JP5158018B2 - Equipment diagnosis apparatus and equipment diagnosis method for production system, equipment diagnosis program, and computer-readable recording medium recording the same - Google Patents
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本発明は、製鉄プラントその他の生産システムの設備を診断する設備診断装置および設備診断方法、並びに設備診断プログラムおよびこれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to an equipment diagnostic apparatus and equipment diagnostic method for diagnosing equipment of a steel production plant and other production systems, an equipment diagnostic program, and a computer-readable recording medium on which the equipment diagnostic program is recorded.
製鉄プラントその他の生産システムは、各設備が正常に動作することで、正常な製品が生産される。そのため、各設備が正常に動作しているかどうかを診断し、異常発生時には速やかに対応することが重要である。従来、この種の設備診断システムとして、例えば、特許文献1〜4に記載のものが知られている。 In the steel production plant and other production systems, normal operation of each facility produces a normal product. Therefore, it is important to diagnose whether each facility is operating normally and to respond promptly when an abnormality occurs. Conventionally, as this kind of equipment diagnostic system, the thing of patent documents 1-4 is known, for example.
特許文献1に記載の自動診断装置は、シーケンシャルに同じ動作を繰り返すものについて、正常時の信号変化(オン/オフ)パターンを基準として比較することで異常診断を行うものである。この自動診断装置では、手作業で基準パターン作成を行うのではなく、自動的に基準パターンの作成および補正を行っている。しかしながら、このような単純にシーケンシャル動作を行う設備であっても、設備側の状態により、信号変化にばらつきのあるものも多いため、その場合の対応は難しくなる。 The automatic diagnosis apparatus described in Patent Document 1 performs abnormality diagnosis by comparing the same operation repeated sequentially with reference to a normal signal change (on / off) pattern. In this automatic diagnosis apparatus, a reference pattern is automatically created and corrected instead of manually creating a reference pattern. However, even in such a facility that simply performs a sequential operation, there are many variations in signal changes depending on the state of the facility, making it difficult to cope with such a case.
特許文献2に記載の診断装置は、上記特許文献1に記載の自動診断装置に対して、基準パターンとの差異を単純に閾値判定するのではなく、抽出された特徴量について統計処理を行うものである。これにより、この診断装置では統計量同士を比較することで、ある程度のばらつきのあるものでも精度良く判定することが可能となっている。
The diagnostic device described in
特許文献3に記載の設備診断方法は、設備の実稼働中にPLC(プログラマブルロジックコントローラ)内のソフトウェアによりシミュレーション機能を実行させ、設備からの動作状態入力(FB(フィードバック)信号)とそれに1対1に対応したシミュレーション結果の模擬信号とを比較することで設備診断を行うものである。 In the facility diagnosis method described in Patent Document 3, a simulation function is executed by software in a PLC (programmable logic controller) during actual operation of the facility, and an operation state input (FB (feedback) signal) from the facility and a pair thereof are performed. The equipment diagnosis is performed by comparing the simulation result corresponding to 1 with the simulation signal.
特許文献4に記載の設備診断装置は、生データ収集定義データに従って計測データを生データとして収集し、収集した生データからの特徴量の抽出をそれ用に定義された定義データに従って行い、生データ、あるいは抽出した特徴量を用いた診断は、それ用に定義された定義データに従って行うものである。
The equipment diagnosis apparatus described in
特許文献1〜4に記載の従来の診断装置は、過去の各事例については、あるシーケンス条件下において画一的な信号が得られる場合にのみ適用することが可能である。特許文献2では、統計処理によりある程度のばらつきを許容しているものの、特許文献1,3,4と大きな違いはなく、設備の正常な状態もしくは異常な状態のときに生じる特徴量を人が定義してやる必要がある。
The conventional diagnostic apparatuses described in Patent Literatures 1 to 4 can be applied only when a uniform signal is obtained under a certain sequence condition for each past case. In
また、一般的に、温度や振動といったセンシングデータや、特定のプロセスデータ単体に着目する診断では、経年変化を監視して閾値により判断するため、正常な状態と異常な状態との違いが顕著に表れなければ判定することは不可能である。特に、製鉄プラントのように、単純にシーケンシャル動作を行う設備ではなく、ダイナミックに制御を行っている場合には、製品の仕様条件(操業条件)により各設備の状態が変動するので、正常な状態のときの特徴量の挙動が不明確であり、特徴量を決定することが困難である。 Also, in general, in diagnosis that focuses on sensing data such as temperature and vibration, or specific process data alone, secular changes are monitored and judged by thresholds, so the difference between normal and abnormal states is significant. If it does not appear, it is impossible to judge. In particular, when the control is dynamic, not the equipment that simply performs sequential operations, such as an iron manufacturing plant, the state of each equipment fluctuates depending on the product specification conditions (operation conditions). In this case, the behavior of the feature quantity is unclear, and it is difficult to determine the feature quantity.
そこで、本発明においては、製鉄プラントのように正常な状態のときの特徴量の挙動が不明確な設備であっても、正常または異常を診断することが可能な生産システムの設備診断装置および設備診断方法、並びに設備診断プログラムおよびこれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, equipment diagnosis apparatus and equipment of a production system capable of diagnosing normality or abnormality even in equipment where the behavior of the characteristic amount is unclear, such as an iron manufacturing plant It is an object of the present invention to provide a diagnostic method, an equipment diagnostic program, and a computer-readable recording medium on which the diagnostic program is recorded.
本発明の生産システムの設備診断装置は、生産システムを構成する各設備の状態を示す設備状態データおよび生産システムにより生産された製品の状態を示す製品状態データを収集するデータ収集手段と、このデータ収集手段により収集された設備状態データおよび製品状態データを、製品が正常な場合のデータと異常な場合のデータとに分類するデータ分類手段と、このデータ分類手段により分類された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データと、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データとのそれぞれについて、各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出するトリガ検出手段と、このトリガ検出手段により検出された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量と、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量とを比較し、所定の閾値以上の差異があるもののみについてそれぞれの特徴量を特徴量データベースへ登録するデータベース登録手段と、生産システムの操業中に各設備のリアルタイムの状態を示す設備状態データから特徴量を抽出し、特徴量データベースと比較することにより、製品が正常であるか異常であるかを診断する診断手段と、この診断手段による診断結果を出力する出力手段とを含むものである。 The equipment diagnosis apparatus for a production system according to the present invention includes equipment status data indicating the status of each equipment constituting the production system, data collection means for collecting product status data indicating the status of a product produced by the production system, and the data Data classification means for classifying the equipment state data and product state data collected by the collection means into data when the product is normal and data when it is abnormal, and equipment under normal conditions classified by this data classification means Trigger detection means for detecting a feature amount using a predetermined operation of each equipment as a trigger for each of the state data and product state data, and equipment state data and product state data in the case of abnormality, and detected by the trigger detection means Feature values of equipment status data and product status data when normal, and equipment status data when abnormal Database registration means for registering each feature quantity in the feature quantity database only for those that have a difference greater than or equal to a predetermined threshold, and real-time information on each facility during the operation of the production system. A diagnostic means for diagnosing whether a product is normal or abnormal by extracting a characteristic quantity from equipment state data indicating a state and comparing it with a feature quantity database, and an output means for outputting a diagnosis result by the diagnostic means Is included.
また、本発明の生産システムの設備診断方法は、生産システムを構成する各設備の状態を示す設備状態データおよび生産システムにより生産された製品の状態を示す製品状態データを収集すること、この収集された設備状態データおよび製品状態データを、製品が正常な場合のデータと異常な場合のデータとに分類すること、この分類された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データと、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データとのそれぞれについて、各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出すること、この検出された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量と、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量とを比較し、所定の閾値以上の差異があるもののみについてそれぞれの特徴量を特徴量データベースへ登録すること、生産システムの操業中に各設備のリアルタイムの状態を示す設備状態データから特徴量を抽出し、特徴量データベースと比較することにより、製品が正常であるか異常であるかを診断すること、この診断結果を出力することを含む。 Further, the facility diagnosis method for a production system of the present invention collects facility state data indicating the state of each facility constituting the production system and product state data indicating the state of a product produced by the production system. Equipment status data and product status data are classified into data when the product is normal and data when the product is abnormal, equipment status data and product status data when the classification is normal, and when the product is abnormal For each of the equipment state data and the product state data, a feature amount is detected by using a predetermined operation of each equipment as a trigger, and the detected feature amount of the equipment state data and product state data in the normal case, Compare the feature values of the equipment status data and product status data for each case, and only those that differ by more than a predetermined threshold Whether the product is normal by registering the feature quantity in the feature quantity database, extracting the feature quantity from the equipment status data indicating the real-time status of each equipment during operation of the production system, and comparing it with the feature quantity database It includes diagnosing whether there is an abnormality and outputting the diagnosis result.
これらの発明によれば、製品が正常な場合と異常な場合とで設備状態データおよび製品状態データを分類し、正常な場合と異常な場合とでそれぞれ各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出し、比較して、所定の閾値以上の差異があるもののみについて有意な特徴量として特徴量データベースへ登録する。これにより、製品が正常な場合と異常な場合とで設備状態データおよび製品状態データの特徴量の挙動が不明確であっても、明確な差異が認められる特徴量のみからなる特徴量データベースにより、製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となる。 According to these inventions, the equipment state data and the product state data are classified according to whether the product is normal or abnormal, and the feature amount is triggered by a predetermined operation of each equipment in each case of normal or abnormal Are detected and compared, and only those having a difference equal to or greater than a predetermined threshold are registered as significant feature amounts in the feature amount database. By this, even if the behavior of the feature quantity of the equipment state data and the product state data is unclear depending on whether the product is normal or abnormal, the feature quantity database consisting only of the feature quantity in which a clear difference is recognized, It is possible to diagnose whether the product is normal or abnormal.
ここで、特徴量の検出は、設備状態データおよび製品状態データを製品の仕様条件ごとに分類して特徴量を検出することが望ましい。これにより、同一のシーケンス条件下であっても製品の仕様条件によって設備状態データが異なる生産システムにおいても、製品の仕様条件ごとに明確な差異が認められる特徴量のみからなる特徴量データベースが得られ、製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となる。 Here, it is desirable that the feature amount is detected by classifying the equipment state data and the product state data for each product specification condition. This makes it possible to obtain a feature database consisting of only features that have a clear difference for each product specification condition even in production systems with different equipment status data depending on the product specification conditions even under the same sequence conditions. It becomes possible to diagnose whether the product is normal or abnormal.
また、設備状態データおよび製品状態データの分類は、製品が正常な場合と異常な場合との間の中庸な場合のデータを除外して分類することが望ましい。これにより、製品が正常な場合と異常な場合とを明確に分類して特徴量を検出することができるので、より正確に製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となる。 In addition, it is desirable to classify the equipment state data and the product state data by excluding data when the product is normal or abnormal between the normal state and the abnormal state. As a result, it is possible to clearly classify whether the product is normal or abnormal and detect the feature amount, so it is possible to more accurately diagnose whether the product is normal or abnormal. .
また、本発明の生産システムの設備診断プログラムは、コンピュータを、生産システムを構成する各設備の状態を示す設備状態データおよび生産システムにより生産された製品の状態を示す製品状態データを収集するデータ収集手段と、このデータ収集手段により収集された設備状態データおよび製品状態データを、製品が正常な場合のデータと異常な場合のデータとに分類するデータ分類手段と、このデータ分類手段により分類された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データと、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データとのそれぞれについて、各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出するトリガ検出手段と、このトリガ検出手段により検出された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量と、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量とを比較し、所定の閾値以上の差異があるもののみについてそれぞれの特徴量を特徴量データベースへ登録するデータベース登録手段と、生産システムの操業中に各設備のリアルタイムの状態を示す設備状態データから特徴量を抽出し、特徴量データベースと比較することにより、製品が正常であるか異常であるかを診断する診断手段と、この診断手段による診断結果を出力する出力手段として機能させるためのものである。このプログラムを実行したコンピュータによれば、上記本発明の生産システムの設備診断装置と同様の作用、効果を奏することができる。また、このプログラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することで、コンピュータにより読み取り、実行させることができる。 In addition, the production system equipment diagnosis program of the present invention is a data collection for collecting computer status information indicating the status of each equipment constituting the production system and product status data indicating the status of products produced by the production system. And data classification means for classifying the equipment status data and product status data collected by the data collection means into data when the product is normal and data when the product is abnormal, and the data classification means Trigger detection means for detecting a feature amount by using a predetermined operation of each facility as a trigger for each of the equipment state data and product state data in the normal state and the equipment state data and product state data in the case of abnormality, and the trigger Features of normal equipment state data and product state data detected by the detection means A database registration means for comparing feature quantities of equipment state data and product state data in the case of abnormality, and registering each feature quantity in the feature quantity database only for those having a difference of a predetermined threshold or more, and operation of the production system A diagnostic means for diagnosing whether the product is normal or abnormal by extracting the feature quantity from the equipment status data indicating the real-time status of each equipment and comparing it with the feature quantity database, and by this diagnostic means This is for functioning as an output means for outputting a diagnosis result. According to the computer which executed this program, the same operation and effect as the equipment diagnostic device of the production system of the present invention can be obtained. Further, the program can be read and executed by a computer by recording the program on a computer-readable recording medium.
(1)本発明では、製品が正常な場合と異常な場合とで設備状態データおよび製品状態データを分類し、正常な場合と異常な場合とでそれぞれ各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出し、比較して、所定の閾値以上の差異があるもののみについて有意な特徴量として特徴量データベースへ登録するので、明確な差異が認められる特徴量のみからなる特徴量データベースが得られる。これにより、製鉄プラントのように正常な状態のときの特徴量の挙動が不明確な設備であっても、製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となる。 (1) In the present invention, the equipment state data and product state data are classified according to whether the product is normal or abnormal, and the feature amount is triggered by a predetermined operation of each equipment in each case of normal or abnormal. Are detected and compared, and only those having a difference equal to or greater than a predetermined threshold value are registered as significant feature amounts in the feature amount database, so that a feature amount database including only feature amounts in which a clear difference is recognized can be obtained. This makes it possible to diagnose whether the product is normal or abnormal even in a facility where the behavior of the characteristic amount is unclear when it is in a normal state, such as an iron manufacturing plant.
(2)設備状態データおよび製品状態データを製品の仕様条件ごとに分類して特徴量を検出することにより、同一のシーケンス条件下であっても製品の仕様条件によって設備状態データが異なる生産システムにおいても、製品の仕様条件ごとに明確な差異が認められる特徴量のみからなる特徴量データベースが得られ、製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となる。 (2) By classifying equipment state data and product state data according to product specification conditions and detecting feature quantities, in production systems where equipment state data differs depending on product specification conditions even under the same sequence conditions In addition, a feature quantity database consisting only of feature quantities in which a clear difference is recognized for each product specification condition is obtained, and it is possible to diagnose whether the product is normal or abnormal.
(3)製品が正常な場合と異常な場合との間の中庸な場合のデータを除外して設備状態データおよび製品状態データを分類することにより、製品が正常な場合と異常な場合とを明確に分類して特徴量を検出することができるので、より正確に製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となる。 (3) By categorizing the equipment status data and product status data by excluding data in the middle between normal and abnormal products, it is clear whether the product is normal or abnormal Therefore, it is possible to more accurately diagnose whether the product is normal or abnormal.
図1は本発明の実施の形態における生産システムとしての製鉄プラントの操業支援システム構成を示す説明図、図2は図1の設備診断コンピュータのブロック構成図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an operation support system of an iron manufacturing plant as a production system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block configuration diagram of the equipment diagnosis computer of FIG.
図1において、本発明の実施の形態における製鉄プラントの操業支援システムは、製鉄プラントの各工程ラインを構成する調節弁、電磁弁、モータ、流量・圧力・温度等を測定する各種センサやポンプ等の各設備1の制御を司る制御装置(シーケンサ)としてのPLC(プログラマブルロジックコントローラ)2と、PLC2が接続される汎用制御ネットワーク3と、汎用制御ネットワーク3に流れる各設備1の状態を示す設備状態データを収集するデータ収集コンピュータ4と、各設備1を診断する設備診断装置としての設備診断コンピュータ5等とから構成される。
In FIG. 1, an operation support system for an iron manufacturing plant according to an embodiment of the present invention includes a control valve, a solenoid valve, a motor, and various sensors and pumps for measuring flow rate, pressure, temperature, and the like that constitute each process line of the iron manufacturing plant. PLC (programmable logic controller) 2 as a control device (sequencer) for controlling each facility 1, a general-purpose control network 3 to which the
設備診断コンピュータ5は、図示しないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された設備診断プログラムを実行するコンピュータであり、図2に示すように、マスタ情報登録手段10、データ収集手段11、データ分類手段12、トリガ検出手段13、データベース(DB)登録手段14、診断手段15や出力手段16等として機能する。また、設備診断コンピュータ5は、記憶装置(図示せず。)内に、マスタ情報データベース(DB)17および特徴量データベース(DB)18が構築されている。
The
マスタ情報登録手段10は、診断対象となる設備1の定義、特徴量の抽出方法の定義や閾値レベルの定義等のマスタ情報をマスタ情報DB17に登録するものである。マスタ情報DB17に登録されたこれらのマスタ情報は、データ収集手段11、データ分類手段12やトリガ検出手段13によって参照され、各手段11〜13による処理に利用される。
The master
データ収集手段11は、データ収集コンピュータ4により収集された設備状態データの収集、およびこの製鉄プラントにより生産された製品の状態を示す製品状態データを収集するものである。どのようなデータを収集するかは、マスタ情報登録手段10により予めマスタ情報DB17に登録された診断対象となる設備1の定義に基づいて決定される。設備状態データは、各設備1の稼働時における各種実績やシーケンス等のリアルタイムで把握できる各種プロセスデータである。一方、製品状態データは、形状、疵や後工程情報等の特にリアルタイムで認識できないセンシングまたは検査実績により得られるデータである。
The data collection means 11 collects equipment state data collected by the
データ分類手段12は、データ収集手段11により収集された設備状態データおよび製品状態データを、製品が正常な場合のデータと異常な場合のデータとに分類するものである。正常または異常の判断は、マスタ情報登録手段10により予めマスタ情報DB17に登録されたそれぞれの閾値レベルの定義に基づいて行われる。なお、本実施形態においては、データ分類手段12は、製品が正常な場合と異常な場合との間の中庸な場合のデータを除外して分類する。
The
トリガ検出手段13は、データ分類手段12により分類された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データと、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データとのそれぞれについて、各設備1の所定の動作をトリガとして特徴量を検出するものである。トリガとする各設備1の所定の動作は、例えば各設備1のシーケンスデータの変化点である。なお、どのような情報を特徴量とするかは、マスタ情報登録手段10により予めマスタ情報DB17に登録された特徴量の抽出方法の定義に基づいて決定される。
The trigger detection means 13 performs a predetermined operation of each equipment 1 for each of the normal equipment state data and product state data classified by the data classification means 12 and the abnormal equipment state data and product state data. Is used as a trigger to detect the feature amount. The predetermined operation of each equipment 1 as a trigger is, for example, a change point of sequence data of each equipment 1. Note that what information is used as a feature amount is determined based on the definition of the feature amount extraction method registered in advance in the
また、本実施形態においては、トリガ検出手段13は、設備状態データおよび製品状態データを製品の仕様条件(例えば、綱種、板幅、板厚、張力、速度といった操業条件)ごとに分類して特徴量を検出する。また、本実施形態においては、トリガ検出手段13は、抽出された特徴量を蓄積しておき、平均や標準偏差等の統計量を求める。 In the present embodiment, the trigger detection means 13 classifies the equipment state data and the product state data according to product specification conditions (for example, operation conditions such as class type, plate width, plate thickness, tension, and speed). Detect feature values. Moreover, in this embodiment, the trigger detection means 13 accumulate | stores the extracted feature-value and calculates | requires statistics, such as an average and a standard deviation.
DB登録手段14は、トリガ検出手段13により検出された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量と、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量とを比較し、所定の閾値以上の差異があるもののみについてそれぞれの特徴量を特徴量DB18へ登録するものである。特徴量DB18へ登録するかしないかの判断は、マスタ情報登録手段10により予めマスタ情報DB17に登録されたそれぞれの閾値レベルの定義に基づいて行われる。また、特徴量DB18への登録は、例えば、通板条件(綱種やサイズ等)をキーとして行われる。
The
診断手段15は、製鉄プラントの操業中に各設備のリアルタイムの状態を示す設備状態データから特徴量を抽出し、特徴量DB18と比較することにより、製品が正常であるか異常であるかを診断するものである。特徴量の抽出は、トリガ検出手段13と同様、マスタ情報登録手段10により予めマスタ情報DB17に登録された特徴量の抽出方法の定義に基づいて行われる。また、正常または異常の診断は、マスタ情報登録手段10により予めマスタ情報DB17に登録されたそれぞれの閾値レベルの定義に基づいて行われる。
The diagnosis means 15 extracts whether or not the product is normal or abnormal by extracting the feature amount from the facility state data indicating the real-time state of each facility during the operation of the steel plant and comparing it with the
出力手段16は、診断手段15による診断結果を、ディスプレイやスピーカ等を通じての画面表示、アナウンス、警報や、各設備1への制御信号等により出力するものである。例えば、出力手段16は、診断結果について、トレンドグラフや良否判定結果を表示したり、異常判定時には予め登録されている想定される対処方法をガイダンスしたり、対策が明確なものについては自動的に各設備1の制御信号に反映したりする。 The output means 16 outputs the diagnosis result by the diagnosis means 15 by a screen display, announcement, alarm, a control signal to each facility 1 or the like through a display, a speaker or the like. For example, the output means 16 displays a trend graph or a pass / fail judgment result for the diagnosis result, provides guidance for an assumed coping method registered in advance at the time of abnormality judgment, or automatically outputs a clear measure. Or reflected in the control signal of each facility 1.
次に、上記構成の設備診断コンピュータ5による処理について、図3のフロー図に基づいて説明する。
Next, processing by the
まず、ステップS100,S101において、データ収集手段11により、製品の正常または異常の判断基準となる形状、疵や後工程情報等の製品状態データと、各設備1の稼働時における各種実績やシーケンス等の各種プロセスデータ(設備状態データ)が収集される。次に、ステップS102において、データ分類手段12により、この収集されたデータが、ある閾値により、製品が正常な場合のデータと異常なデータの場合とに分類される。このとき、データ分類手段12は、製品が正常な場合と異常な場合との間の中庸な場合のデータを除外して分類する。
First, in steps S100 and S101, the data collection means 11 uses the product normality data such as the shape, product status data such as bag and post-process information, and various results and sequences during operation of each facility 1 by the data collection means 11. Process data (equipment state data) are collected. Next, in step S102, the
そして、製品が正常な場合のデータである場合には、ステップS103aにおいて、トリガ検出手段13により、綱種、板幅、板厚、張力、速度といった操業条件があるメッシュで区切られ、それぞれのメッシュに該当するデータが分類される。続いて、ステップS104aにおいて、トリガ検出手段13により、連続データの中から、電計制御システムの持つシーケンスデータをトリガとして特徴量が抽出される。次に、ステップS105aにおいて、トリガ検出手段13により、抽出された特徴量が蓄積され、平均や標準偏差等の統計量が求められる。
If the product is normal data, in step S103a, the trigger detection means 13 delimits the mesh with operating conditions such as the class type, the plate width, the plate thickness, the tension, and the speed. Data corresponding to is classified. Subsequently, in step S104a, the
一方、製品が異常な場合のデータである場合についてもステップS103b,S104b,S105bにおいて、ステップS103a,S104a,S105aと同一の処理が行われる。 On the other hand, even in the case of data when the product is abnormal, the same processing as steps S103a, S104a, and S105a is performed in steps S103b, S104b, and S105b.
次に、ステップS106において、DB登録手段14により、製品が正常なもののグループ(良いグループ)と異常なもののグループ(悪いグループ)との同条件の統計量が比較され、ある閾値以上の差異があるかどうか判断される。ここで、ある閾値以上の差異が認められない特徴量については特徴量DB18へ登録しない(ステップS107)。 Next, in step S106, the DB registration means 14 compares the statistics of the same condition between the group of normal products (good group) and the group of abnormal products (bad group), and there is a difference greater than a certain threshold. It is judged whether or not. Here, a feature quantity for which a difference greater than a certain threshold is not recognized is not registered in the feature quantity DB 18 (step S107).
そして、ステップS108,S109において、ある閾値以上の差異があるもののみについて、製品が正常な場合の特徴量および異常な場合の特徴量がそれぞれ特徴量DB18へ登録される。以上のステップS100〜S109は、オフラインで処理される。
In steps S108 and S109, for only those having a difference of a certain threshold value or more, the feature amount when the product is normal and the feature amount when the product is abnormal are registered in the
以下のステップS110〜S113はオンラインで処理される。ステップS110において、診断手段15により、製鉄プラントの操業中、各設備1のリアルタイムの状態を示す設備状態データからリアルタイムに特徴量が抽出される。そして、ステップS111において、このリアルタイムに抽出された特徴量と特徴量DB18とが比較され、ある閾値により正常または異常が診断される。
The following steps S110 to S113 are processed online. In step S110, the diagnostic means 15 extracts feature quantities in real time from equipment state data indicating the real time state of each equipment 1 during operation of the steel plant. In step S111, the feature quantity extracted in real time is compared with the
この診断の結果、ステップS112において、異常の場合には、出力手段16により、アナウンスされる。また、併せて、特徴量ごとに予め登録されている考えられる対処方法が表示される。また、対処策が明確なものについては、自動的に各設備1の制御信号へ反映される。一方、正常の場合には、ステップS113において、出力手段16により、正常であることがガイダンスされる。 As a result of this diagnosis, if there is an abnormality in step S112, the output means 16 announces it. In addition, possible countermeasures registered in advance for each feature amount are displayed. In addition, a clear countermeasure is automatically reflected in the control signal of each facility 1. On the other hand, in the case of normality, in step S113, the output means 16 gives guidance that it is normal.
以上のように、本実施形態における設備診断コンピュータ5によれば、製品が正常な場合と異常な場合とで設備状態データおよび製品状態データを分類し、正常な場合と異常な場合とでそれぞれ各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出し、比較して、所定の閾値以上の差異があるもののみについて有意な特徴量として特徴量DB18へ登録するので、明確な差異が認められる特徴量のみからなる特徴量DB18が得られる。これにより、製鉄プラントのように正常な状態のときの特徴量の挙動が不明確な設備1であっても、製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となっている。
As described above, according to the
また、本実施形態における設備診断コンピュータ5では、設備状態データおよび製品状態データを製品の仕様条件ごとに分類して特徴量を検出することにより、同一のシーケンス条件下であっても製品の仕様条件によって設備状態データが異なる生産システムにおいても、製品の仕様条件ごとに明確な差異が認められる特徴量のみからなる特徴量DB18が得られるので、製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となっている。
In addition, the
また、本実施形態における設備診断コンピュータ5では、製品が正常な場合と異常な場合との間の中庸な場合のデータを除外して設備状態データおよび製品状態データを分類することにより、製品が正常な場合と異常な場合とを明確に分類して特徴量を検出することができるので、より正確に製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となっている。
Further, in the
次に、上記設備診断コンピュータ5の第1の実施例として、図4に示すように製鉄プラントの圧延工程においてコイル巻き取り時の周辺設備の電流および速度から特徴量を抽出することで、材料のスリップや捲き形状の乱れなどを検知できた事例について説明する。
Next, as a first embodiment of the
図4に示すように、圧延工程において最終圧延機20を通過した通板材21は、板押さえピンチロール(PR)22を経て、捲取装置(MD)23により巻き取られる。このとき、設備状態データとして、PR電流、MD電流およびMD速度が収集され、製品状態データとして、板先端および板尾端の捲き形状が収集され、上記設備診断コンピュータ5により特徴量DB18が形成された。
As shown in FIG. 4, the
(1)捲取開始時板緩みによる形状悪化検知
特徴量DB18に登録される特徴量として、最終圧延機20を通過した板先端部が捲取装置23に到達した際のMD電流立ち上りから板押さえPR電流変化までの時間差(図5参照。)が抽出された場合、板先端部の緩みが推測可能であった。この時間差が長ければ長いほど、板先端の捲形状悪化の方向となった。
(1) Detection of shape deterioration due to plate loosening at the start of cutting As a feature value registered in the
(2)捲付初期スリップによる形状悪化検知
上記(1)と同一のタイミングで、MD速度の変動(図6参照。)を抽出することにより、捲付初期のコイルとMD間のスリップが推測可能であった。スリップが多いと、板先端の捲形状悪化の方向となった。
(2) Detection of shape deterioration due to initial slip of brazing By extracting MD speed fluctuation (see Fig. 6) at the same timing as (1) above, slip between the coil and MD in the initial stage of brazing can be estimated. Met. When there was a lot of slip, the shape of the ridge at the tip of the plate deteriorated.
(3)最終圧延機板抜け時の形状悪化検知
圧延の最終段階で通板材21が最終圧延機を20抜けた際(尻抜け)のPR電流変化パターン(図7参照。)を抽出することにより、PR圧下過多による板尾端の形状悪化が推測可能であった。尻抜け後は、最終圧延機20とMD間の張力バランスが崩れ、板がMD引っ張られることによりPR電流はマイナスに振れるためである。尻抜け後も圧延中と同様にPRを圧下したままでは板が逸れる原因となるため、尻抜けの絶妙なタイミングでPRを開放することが必要である。良い例(速やかに開放)では、尻抜け直後にマイナスに振れた電流が復帰するが、開放タイミングが遅れる程、電流復帰タイミングが遅くなり、板尾端の捲形状悪化の方向となった。
(3) Detection of shape deterioration at the time of final rolling mill strip removal By extracting the PR current change pattern (see FIG. 7) when the
設備診断コンピュータ5の第2の実施例として、図8に示すように製鉄プラントの圧延工程においてロールテーブルの各ロールのロール電流値から特徴量を抽出することで、表面疵を検知できた事例について説明する。
As a second embodiment of the
図8に示すように、圧延工程において、通板材30は、ロールテーブル31の各ロール32上を搬送される。このとき、設備状態データとして、通板条件に応じた各ロール32のロール電流値が収集され、製品状態データとして、表面疵データが収集され、上記設備診断コンピュータ5により特徴量DB18が形成された。
As shown in FIG. 8, in the rolling process, the sheet passing material 30 is conveyed on each roll 32 of the roll table 31. At this time, the roll current value of each roll 32 corresponding to the sheet passing condition was collected as the equipment state data, the surface defect data was collected as the product state data, and the
速度制御により揃速性が保たれない場合、表面疵が問題となる。つまり、各ロール32のロール径と各ロール32に取り付けられたパルス発生器(PLG)等から検出される回転数実績とから算出された速度実績は許容範囲に入っていても、ロール径誤差等により実際のロール周速が異なると疵の要因となる。 If uniform speed is not maintained by speed control, surface flaws become a problem. That is, even if the speed record calculated from the roll diameter of each roll 32 and the actual rotation speed detected from the pulse generator (PLG) attached to each roll 32 is within the allowable range, the roll diameter error, etc. If the actual roll peripheral speed differs depending on
そこで、通板条件に応じて求めたロール電流値の許容範囲とロール電流値の実績との比較値を、表面疵データに基づいて製品が正常な場合と異常な場合とに分類し、それぞれの比較値を特徴量として特徴量DB18に登録した。これにより、製鉄プラントの操業中、リアルタイムに抽出されたこの特徴量と特徴量DB18とを比較して製品が正常であるか異常であるかを診断することが可能となった。
Therefore, the comparison value between the allowable range of the roll current value obtained according to the plate passing condition and the actual roll current value is classified into the normal case and the abnormal case based on the surface flaw data. The comparison value was registered in the
本発明の設備診断装置および設備診断方法、並びに設備診断プログラムおよびこれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、製鉄プラントその他の生産システムの設備を診断するためのものとして有用である。 The equipment diagnosis apparatus and equipment diagnosis method, the equipment diagnosis program, and the computer-readable recording medium on which the equipment diagnosis program of the present invention is recorded are useful for diagnosing equipment of a steel manufacturing plant and other production systems.
1 設備
2 PLC
3 汎用制御ネットワーク
4 データ収集コンピュータ
5 設備診断コンピュータ
10 マスタ情報登録手段
11 データ収集手段
12 データ分類手段
13 トリガ検出手段
14 DB登録手段
15 診断手段
16 出力手段
17 マスタ情報DB
18 特徴量DB
1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 General-
18 Feature DB
Claims (6)
このデータ収集手段により収集された設備状態データおよび製品状態データを、前記製品が正常な場合のデータと異常な場合のデータとに分類するデータ分類手段と、
このデータ分類手段により分類された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データと、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データとのそれぞれについて、前記各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出するトリガ検出手段と、
このトリガ検出手段により検出された前記正常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量と、前記異常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量とを比較し、所定の閾値以上の差異があるもののみについてそれぞれの特徴量を特徴量データベースへ登録するデータベース登録手段と、
前記生産システムの操業中に各設備のリアルタイムの状態を示す設備状態データから特徴量を抽出し、前記特徴量データベースと比較することにより、前記製品が正常であるか異常であるかを診断する診断手段と、
この診断手段による診断結果を出力する出力手段と
を含む生産システムの設備診断装置。 Data collection means for collecting facility state data indicating the state of each facility constituting the production system and product state data indicating the state of a product produced by the production system;
Data classification means for classifying the equipment status data and product status data collected by the data collection means into data when the product is normal and data when abnormal,
For each of the normal equipment state data and product state data classified by the data classification means and the abnormal equipment state data and product state data, the feature amount is triggered by a predetermined operation of each equipment. Trigger detecting means for detecting;
The feature amount of the equipment state data and the product state data in the normal case detected by the trigger detection means is compared with the feature amount of the equipment state data and the product state data in the abnormal case, and is equal to or greater than a predetermined threshold value. Database registration means for registering each feature quantity in the feature quantity database only for those that have a difference;
Diagnosing whether the product is normal or abnormal by extracting a feature value from equipment state data indicating the real-time state of each equipment during operation of the production system and comparing it with the feature value database Means,
An equipment diagnosis apparatus for a production system, including output means for outputting a diagnosis result by the diagnosis means.
この収集された設備状態データおよび製品状態データを、前記製品が正常な場合のデータと異常な場合のデータとに分類すること、
この分類された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データと、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データとのそれぞれについて、前記各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出すること、
この検出された前記正常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量と、前記異常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量とを比較し、所定の閾値以上の差異があるもののみについてそれぞれの特徴量を特徴量データベースへ登録すること、
前記生産システムの操業中に各設備のリアルタイムの状態を示す設備状態データから特徴量を抽出し、前記特徴量データベースと比較することにより、前記製品が正常であるか異常であるかを診断すること、
この診断結果を出力すること
を含む生産システムの設備診断方法。 Collecting equipment status data indicating the status of each equipment constituting the production system and product status data indicating the status of products produced by the production system;
Classifying the collected equipment state data and product state data into data when the product is normal and data when it is abnormal;
For each of the classified normal equipment state data and product state data and abnormal equipment state data and product state data, detecting a feature amount using a predetermined operation of each equipment as a trigger,
The detected feature amount of the equipment state data and product state data in the normal case is compared with the feature amount of the equipment state data and product state data in the abnormal case, and there is a difference greater than a predetermined threshold value. Registering each feature quantity only in the feature quantity database,
Diagnosing whether the product is normal or abnormal by extracting a feature quantity from the equipment state data indicating the real-time state of each equipment during operation of the production system and comparing it with the feature quantity database ,
A production system facility diagnosis method including outputting the diagnosis result.
このデータ収集手段により収集された設備状態データおよび製品状態データを、前記製品が正常な場合のデータと異常な場合のデータとに分類するデータ分類手段と、
このデータ分類手段により分類された正常な場合の設備状態データおよび製品状態データと、異常な場合の設備状態データおよび製品状態データとのそれぞれについて、前記各設備の所定の動作をトリガとして特徴量を検出するトリガ検出手段と、
このトリガ検出手段により検出された前記正常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量と、前記異常な場合の設備状態データおよび製品状態データの特徴量とを比較し、所定の閾値以上の差異があるもののみについてそれぞれの特徴量を特徴量データベースへ登録するデータベース登録手段と、
前記生産システムの操業中に各設備のリアルタイムの状態を示す設備状態データから特徴量を抽出し、前記特徴量データベースと比較することにより、前記製品が正常であるか異常であるかを診断する診断手段と、
この診断手段による診断結果を出力する出力手段と
してコンピュータを機能させるための生産システムの設備診断プログラム。 Data collection means for collecting facility state data indicating the state of each facility constituting the production system and product state data indicating the state of a product produced by the production system;
Data classification means for classifying the equipment status data and product status data collected by the data collection means into data when the product is normal and data when abnormal,
For each of the normal equipment state data and product state data classified by the data classification means and the abnormal equipment state data and product state data, the feature amount is triggered by a predetermined operation of each equipment. Trigger detecting means for detecting;
The feature amount of the equipment state data and the product state data in the normal case detected by the trigger detection means is compared with the feature amount of the equipment state data and the product state data in the abnormal case, and is equal to or greater than a predetermined threshold value. Database registration means for registering each feature quantity in the feature quantity database only for those that have a difference;
Diagnosing whether the product is normal or abnormal by extracting a feature value from equipment state data indicating the real-time state of each equipment during operation of the production system and comparing it with the feature value database Means,
An equipment diagnosis program for a production system for causing a computer to function as output means for outputting a diagnosis result by the diagnosis means.
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