JP2017178648A - Method for prospecting quality of cement or product condition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method, in which quality of cement may be prospected in a short time period and at a high accuracy.SOLUTION: There is provided a method for prospecting quality of cement or product condition, in which with neural network, groups of study data within a specific range where actual value of observation data of cement product is obtained from study data, and monitor data, after studies of neural network at a large trial number of study, which becomes σ<σ, the study of the neural network is repeated while reducing the trial number of study until reaching σ≥σ, and if a case where analysis degree determination value does not meet with a first setting value and a case where the analysis degree determination value meets with a predetermined second setting value, or a case where actual value of the observation data is within numerical value range created by specific restriction condition, actual value of the observation data is inputted to an input layer of the neural network and a prospective value of evaluation data is outputted from an output layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造条件の予測方法に関する。   The present invention relates to a method for predicting cement quality or manufacturing conditions using a neural network.

硬化前の流動性、作業性や、硬化後の種々の化学的、物理的特性等、セメントには多くの品質が求められている。
重要な品質項目として、例えば、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準拠した材齢28日におけるモルタルの圧縮強さ等が挙げられる。しかし、上記モルタルの圧縮強さ等の材齢を要素とする品質項目は、品質試験結果が判明するまでに長期の時間を要するため、品質試験結果を確認した後にセメントを出荷することが困難であるという問題があった。
このため、セメントの製造現場では、セメントクリンカーの組成(化学組成や鉱物組成)やセメントの粉末度等の製造工程での品質管理項目を設定し、材齢を要素とする品質項目が所定の管理基準値を満足するように、それら製造工程での品質管理項目に、経験に基づいた管理基準値を設定している。
Many qualities are required for cement, such as fluidity and workability before curing, and various chemical and physical characteristics after curing.
As an important quality item, for example, compressive strength of mortar at a material age of 28 days in accordance with “JIS R 5201 (Cement physical test method)” can be mentioned. However, quality items such as compressive strength of the mortar described above, which take a long time to understand the quality test results, make it difficult to ship cement after confirming the quality test results. There was a problem that there was.
For this reason, quality control items in the manufacturing process such as the composition of the cement clinker (chemical composition and mineral composition) and the fineness of the cement are set at the cement manufacturing site, and the quality items based on the age of the material are controlled as prescribed. Management reference values based on experience are set for quality control items in the manufacturing process so as to satisfy the reference values.

しかし、製造工程での品質管理項目を指標としたセメントの品質管理方法は、限られた代替指標による間接的管理であることから、管理精度にある程度のあいまいさを有していることは避けられず、過剰に安全側に管理基準を設定せざるを得ない方法である。
そこで、そのような過剰に安全側に設定した品質管理傾向から生じる過剰スペックの製品の発生を抑制しながら、所定の品質の製品を安定的に製造し、さらに、品質規格を外れた異常品の製造を防止するため、上記製造工程での品質管理項目の情報に加えて、セメント製造に関する種々のその他の情報を活用して、より高精度にセメントの品質を予測する技術が種々提案されている。
ニューラルネットワークの学習プロセスを含むセメントの品質予測方法として、例えば、特許文献1には、監視データの実測値を入力するための入力層と、評価データの推測値を出力するための出力層を有するニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造方法の予測方法であって、学習データとモニターデータを用いて、σ<σとなるような、十分に大きい学習回数でニューラルネットワークの学習を行った後に、学習回数を減らしながらニューラルネットワークの学習をσ≧σとなるまで繰り返し、学習後の解析度判定値が予め定めた設定値未満である場合に、ニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、学習後のニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力する、セメントの品質または製造条件の予測方法が記載されている。該予測方法によれば、短時間でかつ高い精度でセメントの品質または製造条件を予測することができる。
However, the cement quality control method using quality control items in the manufacturing process as an index is indirect management based on limited alternative indices, so it is unavoidable that the management accuracy has some degree of ambiguity. Therefore, it is a method that must set management standards on the safe side excessively.
Therefore, while suppressing the occurrence of over-spec products resulting from quality control trends set on the safe side, we can stably manufacture products with a specified quality, and also detect abnormal products that are out of quality standards. In order to prevent manufacturing, various techniques for predicting cement quality with higher accuracy by utilizing various other information related to cement manufacturing in addition to information on quality control items in the manufacturing process have been proposed. .
As a cement quality prediction method including a neural network learning process, for example, Patent Document 1 has an input layer for inputting an actual measurement value of monitoring data and an output layer for outputting an estimated value of evaluation data. A method for predicting cement quality or manufacturing method using a neural network, and learning the neural network with a sufficiently large number of learning times such that σ LM using the learning data and the monitor data. Later, learning of the neural network is repeated while reducing the number of learning until σ L ≧ σ M, and when the analytical determination value after learning is less than a preset value, cement manufacturing is performed in the input layer of the neural network. Enter the actual value of the monitoring data in the And outputs the estimated value of the evaluation data related to the evaluation of the quality and production conditions, the prediction method of quality or production conditions of the cement is described. According to the prediction method, cement quality or production conditions can be predicted in a short time and with high accuracy.

特許第5323290号公報Japanese Patent No. 5323290

特許文献1に記載された予測方法では、ニューラルネットワークの入力層に入力する、セメント製造における監視データの実測値が、ニューラルネットワークの学習に用いた監視データの実測値のデータ範囲の上限または下限付近である場合、予測精度が低い場合があった。
本発明の目的は、セメント製造における監視データの実測値が、ニューラルネットワークの学習に用いた監視データの実測値のデータ範囲の上限または下限付近であっても、高い精度でセメントの品質または製造条件を予測することができる方法を提供することである。
In the prediction method described in Patent Document 1, the actual value of the monitoring data in cement production that is input to the input layer of the neural network is near the upper or lower limit of the data range of the actual value of the monitoring data used for learning of the neural network. In some cases, the prediction accuracy is low.
The object of the present invention is to provide high-precision cement quality or production conditions even when the actual measurement value of the monitoring data in cement production is near the upper or lower limit of the data range of the actual monitoring data value used for learning of the neural network. It is to provide a method that can predict.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造条件の予測方法であって、特定の方法によってニューラルネットワークの学習を行った後に、セメント製造における監視データの実測値が、ニューラルネットワークの学習に用いた監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値である場合には、学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力し、セメント製造における監視データの実測値が、上記範囲外の数値である場合には、特定の学習データを新たに追加した学習データ群を用いて、ニューラルネットワークの学習を行った後に、得られたニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力する方法によれば、上記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention are methods for predicting cement quality or manufacturing conditions using a neural network, and after learning the neural network by a specific method, the cement When the actual measurement value of the monitoring data in manufacturing is a value within the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement value of the monitoring data used for learning of the neural network, The actual value of monitoring data in cement production is input to the input layer, the estimated value of evaluation data related to the evaluation of cement quality or manufacturing conditions is output from the output layer, and the actual value of monitoring data in cement manufacturing is output. If the numerical value is out of the above range, a neural network is added to the learning data group to which specific learning data is newly added. After learning the network, the actual value of the monitoring data in cement production is input to the input layer of the obtained neural network, and the evaluation data related to the evaluation of cement quality or manufacturing conditions is estimated from the output layer It has been found that the above object can be achieved by a method for outputting values, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の[1]〜[6]を提供するものである。
[1] 入力層及び出力層を有するニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造条件の予測方法であって、上記入力層は、セメント製造における監視データの実測値を入力するためのものであり、上記出力層は、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力するためのものであり、上記監視データと上記評価データの組み合わせが、
(i)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータである組み合わせ、または、
(ii)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせ、であり、
(A)ニューラルネットワークの学習に使用する、監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせである学習データの複数からなる学習データ群の初期設定を行う工程と、
(B)学習回数の初期設定を行う工程と、
(C)設定された学習データ群を用いて、ニューラルネットワークの学習を、前工程で設定された学習回数行う工程と、
(D)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(C)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)、及び、ニューラルネットワークの学習結果の信頼性を確認するための監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせであるモニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(C)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)を算出し、算出されたσとσの関係がσ≧σである場合、工程(E)を実施し、算出されたσとσの関係がσ<σである場合、工程(F)を実施する工程と、
(E)直近の工程(B)で設定された学習回数および再設定された直近のニューラルネットワークの学習回数のいずれの学習回数よりも大きい学習回数を、工程(B)において新たな学習回数として再設定し、再度工程(C)〜(D)を実施する工程と、
(F)直近のニューラルネットワークの学習で実施された学習回数を減らした学習回数を、新たな学習回数として再設定する工程と、
(G)設定された学習データ群を用いて、ニューラルネットワークの学習を直近の工程(F)で設定された学習回数行う工程と、
(H)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(G)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)、及び、モニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(G)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)を算出し、算出されたσとσの関係がσ≧σである場合、工程(J)を実施し、算出されたσとσの関係がσ<σである場合、工程(I)を実施する工程と、
(I)直近の工程(G)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め設定された回数を超えている場合、再度工程(F)〜(H)を実施し、直近の工程(G)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値以下の場合、工程(M)を実施する工程と、
(J)下記式(1)を用いて解析度判定値を算出し、該解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満である場合、ニューラルネットワークの学習を終了し工程(K)を実施する工程と、上記解析度判定値が予め定めた第一の設定値以上である場合、工程(M)を実施する工程と、
(K)セメント製造における監視データの実測値が、設定された学習データ群における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値である場合には、工程(R)を実施し、範囲外の数値である場合には、工程(L)を実施する工程と、
(L)監視データの実測値が、設定された学習データ群における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である学習データであって、上記学習データ群に含まれない1個以上の学習データを、上記学習データ群に追加して新たな学習データ群に設定した
後、工程(C)以降を実施する工程と
(M)工程(B)を実施した回数の大きさについての判定を行い、該回数が予め設定した回数以下である場合は、工程(N)を実施し、該回数が予め設定した回数を超える場合には工程(O)を実施する工程と、
(N)学習条件の初期化を行って、再度工程(B)〜(J)を実施する工程と、
(O)工程(J)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満である場合、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(J)におけるニューラルネットワークを、学習済みのニューラルネットワークとした後、工程(P)を実施し、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値以上である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(P)工程(J)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(J)において、学習データとして使用した監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせについて無相関検定を行い、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの種類が2種以上である場合、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの全種類を座標軸とする座標空間に学習データとして使用した監視データの実測値をプロットし、座標空間において、プロットされた監視データ同士を結ぶことで形成される監視データの全てを包含する領域であって、該領域が最大となるように監視データ同士を結ぶことで形成される領域を、予測可能監視データ領域として設定した後、工程(Q)を実施し、5%の有意水準で有意であると判断された監視データが0または1種類である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(Q)セメント製造における監視データの実測値が、工程(P)で設定した予測可能監視データ領域に含まれる場合、セメントの品質または製造条件の予測を高い精度で行うことができると判断し、工程(K)を実施し、セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれない場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(R)学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、上記ニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力してセメントの品質または製造条件を予測する工程と、
を含むことを特徴とするセメントの品質または製造条件の予測方法。

Figure 2017178648
(上記式(1)中、学習データの平均2乗誤差(σ)とは、学習データの監視データの実測値を学習後のニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)である。評価データの推測値の平均値とは、学習データの監視データの実測値を学習後のニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値の平均値である。) That is, the present invention provides the following [1] to [6].
[1] A method for predicting cement quality or production conditions using a neural network having an input layer and an output layer, wherein the input layer is for inputting an actual value of monitoring data in cement production, The output layer is for outputting an estimated value of evaluation data related to evaluation of cement quality or production conditions, and a combination of the monitoring data and the evaluation data is
(I) The monitoring data is one or more types of data selected from data on cement clinker raw materials, data on cement clinker firing conditions, data on cement grinding conditions, and data on cement clinker, and A combination in which the evaluation data is one or more types of data selected from data on raw materials of cement clinker, data on firing conditions of cement clinker, data on grinding conditions of cement, data on cement clinker, and data on cement, or
(Ii) The monitoring data is one or more types of data selected from among data relating to cement clinker raw materials, data relating to cement clinker firing conditions, data relating to cement grinding, data relating to cement clinker, and data relating to cement. And the evaluation data is a combination of data relating to physical properties of a composition formed by kneading cement and water,
(A) initializing a learning data group composed of a plurality of learning data, which is a combination of the actual measurement value of the monitoring data and the actual measurement value of the evaluation data, used for learning of the neural network;
(B) initial setting of the number of learning times;
(C) using the set learning data group, learning the neural network, the number of learning times set in the previous step,
(D) An estimated value of the evaluation data obtained by inputting the actual measurement value of the monitoring data of the learning data to the input layer of the neural network obtained by the learning of the latest step (C) and the actual measurement of the evaluation data of the learning data Of the monitoring data in the monitor data, which is a combination of the measured value of the monitoring data and the evaluation value of the evaluation data for confirming the reliability of the mean square error (σ L ) with the value and the learning result of the neural network Mean square error between the estimated value of the evaluation data obtained by inputting the actual measurement value to the input layer of the neural network obtained by the learning of the most recent step (C) and the actual measurement value of the evaluation data in the monitor data (Σ M ) is calculated, and when the calculated relationship between σ L and σ M is σ L ≧ σ M , step (E) is performed, and the calculated relationship between σ L and σ M is σ L < If σ M , perform step (F) And a process of
(E) A learning number larger than any of the learning number set in the most recent step (B) and the reset number of learning times of the latest neural network is set as a new learning number in step (B). Setting and performing steps (C) to (D) again;
(F) resetting the number of learnings obtained by reducing the number of learnings performed in the learning of the latest neural network as a new number of learnings;
(G) Using the set learning data group, performing neural network learning the number of learning times set in the most recent step (F);
(H) The actual value of the monitoring data of the learning data is input to the input layer of the neural network obtained by the learning of the latest step (G), and the estimated value of the evaluation data obtained and the actual measurement of the evaluation data of the learning data Obtained by inputting the mean square error (σ L ) with the measured value and the actual measurement value of the monitoring data in the monitoring data to the input layer of the neural network obtained by the learning of the latest step (G). When the mean square error (σ M ) between the estimated value of the evaluation data and the actually measured value of the evaluation data in the monitor data is calculated, and the relationship between the calculated σ L and σ M is σ L ≧ σ M , Performing the step (J) and performing the step (I) when the calculated relationship between σ L and σ M is σ LM ;
(I) If the number of learning times of the neural network in the most recent step (G) exceeds a preset number, steps (F) to (H) are performed again, and the neural network in the most recent step (G) is executed. A step of performing the step (M) when the number of learning is less than or equal to a predetermined number;
(J) An analytical determination value is calculated using the following equation (1), and when the analytical determination value is less than a predetermined first set value, learning of the neural network is terminated and step (K) is performed. A step of performing and a step of performing the step (M) when the analysis degree determination value is equal to or greater than a predetermined first set value;
(K) When the actual measurement value of the monitoring data in cement production is a numerical value within the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement value of the monitoring data in the set learning data group, (R) is carried out, and when it is a numerical value outside the range, the step of carrying out the step (L),
(L) The learning data in which the actual measurement value of the monitoring data is a numerical value outside the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement value of the monitoring data in the set learning data group, After one or more learning data not included in the data group is added to the learning data group and set as a new learning data group, the step (C) and the subsequent steps are performed. (M) Step (B) A determination is made as to the size of the performed number of times, and if the number of times is less than or equal to a preset number, step (N) is performed, and if the number exceeds the preset number of times, step (O) is performed. The steps to implement;
(N) initializing the learning conditions and performing steps (B) to (J) again;
(O) Of all the analytical determination values calculated in step (J), when the smallest analytical determination value is less than a predetermined second set value, the smallest analytical determination value can be obtained. If the neural network in the step (J) is a learned neural network, then the step (P) is performed, and if the smallest analytical determination value is greater than or equal to a predetermined second set value, the cement quality Or the process of determining that the manufacturing conditions cannot be predicted and terminating the prediction,
(P) The actual measurement value and evaluation data of the monitoring data used as learning data in the step (J) in which the smallest analysis degree determination value can be obtained among all the analysis degree determination values calculated in the step (J). An uncorrelated test was performed on the combination of measured values of, and when there were two or more types of monitoring data judged to be significant at the 5% significance level, it was judged to be significant at the 5% significance level. Plot actual values of monitoring data used as learning data in a coordinate space with all types of monitoring data as coordinate axes, and include all of the monitoring data formed by connecting the plotted monitoring data in the coordinate space After setting the area formed by connecting the monitoring data so that the area is maximized as the predictable monitoring data area, the process (Q) is performed, % If monitoring data is determined to be significant at a significance level of 0 or 1 kind, the step of terminating the prediction is determined that it is not possible to predict the quality or production conditions of the cement,
(Q) If the actual value of monitoring data in cement production is included in the predictable monitoring data area set in step (P), it is determined that the quality of cement or the production conditions can be predicted with high accuracy, Step (K) is carried out, and if the actual value of the monitoring data in cement production is not included in the predictable monitoring data area, it is determined that the cement quality or manufacturing conditions cannot be predicted and the prediction is terminated. Process,
(R) An estimated value of evaluation data related to evaluation of cement quality or manufacturing conditions is input from the output layer of the neural network by inputting an actual value of monitoring data in cement manufacturing to the input layer of the learned neural network. To output cement and predict cement quality or manufacturing conditions;
A method for predicting cement quality or manufacturing conditions, comprising:
Figure 2017178648
(In the above equation (1), the mean square error (σ L ) of the learning data is an estimation of the evaluation data obtained by inputting the measured value of the monitoring data of the learning data to the input layer of the neural network after learning. The mean square error (σ L ) between the value and the actual measurement value of the evaluation data of the learning data The average value of the estimated value of the evaluation data is the input of the neural network after learning the actual measurement value of the monitoring data of the learning data (This is the average estimated value of the evaluation data obtained by entering the layer.)

[2] 上記工程(L)で追加する学習データの数が、設定された学習データ群における学習データの数の8%以上である前記[1]に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[3] 上記解析度判定値の予め定めた第一の設定値が6%以下であり、上記解析度判定値の予め定めた第二の設定値が上記第一の設定値よりも大きくかつ20%以下である前記[1]または[2]に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[4] 上記ニューラルネットワークが、上記入力層と上記出力層の間に中間層を有する階層型のニューラルネットワークである前記[1]〜[3]のいずれかに記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[5] 上記監視データと上記評価データの組み合わせは、上記監視データが、セメントに関するデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせであり、上記監視データである、セメントに関するデータは、セメントのブレーン比表面積、鉱物組成、及び化学組成であり、上記評価データである、上記セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータは、モルタルの圧縮強さである前記[1]〜[4]のいずれかに記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[6] 上記監視データの値を人為的に変動させて得られた上記評価データの推測値に基づいて、セメントの製造条件を最適化する前記[1]〜[5]のいずれかに記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[2] The method for predicting cement quality or manufacturing conditions according to [1], wherein the number of learning data added in the step (L) is 8% or more of the number of learning data in the set learning data group. .
[3] The predetermined first set value of the analytic degree determination value is 6% or less, the predetermined second set value of the analytical degree determination value is larger than the first set value and 20 %. The method for predicting cement quality or production conditions according to [1] or [2].
[4] The cement quality or the production condition according to any one of [1] to [3], wherein the neural network is a hierarchical neural network having an intermediate layer between the input layer and the output layer. Prediction method.
[5] The combination of the monitoring data and the evaluation data is a combination in which the monitoring data is data relating to cement, and the evaluation data is data relating to physical properties of a composition obtained by kneading cement and water. Yes, the data relating to the cement, which is the monitoring data, is the Blaine specific surface area, the mineral composition, and the chemical composition of the cement, and the data relating to the physical properties of the composition formed by kneading the cement and water is the evaluation data. The method for predicting cement quality or production conditions according to any one of [1] to [4] above, which is a compressive strength of mortar.
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein a cement production condition is optimized based on an estimated value of the evaluation data obtained by artificially changing the value of the monitoring data. A method of predicting cement quality or manufacturing conditions.

本発明のセメントの品質または製造条件の予測方法を用いれば、学習データの数が少ない等の、従来のニューラルネットワークの学習プロセスを含む予測方法では困難であった条件においても、短時間でかつ高い精度でセメントの品質または製造条件を予測することができる。
また、ニューラルネットワークの入力層に入力する、セメント製造における監視データの実測値が、ニューラルネットワークの学習に用いた監視データの実測値のデータ範囲の上限または下限付近である場合においても、短時間でかつ高い精度でセメントの品質または製造条件を予測することができる。
また、得られた推測値を基にリアルタイムで製造条件を最適化することが可能であり、セメントの品質の安定化の向上を図ることができる。
さらに、ニューラルネットワークの学習を継続することによって、高い予測の精度を維持することができる。
By using the method for predicting cement quality or manufacturing conditions of the present invention, even in conditions that are difficult with a prediction method including a learning process of a conventional neural network, such as a small number of learning data, it is short and high. Cement quality or manufacturing conditions can be predicted with accuracy.
In addition, even when the actual value of the monitoring data in cement production that is input to the input layer of the neural network is near the upper or lower limit of the data range of the actual monitoring data used for learning the neural network, Moreover, it is possible to predict cement quality or production conditions with high accuracy.
Moreover, it is possible to optimize manufacturing conditions in real time based on the obtained estimated value, and to improve the stabilization of cement quality.
Furthermore, high prediction accuracy can be maintained by continuing learning of the neural network.

本発明の予測方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the prediction method of this invention. 実施例2において設定した予測可能監視データ領域を示す図である。It is a figure which shows the predictable monitoring data area | region set in Example 2. FIG.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の予測方法は、セメント製造における監視データの実測値を入力するための入力層と、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力するための出力層を有するニューラルネットワークを用いて、セメントの品質または製造条件を予測する方法である。
本発明のニューラルネットワークは、入力層と出力層の間に中間層を有する階層型のニューラルネットワークであってもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The prediction method of the present invention includes a neural network having an input layer for inputting an actual measurement value of monitoring data in cement production and an output layer for outputting an estimated value of evaluation data related to evaluation of cement quality or production conditions. It is a method for predicting cement quality or production conditions using a network.
The neural network of the present invention may be a hierarchical neural network having an intermediate layer between an input layer and an output layer.

上記監視データと上記評価データの組み合わせとしては、以下の(i)または(ii)が挙げられる。
(i)上記監視データがセメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、セメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータである組み合わせ
(ii)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせ
The following (i) or (ii) is mentioned as a combination of the monitoring data and the evaluation data.
(I) The monitoring data is one or more types of data selected from data on cement clinker raw materials, data on cement clinker firing conditions, data on cement grinding conditions, and data on cement clinker, and the evaluation Combination (ii) the above monitoring in which the data is one or more data selected from data on cement clinker raw material, data on cement clinker firing conditions, data on cement grinding conditions, data on cement clinker, and data on cement Data includes data on cement clinker raw materials, data on cement clinker firing conditions, data on cement grinding conditions, data on cement clinker, and data on cement It represents one or more data selected from within, and the evaluation data is data on the physical properties of the composition obtained by kneading cement and water combination

前記(i)の組み合わせにおける監視データの一つである「セメントクリンカーの原料に関するデータ」は、セメントクリンカーの調合原料の化学組成、水硬率、ふるい試験残分量、ブレーン比表面積(粉末度)、強熱減量、キルンへの投入時から所定の時間前の時点(例えば、5時間前の1つの時点や、3時間前、4時間前、5時間前、及び6時間前の4つの時点のような複数の時点)のセメントクリンカーの原料(搬送中に向流する空気流によって微粒分等が抜き取られたセメントクリンカーの調合原料。以後、セメントクリンカーの窯入原料と称す。)の化学組成、水硬率、供給量、廃棄物のような特殊な原料からなるセメントクリンカーの副原料の供給量、調合原料のブレンディングサイロの貯留量(残量)、調合原料のストレージサイロの貯留量(残量)、原料ミルと調合原料のブレンディングサイロの間に位置するサイクロンの電流値(サイクロンの回転数を表し、サイクロンを通過する原料の速度と相関関係があるもの)、セメントクリンカーの窯入原料と副原料を混合してなる原料の化学組成、水硬率、ブレーン比表面積、ふるい試験残分量、脱炭酸率、水分量等が挙げられる。これらのデータは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
ここで、セメントクリンカーの原料(調合原料または窯入原料)の化学組成とは、セメントクリンカーの原料中のSiO、Al、Fe、CaO、MgO、SO、NaO、KO、NaOeq(全アルカリ)、TiO、P、MnO、Cl、Cr、Zn、Pb、Cu、Ni、V、As、Zr、Mo、Sr、Ba、F等の含有率である。
“Data on cement clinker raw material”, which is one of the monitoring data in the combination of (i), includes the chemical composition of the raw material of cement clinker, hydraulic modulus, residual amount of sieve test, brain specific surface area (fineness), Ignition loss, time point a certain time before the kiln input (for example, one time point before 5 hours, 4 time points before 3 hours, 4 hours before, 5 hours before and 6 hours before) The chemical composition of the raw material of cement clinker (mixed raw material of cement clinker from which fine particles etc. have been extracted by the air current flowing during conveyance). Hardening rate, supply amount, supply amount of cement clinker auxiliary material consisting of special raw materials such as waste, storage amount (blending amount) of blending silo of blended material, storage of blended material Reservoir amount (remaining amount), current value of the cyclone located between the raw material mill and the blending silo of the blended raw material (representing the number of revolutions of the cyclone and correlating with the speed of the raw material passing through the cyclone), cement The chemical composition, hydraulic modulus, Blaine specific surface area, sieve test residual amount, decarboxylation rate, moisture content, etc. of the raw material obtained by mixing the clinker kiln input material and the auxiliary material are listed. These data are used singly or in combination of two or more.
Here, the chemical composition of the raw material of cement clinker (prepared raw material or raw material in kiln) is SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, MgO, SO 3 , Na 2 O in the raw material of cement clinker. , K 2 O, Na 2 Oeq (total alkali), TiO 2 , P 2 O 5 , MnO, Cl, Cr, Zn, Pb, Cu, Ni, V, As, Zr, Mo, Sr, Ba, F, etc. It is a content rate.

前記(i)の組み合わせにおける監視データの一つである「セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ」は、セメントクリンカーの原料の挿入量、キルン回転数、落口温度、焼成帯温度、セメントクリンカー温度、キルン平均トルク、O濃度、NO濃度、クリンカークーラー温度、プレヒーターのガスの流量(プレヒーターの温度と相関関係があるもの)等が挙げられる。これらのデータは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。 “Data relating to the firing conditions of cement clinker”, which is one of the monitoring data in the combination of (i), is the amount of cement clinker raw material inserted, kiln rotation speed, outlet temperature, firing zone temperature, cement clinker temperature, kiln Examples thereof include average torque, O 2 concentration, NO X concentration, clinker cooler temperature, preheater gas flow rate (correlation with preheater temperature), and the like. These data are used singly or in combination of two or more.

前記(i)の組み合わせにおける監視データの一つである「セメントの粉砕条件に関するデータ」は、粉砕温度、仕上ミル内の散水量、セパレーター風量、石膏の種類、石膏の添加量、セメントクリンカーの投入量、仕上ミルの回転数、仕上ミルから排出される粉体の温度、仕上ミルから排出される粉体の量、仕上ミルから排出されない粉体の量等が挙げられる。
前記(i)の組み合わせにおける監視データの一つである「セメントクリンカーに関するデータ」は、セメントクリンカーの鉱物組成、各鉱物の結晶学的性質(格子定数や結晶子径など)、2種以上の鉱物組成の比、化学組成、湿式f.CaO(フリーライム)、容重等が挙げられる。これらのデータは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
One of the monitoring data in the combination of (i) above, “data on cement grinding conditions” is the grinding temperature, the amount of water spray in the finishing mill, the separator air volume, the type of gypsum, the amount of gypsum added, the input of cement clinker Examples thereof include the amount, the number of revolutions of the finishing mill, the temperature of the powder discharged from the finishing mill, the amount of the powder discharged from the finishing mill, and the amount of the powder not discharged from the finishing mill.
“Data on cement clinker”, which is one of the monitoring data in the combination of (i), includes the mineral composition of cement clinker, crystallographic properties (such as lattice constant and crystallite diameter) of each mineral, and two or more minerals Composition ratio, chemical composition, wet f. CaO (free lime), weight, etc. are mentioned. These data are used singly or in combination of two or more.

ここで、セメントクリンカーの鉱物組成とは、3CaO・SiO(CS)、2CaO・SiO(CS)、3CaO・Al(CA)、4CaO・Al・Fe(CAF)、f.CaO、f.MgO等の含有率である。また「2種以上の鉱物組成の比」としては、例えば、CS/CSの比が挙げられる。
なお、セメントクリンカーの鉱物組成は、例えばXRD−リートベルト法によって得ることができる。
セメントクリンカーの化学組成とは、セメントクリンカー中のSiO、Al、Fe、CaO、MgO、SO、NaO、KO、NaOeq(全アルカリ)、TiO、P、MnO、Cl、Cr、Zn、Pb、Cu、Ni、V、As、Zr、Mo、Sr、Ba、F等の含有率である。
前記(i)の組み合わせにおいて、監視データとして、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれるいずれか一種のデータのみを用いてもよいが、これら4種のデータのうちの2種以上(複数)のデータを用いることが、評価データの予測の精度を高める観点から、好ましい。
Here, the mineral composition of the cement clinker is 3CaO · SiO 2 (C 3 S), 2CaO · SiO 2 (C 2 S), 3CaO · Al 2 O 3 (C 3 A), 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 (C 4 AF), f. CaO, f. The content of MgO or the like. As "the ratio of the two or more mineral composition" includes, for example, the ratio of C 3 S / C 2 S.
The mineral composition of the cement clinker can be obtained by, for example, the XRD-Riet belt method.
The chemical composition of the cement clinker means SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, MgO, SO 3 , Na 2 O, K 2 O, Na 2 Oeq (total alkali), TiO 2 in the cement clinker. , P 2 O 5 , MnO, Cl, Cr, Zn, Pb, Cu, Ni, V, As, Zr, Mo, Sr, Ba, F, and the like.
In the combination (i), as monitoring data, only one kind of data selected from among data relating to cement clinker raw material, data relating to cement clinker firing conditions, data relating to cement grinding conditions, and data relating to cement clinker is provided. However, it is preferable to use two or more (plural) of these four types of data from the viewpoint of improving the accuracy of prediction of evaluation data.

前記(i)の組み合わせにおける評価データである「セメントクリンカーの原料に関するデータ」、「セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ」、「セメントの粉砕条件に関するデータ」、及び「セメントクリンカーに関するデータ」は、各々、上述した監視データである「セメントクリンカーの原料に関するデータ」、「セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ」、「セメントの粉砕条件に関するデータ」、及び「セメントクリンカーに関するデータ」と同様である。
また、上述した「セメントクリンカーの原料に関するデータ」、「セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ」、「セメントの粉砕条件に関するデータ」、及び「セメントクリンカーに関するデータ」は監視データを兼ねることができる。
前記(i)の組み合わせにおける評価データの一つである「セメントに関するデータ」は、ブレーン比表面積、ふるい試験残分量、石膏の半水化率、色調等が挙げられる。
前記(i)の組み合わせにおける評価データは、上述したセメントクリンカーの原料に関するデータ等の中から選ばれる一種以上のデータである。
The evaluation data in the combination of (i), “data on raw materials of cement clinker”, “data on firing conditions of cement clinker”, “data on grinding conditions of cement”, and “data on cement clinker” are respectively This is the same as the above-mentioned monitoring data “data related to cement clinker raw material”, “data related to cement clinker firing conditions”, “data related to cement grinding conditions”, and “data related to cement clinker”.
In addition, the above-mentioned “data on cement clinker raw material”, “data on cement clinker firing conditions”, “data on cement grinding conditions”, and “data on cement clinker” can also serve as monitoring data.
Examples of the “data on cement” which is one of the evaluation data in the combination of (i) include the brain specific surface area, the sieve test residual amount, the gypsum hemihydrate, the color tone, and the like.
The evaluation data in the combination (i) is one or more types of data selected from the data on the raw materials of the cement clinker described above.

前記(ii)の組み合わせにおける監視データである「セメントクリンカーの原料に関するデータ」、「セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ」、「セメントの粉砕条件に関するデータ」、「セメントクリンカーに関するデータ」は、各々、前記(i)の組み合わせにおける監視データである「セメントクリンカーの原料に関するデータ」、「セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ」、「セメントの粉砕条件に関するデータ」、「セメントクリンカーに関するデータ」と同様である。
前記(ii)の組み合わせにおける監視データである「セメントに関するデータ」は、セメントの化学組成、セメントの鉱物組成、各鉱物の結晶学的性質(格子定数や結晶子径など)、湿式f.CaO、強熱減量、ブレーン比表面積、粒度分布、ふるい試験残分量、石膏の半水化率、色調等が挙げられる。
これらのデータは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
The monitoring data in the combination of (ii) is “data on raw materials of cement clinker”, “data on firing conditions of cement clinker”, “data on grinding conditions of cement”, and “data on cement clinker”, respectively. This is the same as “data regarding cement clinker raw material”, “data regarding firing conditions of cement clinker”, “data regarding grinding conditions of cement”, and “data regarding cement clinker”, which are monitoring data in the combination of (i).
“Data on cement” which is monitoring data in the combination of (ii) includes chemical composition of cement, mineral composition of cement, crystallographic properties of each mineral (such as lattice constant and crystallite diameter), wet f. Examples include CaO, loss on ignition, specific surface area of branes, particle size distribution, sieve test residue, gypsum hemihydrate, color tone, and the like.
These data are used singly or in combination of two or more.

ここで、セメントの化学組成とは、セメント原料中のSiO、Al、Fe、CaO、MgO、SO、NaO、KO、NaOeq(全アルカリ)、TiO、P、MnO、Cl、Cr、Zn、Pb、Cu、Ni、V、As、Zr、Mo、Sr、Ba、F等の含有率である。
セメントの鉱物組成とは、3CaO・SiO(CS)、2CaO・SiO(CS)、3CaO・Al(CA)、4CaO・Al・Fe(CAF)、f.CaO、f.MgO、石膏、カルサイト等の含有率である。
なお、セメントの化学組成及び鉱物組成のデータは、前記(i)の組み合わせにおける評価データである「セメントクリンカーに関するデータ」を利用してもよい。
Here, the chemical composition of cement refers to SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, MgO, SO 3 , Na 2 O, K 2 O, Na 2 Oeq (total alkali) in the cement raw material, TiO 2, P 2 O 5, MnO, is Cl, Cr, Zn, Pb, Cu, Ni, V, as, Zr, Mo, Sr, Ba, the content of such F.
The mineral composition of the cement, 3CaO · SiO 2 (C 3 S), 2CaO · SiO 2 (C 2 S), 3CaO · Al 2 O 3 (C 3 A), 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 (C 4 AF), f. CaO, f. It is the content of MgO, gypsum, calcite and the like.
In addition, as the data on the chemical composition and mineral composition of cement, “data on cement clinker” which is evaluation data in the combination (i) may be used.

前記(ii)の組み合わせにおける評価データである「セメントと水を混練してなる組成物の物性」は、モルタルの圧縮強さ、曲げ強度、流動性(フロー値)、水和熱、凝結時間、乾燥収縮率、安定性、水中膨張、耐硫酸塩性、中性化、ASR抵抗等が挙げられる。   The “physical properties of the composition obtained by kneading cement and water”, which is evaluation data in the combination of (ii), is the compression strength, bending strength, fluidity (flow value), heat of hydration, setting time, Examples thereof include drying shrinkage rate, stability, swelling in water, sulfate resistance, neutralization, ASR resistance, and the like.

本発明のセメントの品質または製造条件の予測方法において、対象となるセメントは、特に限定されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、ポルトランドセメントに石灰石粉末やシリカフューム等の混和材を添加したセメント等が挙げられる。
ポルトランドセメントの製造工程は、原料工程、焼成工程、仕上工程の3工程に大別される。原料工程は、石灰石、粘土、珪石、酸化鉄原料などのセメント原料を適当な割合で調合して、原料ミルで微粉砕し、ポルトランドセメントクリンカーの調合原料を得る工程である。焼成工程は、ポルトランドセメントクリンカーの調合原料をサスペンションプレヒーター等を経由してロータリーキルンに供給し、充分に焼成した後、冷却して、ポルトランドセメントクリンカーを得る工程である。仕上工程は、得られたポルトランドセメントクリンカーに適当な量の石膏などを加え、仕上ミルで微粉砕して、ポルトランドセメントを得る工程である。
In the method for predicting the quality or production conditions of the cement of the present invention, the target cement is not particularly limited. , Mixed cement such as blast furnace cement and fly ash cement, and cement obtained by adding an admixture such as limestone powder and silica fume to Portland cement.
The manufacturing process of Portland cement is roughly divided into three processes: a raw material process, a firing process, and a finishing process. The raw material process is a process in which cement raw materials such as limestone, clay, silica stone, and iron oxide raw materials are prepared at an appropriate ratio and finely pulverized by a raw material mill to obtain a mixed raw material of Portland cement clinker. The firing step is a step in which the raw material for preparing Portland cement clinker is supplied to a rotary kiln via a suspension preheater and the like, sufficiently fired and then cooled to obtain a Portland cement clinker. The finishing step is a step of obtaining Portland cement by adding an appropriate amount of gypsum and the like to the obtained Portland cement clinker and finely pulverizing with a finishing mill.

本発明では、セメント製造における監視データと、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの関係を、ニューラルネットワークによって予め学習し、その学習結果を用いて、上記監視データのみに基づいて、上記評価データを予測する。
以下、本発明の予測方法について、図1を参照しながら詳しく説明する。
[工程(A)]
工程(A)において、ニューラルネットワークの学習に使用する、監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせである学習データの複数からなる学習データ群の初期設定を行う。
学習データは、学習用のサンプルを用意し、該サンプルの監視データの実測値、及び評価データの実測値を測定することで得ることができる。学習データは、作業性の観点から、予め十分な数を用意することが好ましいが、後述する工程(L)において、学習データ群に新たな学習データを追加する場合等、必要に応じて、新たな学習用のサンプルを用意し、該サンプルから新たな学習データを得てもよい。
In the present invention, the relationship between the monitoring data in cement production and the evaluation data related to the evaluation of cement quality or manufacturing conditions is learned in advance by a neural network, and using the learning result, based only on the monitoring data, Predict the evaluation data.
Hereinafter, the prediction method of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[Step (A)]
In step (A), an initial setting of a learning data group composed of a plurality of learning data, which is a combination of the actual measurement value of the monitoring data and the actual measurement value of the evaluation data, used for learning the neural network is performed.
The learning data can be obtained by preparing a sample for learning and measuring the actual measurement value of the monitoring data of the sample and the actual measurement value of the evaluation data. From the viewpoint of workability, it is preferable to prepare a sufficient number of learning data in advance. However, in the step (L) described later, new learning data is added to the learning data group as necessary. A new learning sample may be prepared, and new learning data may be obtained from the sample.

学習データ群は、複数の学習用のサンプルから得られた全ての学習データからなるものでもよく、全ての学習データから選択した複数(ただし、全てのデータより1つ以上のデータを削除したもの)の学習データからなるものであってもよい。
全ての学習データから複数の学習データを選択して、学習データ群とする場合、学習データの選択は、全ての学習データの中から、監視データの実測値(前記(i)の組み合わせにおける監視データの実測値、又は、前記(ii)の組み合わせにおける監視データの実測値)が、本発明の予測方法の対象となるセメント製造における監視データの実測値と大きく異ならないものを選択することが好ましい。
具体的には、全ての学習データの中から、セメントクリンカー原料の構成が、本発明の予測方法の対象となるセメント製造におけるセメントクリンカー原料の構成と大きく異ならない学習データや、製造設備の変更や更新、さらには、製造工程の変更等が生じていない学習データを選択する。セメントクリンカー原料の構成が大きく異なる学習データや、製造設備の変更等が生じている学習データを選択した場合、該学習データがノイズとなって、予測精度の向上が困難となる場合がある。
The learning data group may consist of all learning data obtained from a plurality of learning samples, and a plurality selected from all learning data (however, one or more data are deleted from all the data) It may consist of learning data.
When a plurality of learning data are selected from all the learning data and set as a learning data group, the learning data is selected from all the learning data by monitoring the monitoring data (the monitoring data in the combination of (i) above). It is preferable to select an actual measurement value of (ii) or an actual measurement value of the monitoring data in the combination of (ii)) that is not significantly different from the actual measurement value of the monitoring data in cement production that is the target of the prediction method of the present invention.
Specifically, among all the learning data, the learning clinker raw material composition is not significantly different from the cement clinker raw material composition in the cement production subject to the prediction method of the present invention, the production equipment change, Learning data that has not been updated or changed in manufacturing process is selected. When learning data having a significantly different composition of the cement clinker raw material or learning data in which a change in manufacturing equipment or the like is selected, the learning data may become noise and it may be difficult to improve prediction accuracy.

学習データ群を構成する学習データの数は、特に限定されるものではないが、予測精度を高くする観点から、好ましくは5以上、より好ましくは50以上、さらに好ましくは100以上、特に好ましくは150以上である。上記数の上限は、特に限定されないが、例えば、1,000である。
工程(A)終了後、工程(B)を実施する。
The number of learning data constituting the learning data group is not particularly limited, but is preferably 5 or more, more preferably 50 or more, still more preferably 100 or more, and particularly preferably 150 from the viewpoint of increasing prediction accuracy. That's it. Although the upper limit of the said number is not specifically limited, For example, it is 1,000.
A process (B) is implemented after completion | finish of a process (A).

[工程(B)]
工程(B)において、学習回数の初期設定を実施する。設定される学習回数は、特に限定されるものではないが、好ましくは、ニューラルネットワークの過学習(オーバーラーニング)が発生する程度に、十分に大きな回数である。具体的には、通常5千〜100万回、好ましくは1万〜10万回である。
工程(B)では、ニューラルネットワークの過学習が発生する学習回数、具体的にはσ<σ(詳しくは後述する)となるような学習回数を設定することが好ましいが、後の工程において、学習回数の増減が行われるため、工程(B)において最初に設定される学習回数は、ニューラルネットワークの学習に通常行われる学習回数を用いても問題ない。
工程(B)終了後、工程(C)を実施する。
[Step (B)]
In step (B), an initial setting of the number of learning is performed. The number of learning times to be set is not particularly limited, but is preferably a sufficiently large number such that overlearning (overlearning) of the neural network occurs. Specifically, it is usually 5,000 to 1,000,000 times, preferably 10,000 to 100,000 times.
In the step (B), it is preferable to set the number of learnings that causes over-learning of the neural network, specifically, the number of learnings such that σ LM (details will be described later). Since the number of learning times is increased / decreased, there is no problem even if the number of learning times initially set in the step (B) is the number of learning times normally performed for learning of the neural network.
A process (C) is implemented after completion | finish of a process (B).

[工程(C)]
工程(C)では、設定された学習データ群を用いて、ニューラルネットワークの学習を、前工程で設定された学習回数行う。
ここで、「設定された学習データ群」とは、工程(A)または工程(L)において設定された学習データ群であって、直近に設定されたものをいう。
また、「前工程で設定された学習回数」とは、工程(B)において設定された学習回数、または、工程(E)において再設定された新たな学習回数であって、直近の工程(工程(B)または工程(E))で設定された学習回数である。
具体的には、設定された学習データ群から、学習データの監視データの実測値をニューラルネットワークの入力層に入力して、出力層から出力された評価データの推測値と、該評価データの推測値に対応する学習データの評価データの実測値を比較評価してニューラルネットワークの修正することを、設定された学習回数行うことで、ニューラルネットワークの学習が行われる。
なお、学習回数を変更して、ニューラルネットワークの再学習を行う際には、前回の学習の結果得られたニューラルネットワークは初期化され、再度学習が行われる。
工程(C)終了後、工程(D)を実施する。
[Step (C)]
In the step (C), learning of the neural network is performed by the number of learnings set in the previous step, using the set learning data group.
Here, the “set learning data group” refers to the learning data group set in the step (A) or the step (L) and set most recently.
The “number of learnings set in the previous step” is the number of learnings set in the step (B) or the new number of learnings reset in the step (E), and the most recent step (step (B) or the number of learning times set in step (E)).
Specifically, from the set learning data group, the actual value of the monitoring data of the learning data is input to the input layer of the neural network, the estimated value of the evaluation data output from the output layer, and the estimation of the evaluation data The neural network is learned by comparing and evaluating the actual measurement value of the evaluation data of the learning data corresponding to the value and correcting the neural network by performing the set number of learning times.
When the learning number is changed and the neural network is re-learned, the neural network obtained as a result of the previous learning is initialized and learning is performed again.
A process (D) is implemented after completion | finish of a process (C).

[工程(D)]
工程(D)では、σとσが算出される。σとσの大小関係から、学習がニューラルネットワークの過学習が発生する程度に十分に大きな回数行われたか否かを判断することができる。
具体的には、学習データの監視データの実測値を、直近の工程(C)において学習が行われたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)を算出する。次いで、モニターデータの監視データの実測値を、直近の工程(C)において学習が行われたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)を算出する。その後、算出されたσとσの数値を比較することで、ニューラルネットワークの学習が十分に大きな回数で行われたか判断することができる。
ここで、モニターデータとは、学習データを得るために用いられたサンプルとは別のサンプルから得られた、監視データの実測値及び評価データの実測値の組み合わせであり、ニューラルネットワークの信頼性を確認するためのデータである。
モニターデータ(監視データの実測値及び評価データの実測値の組み合わせ)のサンプルの数は、作業性の観点から、学習データのサンプル数の好ましくは5〜50%、より好ましくは10〜30%である。
[Step (D)]
In step (D), σ L and σ M are calculated. From the magnitude relationship between σ L and σ M , it can be determined whether learning has been performed a sufficiently large number of times to cause over-learning of the neural network.
Specifically, the estimated value of the evaluation data and the evaluation data of the learning data obtained by inputting the actual measurement value of the monitoring data of the learning data to the input layer of the neural network learned in the most recent step (C) The mean square error (σ L ) with the actual measurement value is calculated. Next, the estimated value of the monitoring data and the estimated value of the evaluation data obtained by inputting the actual value of the monitoring data of the monitoring data to the input layer of the neural network learned in the most recent step (C) The mean square error (σ M ) is calculated. Thereafter, by comparing the calculated values of σ L and σ M , it can be determined whether the learning of the neural network has been performed a sufficiently large number of times.
Here, the monitor data is a combination of the actual measurement value of the monitoring data and the actual measurement value of the evaluation data obtained from a sample different from the sample used for obtaining the learning data. This is data for confirmation.
From the viewpoint of workability, the number of samples of monitor data (a combination of actual values of monitoring data and actual values of evaluation data) is preferably 5 to 50%, more preferably 10 to 30% of the number of samples of learning data. is there.

工程(D)で算出されたσとσの関係が、σ≧σである場合(図1の過学習判定における「No」)、直近に行った工程(C)の学習回数は、十分に大きな回数ではないと判断することができる。この場合、工程(E)を実施する。工程(D)で算出されたσとσの関係が、σ<σである場合(図1の過学習判定における「Yes」)、直近に行った工程(C)の学習回数は、十分に大きな回数であったと判断することができる。この場合、工程(F)を実施する。 When the relationship between σ L and σ M calculated in the step (D) is σ L ≧ σ M (“No” in the overlearning determination in FIG. 1), the number of learnings in the most recently performed step (C) is It can be determined that the number of times is not sufficiently large. In this case, step (E) is performed. When the relationship between σ L and σ M calculated in the step (D) is σ LM (“Yes” in the overlearning determination in FIG. 1), the number of learnings in the most recent step (C) is It can be determined that the number of times was sufficiently large. In this case, step (F) is performed.

[工程(E)]
工程(E)では、直近の工程(B)で設定された学習回数および再設定された直近のニューラルネットワークの学習回数のいずれの学習回数よりも大きい学習回数を新たな学習回数として再設定する(例えば、直近の工程(C)で実施された学習回数に2.0を乗じた数を新たな学習回数として設定する。)。新たな学習回数を再設定した後、再度工程(C)〜(D)を実施する。
[Step (E)]
In the step (E), a learning number larger than any of the learning number set in the most recent step (B) and the reset number of the latest neural network is reset as a new learning number ( For example, a number obtained by multiplying the number of learning performed in the most recent step (C) by 2.0 is set as a new number of learning. After resetting the new number of learning times, steps (C) to (D) are performed again.

[工程(F)]
工程(F)では、直近のニューラルネットワークの学習で実施された学習回数を減らした学習回数を、新たな学習回数として再設定する(例えば、直近のニューラルネットワークの学習で実施された学習回数に0.95を乗じた数を新たな学習回数として設定する。)。
なお、直近のニューラルネットワークの学習とは、より近い過去に実施された学習を指す。具体的には、工程(C)もしくは後述の工程(G)のうち、より近い過去に実施された学習を指す。工程(F)終了後、工程(G)を実施する。
[Step (F)]
In the step (F), the learning number obtained by reducing the number of learnings performed in the latest neural network learning is reset as a new learning number (for example, 0 is set as the number of learnings performed in the latest neural network learning). ..95 is set as the new number of learning times.)
Note that learning of the latest neural network refers to learning performed in the near past. Specifically, it refers to learning performed in the nearer past in step (C) or step (G) described later. A process (G) is implemented after completion | finish of a process (F).

[工程(G)]
工程(G)では、設定された学習データ群(工程(A)または工程(L)において設定された学習データ群であって、直近に設定されたもの)を用いて、ニューラルネットワークの学習を直近の工程(F)で設定された学習回数行う。工程(G)で実施する内容は、ニューラルネットワークの学習を工程(F)において新たに設定された学習回数行う以外は、工程(C)と同じである。
工程(G)終了後、工程(H)を実施する。
[Step (G)]
In step (G), learning of the neural network is performed using the set learning data group (the learning data group set in step (A) or step (L) and set most recently). The number of learning times set in step (F) is performed. The contents to be implemented in the step (G) are the same as those in the step (C) except that learning of the neural network is performed the number of times newly set in the step (F).
A process (H) is implemented after completion | finish of a process (G).

[工程(H)]
工程(H)では、直近の工程(G)の学習において得られたニューラルネットワークを用いて終了判定を行う。具体的には学習データの監視データの実測値を、直近の工程(G)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)、及び、モニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(G)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)を算出し、算出されたσとσの関係が、σ≧σである場合(図1の終了判定における「Yes」)、直近に行った工程(G)の学習回数は、もはや十分に大きな回数ではないと判断することができる。この場合、後述する工程(J)を実施する。算出されたσとσの関係がσ<σである場合(図1の終了判定における「No」)、直近に行った工程(G)の学習回数は、いまだ十分に大きな回数であったと判断することができる。この場合、後述する工程(I)を実施する。
[Step (H)]
In step (H), end determination is performed using the neural network obtained in the learning of the latest step (G). Specifically, the actual value of the monitoring data of the learning data is input to the input layer of the neural network obtained by the learning in the latest step (G), and the estimated value of the evaluation data obtained by learning and the evaluation data of the learning data Obtained by inputting the mean square error (σ L ) from the actual measurement value and the actual measurement value of the monitoring data in the monitor data to the input layer of the neural network obtained by the learning of the most recent process (G). The mean square error (σ M ) between the estimated value of the evaluation data and the actually measured value of the evaluation data in the monitor data is calculated, and the relationship between the calculated σ L and σ M is σ L ≧ σ M In the case (“Yes” in the end determination in FIG. 1), it is possible to determine that the number of times of learning in the most recently performed step (G) is no longer sufficiently large. In this case, step (J) described later is performed. When the relationship between the calculated σ L and σ M is σ LM (“No” in the end determination in FIG. 1), the number of times of learning in the most recently performed step (G) is still a sufficiently large number. It can be judged that there was. In this case, step (I) described later is performed.

[工程(I)]
工程(I)では、直近の工程(G)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値を超えていたかどうかの判定を行う。工程(I)は、工程(F)〜(H)を無限に繰り返すことを回避するために行われる。工程(I)において直近に行った工程(G)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値を超えていた場合(図1における「Yes」)は、再度工程(F)〜(H)を実施する。工程(I)において直近に行った工程(G)の学習回数が予め定めた数値以下場合(図1における「No」)は、後述の工程(M)を実施する。
なお、上記予め定めた数値とは、特に限定されず、例えば、工程(F)で設定された学習回数の100分の1の数値以下、もしくは、1以下または0以下等が挙げられる。
[Step (I)]
In step (I), it is determined whether the number of learning times of the neural network in the latest step (G) has exceeded a predetermined numerical value. Step (I) is performed to avoid repeating steps (F) to (H) indefinitely. If the number of times the neural network has been learned in step (G) most recently performed in step (I) exceeds a predetermined value ("Yes" in FIG. 1), steps (F) to (H) are performed again. To do. When the number of times of learning in step (G) performed most recently in step (I) is equal to or smaller than a predetermined numerical value ("No" in FIG. 1), step (M) described later is performed.
The predetermined numerical value is not particularly limited, and may be, for example, a numerical value equal to or less than 1/100 of the number of learning times set in the step (F), 1 or less, or 0 or less.

[工程(J)]
工程(J)では解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満であるか否かによって、解析度の判定を行うことができる。解析度判定値は下記式(1)を用いて算出される。

Figure 2017178648
上記式(1)中、学習データの平均2乗誤差(σ)とは、直近の工程(H)で算出された平均2乗誤差(σ)と同じである。評価データの推測値の平均値とは、学習データの監視データの実測値を、直近の工程(G)にて得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値の平均値である。
解析度の判定を行うことで学習を行ったニューラルネットワークを用いて、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことができるか否かを判断することができる。解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満(図1の第一の解析度判定における「Yes」)であれば、解析は十分であると判断され、ニューラルネットワークの学習は終了し、工程(K)を実施する。
解析度判定値が予め定めた第一の設定値以上(図1の第一の解析度判定における「No」)であれば、学習データを用いて学習を行ったニューラルネットワークをそのまま用いて、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことはできないと判断され、工程(M)を実施する。 [Process (J)]
In the step (J), the analysis degree can be determined depending on whether or not the analysis degree determination value is less than a predetermined first set value. The analysis degree determination value is calculated using the following formula (1).
Figure 2017178648
In the above formula (1), the average of the training data square error between (sigma L) is the same as the mean square error calculated in the last step (H) (sigma L). The average value of the estimated value of the evaluation data is the estimated value of the evaluation data obtained by inputting the actually measured value of the monitoring data of the learning data to the input layer of the neural network obtained in the most recent step (G). Average value.
It is possible to determine whether or not the cement quality and the like can be predicted with high accuracy by using the neural network that has been learned by determining the analysis degree. If the analysis level determination value is less than a predetermined first set value (“Yes” in the first analysis level determination in FIG. 1), it is determined that the analysis is sufficient, and learning of the neural network is terminated. Step (K) is performed.
If the analysis degree determination value is equal to or greater than a predetermined first set value (“No” in the first analysis degree determination in FIG. 1), the neural network learned using the learning data is used as it is, and the cement is used. It is determined that the quality and the like cannot be predicted with high accuracy, and the step (M) is performed.

予め定めた第一の設定値は、特に限定されないが、より高い精度で予測を行う観点から、好ましくは10%以下、より好ましくは8%以下、特に好ましくは7%以下の値である。
なお、工程(B)〜(J)は、工程(J)において解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満となるか、あるいは、工程(M)において該回数が予め設定した回数を超えるまで繰り返される。工程(J)を実施するたびに得られる、解析度判定値及び学習済みのニューラルネットワークは、工程(O)において使用するため、データとして保存する。
また、予測精度の向上の観点から、工程(L)を実施した場合、工程(L)を実施する前に、工程(J)を実施するたびに得られた、解析度判定値及び学習済みのニューラルネットワークのデータは、工程(O)において使用せずに、破棄する。
The predetermined first set value is not particularly limited, but is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, and particularly preferably 7% or less from the viewpoint of performing prediction with higher accuracy.
In the steps (B) to (J), the analysis determination value in the step (J) is less than the first set value set in advance, or the number of times set in the step (M) is set in advance. Repeat until it exceeds. The analysis degree determination value and the learned neural network obtained each time the step (J) is performed are stored as data for use in the step (O).
In addition, from the viewpoint of improving the prediction accuracy, when the step (L) is performed, the analytical value determination value and the learned value obtained each time the step (J) is performed before the step (L) is performed. The data of the neural network is discarded without being used in the step (O).

[工程(K)]
工程(K)では、セメント製造における監視データの実測値(工程(R)において、学習が終了したニューラルネットワークの入力層に入力するもの)が、設定された学習データ群(工程(A)または工程(L)において設定された学習データ群であって、直近に設定されたもの)における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値である場合(図1の学習データの判定における「Yes」)には、工程(R)を実施し、範囲外の数値である場合(図1の学習データの判定における「No」)には、工程(L)を実施する。
セメント製造における監視データの実測値が複数の種類ある場合、そのうち1種類でも範囲外の数値である場合には、工程(L)を実施する。
本工程において、セメント製造における監視データの実測値が、上記範囲内の数値であるか否かを判断することによって、学習データ群を構成する学習データの数を増加して、ニューラルネットワークの学習を再度行う必要があるか否かを判断することができる。これにより、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値の予測精度をより向上させることができる。
[Step (K)]
In step (K), the actual value of the monitoring data in cement production (what is input to the input layer of the neural network in which learning has been completed in step (R)) is a set learning data group (step (A) or step). In the learning data group set in (L), which is set most recently), it is a numerical value within the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actually measured values of the monitoring data (FIG. 1 (“Yes” in the determination of the learning data), the process (R) is performed. If the numerical value is outside the range (“No” in the determination of the learning data in FIG. 1), the process (L) is performed. carry out.
When there are a plurality of types of actually measured values of monitoring data in cement manufacturing, and at least one of the values is out of the range, the step (L) is performed.
In this step, by determining whether the actual measurement value of the monitoring data in cement production is a numerical value within the above range, the number of learning data constituting the learning data group is increased, and the neural network learning is performed. It can be determined whether it is necessary to do it again. Thereby, the prediction accuracy of the estimated value of the evaluation data related to the evaluation of the quality of the cement or the manufacturing conditions can be further improved.

なお、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値とは、該数値が、監視データの実測値の平均値−平均2乗誤差(σ)以上であり、かつ、監視データの実測値の平均値+平均2乗誤差(σ)以下であることを意味する。また、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値とは、該数値が、監視データの実測値の平均値+平均2乗誤差(σ)を超える、または、監視データの実測値の平均値−平均2乗誤差(σ)未満であることを意味する。 Note that the numerical value within the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement values of the monitoring data is equal to or greater than the average value of the actual measurement values of the monitoring data−the mean square error (σ G ). It means that it is less than or equal to the average value of the actually measured values of the monitoring data + the mean square error (σ G ). Moreover, the numerical value outside the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement value of the monitoring data is greater than the average value of the actual measurement value of the monitoring data + the average square error (σ G ). Or it means that it is less than the average value of the measured values of the monitoring data minus the mean square error (σ G ).

[工程(L)]
工程(L)では、監視データの実測値が、設定された学習データ群(工程(A)または工程(L)において設定された学習データ群であって、直近に設定されたもの)における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である学習データであって、上記学習データ群に含まれない1個以上の学習データを、上記学習データ群に追加して新たな学習データ群に設定した後、工程(C)以降を実施する(工程(C)〜(T)から適宜選択される工程を実施する)。
上記範囲外の数値である、監視データの実測値が複数の種類ある場合、該複数の種類の監視データの実測値の各々について、学習データの監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である学習データであって、上記学習データ群に含まれない1個以上の学習データを、上記学習データ群に追加して新たな学習データ群に設定する。
なお、追加する学習データの監視データの実測値の種類のうち、学習データ群における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値であった監視データの種類の実測値については、特に考慮しなくてもよい。
上記学習データを追加することで、ニューラルネットワークの入力層に入力する、セメント製造における監視データの実測値が、ニューラルネットワークの学習に用いた学習データの監視データの実測値のデータ範囲の上限または下限付近である場合であっても、予測精度を向上することができる。
[Step (L)]
In the step (L), the actual value of the monitoring data is monitored in the set learning data group (the learning data group set in the step (A) or the step (L) and set most recently). One or more pieces of learning data that are values outside the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measured values of the data and not included in the learning data group are stored in the learning data group. After adding and setting to a new learning data group, step (C) and subsequent steps are performed (steps appropriately selected from steps (C) to (T) are performed).
When there are a plurality of types of measured values of the monitoring data that are values outside the above range, for each of the measured values of the plurality of types of monitoring data, the average value ± average square error of the measured values of the monitoring data of the learning data One or more pieces of learning data that are numerical values outside the range of (σ G ) and are not included in the learning data group are added to the learning data group and set as a new learning data group.
Note that, among the types of actually measured values of the monitoring data of the learning data to be added, the monitoring data of the learning data group, which is a numerical value within the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actually measured values of the monitoring data. There is no need to consider the actual measured value of the type.
By adding the above learning data, the actual value of the monitoring data in cement production that is input to the input layer of the neural network is the upper or lower limit of the data range of the actual value of the monitoring data of the learning data used for learning of the neural network. Even in the vicinity, the prediction accuracy can be improved.

追加する学習データの数は、設定された学習データ群における学習データの数の、好ましくは8%以上、より好ましくは10%以上、特に好ましくは15%以上の数である。該数が8%以上であれば予測精度をより向上することができる。
なお、工程(L)は、工程(K)において、セメント製造における監視データの実測値が、設定された学習データ群における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値となるまで、繰り返し実施される。
The number of learning data to be added is preferably 8% or more, more preferably 10% or more, and particularly preferably 15% or more of the number of learning data in the set learning data group. If the number is 8% or more, the prediction accuracy can be further improved.
In the process (L), in the process (K), the actual measurement value of the monitoring data in cement production is an average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement values of the monitoring data in the set learning data group. Repeatedly until a numerical value within the range is reached.

[工程(M)]
工程(M)では、学習回数を設定する工程(B)を実施した回数が予め設定した数値以下であるかどうかの判定を実施する。判定を実施することによって、工程(B)から工程(J)を無限に繰り返すことを回避することができる。
工程(M)において、工程(B)を実施した回数が予め設定した回数以下(図1の回数判定における「Yes」)である場合、学習条件の初期化を行って、再度工程(B)〜(J)を行い、該回数が予め設定した回数を超える場合(図1の回数判定における「No」)、工程(O)を実施する。
予め設定した回数は、特に限定されないが、通常、5回以上である。予め設定した回数の上限は、工程(B)から工程(J)を多大に繰り返すことを防ぐ観点から、好ましくは100回以下である。
[Process (M)]
In the step (M), it is determined whether or not the number of times that the step (B) for setting the number of learning is performed is equal to or less than a preset numerical value. By performing the determination, it is possible to avoid the steps (B) to (J) from being repeated infinitely.
In the step (M), when the number of times the step (B) is performed is equal to or less than the preset number (“Yes” in the number determination of FIG. 1), the learning condition is initialized, and the steps (B) to (B) are performed again. (J) is performed, and when the number of times exceeds a preset number of times (“No” in the number of times determination of FIG. 1), the step (O) is performed.
The number of times set in advance is not particularly limited, but is usually 5 times or more. The upper limit of the preset number of times is preferably 100 times or less from the viewpoint of preventing the steps (B) to (J) from being repeated greatly.

[工程(N)]
工程(N)では、学習条件の初期化を行って、再度工程(B)〜(J)を実施する。
学習条件の初期化の方法としては、例えば、ニューラルネットワークを構成するユニットの閾値やユニットを結合している重みをランダムで変更した上で、学習データを再入力する方法、学習データを得るためのサンプルの数を増やす、使用する監視データの種類を変更する、又は不適切な学習データを除外する等を行った上で、新たな学習データを入力する方法等が挙げられる。
[Step (N)]
In step (N), learning conditions are initialized, and steps (B) to (J) are performed again.
As a method for initializing learning conditions, for example, a method of re-inputting learning data after randomly changing a threshold value of units constituting a neural network or a weight combining units, and obtaining learning data Examples include a method of inputting new learning data after increasing the number of samples, changing the type of monitoring data to be used, or excluding inappropriate learning data.

[工程(O)]
工程(O)では、工程(J)において算出した全ての解析度判定値(ただし、工程(J)において、工程(L)を実施する前に、工程(J)を実施するたびに得られる、解析度判定値及び学習済みのニューラルネットワークのデータを破棄した場合、工程(L)を実施した後に、工程(J)において算出した全ての解析度判定値)のうち、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満であるか否かによって、次の予測の実施の可否の判定を行うことができる。
工程(O)の判定を追加することで、工程(J)において、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことはできないと判断された学習済みのニューラルネットワークであっても、次工程(P)〜(Q)を実施することによって、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことができるか否かを判断することができる。最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満(図1の第二の解析度判定における「Yes」)である場合、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(J)におけるニューラルネットワークを、学習済みのニューラルネットワークとして得た後、工程(P)を実施する。
[Step (O)]
In the step (O), all analytical degree determination values calculated in the step (J) (however, each time the step (J) is performed before the step (L) is performed in the step (J), When the analysis degree determination value and the learned neural network data are discarded, the smallest analysis degree determination value among all the analysis degree determination values calculated in step (J) after performing step (L) is Whether or not the next prediction can be performed can be determined depending on whether or not it is less than a predetermined second set value.
By adding the determination of the step (O), even in the learned neural network that has been determined that the prediction of the cement quality or the like cannot be performed with high accuracy in the step (J), the next step (P ) To (Q), it is possible to determine whether or not the cement quality and the like can be predicted with high accuracy. When the smallest analytical determination value is less than a predetermined second set value (“Yes” in the second analytical determination of FIG. 1), the process (J ) Is obtained as a learned neural network, and then the step (P) is performed.

最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値以上(図1の第二の解析度判定における「No」)であれば、学習データを用いて学習を行ったニューラルネットワークを用いて、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことはできないと判断して予測を終了する。
予め定めた第二の設定値は、上記第一の設定値よりも大きいものである。また、上限は、より高い精度で予測を行う観点から、好ましくは30%以下、より好ましくは25%である。
If the smallest analysis degree determination value is equal to or greater than a predetermined second set value (“No” in the second analysis degree determination in FIG. 1), using a neural network that has learned using learning data, Judging that it is impossible to predict the cement quality and the like with high accuracy, the prediction is terminated.
The predetermined second set value is larger than the first set value. Further, the upper limit is preferably 30% or less, more preferably 25%, from the viewpoint of performing prediction with higher accuracy.

[工程(P)]
工程(P)では、次工程(Q)で用いられる予測可能監視データ領域を設定する。
最初に、工程(J)において算出した全ての解析度判定値(ただし、工程(J)において、工程(L)を実施する前に、工程(J)を実施するたびに得られる、解析度判定値及び学習済みのニューラルネットワークのデータを破棄した場合、工程(L)を実施した後に、工程(J)において算出した全ての解析度判定値)のうち、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(J)において、学習データとして使用した監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせについて無相関検定を実施する。無相関検定において5%の有意水準で有意であると判断された監視データの種類が2種以上である場合(図1の無相関検定における「Yes」)、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの全種類を座標軸とする座標空間を作成する。
例えば、5%の有意水準で有意であると判断された監視データが、セメントの全アルカリ量とセメントのCSの量の二種類である場合、セメントの全アルカリ量x軸とし、セメントのCSの量をy軸とする座標空間を作成する。
[Step (P)]
In the process (P), a predictable monitoring data area used in the next process (Q) is set.
First, all the analytical determination values calculated in the step (J) (however, the analytical determination that is obtained every time the step (J) is performed before the step (L) is performed in the step (J)). When the value and the learned neural network data are discarded, the smallest analysis degree determination value among all the analysis degree determination values calculated in the step (J) can be obtained after the step (L) is performed. In the completed step (J), an uncorrelated test is performed on the combination of the actual measurement value of the monitoring data and the actual measurement value of the evaluation data used as learning data. When there are two or more types of monitoring data judged to be significant at the significance level of 5% in the uncorrelated test (“Yes” in the decorrelation test in FIG. 1), the significance is significant at the significance level of 5%. A coordinate space having all the types of monitoring data determined to be coordinate axes is created.
For example, when there are two types of monitoring data judged to be significant at the significance level of 5%, the total alkali amount of cement and the amount of C 3 S of cement, the total alkali amount of cement is x-axis, A coordinate space with the amount of C 3 S as the y-axis is created.

次いで、学習データとして使用した監視データの実測値のうち、5%の有意水準で有意であると判断された種類の監視データの実測値を全て、座標空間にプロットし、座標空間においてプロットされた監視データ同士を結ぶことで予測可能監視データ領域を設定する。該予測可能監視データ領域は、プロットされた監視データの全てを包含する領域であって、該領域が最大となるように監視データ同士を結ぶことで形成される領域である。予測可能監視データ領域を設定した後、工程(Q)を実施する。
5%の有意水準で有意であると判断された監視データが0または1種類である場合(図1の無相関検定における「No」)、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する。
Next, among the actual measurement values of the monitoring data used as learning data, all the actual measurement values of the types of monitoring data determined to be significant at the significance level of 5% were plotted in the coordinate space and plotted in the coordinate space. A predictable monitoring data area is set by connecting monitoring data. The predictable monitoring data area is an area including all of the plotted monitoring data, and is an area formed by connecting the monitoring data so that the area becomes maximum. After setting the predictable monitoring data area, step (Q) is performed.
When the monitoring data judged to be significant at the significance level of 5% is 0 or 1 type (“No” in the uncorrelated test in FIG. 1), it is judged that the cement quality or the production condition cannot be predicted. To finish the prediction.

[工程(Q)]
工程(Q)では、セメント製造における監視データの実測値と工程(P)で設定された座標空間を用いて、セメント製造における監視データの実測値と工程(O)の学習済みのニューラルネットワークによって、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことができるか否かを判定することができる。
セメントの品質等の予測に使用される、セメント製造における監視データの実測値が、工程(Q)で設定した予測可能監視データ領域に含まれる場合(図1の座標判定における「Yes」)、セメントの品質または製造条件の予測を高い精度で行うことができると判断し、工程(K)を実施する。セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれない場合(図1の座標判定における「No」)、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する。
なお、セメント製造における監視データが、工程(P)で設定された座標空間の座標軸として用いられていない種類の監視データの実測値(無相関検定において5%の有意水準で有意であると判断されなかった監視データの種類)を含む場合、当該の座標軸として用いられていない種類の監視データからは、監視データの実測値に何ら制限は与えない。
[Step (Q)]
In step (Q), using the actual value of monitoring data in cement production and the coordinate space set in step (P), the actual value of monitoring data in cement production and the learned neural network in step (O) It can be determined whether or not the cement quality and the like can be predicted with high accuracy.
When the actual value of the monitoring data in cement production used for prediction of cement quality is included in the predictable monitoring data area set in step (Q) (“Yes” in the coordinate determination of FIG. 1), the cement It is determined that the quality or manufacturing conditions can be predicted with high accuracy, and the step (K) is performed. When the actual value of monitoring data in cement production is not included in the predictable monitoring data area (“No” in the coordinate determination of FIG. 1), it is determined that the cement quality or manufacturing conditions cannot be predicted. Exit.
Note that the monitoring data in cement production is determined to be significant at the significance level of 5% in the uncorrelated test in actual measurement values of types of monitoring data that are not used as coordinate axes in the coordinate space set in step (P). If there is a type of monitoring data that does not exist), there is no limitation on the actual measurement value of the monitoring data from the types of monitoring data that are not used as the coordinate axes.

[工程(R)]
工程(R)では、学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、学習済みのニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力することで、セメントの品質または製造条件を予測することができる。
[Step (R)]
In step (R), actual values of monitoring data in cement manufacturing are input to the input layer of the learned neural network, and the quality of the cement or manufacturing conditions are evaluated from the output layer of the learned neural network. By outputting the estimated value of the evaluation data, it is possible to predict cement quality or production conditions.

本発明の予測方法によれば、ニューラルネットワークの入力層に入力する、セメント製造における監視データの実測値が、ニューラルネットワークの学習に用いた監視データの実測値のデータ範囲の上限または下限付近等の、従来のニューラルネットワークでは精度の高い予測が困難であった条件においても、高い精度でセメントの品質または製造条件を予測することができる。   According to the prediction method of the present invention, the actual measurement value of the monitoring data in cement production input to the input layer of the neural network is near the upper limit or lower limit of the data range of the actual monitoring data used for learning the neural network. Even in the condition where it is difficult to predict with high accuracy by the conventional neural network, it is possible to predict cement quality or manufacturing conditions with high accuracy.

ニューラルネットワークは、予測の精度を高い状態に維持するために、評価データの推測値と、該推測値に対応する実測値の乖離の大きさを定期的に点検し、その点検結果に基づいて、ニューラルネットワークを更新することが好ましい。更新の周期は、前記(i)の組み合わせ(セメントクリンカーの鉱物組成等の予測に関するニューラルネットワーク)では、好ましくは1時間に一回、より好ましくは30分間に一回である。前記(ii)の組み合わせ(セメントと水を混練してなる組成物の物性の予測に関するニューラルネットワーク)では、好ましくは1か月に一回、より好ましくは1週間に一回、特に好ましくは1日に一回である。   In order to maintain the prediction accuracy at a high level, the neural network periodically checks the magnitude of the difference between the estimated value of the evaluation data and the actually measured value corresponding to the estimated value, and based on the inspection result, It is preferable to update the neural network. In the combination (i) (the neural network relating to prediction of the mineral composition of the cement clinker), the update cycle is preferably once per hour, more preferably once every 30 minutes. In the combination (ii) (a neural network for predicting the physical properties of a composition formed by mixing cement and water), preferably once a month, more preferably once a week, particularly preferably one day. Once.

本発明のセメントの品質または製造条件の予測方法によれば、ニューラルネットワークを用いることによって、監視データを入力するだけで、セメントクリンカーの鉱物組成や、セメントと水を混練してなる組成物(例えば、モルタル)の圧縮強さ等の評価データの推測値を、1時間以内に得ることができる。
また、得られた評価データの推測値に基づいて、セメント製造途中においてセメントの品質異常を早期に察知し、原料工程、焼成工程及び仕上工程における諸条件の最適化を行うことにより、適正な品質のセメントを製造することができる。
具体的には、セメントクリンカーの鉱物組成の推測値に異常が認められた場合、原料の調合、焼成条件の調整等を行うことで、セメントクリンカーの鉱物組成を目的のものにすることができる。
また、評価データの推測値に基いて、セメントの製造工程の管理目標値を修正することも可能である。
例えば、モルタルの圧縮強さが目標値に達しないと予測される場合、学習に用いた監視データ(因子)とモルタルの圧縮強さの関係を解析して、最適なセメントの製造工程の管理目標値を確認することで、セメントの品質を目的のものにすることができる。
According to the method for predicting cement quality or production conditions of the present invention, by using a neural network, a cement clinker mineral composition or a composition obtained by kneading cement and water (for example, by simply inputting monitoring data) The estimated value of the evaluation data such as the compressive strength of the mortar can be obtained within one hour.
In addition, based on the estimated value of the obtained evaluation data, it is possible to detect abnormalities in the quality of cement at an early stage during cement production, and optimize various conditions in the raw material process, firing process, and finishing process to achieve an appropriate quality. Of cement can be manufactured.
Specifically, when an abnormality is observed in the estimated value of the mineral composition of the cement clinker, the mineral composition of the cement clinker can be achieved by adjusting the raw material preparation, the firing conditions, and the like.
It is also possible to correct the management target value of the cement manufacturing process based on the estimated value of the evaluation data.
For example, when it is predicted that the mortar compressive strength will not reach the target value, the relationship between the monitoring data (factors) used for learning and the mortar compressive strength is analyzed, and the management target of the optimal cement manufacturing process is analyzed. By confirming the value, the quality of the cement can be achieved.

さらに、セメントの製造工程を制御するコンピュータと、本発明のセメントの品質または製造条件の予測方法を実施するために用いるコンピュータを接続することによって、評価データに基づいて監視データを人為的に変動させるための制御システムを自動化することもできる。
本発明において、ニューラルネットワークによる演算を行うためのソフトウェアとしては、例えば、OLSOFT社製の「Neural Network Library」(商品名)等が挙げられる。
Furthermore, the monitoring data is artificially varied based on the evaluation data by connecting a computer for controlling the cement manufacturing process and a computer used for implementing the cement quality or manufacturing condition prediction method of the present invention. The control system for this can also be automated.
In the present invention, examples of software for performing an operation using a neural network include “Neural Network Library” (trade name) manufactured by OLSOFT.

以下、実施例により本発明を説明する。
[第1の解析度判定値が第一の設定値未満の場合]
[実施例1]
学習用のサンプルとしてサンプリング時間の異なる132個の普通ポルトランドセメントを、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じて混練し、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを測定して、学習データ(評価データの実測値)とした。
また、上記132個の普通ポルトランドセメントのブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量(NaO+0.658×KO)、及びP量を測定して、学習データ(監視データの実測値)とした。
なお、各鉱物の量は、粉末X線回折装置にて、測定範囲:2θ=10〜65°の範囲で測定を行い、リ−トベルト解析ソフトによって計算されたCS、CS、CAF、CAの量である。
また、モニター用のサンプルとして、前記132個のサンプルとはサンプリング時間の異なる10個の普通ポルトランドセメントを用いて、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを学習データと同様に測定して、モニターデータ(評価データの実測値)とした。
さらに、上記10個の普通ポルトランドセメントのブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量を学習データと同様に測定して、モニターデータ(監視データの実測値)とした。
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
[When the first analysis degree determination value is less than the first set value]
[Example 1]
As a learning sample, 132 ordinary Portland cements with different sampling times were kneaded according to “JIS R 5201 (Cement physical test method)”, and the compressive strength of the mortar at the age of 28 days was measured. Learning data (actually measured evaluation data) was used.
In addition, the above-mentioned 132 ordinary Portland cements were measured for the Blaine specific surface area, the amount of each mineral, the total alkali amount (Na 2 O + 0.658 × K 2 O), and the amount of P 2 O 5 to obtain learning data (monitoring data). Measured value).
The amount of each mineral was measured with a powder X-ray diffractometer in the measurement range: 2θ = 10 to 65 °, and C 3 S, C 2 S, C calculated by Rietveld analysis software. 4 AF, the amount of C 3 A.
In addition, 10 normal Portland cements with different sampling times from the 132 samples were used as monitoring samples, and the mortar compressive strength at the age of 28 days was measured in the same manner as the learning data. Data (actually measured evaluation data) was used.
Further, the Blaine specific surface area, the amount of each mineral, the total alkali amount, and the P 2 O 5 amount of the above 10 ordinary Portland cements were measured in the same manner as the learning data to obtain monitor data (actual value of monitoring data). .

上記学習データを用いて、ニューラルネットワークの学習を行った。ニューラルネットワークとしては、入力層、中間層及び出力層を有する階層型のニューラルネットワークを用いた。ニューラルネットワークの学習は、最初に上記学習データとモニターデータを用いて10,000回行った。得られたニューラルネットワークを用いて、σとσを算出したところ、σとσの関係はσ<σであった。その後、ニューラルネットワークを初期化し、上記学習データとモニターデータを用いて、ニューラルネットワークの学習を、前記学習回数に0.95を乗じた数の学習回数(端数切捨て)行うことを、学習後のニューラルネットワークを用いて算出されたσとσの関係がσ≧σとなるまで繰り返した。
σとσの関係がσ≧σとなった後、解析度判定値を算出したところ、5.2%であり、予め定めた第一の設定値である6%未満であったので、ニューラルネットワークの学習を終了した。
The neural network was learned using the learning data. As the neural network, a hierarchical neural network having an input layer, an intermediate layer, and an output layer was used. The neural network was first learned 10,000 times using the learning data and the monitor data. When σ L and σ M were calculated using the obtained neural network, the relationship between σ L and σ M was σ LM. After that, the neural network is initialized, and the learning data and the monitor data are used to learn the neural network by performing the number of learning times (rounded down) by multiplying the number of learning times by 0.95. The relationship between σ L and σ M calculated using the network was repeated until σ L ≧ σ M.
After the relationship between σ L and σ M became σ L ≧ σ M , the analysis degree determination value was calculated to be 5.2%, which was less than the predetermined first set value of 6%. So I finished learning neural networks.

ニューラルネットワークの学習に使用した学習データの監視データの実測値(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)について、それぞれ平均値と平均2乗誤差を算出した。
また、学習済みのニューラルネットワークを用いて、セメントの品質を予測するためのサンプルとして、上記の学習用サンプル及びモニター用サンプルとは異なる、普通ポルトランドセメント(以下、「予測用サンプル」ともいう。)の監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値を測定した。
結果を表1に示す。
The average value and the mean square error were calculated for the actual values (the brain specific surface area, the amount of each mineral, the total alkali amount, and the P 2 O 5 amount) of the monitoring data of the learning data used for learning of the neural network.
In addition, as a sample for predicting cement quality using a learned neural network, normal Portland cement (hereinafter, also referred to as “prediction sample”), which is different from the above-described learning sample and monitoring sample, is used. Monitoring data (brane specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) were measured.
The results are shown in Table 1.

Figure 2017178648
Figure 2017178648

予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値のうち、ブレーン比表面積の実測値は、学習データのブレーン比表面積の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である。具体的には、予測用サンプルのブレーン比表面積の実測値(3,090cm/g)は、学習データのブレーン比表面積の実測値の平均値(3,145cm/g)から、平均2乗誤差(σ)を減算した数値(3,096cm/g)よりも小さいものである。
このため、上記学習済みのニューラルネットワークと、セメント製造における監視データの実測値を用いて、予評価データの推測値(例えば、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さ)を予測した場合、予測精度が低くなるおそれがある。
Of the measured values of the monitoring data of the prediction sample (brain specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount), the measured value of the brane specific surface area is the measured value of the brane specific surface area of the learning data. Is a numerical value outside the range of the average value ± average square error (σ). Specifically, the actual value (3,090 cm 2 / g) of the brain specific surface area of the prediction sample is the mean square from the average value (3,145 cm 2 / g) of the actual brain surface area of the learning data. It is smaller than the numerical value (3,096 cm 2 / g) obtained by subtracting the error (σ).
Therefore, when the estimated value of the pre-evaluation data (for example, the compressive strength of mortar at the age of 28 days) is predicted using the learned neural network and the actual measurement value of the monitoring data in cement production, the prediction accuracy May be low.

監視データ(ブレーン比表面積)の実測値が、上記学習データの監視データ(ブレーン比表面積)の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である学習データであって、かつ、上記の学習データ及びモニターデータとは異なる新たな学習データ13個(前回のニューラルネットワークの学習に使用した学習データ群の約10%に相当する数)を、新たな学習用のデータとして、上記132個の学習データに追加して、合計145個の新たな学習データ群とした。
なお、新たな学習用データのブレーン比表面積以外の監視データ(各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値は、学習データ(新たな学習データを追加する前の学習データ)のブレーン比表面積以外の監視データ(各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値と範囲内の数値が混在するものであった。
The actual measurement value of the monitoring data (Brain specific surface area) is learning data that is a numerical value outside the range of the average value ± average square error (σ) of the actual measurement value of the monitoring data (Brain specific surface area) of the learning data, And, 13 new learning data different from the above learning data and monitor data (a number corresponding to about 10% of the learning data group used for learning of the previous neural network) are used as new learning data. In addition to the 132 learning data, a total of 145 new learning data groups were obtained.
Note that the actual values of monitoring data (amount of minerals, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) other than the brain specific surface area of the new learning data are the learning data (learning before adding new learning data). Data) of the monitoring data (amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) other than the Blaine specific surface area, the average value ± the mean square error (σ) outside the range and within the range The numbers were mixed.

新たな学習データ(145個)とモニターデータを用いてニューラルネットワークの学習を10,000回行った。得られたニューラルネットワークを用いて、σとσを算出したところ、σとσの関係はσ<σであった。その後、ニューラルネットワークを初期化し、上記学習データとモニターデータを用いて、ニューラルネットワークの学習を、前記学習回数に0.95を乗じた数の学習回数(端数切捨て)行うことを、学習後のニューラルネットワークを用いて算出されたσとσの関係がσ≧σとなるまで繰り返した。
σとσの関係がσ≧σとなった後、解析度判定値を算出したところ、5.0%であり、予め定めた第一の設定値である6%未満であったので、ニューラルネットワークの学習を終了した。
再度のニューラルネットワークの学習に使用した学習データの監視データの実測値(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)について、それぞれ平均値と平均2乗誤差を算出した。
結果を表2に示す。なお、表2において、参考として予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値を示す。
Neural network learning was performed 10,000 times using new learning data (145 pieces) and monitor data. When σ L and σ M were calculated using the obtained neural network, the relationship between σ L and σ M was σ LM. After that, the neural network is initialized, and the learning data and the monitor data are used to learn the neural network by performing the number of learning times (rounded down) by multiplying the number of learning times by 0.95. The relationship between σ L and σ M calculated using the network was repeated until σ L ≧ σ M.
After the relationship between σ L and σ M became σ L ≧ σ M , the analysis degree determination value was calculated to be 5.0%, which was less than the predetermined first set value of 6%. So I finished learning neural networks.
Calculate the average value and mean square error for the actual values (brane specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) of the monitoring data of the learning data used for the second neural network learning. did.
The results are shown in Table 2. Incidentally, it is shown in Table 2, the monitoring data of the prediction for the sample by reference to the measured value of (Blaine specific surface area, the amount of each mineral, total alkali content, and P 2 O 5 amount).

Figure 2017178648
Figure 2017178648

予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値が、各々、再度のニューラルネットワークの学習に使用した学習データの監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値であった。
再度のニューラルネットワークの学習で得られた学習済みのニューラルネットワークの入力層に、予測用サンプルの監視データの実測値(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)を入力して、出力層から評価データの推測値として、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを得ることで、セメントの品質の予測を行った。
また、新たな学習用のサンプルとして、上記132個の普通ポルトランドセメントに、30個(前回の学習に使用した学習用サンプルの約25%に相当する個数)追加した場合、65個(前回の学習に使用した学習用サンプルの約50%に相当する個数)追加した場合、または107個(前回の学習に使用した学習用サンプルの約80%に相当する個数)追加する以外は、新たな学習データ13個を追加した場合と同様にして、予測用サンプルの材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを予測した。
各々の結果を表3に示す。
なお、予測用サンプルの材齢28日のモルタルの圧縮強さの実測値は59.4N/mmであった。
Measured values of the monitoring data of the prediction data (the brain specific surface area, the amount of each mineral, the total alkali amount, and the amount of P 2 O 5 ) are the actual values of the monitoring data of the learning data used for learning the neural network again. It was a numerical value within the range of the average value ± average square error (σ).
The measured values of the monitoring data of the prediction sample (brane specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) are input to the input layer of the learned neural network obtained by learning the neural network again. The quality of the cement was predicted by obtaining the compressive strength of the mortar at the age of 28 days as an estimated value of the evaluation data from the output layer.
In addition, when 30 samples (a number corresponding to about 25% of the learning samples used in the previous learning) are added to the 132 ordinary Portland cements as new learning samples, 65 (the previous learning) New learning data other than adding 107 (the number corresponding to about 80% of the learning samples used in the previous learning) or the number of learning samples used in In the same manner as when 13 pieces were added, the compressive strength of the mortar at the age of 28 days of the prediction sample was predicted.
Each result is shown in Table 3.
In addition, the measured value of the compressive strength of the mortar of the age 28 of the sample for prediction was 59.4 N / mm 2 .

[比較例1]
実施例1で、最初に得られた学習済みのニューラルネットワーク(学習データの追加を実施しない場合)と、予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量及びP量)の実測値を用いて、材齢28日のモルタルの圧縮強さを予測したところ、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さの推測値は62.1±2.7(偏差は3σを示す。)N/mmであった。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the learned neural network obtained first (in the case where learning data is not added) and the monitoring data of the prediction sample (brain specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount and P 2 O) 5 ), the mortar compressive strength at 28 days of age was predicted. The estimated value of mortar compressive strength at 28 days of age was 62.1 ± 2.7 (deviation was 3σ). N / mm 3

Figure 2017178648
Figure 2017178648

[第1の解析度判定値が第一の設定値以上の場合]
[実施例2]
学習用のサンプルとしてサンプリング時間の異なる59個の普通ポルトランドセメントを、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じて混練し、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを測定して、学習データ(評価データの実測値)とした。
また、上記59個の普通ポルトランドセメントのブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量(NaO+0.658×KO)、及びP量を測定して、学習データ(監視データの実測値)を得た。
なお、各鉱物の量は、粉末X線回折装置にて、測定範囲:2θ=10〜65°の範囲で測定を行い、リ−トベルト解析ソフトによって計算されたCS、CS、CA、CAF、の各鉱物の量である。
また、モニター用のサンプルとして、前記59個のサンプルとはサンプリング時間の異なる10個の普通ポルトランドセメントを用いて、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを学習データと同様に測定して、モニターデータ(評価データの実測値)とした。
さらに、上記10個の普通ポルトランドセメントのブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量を学習データと同様に測定して、モニターデータ(監視データの実測値)とした。
[When the first analysis degree determination value is greater than or equal to the first set value]
[Example 2]
59 normal Portland cements with different sampling times as samples for learning were kneaded according to “JIS R 5201 (cement physical test method)”, and the compressive strength of the mortar at the age of 28 days was measured. Learning data (actually measured evaluation data) was used.
In addition, the above 59 ordinary Portland cements were measured for the Blaine specific surface area, the amount of each mineral, the total alkali amount (Na 2 O + 0.658 × K 2 O), and the amount of P 2 O 5 to obtain learning data (monitoring data). Obtained).
The amount of each mineral was measured with a powder X-ray diffractometer in the measurement range: 2θ = 10 to 65 °, and C 3 S, C 2 S, C calculated by Rietveld analysis software. It is the amount of each mineral of 3 A and C 4 AF.
In addition, 10 normal Portland cements with different sampling times from the 59 samples were used as monitoring samples, and the mortar compressive strength at the age of 28 days was measured in the same manner as the learning data. Data (actually measured evaluation data) was used.
Further, the Blaine specific surface area, the amount of each mineral, the total alkali amount, and the P 2 O 5 amount of the above 10 ordinary Portland cements were measured in the same manner as the learning data to obtain monitor data (actual value of monitoring data). .

上記学習データを用いてニューラルネットワークの学習を行った。ニューラルネットワークとしては、入力層、中間層及び出力層を有する階層型のニューラルネットワークを用いた。ニューラルネットワークの初期学習回数は10,000回に設定した。
得られたニューラルネットワークを用いて、σとσを算出したところ、σとσの関係はσ<σであった。
その後、ニューラルネットワークを初期化し、上記学習データとモニターデータを用いて、ニューラルネットワークの学習を前記学習回数に0.95を乗じた数の学習回数(端数切捨て)行うことを、学習後のニューラルネットワークを用いて算出されたσとσの関係がσ≧σとなるまで繰り返した。
σとσの関係がσ≧σとなった後、解析度判定値を算出したが、予め定めた第一の設定値である6%未満とはならず、最も小さい解析度判定値は7.4%であった。最も小さい解析度判定値を算出した際のニューラルネットワークを学習済みのニューラルネットワークとした。
なお、第二の解析度判定値の設定値は20%とした。
A neural network was learned using the learning data. As the neural network, a hierarchical neural network having an input layer, an intermediate layer, and an output layer was used. The initial learning number of the neural network was set to 10,000 times.
When σ L and σ M were calculated using the obtained neural network, the relationship between σ L and σ M was σ LM.
Thereafter, the neural network is initialized, and the learning network and the monitor data are used to perform learning of the neural network by performing the number of learning times (rounded down) by multiplying the number of learning times by 0.95. It repeated until the relationship of (sigma) L calculated using (sigma) L and (sigma) M became (sigma) L > = (sigma) M.
After the relationship between σ L and σ M becomes σ L ≧ σ M , the analytical determination value is calculated, but it is not less than 6%, which is the predetermined first setting value, and is the smallest analytical determination. The value was 7.4%. The neural network at the time of calculating the smallest analytical determination value is a learned neural network.
The set value of the second analysis degree determination value was 20%.

学習データの評価データの実測値である材齢28日におけるモルタルの圧縮強さと、学習データの監視データの実測値であるブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量の各々について、無相関検定を行った。
材齢28日におけるモルタルの圧縮強さと、ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量の各々との相関係数を表4に示す。学習データの監視データの実測値のうち、5%の有意水準(相関係数が0.197を超える、または、−0.197未満であるもの )で有意であった学習データは、CA量と全アルカリ量であった。
Compressive strength of mortar at the age of 28 days, which is an actual measurement value of learning data, and a brane specific surface area, an amount of each mineral, a total alkali amount, and a P 2 O 5 amount, which are actual values of monitoring data of learning data An uncorrelated test was performed for each of the above.
Table 4 shows the correlation coefficient between the compressive strength of the mortar at the age of 28 days and the specific surface area of the brane, the amount of each mineral, the total alkali amount, and the P 2 O 5 amount. Of the measured values of the monitoring data of the learning data, the learning data that is significant at the significance level of 5% (the correlation coefficient is greater than 0.197 or less than −0.197) is C 3 A Amount and total alkali amount.

Figure 2017178648
Figure 2017178648

上記無相関検定より有意であると判定されたCA量および全アルカリ量について、全アルカリ量をx軸とし、CA量をy軸とする座標空間に学習データ(監視データの実測値)における全アルカリ量とCA量のデータをプロットした。
プロットした学習データ同士を結ぶことで形成される、学習データの全てを包含する領域であって、該領域の面積が最大となるよう形成される領域を、予測可能監視データ領域として設定した(図2a参照)。
For the C 3 A amount and the total alkali amount determined to be significant from the above uncorrelated test, the learning data (actual value of the monitoring data is displayed in the coordinate space where the total alkali amount is the x axis and the C 3 A amount is the y axis. ) Data of total alkali amount and C 3 A amount were plotted.
A region that is formed by connecting the plotted learning data and that includes all of the learning data and has the maximum area is set as a predictable monitoring data region (see FIG. 2a).

得られた学習済みのニューラルネットワークの学習に使用した、学習データの監視データの実測値(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)について、それぞれ平均値と平均2乗誤差を算出した。
結果を表5に示す。なお、表5において、予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値を示す。
For the actual values (brane specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) of the monitoring data of the learning data used for learning of the obtained learned neural network, the average value and the average The square error was calculated.
The results are shown in Table 5. In Table 5 shows the measured values of the monitoring data of the prediction for the sample (Blaine specific surface area, the amount of each mineral, total alkali content, and P 2 O 5 amount).

Figure 2017178648
Figure 2017178648

予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値のうち、ブレーン比表面積の実測値は、学習データのブレーン比表面積の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値であった。具体的には、予測用サンプルのブレーン比表面積の実測値(3,290cm/g)は、学習データのブレーン比表面積の実測値の平均値(3,180cm/g)から、平均2乗誤差(σ)を加算した数値(3,228cm/g)よりも大きいものである。
このため、上記学習済みのニューラルネットワークと、セメント製造における監視データの実測値を用いて、予評価データの推測値(例えば、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さ)を予測した場合、予測精度が低くなるおそれがある。
Of the measured values of the monitoring data of the prediction sample (brain specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount), the measured value of the brane specific surface area is the measured value of the brane specific surface area of the learning data. It was a numerical value outside the range of the mean value ± mean square error (σ). Specifically, the actual value (3,290 cm 2 / g) of the brain specific surface area of the prediction sample is the mean square of the average value (3,180 cm 2 / g) of the actual brain surface area of the learning data. It is larger than the numerical value (3,228 cm 2 / g) obtained by adding the error (σ).
Therefore, when the estimated value of the pre-evaluation data (for example, the compressive strength of mortar at the age of 28 days) is predicted using the learned neural network and the actual measurement value of the monitoring data in cement production, the prediction accuracy May be low.

そこで、監視データ(ブレーン比表面積)の実測値が、上記学習データの監視データ(ブレーン比表面積)の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である学習データであって、かつ、上記の学習データ及びモニターデータとは異なる新たな学習データ15個(前回のニューラルネットワークの学習に使用した学習データの約25%に相当する個数)を、新たな学習データとして、上記59個の学習データに追加して、合計74個の学習データを、新たな学習データ群とした。
なお、新たな学習用データのブレーン比表面積以外の監視データ(各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値は、学習データ(新たな学習データを追加する前の学習データ)のブレーン比表面積以外の監視データ(各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値と範囲内の数値が混在するものであった。
Therefore, the actual measurement value of the monitoring data (Blaine specific surface area) is learning data that is a value outside the range of the average value ± average square error (σ) of the actual measurement value of the monitoring data (Brain specific surface area) of the learning data. In addition, 15 new learning data different from the above learning data and monitor data (the number corresponding to about 25% of the learning data used in the previous neural network learning) are used as new learning data. In addition to the 59 learning data, a total of 74 learning data was used as a new learning data group.
Note that the actual values of monitoring data (amount of minerals, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) other than the brain specific surface area of the new learning data are the learning data (learning before adding new learning data). Data) of the monitoring data (amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) other than the Blaine specific surface area, the average value ± the mean square error (σ) outside the range and within the range The numbers were mixed.

新たな学習データ(74個)とモニターデータを用いてニューラルネットワークの学習を10,000回行った。得られたニューラルネットワークを用いて、σとσを算出したところ、σとσの関係はσ<σであった。その後、ニューラルネットワークを初期化し、上記学習データとモニターデータを用いて、ニューラルネットワークの学習を、前記学習回数に0.95を乗じた数の学習回数(端数切捨て)行うことを、学習後のニューラルネットワークを用いて算出されたσとσの関係がσ≧σとなるまで繰り返した。
σとσの関係がσ≧σとなった後、解析度判定値を算出したところ、5.8%であり、予め定めた第一の設定値である6%未満であったので、ニューラルネットワークの学習を終了した。
再度のニューラルネットワークの学習に使用した学習データのブレーン比表面積(監視データ)の実測値の平均値は3,190cm/gであり、平均2乗誤差(σ)は65であり、予測用サンプルのブレーン比表面積の実測値は、依然として、学習データのブレーン比表面積の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の数値範囲外の数値であった。
Neural network learning was performed 10,000 times using new learning data (74 pieces) and monitor data. When σ L and σ M were calculated using the obtained neural network, the relationship between σ L and σ M was σ LM. After that, the neural network is initialized, and the learning data and the monitor data are used to learn the neural network by performing the number of learning times (rounded down) by multiplying the number of learning times by 0.95. The relationship between σ L and σ M calculated using the network was repeated until σ L ≧ σ M.
After the relationship between σ L and σ M became σ L ≧ σ M , the analytical determination value was calculated to be 5.8%, which was less than the predetermined first set value of 6%. So I finished learning neural networks.
The average value of the measured values of the brain specific surface area (monitoring data) of the learning data used for the second neural network learning is 3,190 cm 2 / g, the mean square error (σ) is 65, and the prediction sample The actual measured value of Blain specific surface area was still a value outside the numerical range of the average value ± average square error (σ) of the actual measured value of Blain specific surface area of the learning data.

そこで、ブレーン比表面積(監視データ)の実測値が、上記学習データのブレーン比表面積(監視データ)の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である学習データであって、かつ、上記の学習データ及びモニターデータとは異なる新たな学習データ44個(追加した学習データの合計個数(59個)は、最初のニューラルネットワークの学習に使用した学習データの個数の100%に相当する個数)を、新たな学習データとして、上記74個の学習データに追加して、合計118個の学習データを、新たな学習データ群として使用して、上述したニューラルネットワークの学習と同様に、ニューラルネットワークの学習を再度行った。
再度のニューラルネットワークの学習に使用した学習データの監視データの実測値(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)について、それぞれ平均値と平均2乗誤差を算出した。
結果を表6に示す。なお、表6において、参考として予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量)の実測値を示す。
再度のニューラルネットワークの学習に使用した学習データのブレーン比表面積(監視データ)の実測値の、平均値は3,210cm/gであり、平均2乗誤差(σ)は94であり、予測用サンプルのブレーン比表面積の実測値は、学習データのブレーン比表面積の実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値であった。
Therefore, the actual measurement value of the brain specific surface area (monitoring data) is the learning data that is a value outside the range of the average value ± average square error (σ) of the actual measurement value of the brain specific surface area (monitoring data) of the learning data. 44 new learning data different from the above learning data and monitor data (the total number of added learning data (59) is 100% of the number of learning data used for learning of the first neural network. Is added to the 74 learning data as new learning data, and a total of 118 learning data is used as a new learning data group, similar to the above-described neural network learning. The neural network was learned again.
Calculate the average value and mean square error for the actual values (brane specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount, and P 2 O 5 amount) of the monitoring data of the learning data used for the second neural network learning. did.
The results are shown in Table 6. Incidentally, it is shown in Table 6, the monitoring data of the prediction for the sample by reference to the measured value of (Blaine specific surface area, the amount of each mineral, total alkali content, and P 2 O 5 amount).
The actual value of the brain specific surface area (monitoring data) of the learning data used for the second neural network learning is 3,210 cm 2 / g, and the mean square error (σ) is 94, which is used for prediction. The actual measured value of the brain specific surface area of the sample was a numerical value within the range of the average value ± average square error (σ) of the actual measured value of the brain specific surface area of the learning data.

Figure 2017178648
Figure 2017178648

ニューラルネットワークの学習に使用した学習データ(118個)の評価データの実測値である材齢28日におけるモルタルの圧縮強さと、学習データの監視データの実測値であるブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量の各々について、無相関検定を行った。
材齢28日におけるモルタルの圧縮強さと、ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量、及びP量の各々との相関係数を表7に示す。学習データの監視データの実測値のうち、5%の有意水準(相関係数が0.160を超えるもの、または、−0.160未満のもの)で有意であった学習データは、前回の無相関検定同様にCA量と全アルカリ量であった。
Compressive strength of mortar at the age of 28 days, which is an actual measurement value of the learning data (118) used for learning of the neural network, a brain specific surface area which is an actual measurement value of the monitoring data of the learning data, and the amount of each mineral For each of the total alkali amount and the P 2 O 5 amount, an uncorrelated test was performed.
Table 7 shows the correlation coefficient between the compressive strength of the mortar at the age of 28 days, the specific surface area of the brane, the amount of each mineral, the total alkali amount, and the P 2 O 5 amount. Of the measured values of the monitoring data of the learning data, the learning data that was significant at a significance level of 5% (those with a correlation coefficient exceeding 0.160 or less than -0.160) The amount of C 3 A and the total amount of alkali were the same as in the correlation test.

Figure 2017178648
Figure 2017178648

上記、無相関検定より有意であると判定されたCA量および全アルカリ量について、全アルカリ量をx軸とし、CA量をy軸とする座標空間に学習データ(監視データの実測値)における全アルカリ量とCA量のデータをプロットした。
プロットされた学習データ同士を結ぶことで形成される、学習データの全てを包含する領域であって、該領域の面積が最大となるよう形成される領域を、予測可能監視データ領域として設定した(図2b参照)。
上記座標空間に、予測用サンプルの監視データ(全アルカリ量、CA量)の実測値をプロットしたところ、予測可能監視データ領域範囲内であった。
Regarding the C 3 A amount and the total alkali amount determined to be significant from the above-described uncorrelated test, the learning data (actual measurement of monitoring data) is performed in a coordinate space in which the total alkali amount is the x axis and the C 3 A amount is the y axis. Data) of the total alkali amount and C 3 A amount in (Value).
A region that is formed by connecting the plotted learning data and that includes all of the learning data and that has the maximum area is set as a predictable monitoring data region ( See FIG. 2b).
When the measured values of the monitoring data (total alkali amount, C 3 A amount) of the prediction sample were plotted in the coordinate space, they were within the predictable monitoring data area range.

得られた学習済みのニューラルネットワークの入力層に、予測用サンプルの監視データの実測値(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量及びP量)を入力し、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さの推測値を得た。該推測値は64.7±4.8(偏差は3σを示す。)N/mmであった。
また、予測用サンプルの材齢28日におけるモルタルの圧縮強さの実測値は63.5N/mmであった。
The actual values (brane specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount and P 2 O 5 amount) of the monitoring data of the prediction sample are input to the input layer of the obtained learned neural network, and the material age is 28 days. An estimate of the compressive strength of the mortar was obtained. The estimated value was 64.7 ± 4.8 (deviation shows 3σ) N / mm 2 .
Moreover, the measured value of the compressive strength of the mortar at the age of 28 days of the sample for prediction was 63.5 N / mm < 2 >.

[比較例2]
59個の学習データを使用してニューラルネットワークの学習を行った後、学習データの追加とニューラルネットワークの再学習を行わない以外は実施例2と同様にして、得られた学習済みのニューラルネットワークの入力層に、予測用サンプルの監視データ(ブレーン比表面積、各鉱物の量、全アルカリ量及びP量)の実測値を入力し、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さの推測値を得た。該推測値は65.5±5.6N(偏差は3σを示す。)/mmであった。
[Comparative Example 2]
After learning the neural network using 59 pieces of learning data, the obtained learned neural network was obtained in the same manner as in Example 2 except that the learning data was not added and the neural network was not re-learned. In the input layer, the measured values of the monitoring data (brane specific surface area, amount of each mineral, total alkali amount and P 2 O 5 amount) of the sample for prediction are input, and the estimated value of the compressive strength of the mortar at the age of 28 days Got. The estimated value was 65.5 ± 5.6 N (deviation shows 3σ) / mm 2 .

実施例2で得られた評価データの推測値(64.7±4.8N/mm)と、比較例2で得られた評価データの推測値(65.5±5.6N/mm)を比較すると、実施例2で得られた推測値は、比較例2で得られた推測値よりも、実測値(63.5N/mm)に近く、より信頼性が高いことがわかる。 Estimated value of evaluation data obtained in Example 2 (64.7 ± 4.8 N / mm 2 ) and estimated value of evaluation data obtained in Comparative Example 2 (65.5 ± 5.6 N / mm 2 ) The estimated value obtained in Example 2 is closer to the actually measured value (63.5 N / mm 2 ) than the estimated value obtained in Comparative Example 2, and it can be seen that the reliability is higher.

Claims (6)

入力層及び出力層を有するニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造条件の予測方法であって、
上記入力層は、セメント製造における監視データの実測値を入力するためのものであり、上記出力層は、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力するためのものであり、
上記監視データと上記評価データの組み合わせが、
(i)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータである組み合わせ、または、
(ii)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせ、であり、
(A)ニューラルネットワークの学習に使用する、監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせである学習データの複数からなる学習データ群の初期設定を行う工程と、
(B)学習回数の初期設定を行う工程と、
(C)設定された学習データ群を用いて、ニューラルネットワークの学習を、前工程で設定された学習回数行う工程と、
(D)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(C)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)、及び、ニューラルネットワークの学習結果の信頼性を確認するための監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせであるモニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(C)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)を算出し、算出されたσとσの関係がσ≧σである場合、工程(E)を実施し、算出されたσとσの関係がσ<σである場合、工程(F)を実施する工程と、
(E)直近の工程(B)で設定された学習回数および再設定された直近のニューラルネットワークの学習回数のいずれの学習回数よりも大きい学習回数を、工程(B)において新たな学習回数として再設定し、再度工程(C)〜(D)を実施する工程と、
(F)直近のニューラルネットワークの学習で実施された学習回数を減らした学習回数を、新たな学習回数として再設定する工程と、
(G)設定された学習データ群を用いて、ニューラルネットワークの学習を直近の工程(F)で設定された学習回数行う工程と、
(H)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(G)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)、及び、モニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(G)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)を算出し、算出されたσとσの関係がσ≧σである場合、工程(J)を実施し、算出されたσとσの関係がσ<σである場合、工程(I)を実施する工程と、
(I)直近の工程(G)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め設定された回数を超えている場合、再度工程(F)〜(H)を実施し、直近の工程(G)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値以下の場合、工程(M)を実施する工程と、
(J)下記式(1)を用いて解析度判定値を算出し、該解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満である場合、ニューラルネットワークの学習を終了し工程(K)を実施する工程と、上記解析度判定値が予め定めた第一の設定値以上である場合、工程(M)を実施する工程と、
(K)セメント製造における監視データの実測値が、設定された学習データ群における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲内の数値である場合には、工程(R)を実施し、範囲外の数値である場合には、工程(L)を実施する工程と、
(L)監視データの実測値が、設定された学習データ群における、監視データの実測値の平均値±平均2乗誤差(σ)の範囲外の数値である学習データであって、上記学習データ群に含まれない1個以上の学習データを、上記学習データ群に追加して新たな学習データ群に設定した後、工程(C)以降を実施する工程と
(M)工程(B)を実施した回数の大きさについての判定を行い、該回数が予め設定した回数以下である場合は、工程(N)を実施し、該回数が予め設定した回数を超える場合には工程(O)を実施する工程と、
(N)学習条件の初期化を行って、再度工程(B)〜(J)を実施する工程と、
(O)工程(J)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満である場合、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(J)におけるニューラルネットワークを、学習済みのニューラルネットワークとした後、工程(P)を実施し、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値以上である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(P)工程(J)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(J)において、学習データとして使用した監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせについて無相関検定を行い、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの種類が2種以上である場合、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの全種類を座標軸とする座標空間に学習データとして使用した監視データの実測値をプロットし、座標空間において、プロットされた監視データ同士を結ぶことで形成される監視データの全てを包含する領域であって、該領域が最大となるように監視データ同士を結ぶことで形成される領域を、予測可能監視データ領域として設定した後、工程(Q)を実施し、5%の有意水準で有意であると判断された監視データが0または1種類である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(Q)セメント製造における監視データの実測値が、工程(P)で設定した予測可能監視データ領域に含まれる場合、セメントの品質または製造条件の予測を高い精度で行うことができると判断し、工程(K)を実施し、セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれない場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(R)学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、上記ニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力してセメントの品質または製造条件を予測する工程と、
を含むことを特徴とするセメントの品質または製造条件の予測方法。
Figure 2017178648
(上記式(1)中、学習データの平均2乗誤差(σ)とは、学習データの監視データの実測値を学習後のニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σ)である。評価データの推測値の平均値とは、学習データの監視データの実測値を学習後のニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値の平均値である。)
A method for predicting cement quality or manufacturing conditions using a neural network having an input layer and an output layer,
The input layer is for inputting actual values of monitoring data in cement manufacturing, and the output layer is for outputting estimated values of evaluation data related to evaluation of cement quality or manufacturing conditions. Yes,
The combination of the monitoring data and the evaluation data is
(I) The monitoring data is one or more types of data selected from data on cement clinker raw materials, data on cement clinker firing conditions, data on cement grinding conditions, and data on cement clinker, and A combination in which the evaluation data is one or more types of data selected from data on raw materials of cement clinker, data on firing conditions of cement clinker, data on grinding conditions of cement, data on cement clinker, and data on cement, or
(Ii) The monitoring data is one or more types of data selected from among data relating to cement clinker raw materials, data relating to cement clinker firing conditions, data relating to cement grinding, data relating to cement clinker, and data relating to cement. And the evaluation data is a combination of data relating to physical properties of a composition formed by kneading cement and water,
(A) initializing a learning data group composed of a plurality of learning data, which is a combination of the actual measurement value of the monitoring data and the actual measurement value of the evaluation data, used for learning of the neural network;
(B) initial setting of the number of learning times;
(C) using the set learning data group, learning the neural network, the number of learning times set in the previous step,
(D) An estimated value of the evaluation data obtained by inputting the actual measurement value of the monitoring data of the learning data to the input layer of the neural network obtained by the learning of the latest step (C) and the actual measurement of the evaluation data of the learning data Of the monitoring data in the monitor data, which is a combination of the measured value of the monitoring data and the evaluation value of the evaluation data for confirming the reliability of the mean square error (σ L ) with the value and the learning result of the neural network Mean square error between the estimated value of the evaluation data obtained by inputting the actual measurement value to the input layer of the neural network obtained by the learning of the most recent step (C) and the actual measurement value of the evaluation data in the monitor data (Σ M ) is calculated, and when the calculated relationship between σ L and σ M is σ L ≧ σ M , step (E) is performed, and the calculated relationship between σ L and σ M is σ L < If σ M , perform step (F) And a process of
(E) A learning number larger than any of the learning number set in the most recent step (B) and the reset number of learning times of the latest neural network is set as a new learning number in step (B). Setting and performing steps (C) to (D) again;
(F) resetting the number of learnings obtained by reducing the number of learnings performed in the learning of the latest neural network as a new number of learnings;
(G) Using the set learning data group, performing neural network learning the number of learning times set in the most recent step (F);
(H) The actual value of the monitoring data of the learning data is input to the input layer of the neural network obtained by the learning of the latest step (G), and the estimated value of the evaluation data obtained and the actual measurement of the evaluation data of the learning data Obtained by inputting the mean square error (σ L ) with the measured value and the actual measurement value of the monitoring data in the monitoring data to the input layer of the neural network obtained by the learning of the latest step (G). When the mean square error (σ M ) between the estimated value of the evaluation data and the actually measured value of the evaluation data in the monitor data is calculated, and the relationship between the calculated σ L and σ M is σ L ≧ σ M , Performing the step (J) and performing the step (I) when the calculated relationship between σ L and σ M is σ LM ;
(I) If the number of learning times of the neural network in the most recent step (G) exceeds a preset number, steps (F) to (H) are performed again, and the neural network in the most recent step (G) is executed. A step of performing the step (M) when the number of learning is less than or equal to a predetermined number;
(J) An analytical determination value is calculated using the following equation (1), and when the analytical determination value is less than a predetermined first set value, learning of the neural network is terminated and step (K) is performed. A step of performing and a step of performing the step (M) when the analysis degree determination value is equal to or greater than a predetermined first set value;
(K) When the actual measurement value of the monitoring data in cement production is a numerical value within the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement value of the monitoring data in the set learning data group, (R) is carried out, and when it is a numerical value outside the range, the step of carrying out the step (L),
(L) The learning data in which the actual measurement value of the monitoring data is a numerical value outside the range of the average value ± average square error (σ G ) of the actual measurement value of the monitoring data in the set learning data group, After one or more learning data not included in the data group is added to the learning data group and set as a new learning data group, the step (C) and the subsequent steps are performed. (M) Step (B) A determination is made as to the size of the performed number of times, and if the number of times is less than or equal to a preset number, step (N) is performed, and if the number exceeds the preset number of times, step (O) is performed. The steps to implement;
(N) initializing the learning conditions and performing steps (B) to (J) again;
(O) Of all the analytical determination values calculated in step (J), when the smallest analytical determination value is less than a predetermined second set value, the smallest analytical determination value can be obtained. If the neural network in the step (J) is a learned neural network, then the step (P) is performed, and if the smallest analytical determination value is greater than or equal to a predetermined second set value, the cement quality Or the process of determining that the manufacturing conditions cannot be predicted and terminating the prediction,
(P) The actual measurement value and evaluation data of the monitoring data used as learning data in the step (J) in which the smallest analysis degree determination value can be obtained among all the analysis degree determination values calculated in the step (J). An uncorrelated test was performed on the combination of measured values of, and when there were two or more types of monitoring data judged to be significant at the 5% significance level, it was judged to be significant at the 5% significance level. Plot actual values of monitoring data used as learning data in a coordinate space with all types of monitoring data as coordinate axes, and include all of the monitoring data formed by connecting the plotted monitoring data in the coordinate space After setting the area formed by connecting the monitoring data so that the area is maximized as the predictable monitoring data area, the process (Q) is performed, % When monitoring data is determined to be significant at a significance level of 0 or 1 kind, the step of terminating the prediction is determined that it is not possible to predict the quality or production conditions of the cement,
(Q) If the actual value of monitoring data in cement production is included in the predictable monitoring data area set in step (P), it is determined that the quality of cement or the production conditions can be predicted with high accuracy, Step (K) is carried out, and if the actual value of the monitoring data in cement production is not included in the predictable monitoring data area, it is determined that the cement quality or manufacturing conditions cannot be predicted and the prediction is terminated. Process,
(R) An estimated value of evaluation data related to evaluation of cement quality or manufacturing conditions is input from the output layer of the neural network by inputting an actual value of monitoring data in cement manufacturing to the input layer of the learned neural network. To output cement and predict cement quality or manufacturing conditions;
A method for predicting cement quality or manufacturing conditions, comprising:
Figure 2017178648
(In the above equation (1), the mean square error (σ L ) of the learning data is an estimation of the evaluation data obtained by inputting the measured value of the monitoring data of the learning data to the input layer of the neural network after learning. The mean square error (σ L ) between the value and the actual measurement value of the evaluation data of the learning data The average value of the estimated value of the evaluation data is the input of the neural network after learning the actual measurement value of the monitoring data of the learning data (This is the average estimated value of the evaluation data obtained by entering the layer.)
上記工程(L)で追加する学習データの数が、設定された学習データ群における学習データの数の8%以上である請求項1に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。   The method for predicting cement quality or manufacturing conditions according to claim 1, wherein the number of learning data added in the step (L) is 8% or more of the number of learning data in the set learning data group. 上記解析度判定値の予め定めた第一の設定値が10%以下であり、上記解析度判定値の予め定めた第二の設定値が上記第一の設定値よりも大きくかつ30%以下である請求項1または2に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。   The predetermined first setting value of the analysis degree determination value is 10% or less, and the predetermined second setting value of the analysis degree determination value is larger than the first setting value and 30% or less. 3. A method for predicting cement quality or production conditions according to claim 1 or 2. 上記ニューラルネットワークが、上記入力層と上記出力層の間に中間層を有する階層型のニューラルネットワークである請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。   The method for predicting cement quality or manufacturing conditions according to any one of claims 1 to 3, wherein the neural network is a hierarchical neural network having an intermediate layer between the input layer and the output layer. 上記監視データと上記評価データの組み合わせは、上記監視データが、セメントに関するデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせであり、上記監視データである、セメントに関するデータは、セメントのブレーン比表面積、鉱物組成、及び化学組成であり、上記評価データである、上記セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータは、モルタルの圧縮強さである請求項1〜4のいずれか1項に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。   The combination of the monitoring data and the evaluation data is a combination in which the monitoring data is data relating to cement, and the evaluation data is data relating to physical properties of a composition obtained by kneading cement and water, The data relating to cement, which is monitoring data, is the brane specific surface area, mineral composition, and chemical composition of the cement, and the data relating to the physical properties of the composition obtained by kneading the cement and water, which is the evaluation data, is that of mortar. It is compressive strength, The prediction method of the quality of cement or manufacturing conditions of any one of Claims 1-4. 上記監視データの値を人為的に変動させて得られた上記評価データの推測値に基づいて、セメントの製造条件を最適化する請求項1〜5のいずれかに記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。

The cement quality or production conditions according to any one of claims 1 to 5, wherein the cement production conditions are optimized based on an estimated value of the evaluation data obtained by artificially changing the value of the monitoring data. Prediction method.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018007361A1 (en) 2017-09-19 2019-03-21 Suzuki Motor Corporation LUBRICATION OF A COMBUSTION ENGINE
JP2021534055A (en) * 2019-07-16 2021-12-09 東北大学Northeastern University How to determine the total alumina production index based on a multi-scale deep convolutional neural network

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0383155A (en) * 1989-08-28 1991-04-09 Fujitsu Ltd Learning controller
JPH05250164A (en) * 1992-03-04 1993-09-28 Hitachi Ltd Learning method
WO2012086754A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 太平洋セメント株式会社 Cement quality/manufacturing condition measurement method
WO2013179702A1 (en) * 2012-05-30 2013-12-05 太平洋セメント株式会社 Method for predicting quality or manufacturing condition of cement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0383155A (en) * 1989-08-28 1991-04-09 Fujitsu Ltd Learning controller
JPH05250164A (en) * 1992-03-04 1993-09-28 Hitachi Ltd Learning method
WO2012086754A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 太平洋セメント株式会社 Cement quality/manufacturing condition measurement method
WO2013179702A1 (en) * 2012-05-30 2013-12-05 太平洋セメント株式会社 Method for predicting quality or manufacturing condition of cement

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018007361A1 (en) 2017-09-19 2019-03-21 Suzuki Motor Corporation LUBRICATION OF A COMBUSTION ENGINE
JP2021534055A (en) * 2019-07-16 2021-12-09 東北大学Northeastern University How to determine the total alumina production index based on a multi-scale deep convolutional neural network
JP7078294B2 (en) 2019-07-16 2022-05-31 東北大学 How to determine the total alumina production index based on a multi-scale deep convolutional neural network

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