場合、次工程では、前工程で周囲環境温度に近づいた分だけ、中間体の温度は、下がりにくくなり、各工程の誤差は、互いに独立ではない。より具体的には、例えば、溶鋼を取鍋に移す場合に、溶鋼から取鍋への熱の伝達がよい場合には、この工程では、溶鋼温度が急激に下がるが、この次工程では、その結果、溶鋼温度と取鍋温度との差が縮まっているため、溶鋼温度の下がり方が鈍化する。 In Patent Document 5, the fluctuation risk term δ composed of ΔTBC, ΔTCP, and ΔTCL is taken into consideration, and the fluctuation risk term δ is determined based on each standard deviation δ1 in ΔTBC, ΔTCP, and ΔTCL, The square root of the sum of squares of δ2 and δ3 (δ = 3 × (δ1 2 + δ2 2 + δ3 2 ) 1/2 ). Therefore, in the said patent document 5, it is assumed that the error of a model follows a normal distribution. However, the model error does not always follow the normal distribution, and the actual variation risk cannot be appropriately expressed by the standard deviation depending on the model error distribution. For example, in the case of the molten steel temperature, the error to the side where the temperature is difficult to decrease is small, and conversely, the error to the side where the temperature is easy to decrease is large, and usually does not have a normal distribution. In addition, when the error of each process is independent of each other, the fluctuation risk term δ can be appropriately expressed based on the sum of squares of the standard deviations δ1, δ2, and δ3. However, the error of each process is not necessarily independent of each other. Not necessarily. For example, when considering the intermediate of a product in the manufacturing process, if the temperature of the intermediate decreases in the previous process and approaches the ambient temperature, in the next process, the intermediate is increased by the amount close to the ambient temperature in the previous process. The temperature of the film becomes difficult to decrease, and errors in each process are not independent of each other. More specifically, for example, when transferring the molten steel to the ladle and the heat transfer from the molten steel to the ladle is good, in this step, the molten steel temperature drops sharply. As a result, since the difference between the molten steel temperature and the ladle temperature is reduced, the decreasing method of the molten steel temperature is slowed down.
なお、上記特許文献2には、ヒストグラムの記載があるが、異常データを認識するために、過去のデータがヒストグラムで表示されるだけであり、予測値のばらつきが表示されるものではない。また、上記特許文献4には、実績データの蛇行量の度数分布に基づいて予め設定した確率値における前記新たな金属ストリップの蛇行量の発生する範囲が求められるが、その度数分布は、単に実績データの蛇行量を用いて求めたものである。さらに、度数分布を求めるための実績データは、新たな金属ストリップのデータに類似したデータが選択されるため、新たな金属ストリップのデータに類似したデータがないと、実績データの蛇行量の度数分布が求められない。 In addition, although the above-mentioned patent document 2 has a description of a histogram, in order to recognize abnormal data, only past data is displayed as a histogram, and variations in predicted values are not displayed. Further, in Patent Document 4, a range in which the new metal strip meander amount occurs at a preset probability value based on the frequency distribution of the meandering amount of the actual data is obtained. This is obtained using the amount of meandering data. Furthermore, since the performance data for obtaining the frequency distribution is selected as data similar to the data of the new metal strip, if there is no data similar to the data of the new metal strip, the frequency distribution of the meandering amount of the performance data Is not required.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、複数の要素から成る誤差パラメータを考慮することによって、予測値のばらつきにおける分布の態様にかかわらず、予測値のばらつきをより適切に求めることができ、ひいては予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値のばらつきも考慮することが可能となる出力値予測方法、出力値予測装置および出力値予測プログラムを提供することを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its object is to take into account an error parameter composed of a plurality of elements, and thereby to predict the variation of the predicted value regardless of the distribution mode in the variation of the predicted value. An output value prediction method, an output value prediction device, and an output value prediction program that can take into account variations in predicted values when performing operations, determinations, and the like based on predicted values. Is to provide.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる出力値予測方法は、予測したい予測対象データと、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な第1要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データとの類似度を、前記予測対象データおよび前記過去実績データにおける前記類似度を求めるための所定の第2要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出工程と、前記所定の出力を出力変数とすると共に後記予測値を求めるための所定の第3要因を入力変数とし、前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第1モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第1モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差であって、予め設定された所定の複数の第1要素から成る誤差パラメータを、前記過去実績データにおける入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出工程と、前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記予測対象データのうちの前記第3要因に対応する値および前記誤差パラメータの値を前記第2モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出工程と、前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度および前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出工程とを備えることを特徴とする。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, the output value prediction method according to one aspect of the present invention includes a plurality of past performance data acquired in the past, including prediction target data to be predicted, a predetermined output and a first factor that can be quantified related to the output. A similarity calculation step for calculating each of the plurality of past performance data based on a predetermined second factor for obtaining the similarity in the prediction target data and the past performance data; When a predetermined model is used as an output variable and a predetermined third factor for obtaining a predicted value to be described later is used as an input variable, and the first model representing the relationship between the output variable and the input variable is generated, the input variable The difference between the value obtained by giving the input value to the first model and the output value of the output variable corresponding to the input value of the input variable, A parameter calculating step of calculating an error parameter composed of a first element of each of the plurality of past performance data based on an input variable and an output variable in the past performance data, and using the input variable and the error parameter Generating a second model representing a relationship between the output variable and the input variable, and providing the second model with a value corresponding to the third factor in the prediction target data and a value of the error parameter; A prediction value calculation step for calculating each of a plurality of error parameters calculated by the parameter calculation step using an output value of the prediction target data as a prediction value, a plurality of similarities calculated by the similarity calculation step, and the prediction Based on a plurality of predicted values calculated by the value calculating step, the prediction target data Characterized in that it comprises a variation calculation step of calculating the variation of the output value.
また、本発明の他の一態様にかかる出力値予測装置は、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な第1要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データを記憶する実測データ記憶部と、予測したい予測対象データと前記過去実績データとの類似度を、前記予測対象データおよび前記過去実績データにおける類似度を求めるための所定の第2要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出部と、前記所定の出力を出力変数とすると共に後記予測値を求めるための所定の第3要因を入力変数とし、前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第1モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第1モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差であって、予め設定された所定の複数の第1要素から成る誤差パラメータを、前記過去実績データにおける入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出部と、前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記予測対象データのうちの前記第3要因に対応する値および前記誤差パラメータの値を前記第2モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出部によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出部と、前記類似度算出部によって算出された複数の類似度および前記予測値算出部によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出部とを備えることを特徴とする。 Moreover, the output value prediction apparatus according to another aspect of the present invention includes measured data that stores a plurality of past performance data acquired in the past, which includes a predetermined output and a first factor that can be quantified related to the output. Based on a predetermined second factor for obtaining the similarity between the storage unit and the prediction target data to be predicted and the past result data, based on a predetermined second factor for obtaining the similarity in the prediction target data and the past result data, the plurality of past results A similarity calculation unit for calculating each of the data, the predetermined output as an output variable, a predetermined third factor for obtaining a predicted value described later as an input variable, and a relationship between the output variable and the input variable When the first model is generated, the value obtained by giving the input value of the input variable to the first model and the output of the output variable corresponding to the input value of the input variable are generated. A parameter which is a difference from a value and which is calculated for each of the plurality of past performance data based on an input variable and an output variable in the past performance data, which is an error parameter including a plurality of first elements set in advance. Using the calculation unit, the input variable and the error parameter to generate a second model representing the relationship between the output variable and the input variable, the value corresponding to the third factor in the prediction target data and the A prediction value calculation unit that calculates each of a plurality of error parameters calculated by the parameter calculation unit using an output value of the prediction target data as a prediction value by giving an error parameter value to the second model; A plurality of similarities calculated by the degree calculating unit and a plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating unit Based on, characterized in that it comprises a variation calculation unit for calculating a fluctuation of the output value of the prediction target data.
そして、本発明の他の一態様にかかる、コンピュータに実行させるための出力値予測プログラムは、予測したい予測対象データと、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な第1要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データとの類似度を、前記予測対象データおよび前記過去実績データにおける前記類似度を求めるための所定の第2要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出工程と、前記所定の出力を出力変数とすると共に後記予測値を求めるための所定の第3要因を入力変数とし、前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第1モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第1モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差であって、予め設定された所定の複数の第1要素から成る誤差パラメータを、前記過去実績データにおける入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出工程と、前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記予測対象データのうちの前記第3要因に対応する値および前記誤差パラメータの値を前記第2モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出工程と、前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度および前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出工程とを備えることを特徴とする。 An output value prediction program for causing a computer to execute according to another aspect of the present invention includes prediction target data to be predicted, a predetermined output, and a first factor that can be numerically related to the output. For each of the plurality of past performance data based on a predetermined second factor for obtaining the similarity in the prediction target data and the past performance data, the similarity with the plurality of past performance data acquired in A first model representing the relationship between the output variable and the input variable, using the similarity calculation step to calculate, and the predetermined output as an output variable and a predetermined third factor for obtaining a predicted value to be described later as an input variable Is generated, the value obtained by giving the input value of the input variable to the first model and the output of the output variable corresponding to the input value of the input variable. A parameter which is a difference from a value and which is calculated for each of the plurality of past performance data based on an input variable and an output variable in the past performance data, which is an error parameter including a plurality of first elements set in advance. Generating a second model representing a relationship between the output variable and the input variable using the calculation step, the input variable and the error parameter; and a value corresponding to the third factor in the prediction target data and the A prediction value calculation step of calculating each of a plurality of error parameters calculated by the parameter calculation step using the output value of the prediction target data as a prediction value by giving an error parameter value to the second model; A plurality of similarities calculated by the degree calculating step and a plurality of similarities calculated by the predicted value calculating step. Based on the predicted value, characterized in that it comprises a variation calculation step of calculating the variation of the output value of the prediction target data.
前記所定の出力に関わる想定される第3要因によって前記所定の出力(予測値)を予測したとしても、例えばゆらぎや外乱や現時点では解明できていない要因等の想定外の不確定な要素あるいはモデル化誤差等の不確定な要素によって、予測値と真値との間には、誤差αが存在してしまう。すなわち、想定される要因であって前記所定の出力yに関わる第3要因Zによって前記所定の出力yを、第1モデル;y=f(Z、Θ)でモデル化したとしても、ZおよびΘだけで出力yを表現しきれない不確定な要素によって、予測値と真値との間には、誤差αが存在してしまう。なお、Θは、所定の調整パラメータである。 Even if the predetermined output (predicted value) is predicted by an assumed third factor related to the predetermined output, an unexpected uncertain element or model such as a fluctuation, disturbance, or a factor that cannot be clarified at the present time. An error α exists between the predicted value and the true value due to uncertain factors such as a conversion error. That is, even if the predetermined output y is modeled by the first model; y = f (Z, Θ) by the third factor Z related to the predetermined output y, which is an assumed factor, Z and Θ An error α exists between the predicted value and the true value due to an uncertain element that cannot express the output y alone. Note that Θ is a predetermined adjustment parameter.
この不確定な要素は、ばらつきの要因であり、上記構成の出力値予測方法、出力値予測装置および出力値予測プログラムでは、この不確定な要素に関連する誤差が複数の第1要素から成る誤差パラメータAとされ、この誤差パラメータAが前記過去実績データに基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出され、誤差パラメータAを加味した第2モデルが作成され、この第2モデルによって予測対象データの出力値が予測値として複数の誤差パラメータAのそれぞれについて算出される。そして、複数の類似度および複数の予測値に基づいて予測対象データの出力値のばらつきが算出される。 This uncertain element is a factor of variation. In the output value prediction method, the output value prediction apparatus, and the output value prediction program having the above-described configuration, an error related to this uncertain element is an error composed of a plurality of first elements. The error parameter A is calculated for each of the plurality of past performance data based on the past performance data, and a second model is created with the error parameter A taken into account. Are calculated for each of the plurality of error parameters A as predicted values. And the dispersion | variation in the output value of prediction object data is calculated based on several similarity and several predicted value.
したがって、上記構成の出力値予測方法、出力値予測装置および出力値予測プログラムでは、予測値のばらつきにおける分布の態様にかかわらず、予測値のばらつきがより高精度に算出され、ひいては予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値のばらつきも考慮することが可能となる。 Therefore, in the output value prediction method, the output value prediction apparatus, and the output value prediction program configured as described above, the predicted value variation is calculated with higher accuracy regardless of the distribution mode of the predicted value variation, and as a result, based on the predicted value. Thus, it is possible to take into account variations in predicted values when performing operations and determinations.
ここで、前記数値化可能な要因には、測定器によって測定可能な物理量だけでなく、例えばプロセスを実行する操業班の各個体やプロセスの実行に使用される設備の各個体等も含まれる。このような各個体の数値化は、例えば、プロセスに関与する場合に所定値a(例えば1)とされると共にプロセスに関与しない場合に前記所定値と異なる他の所定値b(例えば0)とされることによって実行される。例えば、A、B、C、Dの4班があって、A班が関与している場合には、A班のデータ(入力値)が前記所定値a(例えば1)となって他のBないしD班の各データ(入力値)が前記他の所定値b(例えば0)となる。 Here, the factors that can be quantified include not only physical quantities that can be measured by a measuring instrument, but also, for example, each individual of an operation group that executes a process, each individual of equipment that is used to execute a process, and the like. Such quantification of each individual is, for example, a predetermined value a (for example, 1) when involved in the process and another predetermined value b (for example, 0) different from the predetermined value when not involved in the process. To be executed. For example, when there are four teams A, B, C, and D and the team A is involved, the data (input value) of the team A becomes the predetermined value a (for example, 1) and the other team B Or each data (input value) of the D group becomes the other predetermined value b (for example, 0).
また、前記入力変数の入力値を前記第1モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差には、言うまでもなくもちろん、入力変数および出力変数についての第1モデルが指数表現されている場合に、その対数の差も含まれる。 Of course, the difference between the value obtained by giving the input value of the input variable to the first model and the output value of the output variable corresponding to the input value of the input variable is, of course, the input variable and the output. If the first model for a variable is expressed exponentially, its logarithmic difference is also included.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記予測値算出工程は、前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記誤差パラメータの前記複数の第1要素のそれぞれについて、前記予測対象データの要因のうちの前記入力変数に対応する要因の値および前記誤差パラメータの複数の第1要素のうちの当該第1要素の値を前記第2モデルに与えることによって、前記第2モデルの値を算出する第A1工程と、前記誤差パラメータの前記複数の第1要素のそれぞれに対応する前記第A1工程で算出された複数の値を加重平均することによって前記予測値を算出する第A2工程とを備え、前記第A1工程と前記第A2工程とは、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて行われることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described output value prediction method, the predicted value calculation step generates a second model that represents the relationship between the output variable and the input variable using the input variable and the error parameter. Then, for each of the plurality of first elements of the error parameter, the value of the factor corresponding to the input variable among the factors of the prediction target data and the first of the plurality of first elements of the error parameter. The value of the element is given to the second model to calculate the value of the second model, and the A1 step corresponding to each of the plurality of first elements of the error parameter is calculated. A second step of calculating the predicted value by performing a weighted average of a plurality of values, wherein the A1 step and the A2 step are performed by the parameter calculation step. Characterized in that it is performed for each of a plurality of error parameters issued.
この構成によれば、誤差パラメータAにおける複数の第1要素(パラメータ要素)αNαのそれぞれについて第2モデルの値が求められ、これら求められた第2モデルの複数の値が加重平均される。このため、この加重平均処理によって複数のパラメータ要素αNαの関連性が担保され、誤差パラメータが互いに関連のあるパラメータ要素を含む複数のパラメータ要素から成る場合でも、予測値のばらつきがより高精度に算出され、ひいては予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値のばらつきも考慮することが可能となる。 According to this configuration, the value of the second model is obtained for each of the plurality of first elements (parameter elements) α Nα in the error parameter A, and the plurality of values of the obtained second model are weighted averaged. For this reason, this weighted average process ensures the relevance of the plurality of parameter elements α Nα , and even when the error parameter is composed of a plurality of parameter elements including parameter elements that are related to each other, the variation in the predicted value becomes more accurate. It is possible to take into account variations in the predicted value when an operation or determination is performed based on the calculated value and the predicted value.
ここで、前記加重平均処理における各重みνkの和は、所定の一定値となるように固定される。 Here, the sum of each weight ν k in the weighted average process is fixed to a predetermined constant value.
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記ばらつきは、ヒストグラムであって、前記ばらつき算出工程は、前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度をそれぞれ対応させる第B1工程と、少なくとも前記複数の予測値を含む範囲を有限個の複数の区間に分割する第B2工程と、前記区間に含まれる予測値に対応する類似度を全て足し合わせることによって前記区間の度数を、前記複数の区間のそれぞれについて算出する第B3工程とを備えることを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described output value prediction method, the variation is a histogram, and the variation calculation step calculates the similarity to a plurality of prediction values calculated by the prediction value calculation step. A first B1 step that associates each of the plurality of similarities calculated in the step, a second B2 step that divides a range including at least the plurality of predicted values into a finite number of sections, and a predicted value included in the section. B3 process which calculates the frequency of the said area | region about each of these several area | regions by adding up all the corresponding similarities, It is characterized by the above-mentioned.
この構成によれば、前記ばらつきがヒストグラムによって示され、予測値の出現頻度を容易に知ることが可能となる。 According to this configuration, the variation is indicated by the histogram, and the appearance frequency of the predicted value can be easily known.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記ばらつきは、確率密度であって、前記ばらつき算出工程は、さらに、前記ヒストグラムの面積が1となるように、前記度数のスケールを調整する第B4工程を備えることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, the variation is a probability density, and the variation calculation step further sets the scale of the frequency so that the area of the histogram is 1. It is characterized by including the B4 process to adjust.
この構成によれば、前記ばらつきが確率密度によって示され、予測値の出現確率を容易に知ることが可能となる。 According to this configuration, the variation is indicated by the probability density, and the appearance probability of the predicted value can be easily known.
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記類似度算出工程は、さらに、小さい方から所定の一定数あるいは所定の一定割合の類似度を0に変換する工程、または、所定の閾値以下の類似度を0に変換する工程を備えることを特徴とする。 Further, in another aspect, in the above-described output value prediction method, the similarity calculation step further includes a step of converting a predetermined constant or a predetermined constant ratio of similarity into 0 from the smaller one, or A step of converting similarity below a predetermined threshold value to 0 is provided.
この構成によれば、予測値を求めるに当たって、予測対象データにあまり類似しない過去実績データを必要以上に考慮することを防ぐことが可能となる。また、予測対象データにあまり類似しない過去実績データが除外され、その後の演算処理が不要となり、その結果、演算処理量の軽減(演算処理時間の短縮)が可能となる。 According to this configuration, in obtaining the predicted value, it is possible to prevent the past performance data that is not very similar to the prediction target data from being considered more than necessary. In addition, past performance data that is not very similar to the prediction target data is excluded, and subsequent calculation processing becomes unnecessary, and as a result, the calculation processing amount can be reduced (calculation processing time can be reduced).
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記類似度算出工程における類似度の算出には、前記予測対象データと時間的に近い過去実績データほど、その類似度を大きくさせる所定の評価項目が入っていることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described output value prediction method, in the similarity calculation in the similarity calculation step, the past performance data closer in time to the prediction target data is increased in similarity. It is characterized by containing predetermined evaluation items.
この構成によれば、例えば設備や操業の変動、あるいは、経時変化等によって、出力値のばらつきが予測される系の特性が変化した場合に、ロバストな予測を行うことが可能となる。 According to this configuration, it is possible to perform robust prediction when the characteristics of a system in which variations in output values are predicted change due to, for example, fluctuations in equipment or operation, or changes with time.
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記出力に関わる数値化可能な第1要因は、複数の第2要素から成り、少なくとも時間を前記第2要素として含むことを特徴とする。 In another aspect, in the above-described output value prediction method, the first factor that can be numerically related to the output includes a plurality of second elements, and includes at least time as the second element. And
この構成によれば、時間経過に従って出力が時々刻々と変化するプロセスにおける出力値の予測値を求めることが可能となり、そして、この予測値のばらつきを求めることが可能となる。 According to this configuration, it is possible to obtain a predicted value of an output value in a process in which the output changes from time to time, and to obtain a variation in the predicted value.
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記ばらつきを提示する提示工程をさらに備えることを特徴とする。 According to another aspect, the above-described output value prediction method further includes a presentation step of presenting the variation.
この構成によれば、ユーザは、前記ばらつきを知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値のばらつきも考慮することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the variation and can also consider the variation in the predicted value when performing an operation, a determination, or the like based on the predicted value.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記ばらつきを提示する提示工程は、前記所定の出力における予め設定された所定の管理範囲を外れる部分を表す補助表示を前記ばらつきの提示に合わせて提示することを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, in the presentation step of presenting the variation, an auxiliary display representing a portion outside the predetermined management range set in the predetermined output is presented as the variation. It is characterized by presenting it according to.
この構成によれば、ユーザは、前記ばらつきと前記所定の管理範囲を外れる部分との関係を知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値のばらつきを考慮しつつ例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。このため、より適切な意思決定を行うことができ、前記ばらつきの形状を見ただけでは、分かり難い情報も前記補助表示によって把握することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the relationship between the variation and the portion outside the predetermined management range, and when performing an operation or determination based on the predicted value, the variation in the predicted value is taken into consideration. However, it is possible to determine conditions relating to the above factors such as operating conditions. For this reason, it is possible to make more appropriate decision making, and it is possible to grasp information that is difficult to understand simply by looking at the shape of the variation by the auxiliary display.
ここで、前記補助表示は、種々の表現方法を含み、例えば、前記所定の管理範囲を外れる部分を表す数値、線分(境界線)およびテクスチャ等を含む。 Here, the auxiliary display includes various expression methods, and includes, for example, a numerical value representing a portion outside the predetermined management range, a line segment (boundary line), a texture, and the like.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、予め設定された所定の上限値以上における前記グラフの面積に関する第1面積表示、および/または、予め設定された所定の下限値以下における前記グラフの面積に関する第2面積表示であることを特徴とする。 Moreover, in another aspect, in the output value prediction method described above, the auxiliary display is the above-described predetermined upper limit value or more when the variation is a histogram or a probability density and is presented by a graph. It is the 1st area display regarding the area of a graph, and / or the 2nd area display regarding the area of the said graph below the predetermined predetermined lower limit.
この構成によれば、ユーザは、前記所定の管理範囲を外れる部分を例えばそのリスクとして第1面積表示および/または第2面積表示によって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値のばらつきを考慮しつつ前記所定の管理範囲を外れる例えばリスクを考慮して例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can know a portion outside the predetermined management range as a risk, for example, by the first area display and / or the second area display, and perform an operation, a determination, or the like based on the predicted value. In this case, it is possible to determine a condition related to the factor such as an operating condition in consideration of, for example, a risk that deviates from the predetermined management range while considering a variation in predicted values.
ここで、Aおよび/またはBとは、AおよびBのうちの少なくとも一方を意味する。 Here, A and / or B means at least one of A and B.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、前記ばらつきのグラフにおける一端からの、予め設定された所定の面積asの面積比as/Asに対応する境界値であることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, the auxiliary display is the histogram or the probability density, and when the variation is presented by a graph, the auxiliary display is based on the total area As in the variation graph. It is a boundary value corresponding to an area ratio as / As of a predetermined area as set in advance from one end of the variation graph.
この構成によれば、ユーザは、前記所定の管理範囲を外れる割合である外れ率を境界値によって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値の外れるリスクを考慮しつつ前記外れ率が適切な値となるように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the deviation rate, which is a rate outside the predetermined management range, from the boundary value, and when performing an operation or a determination based on the predicted value, the user can take the risk of the predicted value being off. It is possible to determine conditions relating to the factors such as operating conditions so that the deviation rate becomes an appropriate value while taking into consideration.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、前記ばらつきのグラフにおける一端からの、予め設定された所定の面積asの面積比as/Asに対応する境界値と予め設定された管理値との差であることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, the auxiliary display is the histogram or the probability density, and when the variation is presented by a graph, the auxiliary display is based on the total area As in the variation graph. It is a difference between a boundary value corresponding to an area ratio as / As of a predetermined area as set in advance from one end of the variation graph and a management value set in advance.
この構成によれば、ユーザは、前記外れ率のずれを境界値と管理値との差によって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値の外れるリスクを考慮しつつ前記外れ率が適切な値となるように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the deviation of the deviation rate from the difference between the boundary value and the management value, and considers the risk of deviation of the predicted value when performing an operation or determination based on the predicted value. However, it is possible to determine conditions relating to the factors such as operating conditions so that the deviation rate becomes an appropriate value.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、予め設定された所定の上限値以上における前記グラフの第1面積au1の比である第1面積比au1/Asと、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、予め設定された所定の下限値以下における前記グラフの第2面積au2の比である第2面積比au2/Asとの和au1/As+au2/Asまたは2乗和(au1/As)2+(au2/As)2であることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, when the variation is a histogram or a probability density and is presented by a graph, the auxiliary display is preliminarily applied to the total area As in the variation graph. The first area ratio au1 / As, which is the ratio of the first area au1 of the graph above the set predetermined upper limit value, and the predetermined area below the predetermined lower limit value with respect to the total area As in the variation graph. characterized in that it is a sum au1 / as + au2 / as or square sum (au1 / as) 2 + ( au2 / as) 2 and the second area ratio au2 / as is the ratio of the second area au2 graphs.
この構成によれば、ユーザは、前記所定の管理範囲を外れる部分の外れ具合を前記所定の目標を第1面積比au1/Asと第2面積比au2/Asとの和au1/As+au2/Asまたは2乗和(au1/As)2+(au2/As)2によって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値のばらつきによって外れるリスクを考慮しつつ前記外れ率が適切な値となるように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can set the predetermined target as the sum au1 / As + au2 / As of the first area ratio au1 / As and the second area ratio au2 / As or the degree of detachment of the portion outside the predetermined management range. The deviation rate can be determined by taking into account the risk of divergence due to variations in predicted values when performing operations, judgments, etc. based on the predicted values, which can be known from the sum of squares (au1 / As) 2 + (au2 / As) 2 For example, it is possible to determine conditions relating to the above factors such as operation conditions so that the value becomes an appropriate value.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値について、予め設定された管理値と予測値との差の絶対値に当該予測値の類似度を乗算した値の和(管理値基準モーメント)または前記管理値と予測値との差の2乗に当該予測値の類似度を乗算した値の和(管理値基準モーメント)または前記管理値と予測値との差に当該予測値の類似度を乗算した値の和(管理値基準モーメント)であることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, the auxiliary display is calculated by the predicted value calculation step in a coordinate system in which the variation has a predicted value on one coordinate axis and a similarity on the other axis. When the plurality of predicted values and the plurality of similarities calculated in the similarity calculating step are plotted, the difference between the management value set in advance and the predicted value is calculated for the plurality of predicted values. The sum of the values obtained by multiplying the absolute value by the similarity of the predicted value (management value reference moment) or the sum of the squares of the difference between the managed value and the predicted value multiplied by the similarity of the predicted value (managed value) Reference moment) or a sum of values obtained by multiplying the difference between the management value and the prediction value by the similarity of the prediction value (management value reference moment).
この構成によれば、ユーザは、前記管理値のばらつきの外れ具合を前記管理値基準モーメントによって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記管理値の周囲におけるばらつきがより適切となるように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the deviation of the variation in the management value from the management value reference moment, and consider the variation in the prediction value when performing an operation or a determination based on the prediction value. On the other hand, it is possible to determine conditions relating to the factors such as operation conditions so that the predetermined output is more appropriately distributed around the management value.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値のうちの予め設定された上限値以上の上限値以上予測値について、前記上限値と前記上限値以上予測値との差の絶対値に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和(上限値基準モーメント)または前記上限値と前記上限値以上予測値との差の2乗に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和(上限値基準モーメント)であることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, the auxiliary display is calculated by the predicted value calculation step in a coordinate system in which the variation has a predicted value on one coordinate axis and a similarity on the other axis. When the plurality of predicted values and the plurality of similarities calculated by the similarity calculating step are plotted, the prediction is performed with an upper limit value equal to or higher than a preset upper limit value among the plurality of predicted values. For the value, the sum of values obtained by multiplying the absolute value of the difference between the upper limit value and the upper limit value or more predicted value by the similarity of the upper limit value or higher predicted value (upper limit reference moment) or the upper limit value and the upper limit value or higher It is a sum (upper limit reference moment) of a value obtained by multiplying the square of the difference from the predicted value by the similarity between the predicted value and the predicted value.
この構成によれば、ユーザは、前記上限値を外れるリスクと外れ具合を前記上限値基準モーメントによって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記上限値から外れるリスクがより適切に成るように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the risk of deviating from the upper limit value and the degree of detachment from the upper limit value reference moment, and consider the variation of the predicted value when performing an operation or determination based on the predicted value. However, it is possible to determine conditions relating to the factors such as operating conditions so that the risk of deviating the predetermined output from the upper limit value is more appropriate.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値のうちの予め設定された下限値以下の下限値以下予測値について、前記下限値と前記下限値以下予測値との差の絶対値に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和(下限値基準モーメント)または前記下限値と前記下限値以下予測値との差の2乗に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和(下限値基準モーメント)であることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, the auxiliary display is calculated by the predicted value calculation step in a coordinate system in which the variation has a predicted value on one coordinate axis and a similarity on the other axis. When the plurality of predicted values and the plurality of similarities calculated by the similarity calculating step are plotted, prediction below the lower limit value below the preset lower limit value among the plurality of predicted values For the value, the sum of values obtained by multiplying the absolute value of the difference between the lower limit value and the predicted value below the lower limit value by the similarity of the predicted value below the lower limit value (lower limit reference moment) or the lower limit value and the lower limit value or less It is the sum (lower limit reference moment) of the value obtained by multiplying the square of the difference from the predicted value by the similarity of the predicted value below the lower limit value.
この構成によれば、ユーザは、前記下限値を外れるリスクと外れ具合を前記下限値基準モーメントによって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記下限値から外れるリスクがより適切に成るように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the risk of deviating from the lower limit value and the degree of deviation from the lower limit reference moment, and take into account variations in the predicted value when performing operations, determinations, etc. based on the predicted value. However, it is possible to determine conditions relating to the factors such as operating conditions so that the risk of deviating the predetermined output from the lower limit value is more appropriate.
また、他の一態様では、上述の出力値予測方法において、前記補助表示は、前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合であって、前記複数の予測値のうちの予め設定された上限値以上の上限値以上予測値について、前記上限値と前記上限値以上予測値との差の絶対値に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和または前記上限値と前記上限値以上予測値との差の2乗に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和を上限値基準モーメントとし、前記複数の予測値のうちの予め設定された下限値以下の下限値以下予測値について、前記下限値と前記下限値以下予測値との差の絶対値に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和または前記下限値と前記下限値以下予測値との差の2乗に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和を下限値基準モーメントとした場合に、前記上限値基準モーメントと前記下限値基準モーメントとの和であることを特徴とする。 According to another aspect, in the output value prediction method described above, the auxiliary display is calculated by the predicted value calculation step in a coordinate system in which the variation has a predicted value on one coordinate axis and a similarity on the other axis. A plurality of predicted values and a plurality of similarities calculated by the similarity calculating step are plotted, and an upper limit value equal to or higher than a preset upper limit value among the plurality of predicted values With respect to the predicted value, the sum of values obtained by multiplying the absolute value of the difference between the upper limit value and the predicted value equal to or higher than the upper limit value by the similarity of the predicted value equal to or higher than the upper limit value or the upper limit value and the predicted value equal to or higher than the upper limit value. The sum of values obtained by multiplying the square of the difference by the similarity between the upper limit value and the predicted value is set as the upper limit value reference moment, and the predicted value below the lower limit value below the preset lower limit value among the plurality of predicted values. The lower limit and the lower The sum of values obtained by multiplying the absolute value of the difference between the lower limit value and the predicted value below the lower limit value or the square of the difference between the lower limit value and the predicted value below the lower limit value is calculated by multiplying the absolute value of the difference between the lower limit value and the predicted value below the lower limit value. When the sum of the values multiplied by the similarity is used as the lower limit reference moment, it is the sum of the upper limit reference moment and the lower limit reference moment.
この構成によれば、ユーザは、前記上下限値を外れるリスクとその外れ具合を前記上限値基準モーメントと前記下限値基準モーメントとの和によって知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記上下限値から外れるリスクがより適切に成るように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 According to this configuration, the user can know the risk of deviating from the upper and lower limit values and the degree of deviation from the sum of the upper limit value reference moment and the lower limit value reference moment. When performing the above, it is possible to determine conditions relating to the factors such as operating conditions so that the risk that the predetermined output deviates from the upper and lower limit values becomes more appropriate in consideration of variations in predicted values. .
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記所定の出力は、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、取鍋内またはタンディッシュ内の溶鋼温度であることを特徴とする。 Moreover, in another one aspect | mode, in these above-mentioned output value prediction methods, the said predetermined output is in the ladle or in a tundish in the process from a converter steeling process through a molten steel treatment process to a continuous casting process. It is a molten steel temperature.
この構成によれば、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、取鍋内またはタンディッシュ内の溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきをより適切に求めることができる出力値予測方法の提供が可能となる。 According to this configuration, the molten steel temperature in the ladle or in the tundish is predicted in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process. It is possible to provide an output value prediction method that can be obtained.
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記所定の出力は、転炉工程における、吹錬吹込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度であることを特徴とする。 Moreover, in another aspect, in the above-described output value prediction method, the predetermined output is a molten steel component or a molten steel temperature according to an integrated amount of blown blown oxygen in the converter process. To do.
この構成によれば、転炉工程における、吹錬吹込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきをより適切に求めることができる出力値予測方法の提供が可能となる。 According to this structure, in the converter process, the molten steel component or molten steel temperature corresponding to the integrated amount of blown blown oxygen is predicted, and the output value prediction method that can more appropriately determine the variation in the predicted value. Can be provided.
また、他の一態様では、これら上述の出力値予測方法において、前記所定の出力は、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた前記鋼材の鋼材温度であることを特徴とする。 Moreover, in another one aspect | mode, in these above-mentioned output value prediction methods, the said predetermined output is the steel material temperature of the said steel material according to the integration amount of the heating time or the heating calorie | heat amount in the heating furnace process of steel materials. Features.
この構成によれば、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた前記鋼材の鋼材温度を予測し、この予測した予測値のばらつきをより適切に求めることができる出力値予測方法の提供が可能となる。 According to this configuration, the steel material temperature of the steel material is predicted according to the heating time or the integrated amount of heating heat in the steel heating furnace process, and the output value that can more appropriately determine the variation of the predicted value predicted. A prediction method can be provided.
本発明にかかる出力予測方法、出力予測装置および出力予測プログラムは、予測値のばらつきにおける分布の態様にかかわらず、予測値のばらつきがより適切に求めることができ、ひいては予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値のばらつきも考慮することが可能となる。 The output prediction method, the output prediction apparatus, and the output prediction program according to the present invention can more appropriately determine the variation in the prediction value regardless of the distribution mode in the variation in the prediction value. When making a determination or the like, it is possible to take into account variations in predicted values.
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
(第1実施形態)
まず、本出力値予測装置Sの構成について説明する。図1は、第1実施形態における出力値予測装置の構成を示すブロック図である。図1において、出力値予測装置Sは、演算制御部1と、入力部2と、提示部3と、記憶部4とを備えて構成される。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.
(First embodiment)
First, the configuration of the output value prediction apparatus S will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an output value prediction apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, the output value prediction apparatus S includes an arithmetic control unit 1, an input unit 2, a presentation unit 3, and a storage unit 4.
入力部2は、予め与えられたデータから本発明の手法によって出力値を予測する出力値予測プログラムを起動するコマンド等の各種コマンド、および、出力値を予想する上で必要な各種データを出力値予測装置Sに入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。提示部3は、入力部2から入力されたコマンドやデータ、および、本出力値予測装置Sによって予測された出力値(予測値)を提示(出力)する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCD、有機ELディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。 The input unit 2 outputs various commands such as a command for starting an output value prediction program for predicting an output value by using the method of the present invention from previously given data, and various data necessary for predicting the output value. A device that inputs to the prediction device S, such as a keyboard or a mouse. The presenting unit 3 is a device that presents (outputs) the command and data input from the input unit 2 and the output value (predicted value) predicted by the output value predicting apparatus S. For example, the presenting unit 3 includes a CRT display, LCD, A display device such as an organic EL display and a plasma display, and a printing device such as a printer.
記憶部4は、機能的に、所定の出力とこの出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データおよび出力値を予測したい予測対象データを記憶する実測データ記憶部41と、予測対象データから過去実績データに基づいて予測値を演算する出力値予測演算処理過程で生じる中間データを記憶する中間データ記憶部42と、予測対象データから過去実績データに基づいて予測(演算)された出力値(予測値)を記憶する予測値記憶部43と、予測値のばらつきを記憶するばらつき記憶部44とを備え、出力値予測プログラム等の各種プログラム、および、各種プログラムの実行に必要なデータやその実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する装置である。記憶部4は、例えば、演算制御部1の所謂ワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等の揮発性の記憶素子、ROM(Read Only Memory)や書換え可能なEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性の記憶素子、および、各種プログラムや各種データを格納しておくハードディスク等を備えて構成される。 The storage unit 4 is functionally measured data storage that stores a plurality of past performance data acquired in the past and prediction target data for which an output value is to be predicted, which is functionally composed of a predetermined output and a quantifiable factor related to the output. Unit 41, intermediate data storage unit 42 for storing intermediate data generated in the process of predicting an output value based on past performance data from prediction target data, and prediction based on past performance data from prediction target data A prediction value storage unit 43 that stores (calculated) output values (prediction values), and a variation storage unit 44 that stores variation in prediction values, and various programs such as an output value prediction program; It is a device that stores various data such as data necessary for execution and data generated during the execution. The storage unit 4 is, for example, a volatile storage element such as a RAM (Random Access Memory) serving as a so-called working memory of the arithmetic control unit 1, a ROM (Read Only Memory), or a rewritable EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). And the like, and a hard disk for storing various programs and various data.
演算制御部1は、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路等を備えて構成され、機能的に、距離算出部11と、類似度算出部12と、パラメータ算出部13と、予測値算出部14と、ばらつき算出部15とを備え、制御プログラムに従い入力部2、提示部3および記憶部4を当該機能に応じてそれぞれ制御する。 The arithmetic control unit 1 includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits, and functionally includes a distance calculation unit 11, a similarity calculation unit 12, a parameter calculation unit 13, and a predicted value calculation unit 14. And a variation calculating unit 15 for controlling the input unit 2, the presenting unit 3 and the storage unit 4 according to the function according to the control program.
距離算出部11は、予測対象データと過去実績データとの所定の距離を、予測対象データの要因および過去実績データの要因に基づいて、複数の過去実績データのそれぞれについて算出するものである。 The distance calculation unit 11 calculates a predetermined distance between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the factors of the prediction target data and the past performance data.
類似度算出部12は、予測対象データと前記過去実績データとの類似度を、距離算出部11で算出された複数の距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するものである。 The similarity calculation unit 12 calculates the similarity between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the plurality of distances calculated by the distance calculation unit 11. .
パラメータ算出部13は、所定の出力を出力変数とすると共に前記所定の出力に関わる数値化可能な要因の一部または全部を入力変数とした際に、入力変数を用いて出力変数yと入力変数Zとの関係を表す第1モデル;y=f(Z、Θ)を生成した場合に、入力変数の入力値を第1モデルに与えることによって得られる値と入力変数の入力値に対応する出力変数の出力値との差である誤差パラメータAを、過去実績データの入力変数および出力変数に基づいて複数の過去実績データのそれぞれについて算出するものである。 The parameter calculation unit 13 uses the input variable as the output variable y and the input variable when the predetermined output is used as an output variable and some or all of the quantifiable factors related to the predetermined output are used as input variables. The first model representing the relationship with Z; when y = f (Z, Θ) is generated, the value obtained by giving the input value of the input variable to the first model and the output corresponding to the input value of the input variable An error parameter A, which is a difference from the output value of the variable, is calculated for each of a plurality of past result data based on the input variable and output variable of the past result data.
ここで、注目すべきは、誤差パラメータAは、予め設定された所定の複数Nα個の要素(パラメータ要素)α(αNα)を備えて成ることである(Aj=[αj1、αj2、・・・、αjNα])。そして、この誤差パラメータAにおける複数のパラメータ要素αiの中には、互いに関連のあるパラメータ要素が含まれていてもよい。複数のパラメータ要素αiは、全てのパラメータ要素が1または複数の他のパラメータ要素と互いに関連する関係にあってもよく、また一部のパラメータ要素が1または複数の他のパラメータ要素と互いに関連する関係にあってもよい。また、より適切に予測値y0のばらつきを求める観点から、これら複数のパラメータ要素αは、好ましくは、例えば物理法則や経験則あるいは統計的手法等を用いることによって予測可能な要素(予測可能パラメータ要素)と、それ以外の要素(残余パラメータ要素)とに分離されている。この残余パラメータ要素には、予測不可能な要素が含まれる。なお、残余パラメータ要素には、例えば予測可能な要素と認識されなかったために、そのような予測可能な要素を含んでいてもよい。 Here, it should be noted that the error parameter A includes a predetermined plurality of predetermined Nα elements (parameter elements) α (α Nα ) (A j = [α j1 , α j2). ,..., Α jNα ]). The plurality of parameter elements α i in the error parameter A may include parameter elements that are related to each other. The plurality of parameter elements α i may have a relationship in which all parameter elements are associated with one or more other parameter elements, and some parameter elements are associated with one or more other parameter elements. You may be in a relationship. Further, from the viewpoint of more appropriately obtaining the variation of the predicted value y 0 , the plurality of parameter elements α are preferably elements (predictable parameters) that can be predicted by using, for example, physical laws, empirical rules, or statistical methods. Element) and other elements (residual parameter elements). This residual parameter element includes an unpredictable element. The residual parameter element may include such a predictable element because it is not recognized as a predictable element, for example.
予測値算出部14は、入力変数Zおよび誤差パラメータAを用いて出力変数yと入力変数Zとの関係を表す第2モデル;y=(Z、Θ、A)を生成し、予測対象データの要因のうちの入力変数に対応する要因の値および誤差パラメータAの値を第2モデルに与えることによって予測対象データの出力値を予測値として、パラメータ算出部13によって算出された複数の誤差パラメータαiのそれぞれについて算出するものである。 The predicted value calculation unit 14 generates a second model representing the relationship between the output variable y and the input variable Z using the input variable Z and the error parameter A; y = (Z, Θ, A), and A plurality of error parameters α calculated by the parameter calculation unit 13 using the output value of the prediction target data as a predicted value by giving the value of the factor corresponding to the input variable of the factors and the value of the error parameter A to the second model. This is calculated for each i .
上述したように、誤差パラメータAは、複数のパラメータ要素αjiを備えていることから、例えば、本実施形態では、予測値算出部14は、誤差パラメータAの複数のパラメータ要素αiのそれぞれについて、予測対象データの要因のうちの入力変数に対応する要因の値および誤差パラメータAの複数のパラメータ要素αiのうちの当該パラメータ要素αの値を第2モデル;y=(Z、Θ、A)に与えることによって、すなわち、より具体的には当該パラメータ要素αの値のみをそのままとするとともに他を0とすることによって、第2モデルの値を算出し、この誤差パラメータAの複数のパラメータ要素αiのそれぞれに対応する、この算出された複数の値を加重平均することによって予測値y0を算出する。 As described above, since the error parameter A includes a plurality of parameter elements α ji , for example, in the present embodiment, the predicted value calculation unit 14 determines each of the plurality of parameter elements α i of the error parameter A. , The value of the factor corresponding to the input variable among the factors of the prediction target data and the value of the parameter element α of the plurality of parameter elements α i of the error parameter A are expressed as the second model; y = (Z, Θ, A ), That is, more specifically, by leaving only the value of the parameter element α as it is and setting the others to 0, the value of the second model is calculated, and a plurality of parameters of the error parameter A are calculated. corresponding to each element alpha i, to calculate the predicted value y 0 by weighted averaging the calculated plurality of values.
ばらつき算出部15は、類似度算出部12によって算出された複数の類似度および予測値算出部14によって算出された複数の予測値に基づいて、予測対象データの出力値のばらつきを算出するものである。 The variation calculating unit 15 calculates the variation in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated by the similarity calculating unit 12 and the plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating unit 14. is there.
これら演算制御部1、入力部2、提示部3および記憶部4は、信号を相互に交換することができるようにバス5でそれぞれ接続される。 The arithmetic control unit 1, the input unit 2, the presentation unit 3, and the storage unit 4 are connected by a bus 5 so that signals can be exchanged with each other.
このような演算制御部1、入力部2、提示部3、記憶部4およびバス5は、例えば、コンピュータ、より具体的にはノート型やディスクトップ型等のパーソナルコンピュータ等によって構成可能である。 The arithmetic control unit 1, the input unit 2, the presentation unit 3, the storage unit 4, and the bus 5 can be configured by, for example, a computer, more specifically, a personal computer such as a notebook type or a desktop type.
なお、必要に応じて出力値予測装置Sは、外部記憶部をさらに備えてもよい。外部記憶部は、例えば、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Compact Disc Recordable)、DVD−R(Digital Versatile DiscRecordable)およびブルーレイディスク(Blu-ray Disc、登録商標)等の記録媒体との間でデータを読み込みおよび/または書き込みを行う装置であり、例えば、フレキシブルディスクドライブ、CD−ROMドライブ、CD−Rドライブ、DVD−Rドライブおよびブルーレイディスクドライブ等である。 Note that the output value prediction apparatus S may further include an external storage unit as necessary. The external storage unit is, for example, a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a CD-R (Compact Disc Recordable), a DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable), and a Blu-ray Disc (registered trademark). For example, a flexible disk drive, a CD-ROM drive, a CD-R drive, a DVD-R drive, a Blu-ray disk drive, and the like are devices that read data from and / or write data to / from a recording medium.
ここで、出力値予測プログラム等が格納されていない場合には、出力値予測プログラム等を記録した記録媒体から前記外部記憶部を介して出力値予測プログラムが記憶部4にインストールされるように、出力値予測装置Sが構成されてもよい。あるいは、過去実績データや出力値を予測するためのデータ等のデータが外部記憶部を介して記録媒体に記録されるように、出力値予測装置Sが構成されてもよい。 Here, when the output value prediction program or the like is not stored, the output value prediction program is installed in the storage unit 4 via the external storage unit from the recording medium on which the output value prediction program or the like is recorded. The output value prediction device S may be configured. Alternatively, the output value prediction device S may be configured such that data such as past performance data and data for predicting an output value is recorded on a recording medium via an external storage unit.
次に、この出力値予測装置Sの動作について説明する。図2は、第1実施形態における出力値予測装置の動作を示すフローチャートである。図3は、第1実施形態における実測データ記憶部に記憶されるデータを示す図である。図4は、予測対象データと各過去実績データとのユークリッド距離を説明するための図である。図5は、第1実施形態における中間データ記憶部に記憶されるデータを示す図である。図6は、第1実施形態における予測値記憶部に記憶されるデータを示す図である。図7は、第1実施形態における予測値のばらつきの算出手順を説明するための図である。図7(A)は、類似度wと出力の予測値y0との関係を示し、その横軸は、類似度wであり、その縦軸は、予測値y0である。図7(B)は、予測値y0のヒストグラムを示し、その横軸は、重み付き度数Fwであり、その縦軸は、予測値y0である。図7(C)は、予測値y0の確率密度分布を示し、その横軸は、確率密度P(y0)であり、その縦軸は、予測値y0である。 Next, the operation of the output value prediction apparatus S will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the output value prediction apparatus in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating data stored in the actual measurement data storage unit according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the Euclidean distance between the prediction target data and each past performance data. FIG. 5 is a diagram illustrating data stored in the intermediate data storage unit in the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating data stored in the predicted value storage unit according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining a procedure for calculating a variation in predicted values in the first embodiment. FIG. 7A shows the relationship between the similarity w and the output predicted value y 0 , the horizontal axis is the similarity w, and the vertical axis is the predicted value y 0 . FIG. 7B shows a histogram of the predicted value y 0 , the horizontal axis is the weighted frequency Fw, and the vertical axis is the predicted value y 0 . FIG. 7C shows the probability density distribution of the predicted value y 0 , the horizontal axis is the probability density P (y 0 ), and the vertical axis is the predicted value y 0 .
出力値予測装置Sは、例えば、ユーザの操作によって入力部2から起動コマンドを受け付けると、出力値予測プログラムを実行する。この出力予測プログラムの実行によって、演算制御部1に距離算出部11、類似度算出部12、パラメータ算出部13、予測値算出部14およびばらつき算出部15が機能的に構成される。そして、出力値予測装置Sは、以下の動作によって、過去実績データに基づいて予測対象データから出力値(予測値)を予測する。 For example, when an output command is received from the input unit 2 by a user operation, the output value prediction device S executes an output value prediction program. By executing this output prediction program, the calculation control unit 1 functionally includes a distance calculation unit 11, a similarity calculation unit 12, a parameter calculation unit 13, a predicted value calculation unit 14, and a variation calculation unit 15. And the output value prediction apparatus S estimates an output value (predicted value) from prediction object data based on past performance data by the following operations.
この出力値の予測に当たって、出力値予測装置Sの記憶部4における実測データ記憶部41には、例えば、図3に示す表形式(テーブル形式)で過去実績データ(X、y)および予測対象データx0nが予め記憶されている。ここで、所定の出力yは、M個の要素(出力要素)yjの集合であり、すなわち、y={yj|j=1、2、・・・、M}であり、前記所定の出力yに関与する要因Xは、N個の要素xjiの集合であり、すなわち、X={xji|i=1、2、・・・、N}である。 In the prediction of the output value, the actual measurement data storage unit 41 in the storage unit 4 of the output value prediction apparatus S stores, for example, past performance data (X, y) and prediction target data in the table format (table format) shown in FIG. x0n is stored in advance. Here, the predetermined output y is a set of M elements (output elements) y j , that is, y = {y j | j = 1, 2,..., M}, The factor X involved in the output y is a set of N elements x ji , that is, X = {x ji | i = 1, 2,..., N}.
この図3に示す実測データテーブル51は、実測された出力値yを登録する出力フィールド511、および、前記所定の出力yに関与する要因Xのデータxjiを登録するデータフィールド512の各フィールドを備えて構成され、過去実績データ(X、y)ごとにレコードを備え、さらに、予測対象データX0のレコードを備えている。なお、予測対象データX0には、過去実績データ(X、y)と識別可能に区別するために、0が第1添え字(添え字の左側)として付され、過去実績データ(X、y)には、M個のデータをそれぞれ識別可能に区別するために、1〜Mがそれぞれ第1添え字として付されている。そして、予測対象データX0および過去実績データ(X、y)には、前記所定の出力yに関わる要因XにおけるN個の要素である第1ないし第Nデータ項目をそれぞれ識別可能に区別するために、1〜Nがそれぞれ第2添え字(添え字の右側)として付されている。X0=[x01、x02、・・・、x0N]であり、Xji=[xj1、xj2、・・・、xjN]である。例えば、y3は、過去実績データ(X、y)における第3番目の出力値を表しており、また例えば、x23は、過去実績データ(X、y)における第2番目の第3データ項目の値を表しており、また例えば、x04は、予測対象データX0における第4データ項目の値を表している。 The actual measurement data table 51 shown in FIG. 3 includes an output field 511 for registering the actually measured output value y, and a data field 512 for registering the data x ji of the factor X related to the predetermined output y. is configured to include, includes a record for each historical track record data (X, y), further comprises a record of the predicted target data X 0. Incidentally, the predicted target data X 0, in order to distinguishably distinguished historical performance data (X, y) and, 0 is assigned as the first subscript (left subscript), historical performance data (X, y ), 1 to M are assigned as first subscripts to distinguish the M pieces of data in an identifiable manner. Then, the predicted target data X 0 and historical performance data (X, y), said predetermined first or for the second N data items distinguishably distinguished from each other in the factor X associated with the output y is the N elements 1 to N are added as second subscripts (the right side of the subscripts). X 0 = [x 01 , x 02 ,..., X 0N ], and X ji = [x j1 , x j2 ,..., X jN ]. For example, y 3 represents the third output value in the past performance data (X, y), and for example, x 23 represents the second third data item in the past performance data (X, y). represents the value, also for example, x 04 represents the value of the fourth data item in the prediction target data X 0.
このように前記所定の出力yに関与する要因Xは、複数Nの要素(データ項目、要因要素)を備えて構成されており、このため、データフィールド512は、要素の個数Nに応じたデータ項目サブフィールドを備えている。図3に示す例では、前記所定の出力yは、少なくともN個の要素(第1ないし第Nデータ項目)が関与している。このため、データ項目サブフィールドは、要因Xの各要素xjiにそれぞれ対応する第1ないし第Nデータ項目の各データxj1〜xjNをそれぞれ登録するデータ項目サブフィールド5121〜512Nを備えている。また、過去実績データ(X、y)は、過去に異なる条件で、例えば、過去の互いに異なる時刻(時点)tjで実測等によって取得されたデータであり、図3に示す例では、M個のデータから構成されている。予測対象データX0は、前記所定の出力yにおける値y0を予測したい対象のデータx0iであり、例えば、予測時点t0までに実測されたデータx0iや、操作入力の値x0や、操作条件の値x0や、操業日時x0や、シミュレーションのために用意したデータx0等である。 As described above, the factor X related to the predetermined output y is configured to include a plurality of N elements (data items, factor elements). For this reason, the data field 512 includes data corresponding to the number N of elements. It has an item subfield. In the example shown in FIG. 3, the predetermined output y involves at least N elements (first to Nth data items). Therefore, the data item subfield has a first or data item subfield 5121~512N for registering each respective data x j1 ~x jN of the N data items correspond to each element x ji factor X . The past performance data (X, y) is data obtained by actual measurement or the like at different times (time points) t j in the past under different conditions in the past. In the example shown in FIG. It consists of data. Predicted target data X 0, the a predetermined data x 0i for which you want to predict the value y 0 in the output y, for example, and the data x 0i that is actually measured to predict the time t 0, the value x 0 Ya operation input , and the value x 0 of the operating conditions, and operation date and time x 0, the data x 0 like prepared for simulation.
ここで、出力値予測装置Sは、予測対象データX0のデータ値x0iの全部Zまたは一部Zを用いて過去実績データ(X、y)に基づいて出力値(予測値)y0を予測し、この予測値y0のばらつきを求めるものである。この場合において、本実施形態の出力値予測装置Sでは、後述の誤差パラメータが複数の要素(パラメータ要素)から成るとされ、前記複数のパラメータ要素には、互いに関連のあるパラメータ要素が含まれるとされる。 Here, the output value prediction apparatus S uses the entire Z or a part Z of the data values x 0i of the prediction target data X 0 and outputs the output value (predicted value) y 0 based on the past performance data (X, y). It predicted, and requests a variation of the predicted value y 0. In this case, in the output value prediction apparatus S of the present embodiment, an error parameter described later is assumed to be composed of a plurality of elements (parameter elements), and the plurality of parameter elements include parameter elements that are related to each other. Is done.
このような過去実績データ(X、y)および予測対象データX0が実測データ記憶部41に記憶されている場合において、出力値予測装置Sは、図2に示すように、まず、過去実績データ(X,y)と予測対象データX0との関連性を評価するために、両データ間の距離を演算制御部1の距離算出部11によって算出し、この算出した距離を記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する(S11)。前記距離は、両データ間の関連性を表すように定義され、例えば、ユークリッド距離や、重み付きユークリッド距離や、正規化ユークリッド距離等が用いられる。この距離を算出するために用いられるデータxは、前記所定の出力yに関与する要因Xの全部xまたは一部xであり、また前記所定の出力yに関与する要因Xの全部または一部である前記Zと、一致していてもよく、また不一致であってもよく、また一部一致(一部不一致)であってもよい。 In the case where such a historical record data (X, y) and the predicted target data X 0 is stored in the measured data storage unit 41, an output value prediction device S, as shown in FIG. 2, initially, historical performance data In order to evaluate the relationship between (X, y) and the prediction target data X 0 , the distance between the two data is calculated by the distance calculation unit 11 of the calculation control unit 1, and the calculated distance is stored in the middle of the storage unit 4. The data is stored in the data storage unit 42 (S11). The distance is defined so as to represent the relationship between both data, and for example, Euclidean distance, weighted Euclidean distance, normalized Euclidean distance, or the like is used. The data x used to calculate this distance is all or part x of the factor X related to the predetermined output y, and all or part of the factor X related to the predetermined output y. It may coincide with a certain Z, may not coincide, or may partially coincide (partly disagree).
より具体的には、本実施形態では、距離算出部11は、図4に示すように、データ項目空間における予測対象データX0(◆)と過去実績データX(○)とのユークリッド距離dを各過去実績データ(X、y)について算出する。例えば、本態様では、ユークリッド距離dを求めるために用いられるデータxは、前記所定の出力yに関与する要因Xの全部であり、データ項目空間は、データ項目がN個であることから、N次元空間となる。また、前記ユークリッド距離dは、本実施形態では、重み付き距離が採用されており、例えば、式1−1によって求められる。式1−1では、予測対象データX0と第j番目の過去実績データXjとの重み付きユークリッド距離djは、ユークリッド距離dを求めるために用いられるデータxにおいて、第j番目の過去実績データ(X、y)における第iデータ項目xjiと予測対象データX0における第iデータ項目x0iとの差の2乗に、第iデータ項目の重みai(距離に関する重みai、ai≧0)の2乗を乗算したものを、第1データ項目から第Nデータ項目まで和を取り、その結果の平方根を求めることによって、算出される。 More specifically, in the present embodiment, the distance calculation unit 11 calculates the Euclidean distance d between the prediction target data X 0 (♦) and the past performance data X (◯) in the data item space, as shown in FIG. It calculates about each past performance data (X, y). For example, in this aspect, the data x used to obtain the Euclidean distance d is all the factors X related to the predetermined output y, and the data item space has N data items. It becomes a dimensional space. In the present embodiment, the Euclidean distance d is a weighted distance, and is obtained by, for example, Expression 1-1. In Formula 1-1, the weighted Euclidean distance d j between the prediction target data X 0 and the j-th past performance data X j is the j-th past performance in the data x used to obtain the Euclidean distance d. The square of the difference between the i-th data item x ji in the data (X, y) and the i-th data item x 0i in the prediction target data X 0 is set to the weight a i of the i-th data item (weights a i and a related to the distance). i ≧ 0) is multiplied by the square of the first data item to the Nth data item, and the square root of the result is calculated.
また例えば、前記ユークリッド距離dは、式1−2によって求められてもよい。式1−2では、予測対象データX0と第j番目の過去実績データXjとの重み付きユークリッド距離djは、ユークリッド距離dを求めるために用いられるデータxにおいて、第j番目の過去実績データ(X、y)における第iデータ項目xjiと予測対象データX0における第iデータ項目x0iとの差に、第iデータ項目の重みaiを乗算した値の絶対値を、第1データ項目から第Nデータ項目まで和を取ることによって、算出される。 Further, for example, the Euclidean distance d may be obtained by Expression 1-2. In Formula 1-2, the weighted Euclidean distance d j between the prediction target data X 0 and the j-th past performance data X j is the j-th past performance in the data x used to obtain the Euclidean distance d. data (X, y) to the difference between the i-th data item x 0i in the i data item x ji and the prediction target data X 0 in the absolute value of the value obtained by multiplying the weight a i of the i data item, first Calculated by taking the sum from the data item to the Nth data item.
また例えば、前記ユークリッド距離dは、式1−3によって求められてもよい。式1−3では、予測対象データX0と第j番目の過去実績データXjとの重み付きユークリッド距離djは、ユークリッド距離dを求めるために用いられるデータxにおいて、第1データ項目から第Nデータ項目までのそれぞれについて、第j番目の過去実績データ(X、y)における第iデータ項目xjiと予測対象データX0における第iデータ項目x0iとの差に、第iデータ項目の重みaiを乗算した値の絶対値を求め、この求めた各絶対値の中から最大値を求めることによって、算出される。なお、max(A,B)は、集合{A,B}における最大値を求める演算子である。 Further, for example, the Euclidean distance d may be obtained by Expression 1-3. In Expression 1-3, the weighted Euclidean distance d j between the prediction target data X 0 and the j-th past performance data X j is the first data item from the first data item in the data x used to obtain the Euclidean distance d. For each of up to N data items, the difference between the i-th data item x ji in the j-th past performance data (X, y) and the i-th data item x 0i in the prediction target data X 0 is The absolute value of the value obtained by multiplying the weight a i is obtained, and the maximum value is obtained from the obtained absolute values. Note that max (A, B) is an operator for obtaining the maximum value in the set {A, B}.
ここで、重みaiは、各変数xiが正規化されている場合、ユークリッド距離dを求めるに当たって、第1ないし第Nデータ項目の中で第iデータ項目の重要度(重要性の度合い)を表すパラメータであり、要因(第iデータ項目xi)が所定の出力yにおけるばらつきの大きさに寄与する程度を表すものである。例えば、要因要素(第iデータ項目xi)がそれぞれ標準化もしくは正規化されている場合には、この重みaiは、所定の出力yに影響を与える程度が大きいデータ項目ほど大きくなり、所定の出力yに影響を与える程度が小さいデータ項目ほど小さくなるように、設定される。この重みaiは、公知の手法を用いて決定することができ、例えば、特許第3943841号明細書に開示されているように重回帰分析によって求めることができ、また例えば、特許第3912215号明細書に開示されているように、各データ項目をその統計値(例えば平均値や標準偏差)によって正規化しておくことによって求めることができる。 Here, when each variable x i is normalized, the weight a i is the importance (degree of importance) of the i-th data item in the first to N-th data items in obtaining the Euclidean distance d. Which represents the degree to which the factor (i.sup.th data item x.sub.i ) contributes to the magnitude of variation in the predetermined output y. For example, when the factor element (i-th data item x i ) is standardized or normalized, the weight a i increases as the data item that has a large degree of influence on the predetermined output y increases. It is set so that the smaller the data item that affects the output y, the smaller the data item. This weight a i can be determined by using a known method, for example, can be obtained by multiple regression analysis as disclosed in Japanese Patent No. 393441, and for example, Japanese Patent No. 3912215. As disclosed in the document, each data item can be obtained by normalizing it with its statistical value (for example, average value or standard deviation).
そして、距離算出部11は、この算出した各距離djを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Then, the distance calculation unit 11 stores the distances d j which is the calculated intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
次に、出力値予測装置Sは、予測対象データX0とどの程度似ているかを評価するために、両データx間の類似度(類似性の度合い)wを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、演算制御部1の類似度算出部12によって算出し、この算出した各類似度wを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する(S12)。類似度wjは、例えば、前記重み付きユークリッド距離djが小さいほど予測対象データX0と第j番目の過去実績データXjが似たような条件であると推察されることから、前記重み付きユークリッド距離djが小さいほど類似度が大きく、かつ、正の値を取るように、定義される。 Next, in order to evaluate how much the output value prediction device S is similar to the prediction target data X 0 , the output value prediction device S uses the first to M-th past results as the similarity (degree of similarity) w between the two data x. Each of the data (X, y) is calculated by the similarity calculation unit 12 of the calculation control unit 1, and each calculated similarity w is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4 (S12). The similarity w j is assumed to be a condition that the prediction target data X 0 and the j-th past performance data X j are more similar as the weighted Euclidean distance d j is smaller, for example. The smaller the added Euclidean distance d j is, the larger the similarity is and the positive value is defined.
より具体的には、類似度算出部12は、例えば、類似度wjを式2−1によって算出する。また例えば、類似度算出部12は、類似度wjを式2−2によって算出する。また例えば、類似度算出部12は、例えば、類似度wjを式2−3によって算出する。このような類似度wjの算出では、例えば、特開2004−355189号公報に開示の算出方法を参照することができる。 More specifically, the similarity calculation unit 12 calculates, for example, the similarity w j using Equation 2-1. Further, for example, the similarity calculation unit 12 calculates the similarity w j by using the expression 2-2. Further, for example, the similarity calculation unit 12 calculates the similarity w j by using the expression 2-3, for example. In calculating the similarity w j , for example, a calculation method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-355189 can be referred to.
ここで、wjは、予測対象データX0に対する第j番目の過去実績データXの類似度であり、σは、正規化パラメータであり、具体的にはdj(j=1〜M)の標準偏差であり、c1は、0以上の実数の調整パラメータであり、c2は、実数(負の値でもよい)の調整パラメータであり、g、rは、正の実数の調整パラメータである。 Here, w j is the similarity of the j-th past performance data X with respect to the prediction target data X 0 , σ is a normalization parameter, specifically, d j (j = 1 to M) Is a standard deviation, c 1 is an adjustment parameter of a real number greater than or equal to 0, c 2 is an adjustment parameter of a real number (which may be a negative value), and g and r are adjustment parameters of a positive real number .
そして、類似度算出部12は、この算出した各類似度wjを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Then, the similarity calculation unit 12 stores the calculated similarities w j in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
なお、類似度wjの上限値および/またはその下限値が設けられ、式2−1ないし式2−3のいずれかによって算出された類似度wが前記上限値を超える場合には、類似度wjが前記上限値に置き換えられ、および/または、式2−1ないし式2−3のいずれかによって算出された類似度wjが前記下限値を超える場合には、類似度wjが前記下限値に置き換えられるように類似度算出部12が構成されてもよい。このように構成されることによって、特定の過去実績データXだけが、過剰に類似度wjが大きくなったり、逆に小さくなったりすることを防ぐことが可能となる。特定の過去実績データXだけが、その類似度wjが過大になってしまうと、仮に、そのデータ計測値にたまたま誤差があった場合に、その誤差に引っ張られて、間違ったばらつきの予測を行ってしまうことになる。このため、上述のように、上限値を設定することは、誤差に強くなる効果を奏する。 In addition, when the upper limit value of the similarity score w j and / or the lower limit value thereof is provided and the similarity score w calculated by any one of the formulas 2-1 to 2-3 exceeds the upper limit value, the similarity score When w j is replaced with the upper limit value and / or the similarity score w j calculated by any one of Formula 2-1 to Formula 2-3 exceeds the lower limit value, the similarity score w j is The similarity calculation unit 12 may be configured to be replaced with a lower limit value. With such a configuration, it is possible to prevent only the specific past performance data X from excessively increasing the similarity w j or conversely decreasing. If only the specific past performance data X has an excessive similarity w j , if there is an error in the data measurement value, it will be pulled by that error, and the wrong variation will be predicted. Will go. For this reason, as described above, setting the upper limit value has an effect of becoming stronger in error.
また例えば、予め所定の閾値が設けられ、式2−1ないし式2−3のいずれかによって算出された類似度wjが前記閾値以下である場合には、類似度wjが0に置き換えられるように、類似度算出部12が構成されてもよい。あるいは、式2−1ないし式2−3のいずれかによって算出された類似度wjが小さい順に並べられ、小さい方から予め設定された所定数(または所定割合)までの類似度wjが0に置き換えられるように、類似度算出部12が構成されてもよい。このように構成されることによって、予測値y0を求めるに当たって、予測対象データX0にあまり類似しない過去実績データXを必要以上に考慮することを防ぐことが可能となる。また、予測対象データX0にあまり類似しない過去実績データXが除外され、以下に説明する演算処理が不要となり、その結果、演算処理量の軽減(演算処理時間の短縮)が可能となる。 Further, for example, when a predetermined threshold value is provided in advance and the similarity score w j calculated by any one of the formulas 2-1 to 2-3 is equal to or less than the threshold value, the similarity score w j is replaced with 0. As described above, the similarity calculation unit 12 may be configured. Alternatively, ordered similarity w j is less calculated by any of formulas 2-1 or Formula 2-3, the similarity w j to a preset predetermined number from the smallest (or a predetermined rate) 0 The similarity calculation unit 12 may be configured to be replaced with By being constructed as described above, when obtaining the prediction values y 0, it is possible to prevent to consider more than necessary historical performance data X which is not much similar to the predicted target data X 0. Also, it excluded historical performance data X which is not much similar to the predicted target data X 0 is, the arithmetic processing is not required to be described below, as a result, the arithmetic processing amount reduction (shortening of processing time) becomes possible.
また、類似度wjを算出する場合において、予測対象データX0と時間的に近い過去実績データXほど、その類似度wjを大きくさせる(高くさせる)評価項目が類似度wjの演算に入っていることが好ましい。この類似度wjを大きくさせる評価項目は、例えば、ユークリッド距離dを求めるために用いられるデータxの中に1または複数含まれていてもよく、また例えば、類似度wを算出する前記式2−1ないし式2−3の中に含まれていてもよい。より具体的には、前記式2−1ないし式2−3に補正項exp(−(wday×△dayj)2)が乗じられる。ここで、wdayは、調整パラメータとしての重みであり、△dayjは、時刻tjに取得された第j過去実績データXjと予測対象データX0との操業日数差である。このように構成することによって、例えば、設備や操業の変動、あるいは、経時変化等によって、出力値のばらつきが予測される系(例えば製造プラントや製造プロセス等)の特性が変化した場合に、ロバストな予測を行うことが可能となる。 Further, in the case of calculating the similarity w j, the predicted target data X 0 and temporally past as actual data X near causes increase its similarity w j (raised to) evaluation items in the calculation of the similarity w j It is preferable to enter. For example, one or more evaluation items for increasing the similarity w j may be included in the data x used for obtaining the Euclidean distance d, and, for example, the equation 2 for calculating the similarity w -1 to Formula 2-3. More specifically, the correction term exp (− (wday × Δday j ) 2 ) is multiplied by the expressions 2-1 to 2-3. Here, wday is the weight of the adjustment parameter, △ day j is an operational days difference between the j historical performance data X j obtained at time t j and the predicted target data X 0. By configuring in this way, for example, when the characteristics of a system (for example, a manufacturing plant or a manufacturing process) in which variations in output values are predicted are changed due to a change in equipment or operation or a change over time, it is robust. Prediction can be performed.
次に、出力値予測装置Sは、不確定要素を表す誤差パラメータAを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、演算制御部1のパラメータ算出部13によって算出し、この算出した各誤差パラメータAを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する(S13)。 Next, the output value prediction device S calculates an error parameter A representing an indeterminate element by the parameter calculation unit 13 of the arithmetic control unit 1 for each of the first to M-th past performance data (X, y), The calculated error parameters A are stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4 (S13).
より具体的には、パラメータ算出部13は、出力値yを予測する予測モデル(第2モデル)をM個の過去実績データ(X、y)に基づいて求め、この求めたモデルを用いることによって、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、各誤差パラメータAを求める。 More specifically, the parameter calculation unit 13 obtains a prediction model (second model) for predicting the output value y based on the M past performance data (X, y), and uses the obtained model. Each error parameter A is obtained for each of the first to Mth past performance data (X, y).
この予測モデルは、例えば、式3の関数fによって表現される。この場合において、パラメータ算出部13は、関数式3のΘをM個の過去実績データ(X、y)に基づいて求め、この求めた関数式3を用いることによって、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、各誤差パラメータAを求める。なお、Θは、物理定数、物性値、他のデータから求めた値、経験的に定まる値および理論的に定まる値を含んでいてよい。 This prediction model is expressed by, for example, the function f in Expression 3. In this case, the parameter calculation unit 13 obtains Θ of the function formula 3 based on M pieces of past performance data (X, y), and uses the obtained function formula 3 to obtain the first to Mth past results. Each error parameter A is obtained for each of the data (X, y). Θ may include a physical constant, a physical property value, a value obtained from other data, an empirically determined value, and a theoretically determined value.
ここで、Zは、例えば操業条件(製造条件)の各条件や製造工程の各工程における各測定項目等の、前記所定の出力yに関わる数値化可能な要因Xのうちの出力値y0を予測するために用いられる要因であり、複数L個の要素zを備えて構成される(Zj=[zj1、zj2、・・・、zjL])。Zは、例えば、前記所定の出力yに関与する要因Xにおける複数の要素であるデータ項目(Xj=[xj1、xj2、・・・、xjN])の一部または全部によって構成される。なお、このZは、さらに、前記データ項目X以外の要素を含んでいてもよい。また、上述したように、この出力値y0を予測するために用いられる要因Zは、ユークリッド距離dを求めるために用いられるデータxと、一致していてもよく、また不一致であってもよく、また一部一致(一部不一致)であってもよい。このZは、関数fの式3を決定する際に予め設定される。Θは、関数式3の係数等の所定の調整パラメータであり、例えば、M個の過去実績データ(X、y)に基づいて同定計算によって求められる。この同定する場合には、最小二乗法、最尤推定法、部分最小二乗法、二次計画法およびPSO(Particle Swarm Optimization)等の、前記所定の出力yの実績値yjと予測値y0との誤差が所定の評価関数の下(所定の制約条件の範囲内)で最小(または最大)となるように決定する方法が用いられる。Aは、不確定要素を表す誤差パラメータであり、ΘおよびZだけでは出力yを表現しきれない要因(ばらつきの要因)を表すものであり、ΘおよびZを用いて前記所定の出力yを予測した場合における予測値y0と実績値yとの誤差に相当する。すなわち、誤差パラメータAは、予測値y0を実績値yに一致させるためのパラメータでもある。 Here, Z is an output value y 0 of a factor X that can be quantified related to the predetermined output y, such as each condition of operation conditions (manufacturing conditions) and each measurement item in each process of the manufacturing process. This is a factor used for prediction, and is configured to include a plurality of L elements z (Z j = [z j1 , z j2 ,..., Z jL ]). Z is constituted by a part or all of data items (X j = [x j1 , x j2 ,..., X jN ]) which are a plurality of elements in the factor X related to the predetermined output y, for example. The The Z may further include elements other than the data item X. As described above, factors Z used to predict the output value y 0 is a data x that is used to determine the Euclidean distance d, may be coincident, also be a mismatch Also, it may be partially coincident (partly inconsistent). This Z is set in advance when the expression 3 of the function f is determined. Θ is a predetermined adjustment parameter such as a coefficient of the function formula 3, and is obtained by identification calculation based on M pieces of past performance data (X, y), for example. In the case of this identification, the actual value y j and the predicted value y 0 of the predetermined output y such as the least square method, the maximum likelihood estimation method, the partial least square method, the quadratic programming method, and PSO (Particle Swarm Optimization). Is used so that the error is minimum (or maximum) under a predetermined evaluation function (within a predetermined constraint). A is an error parameter representing an uncertain element, and represents a factor (variation factor) in which the output y cannot be expressed by Θ and Z alone. The predetermined output y is predicted using Θ and Z. corresponding to the error between the predicted value y 0 and actual y in the case where. That is, the error parameter A is also a parameter for matching the predicted value y 0 in actual value y.
出力値y0を重回帰式によって予測する場合には、関数式3は、例えば、式4−1を用いることができ、第j番目の過去実績データ(Xj、yj)における誤差パラメータAjは、式4−2(式4−2−1や式4−2−2等)によって与えられる。この第j番目の過去実績データ(Xj、yj)における誤差パラメータAjの各パラメータ要素αjNαを求める場合には、第1パラメータ要素αj1から第Nαパラメータ要素αjNαまでのそれぞれについて、一のパラメータ要素αjのみにばらつきが有ると見なして他(残余)のパラメータ要素αjを全て0とすることによって、前記一のパラメータ要素αjが求められる。例えば、第1パラメータ要素αj1のみにばらつきが有ると見なして他(残余)のパラメータ要素αjを全て0とすることによって、この第1パラメータ要素α1が式4−2−1によって求められる。また例えば、第2パラメータ要素αj2のみにばらつきが有ると見なして他(残余)のパラメータ要素αjを全て0とすることによって、この第2パラメータ要素α2が式4−2−2によって求められる。第3パラメータ要素αj3以下も同様である。 When predicting the output value y 0 by multiple regression equation, function formula 3, for example, it can be used Equation 4-1, the j-th historical performance data (X j, y j) error parameters in A j is given by Equation 4-2 (Equation 4-2-1, Equation 4-2-2, etc.). When obtaining each parameter element α jNα of the error parameter A j in the j-th past performance data (X j , y j ), for each of the first parameter element α j1 to the Nα parameter element α jNα , By assuming that only one parameter element α j has a variation and setting all other (residual) parameter elements α j to 0, the one parameter element α j is obtained. For example, assuming that there is a variation only in the first parameter element α j1 and setting all other (residual) parameter elements α j to 0, the first parameter element α 1 can be obtained by Expression 4-2-1. . Further, for example, assuming that only the second parameter element α j2 has a variation, and all other (remaining) parameter elements α j are set to 0, the second parameter element α 2 is obtained by Expression 4-2-2. It is done. The same applies to the third parameter element α j3 and thereafter .
また例えば、出力値y0を重回帰式によって予測する場合には、関数式3は、例えば、式5−1を用いることができ、第j番目の過去実績データ(Xj、yj)における誤差パラメータAjは、式5−2−1または式5−2−2によって与えられる。 In addition, for example, when the output value y 0 is predicted by a multiple regression equation, for example, Equation 5-1 can be used as the function equation 3, and the j-th past performance data (X j , y j ) The error parameter A j is given by Equation 5-2-1 or Equation 5-2-2.
また例えば、予測値y0を重回帰式によって予測する場合には、関数式3は、例えば、式6−1を用いることができ、第j番目の過去実績データ(Xj、yj)における誤差パラメータαjは、式6−2−1または式5−2−2によって与えられる。 Further, for example, when the predicted value y 0 is predicted by a multiple regression equation, for example, Equation 6-1 can be used as the function equation 3, and the j-th past performance data (X j , y j ) The error parameter α j is given by Equation 6-2-1 or Equation 5-2-2.
なお、上述では、関数fを表す数式が用いられたが、関数fを表すテーブル、収束計算アルゴリズム、if−thenルール、ファジィ推論、ニューラルネットワークおよびJIT(Just in Time)モデル等を含む演算プログラムが用いられてもよい。ここで、誤差パラメータAjがZj、Θおよびyjから逆算で求めることができない場合には、例えば二分探索法や絨毯爆撃法やPSO(Particle Swarm Optimization)等で、誤差パラメータAjの値を種々の値に振ってその出力値yがyjに略一致するような誤差パラメータAjを求めればよい。 In the above description, a mathematical expression representing the function f is used. However, an arithmetic program including a table representing the function f, a convergence calculation algorithm, an if-then rule, a fuzzy reasoning, a neural network, a JIT (Just in Time) model, and the like. May be used. Here, when the error parameter A j cannot be obtained from Z j , Θ, and y j by back calculation, the value of the error parameter A j is obtained by, for example, a binary search method, a carpet bombing method, or PSO (Particle Swarm Optimization). And an error parameter A j is obtained so that the output value y substantially matches y j .
そして、パラメータ算出部13は、この算出した各誤差パラメータAを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 The parameter calculation unit 13 stores the calculated error parameters A in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
このような各処理S11〜S13によって算出された重み付きユークリッド距離dj、類似度wjおよび誤差パラメータAjは、例えば、図5に示すように表形式(テーブル形式)によって中間データ記憶部42に記憶される。この図5に示す中間データテーブル52は、実測された出力値yjを登録する出力フィールド521、類似度wjの算出に用いられたデータ項目のデータxを登録する類似度計算用データフィールド522、予測値y0の算出に用いられたデータ項目のデータxを登録する出力予測用データフィールド523、当該過去実績データXの重み付きユークリッド距離djを登録する重み付き距離フィールド524、当該過去実績データXの類似度wを登録する類似度フィールド525、および、当該過去実績データXの誤差パラメータAjを登録する誤差パラメータフィールド526の各フィールドを備えて構成され、過去実績データ(X、y)ごとにレコードを備え、さらに、予測対象データX0のレコードを備えている。そして、類似度計算用データフィールド522は、類似度wjの算出に用いられた各データ項目に応じたデータ項目サブフィールド5221〜522Nを備えている。同様に、出力予測用データフィールド523は、予測値y0の算出に用いられた各データ項目に応じたデータ項目サブフィールド5231〜523Lを備えている。さらに、誤差パラメータフィールド526は、誤差パラメータAjにおける複数のパラメータ要素αj1〜αjNαに応じた誤差パラメータサブフィールド5261〜526Nαを備えている。なお、図5に示す中間データテーブル52における出力フィールド521および類似度計算用フィールド522は、図3に示す実測データテーブル51における出力フィールド511およびデータフィールド512にそれぞれ対応する。 The weighted Euclidean distance d j , similarity w j, and error parameter A j calculated by each of the processes S11 to S13 are, for example, the intermediate data storage unit 42 in a table format (table format) as shown in FIG. Is remembered. The intermediate data table 52 shown in FIG. 5 includes an output field 521 for registering the actually measured output value y j, and a similarity calculation data field 522 for registering data x of the data item used for calculating the similarity w j. , the predicted value output calculation data field 523 for registering the data x of the data items used for calculation of y 0, the weighted distance field 524 for registering a weighted Euclidean distance d j of the historical performance data X, the historical record The past record data (X, y) includes a similarity field 525 for registering the similarity degree w of the data X and an error parameter field 526 for registering the error parameter A j of the past record data X. It includes a record for every further comprises a record of the predicted target data X 0. The similarity calculation data field 522 includes data item subfields 5221 to 522N corresponding to the respective data items used for the calculation of the similarity w j . Similarly, the output calculation data field 523, a data item subfield 5231~523L corresponding to each data item that is used to calculate the predicted value y 0. Further, the error parameter field 526 includes error parameter subfields 5261 to 526Nα corresponding to a plurality of parameter elements α j1 to α jNα in the error parameter A j . The output field 521 and the similarity calculation field 522 in the intermediate data table 52 shown in FIG. 5 correspond to the output field 511 and the data field 512 in the actual measurement data table 51 shown in FIG.
次に、出力値予測装置Sは、演算制御部1の予測値算出部14によって、処理S13で求めた予測モデルを用いて、予測対象データX0における第1ないし第Lデータ項目の各データ値x01〜x0Lに基づいて予測値y0jを、処理S13で求めた各誤差パラメータAjのそれぞれについて算出し、この算出された各予測値y0jkを加重平均することによって各予測値y0jを算出し、この算出した各予測値y0jを記憶部4の予測値記憶部43に記憶する(S14)。 Then, the output value prediction device S, by the predictive value calculating unit 14 of the arithmetic and control unit 1, using the prediction model obtained in process S13, the first to the data value of the L data item in the prediction target data X 0 A predicted value y 0j is calculated for each error parameter A j obtained in step S13 based on x 01 to x 0L, and each predicted value y 0j is calculated by weighted averaging the calculated predicted values y 0jk. And each of the calculated predicted values y0j is stored in the predicted value storage unit 43 of the storage unit 4 (S14).
より具体的には、まず、誤差パラメータAj=[αj1、αj2、・・・、αjNα]において、第k番目のパラメータ要素αjkを除く他のパラメータ要素αjが0である誤差パラメータAjのベクトルAjkをAjk=[0、・・・、0、αjk、0、・・・、0]とした場合に、これら各誤差パラメーラAjkに対し、式7によって第k番目のパラメータ要素αjkに対応する予測値y0jkが求められる。次に、式8に示すように、これら予測値y0jk(k=1〜Nα)が加重平均されることによって、予測値y0jが求められる。 More specifically, first, in the error parameter A j = [α j1 , α j2 ,..., Α jNα ], an error in which other parameter elements α j other than the kth parameter element α jk are 0. parameter a j vector a jk and a jk = the [0, ···, 0, α jk, 0, ···, 0] when the respect of these respective error Paramera a jk, the k by equation 7 A predicted value y 0jk corresponding to the th parameter element α jk is obtained. Next, as shown in Expression 8, these predicted values y 0jk (k = 1 to Nα) are weighted and averaged to obtain the predicted value y 0j .
ここで、νkは、前記加重平均を行う場合における重みであって、0以上の実数であり、それらの和は、所定の一定値B、例えば、式9に示すように、B=1に固定される。 Here, ν k is a weight in the case of performing the weighted average, and is a real number of 0 or more, and the sum thereof is a predetermined constant value B, for example, B = 1 as shown in Equation 9. Fixed.
この重みνkは、例えば、ばらつきに与える影響の度合いに応じて予め設定される。例えば、ばらつきに与える影響の度合いが大きくなるに従って(支配的なばらつき要因に相当するものほど)、そのパラメータ要素αjkに対応する重みνkも大きくされ、誤差パラメータAjk=[αj1、αj2、・・・、αjNα]の各パラメータ要素αjkのうち、ばらつきに最も影響を与えるパラメータ要素αjkに対応する重みνkが最も大きくされる。また例えば、この重みνkは、式10に示すように、均等であって、各パラメータ要素αjkに対応する各重みνkが互いに同一であってもよい。すなわち、前記予測値y0jk(k=1〜Nα)が単純平均されることによって、予測値y0jが求められる。 The weight ν k is set in advance according to the degree of influence on the variation, for example. For example, as the degree of influence on the variation increases (the more equivalent to the dominant variation factor), the weight ν k corresponding to the parameter element α jk is also increased, and the error parameter A jk = [α j1 , α j2, · · ·, among the parameter elements alpha jk of α jNα], weights [nu k corresponding to the parameter elements alpha jk that most affect the variation is largest. Further, for example, as shown in Expression 10, the weights ν k are equal and the weights ν k corresponding to the parameter elements α jk may be the same. That is, the predicted value y 0j is obtained by simple averaging of the predicted values y 0jk (k = 1 to Nα).
なお、この処理S14において、予測モデルは、誤差パラメータAが処理S13で求めた各誤差パラメータAjのそれぞれに変更される。 In this process S14, the prediction model is changed to the error parameter A j obtained in the process S13.
また、処理S14においても、処理S13と同様に、関数fを表すテーブル、収束計算アルゴリズム、if−thenルール、ファジィ推論、ニューラルネットワークおよびJITモデル等を含む演算プログラムが用いられてもよい。 In the processing S14, as in the processing S13, an arithmetic program including a table representing the function f, a convergence calculation algorithm, an if-then rule, a fuzzy inference, a neural network, a JIT model, and the like may be used.
このような各処理S14によって算出された各予測値y01〜y0Mは、例えば、図6に示すように表形式(テーブル形式)によって予測値記憶部43に記憶される。この図6に示す予測値データテーブル53は、処理S14によって算出された予測値y0を登録する予測値フィールド531、予測値y0の算出に用いられた第1ないし第Lデータ項目の各データ値x01〜x0Lを登録する出力予測用データフィールド532、処理S13によって算出された誤差パラメータAを登録する誤差パラメータフィールド533、および、当該誤差パラメータフィールド533の誤差パラメータの算出に用いられた過去実績データ(X、y)における類似度wjを登録する類似度フィールド534の各フィールドを備えて構成され、誤差パラメータAjごとにレコードを備えている。そして、誤差パラメータフィールド533は、誤差パラメータAjにおける複数のパラメータ要素αj1〜αjNαに応じた誤差パラメータサブフィールド5331〜533Nαを備えている。ここで、各処理S14によって算出された各予測値y01〜y0Mは、図6に示すように、当該予測値y0に対応する類似度wjも、互いに対応するように予測値記憶部43に記憶されている。 Each such prediction value y 01 ~y 0M calculated by the step S14 is stored in, for example, the predicted value storing unit 43 by the table format table format as shown in FIG. Predicted value data table 53 shown in FIG. 6, the data of the predicted value field 531, first to L data items used for calculation of the predicted value y 0 to register the predicted value y 0 calculated by the step S14 The output prediction data field 532 for registering the values x 01 to x 0L , the error parameter field 533 for registering the error parameter A calculated by the processing S13, and the past used for calculating the error parameter of the error parameter field 533 Each field of the similarity field 534 for registering the similarity w j in the record data (X, y) is provided, and a record is provided for each error parameter A j . The error parameter field 533 includes error parameter subfields 5331 to 533Nα corresponding to a plurality of parameter elements α j1 to α jNα in the error parameter A j . Here, each prediction value y 01 ~y 0M calculated by the step S14, as shown in FIG. 6, also the similarity w j corresponding to the predicted value y 0, the predicted value storing section to correspond to each other 43.
次に、出力値予測装置Sは、演算制御部1のばらつき算出部15によって、処理S14で求めた各予測値y01〜y0Mを用いて、予測値y0jのばらつきを算出し、この算出した予測値y0jのばらつきを記憶部4のばらつき記憶部44に記憶する(S15)。 Then, the output value prediction device S, the variation calculation unit 15 of the arithmetic and control unit 1, with each of the prediction value y 01 ~y 0M obtained in processing S14, calculates the variance of the predicted value y 0j, the calculated The variation of the predicted value y0j is stored in the variation storage unit 44 of the storage unit 4 (S15).
本実施形態では、類似した条件では類似した結果になるという経験則に基づき、予測対象データX0のデータx0と第j番目の過去実績データXのデータxjとの類似性が高ければ(類似度wjが大きければ)、予測対象データX0の誤差パラメータA0(A0=[α01、α02、・・・、α0Nα])も類似性が高くなると考えられる。このため、予測対象データX0の予測値y0は、類似度wjで、誤差パラメータαjを用いて予測した予測値y0jになると考えられる。 In the present embodiment, based on the rule of thumb that results in similar in similar conditions, the higher the similarity between the data x 0 of the prediction target data X 0 and data x j of the j-th historical performance data X ( If the similarity w j is large), the error parameter A 0 (A 0 = [α 01 , α 02 ,..., Α 0Nα ]) of the prediction target data X 0 is also considered to have high similarity. For this reason, the predicted value y 0 of the prediction target data X 0 is considered to be the predicted value y 0j predicted using the error parameter α j with the similarity w j .
このような考えに基づいて、より具体的には、ばらつき算出部15は、図7(A)に示すように、縦軸に予測値y0をとると共に横軸に類似度wをとって、まず、M個の各過去実績データ(X、y)からそれぞれ算出されたM個の各誤差パラメータAj(Aj=[αj1、αj2、・・・、αjNα])(j=1〜M)にそれぞれ対応するM個の各予測値y0jに対し、その類似度wjを対応させる。次に、ばらつき算出部15は、図7(A)の縦軸y0の少なくとも各予測値を含む範囲y0jを有限個の複数の区間(クラス、等級)に分割し、各区間に含まれる予測値y0jの類似度wjを全て足し合わせることによって重み付き度数Fwを生成し、図7(B)に示すように、予測値y0のばらつきを表すヒストグラムを生成する。 Based on this concept, and more specifically, the variation calculation unit 15, as shown in FIG. 7 (A), taking the similarity w on the horizontal axis with taking the prediction value y 0 on the vertical axis, First, M error parameters A j (A j = [α j1 , α j2 ,..., Α jNα ]) (j = 1) calculated from the M past performance data (X, y), respectively. ˜M ), the similarity w j is made to correspond to each of the M predicted values y 0j respectively corresponding to. Next, the variation calculation unit 15 divides a range y 0j including at least each predicted value on the vertical axis y 0 in FIG. 7A into a finite number of sections (classes, grades), and is included in each section. A weighted frequency F w is generated by adding all the similarities w j of the predicted value y 0j , and a histogram representing the variation of the predicted value y 0 is generated as shown in FIG.
すなわち、式11に示すように、予測値y0jが第k番目の区間(Yk以上Yk+1未満の区間)に含まれるjの集合をSkとする場合(Sk={j|Yk≦y0j<Yk+1})に、集合Skに含まれるjについて類似度wjを全て足し合わせたものが第k番目の区間における重み付き度数Fwとなる。 That is, as shown in Equation 11, if the set of j the predicted value y 0j is included in the k-th interval (Y k or Y k + 1 less than the section) and S k (S k = {j | Y k ≦ y 0j <Y k + 1 }) and the sum of the similarities w j for j included in the set S k is the weighted frequency F w in the k-th interval.
このように予測値y0のばらつきがヒストグラムによって示され、予測値y0の出現頻度を容易に知ることが可能となる。 This variation of the predicted value y 0 as is indicated by the histogram, it is possible to easily know the frequency of occurrence of the predicted value y 0.
このように図7(B)に示すヒストグラムが予測値y0のばらつきとされてもよいが、本実施形態では、さらに、ばらつき算出部15は、図7(B)に示すヒストグラムの面積が1となるように正規化する。この正規化されたヒストグラムが予測対象データX0における予測値y0の確率密度とされ、予測値y0のばらつきとされる。さらに、ばらつき算出部15は、面積を1に維持したまま図7(B)に示すヒストグラムを、図7(C)に示すように曲線で表してもよい。この曲線が予測対象データX0における予測値y0の確率密度とされ、予測値y0のばらつきとされる。 As described above, the histogram illustrated in FIG. 7B may be the variation of the predicted value y 0 , but in the present embodiment, the variation calculation unit 15 further has an area of the histogram illustrated in FIG. Normalize so that This normalized histogram is taken as the probability density of the predicted value y 0 in the prediction target data X 0, and is regarded as the variation of the predicted value y 0 . Furthermore, the variation calculation unit 15 may represent the histogram shown in FIG. 7B with a curve as shown in FIG. 7C while maintaining the area at 1. This curve is a probability density of the predicted value y 0 in the prediction target data X 0, are variations of the predicted value y 0.
なお、前記正規化は、例えば、図7(A)の縦軸y0を有限個の区間に分割する際に、均等な幅h=|Yk+1−Yk|に分割されるとした場合に、式12によって実行される。 Note that the normalization is performed when, for example, the vertical axis y 0 in FIG. 7A is divided into a finite number of sections and is divided into an equal width h = | Y k + 1 −Y k |. , According to Equation 12.
また、この図7(B)に示すヒストグラムから図7(C)に示す曲線を求める際には、例えば対数正規分布やワイブル分布等の、既知の確率分布が利用されてもよい。 Further, when obtaining the curve shown in FIG. 7C from the histogram shown in FIG. 7B, a known probability distribution such as a lognormal distribution or a Weibull distribution may be used.
図8は、図7(B)に示すヒストグラムから図7(C)に示す確率密度曲線を求める手法を説明するための図である。図8(A)は、ヒストグラムの各中心点を折れ線で結んだ様子を示し、図8(B)は、図8(A)の累積確率密度を示し、図8(C)は、図8(B)に示す累積確率密度を平滑化した様子を示し、そして、図8(D)は、平滑化した確率密度(確率密度曲線)を示す。 FIG. 8 is a diagram for explaining a method for obtaining the probability density curve shown in FIG. 7C from the histogram shown in FIG. 7B. 8A shows a state in which the center points of the histogram are connected by a broken line, FIG. 8B shows the cumulative probability density of FIG. 8A, and FIG. 8C shows FIG. FIG. 8D shows a state where the cumulative probability density shown in B) is smoothed, and FIG. 8D shows the smoothed probability density (probability density curve).
まず、図8(A)に示すように、図7(B)に示す正規化したヒストグラムにおいて、各度数の中心位置(y0方向の中心)を折れ線で結ぶ。なお、各両端において、端部から区間の幅hの半分(h/2)だけ離れた点も0として前記折れ線に結ばれる。この折れ線で囲まれた面積も1とされている。 First, as shown in FIG. 8 (A), in the histogram normalized shown in FIG. 7 (B), connecting the center positions of the respective frequencies of (y 0 direction of the center) in a line. At both ends, a point separated from the end by a half (h / 2) of the section width h is also set to 0 and connected to the broken line. The area surrounded by the broken line is also 1.
次に、図8(B)に示すように、図8(A)から式13−1によって累積確率密度SwNが求められる。 Next, as shown in FIG. 8 (B), the cumulative probability density SwN is obtained from FIG. 8 (A) by Expression 13-1.
次に、図8(C)に示すように、図8(B)の折れ線の累積確率密度SwNが例えば式13−2を用いることによって平滑化される。 Next, as shown in FIG. 8C, the cumulative probability density SwN of the broken line in FIG. 8B is smoothed by using, for example, Equation 13-2.
そして、図8(D)に示すように、図8(C)に示す平滑化された累積確率密度から例えば式13−3を用いることによって、平滑化された確率密度(確率密度曲線)が求められる。 Then, as shown in FIG. 8D, the smoothed probability density (probability density curve) is obtained from the smoothed cumulative probability density shown in FIG. It is done.
このように予測値y0のばらつきが確率密度によって示され、予測値y0の出現確率を容易に知ることが可能となる。 Thus, the variation of the predicted value y 0 is indicated by the probability density, and the appearance probability of the predicted value y 0 can be easily known.
また、前記重み付き度数Fwを算出する場合において、M個の過去実績データ(X、y)のうちの類似度wが高い順(大きい順)に並べられ、大きい方から予め設定された所定数(所定割合)までの過去実績データ(X、y)が抽出され、この抽出されたデータのみを用いることによって前記重み付き度数Fwが求められてもよい。類似度wjの低い過去実績データ(X、y)を予め除去することによって、前記重み付き度数Fwを算出するための演算処理量の軽減(演算処理時間の短縮)が可能となる。また、上述した式2(式2−1〜式2−3)によって類似度wjを算出する場合では、予測対象データX0との類似度wjが低い過去実績データ(X、y)についても、類似度wjが0になることがないため、前記重み付き度数Fwに影響を与えることになる。このため、図7(B)に示す重み付き度数Fwの幅は、M個の予測値y0の幅に一致し、関数fが式4である場合には、その幅は、予測対象データX0の条件によらずに常に一定となる。その結果、図7(C)に示す確率密度の裾野が必要以上に広がってしまう場合がある。しかしながら、上述のように、類似度wjの小さい過去実績データ(X、y)を除外することによって、確率密度の裾野が過剰に拡がることが防止され、予測対象データX0における予測値y0の分布形状の特徴が顕著に表現される。 Further, when calculating the weighted frequency F w , the similarity w of the M past performance data (X, y) is arranged in descending order (in descending order), and a predetermined value set in advance from the larger one is set. The past performance data (X, y) up to the number (predetermined ratio) may be extracted, and the weighted frequency F w may be obtained by using only the extracted data. By removing the past performance data (X, y) having a low similarity w j in advance, it is possible to reduce the amount of computation processing for computing the weighted frequency F w (shortening the computation processing time). In the case where the similarity w j is calculated by the above-described Expression 2 (Expression 2-1 to Expression 2-3), the past performance data (X, y) having a low similarity w j with the prediction target data X 0 is calculated. However, since the similarity w j does not become 0, the weighted frequency F w is affected. For this reason, the width of the weighted frequency F w shown in FIG. 7B matches the width of the M predicted values y 0 , and when the function f is Equation 4, the width is the prediction target data. always constant irrespective of the conditions of X 0. As a result, the base of probability density shown in FIG. 7C may spread more than necessary. However, as described above, by excluding past performance data (X, y) having a small similarity w j , it is possible to prevent the base of probability density from being excessively widened, and the predicted value y 0 in the prediction target data X 0 . The feature of the distribution shape is remarkably expressed.
そして、出力値予測装置Sは、演算制御部1によって、処理S15でばらつき算出部15によって算出された予測値y0のばらつきを提示部3に提示し(S16)、処理が終了される。このように予測値y0のばらつきが提示部3に提示されるので、ユーザは、予測値y0のばらつきを知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値y0のばらつきも考慮することが可能となる。 The output value prediction device S, the arithmetic control unit 1, the variation of the predicted value y 0 calculated by the variation calculation unit 15 in the processing S15 is presented to the presentation unit 3 (S16), the processing is terminated. This variation of the predicted value y 0 is presented to the presentation unit 3 as the user is able to know the variation of the predicted value y 0, the prediction in the case of performing the operation or judgment, etc. based on the predicted value y 0 variation value y 0 it becomes possible to consider.
ここで、この予測値y0のばらつきを提示部3に提示する場合に、前記所定の出力yにおける予め設定された所定の管理範囲を外れる部分を表す補助表示をこのばらつきの提示に合わせて提示するように出力値予測装置Sが構成されてもよい。このように構成することによって、ユーザは、前記ばらつきと前記所定の管理範囲を外れる部分との関係を知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値y0のばらつきを考慮しつつ例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定することが可能となる。このため、より適切な意思決定を行うことができ、前記ばらつきの形状を見ただけでは、分かり難い情報も前記補助表示によって把握することが可能となる。 Here, in the case of presenting the variation of the predicted value y 0 in the presentation unit 3, the combined auxiliary display that represents the portion outside the preset predetermined control range in the predetermined output y to the presentation of the variation presented The output value prediction device S may be configured to do so. With such a configuration, when the user, which can know the relationship between the portion outside the predetermined control range with the variation, performing operations and judgments, etc. on the basis of the predicted value y 0, the predicted value y It is possible to determine conditions relating to the above factors (data items) such as operation conditions while taking into account the variation of 0 . For this reason, it is possible to make more appropriate decision making, and it is possible to grasp information that is difficult to understand simply by looking at the shape of the variation by the auxiliary display.
ここで、前記補助表示は、種々の表現方法を含み、例えば、前記所定の管理範囲を外れる部分を表す数値、線分(境界線)およびテクスチャ等を含む。 Here, the auxiliary display includes various expression methods, and includes, for example, a numerical value representing a portion outside the predetermined management range, a line segment (boundary line), a texture, and the like.
より具体的には、補助表示は、次のような表示を挙げることができる。 More specifically, the auxiliary display can include the following displays.
図9は、補助表示の第1態様を説明するための図である。図9(A)は、予測値y0のばらつきがヒストグラムによって示される場合を示し、図9(B)は、予測値y0のばらつきが確率密度によって示される場合を示す。図10は、補助表示の第2態様を説明するための図である。図10(A)は、予測値y0のばらつきがヒストグラムによって示される場合を示し、図10(B)は、予測値y0のばらつきが確率密度によって示される場合を示す。図11は、補助表示の第3態様を説明するための図である。図11(A)は、管理値基準モーメントの場合を示し、図11(B)は、上限値基準モーメントの場合を示しそして、下限値基準モーメントの場合を示す。 FIG. 9 is a diagram for explaining a first mode of auxiliary display. FIG. 9A shows a case where the variation of the predicted value y 0 is indicated by a histogram, and FIG. 9B shows a case where the variation of the predicted value y 0 is indicated by the probability density. FIG. 10 is a diagram for explaining a second mode of auxiliary display. FIG. 10A shows a case where the variation of the predicted value y 0 is indicated by a histogram, and FIG. 10B shows a case where the variation of the predicted value y 0 is indicated by the probability density. FIG. 11 is a diagram for explaining a third mode of auxiliary display. FIG. 11A shows the case of the management value reference moment, FIG. 11B shows the case of the upper limit reference moment, and shows the case of the lower limit reference moment.
例えば、前記補助表示は、図9(A)に示すように、予測値y0のばらつきがヒストグラムであってグラフによって提示される場合において、予め設定された所定の上限値ythmax以上におけるグラフの面積に関する第1面積表示であってもよい。この第1面積表示は、例えば、図9(A)に示すように、前記グラフにおける上限値ythmaxより上側に外れる面積部分に斜線のテクスチャを施したテクスチャ表示であってもよく、また例えば、前記グラフにおける上限値ythmaxより上側に外れる面積部分の面積を数値で表現した数値表示であってもよく、また例えば、前記グラフにおける全面積Asに対する、前記グラフにおける上限値ythmaxより上側に外れる部分の面積の面積比(上限外面積比)を数値で表現した数値表示であってもよい。このような補助表示は、図9(A)に示す例では、予測値y0のばらつきがヒストグラムであるが、予測値y0のばらつきが確率密度であってもよい。また例えば、前記補助表示は、図9(B)に示すように、予測値y0のばらつきが確率密度であってグラフによって提示される場合において、予め設定された所定の下限値ythmin以下におけるグラフの面積に関する第2面積表示であってもよい。この第2面積表示は、例えば、図9(B)に示すように、前記グラフにおける下限値ythminより下側に外れる面積部分にテクスチャを施したテクスチャ表示であってもよく、また例えば、前記グラフにおける下限値ythminより下側に外れる面積部分の面積を数値で表現した数値表示であってもよい。また例えば、前記グラフにおける全面積Asに対する、前記グラフにおける下限値ythminより下側に外れる部分の面積の面積比(下限外面積比)を数値で表現した数値表示であってもよい。このような補助表示は、図9(B)に示す例では、予測値y0のばらつきが確率密度であるが、予測値y0のばらつきがヒストグラムであってもよく、また、第1面積表示と第2面積表示とが合わせて提示されてもよい。 For example, the auxiliary display, as shown in FIG. 9 (A), when the variation of the predicted value y 0 is presented by the graph a histogram, the graph in preset or predetermined upper limit value yth max It may be a first area display relating to the area. For example, as shown in FIG. 9A, the first area display may be a texture display in which a hatched texture is applied to an area portion that deviates above the upper limit value yth max in the graph. It may be a numerical display that numerically represents the area of the area that deviates above the upper limit value yth max in the graph, and for example, deviates above the upper limit value yth max in the graph with respect to the total area As in the graph. It may be a numerical display in which the area ratio (area outside the upper limit) of the area of the portion is expressed numerically. Such auxiliary display, in the example shown in FIG. 9 (A), but the variation of the predicted value y 0 is a histogram, the variation of the predicted value y 0 may be a probability density. In addition, for example, the auxiliary display, as shown in FIG. 9 (B), when the variation of the predicted value y 0 is presented by the graph a probability density, definitive below a predetermined lower limit value yth min a preset It may be a second area display relating to the area of the graph. For example, as shown in FIG. 9B, the second area display may be a texture display in which a texture is applied to an area portion that falls below the lower limit value yth min in the graph. It may be a numerical display in which the area of the area portion that falls below the lower limit value yth min in the graph is expressed numerically. Further, for example, numerical display may be used to express the area ratio (area outside the lower limit) of the area of the portion that falls below the lower limit value yth min in the graph with respect to the total area As in the graph. In such an auxiliary display, in the example shown in FIG. 9B, the variation of the predicted value y 0 is a probability density, but the variation of the predicted value y 0 may be a histogram, and the first area display And the second area display may be presented together.
このように構成することによって、ユーザは、出力値を或る管理範囲内におさめたい場合に、あるいは、管理値に対して上側に外れる率や下側に外れる率を管理したい場合に、このような管理目標を第1面積表示および/または第2面積表示によって知ることができ、また、予測値y0が前記管理目標とどのような関係にあるか、例えば、予測値y0が前記管理目標からどの程度外れるのかを知ることができる。このため、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、ユーザは、このような補助表示を参照しながら例えば操作入力や操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を変更することによって、予測値y0のばらつきを考慮しつつ予測値のばらつきを考慮しつつ前記所定の管理範囲を外れる例えばリスクを考慮して例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件をより適切に決定することが可能となる。 With this configuration, when the user wants to keep the output value within a certain management range, or when he / she wants to manage the rate out of the management value or the rate out of the management value, can know Do management target by the first area display and / or the second area display, also, if the predicted value y 0 in any relation with the management target, for example, the management target prediction value y 0 You can know how far you are off. For this reason, when performing an operation or determination based on the predicted value y 0 , the user changes a condition related to the factor (data item) such as an operation input or an operation condition while referring to such an auxiliary display. By taking into account the variation of the predicted value y 0 and taking into account the variation of the predicted value, the condition relating to the factor (data item) such as the operating condition is taken into account, for example, taking the risk out of the predetermined management range. It becomes possible to determine more appropriately.
なお、ばらつきがヒストグラムである場合には、上限外面積比は、上限値ythmax以上の値のみに対し、類似度wkを加算した値を、全ての値に対する類似度wkの和で除算することによって求められる。すなわち、上限値ythmax以上の値の集合をUj(Uj={j|y0j>ythmax})とすると、上限外面積比は、式14によって表される。なお、同様に、下限外面積比も求められる。 When the variation is a histogram, the area ratio outside the upper limit is obtained by dividing the value obtained by adding the similarity w k to only the value equal to or greater than the upper limit value yth max by the sum of the similarities w k for all values. It is required by doing. That is, if a set of values equal to or greater than the upper limit value yth max is U j (U j = {j | y 0j > yth max }), the area ratio outside the upper limit is expressed by Expression 14. Similarly, the area ratio outside the lower limit is also obtained.
また、ばらつきが確率密度である場合では、その全面積が1であるので、上限値ythmaxを上側に外れる面積を求めることによってその上限外面積比が求められ、また、下限値ythminを下側に外れる面積を求めることによってその下限外面積比が求められる。 When the variation is probability density, the total area is 1. Therefore, the area outside the upper limit is obtained by obtaining the area outside the upper limit value yth max , and the lower limit value yth min is reduced. The area ratio outside the lower limit is obtained by obtaining the area deviating to the side.
また例えば、上記第1態様とは逆に、前記補助表示は、図10(A)に示すように予測値y0のばらつきがヒストグラムであってグラフによって提示される場合において、このばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、このばらつきのグラフにおける一端からの、予め設定された所定の面積asの面積比as/Asに対応する境界値であってもよい。前記一端は、グラフが軸(ここでは予測値y0軸(出力y0軸))と交わる点であり、上端側(予測値y0が大きくなる方向)の点(上端点)および下端側(予測値y0が小さくなる方向)の点(下端点)がある。したがって、この境界値は、例えば、図10(A)に示すように、ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、このばらつきのグラフにおける上端点y0maxからの、予め設定された所定の面積(同図中斜線のテクスチャを施した面積部分)asの面積比as/As(=Rup)に対応する値(=上端境界値y0up)である。すなわち、この境界値(上端境界値)y0upは、面積比as/As(=Rup)となる予測値y0である。また例えば、この境界値は、ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、このばらつきのグラフにおける下端点y0minからの、予め設定された所定の面積asの面積比as/As(=Rdn)に対応する値(=下端境界値y0low)である(図略)。このような補助表示は、図10(A)に示す例では、予測値y0のばらつきがヒストグラムであるが、予測値y0のばらつきが確率密度であってもよい。境界値が下端境界値y0lowの場合について、この補助表示が図10(B)に示されている。 Further, for example, contrary to the above first embodiment, the auxiliary display, in a case where the variation of the predicted value y 0 as shown in FIG. 10 (A) is presented by the graph a histogram, in the graph of the variation It may be a boundary value corresponding to an area ratio as / As of a predetermined area as set in advance from one end of the variation graph with respect to the total area As. Wherein one end, graph axis is the point of intersection with the (predicted value y 0 axis (the output y 0 axis) in this case), the point of the upper end side (direction in which the predicted value y 0 increases) (upper point) and bottom side ( there is a point of the predicted value y 0 decreases direction) (lower point). Therefore, for example, as shown in FIG. 10 (A), this boundary value is a predetermined area set in advance from the upper end point y 0max in the variation graph with respect to the total area As in the variation graph (FIG. 10A). This is a value (= upper boundary value y 0up ) corresponding to the area ratio as / As (= R up ) of as). That is, the boundary value (upper boundary value) y 0up is a predicted value y 0 that is an area ratio as / As (= R up ). Further, for example, the boundary value corresponds to an area ratio as / As (= R dn ) of a predetermined area as set in advance from the lower end point y 0 min in the variation graph with respect to the total area As in the variation graph. (= Lower boundary value y 0low ) (not shown). Such auxiliary display, in the example shown in FIG. 10 (A), but the variation of the predicted value y 0 is a histogram, the variation of the predicted value y 0 may be a probability density. This auxiliary display is shown in FIG. 10B in the case where the boundary value is the lower boundary value y 0low .
このような境界値は、この境界値と面積比as/Asとの関係が単調増加であるので、境界値の値を振りながら例えば二分探索法等を用いることによって求められる。 Such a boundary value is obtained by using, for example, a binary search method while changing the value of the boundary value because the relationship between the boundary value and the area ratio as / As is monotonically increasing.
このように構成することによって、ユーザは、上側や下側に外れることを許容され得る率(許容外れ率)等の所定の管理指標を境界値によって知ることができ、また、境界値と管理範囲とを比較することによって、予測値y0が前記管理指標とどのような関係にあるか、例えば、予測値y0が前記管理指標からどの程度外れるのかを知ることができ、操業条件等の妥当性を知ることができる。このため、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、ユーザは、このような補助表示を参照しながら例えば操作入力や操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を変更して境界値と予測値y0とを比較することによって、予測値y0の外れるリスクを考慮しつつ前記許容外れ率が適切な値となるように例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定することが可能となる。 With this configuration, the user can know a predetermined management index such as a rate (allowable deviation rate) that can be allowed to deviate upward or downward from the boundary value, and the boundary value and the management range. by comparing the bets, whether the predicted value y 0 in any relation with the management indicator, for example, can be predicted value y 0 know disengaging degree from the management indicator, appropriateness of such operating conditions You can know the sex. For this reason, when performing an operation or determination based on the predicted value y 0 , the user changes a condition related to the factor (data item) such as an operation input or an operation condition while referring to such an auxiliary display. Then, by comparing the boundary value with the predicted value y 0 , the factor (data item) such as the operating condition is set so that the allowable deviation rate becomes an appropriate value while considering the risk of the predicted value y 0 being deviated. It becomes possible to determine the conditions related to.
図10に示す例では、境界値は、グラフィック表示されたが、境界値は、その数値で数値表示されてもよく、あるいは、予め設定された管理値との差を数値で数値表示されてもよい。すなわち、例えば、前記補助表示は、予測値y0のばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、このばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、このばらつきのグラフにおける一端からの、予め設定された所定の面積asの面積比as/Asに対応する境界値と予め設定された管理値との差であってもよい。このように構成することによっても、ユーザは、前記許容外れ率のずれを境界値と管理値との差によって知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値の外れるリスクを考慮しつつ前記許容外れ率が適切な値となるように例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定することが可能となる。特に、このような構成では、オペレータ等のユーザは、前記差が0となるように、前もって例えば操作入力や操業条件を変えるように(調整するように)すればよいので、より前記条件決定がわかり易い。さらに、前記差が0となるように、例えば、PSO(Particle Swarm Optimization)等の最適化手法を用いて調整することによって、ユーザの試行錯誤等の負担を低減することが可能となる。 In the example shown in FIG. 10, the boundary value is graphically displayed. However, the boundary value may be numerically displayed as a numerical value thereof, or a difference from a preset management value may be numerically displayed. Good. That is, for example, in the case where the variation of the predicted value y 0 is a histogram or a probability density and is presented by a graph, the auxiliary display is displayed from one end of the variation graph with respect to the total area As in the variation graph. It may be a difference between a boundary value corresponding to an area ratio as / As of a predetermined area as set in advance and a management value set in advance. Also with this configuration, the user can know the deviation of the allowable deviation rate from the difference between the boundary value and the management value, and when performing an operation or determination based on the predicted value y 0 , the prediction It is possible to determine the conditions related to the factors (data items) such as operation conditions so that the allowable deviation rate becomes an appropriate value while considering the risk of deviating values. In particular, in such a configuration, a user such as an operator only has to change (adjust), for example, an operation input or an operation condition in advance so that the difference becomes zero. Easy to understand. Furthermore, by adjusting using an optimization method such as PSO (Particle Swarm Optimization) so that the difference becomes 0, it is possible to reduce the burden of trial and error of the user.
また、例えば、前記補助表示は、予測値y0のばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、このばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、予め設定された所定の上限値以上における前記グラフの第1面積au1の比である第1面積比au1/Asと、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、予め設定された所定の下限値以下における前記グラフの第2面積au2の比である第2面積比au2/Asとの和au1/As+au2/Asまたは2乗和(au1/As)2+(au2/As)2であってもよい。なお、前記和または2乗和には、重み付き和または重み付き2乗和も含む。 Further, for example, the auxiliary display, in a case where the variation of the predicted value y 0 is presented by the graph a histogram or probability density, to the total area As in the graph of this variation, preset predetermined upper limit value or more The ratio of the first area ratio au1 / As, which is the ratio of the first area au1 of the graph, to the total area As of the variation graph, and the second area au2 of the graph below a predetermined lower limit set in advance. sum au1 / as + au2 / as or square sum (au1 / as) 2 + ( au2 / as) may be two of the second area ratio au2 / as is. The sum or the square sum includes a weighted sum or a weighted square sum.
このような構成によっても、ユーザは、前記所定の管理範囲を外れる部分の外れ具合を第1面積比au1/Asと第2面積比au2/Asとの和au1/As+au2/Asまたは2乗和(au1/As)2+(au2/As)2によって知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値y0のばらつきによって外れるリスクを考慮しつつ前記外れ率が適切な値となるように例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定することが可能となる。 Even with such a configuration, the user can set the degree of deviation of the portion outside the predetermined management range as the sum au1 / As + au2 / As of the first area ratio au1 / As and the second area ratio au2 / As or the sum of squares ( au1 / As) 2 + (au2 / As) can be known by 2, if on the basis of the predicted value y 0 performing operations and judgments, etc., the off-rate, taking into account the risk of deviating the variation of the predicted value y 0 For example, it is possible to determine conditions relating to the above factors (data items) such as operation conditions so that the value becomes an appropriate value.
特に、このような構成では、予測値が予め設定された所定の管理範囲から上限値を超えておよび/または下限値を超えて外れる場合には、あるいは、予め設定された管理値に対して上限値を超えて外れる外れ具合(外れる度合い)と下限値を超えて外れる外れ具合とを調整する場合に、前記和au1/As+au2/Asまたは前記2乗和(au1/As)2+(au2/As)2が最小になるように、例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定すればよい。すなわち、式15−1や式15−2によって表される第1面積比au1/Asと第2面積比au2/Asとの重み付き和を評価関数JA、JBとして、この評価関数JA、JBが最小となるように、例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定すればよい。 In particular, in such a configuration, when the predicted value exceeds the upper limit value and / or exceeds the lower limit value from a predetermined management range set in advance, or the upper limit for the preset management value is set. The sum au1 / As + au2 / As or the sum of squares (au1 / As) 2 + (au2 / As) when adjusting the degree of detachment (degree of detachment) exceeding the value and the degree of detachment exceeding the lower limit value ) Conditions relating to the above factors (data items) such as operation conditions may be determined so that 2 is minimized. In other words, evaluate the weighted sum of the first area ratio au1 / As and the second area ratio au2 / As of formula 15-1 and Equation 15-2 function J A, as J B, the evaluation function J A , J B may be determined such that conditions relating to the factors (data items) such as operation conditions are determined.
ここで、wU、wLは、それぞれ、予め設定された重み係数であり、0以上の実数である。例えば、第2面積比au2/Asをより小さくする場合には、wUの値に較べてwLの値が大きくされる。 Here, w U and w L are weight coefficients set in advance, and are real numbers of 0 or more. For example, in the case of smaller second area ratio au2 / As, the value of w L is larger than the value of w U.
また、特に、前記構成において、第1面積比au1/Asと第2面積比au2/Asとの和に対する第1面積比au1/Asの比を所定の割合RUL(0≦RUL≦1)に設定したい場合には、式16によって表される、第1面積比au1/Asと第2面積比au2/Asとの和に対する第1面積比au1/Asの比と前記所定の割合RULとの差の絶対値を評価関数JCとして、この評価関数JCが最小となるように、例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定すればよい。 In particular, in the configuration, the ratio of the first area ratio au1 / As to the sum of the first area ratio au1 / As and the second area ratio au2 / As is a predetermined ratio R UL (0 ≦ R UL ≦ 1). In the case where it is desired to set the ratio, the ratio of the first area ratio au1 / As to the sum of the first area ratio au1 / As and the second area ratio au2 / As, expressed by Expression 16, and the predetermined ratio R UL as an evaluation function J C the absolute value of the difference, as the evaluation function J C is minimized, for example, may be determined conditions related to the factors such as operating conditions (data item).
さらに、これら評価関数JA、JB、JCを最小化する前記要因(データ項目)に関わる条件が複数ある場合には、他の条件、例えば、前記操作入力や操業条件の変更に伴うコストやその変更量が最も小さいものを選択すればよい。これら評価関数JA、JB、JCを最小化する手法は、種々あるが、例えば、前記PSO(Particle Swarm Optimization)等の最適化手法が挙げられる。 Furthermore, when there are a plurality of conditions related to the factors (data items) that minimize these evaluation functions J A , J B , and J C , costs associated with changes in other conditions, for example, the operation input and operation conditions And the one with the smallest change amount may be selected. There are various methods for minimizing these evaluation functions J A , J B , and J C , and examples include an optimization method such as PSO (Particle Swarm Optimization).
また、例えば、前記補助表示は、例えば、図11(A)に示すように、予測値y0のばらつきが一方座標軸に予測値y0をとると共に他方軸に類似度wをとった座標系に複数の予測値y0j(yj)と複数の類似度wjとをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値y0jについて、式17−1で表される、予め設定された管理値yaimと予測値y0jとの差の絶対値に当該予測値y0jの類似度wjを乗算した値の和(管理値基準モーメント)μ1abs、または、式17−2で表される、前記管理値yaimと予測値y0jとの差の2乗に当該予測値y0jの類似度wjを乗算した値の和(管理値基準モーメント)μ2であってもよい。なお、式17−1に代え、式17−3で表される、予め設定された管理値yaimと予測値y0jとの差に当該予測値y0jの類似度wjを乗算した値の和(管理値基準モーメント)μ1であってもよい。 Further, for example, the auxiliary display, for example, as shown in FIG. 11 (A), the coordinate system taking the similarity w to the other shaft with taking the prediction value y 0 variations whereas the axes of the predicted value y 0 When plotting a plurality of predicted values y 0j (y j ) and a plurality of similarities w j , the preset management represented by Expression 17-1 for the plurality of predicted values y 0j Sum of values obtained by multiplying the absolute value of the difference between the value y aim and the predicted value y 0j by the similarity w j of the predicted value y 0j (management value reference moment) μ 1abs , or expressed by Expression 17-2 The sum (management value reference moment) μ 2 of the difference between the management value y aim and the prediction value y 0j multiplied by the similarity w j of the prediction value y 0j may be used. Incidentally, instead of equation 17-1 is represented by the formula 17-3, the preset control value y aim and value obtained by multiplying the similarity w j of the predicted value y 0j the difference between the predicted value y 0j The sum (control value reference moment) μ 1 may be used.
このように構成することによっても、ユーザは、前記管理値のばらつきの外れ具合を前記管理値基準モーメントμによって知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値y0のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記管理値の周囲におけるばらつきがより適切となるように例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定することが可能となる。 With this configuration as well, the user can know the degree of deviation of the management value from the management value reference moment μ, and when performing an operation or determination based on the predicted value y 0 , the prediction it is possible to determine the condition relating to the factors such as for example operational conditions such variation is more appropriate in the surrounding of the control value of the predetermined output while considering the variation of the values y 0 (data item) .
また、例えば、前記補助表示は、例えば、図11(B)に示すように、予測値y0のばらつきが一方座標軸に予測値y0をとると共に他方軸に類似度wをとった座標系に複数の予測値y0j(yj)と複数の類似度wjとをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値y0jのうちの予め設定された上限値ythmax以上の上限値以上予測値について、式18−1で表される、前記上限値ythmaxと前記上限値以上予測値との差の絶対値に前記上限値以上予測値の類似度wjを乗算した値の和(上限値基準モーメント)μU1abs、または、式18−2で表される、前記上限値ythmaxと前記上限値以上予測値との差の2乗に前記上限値以上予測値の類似度wjを乗算した値の和(上限値基準モーメント)μU2であってもよい。 Further, for example, the auxiliary display, for example, as shown in FIG. 11 (B), the coordinate system taking the similarity w to the other shaft with taking the prediction value y 0 variations whereas the axes of the predicted value y 0 When a plurality of predicted values y 0j (y j ) and a plurality of similarities w j are plotted, the upper limit value equal to or greater than a preset upper limit value yth max among the plurality of predicted values y 0j For the predicted value, the sum of the values obtained by multiplying the absolute value of the difference between the upper limit value yth max and the predicted value equal to or higher than the upper limit value by the similarity w j of the predicted value equal to or higher than the upper limit value represented by Expression 18-1 ( Upper limit value reference moment) μ U1abs or the difference between the upper limit value yth max and the upper limit value and the predicted value expressed by the equation 18-2 is set to the similarity w j between the upper limit value and the predicted value. the sum of the multiplied values (upper limit reference moment) mu U It may be.
ここで、上限値ythmaxを超える値の添え字の集合をUjとすると、Uj={j|yj>ythmax}である。 Here, if the set of index values exceeding the upper limit value yth max and U j, U j = | a {j y j> yth max} .
このように構成することによっても、ユーザは、前記上限値を外れるリスクと外れ具合を前記上限値基準モーメントμによって知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値y0のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記上限値から外れるリスクがより適切に成るように例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定することが可能となる。 Even with this configuration, the user can know the risk and the degree of deviation from the upper limit value by the upper limit value reference moment μ, and when performing an operation or a determination based on the predicted value y 0 , it is possible to determine the condition relating to the factors such as for example operational conditions such risks outside the predetermined output while considering the variation of the predicted value y 0 from the upper limit value is made more appropriate (data item) .
また、例えば、前記補助表示は、例えば、図11(C)に示すように、予測値y0のばらつきが一方座標軸に予測値y0をとると共に他方軸に類似度wをとった座標系に複数の予測値y0j(yj)と複数の類似度wjとをプロットしたものである場合に、複数の予測値y0jのうちの予め設定された下限値ythmin以下の下限値以下予測値について、式19−1で表される、前記下限値ythminと前記下限値以下予測値との差の絶対値に前記下限値以下予測値の類似度wjを乗算した値の和(下限値基準モーメント)μL1abs、または、式19−1で表される、前記下限値y0lowと前記下限値以下予測値との差の2乗に前記下限値以下予測値の類似度wjを乗算した値の和(下限値基準モーメント)μL2であってもよい。 Further, for example, the auxiliary display, for example, as shown in FIG. 11 (C), the coordinate system taking the similarity w to the other shaft with taking the prediction value y 0 variations whereas the axes of the predicted value y 0 When a plurality of predicted values y 0j (y j ) and a plurality of similarities w j are plotted, predictions of a lower limit value less than or equal to a preset lower limit value yth min of the plurality of predicted values y 0j The sum of the values obtained by multiplying the absolute value of the difference between the lower limit value yth min and the lower limit value or less predicted value by the similarity w j of the lower limit value or less predicted value represented by the equation 19-1 (lower limit) Value reference moment) μ L1abs , or the square of the difference between the lower limit y 0low and the predicted value below the lower limit represented by Expression 19-1 is multiplied by the similarity w j of the predicted value below the lower limit the sum of the value (lower limit reference moment) mu L2 der It may be.
ここで、下限値ythminを超える値の添え字の集合をLjとすると、Lj={j|yj<ythmin}である。 Here, if the set of index values below the lower limit yth min and L j, L j = | a {j y j <yth min} .
このように構成することによっても、ユーザは、前記下限値を外れるリスクと外れ具合を前記下限値基準モーメントμによって知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値y0のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記下限値から外れるリスクがより適切に成るように例えば操業条件等の前記要因(データ項目)に関わる条件を決定することが可能となる。 Even with this configuration, the user can know the risk and the degree of deviation from the lower limit value by the lower limit reference moment μ, and when performing an operation or a determination based on the predicted value y 0 , it is possible to determine the condition relating to the factors such as for example operational conditions such risks outside the predetermined output from the lower limit value taking into account the variation of the predicted value y 0 is made more appropriate (data item) .
また、例えば、前記補助表示は、予測値y0のばらつきが一方座標軸に予測値y0をとると共に他方軸に類似度wをとった座標系に複数の予測値y0j(yj)と複数の類似度wjとをプロットしたものである場合に、式20−1や式20−2で表される、前記上限値基準モーメントμと前記下限値基準モーメントμとの和であってもよい。なお、前記和には、重み付き和も含む。 Multiple addition, for example, the auxiliary display, the predicted value y 0 of the variation Meanwhile coordinate axes of the plurality of coordinate system taking the similarity w to the other shaft with taking the prediction value y 0 predicted value y 0j and (y j) When the similarity w j is plotted, it may be the sum of the upper limit value reference moment μ and the lower limit value reference moment μ represented by the expressions 20-1 and 20-2. . The sum includes a weighted sum.
このような構成によっても、ユーザは、前記上下限値を外れるリスクとその外れ具合を前記上限値基準モーメントμと前記下限値基準モーメントμとの和によって知ることができ、予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に、予測値y0のばらつきを考慮しつつ前記所定の出力を前記上下限値から外れるリスクがより適切に成るように例えば操業条件等の前記要因に関わる条件を決定することが可能となる。 With such a configuration, the user can know the disengaged condition and the risk of outside the upper and lower limit values by the sum of said lower limit reference moment mu and the upper limit reference moment mu, based on the predicted value y 0 Te when performing operations and judgments, etc., conditions relating to the factors such as for example operational conditions such risks deviating from the upper limit value of the predetermined output while considering the variation of the predicted value y 0 is more appropriate It becomes possible to decide.
ここで、wU、wLは、それぞれ、予め設定された重み係数であり、0以上の実数である。例えば、上限値ythmaxを超えて外れる度合いよりも下限値ythminを下回って外れる度合いが小さくされる場合では、wUの値に較べてwLの値が大きくされる。 Here, w U and w L are weight coefficients set in advance, and are real numbers of 0 or more. For example, if the degree deviates below the lower limit yth min than the degree deviating beyond the upper limit value yth max is small, the value of w L is larger than the value of w U.
このように出力値予測装置Sが動作することによって、誤差パラメータAが複数のパラメータ要素から成るとされ、M個の過去実績データ(X、y)から算出されたM個の誤差パラメータAj(Aj=[αj1、αj2、・・・、αjNα])(j=1〜M)を用いることで、予測対象データX0の予測値y0がM通り算出され、そして、予測対象データX0との類似度wjに従って予測値y0に対する重み付き度数Fwが算出される。さらに、重み付き度数Fwから確率密度が算出される。このため、予測値y0のばらつきにおける分布の態様にかかわらず、過去実績データ(X、y)と予測対象データX0との類似性が考慮された予測対象データX0における予測値y0のばらつきが高精度により適切に求められる。したがって、出力値予測装置Sは、予測値y0のばらつきを提示することができ、ひいては予測値y0に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値y0のばらつきも考慮することが可能となる。 As the output value prediction device S operates in this manner, the error parameter A is assumed to be composed of a plurality of parameter elements, and M error parameters A j (calculated from M past performance data (X, y)). a j = [α j1, α j2, ···, α jNα]) (j = 1~M) by using the predicted value y 0 of the prediction target data X 0 is calculated as M, and candidate prediction A weighted frequency F w for the predicted value y 0 is calculated according to the similarity w j with the data X 0 . Furthermore, the probability density is calculated from the weighted frequency F w. Therefore, regardless of the manner of distribution of the variations of the predicted value y 0, historical performance data (X, y) and the predicted value y 0 in the prediction target data X 0 of similarity is considered the predicted target data X 0 Variation is appropriately determined with high accuracy. Accordingly, the output value prediction unit S may present variations of the predicted value y 0, and thus also the variation of the predicted value y 0 if based on the predicted value y 0 performing operations and judgments, etc. can be considered It becomes.
次に、別の実施形態について説明する。
(第2実施形態)
例えば鉄鋼製品の製造や化学製品の製造のように、比較的大規模な製造プラントで様々な製造プロセスを経て製造される製品では、例えば投入量、操作入力量および時間経過等に応じて、各製造プロセスにおける出力値や製品に直結する最終プロセスの出力値が刻々と変化することが多い。例えば、鉄鋼製品の製造プロセスにおいて、トピードカー内の溶銑温度と経過時間との関係、取鍋内の溶鋼温度と経過時間との関係、転炉吹錬における溶鋼中炭素濃度と吹込酸素積算値との関係、および、転炉吹錬における溶鋼温度と吹込酸素積算値との関係等が挙げられる。
Next, another embodiment will be described.
(Second Embodiment)
For example, in the case of products manufactured through various manufacturing processes in a relatively large-scale manufacturing plant, such as the manufacture of steel products and chemical products, for example, according to the input amount, operation input amount, time passage, etc. The output value in the manufacturing process and the output value in the final process directly connected to the product often change every moment. For example, in the manufacturing process of steel products, the relationship between the hot metal temperature in the topped car and the elapsed time, the relationship between the molten steel temperature in the ladle and the elapsed time, and the carbon concentration in the molten steel and the integrated oxygen injection value in the converter blowing. The relationship and the relationship between the molten steel temperature and the blown oxygen integrated value in converter blowing are mentioned.
図12は、物体の温度降下量と経過時間との関係を示す図である。大気中に放置された物体の温度降下量(初期温度からの偏差)yと経過時間(温度を測定した時間)tとの関係を各過去実績データについて○でプロットした場合に、図12に示す結果であったと仮定する。ここで、所定の時刻t0における温度降下量y(t0)を予測する際に、時刻t0付近の過去実績データを用いることによって確率密度を求める場合には、次の問題が生じ得る。すなわち、第1に、過去実績データが少ない(あるいは存在しない)時間領域では、活用可能なデータが非常に少なく、活用されるデータが過去実績データの一部でしかない。このため、予測対象データの温度降下量y(t0)の分布を高精度に予測することが困難である。そして、第2に、予測対象データと類似度の大きい過去実績データが前記所定の時刻t0付近にあるとは限らず、時刻t0から離れた処に予測対象データと類似度の大きい過去実績データがあった場合に、その過去実績データが活用されない。 FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the temperature drop amount of the object and the elapsed time. FIG. 12 shows the relationship between the temperature drop amount (deviation from the initial temperature) y of the object left in the atmosphere and the elapsed time (temperature measurement time) t plotted with ○ for each past performance data. Assume that it was a result. Here, when predicting the temperature drop amount y (t 0 ) at the predetermined time t 0 , the following problem may arise when the probability density is obtained by using past performance data near the time t 0 . That is, firstly, in the time region where the past performance data is small (or does not exist), there is very little data that can be utilized, and the data that is utilized is only a part of the past performance data. For this reason, it is difficult to predict the distribution of the temperature drop amount y (t 0 ) of the prediction target data with high accuracy. Secondly, past performance data having a high degree of similarity with the prediction target data is not necessarily near the predetermined time t 0 , and a past performance having a high degree of similarity with the prediction target data at a location away from the time t 0. If there is data, the past performance data is not used.
そこで、このような問題に対し、図12に細破線によって過去実績データの一部について示すように、各過去実績データにおける温度降下量yの経過温度tとの関係を表す予測モデルを構築し、各過去実績データを所定の時刻t0に投影することによって(すなわち、構築した予測モデルの時刻t0における温度降下量y(t0)を求めることによって)、所定の時刻t0から離れた過去実績データも予測値y(t0)における確率密度の推定に活用することができ、予測対象データの予測値y(t0)のばらつきをより高精度に求めることが可能となる。 Therefore, for such a problem, as shown for a part of past performance data by a thin broken line in FIG. 12, a prediction model representing the relationship between the temperature drop amount y and the elapsed temperature t in each past performance data is constructed, By past each past performance data at a predetermined time t 0 (that is, by determining the amount of temperature drop y (t 0 ) at the time t 0 of the constructed prediction model), the past away from the predetermined time t 0 actual data can also be utilized for the estimation of the probability density in the prediction value y (t 0), it is possible to determine the variation of the predicted value y of the predicted target data (t 0) with higher accuracy.
第2実施形態は、第1実施形態の出力値予測装置Sを上述の場合に適用したものである。したがって、第2実施形態における出力値予測装置Sは、第1実施形態の出力値予測装置Sにおいて、パラメータを算出するパラメータ算出処理(S13)および予測値を算出する予測値算出処理(S14)が以下のように処理を実行する点を除き、第1実施形態における出力値予測装置Sと同様であるので、同様の点の説明を省略する。 In the second embodiment, the output value prediction apparatus S of the first embodiment is applied to the above-described case. Therefore, in the output value prediction apparatus S of the second embodiment, the output value prediction apparatus S of the first embodiment includes parameter calculation processing (S13) for calculating parameters and prediction value calculation processing (S14) for calculating prediction values. Since it is the same as that of the output value prediction apparatus S in 1st Embodiment except the point which performs a process as follows, description of the same point is abbreviate | omitted.
図13は、第2実施形態における中間データ記憶部に記憶されるデータを示す図である。図14は、第2実施形態における過去実績データのモデルを示す図である。図15は、第2実施形態における予測値記憶部に記憶されるデータを示す図である。図15(A)は、任意の時刻tにおけるデータを示し、図15(B)は、所定の時刻t0におけるデータを示す。図16は、第2実施形態における予測モデルを示す図である。図17は、第2実施形態における予測値のばらつきの算出手順を説明するための図である。図17(A)は、所定の時刻t0における予測値y(t0)を示し、図17(B)は、類似度wと出力の予測値y(t0)との関係を示し、その横軸は、類似度wであり、その縦軸は、予測値y(t0)である。 FIG. 13 is a diagram illustrating data stored in the intermediate data storage unit in the second embodiment. FIG. 14 is a diagram illustrating a model of past performance data in the second embodiment. FIG. 15 is a diagram illustrating data stored in a predicted value storage unit according to the second embodiment. FIG. 15 (A) shows the data at an arbitrary time t, FIG. 15 (B) shows the data at a predetermined time t 0. FIG. 16 is a diagram illustrating a prediction model in the second embodiment. FIG. 17 is a diagram for explaining a procedure for calculating a variation in predicted values in the second embodiment. FIG. 17A shows the predicted value y (t 0 ) at a predetermined time t 0 , and FIG. 17B shows the relationship between the similarity w and the output predicted value y (t 0 ). The horizontal axis is the similarity w, and the vertical axis is the predicted value y (t 0 ).
第2実施形態の出力値予測装置Sでは、記憶部4の実測データ記憶部41には、第1実施形態と同様に、表形式(テーブル形式)で過去実績データおよび予測対象データが予め記憶されている。そして、第2実施形態では、過去実績データおよび予測対象データは、温度降下量y、当該温度降下量yを測定した実測時刻t、および、温度降下量yに関与する要因データxを備えて構成される。温度降下量yは、出力値yに対応し、実測時刻tは、出力値yに関与する要因における要素の1つと見ることができる。すなわち、出力値yに関与する要因Xには、少なくとも時間tを要素として含んでいる。実測時刻tの原点は、温度降下量y=0の時刻、すなわち、物体の初期温度の時刻(物体の温度の測定を開始した時刻)である。なお、時間tが要因Xに含まれずに、要因Zに含まれるように、出力値予測装置Sが構成されてもよい。 In the output value prediction apparatus S of the second embodiment, the past record data and the prediction target data are stored in advance in the table format (table format) in the actual measurement data storage unit 41 of the storage unit 4 as in the first embodiment. ing. In the second embodiment, the past performance data and the prediction target data include the temperature drop amount y, the actual measurement time t at which the temperature drop amount y is measured, and the factor data x related to the temperature drop amount y. Is done. The temperature drop amount y corresponds to the output value y, and the actual measurement time t can be regarded as one of factors in the factor related to the output value y. That is, the factor X related to the output value y includes at least the time t as an element. The origin of the actual measurement time t is the time when the temperature drop amount y = 0, that is, the time of the initial temperature of the object (the time when the measurement of the temperature of the object is started). Note that the output value prediction apparatus S may be configured such that the time t is not included in the factor X but is included in the factor Z.
そして、過去実績データ((X、t)、y)に基づいて予測対象データ(X0、t0)から出力値(予測値)y0の予測が開始されると、処理S11では、第1実施形態と同様に、距離算出部11は、第1ないし第Nデータ項目空間において、過去実績データ(X、t)と予測対象データ(X0、t0)との間の距離djを算出し、この算出した距離djを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 The historical performance data ((X, t), y) the predicted target data (X 0, t 0) the output value from the (predicted value) prediction of y 0 is started on the basis of, in the processing S11, first Similar to the embodiment, the distance calculation unit 11 calculates the distance d j between the past performance data (X, t) and the prediction target data (X 0 , t 0 ) in the first to Nth data item spaces. The calculated distance dj is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
次に、処理S12では、第1実施形態と同様に、類似度算出部12は、予測対象データX0と過去実績データXjとの間における類似度wjを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて算出し、この算出した各類似度wjを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Next, the process S12, as in the first embodiment, the similarity calculating unit 12, the similarity w j between the predicted target data X 0 and historical performance data X j, first through M past achievements Each of the data (X, y) is calculated, and each calculated similarity w j is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
次に、処理S13では、前記式3に代えて、式21を用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、パラメータ算出部13は、不確定要素を表す誤差パラメータAjを、第1ないし第M過去実績データ((X、t)、y)のそれぞれについて、算出し、この算出した各誤差パラメータAjを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。ここで、yj(t)は、実測時刻tによける温度降下量であり、Zj、Θ、Ajは、第1実施形態の式3と同様である。tは、初期時刻(物体の初期温度の時刻)からの経過時間である。この処理では、第1実施形態と同様に、誤差パラメータAj=[αj1、αj2、・・・、αjNα]において、第k番目のパラメータ要素αjkを除く他のパラメータ要素αjが0である誤差パラメータAjのベクトルAjkをAjk=[0、・・・、0、αjk、0、・・・、0]とした場合に、これら各誤差パラメーラAjkを式21に代入することによって、式22が得られる。この式22に第1ないし第Mの各過去実績データ((X、t)、y)をそれぞれ代入することによって、第k番目のパラメータ要素αjkが求められる。ここで、Θは、既知のモデルパラメータであり、各過去実績データ((X、t)、y)からyj(tj)、Zj、tjも既知であるから、第k番目のパラメータ要素αjkが求められる。 Next, in the process S13, by using the formula 21 instead of the formula 3 and otherwise performing the same process as in the first embodiment, the parameter calculation unit 13 sets the error parameter A j representing the uncertain element as Each of the first to M-th past performance data ((X, t), y) is calculated, and each calculated error parameter A j is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4. Here, y j (t) is a temperature drop amount at the actual measurement time t, and Z j , Θ, and A j are the same as those in Expression 3 of the first embodiment. t is the elapsed time from the initial time (the time of the initial temperature of the object). In this process, as in the first embodiment, in the error parameters A j = [α j1 , α j2 ,..., Α jNα ], the other parameter elements α j excluding the kth parameter element α jk are When the vector A jk of the error parameter A j that is 0 is A jk = [0,..., 0, α jk , 0,..., 0], these error parameters A jk are expressed by Equation 21. By substituting, Equation 22 is obtained. By substituting the first to M-th past performance data ((X, t), y) into this equation 22, the k-th parameter element α jk is obtained. Here, Θ is a known model parameter, and since y j (t j ), Z j , and t j are also known from each past performance data ((X, t), y), the k-th parameter Element α jk is determined.
図13は、図5に相当し、図13には、中間データ記憶部42に記憶されるデータが示されており、このように求められた各パラメータ要素αjkが示されている。また、図14には、式22が太破線によって示されており、図14には、各過去実績データ((X、t)、y)のモデルが細破線によって示されている。なお、図12にも式22の一例が太破線によって示されている。 FIG. 13 corresponds to FIG. 5, and FIG. 13 shows data stored in the intermediate data storage unit 42, and each parameter element α jk thus obtained is shown. In FIG. 14, Expression 22 is indicated by a thick broken line, and in FIG. 14, the model of each past performance data ((X, t), y) is indicated by a thin broken line. In FIG. 12, an example of Expression 22 is indicated by a thick broken line.
次に、処理S14では、予測時刻t0が用いられ、出力値予測装置Sは、演算制御部1の予測値算出部14によって、前記処理S13で求めた予測モデル(式22)を用いて、図13に示すように中間データ記憶部42に記憶されている、予測対象データ(X0、t0)における予測時刻t0および第1ないし第Lデータ項目の各データ値z01〜z0Lに基づいて予測値y0jk(t0)(k=1〜Nα)を、処理S13で求めた各誤差パラメータAjのそれぞれについて算出し(式23)、この算出された各予測値y0jkを加重平均することによって各予測値y0jを算出する(式24)。 Next, the process S14, the prediction time t 0 is used, the output value prediction device S, by the predictive value calculating unit 14 of the arithmetic and control unit 1, using the prediction model (Equation 22) which has been determined by the processing S13, As shown in FIG. 13, the prediction time t 0 in the prediction target data (X 0 , t 0 ) and the data values z 01 to z 0L of the first to Lth data items are stored in the intermediate data storage unit 42. Based on the prediction value y 0jk (t 0 ) (k = 1 to Nα) based on each error parameter A j obtained in step S13 (Equation 23), the calculated prediction value y 0jk is weighted. Each predicted value y0j is calculated by averaging (Equation 24).
ここで、νkは、式9と同様に、前記加重平均を行う場合における重みであり、それらの和は、所定の一定値B、例えば、式25に示すように、B=1に固定される。この重みνkは、式9の場合と同様に、例えば、ばらつきに与える影響の度合いに応じて予め設定されるが、ここでは、この重みνkは、例えば、式26に示すように、均等であって、各パラメータ要素αjkに対応する各重みνkが互いに同一である。 Here, ν k is a weight in the case where the weighted average is performed as in Equation 9, and the sum thereof is fixed to a predetermined constant value B, for example, B = 1 as shown in Equation 25. The The weight ν k is set in advance in accordance with, for example, the degree of influence on the variation, as in the case of Expression 9. Here, the weight ν k is equal, for example, as shown in Expression 26. The weights ν k corresponding to the parameter elements α jk are the same.
そして、前記算出した各予測値y01(t0)〜y0M(t0)は、図15(B)に示すように、その誤差パラメータA1〜AMおよび類似度w1〜wMと対応付けて記憶部4の予測値記憶部43に記憶される。なお、図15(A)には、任意の時刻tにおける予測モデルがテーブル形式で示されており、そして、図16には、予測モデルのグラフが示されている。この予測モデルは、誤差パラメータAjのそれぞれについて、式22に時刻tおよび第1ないし第Lデータ項目の各データ値z01〜z0Lを代入することによって得られる。 Then, each predicted value y 01 calculated (t 0) ~y 0M (t 0) , as shown in FIG. 15 (B), and the error parameter A 1 to A M and the similarity w 1 to w M The associated values are stored in the predicted value storage unit 43 of the storage unit 4. FIG. 15A shows a prediction model at an arbitrary time t in a table format, and FIG. 16 shows a graph of the prediction model. This prediction model is obtained by substituting the time t and the data values z 01 to z 0L of the first to Lth data items into Expression 22 for each of the error parameters A j .
次に、処理S15では、第1の実施形態と同様に、ばらつき算出部15は、前記処理S14で求めた各予測値y01〜y0Mを用いて、予測値y0(t0)のばらつきを算出し、この算出した予測値y0(t0)のばらつきを記憶部4のばらつき記憶部44に記憶する。より具体的には、ばらつき算出部15は、図17に示すように、縦軸に予測値y(t0)をとると共に横軸に類似度wをとって、まず、M個の各過去実績データ((t、x)、y)からそれぞれ算出されたM個の各誤差パラメータAj(j=1〜M)にそれぞれ対応するM個の各予測値y0j(t0)に対し、その類似度wjを対応させる。次に、ばらつき算出部15は、図17(B)の縦軸y(t0)の少なくとも各予測値y0j(t0)を含む範囲を有限個の複数の区間(クラス、等級)に分割し、各区間に含まれる予測値y0j(t0)の類似度wjを全て足し合わせることによって重み付き度数Fwを生成し、予測値y0(t0)のばらつきを表すヒストグラムを生成する。このヒストグラムが予測値y0(t0)のばらつきとされてもよいが、本実施形態では、さらに、ばらつき算出部15は、このヒストグラムの面積が1となるように正規化する。この正規化されたヒストグラムが予測対象データ(t0、x0)における予測値y0(t0)の確率密度とされ、予測値y0(t0)のばらつきとされる。あるいは、ばらつき算出部15は、さらに、面積を1に維持したままこのヒストグラムから上述と同様に前記曲線を求める。この曲線が予測対象データ(t0、x0)における予測値y0(t0)の確率密度とされ、予測値y0(t0)のばらつきとされる。 Next, the process S15, as in the first embodiment, the variation calculation unit 15 uses the respective predicted value y 01 ~y 0M obtained in the processing S14, the variation of the predicted value y 0 (t 0) And the variation of the calculated predicted value y 0 (t 0 ) is stored in the variation storage unit 44 of the storage unit 4. More specifically, as shown in FIG. 17, the variation calculation unit 15 takes the predicted value y (t 0 ) on the vertical axis and the similarity w on the horizontal axis. For each of M predicted values y 0j (t 0 ) respectively corresponding to the M error parameters A j (j = 1 to M) calculated from the data ((t, x), y), The similarity w j is made to correspond. Next, the variation calculation unit 15 divides a range including at least each predicted value y 0j (t 0 ) on the vertical axis y (t 0 ) in FIG. 17B into a finite number of sections (classes, grades). Then, the weighted frequency F w is generated by adding all the similarities w j of the predicted values y 0j (t 0 ) included in each section, and a histogram representing the variation of the predicted values y 0 (t 0 ) is generated. To do. The histogram may be a variation of the predicted value y 0 (t 0 ), but in the present embodiment, the variation calculation unit 15 further normalizes the area of the histogram to be 1. This normalized histogram is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ). Or the variation calculation part 15 calculates | requires the said curve similarly to the above-mentioned from this histogram, further maintaining the area at 1. This curve is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ).
このように動作することによって、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、予測値y0のばらつきにおける分布の態様にかかわらず、時間経過に従って出力が時々刻々と変化するプロセスにおける出力の予測値y0をより適切に求めることが可能となり、そして、この予測値y0のばらつきをより適切に求めることが可能となる。また、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、過去実績データが少ない(あるいは存在しない)時間領域でも、予測値y0を求めることが可能となり、予測値y0のばらつきも求めることが可能となる。また、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、所定の時刻t0から離れた過去実績データも予測値y0(t0)におけるばらつきの推定に活用することができ、予測対象データの予測値y0(t0)のばらつきをより高精度に求めることが可能となる。また、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、図15(A)および図17から分かるように、互いに異なる複数の時刻tにおける予測値y0(t)を求めることができ、予測値y0(t)のばらつきも求めることが可能である。したがって、各時刻tにおける予測値y0(t)のばらつきを比較することによって、最もリスクの少ない処理終了タイミングを決定することが可能となる。例えば、鉄鋼製品の製造プロセスの加熱炉において、鋼材が単に目標通りに加熱されたか否かだけではなく、温度外れの確率も考慮した上で、リスクの小さいタイミングで加熱処理を終了させることが可能となる。また例えば、転炉吹錬では、溶鋼温度や溶鋼中成分が目標から外れる確率を考慮した上で、リスクの少ないタイミングで吹錬を終了させることが可能となる。この転炉吹錬の場合では、図17の横軸が吹錬吹込酸素量の積算値とされる。 By such an operation, the output value predicting device S of the second embodiment, regardless of the manner of distribution of the variations of the predicted value y 0, the predicted value of the output in the process output changes every moment with the lapse of time y 0 can be determined more appropriately, and the variation of the predicted value y 0 can be determined more appropriately. Further, in the output value prediction device S of the second embodiment, it is possible to obtain the predicted value y 0 even in a time region where the past performance data is small (or does not exist), and it is also possible to obtain the variation of the predicted value y 0. It becomes. Further, in the output value prediction apparatus S of the second embodiment, past performance data separated from a predetermined time t 0 can also be used for estimation of variation in the predicted value y 0 (t 0 ), and prediction of prediction target data is performed. Variations in the value y 0 (t 0 ) can be obtained with higher accuracy. Moreover, in the output value prediction device S of the second embodiment, as can be seen from FIG. 15A and FIG. 17, the predicted values y 0 (t) at a plurality of different times t can be obtained. The variation of 0 (t) can also be obtained. Therefore, it is possible to determine the processing end timing with the least risk by comparing the variation of the predicted value y 0 (t) at each time t. For example, in a heating furnace of a steel product manufacturing process, it is possible to terminate the heat treatment at a low risk timing, considering not only whether the steel was heated as intended but also considering the probability of temperature deviation. It becomes. Further, for example, in converter blowing, it is possible to terminate the blowing at a timing with less risk in consideration of the molten steel temperature and the probability that the components in the molten steel deviate from the target. In the case of this converter blowing, the horizontal axis in FIG. 17 is the integrated value of the blowing oxygen amount.
次に、別の実施形態について説明する。
(第3実施形態)
鉄鋼製品の製造プロセスにおける、転炉吹錬終了後、転炉から取鍋に溶鋼が移され、溶鋼処理を経て、連鋳設備まで溶鋼が搬送されるプロセスでは、連鋳設備でスムーズに鋳造するために、取鍋が連鋳設備に到着した際に溶鋼温度が凝固温度より若干高めであることが好ましい。溶鋼温度が下がり過ぎると溶鋼が凝固してしまい好ましくなく、溶鋼温度が高いままだと鋳造速度を減速せざるを得ず好ましくない。各チャージによって、溶鋼成分、溶鋼量、取鍋の種類、取鍋の初期状態(耐火物の溶損状況、取鍋内部の温度分布(冷え具合))、転炉から受鋼する際に取鍋内にあらかじめ入れて置く合金量・合金種類などによって、温度降下量がばらつく。そのため、時々刻々と変化する溶鋼温度を確定的に一点で予測することは、困難である。したがって、当該チャージの取鍋内溶鋼温度のばらつきを精度よく推定することは、重要である。
Next, another embodiment will be described.
(Third embodiment)
In the steel product manufacturing process, after the converter is blown, the molten steel is transferred from the converter to the ladle, and after the molten steel is processed, the molten steel is transported to the continuous casting equipment. Therefore, it is preferable that the molten steel temperature is slightly higher than the solidification temperature when the ladle arrives at the continuous casting facility. If the molten steel temperature is too low, the molten steel solidifies, which is not preferable. If the molten steel temperature remains high, the casting speed must be reduced. Depending on the charge, the molten steel composition, the amount of molten steel, the type of ladle, the initial state of the ladle (the refractory melting condition, the temperature distribution inside the ladle (cooling condition)), and the ladle when receiving steel from the converter The amount of temperature drop varies depending on the amount of alloy and type of alloy placed in advance. For this reason, it is difficult to predict the molten steel temperature that changes from moment to moment at a single point. Therefore, it is important to accurately estimate the variation in molten steel temperature in the ladle for the charge.
第3実施形態は、所定の出力が転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける取鍋内の溶鋼温度とされ、第1実施形態の出力値予測装置Sを適用したものであり、第3実施形態における出力値予測装置Sは、転炉から取鍋に移された溶鋼が溶鋼処理設備に搬送されるまでにおいて、溶鋼の温度降下量について、確率分布を推定するものである。したがって、第3実施形態における出力値予測装置Sは、第1実施形態の出力値予測装置Sにおいて、距離を算出する距離算出処理(S11)、パラメータを算出するパラメータ算出処理(S13)および予測値を算出する予測値算出処理(S14)が以下のように処理を実行する点を除き、第1実施形態における出力値予測装置Sと同様であるので、同様の点の説明を省略する。 In the third embodiment, the predetermined output is the molten steel temperature in the ladle in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process, and the output value prediction device S of the first embodiment is applied. The output value predicting apparatus S in the third embodiment estimates the probability distribution of the temperature drop of the molten steel until the molten steel transferred from the converter to the ladle is transported to the molten steel processing facility. It is. Therefore, the output value prediction apparatus S in the third embodiment is the same as the output value prediction apparatus S in the first embodiment, in the distance calculation process (S11) for calculating the distance, the parameter calculation process (S13) for calculating the parameter, and the predicted value. The predicted value calculation process (S14) for calculating is the same as the output value prediction apparatus S in the first embodiment except that the process is executed as follows, and the description of the same points is omitted.
図18および図19は、第3実施形態における重み付き距離と類似度との関係を示す図である。図18および図19の横軸は、重み付き距離djであり、それら縦軸は、類似度wjである。図20は、第3実施形態における過去実績データのモデルを示す図である。図21は、第3実施形態における各予測値における確率密度を示す図である。図20および図21の横軸は、分(min)単位で表す経過時間tであり、それらの縦軸は、度(℃)単位で表す温度降下量y(t)である。 18 and 19 are diagrams illustrating the relationship between the weighted distance and the similarity in the third embodiment. The horizontal axis of FIG. 18 and FIG. 19 is the weighted distance d j , and the vertical axis is the similarity w j . FIG. 20 is a diagram illustrating a model of past performance data in the third embodiment. FIG. 21 is a diagram showing the probability density at each predicted value in the third embodiment. 20 and FIG. 21, the horizontal axis represents the elapsed time t expressed in units of minutes (min), and the vertical axis thereof represents the temperature drop amount y (t) expressed in degrees (° C.).
第3実施形態の出力値予測装置Sでは、記憶部4の実測データ記憶部41には、第1実施形態と同様に、表形式(テーブル形式)で過去実績データおよび予測対象データが予め記憶されている。そして、第3実施形態では、過去実績データおよび予測対象データは、温度降下量y、当該温度降下量yを測定した実測時刻t、および、温度降下量yに関与する要因データxを備えて構成される。温度降下量yは、出力値yに対応し、実測時刻tは、出力値yに関与する要因における要素の1つと見ることができる。実測時刻tの原点は、温度降下量y=0の時刻、すなわち、物体の初期温度の時刻(物体の温度の測定を開始した時刻)である。距離djの計算や類似度wjの計算に用いられる各データ項目は、取鍋の受鋼回数、脱酸剤の種類、溶鋼炭素濃度、取鍋の空鍋状態、出鋼温度、凝固温度および操業班等の各項目である。ここで、本実施形態では、取鍋の受鋼回数は、例えば受鋼回数の平方根とされるように、非線形関数で変換される。脱酸剤の種類は、脱酸の強さに応じて数値化される。取鍋の空鍋状態(溶鋼が入っていない状態)は、放置時間、保温時間および保温後の放置時間等が非線形関数で数値化される。操業班は、班ごとに識別子が与えられる。 In the output value prediction apparatus S of the third embodiment, the past record data and the prediction target data are stored in advance in a table format (table format) in the actual measurement data storage unit 41 of the storage unit 4 as in the first embodiment. ing. In the third embodiment, the past performance data and the prediction target data include the temperature drop amount y, the actual measurement time t when the temperature drop amount y is measured, and the factor data x related to the temperature drop amount y. Is done. The temperature drop amount y corresponds to the output value y, and the actual measurement time t can be regarded as one of the factors in the factor related to the output value y. The origin of the actual measurement time t is the time when the temperature drop amount y = 0, that is, the time of the initial temperature of the object (the time when the measurement of the temperature of the object is started). The data items used for calculating the distance d j and the similarity w j are the number of times the ladle is received steel, the type of deoxidizer, the concentration of molten steel, the state of the ladle in the ladle, the temperature at which the steel is discharged, and the solidification temperature. And each item of the operation team. Here, in the present embodiment, the number of times the steel is received by the ladle is converted by a nonlinear function so as to be, for example, the square root of the number of times the steel is received. The type of deoxidizer is quantified according to the strength of deoxidation. When the ladle is in an empty pan state (the state in which no molten steel is contained), the standing time, the heat retaining time, the standing time after the heat retaining, and the like are quantified by a nonlinear function. The operation group is given an identifier for each group.
そして、過去実績データ((X、t)、y)に基づいて予測対象データ(X0、t0)から出力値(予測値)y0の予測が開始されると、処理S11では、式27で定義される距離djを用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、距離算出部11は、第1ないし第Nデータ項目空間において、過去実績データ(X、t)と予測対象データ(X0、t0)との間の距離djを算出し、この算出した距離djを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Then, when the prediction of the output value (predicted value) y 0 is started from the prediction target data (X 0 , t 0 ) based on the past performance data ((X, t), y), The distance calculation unit 11 uses the distance d j defined in the above to perform the same processing as in the first embodiment, so that the distance calculation unit 11 predicts the past performance data (X, t) in the first to Nth data item spaces. A distance d j between the target data (X 0 , t 0 ) is calculated, and the calculated distance d j is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
ここで、fd(Xji,x0i)は、xjiとx0iとが同じ場合に0をとり、xjiとx0iとが異なる場合に1をとる関数である。そして、本実施形態では、ai(i=1〜N)=1とされる。Nは、データ項目数である。また、k<Nである。 Here, f d (X ji , x 0i ) is a function that takes 0 when x ji and x 0i are the same, and takes 1 when x ji and x 0i are different. In this embodiment, a i (i = 1 to N) = 1. N is the number of data items. Further, k <N.
当該チャージの操業条件と各過去チャージの操業条件とを比較する場合、例えば操業班や設備の番号(複数ある設備のうちで処理に供した設備の番号)等のように、引き算をすることができないデータ項目、あるいは、引き算自体に意味をもたないデータ項目もあり、式27で定義される距離djは、このようなデータ項目が同じか否かに意味があるデータ項目の場合に有効である。 When comparing the operating conditions of the relevant charge with the operating conditions of each past charge, it may be subtracted, such as the operating team or equipment number (number of equipment used for processing among multiple equipment). can not data items or, some data items insignificant to the subtraction itself, a distance d j defined by equation 27, valid for data items such data item is significant whether the same It is.
また、類似度wjを計算する際のデータ項目として、日時や年月日を加えても良い。プロセスによっては、経年変化や季節変動要因など、月日が経過するに従って特性が変わるものがある。このような場合、操業条件が同一でも月日が離れていると結果が異なる虞がある。月日をデータ項目として加えることによって、古いデータの類似度Wjを小さくし、経年変化を考慮した予測をすることができる。なお、年月日は、基準日(例えば1900年1月1日)からの経過日数で表現すればよい。 Further, date and time or date may be added as a data item when calculating the similarity w j . Some processes have characteristics that change over time, such as aging and seasonal variation. In such a case, even if the operating conditions are the same, the result may be different if the date is different. By adding the date as a data item, the similarity W j of the old data can be reduced, and the prediction can be made in consideration of the secular change. Note that the date may be expressed as the number of days elapsed from a reference date (for example, January 1, 1900).
次に、処理S12では、第1実施形態と同様に、類似度算出部12は、予測対象データX0と過去実績データXjとの間における類似度wjを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて算出し、この算出した各類似度wjを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Next, the process S12, as in the first embodiment, the similarity calculating unit 12, the similarity w j between the predicted target data X 0 and historical performance data X j, first through M past achievements Each of the data (X, y) is calculated, and each calculated similarity w j is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
ここで、類似度wjとして、式2−1〜式2−3の代わりに、ここでは、式28で定義される類似度wjが用いられる。 Here, as the similarity w j, instead of Formula 2-1 Formula 2-3, where the similarity w j defined by Equation 28 is used.
ここで、μは、距離dj(j=1〜M)の平均値であり、σは、距離dj(j=1〜M)の標準偏差である。また、本実施形態では、g=1とされる。前記式27による重み付き距離djと式28による類似度wjとの関係を図18に示す。 Here, μ is an average value of the distance d j (j = 1 to M), and σ is a standard deviation of the distance d j (j = 1 to M). In the present embodiment, g = 1 is set. FIG. 18 shows the relationship between the weighted distance d j according to the equation 27 and the similarity w j according to the equation 28.
本実施形態では、図19に示すように、予め設定された所定の閾値よりも小さい類似度wjは、0とされる。類似度wの低い過去実績データ((X、t)、y)を予め除去することによって、例えば重み付き度数Fwを算出するための演算処理量等の以下の演算処理量の軽減(演算処理時間の短縮)が可能となる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 19, the similarity w j smaller than a predetermined threshold set in advance is set to zero. By previously removing past performance data ((X, t), y) having a low degree of similarity w, for example, the following calculation processing amount such as calculation processing amount for calculating the weighted frequency F w is reduced (calculation processing) Time reduction).
次に、処理S13では、前記式3に代えて、式29−1および式29−2を用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、パラメータ算出部13は、不確定要素を表す誤差パラメータAjを、第1ないし第M過去実績データ((X、t)、y)(=((t、x)、y))のそれぞれについて算出し、この算出した各誤差パラメータAjを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Next, in the process S13, the parameter calculation unit 13 uses the expression 29-1 and the expression 29-2 instead of the expression 3 and the other processes in the same manner as in the first embodiment, so that the parameter calculating unit 13 determines the uncertain element. An error parameter A j to be expressed is calculated for each of the first to M-th past performance data ((X, t), y) (= ((t, x), y)), and each of the calculated error parameters A j Is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.
ここで、yj(t)は、実測時刻tによける温度降下量であり、T0jは、転炉から取鍋に溶鋼を移す時点の溶鋼温度である転炉出鋼温度であり、T∽jは、溶鋼の凝固温度であり、qjは、取鍋に予め入っている合金(入れ置き合金)が奪う熱量を温度に換算した値であり、入れ置き合金が無い場合にはqj=0となる。ここでは、本実施形態では、qjには、過去実績データ((t、x)、y)から重回帰モデルによって推定された式が用いられ、熱伝達率は、式30が用いられた。αj1は、熱伝達率のばらつきであり、αj2は、溶鋼温度の初期温度のばらつきを表す。この場合Nα=2となる。 Here, y j (t) is the amount of temperature drop at the actual measurement time t, T 0j is the converter steel temperature that is the molten steel temperature at the time when the molten steel is transferred from the converter to the ladle, and T ∽j is the solidification temperature of the molten steel, q j is a value obtained by converting the amount of heat to a temperature previously entered by that alloy (put every alloy) rob the ladle, when placed every alloy no q j = 0. Here, in this embodiment, an equation estimated by multiple regression models from past performance data ((t, x), y) is used for q j , and Equation 30 is used for the heat transfer coefficient. α j1 is a variation in heat transfer coefficient, and α j2 is a variation in the initial temperature of the molten steel. In this case, Nα = 2.
ここで、pjiは、受鋼回数および溶鋼炭素濃度に応じて設定される値であり、λ0は、定数項であり、Nλは、係数の個数であって、本実施形態では2である。 Here, p ji is a value set according to the number of received steels and the molten steel carbon concentration, λ 0 is a constant term, N λ is the number of coefficients, and is 2 in this embodiment. is there.
なお、出力予測用データ項目は、本実施形態では、転炉出鋼温度T0j、溶鋼の凝固温度T∽j、入れ置き合金による温度降下qjを推定するために必要な入れ置き合金の投入量である。 In the present embodiment, the data items for predicting the output include the converter steel temperature T 0j , the solidification temperature T ∽j of the molten steel, and the input of the detained alloy necessary for estimating the temperature drop q j due to the detained alloy. Amount.
そして、予測値y0を重回帰式によって予測する場合には、関数式29に基づく、第j番目の過去実績データ((Xj、tj)、yj)における誤差パラメータAjのパラメータ要素αj1は、式31によって与えられる。ここで、αj2=0とおく。 When the predicted value y 0 is predicted by a multiple regression equation, the parameter element of the error parameter A j in the j-th past performance data ((X j , t j ), y j ) based on the function equation 29 α j1 is given by Equation 31. Here, α j2 = 0.
なお、第j番目の過去実績データから求めた誤差パラメータαj1に対応する予測値y0j(t)は、式32−1および式32−2によって与えられる。 Note that the predicted value y 0j (t) corresponding to the error parameter α j1 obtained from the j-th past performance data is given by Expression 32-1 and Expression 32-2.
ここで、T00は、予測対象のチャージにおける転炉出鋼温度であり、T∽0は、予測対象のチャージにおける溶鋼の凝固温度であり、q0は、予測対象のチャージにおける入れ置き合金が奪う熱量を温度に換算した値である。 Here, T 00 is the converter steel temperature in the prediction target charge, T ∽0 is the solidification temperature of the molten steel in the prediction target charge, and q 0 is the detained alloy in the prediction target charge. It is a value obtained by converting the amount of heat taken into temperature.
次に、αj1=0とおいて、前記式31の代わりに、式33が用いられる。すなわち、第j番目のデータにおけるAjの要素αj2は、式33で与えられる。また、αj2に対応する予測値y0j(t)は、式34−1および式34−2によって与えられる。 Next, with α j1 = 0, Equation 33 is used instead of Equation 31. That is, the element α j2 of A j in the j-th data is given by Expression 33. Also, the predicted value y 0j (t) corresponding to α j2 is given by Equation 34-1 and Equation 34-2.
図20には、各過去実績データのモデルが示されており、図20(A)は、y0j1(t)の場合を示し、図20(A)は、y0j2(t)の場合を示している。 FIG. 20 shows a model of each past performance data. FIG. 20 (A) shows the case of y 0j1 (t), and FIG. 20 (A) shows the case of y 0j2 (t). ing.
次に、処理S14では、予測時刻t0が用いられ、出力値予測装置Sは、演算制御部1の予測値算出部14によって、前記処理S13で求めた予測モデルを用いて、予測対象データ(X0、t0)における予測時刻t0および第1ないし第Lデータ項目の各データ値z01〜z0Lに基づいて予測値y0jk(t0)(k=1〜Nα)を、処理S13で求めた各誤差パラメータAjのそれぞれについて算出し、この算出された各予測値y0jkを加重平均することによって各予測値y0jを算出する。ここでは、y0j(t)=0.7×y0j1(t)+0.3×y0j2(t)とした(図21)。そして、この算出した各予測値y01(t0)〜y0M(t0)は、その誤差パラメータA1〜AMおよび類似度w1〜wMと対応付けて記憶部4の予測値記憶部43に記憶される。 Then, the processing S14, the prediction time t 0 is used, the output value prediction device S, by the predictive value calculating unit 14 of the arithmetic and control unit 1, using the prediction model which has been determined by the processing S13, the prediction target data ( Based on the predicted time t 0 at X 0 , t 0 ) and the data values z 01 to z 0L of the first to Lth data items, the predicted value y 0jk (t 0 ) (k = 1 to Nα) is processed in step S13. Each prediction parameter y 0j is calculated by calculating each of the error parameters A j obtained in step (1) and calculating the weighted average of the calculated prediction values y 0jk . Here, y 0j (t) = 0.7 × y 0j1 (t) + 0.3 × y 0j2 (t) (FIG. 21). Then, each prediction value and the calculated y 01 (t 0) ~y 0M (t 0) , the error parameter A 1 to A M and the similarity w 1 to w M and association with the predicted value storing memory 4 Stored in the unit 43.
次に、処理S15では、第1の実施形態と同様に、ばらつき算出部15は、前記処理S14で求めた各予測値y01〜y0Mを用いて、予測値y0(t0)のばらつきを算出し、この算出した予測値y0(t0)のばらつきを記憶部4のばらつき記憶部44に記憶する。より具体的には、ばらつき算出部15は、縦軸に予測値y(t0)をとると共に横軸に類似度wjをとって、まず、M個の各過去実績データ((t、x)、y)からそれぞれ算出されたM個の各誤差パラメータαj(j=1〜M)にそれぞれ対応するM個の各予測値y0j(t0)に対し、その類似度wjを対応させる。次に、ばらつき算出部15は、前記縦軸y(t0)の少なくとも各予測値y0j(t0)を含む範囲を有限個の複数の区間(クラス、等級)に分割し、各区間に含まれる予測値y0j(t0)の類似度wjを全て足し合わせることによって重み付き度数Fwを生成し、予測値y0(t0)のばらつきを表すヒストグラムを生成する。このヒストグラムが予測値y0(t0)のばらつきとされてもよいが、本実施形態では、さらに、ばらつき算出部15は、このヒストグラムの面積が1となるように正規化する。この正規化されたヒストグラムが予測対象データ(t0、x0)における予測値y0(t0)の確率密度とされ、予測値y0(t0)のばらつきとされる。あるいは、ばらつき算出部15は、さらに、面積を1に維持したままこのヒストグラムから上述と同様に前記曲線を求める。この曲線が予測対象データ(t0、x0)における予測値y0(t0)の確率密度とされ、予測値y0(t0)のばらつきとされる。図21には、10分ごとに温度降下量の予測値y0(t0)の確率密度が示されている。すなわち、予測時点が10分ごととされている。なお、図21において、○は、実測温度を示し、時間0の○は、転炉出鋼温度であり、約50分後の○は、予測対象データ(t0、x0)における溶鋼処理開始前の実測温度である。この約50分後の○で示す実測温度は、温度降下量の予測値y0(t0)の算出や図21に示す温度降下量の予測値y0(t0)の確率密度の算出には、用いていないが、参考のために、図21に表示されている。また、図21中の両○を結ぶ破線は、予測対象のチャージの溶鋼温度を式29によって計算したもので、式31の誤差パラメータα0をフィッティングしたものであり、同様に、温度降下量の予測値y0(t0)の算出や図21に示す温度降下量の予測値y0(t0)の確率密度の算出には、用いていないが、参考のために、図21に表示されている。また、図21では、確率密度の横軸(図7(C)の横軸に対応する)は、見易くするために、スケールが拡大されている。 Next, the process S15, as in the first embodiment, the variation calculation unit 15 uses the respective predicted value y 01 ~y 0M obtained in the processing S14, the variation of the predicted value y 0 (t 0) And the variation of the calculated predicted value y 0 (t 0 ) is stored in the variation storage unit 44 of the storage unit 4. More specifically, the variation calculation unit 15 takes the predicted value y (t 0 ) on the vertical axis and the similarity w j on the horizontal axis, and first, M pieces of past performance data ((t, x ), for each error parameter of M calculated respectively from y) α j (j = 1~M ) to the corresponding M number of each prediction value y 0j (t 0), the corresponding degree of similarity w j Let Next, the variation calculation unit 15 divides a range including at least each predicted value y 0j (t 0 ) of the vertical axis y (t 0 ) into a finite number of sections (classes, grades), and A weighted frequency F w is generated by adding all the similarities w j of the included predicted values y 0j (t 0 ), and a histogram representing the variation of the predicted values y 0 (t 0 ) is generated. The histogram may be a variation of the predicted value y 0 (t 0 ), but in the present embodiment, the variation calculation unit 15 further normalizes the area of the histogram to be 1. This normalized histogram is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ). Or the variation calculation part 15 calculates | requires the said curve similarly to the above-mentioned from this histogram, further maintaining the area at 1. This curve is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ). FIG. 21 shows the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) of the temperature drop amount every 10 minutes. In other words, the predicted time point is every 10 minutes. In FIG. 21, ◯ indicates the actually measured temperature, ◯ at time 0 is the temperature at which the steel is discharged from the converter, and ◯ after about 50 minutes is the start of molten steel processing in the prediction target data (t 0 , x 0 ). This is the previous measured temperature. The measured temperature indicated by ○ after about 50 minutes is used to calculate the predicted value y 0 (t 0 ) of the temperature drop amount or the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) of the temperature drop amount shown in FIG. Is not used, but is displayed in FIG. 21 for reference. Further, the broken line connecting both circles in FIG. 21 is a calculation of the molten steel temperature of the charge to be predicted by Equation 29, which is obtained by fitting the error parameter α 0 of Equation 31. Similarly, the temperature drop amount the calculation of the probability density of the predicted value y 0 (t 0) the amount of temperature drop of the predicted value y 0 shown in calculating and FIG 21 (t 0) is not used, for reference, it is displayed in Figure 21 ing. Further, in FIG. 21, the scale of the horizontal axis of probability density (corresponding to the horizontal axis of FIG. 7C) is enlarged for easy viewing.
このように動作することによって、第3実施形態の出力値予測装置Sでは、予測値y0のばらつきにおける分布の態様にかかわらず、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおいて、チャージの取鍋内溶鋼温度を予測し、この予測した取鍋内溶鋼温度のばらつきをより適切に求めることが可能となる。 By operating in this way, in the output value predicting apparatus S of the third embodiment, regardless of the distribution mode in the variation of the predicted value y 0 , the converter steelmaking process goes through the molten steel treatment process and the continuous casting process. In the process, it becomes possible to predict the molten steel temperature in the ladle of the charge and more appropriately determine the variation in the predicted molten steel temperature in the ladle.
なお、上述の第3実施形態では、所定の出力は、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、取鍋内の溶鋼温度とされたが、所定の出力は、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、タンディッシュ内の溶鋼温度とされてもよい。このように構成されることによって、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、タンディッシュ内の溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることが可能となる。 In the third embodiment described above, the predetermined output is the molten steel temperature in the ladle in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process, but the predetermined output is It may be the molten steel temperature in the tundish in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process. By being configured in this way, it is possible to predict the molten steel temperature in the tundish in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process, and obtain the variation in the predicted value. It becomes.
また、上述の第3実施形態において、所定の出力は、転炉工程における、吹錬吹込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度とされてもよい。このように構成されることによって、転炉工程における、吹錬吹込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることが可能となる。 In the third embodiment described above, the predetermined output may be a molten steel component or a molten steel temperature corresponding to the integrated amount of blown blown oxygen in the converter process. By comprising in this way, it becomes possible to predict the molten steel component or molten steel temperature according to the integration amount of blown blowing oxygen in a converter process, and to obtain | require the dispersion | variation in this estimated predicted value.
また、上述の第3実施形態において、所定の出力は、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた鋼材の鋼材温度とされてもよい。このように構成されることによって、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた鋼材の鋼材温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることが可能となる。 In the third embodiment described above, the predetermined output may be the steel material temperature of the steel material in accordance with the heating time or the integrated amount of heat in the steel material heating furnace step. By comprising in this way, it becomes possible to estimate the steel material temperature of the steel material according to the heating time or the integrated amount of the heating heat amount in the heating furnace process of the steel material, and to obtain the variation of the predicted value.
また、上述の第1ないし第3実施形態において、前記距離算出部11は、機能的に、重み算出部を備え、前記重み算出部で算出された第A重みを用いて予測対象データと過去実績データとの所定の距離を、予測対象データの要因および過去実績データの要因に基づいて、複数の過去実績データのそれぞれについて算出するように構成されてもよい。 In the first to third embodiments described above, the distance calculation unit 11 functionally includes a weight calculation unit, and uses the A weight calculated by the weight calculation unit to predict data and past results. The predetermined distance from the data may be calculated for each of the plurality of past performance data based on the factors of the prediction target data and the past performance data.
この重み算出部は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出するものである。より具体的には、この重み算出部は、前記所定の出力におけるばらつきの大きさを第A出力変数とすると共に前記要因に関する変数を第A入力変数とした際に、複数の過去実績データに基づいて第A入力変数と第A出力変数との関係を表す第Aモデルを生成し、この第Aモデルに基づいて第A重みを算出するものである。この第Aモデルは、例えば、2個の変量や3個以上の変量を持つ関数式(単回帰式や重回帰式等の回帰式)によって表され、第A入力変数および第A出力変数から回帰計算によって求められる。この回帰計算としては、例えば、最小二乗法や部分最小二乗法(PLS, Partial Least Square)等が挙げられる。 The weight calculation unit is configured to calculate the factor as the Ath weight to which the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output. More specifically, this weight calculation unit is based on a plurality of past performance data when the magnitude of variation in the predetermined output is an A output variable and the variable related to the factor is an A input variable. An A model representing the relationship between the A input variable and the A output variable is generated, and the A weight is calculated based on the A model. The A-th model is represented by, for example, a function equation having two variables or three or more variables (a regression equation such as a single regression equation or a multiple regression equation), and is regressed from the A input variable and the A output variable. Calculated by calculation. Examples of the regression calculation include a least square method and a partial least square method (PLS, Partial Least Square).
ここで、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに大きく寄与する場合では、大きな値となり、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさにあまり寄与しない場合では、小さな値となる。すなわち、所定の出力のばらつきの範囲(範囲の広狭)が要因の値に比較的依存する場合は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに大きく寄与する場合であって、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに与える影響の大きさは、大きな値となり、所定の出力のばらつきの範囲(範囲の広狭)が要因の値に比較的依存しない場合は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさにあまり寄与しない場合であって、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに与える影響の大きさは、小さな値となる。言い換えれば、要因によって所定の出力のばらつきに与えられる影響の大きさに従って、第A重みの大きさが決定される。 Here, the degree to which the factor contributes to the magnitude of the variation in the predetermined output is large when the factor greatly contributes to the magnitude of the variation in the predetermined output, and the factor is the magnitude of the variation in the predetermined output. If it does not contribute much to, it will be a small value. That is, when the range of variation in the predetermined output (range of the range) is relatively dependent on the value of the factor, the factor greatly contributes to the magnitude of variation in the predetermined output, and the factor is the predetermined output. The magnitude of the influence on the magnitude of variation in the output is large, and if the range of variation in the predetermined output (range) is relatively independent of the factor value, the factor is the magnitude of variation in the predetermined output. In this case, the influence of the factor on the magnitude of the variation in the predetermined output is a small value. In other words, the magnitude of the A-th weight is determined according to the magnitude of the influence exerted on the predetermined output variation by the factor.
また、前記重み算出部は、複数の過去実績データの個数に応じた第B重みを算出し、この第B重みを用いて前記第Aモデルを生成するものであってもよい。このように構成することによって、前記要因に含まれる誤差が前記第A重みへ与える影響を低減することができ、より精度よく第Aモデルを生成することができ、ひいては、より精度よく第A重みを算出することが可能となる。 Further, the weight calculation unit may calculate a B-th weight according to the number of past past record data, and generate the A-th model using the B-th weight. With this configuration, it is possible to reduce the influence of the error included in the factor on the Ath weight, and to generate the Ath model with higher accuracy. As a result, the Ath weight with higher accuracy. Can be calculated.
また、前記重み算出部は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度および前記要因が前記所定の出力における絶対値の大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出するものであってもよい。このように構成することによって、前記要因による前記所定の出力のばらつきへ与える影響と、前記要因による前記所定の出力の絶対値へ与える影響とを考慮して第A重みaiを求めることができ、予測値のばらつきの精度が向上する。 In addition, the weight calculation unit uses the degree to which the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output and the degree to which the factor contributes to the magnitude of the absolute value in the predetermined output as the A weight. It may be calculated. With this configuration, the Ath weight a i can be obtained in consideration of the influence of the factor on the variation in the predetermined output and the influence of the factor on the absolute value of the predetermined output. , The accuracy of the variation of the predicted value is improved.
なお、上述でも例示したが、上述の実施形態において、x、XおよびZについて、さらに、具体的な一例を挙げると、次の通りである。なお、この例では、Xは、xとZとを合わせたものである。 In addition, although illustrated also above, in the above-described embodiment, specific examples of x, X, and Z are as follows. In this example, X is a combination of x and Z.
所定の容器に収容された所定の物体における温度の場合では、xは、物体(例えば液体の状態)の体積、容器の使用回数、前記物体の凝固温度等を挙げることができ、Zは、例えば、前記物体の初期温度、容器の初期温度、物体の比熱・密度・体積、容器の比熱・密度・体積、前記物体と容器との接触面積、熱伝達率計算値(例えば物性値等から求められる)等を挙げることができる。 In the case of the temperature of a predetermined object accommodated in a predetermined container, x can include the volume of the object (for example, liquid state), the number of times the container is used, the solidification temperature of the object, etc. The initial temperature of the object, the initial temperature of the container, the specific heat / density / volume of the object, the specific heat / density / volume of the container, the contact area between the object and the container, and the calculated heat transfer coefficient (for example, physical property values) And the like.
取鍋内の溶鋼温度の場合では、xは、例えば、取鍋の受鋼回数、脱酸剤の種類、溶鋼炭素濃度、取鍋の空鍋状態、取鍋搬送時間、出鋼温度、凝固温度、各種合金量、鋼種、操業班、処理日(例えば基準日1900年1月1日からの経過日数)等を挙げることができ、Zは、例えば、取鍋の受鋼回数、溶鋼炭素濃度、出鋼温度、凝固温度、各種合金量等を挙げることができる。 In the case of the temperature of the molten steel in the ladle, x is, for example, the number of times the ladle is received, the type of deoxidizer, the concentration of molten steel, the state of the ladle in the empty ladle, the ladle transport time, the outgoing steel temperature, the solidification temperature. , Various alloy amounts, steel types, operation groups, treatment dates (for example, the number of days elapsed since January 1, 1900), and Z is, for example, the number of times the ladle receives steel, the molten steel carbon concentration, Examples include a steeling temperature, a solidification temperature, and various alloy amounts.
また、タンディッシュ内の溶鋼温度の場合では、xは、例えば、取鍋の受鋼回数、脱酸剤の種類、溶鋼炭素濃度、取鍋の空鍋状態、タンディッシュ使用回数、取鍋搬送時間、出鋼温度、凝固温度、各種合金量、鋼種、操業班、溶鋼処理種類、処理日(例えば基準日1900年1月1日からの経過日数)、溶鋼処理時間、溶鋼処理における昇温量、鋳造時間等を挙げることができ、Zは、例えば、取鍋の受鋼回数、取鍋搬送時間、溶鋼炭素濃度、出鋼温度、凝固温度、各種合金量、溶鋼処理後溶鋼温度、タンディッシュ耐火物温度、鋳造時間等を挙げることができる。 In the case of the molten steel temperature in the tundish, x is, for example, the number of times the ladle is received, the type of deoxidizer, the molten steel carbon concentration, the state of the ladle empty, the number of times the tundish is used, and the ladle transport time. Steel temperature, solidification temperature, various alloy amounts, steel type, operation team, molten steel treatment type, treatment date (e.g., number of days since January 1, 1900), molten steel treatment time, temperature rise in molten steel treatment, Casting time etc. can be mentioned, for example, Z is the number of times the ladle is received, ladle transport time, molten steel carbon concentration, outgoing steel temperature, solidification temperature, amount of various alloys, molten steel temperature after molten steel treatment, tundish fire resistance The object temperature, casting time, etc. can be mentioned.
また、転炉吹錬における溶鋼温度および溶鋼成分の場合では、xは、例えば、出鋼量、溶銑温度、溶銑成分(C、Si、Mn、P、S等)、吹止目標温度、吹止目標成分(目標溶鋼成分、C、Mn、P、S等)、溶銑配合率、各種副原料投入量、合金投入量、スラグ塩基度、スラグ量、送酸速度、炉回数、ランス回数、ランス高さ、休炉時間、サブランス測定温度、サブランス測定成分、処理日(例えば基準日1900年1月1日からの経過日数)、転炉号数、操業班、前チャージ情報、送酸量積算値等を挙げることができ、Zは、例えば、主原料(溶銑、冷銑、スクラップ)投入量、溶銑温度、溶銑成分、各種副原料投入量、各種副原料組成、合金投入量、送酸量、吹止目標成分、サブランス測定温度、サブランス測定成分、前チャージ情報、送酸量積算値等である。 Moreover, in the case of the molten steel temperature and molten steel component in converter blowing, x is, for example, the amount of steel output, molten iron temperature, molten iron component (C, Si, Mn, P, S, etc.), blowing target temperature, blowing Target components (target molten steel components, C, Mn, P, S, etc.), hot metal compounding ratio, various auxiliary raw material inputs, alloy inputs, slag basicity, slag amount, acid feed rate, number of furnaces, number of lances, lance height In addition, furnace shutdown time, sublance measurement temperature, sublance measurement component, treatment date (for example, the number of days elapsed since January 1, 1900), number of converters, operation group, pre-charge information, oxygenated amount integrated value, etc. Z is, for example, main raw material (hot metal, cold metal, scrap) input amount, hot metal temperature, hot metal component, various auxiliary material input amounts, various auxiliary material compositions, alloy input amount, acid feed amount, blowing rate Stop target component, sublance measurement temperature, sublance measurement component, pre-charge information A oxygen-flow amount integrated values or the like.
第1ないし第3実施形態で説明したように、出力値予測装置Sは、操業プロセスや製造プロセスの各プロセスにおける出力値や製品に直結する最終プロセスの出力値をばらつきと併せて予測することが可能であり、ここで、操業プロセスや製造プロセスに出力値予測装置Sを適用した出力値予測システムの一構成例について、説明する。 As described in the first to third embodiments, the output value predicting apparatus S can predict the output value in each process of the operation process and the manufacturing process and the output value of the final process directly connected to the product together with variations. Here, a configuration example of an output value prediction system in which the output value prediction device S is applied to an operation process or a manufacturing process will be described.
図22は、出力値予測システムの構成を示すブロック図である。図22において、出力値予測システムは、操業プロセス・製造プロセス201から実績データを収集する実績データ収集装置101と、実績データ収集装置101で収集した実績データを過去実績データとして記憶する過去操業データ記憶装置105と、実績データ収集装置101で収集した過去実績データに基づいて誤差パラメータAを算出するパラメータフィッティング演算装置102と、パラメータフィッティング演算装置102で算出した誤差パラメータAを記憶するパラメータ推定値記憶装置106と、操業プロセス・製造プロセス201から予測対象データを収集する予測対象データ操業条件収集装置104と、予測対象データと各過去実績データとの類似度を算出する類似度演算装置108と、予測対象データ操業条件収集装置104で収集した予測対象データから前記算出した誤差パラメータAに基づいて予測対象データの出力値(予測値)を予測する予測対象データ出力予測演算装置103と、予測対象データ出力予測演算装置103で予測した予測対象データの出力値(予測値)と類似度演算装置108で算出した類似度に基づいて予測対象データの予測値の確率密度を算出する出力予測値確率分布推定装置107と、出力予測値確率分布推定装置107で算出した予測対象データの予測値の確率密度を表示する確率分布表示装置109とを備えて構成される。 FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration of the output value prediction system. 22, the output value prediction system includes a performance data collection device 101 that collects performance data from the operation process / manufacturing process 201, and a past operation data storage that stores the performance data collected by the performance data collection device 101 as past performance data. Apparatus 105, parameter fitting arithmetic device 102 for calculating error parameter A based on past actual data collected by actual data collecting device 101, and parameter estimated value storage device for storing error parameter A calculated by parameter fitting arithmetic device 102 106, a prediction target data operation condition collection device 104 that collects prediction target data from the operation process / manufacturing process 201, a similarity calculation device 108 that calculates a similarity between the prediction target data and each past performance data, and a prediction target Data operating condition collection equipment The prediction target data output prediction calculation device 103 that predicts the output value (prediction value) of the prediction target data based on the calculated error parameter A from the prediction target data collected in 104, and prediction by the prediction target data output prediction calculation device 103 An output predicted value probability distribution estimation device 107 that calculates the probability density of the predicted value of the prediction target data based on the output value (predicted value) of the prediction target data and the similarity calculated by the similarity calculation device 108; And a probability distribution display device 109 for displaying the probability density of the predicted value of the prediction target data calculated by the probability distribution estimation device 107.
図22に示す出力値予測システムと図1に示す出力値予測装置Sとを対比すると、類似度演算装置108は、距離算出部11、類似度算出部12および中間データ記憶部42と略同様の機能を有し、パラメータフィッティング演算装置102は、パラメータ算出部13と略同様の機能を有し、予測対象データ出力予測演算装置103は、予測値算出部14および予測値記憶部43と略同様の機能を有し、出力予測値確率分布推定装置107は、ばらつき算出部15およびばらつき記憶部44と略同様の機能を有し、過去操業データ記憶装置105は、実測データ記憶部41と略同様の機能を有し、そして、パラメータ推定値記憶装置106は、中間データ記憶部42と略同様の機能を有している。 When the output value prediction system shown in FIG. 22 is compared with the output value prediction device S shown in FIG. 1, the similarity calculation device 108 is substantially the same as the distance calculation unit 11, the similarity calculation unit 12, and the intermediate data storage unit 42. The parameter fitting calculation device 102 has substantially the same function as the parameter calculation unit 13, and the prediction target data output prediction calculation device 103 is substantially the same as the prediction value calculation unit 14 and the prediction value storage unit 43. The output predicted value probability distribution estimation device 107 has substantially the same function as the variation calculation unit 15 and the variation storage unit 44, and the past operation data storage device 105 has substantially the same function as the actual measurement data storage unit 41. The parameter estimated value storage device 106 has substantially the same function as the intermediate data storage unit 42.
このような構成の出力値予測システムは、プロセスの実施中において、予測対象データを収集すると、この予測対象データにおける予測値およびその確率密度を求めることができ、そして、これらを表示することができる。このため、オペレータ等のユーザは、この予測対象データにおける予測値およびその確率密度に基づいて適切にプロセスを調整し、その実施を行うことが可能となる。 In the output value prediction system having such a configuration, when the prediction target data is collected during the execution of the process, the prediction value and the probability density in the prediction target data can be obtained and displayed. . For this reason, a user such as an operator can appropriately adjust the process based on the predicted value in the prediction target data and its probability density, and can execute the process.
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. It is interpreted that it is included in
S 出力値予測装置
1 演算制御部
4 記憶部
11 距離算出部
12 類似度算出部
13 パラメータ算出部
14 予測値算出部
15 ばらつき算出部
41 実測データ記憶部
42 中間データ記憶部
43 予測値記憶部
44 ばらつき記憶部
102 パラメータフィッティング演算装置
103 予測対象データ出力予測演算装置
105 過去操業データ記憶装置
107 出力予測値確率分布推定装置
108 類似度演算装置
S output value prediction device 1 calculation control unit 4 storage unit 11 distance calculation unit 12 similarity calculation unit 13 parameter calculation unit 14 prediction value calculation unit 15 variation calculation unit 41 actual measurement data storage unit 42 intermediate data storage unit 43 prediction value storage unit 44 Variation storage unit 102 Parameter fitting calculation device 103 Prediction target data output prediction calculation device 105 Past operation data storage device 107 Output predicted value probability distribution estimation device 108 Similarity calculation device
Claims (22)
前記所定の出力を出力変数とすると共に後記予測値を求めるための所定の第3要因を入力変数とし、前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第1モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第1モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差であって、予め設定された所定の複数の第1要素から成る誤差パラメータを、前記過去実績データにおける入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出工程と、
前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記予測対象データのうちの前記第3要因に対応する値および前記誤差パラメータの値を前記第2モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出工程と、
前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度および前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出工程とを備えること
を特徴とする出力値予測方法。 Prediction target data to be predicted, a predetermined output and a first factor that can be quantified relating to the output, and the similarity between a plurality of past performance data acquired in the past, the prediction target data and the past performance data A similarity calculation step for calculating each of the plurality of past performance data based on a predetermined second factor for obtaining the similarity in
When the predetermined output is used as an output variable and a predetermined third factor for obtaining a predicted value to be described later is used as an input variable, and the first model representing the relationship between the output variable and the input variable is generated, the input A difference between a value obtained by giving an input value of a variable to the first model and an output value of the output variable corresponding to the input value of the input variable, and a plurality of predetermined first elements set in advance A parameter calculation step for calculating an error parameter for each of the plurality of past performance data based on input variables and output variables in the past performance data;
A second model representing a relationship between the output variable and the input variable is generated using the input variable and the error parameter, and a value corresponding to the third factor in the prediction target data and a value of the error parameter A predicted value calculation step for calculating each of the plurality of error parameters calculated by the parameter calculation step using the output value of the prediction target data as a predicted value by
A variation calculating step of calculating variations in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated by the similarity calculating step and the plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step. An output value prediction method characterized by
前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記誤差パラメータの前記複数の第1要素のそれぞれについて、前記予測対象データの要因のうちの前記入力変数に対応する要因の値および前記誤差パラメータの複数の第1要素のうちの当該第1要素の値を前記第2モデルに与えることによって、前記第2モデルの値を算出する第A1工程と、前記誤差パラメータの前記複数の第1要素のそれぞれに対応する前記第A1工程で算出された複数の値を加重平均することによって前記予測値を算出する第A2工程とを備え、
前記第A1工程と前記第A2工程とは、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて行われること
を特徴とする請求項1に記載の出力値予測方法。 The predicted value calculation step includes
A second model representing a relationship between the output variable and the input variable is generated using the input variable and the error parameter, and a factor of the prediction target data is determined for each of the plurality of first elements of the error parameter. A value of the second model is calculated by giving a value of the factor corresponding to the input variable and a value of the first element of the plurality of first elements of the error parameter to the second model. A1 step, and A2 step of calculating the predicted value by weighted averaging the plurality of values calculated in the first A1 step corresponding to each of the plurality of first elements of the error parameter,
The output value prediction method according to claim 1, wherein the first step A1 and the second step A2 are performed for each of a plurality of error parameters calculated by the parameter calculation step.
前記ばらつき算出工程は、
前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度をそれぞれ対応させる第B1工程と、
少なくとも前記複数の予測値を含む範囲を有限個の複数の区間に分割する第B2工程と、
前記区間に含まれる予測値に対応する類似度を全て足し合わせることによって前記区間の度数を、前記複数の区間のそれぞれについて算出する第B3工程とを備えること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の出力値予測方法。 The variation is a histogram,
The variation calculating step includes
A first B1 step in which a plurality of similarities calculated by the similarity calculating step correspond to a plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step, respectively;
Step B2 for dividing a range including at least the plurality of predicted values into a finite number of sections;
The B3 step of calculating the frequency of the section for each of the plurality of sections by adding all the similarities corresponding to the predicted values included in the section. The output value prediction method according to 2.
前記ばらつき算出工程は、さらに、
前記ヒストグラムの面積が1となるように、前記度数のスケールを調整する第B4工程を備えること
を特徴とする請求項3に記載の出力値予測方法。 The variation is probability density,
The variation calculation step further includes:
The output value prediction method according to claim 3, further comprising a B4 step of adjusting the scale of the frequency so that the area of the histogram is 1. 5.
小さい方から所定の一定数あるいは所定の一定割合の類似度を0に変換する工程、または、所定の閾値以下の類似度を0に変換する工程を備えること
を特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の出力値予測方法。 The similarity calculation step further includes:
A step of converting a predetermined constant or a predetermined constant ratio of similarity into 0 from the smallest one, or converting a similarity below a predetermined threshold into 0 is provided. 4. The output value prediction method according to any one of 3 above.
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の出力値予測方法。 The calculation of similarity in the similarity calculation step includes a predetermined evaluation item for increasing the degree of similarity of past performance data that is closer in time to the prediction target data. The output value prediction method according to claim 5.
を特徴とする請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の出力値予測方法。 The first factor that can be quantified related to the output includes a plurality of second elements, and includes at least time as the second element. Output value prediction method.
を特徴とする請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載の出力値予測方法。 The output value prediction method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a presentation step of presenting the variation.
前記所定の出力における予め設定された所定の管理範囲を外れる部分を表す補助表示を前記ばらつきの提示に合わせて提示すること
を特徴とする請求項8に記載の出力値予測方法。 The presenting step for presenting the variation includes:
The output value prediction method according to claim 8, wherein an auxiliary display representing a portion outside the predetermined management range set in advance in the predetermined output is presented in accordance with the presentation of the variation.
前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、予め設定された所定の上限値以上における前記グラフの面積に関する第1面積表示、および/または、予め設定された所定の下限値以下における前記グラフの面積に関する第2面積表示であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
In the case where the variation is a histogram or a probability density and is presented by a graph, a first area display relating to the area of the graph above a predetermined upper limit value and / or a predetermined lower limit value set in advance The output value prediction method according to claim 9, wherein the display is a second area display relating to an area of the graph in the following.
前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、前記ばらつきのグラフにおける一端からの、予め設定された所定の面積asの面積比as/Asに対応する境界値であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
When the variation is a histogram or a probability density and is presented by a graph, the area ratio as / of a predetermined area as set in advance from one end of the variation graph to the total area As in the variation graph The output value prediction method according to claim 9, wherein the output value prediction method is a boundary value corresponding to As.
前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、前記ばらつきのグラフにおける一端からの、予め設定された所定の面積asの面積比as/Asに対応する境界値と予め設定された管理値との差であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
When the variation is a histogram or a probability density and is presented by a graph, the area ratio as / of a predetermined area as set in advance from one end of the variation graph to the total area As in the variation graph The output value prediction method according to claim 9, wherein the output value prediction method is a difference between a boundary value corresponding to As and a preset management value.
前記ばらつきがヒストグラムまたは確率密度であってグラフによって提示される場合において、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、予め設定された所定の上限値以上における前記グラフの第1面積au1の比である第1面積比au1/Asと、前記ばらつきのグラフにおける全面積Asに対する、予め設定された所定の下限値以下における前記グラフの第2面積au2の比である第2面積比au2/Asとの和au1/As+au2/Asまたは2乗和(au1/As)2+(au2/As)2であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
In the case where the variation is a histogram or a probability density and is presented by a graph, a ratio of the first area au1 of the graph over a predetermined upper limit value set in advance to the total area As in the variation graph. The sum au1 of the 1 area ratio au1 / As and the second area ratio au2 / As which is the ratio of the second area au2 of the graph below a predetermined lower limit set in advance to the total area As in the variation graph It is / As + au2 / As or a square sum (au1 / As) 2 + (au2 / As) 2. The output value prediction method according to claim 9, wherein:
前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値について、予め設定された目標値と予測値との差の絶対値に当該予測値の類似度を乗算した値の和または前記目標値と予測値との差の2乗に当該予測値の類似度を乗算した値の和または前記管理値と予測値との差に当該予測値の類似度を乗算した値の和であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
A plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step and a plurality of similarities calculated by the similarity calculating step in a coordinate system in which the variation takes a predicted value on one coordinate axis and the similarity is taken on the other axis. For the plurality of predicted values, the sum of values obtained by multiplying the absolute value of the difference between a preset target value and the predicted value by the similarity of the predicted value or the target value and the predicted value It is the sum of values obtained by multiplying the square of the difference from the value by the similarity of the predicted value, or the sum of values obtained by multiplying the difference between the management value and the predicted value by the similarity of the predicted value. The output value prediction method according to claim 9.
前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値のうちの予め設定された上限値以上の上限値以上予測値について、前記上限値と前記上限値以上予測値との差の絶対値に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和または前記上限値と前記上限値以上予測値との差の2乗に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
A plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step and a plurality of similarities calculated by the similarity calculating step in a coordinate system in which the variation takes a predicted value on one coordinate axis and the similarity is taken on the other axis. For the predicted value greater than or equal to a preset upper limit value or more among the plurality of predicted values, the absolute value of the difference between the upper limit value and the predicted value greater than or equal to the upper limit value The sum of the values obtained by multiplying the similarity between the upper limit value and the predicted value, or the sum of the values obtained by multiplying the similarity between the upper limit value and the predicted value, and the sum of the values obtained by multiplying the similarity between the upper limit value and the predicted value. The output value prediction method according to claim 9.
前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合に、前記複数の予測値のうちの予め設定された下限値以下の下限値以下予測値について、前記下限値と前記下限値以下予測値との差の絶対値に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和または前記下限値と前記下限値以下予測値との差の2乗に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
A plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step and a plurality of similarities calculated by the similarity calculating step in a coordinate system in which the variation takes a predicted value on one coordinate axis and the similarity is taken on the other axis. For the lower limit value below the preset lower limit value of the plurality of predicted values, the absolute value of the difference between the lower limit value and the lower limit value predicted value. The sum of the values obtained by multiplying the similarity between the predicted values below the lower limit value or the sum of the values obtained by multiplying the square of the difference between the lower limit value and the predicted value below the lower limit value by the similarity between the predicted values below the lower limit value The output value prediction method according to claim 9.
前記ばらつきが一方座標軸に予測値をとると共に他方軸に類似度をとった座標系に前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値と前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度とをプロットしたものである場合であって、前記複数の予測値のうちの予め設定された上限値以上の上限値以上予測値について、前記上限値と前記上限値以上予測値との差の絶対値に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和または前記上限値と前記上限値以上予測値との差の2乗に前記上限値以上予測値の類似度を乗算した値の和を上限値基準モーメントとし、前記複数の予測値のうちの予め設定された下限値以下の下限値以下予測値について、前記下限値と前記下限値以下予測値との差の絶対値に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和または前記下限値と前記下限値以下予測値との差の2乗に前記下限値以下予測値の類似度を乗算した値の和を下限値基準モーメントとした場合に、前記上限値基準モーメントと前記下限値基準モーメントとの和であること
を特徴とする請求項9に記載の出力値予測方法。 The auxiliary display is
A plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step and a plurality of similarities calculated by the similarity calculating step in a coordinate system in which the variation takes a predicted value on one coordinate axis and the similarity is taken on the other axis. The absolute value of the difference between the upper limit value and the predicted value greater than or equal to the upper limit value for the predicted value greater than or equal to the upper limit value set in advance or not among the plurality of predicted values. Or a sum of values obtained by multiplying the similarity between the upper limit value and the predicted value by the square of the difference between the upper limit value and the predicted value greater than the upper limit value. With respect to the lower limit value less than or equal to a preset lower limit value among the plurality of predicted values, the absolute value of the difference between the lower limit value and the lower limit value or less predicted value is the lower limit value or less. Multiplied by the similarity of the predicted values Or the sum of values obtained by multiplying the square of the difference between the lower limit value and the predicted value below the lower limit value by the similarity between the lower limit value and the predicted value is used as the lower limit value reference moment. The output value prediction method according to claim 9, wherein the output value prediction moment is a sum of the lower limit value reference moment.
を特徴とする請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の出力値予測方法。 The predetermined power is a molten steel temperature in a ladle or a tundish in a process from a converter steeling process to a continuous casting process through a molten steel treatment process. The output value prediction method according to any one of the above items.
を特徴とする請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の出力値予測方法。 The output according to any one of claims 1 to 17, wherein the predetermined output is a molten steel component or a molten steel temperature corresponding to an integrated amount of blown blown oxygen in a converter process. Value prediction method.
を特徴とする請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の出力値予測方法。 The said predetermined output is the steel material temperature of the said steel material according to the integration amount of the heating time or the amount of heating heat in the steel furnace process, The one of Claim 1 thru | or 17 characterized by the above-mentioned. Output value prediction method.
予測したい予測対象データと前記過去実績データとの類似度を、前記予測対象データおよび前記過去実績データにおける類似度を求めるための所定の第2要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出部と、
前記所定の出力を出力変数とすると共に後記予測値を求めるための所定の第3要因を入力変数とし、前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第1モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第1モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差であって、予め設定された所定の複数の第1要素から成る誤差パラメータを、前記過去実績データにおける入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出部と、
前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記予測対象データのうちの前記第3要因に対応する値および前記誤差パラメータの値を前記第2モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出部によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出部と、
前記類似度算出部によって算出された複数の類似度および前記予測値算出部によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出部とを備えること
を特徴とする出力値予測装置。 An actual measurement data storage unit for storing a plurality of past performance data acquired in the past, which includes a predetermined output and a first factor that can be quantified related to the output;
Based on a predetermined second factor for determining the similarity between the prediction target data to be predicted and the past performance data, and the similarity in the prediction target data and the past performance data, for each of the plurality of past performance data A similarity calculation unit to calculate,
When the predetermined output is used as an output variable and a predetermined third factor for obtaining a predicted value to be described later is used as an input variable, and the first model representing the relationship between the output variable and the input variable is generated, the input A difference between a value obtained by giving an input value of a variable to the first model and an output value of the output variable corresponding to the input value of the input variable, and a plurality of predetermined first elements set in advance An error parameter comprising: a parameter calculation unit that calculates each of the plurality of past performance data based on input variables and output variables in the past performance data;
A second model representing a relationship between the output variable and the input variable is generated using the input variable and the error parameter, and a value corresponding to the third factor in the prediction target data and a value of the error parameter A predicted value calculation unit for calculating each of the plurality of error parameters calculated by the parameter calculation unit using the output value of the prediction target data as a predicted value by
A variation calculating unit that calculates a variation in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated by the similarity calculating unit and the plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating unit. An output value prediction apparatus characterized by the above.
予測したい予測対象データと、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な第1要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データとの類似度を、前記予測対象データおよび前記過去実績データにおける前記類似度を求めるための所定の第2要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出工程と、
前記所定の出力を出力変数とすると共に後記予測値を求めるための所定の第3要因を入力変数とし、前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第1モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第1モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差であって、予め設定された所定の複数の第1要素から成る誤差パラメータを、前記過去実績データにおける入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出工程と、
前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成し、前記予測対象データのうちの前記第3要因に対応する値および前記誤差パラメータの値を前記第2モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出工程と、
前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度および前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出工程とを備えること
を特徴とする出力値予測プログラム。 An output value prediction program for causing a computer to execute,
Prediction target data to be predicted, a predetermined output and a first factor that can be quantified relating to the output, and the similarity between a plurality of past performance data acquired in the past, the prediction target data and the past performance data A similarity calculation step for calculating each of the plurality of past performance data based on a predetermined second factor for obtaining the similarity in
When the predetermined output is used as an output variable and a predetermined third factor for obtaining a predicted value to be described later is used as an input variable, and the first model representing the relationship between the output variable and the input variable is generated, the input A difference between a value obtained by giving an input value of a variable to the first model and an output value of the output variable corresponding to the input value of the input variable, and a plurality of predetermined first elements set in advance A parameter calculation step for calculating an error parameter for each of the plurality of past performance data based on input variables and output variables in the past performance data;
A second model representing a relationship between the output variable and the input variable is generated using the input variable and the error parameter, and a value corresponding to the third factor in the prediction target data and a value of the error parameter A predicted value calculation step for calculating each of the plurality of error parameters calculated by the parameter calculation step using the output value of the prediction target data as a predicted value by
A variation calculating step of calculating variations in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated by the similarity calculating step and the plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step. An output value prediction program characterized by
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