JP2018197698A - Material estimation device, and material estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属板の材質を推定する材質推定装置及び材質推定方法に関する。 The present invention relates to a material estimation device and a material estimation method for estimating the material of a metal plate.
鋼板、アルミニウム合金板(Al合金板)等の金属板は、溶解工程(鋼板であれば製鋼工程)、熱間圧延工程、冷却工程、冷間圧延行程、焼鈍工程等の各工程を経て製造される。かかる金属板の硬度等の材質は製品の重要な品質指標であり、上記の各工程での操業条件により製品の材質が左右される。このため、従来、製造工程における操業条件を用いて、金属板の材質を推定することが行われている。例えば特許文献1には、Al合金板の製造における工程毎の金属組織(析出物量、結晶粒径、合金元素の固溶量、残留応力等)を操業条件に基づいて算出し、得られた金属組織に基づいてAl合金板の材質を推定する方法が開示されている。 Metal plates such as steel plates and aluminum alloy plates (Al alloy plates) are manufactured through various steps such as a melting step (steel making step if steel plate), a hot rolling step, a cooling step, a cold rolling step, and an annealing step. The The material such as hardness of the metal plate is an important quality index of the product, and the material of the product depends on the operating conditions in each of the above steps. For this reason, estimating the material of a metal plate conventionally using the operation conditions in a manufacturing process is performed. For example, in Patent Literature 1, the metal structure obtained by calculating the metal structure (precipitate amount, crystal grain size, solid solution amount of alloy element, residual stress, etc.) for each process in the production of an Al alloy plate based on the operating conditions. A method for estimating the material of an Al alloy plate based on the structure is disclosed.
しかしながら、操業条件と材質との関係は非常に複雑であり、実際の製造設備に合わせて操業条件から材質を推定することは容易ではない。例えば、上記の特許文献1に開示された方法では、各工程での金属組織を正確に算出することは困難であり、このため、高精度に材質を推定することは難しい。 However, the relationship between the operating conditions and the materials is very complicated, and it is not easy to estimate the materials from the operating conditions according to the actual manufacturing equipment. For example, in the method disclosed in Patent Document 1 described above, it is difficult to accurately calculate the metal structure in each process, and thus it is difficult to estimate the material with high accuracy.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記課題を解決することができる材質推定装置及び材質推定方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The main objective is to provide the material estimation apparatus and material estimation method which can solve the said subject.
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の材質推定装置は、金属板を処理する処理工程における操業条件が与えられた場合に、前記処理工程によって処理される金属板の材質を推定し、第1次推定材質を出力する推定モデルと、過去に処理された金属板についての操業条件である過去操業条件、前記推定モデルに前記過去操業条件を与えたときの第1次推定材質である過去第1次推定材質、及び前記過去操業条件によって処理された金属板の材質の実績値を対応付けて記憶する実績データベースと、材質推定対象の金属板に係る操業条件を受け付ける受付手段と、前記実績データベースに記憶された互いに対応する前記過去操業条件、前記過去第1次推定材質、及び前記材質の実績値に基づいて、前記受付手段によって受け付けられた前記操業条件を前記推定モデルに与えたときに出力される前記第1次推定材質を補正し、補正後の第2次推定材質を算出する補正手段と、前記補正手段によって算出された前記第2次推定材質を出力する出力部とを備える。 In order to solve the above-described problems, the material estimation apparatus according to one aspect of the present invention provides a material for a metal plate to be processed by the processing step when an operation condition is given in the processing step for processing the metal plate. An estimation model for estimating and outputting a primary estimation material, a past operation condition that is an operation condition for a previously processed metal plate, and a primary estimation material when the past operation condition is given to the estimation model A past record database that stores the past primary estimated material and a past record value of the material of the metal plate processed according to the previous operation condition, and a reception unit that receives the operation condition of the metal plate to be estimated. , Based on the past operation conditions corresponding to each other stored in the record database, the first primary estimated material, and the record value of the material. Further, the first estimated material output when the operating condition is given to the estimated model is corrected, the corrected second estimated material is calculated, and the first calculated by the correcting unit. An output unit that outputs the secondary estimated material.
この態様において、前記材質推定装置は、前記操業条件に応じて前記第1次推定材質を補正するための補正値を算出する補正関数を、前記互いに対応する前記過去操業条件、前記過去第1次推定材質、及び前記材質の実績値に基づいて導出する導出手段をさらに備え、前記補正手段は、前記導出手段によって導出された前記補正関数に、前記受付手段によって受け付けられた操業条件を与えて前記補正値を算出し、算出された前記補正値を前記第1次推定材質に適用して前記第2次推定材質を算出するように構成されていてもよい。 In this aspect, the material estimation device uses a correction function for calculating a correction value for correcting the first estimated material in accordance with the operation condition, the past operation condition corresponding to the past operation condition, and the past first order. Further comprising derivation means for deriving based on the estimated material and the actual value of the material, the correction means gives the operation condition accepted by the acceptance means to the correction function derived by the derivation means, and A correction value may be calculated, and the calculated second correction material may be calculated by applying the calculated correction value to the first estimated material.
また、上記態様において、前記導出手段は、複数の前記過去操業条件と、複数の前記過去第1次推定材質及び前記実績値の差との関係を近似した前記補正関数を導出するように構成されていてもよい。 In the above aspect, the derivation means is configured to derive the correction function approximating a relationship between a plurality of the past operation conditions and a plurality of the past first estimated materials and the difference between the actual values. It may be.
また、上記態様において、前記材質推定装置は、前記実績データベースから、前記受付手段によって受け付けられた前記操業条件に類似する前記過去操業条件を特定する特定手段をさらに備え、前記補正手段は、前記特定手段によって特定された前記過去操業条件、並びにこれに対応する前記過去第1次推定材質及び前記材質の実績値に基づいて、前記第2次推定材質を算出するように構成されていてもよい。 In the above aspect, the material estimation apparatus further includes a specifying unit that specifies the past operation condition similar to the operation condition received by the receiving unit from the result database, and the correction unit includes the specifying unit. The second estimated material may be calculated based on the past operation condition specified by the means, the past first estimated material corresponding to the past operation condition, and the actual value of the material.
また、上記態様において、前記出力部は、前記特定手段によって前記操業条件に類似する前記過去操業条件が特定されなかった場合、前記第2次推定材質に代えて、前記第1次推定材質を出力するように構成されていてもよい。 In the above aspect, the output unit outputs the first estimated material instead of the second estimated material when the past operation condition similar to the operation condition is not identified by the identifying unit. It may be configured to.
また、上記態様において、前記受付手段は、前記金属板の長さよりも短い処理設備内でその長手方向に搬送される前記金属板に対して前記処理工程が施される場合に、前記金属板において前記長手方向に沿って設定された複数の管理ポイントが前記処理設備に設置された測定器を通過する度に、前記測定器によって測定された前記管理ポイントにおける物理量のそれぞれを、前記操業条件として受け付けるように構成されており、前記推定モデルは、前記管理ポイントのそれぞれにおける前記操業条件に基づいて、前記管理ポイント毎に前記第1次推定材質を出力するように構成されており、前記補正手段は、前記管理ポイント毎に前記推定モデルから出力された前記第1次推定材質のそれぞれを補正し、前記管理ポイントのそれぞれにおける前記第2次推定材質を算出するように構成されており、前記出力部は、前記管理ポイント毎に前記第2次推定材質を出力するように構成されていてもよい。 Moreover, in the said aspect, when the said process is given with respect to the said metal plate conveyed in the longitudinal direction within the processing facility shorter than the length of the said metal plate, the said reception means is in the said metal plate. Each time a plurality of management points set along the longitudinal direction pass through a measuring device installed in the processing facility, each physical quantity at the management point measured by the measuring device is received as the operation condition. The estimation model is configured to output the first estimated material for each management point based on the operation condition at each of the management points, and the correction unit includes: Correcting each of the first estimated materials output from the estimation model for each management point, and Wherein being configured to calculate the second-order estimated material, the output unit may be configured to output the second-order estimated material for each of the control point.
また、本発明の他の態様の材質推定方法は、金属板を処理する処理工程における操業条件を受け付けるステップと、受け付けられた前記操業条件を、前記処理工程によって処理される金属板の材質を推定し、第1次推定材質を出力する推定モデルに与え、前記第1次推定材質を取得するステップと、過去に処理された金属板についての操業条件である過去操業条件、前記推定モデルに前記過去操業条件を与えたときの第1次推定材質である過去第1次推定材質、及び前記過去操業条件によって処理された金属板の材質の実績値に基づいて、前記推定モデルから取得された前記第1次推定材質を補正し、補正後の第2次推定材質を算出するステップと、算出された前記第2次推定材質を出力するステップとを有する。 The material estimation method according to another aspect of the present invention includes a step of receiving an operation condition in a processing step of processing a metal plate, and an estimation of the material of the metal plate processed by the processing step based on the received operation condition. And providing the estimated model for outputting the first estimated material, obtaining the first estimated material, the past operating condition that is the operating condition for the metal plate processed in the past, and adding the past to the estimated model. The first estimated material that is the first estimated material when the operation condition is given, and the actual value of the material of the metal plate processed according to the past operation condition, the first obtained from the estimated model The method includes a step of correcting the primary estimated material, calculating a corrected second estimated material, and outputting the calculated second estimated material.
本発明に係る材質推定装置及び材質推定方法によれば、操業条件に基づいて高精度に金属板の材質を推定することができる。 According to the material estimation apparatus and the material estimation method according to the present invention, the material of the metal plate can be estimated with high accuracy based on the operation conditions.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及び装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, each embodiment shown below illustrates the method and apparatus for actualizing the technical idea of this invention, Comprising: The technical idea of this invention is not necessarily limited to the following. Absent. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.
本実施の形態では、材質推定装置が、対象の金属板についての製造工程での操業条件(温度、搬送速度、圧力、環境雰囲気、成分など)から推定モデルを用いて金属板の材質(硬度、引張り強度、伸び率など)を推定し、実績データベースに記憶された過去の操業条件、材質の実績値、及び材質の推定値に基づいて、推定された材質を補正し、補正後の材質を出力する。 In the present embodiment, the material estimation device uses the estimation model from the operating conditions (temperature, conveyance speed, pressure, environmental atmosphere, components, etc.) in the manufacturing process for the target metal plate, and the material (hardness, Estimate the tensile strength, elongation, etc.), correct the estimated material based on the past operating conditions, the actual material value, and the estimated material value stored in the actual database, and output the corrected material To do.
<材質推定装置の構成>
図1は、本実施の形態に係る材質推定装置の構成を示す模式図である。材質推定装置10は、金属板20の材質を推定するためのものである。金属板20は、一方向に長く、その長手方向の複数箇所に管理ポイントが設定されている。本実施の形態に係る処理設備30は、金属板20に対して例えば圧延工程(熱間圧延工程、冷間圧延工程)、又は熱処理工程(焼鈍工程、焼入れ工程、冷却工程等)のような金属板20の搬送を伴う処理工程を実施する設備であり、その長さは金属板20の長さよりも短い。金属板20は長手方向に処理設備30内を搬送され、その長手方向に処理対象箇所を変化させながら処理設備30による処理工程が施される。
<Configuration of material estimation device>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the material estimation apparatus according to the present embodiment. The
処理設備30には、この処理設備における処理工程を制御する制御装置31と、複数の測定器32と、基準位置検出器33とが設けられている。制御装置31は、金属板20の製品仕様(板厚、板幅、品種、処理工程が溶解工程である場合は化学成分等)を記憶し、その製品仕様にしたがって処理工程を実施するよう処理設備30を制御する。制御装置31は材質推定装置10に接続されており、製品仕様の情報を材質推定装置10へ出力(送信)する。
The
基準位置検出器33は、処理設備30の金属板20の進入口付近に設置され、直下を通過する金属板20の搬送方向下流側端(以下、「先頭位置」という)を基準位置として検出可能である。基準位置検出器33としては、例えば金属板20の通過によって光が遮られることを検出する光センサを用いることができる。また、金属板20同士が溶接により連結された状態で搬送される場合は、溶接線を基準位置として検出することができる。この場合、基準位置検出器33としては、変位計又は画像センサを用いることができる。基準位置検出器33は材質推定装置10に接続されており、基準位置の検出データを材質推定装置10へ出力する。
The
各測定器32は、加熱又は冷却工程の場合には金属板20の温度(板温)、圧延工程の場合には板厚及び板幅、圧延荷重、搬送速度等の圧延条件等を測定する。各測定器32は材質推定装置10に接続されており、その測定データを材質推定装置10へ出力する。また、金属板20の材質試験を実施する試験装置34が処理設備30の近傍に設けられており、処理工程の後の金属板20が試験装置34に供され、材質試験が行われる。この試験装置34も材質推定装置10に接続されており、その試験結果のデータを材質推定装置10へ出力する。
Each
図2は、本実施の形態に係る材質推定装置10の構成を示すブロック図である。材質推定装置10は、コンピュータ11によって実現される。コンピュータ11は、本体110と、入力部120と、表示部130とを備えている。本体110は、CPU111と、ROM112と、RAM113と、ハードディスク114と、入出力インタフェース115と、映像出力インタフェース116とを備えている。CPU111、ROM112、RAM113、ハードディスク114、入出力インタフェース115、及び映像出力インタフェース116は、バスによって相互に接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
金属板20の材質推定用のコンピュータプログラムである材質推定プログラム150をCPU111が実行することにより、コンピュータ11が材質推定装置10として機能する。
When the
ROM112には、CPU111に実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いるデータ等が記録されている。RAM113は、ハードディスク114に記録されている材質推定プログラム150の読み出しに用いられる。また、RAM113は、CPU111がコンピュータプログラムを実行するときに、CPU111の作業領域として利用される。
The
ハードディスク114は、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラム等、CPU111に実行させるための種々のコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータがインストールされている。材質推定プログラム150も、このハードディスク114にインストールされている。
The
材質推定プログラム150には、金属板20の材質を推定するための数理モデルである推定モデル151が含まれる。この推定モデル151としては、例えば、特開2002−126809号公報に記載された数式で表されたモデルを用いることができる。具体的には、圧延処理後の鋼板の降伏点YPを推定するための次式に示すモデルを一例として挙げることができる。
YP=a・f1+b・f2+c・f3+d・f4+e
但し、f1は成分の、f2は板厚の、f3は圧延処理後の鋼板における再結晶部と未再結晶部のそれぞれのγ組織の粒径Dγの相加平均の、f4は圧延処理後の鋼板における再結晶部と未再結晶部のそれぞれの残留歪εrの相加平均のそれぞれ関数であり、eは定数である。
ここで、あるパス(鋼板が圧延機に通されること)において圧延前の鋼板の再結晶部Aから第1再結晶部A1及び第1未再結晶部A2が生じ、同未再結晶部Bから第2再結晶部B1及び第2未再結晶部B2が生じた場合に、元の再結晶部Aの再結晶率Xa、及び元の未再結晶部Bの再結晶率Xbは、下式によって計算される。
Xa=1−exp[−0.693(t/txr=0.5)]
ここで、txr=0.5=A・SvB・εsC・εD・exp(E/T)
Xb=1−exp[−0.693(t/txr=0.5)]
ここで、txr=0.5=A・SvB・εsC・(ε+εrp)D・exp(E/T)
但し、上式におけるtはパス間時間、txr=0.5は再結晶率が50%となる時間、εsは歪速度、εは相当歪、εrpは元(前パス)の未再結晶部Bの残留歪、Tは圧延温度であり、Svは圧下により変形した結晶の有効粒界面積を示すもので、下記式によって与えられる。
Sv=(24/πDγ)[0.4914exp(ε)+0.155exp(−ε)+0.1433exp(−3ε)]
上記のXaが臨界再結晶率Xc以下の場合、第1再結晶部A1のγ粒径Dγと、第1未再結晶部A2の残留歪εrとは下式により与えられる。
Dγ=F・(0.2+0.8Xa)/(SvG・εH)
εr=λ・ε
但しλ=exp[−I・exp(−J/T)・tK・εL]
また、XaがXcを超える場合、第1再結晶部A1のγ粒径Dgは下式により与えられる。
Dg2=Dγ2+M・t・exp(N/T)
但し、上式におけるF〜Nは成分系に合わせて別途圧延シミュレーション実験によって決定される値である。
上記のXbが臨界再結晶率Xc以下の場合、第2再結晶部B1のγ粒径Dγと、第2未再結晶部B2の残留歪εrとは下式により与えられる。
Dγ=F・(0.2+0.8Xa)/(SvG・(ε+εrp)H)
εr =λ・(ε+εrp)
また、XbがXcを超える場合、第2再結晶部B1のγ粒径Dgは上記A1と同様にして求められる。
The
YP = a.f1 + b.f2 + c.f3 + d.f4 + e
However, f1 is a component, f2 is a plate thickness, f3 is an arithmetic average of grain diameters Dγ of γ structures of recrystallized parts and non-recrystallized parts in a steel sheet after rolling, and f4 is after rolling. It is a function of the arithmetic mean of the residual strain εr of the recrystallized part and the non-recrystallized part in the steel sheet, and e is a constant.
Here, the first recrystallized part A1 and the first unrecrystallized part A2 are generated from the recrystallized part A of the steel sheet before rolling in a certain pass (the steel sheet is passed through a rolling mill), and the unrecrystallized part B When the second recrystallized part B1 and the second non-recrystallized part B2 are generated from the above, the recrystallized rate Xa of the original recrystallized part A and the recrystallized rate Xb of the original non-recrystallized part B are Calculated by
Xa = 1-exp [−0.693 (t / txr = 0.5)]
Here, txr = 0.5 = A · SvB · εsC · εD · exp (E / T)
Xb = 1-exp [−0.693 (t / txr = 0.5)]
Here, txr = 0.5 = A · SvB · εsC · (ε + εrp) D · exp (E / T)
Where t is the time between passes, txr = 0.5 is the time when the recrystallization rate is 50%, εs is the strain rate, ε is the equivalent strain, and εrp is the original (previous pass) unrecrystallized portion B , T is the rolling temperature, and Sv is the effective grain interfacial area of the crystal deformed by reduction, and is given by the following equation.
Sv = (24 / πDγ) [0.4914exp (ε) + 0.155exp (−ε) + 0.1433exp (−3ε)]
When Xa is not more than the critical recrystallization rate Xc, the γ grain size Dγ of the first recrystallized portion A1 and the residual strain εr of the first unrecrystallized portion A2 are given by the following equations.
Dγ = F · (0.2 + 0.8Xa) / (Sv G · ε H )
εr = λ · ε
Where λ = exp [−I · exp (−J / T) · t K · ε L ]
When Xa exceeds Xc, the γ grain size Dg of the first recrystallization part A1 is given by the following equation.
Dg 2 = Dγ 2 + M · t · exp (N / T)
However, F to N in the above equation are values determined by a separate rolling simulation experiment in accordance with the component system.
When the above Xb is equal to or less than the critical recrystallization rate Xc, the γ grain size Dγ of the second recrystallized portion B1 and the residual strain εr of the second non-recrystallized portion B2 are given by the following equations.
Dγ = F · (0.2 + 0.8Xa) / (Sv G · (ε + εrp) H )
εr = λ · (ε + εrp)
When Xb exceeds Xc, the γ grain size Dg of the second recrystallization part B1 is obtained in the same manner as A1.
また、ハードディスク114には、実績データベース(DB)152が設けられている。図3は、実績DB152の構造を示す模式図である。実績DB152は、過去に処理設備30による処理工程が施された金属板20についての実績データが格納される。より詳細には、実績DB152には、金属板20の管理ポイント毎のレコードが格納される。かかる実績DB152には、金属板20の製品ID、管理ポイントID、この金属板20の管理ポイントに対して過去に実施された処理工程における各操業条件(操業条件1、操業条件2、…、操業条件M)、この金属板20の管理ポイントに対して過去に実施された材質推定の結果(過去推定値)、この金属板20の管理ポイントにおける材質試験結果(材質の実績値)の各フィールドが設けられている。操業条件は、板厚、板幅、品種、化学成分等の製品仕様並びに測定器32により測定された測定値、即ち、板温、板厚、板幅、圧延荷重、搬送速度等である。なお、過去推定値は、後述する推定モデルによる材質推定の結果であり、補正される前の推定値(第1次推定材質)である。
The
再び図2を参照する。入出力インタフェース115には、キーボード及びマウスからなる入力部120が接続されている。また、入出力インタフェース115には、制御装置31、測定器32、基準位置検出器33、及び試験装置34が接続されている。制御装置31、測定器32、基準位置検出器33、及び試験装置34から出力されたデータが入出力インタフェース115を介してCPU111に与えられる。
Refer to FIG. 2 again. An
映像出力インタフェース116は、LCDまたはCRT等で構成された表示部130に接続されており、CPU111から与えられた映像データに応じた映像信号を表示部130に出力するようになっている。表示部130は、入力された映像信号にしたがって、画像を表示する。
The
<材質推定装置の動作>
次に、材質推定装置10の動作について説明する。図4は、本実施の形態に係る材質推定装置10による材質推定処理の手順を示すフローチャートである。処理工程の実施では、制御装置31が処理設備30を制御する。これにより、処理前の金属板が搬送され、その先頭から処理設備30に進入し、処理設備30内において処理工程が実施される。制御装置31は製品仕様を材質推定装置10に出力し、基準位置検出器33は金属板20の基準位置の検出データを材質推定装置10に出力し、各測定器32は、板温、板厚、板幅、圧延荷重、搬送速度などを測定し、測定結果を材質推定装置10に出力する。
<Operation of material estimation device>
Next, the operation of the
材質推定装置10のCPU111は、制御装置31から出力された製品仕様、及び各測定器32から出力された測定データを、操業条件として受け付ける(ステップS101)。次に、CPU111は、受け付けられた操業条件を、管理ポイント毎のデータセットに分類する(ステップS102)。ここで、ステップS102の処理について説明する。図5は、管理ポイント毎の操業条件のデータセットの分類を説明するための模式図である。処理設備30内では、金属板20が搬送方向に通板速度S(t)によって搬送される。測定器32の搬送方向上流側に距離Dだけ離れて基準位置検出器33が設置されている。また、基準位置21よりも搬送方向上流側に距離Lだけ離れた位置に管理ポイント22が設定されているものとする。基準位置検出器33の直下を金属板20の基準位置21が通過する時刻をaとし、測定器32の直下を管理ポイント22が通過する時刻をa+kとすると、次式(1)が成り立つ。
次にCPU111は、材質推定対象の管理ポイント22を1つ選択する(ステップS103)。以下、選択された管理ポイント22を「推定対象管理ポイント」という。さらにCPU111は、推定対象管理ポイント22の操業条件のデータセットを推定モデル151に適用し、材質の推定値である第1次推定材質を算出する(ステップS104)。
Next, the
次にCPU111は、推定対象管理ポイントについての入力された操業条件に類似する操業条件を含む実績データを特定する類似実績データ特定処理を実行する(ステップS105)。この類似実績データ特定処理について詳細に説明する。図6は、類似実績データ特定処理の手順を示すフローチャートである。類似実績データ特定処理において、まずCPU111は、実績DB152のレコード番号を示す変数iを「1」にセットし(ステップS1051)、推定対象管理ポイントにおける操業条件(以下、「推定対象データ」という)と、実績DB152のi番目のレコード(以下、「実績データi」という)における上記と同一の操業条件との類似度を算出する(ステップS1052)。類似度wiは、次の式(2)及び(3)を用いて算出される。
次にCPU111は、類似度wiと所定の基準値とを比較し、類似度wiが基準値以上であるか否かを判定する(ステップS1053)。この基準値は、オペレータの経験によって定めてもよいし、第2次推定材質の二乗誤差が最小になるように遺伝的アルゴリズム、PSO等の最適化計算により定めてもよい。類似度wiが基準値以上である場合(ステップS1053においてYES)、実績データiを、推定対象データと類似する実績データ(以下、「類似実績データ」という)として特定し、ハードディスク114に記憶し(ステップS1054)、ステップS1055へ処理を移す。他方、類似度wiが基準値未満である場合(ステップS1053においてNO)、CPU111は、そのままステップS1055へ処理を移す。
Then CPU111 compares the similarity w i and a predetermined reference value, determines whether the degree of similarity w i is equal to or greater than the reference value (step S 1053). This reference value may be determined according to the experience of the operator, or may be determined by optimization calculation such as a genetic algorithm or PSO so that the square error of the second estimated material is minimized. If similarity score w i is greater than or equal to the reference value (YES in step S1053), performance data i is specified as performance data similar to estimation target data (hereinafter referred to as “similar performance data”), and stored in
CPU111は、iが最大値(実績DB152に登録されている製品数)Pに達したか否かを判定し(ステップS1055)、達していない場合には(ステップS1055においてNO)、iをインクリメントして(ステップS1056)、処理をステップS1052へと処理を戻す。これにより、CPU111はiを1からPまで変化させながら、類似度wiを算出し、類似度wiが基準値以上の類似実績データを特定する。iがPに達した場合は(ステップS1055においてYES)、CPU111は、類似実績データ特定処理を終了する。
The
再び図4を参照する。類似実績データ特定処理の後、CPU111は、類似実績データが1つ以上特定されたか否かを判定する(ステップS106)。類似実績データが1つ以上特定されている場合(ステップS106においてYES)、CPU111は、実績DB152から類似実績データを抽出し、抽出された類似実績データの操業条件(過去操業条件)を説明変数、類似度を重み、過去推定値と実績値との差を目的変数として補正関数を導出する(ステップS107)。具体的に説明すると、この補正関数の導出には、重み付き重回帰が用いられる。つまり、補正関数fHを次式(4)のように定義する。
図7は、補正関数の導出を説明するためのグラフである。図7において、縦軸は目的変数を、横軸は説明変数を示している。また、白色の丸印は類似実績データではない実績データを示し、黒色の丸印は類似実績データを示している。上記したβ1,…,βMの算出は、最小二乗法により類似実績データにおける過去操業条件と、過去推定値及び実績値の差yの関係を近似した近似関数を、補正関数(図7に示す直線)として求めることを意味する。 FIG. 7 is a graph for explaining the derivation of the correction function. In FIG. 7, the vertical axis represents the objective variable, and the horizontal axis represents the explanatory variable. Also, white circles indicate performance data that is not similar performance data, and black circles indicate similar performance data. The calculation of β 1 ,..., Β M described above is performed by using an approximate function that approximates the relationship between the past operation condition in the similar performance data and the difference y between the past estimated value and the actual value by the least square method. Means a straight line shown).
再び図4を参照する。補正関数が導出されると、CPU111は、補正関数に、推定対象データを入力して補正値を算出し(ステップS108)、次式(6)より補正後の材質推定値である第2次推定材質を算出する(ステップS109)。
第2次推定材質=第1次推定材質−補正値 (6)
Refer to FIG. 4 again. When the correction function is derived, the
Secondary estimated material = primary estimated material-correction value (6)
次にCPU111は、算出された第2次推定材質を表示部130に表示させる(ステップS110)。これにより、類似実績データによる補正後の第2次推定材質がオペレータに提示される。第2次推定材質の出力の後、CPU111は、ステップS112へ処理を移す。
Next, the
また、ステップS106において、類似実績データが1つも特定されていない場合(ステップS106においてNO)、CPU111は、第2次推定材質を算出することなく、ステップS104で算出された第1次推定材質を表示部130に表示させる(ステップS111)。類似実績データが1つもない場合、実績データによる補正関数を導出して第1次推定材質を補正すると、かえって推定誤差が拡大することがある。したがって、今回の操業条件に類似する過去操業条件が実績DB152に登録されていない場合、補正されていない第1次推定材質が出力される。これにより、推定誤差を最小限にとどめた推定値をオペレータに提示できる。第1次推定材質の出力の後、CPU111は、ステップS112へ処理を移す。オペレータは、出力された第1又は第2次推定材質を確認して、処理工程の操業条件を見直し、制御装置31を操作して操業条件を変更する等適宜対処する。
If no similar record data is specified in step S106 (NO in step S106), the
CPU111は、推定対象の金属板20の製品ID及び管理ポイントID、各操業条件、及び材質推定値を実績DB152に登録する(ステップS112)。これにより、実績DB152に実績データが蓄積される。なお、実績DB152に登録される材質推定値は、第2次推定材質が算出されている場合には第2次推定材質とされ、第2次推定材質が算出されていない場合には第1次推定材質とされる。
The
次にCPU111は、全ての管理ポイント22が推定対象管理ポイントとして選択されたか否かを判定し(ステップS113)、まだ選択されていない管理ポイント22が残っている場合には(ステップS113においてNO)、ステップS101へ処理を戻し、新たに入力される操業条件を受け付け(ステップS101)、操業条件を管理ポイント毎のデータセットに分類し(ステップS102)、まだ選択されていない管理ポイント22の1つを推定対象管理ポイントに選択して(ステップS103)、ステップS104以下の処理を実行する。金属板20の全ての管理ポイント22の選択が完了した場合(ステップS113においてYES)、CPU111は、ステップS114へ処理を移す。
Next, the
金属板20の末端が処理設備30を通過し、金属板20の全長にわたって処理工程による処理が完了すると、金属板20の各管理ポイント22に対して試験装置34による材質試験が実施される。試験装置34は、材質試験を実施するとその試験結果を製品ID及び管理ポイントIDと共に材質推定装置10へ送信する。CPU111は、試験装置34から送信された試験結果を受信し(ステップS114)、製品ID及び管理ポイントIDに対応付けて試験結果を実績DB152に登録する(ステップS115)。以上で材質推定処理が終了する。
When the end of the
以上のように構成することにより、本実施の形態に係る材質推定装置によれば、推定モデルによって算出した第1次推定材質を、操業条件と過去推定値及び実績値の差との関係を近似した補正関数によって補正するため、高精度に材質を推定することができる。 By configuring as described above, the material estimation apparatus according to the present embodiment approximates the relationship between the operating condition and the difference between the past estimated value and the actual value of the first estimated material calculated by the estimation model. Since the correction is performed using the corrected function, the material can be estimated with high accuracy.
また、金属板20の長手方向に管理ポイント22を設定し、管理ポイント22毎に操業条件を取得し、第2次推定材質を算出することで、非常に長い金属板20の全長に亘って操業条件が均一でなく、金属板20の長手方向の箇所によって処理後の材質が変化する場合にも、各管理ポイント22での材質を推定することができる。
Moreover, the
<評価試験>
発明者らは本実施の形態に係る材質推定方法の性能評価試験を実施した。本試験では、金属板20を鋼板、処理工程を焼鈍工程、推定する材質を引張強度とし、第1次推定材質と第2次推定材質とを算出し、第1次推定材質と実績値との比較、及び第2次推定材質と実績値との比較をそれぞれ実施した。図8Aは、本試験における第1次推定材質と実績値との比較結果を示すグラフであり、図8Bは、第2次推定材質と実績値との比較結果を示すグラフである。図8Aにおいて、縦軸は第1次推定材質を示し、横軸は実績値を示し、対角に引かれた直線は「第1次推定値=実績値」となる直線である。また、図8Bにおいて、縦軸は第2次推定材質を示し、横軸は実績値を示し、対角に引かれた直線は「第2次推定値=実績値」となる直線である。図8A及び図8Bに示されるように、第2次推定材質では、第1次推定材質に比べて予測値のばらつきが低減しており、より実績値に近くなっている。したがって、第1次推定材質を補正することで、高精度に材質を推定できることが分かる。
<Evaluation test>
The inventors conducted a performance evaluation test of the material estimation method according to the present embodiment. In this test, the
(その他の実施の形態)
上述した実施の形態においては、算出された第2次推定材質を表示部130に表示する構成としたが、第2次推定材質の出力の形態はこれに限定されるものではない。第2次推定材質を印刷装置によって印刷する構成とすることもできる。また、第2次推定材質そのものをオペレータに提示するのではなく、他の装置に出力することもできるし、材質推定プログラム150から他のコンピュータプログラムに出力することもできる。例えば、材質の推定値を製品仕様の材質に近づけるための操業条件の変更値を算出するコンピュータプログラムをCPU111で実行しておき、算出された第2次推定材質を当該コンピュータプログラムに出力し、操業条件の変更値を算出する構成とすることもできる。この場合、操業条件の変更値を出力してオペレータに通知することで、オペレータはこの変更値にしたがって操業条件を変更することができる。また、材質推定装置10が制御装置31に第2次推定材質を出力(送信)することで、制御装置31が第2次推定材質にしたがって操業条件の制御量を算出し、処理工程の自動制御を行う構成とすることもできる。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the calculated second estimated material is displayed on the
また、上述した実施の形態では、単一のコンピュータ11によって材質推定プログラム150のすべての処理が実行される構成について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、材質推定プログラム150と同様の処理を、複数の装置(コンピュータ)により分散して実行する分散システムとすることも可能である。
In the above-described embodiment, the configuration in which all processing of the
本発明の材質推定装置及び材質推定方法は、金属板の材質を推定する材質推定装置及び材質推定方法等として有用である。 The material estimation apparatus and material estimation method of the present invention are useful as a material estimation apparatus and material estimation method for estimating the material of a metal plate.
10 材質推定装置
11 コンピュータ
120 入力部
130 表示部
111 CPU
112 ROM
113 RAM
114 ハードディスク
150 材質推定プログラム
151 推定モデル
152 実績データベース
20 金属板
22 管理ポイント
30 処理設備
32 測定器
34 試験装置
DESCRIPTION OF
112 ROM
113 RAM
114
Claims (7)
過去に処理された金属板についての操業条件である過去操業条件、前記推定モデルに前記過去操業条件を与えたときの第1次推定材質である過去第1次推定材質、及び前記過去操業条件によって処理された金属板の材質の実績値を対応付けて記憶する実績データベースと、
材質推定対象の金属板に係る操業条件を受け付ける受付手段と、
前記実績データベースに記憶された互いに対応する前記過去操業条件、前記過去第1次推定材質、及び前記材質の実績値に基づいて、前記受付手段によって受け付けられた前記操業条件を前記推定モデルに与えたときに出力される前記第1次推定材質を補正し、補正後の第2次推定材質を算出する補正手段と、
前記補正手段によって算出された前記第2次推定材質を出力する出力部と
を備える、
材質推定装置。 An estimation model for estimating a material of the metal plate to be processed by the processing step and outputting a first estimated material when operating conditions in the processing step of processing the metal plate are given;
According to past operating conditions that are operating conditions for metal plates that have been processed in the past, past first estimated materials that are primary estimated materials when the past operating conditions are given to the estimated model, and the past operating conditions A performance database that stores the performance values of the processed metal plate material in association with each other;
Accepting means for accepting the operating conditions related to the metal plate of the material estimation target;
Based on the past operation conditions corresponding to each other stored in the record database, the first primary estimated material, and the record value of the material, the operation condition received by the receiving unit is given to the estimation model. Correction means for correcting the first estimated material that is sometimes output and calculating a corrected second estimated material;
An output unit that outputs the second estimated material calculated by the correction unit;
Material estimation device.
前記補正手段は、前記導出手段によって導出された前記補正関数に、前記受付手段によって受け付けられた操業条件を与えて前記補正値を算出し、算出された前記補正値を前記第1次推定材質に適用して前記第2次推定材質を算出するように構成されている、
請求項1に記載の材質推定装置。 A correction function for calculating a correction value for correcting the first estimated material according to the operation condition is changed to the corresponding past operation condition, the past first estimated material, and the actual value of the material. Derivation means for deriving based on
The correction means calculates the correction value by giving the operation condition received by the reception means to the correction function derived by the derivation means, and uses the calculated correction value as the first estimated material. Configured to apply and calculate the second estimated material;
The material estimation apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の材質推定装置。 The derivation means is configured to derive the correction function approximating a relationship between a plurality of the past operation conditions and a plurality of the past first estimated materials and the difference between the actual values,
The material estimation apparatus according to claim 2.
前記補正手段は、前記特定手段によって特定された前記過去操業条件、並びにこれに対応する前記過去第1次推定材質及び前記材質の実績値に基づいて、前記第2次推定材質を算出するように構成されている、
請求項1乃至3の何れかに記載の材質推定装置。 From the results database, further comprising a specifying means for specifying the past operating conditions similar to the operating conditions received by the receiving means,
The correction means calculates the second estimated material based on the past operation condition specified by the specifying means, the corresponding past first estimated material and the actual value of the material corresponding thereto. It is configured,
The material estimation apparatus in any one of Claims 1 thru | or 3.
請求項4に記載の材質推定装置。 The output unit is configured to output the first estimated material instead of the second estimated material when the past operation condition similar to the operation condition is not identified by the identifying unit. Yes,
The material estimation apparatus according to claim 4.
前記推定モデルは、前記管理ポイントのそれぞれにおける前記操業条件に基づいて、前記管理ポイント毎に前記第1次推定材質を出力するように構成されており、
前記補正手段は、前記管理ポイント毎に前記推定モデルから出力された前記第1次推定材質のそれぞれを補正し、前記管理ポイントのそれぞれにおける前記第2次推定材質を算出するように構成されており、
前記出力部は、前記管理ポイント毎に前記第2次推定材質を出力するように構成されている、
請求項1乃至5の何れかに記載の材質推定装置。 The receiving means is arranged along the longitudinal direction of the metal plate when the processing step is performed on the metal plate conveyed in the longitudinal direction in a processing facility shorter than the length of the metal plate. Each time a plurality of set management points pass through a measuring device installed in the processing facility, each physical quantity at the management point measured by the measuring device is received as the operation condition. ,
The estimation model is configured to output the first estimated material for each management point based on the operation conditions at each of the management points,
The correction means is configured to correct each of the first estimated materials output from the estimated model for each management point, and calculate the second estimated material at each of the management points. ,
The output unit is configured to output the second estimated material for each management point.
The material estimation apparatus in any one of Claims 1 thru | or 5.
受け付けられた前記操業条件を、前記処理工程によって処理される金属板の材質を推定し、第1次推定材質を出力する推定モデルに与え、前記第1次推定材質を取得するステップと、
過去に処理された金属板についての操業条件である過去操業条件、前記推定モデルに前記過去操業条件を与えたときの第1次推定材質である過去第1次推定材質、及び前記過去操業条件によって処理された金属板の材質の実績値に基づいて、前記推定モデルから取得された前記第1次推定材質を補正し、補正後の第2次推定材質を算出するステップと、
算出された前記第2次推定材質を出力するステップと
を有する、
材質推定方法。 Receiving the operating conditions in the processing step of processing the metal plate;
Estimating the material of the metal plate to be processed by the processing step, giving the received operating condition to an estimation model that outputs a first estimated material, and obtaining the first estimated material;
According to past operating conditions that are operating conditions for metal plates that have been processed in the past, past first estimated materials that are primary estimated materials when the past operating conditions are given to the estimated model, and the past operating conditions Correcting the first estimated material acquired from the estimated model based on the actual value of the processed metal plate material, and calculating a corrected second estimated material;
Outputting the calculated second estimated material, and
Material estimation method.
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