JP6662222B2 - Abnormal state diagnostic method and abnormal state diagnostic apparatus for manufacturing process - Google Patents
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Description
本発明は、鉄鋼プロセス等の製造プロセスの異常状態診断方法及び異常状態診断装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing abnormal conditions in a manufacturing process such as a steel process.
製造プロセスの異常状態を診断する方法としては、モデルベースアプローチとデータベースアプローチとがある。モデルベースアプローチは、製造プロセスにおける物理的又は化学的な現象を数式で表現したモデルを構築し、構築したモデルを用いて製造プロセスの異常状態を診断するアプローチである。一方、データベースアプローチは、製造プロセスで得られた操業データから統計解析的なモデルを構築し、構築したモデルを用いて製造プロセスの異常状態を診断するアプローチである。 Methods for diagnosing abnormal conditions in the manufacturing process include a model-based approach and a database approach. The model-based approach is an approach in which a model expressing a physical or chemical phenomenon in a manufacturing process by mathematical formulas is constructed, and an abnormal state of the manufacturing process is diagnosed using the constructed model. On the other hand, the database approach is an approach in which a statistical analysis model is constructed from operation data obtained in the production process, and an abnormal state of the production process is diagnosed using the constructed model.
鉄鋼プロセスのような製造プロセスでは、1つの製造ラインで多品種、多サイズの製品が製造されるため、操業パターンが無数に存在する。また、高炉のような製造プロセスでは、鉄鉱石やコークス等のような自然物を原材料として用いるために、製造プロセスのばらつきが大きい。このため、鉄鋼プロセスのような製造プロセスの異常状態を診断する場合、モデルベースアプローチのみによるアプローチでは限界がある。 In a manufacturing process such as a steel process, products of various types and sizes are manufactured in one manufacturing line, and thus there are countless operation patterns. Further, in a manufacturing process such as a blast furnace, a natural process such as iron ore or coke is used as a raw material, and thus the manufacturing process varies greatly. For this reason, when diagnosing an abnormal state of a manufacturing process such as a steel process, there is a limit in an approach using only the model-based approach.
データベースアプローチとしては、過去の異常発生時の操業データをデータベース化して現在の操業データとの類似性を判定する診断方法や、逆に正常時の操業データをデータベース化して現在の操業データとの違いを判定する診断方法がある。ところが、鉄鋼プロセスのような製造プロセスでは、製造に用いられる設備点数が多い上に、特に日本のように老朽化が進んだ設備が多い場合、過去に前例のないトラブルが発生することが少なくない。このため、過去のトラブル事例をベースとする前者のような診断方法では異常状態の予知に限界がある。 As a database approach, there is a diagnostic method to determine the similarity with the current operation data by converting the operation data at the time of past abnormal occurrence into a database, and conversely, the difference from the current operation data by converting the normal operation data into a database There is a diagnostic method for determining However, in a manufacturing process such as a steel process, in addition to the large number of equipment used for manufacturing, especially when there are many aging facilities like Japan, troubles unprecedented in the past often occur. . For this reason, there is a limit in predicting an abnormal state in the former diagnostic method based on past trouble cases.
一方、後者の診断方法としては、特許文献1,2に記載されているものがある。具体的には、特許文献1,2には、正常時の操業データを用いて作成されたモデルによる予測に基づき製造プロセスの異常状態を予知又は検知する方法が記載されている。
On the other hand, the latter diagnostic method is described in
しかしながら、特許文献1,2記載の方法は、製造プロセスの異常状態を予知又は検知するのに留まっており、製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定することができない。このため、製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定可能な技術の提供が期待されていた。
However, the methods described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定可能な製造プロセスの異常状態診断方法及び異常状態診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a manufacturing process abnormal state diagnosis method and an abnormal state diagnosis device capable of estimating a cause of an abnormal state occurring in a manufacturing process. is there.
本発明に係る製造プロセスの異常状態診断方法は、正常操業時に得られた製造プロセスにおける複数種類の変数の実績値を用いて前記製造プロセス及び/又は該製造プロセスにおいて製造中の製品の状態を予測する複数のサブモデルを作成し、前記サブモデルの予測誤差から該サブモデル毎に算出される前記製造プロセスの正常状態からの逸脱指標を用いて前記製造プロセスの異常状態を診断する製造プロセスの異常状態診断方法であって、前記サブモデル毎に信頼度及び属性を定義し、前記逸脱指標の大きさが所定値以上であるサブモデルが1つ以上ある場合、該サブモデルの信頼度及び属性から製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定するステップを含むことを特徴とする。 The method for diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to the present invention predicts a state of the manufacturing process and / or a product being manufactured in the manufacturing process using actual values of a plurality of types of variables in the manufacturing process obtained during normal operation. A plurality of sub-models to be created, and diagnosing an abnormal state of the manufacturing process using a deviation index from a normal state of the manufacturing process calculated for each of the sub-models from a prediction error of the sub-model. In the state diagnosis method, a reliability and an attribute are defined for each of the sub-models, and when there is one or more sub-models whose magnitude of the deviation index is a predetermined value or more, the reliability and the attributes of the sub-model are used. The method includes a step of estimating a cause of an abnormal state that has occurred in the manufacturing process.
本発明に係る製造プロセスの異常状態診断方法は、上記発明において、前記サブモデルの信頼度の大きさに応じて前記サブモデルの逸脱指標に重みを付けて修正逸脱指標を算出し、前記修正逸脱指標の大きさの順に前記サブモデルを配列した逸脱ランキングを作成し、前記逸脱ランキングに基づいて製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定するステップを含むことを特徴とする。 The method for diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to the present invention, in the above invention, calculates a modified deviation index by weighting the deviation index of the sub-model according to the degree of reliability of the sub-model, The method includes a step of creating a deviation ranking in which the sub-models are arranged in the order of the index, and estimating a cause of an abnormal state occurring in a manufacturing process based on the deviation ranking.
本発明に係る製造プロセスの異常状態診断方法は、上記発明において、前記サブモデルには、1つ目の属性として、製造プロセスにおける処理前の材料の状態の実績値関連、製造プロセスに含まれる設備の設定値関連、製造プロセスに含まれる設備の状態の実績値関連、製造プロセスに含まれる設備におけるオペレータの操作量の実績値関連、製造プロセスにおける処理中の中間製品の状態の実績値関連、及び製造プロセスにおける処理後の製品の状態の実績値関連が定義され、2つ目の属性として、製造プロセスに含まれる設備の区分が定義されていることを特徴とする。 In the method of diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to the present invention, in the above-mentioned invention, the sub-model includes, as a first attribute, a relation between an actual value of a state of a material before processing in the manufacturing process and equipment included in the manufacturing process. Related to the set values, related to the actual value of the state of the equipment included in the manufacturing process, related to the actual value of the operation amount of the operator in the equipment included in the manufacturing process, related to the actual value of the state of the intermediate product being processed in the manufacturing process, and It is characterized in that the actual value relation of the state of the product after processing in the manufacturing process is defined, and as a second attribute, the category of the equipment included in the manufacturing process is defined.
本発明に係る製造プロセスの異常状態診断方法は、上記発明において、製造プロセスが複数の圧延機を含む鉄鋼プロセスである場合、前記サブモデルには、2つ目の属性として、圧延機の操作側関連、圧延機の駆動側関連、及び圧延機の操作側及び駆動側の両側関連が定義されていることを特徴とする。 The method for diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to the present invention is characterized in that, in the above invention, when the manufacturing process is a steel process including a plurality of rolling mills, It is characterized in that a relation, a driving-side relation of the rolling mill, and a both-side relation of the operating side and the driving side of the rolling mill are defined.
本発明に係る製造プロセスの異常状態診断装置は、正常操業時に得られた製造プロセスにおける複数種類の変数の実績値を用いて前記製造プロセス及び/又は該製造プロセスにおいて製造中の製品の状態を予測する複数のサブモデルを作成し、前記サブモデルの予測誤差から該サブモデル毎に算出される前記製造プロセスの正常状態からの逸脱指標を用いて前記製造プロセスの異常状態を診断する製造プロセスの異常状態診断装置であって、前記サブモデル毎に信頼度及び属性を定義し、前記逸脱指標の大きさが所定値以上であるサブモデルが1つ以上ある場合、該サブモデルの信頼度及び属性から製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定する原因推定部を備えることを特徴とする。 An apparatus for diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to the present invention predicts the state of the manufacturing process and / or the product being manufactured in the manufacturing process using actual values of a plurality of types of variables in the manufacturing process obtained during normal operation. A plurality of sub-models to be created, and diagnosing an abnormal state of the manufacturing process using a deviation index from a normal state of the manufacturing process calculated for each of the sub-models from a prediction error of the sub-model. In the state diagnosis device, a reliability and an attribute are defined for each of the sub-models, and when there is one or more sub-models whose magnitude of the deviation index is a predetermined value or more, the reliability and the attributes of the sub-model are used. It is characterized by including a cause estimating unit for estimating the cause of the abnormal state occurring in the manufacturing process.
本発明に係る製造プロセスの異常状態診断方法及び異常状態診断装置によれば、各サブモデルに信頼度及び属性が定義されているので、逸脱指標の大きさが所定値以上であるサブモデルの信頼度及び属性に基づいて、製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定することができる。 According to the method and the apparatus for diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to the present invention, since the reliability and the attribute are defined for each sub-model, the reliability of the sub-model having a deviation index of a predetermined value or more is considered. Based on the degree and the attribute, the cause of the abnormal state that has occurred in the manufacturing process can be estimated.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である製造プロセスの異常状態診断装置について説明する。 Hereinafter, an apparatus for diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔装置構成〕
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態である製造プロセスの異常状態診断装置の構成について説明する。
〔Device configuration〕
First, a configuration of an apparatus for diagnosing an abnormal state of a manufacturing process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本発明の一実施形態である製造プロセスの異常状態診断装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である製造プロセスの異常状態診断装置1は、鉄鋼プロセス等の製造プロセスの異常状態を診断する装置であり、入力部11、出力部12、外部装置13、記憶部14、及び制御部15を主な構成要素として備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an abnormal state diagnosis apparatus for a manufacturing process according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an abnormal state
入力部11は、後述するサブモデルによる予測や原因推定を行う診断対象の実操業データを情報・制御系ネットワークを介して受信する装置である。入力部11は、受信した診断対象の実操業データを制御部15に入力する。
The input unit 11 is a device that receives, via an information / control system network, actual operation data to be diagnosed, which performs prediction and cause estimation based on a sub-model described later. The input unit 11 inputs the received actual operation data of the diagnosis target to the
出力部12は、表示装置や印刷装置等の出力装置によって構成され、制御部15の各種処理情報を出力する。
The output unit 12 includes an output device such as a display device or a printing device, and outputs various types of processing information of the
外部装置13は、電気通信回線を介して情報通信可能な形態で制御部15に接続されている。外部装置13は、操業データベース(操業DB)13aを備えている。操業DB13aには、製造プロセスの過去の操業時に取得された複数種類の変数の時系列データのうち、正常操業時に取得された複数種類の変数の時系列データが電気通信回線を介して読み取り可能な形態で格納されている。
The
記憶部14は、ハードディスク装置等の記憶装置によって構成され、制御部15に接続されている。記憶部14には、サブモデルデータベース(サブモデルDB)14a及びシナリオ推論リストデータベース(シナリオ推論リストDB)14bが記憶されている。サブモデルDB14aは、製造プロセス及び/又は製造プロセスにおいて製造中の製品の状態を示す時系列の予測値を算出する数式をサブモデルとして格納している。シナリオ推論リストDB14bは、製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定する際に用いられるシナリオ推論リストを格納している。サブモデル及びシナリオ推論リストの詳細については後述する。
The storage unit 14 is configured by a storage device such as a hard disk device, and is connected to the
制御部15は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置によって構成され、製造プロセスの異常状態診断装置1全体の動作を制御する。制御部15は、演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって、逸脱指標算出部15a及び原因推定部15bとして機能する。これら各部の機能については後述する。
The
〔サブモデルの構成〕
次に、図2を参照して、サブモデルDB14aに格納されているサブモデルの構成について説明する。
[Sub model configuration]
Next, the configuration of the sub model stored in the
図2は、サブモデルDB14aに格納されているサブモデルの構成を示す概念図である。本発明において、サブモデルとは、製造プロセス及び/又製造プロセスにおいて製造中の製品の状態を示す時系列の予測値を算出する数式のことを意味する。複数種類のサブモデルを構築することにより、製造プロセス全体で1つのモデルを構築するよりも異常状態の早期検知及び原因推定が容易になる。図2では、全てのブロックに複数のサブモデルが定義されているが、数は任意であり、ブロック毎に異なってもいいし、なくてもよい。また、製造プロセスでは、目標通りの品質や寸法で製品を作り込むため、様々なモデルが構築されており、製造プロセスの状態や製造中の製品の状態を予測することがなされているが、このような既存のモデルをサブモデルとして用いてもよい。サブモデルが不足している場合は、統計的な処理によって新たなサブモデルを追加することもできる。例えば製造プロセスの正常操業時に取得した自身以外の複数の変数を用いて回帰式を求め、サブモデルとして用いることができる。また、各サブモデルには、所定の評価期間におけるサブモデルの予測誤差に応じて信頼度(予測誤差が小さくなるのに応じて大きくなる値)が付与されている。なお、算出された信頼度が低い場合には、サブモデルの構成を見直すことが望ましい。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of a sub model stored in the
各サブモデルには、製造プロセスにおける属性が定義されている。詳しくは、本実施形態では、図2に示すように、各サブモデルには、1つ目の属性として、製造プロセスにおける処理前の材料の状態(例えば温度、厚さ、形状等)の実績値(製造前の材料実績)関連、製造プロセスに含まれる設備の設定値(設備の設定)関連、製造プロセスに含まれる設備から取得した実績値(設備の実績)関連、製造プロセスに含まれる設備におけるオペレータの操作量の実績値(手介入の実績)関連、製造プロセスにおける処理中の中間製品の状態の実績値(中間製品の状態実績)関連、及び製造プロセスにおける処理後の製品の状態の実績値(製造後の製品実績)関連が予め定義されている。なお、本実施形態では、1つ目の属性として6つの属性を定義したが、必ずしもこれら6つの属性全てを定義する必要はなく、6つの属性のうちの少なくとも2つ以上の属性を定義してもよい。ただし、より詳細な原因推定を行うためには、可能な限り多く定義する方が望ましい。 Each sub model defines an attribute in the manufacturing process. Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, each sub model has, as a first attribute, an actual value of a state (for example, temperature, thickness, shape, etc.) of a material before processing in a manufacturing process. (Material performance before manufacturing) related, Equipment set value included in manufacturing process (Equipment setting) related, Actual value obtained from equipment included in manufacturing process (Equipment actual) related, Equipment included in manufacturing process Related to the actual value of the operation amount of the operator (actual result of manual intervention), related to the actual value of the state of the intermediate product being processed in the manufacturing process (status result of the intermediate product), and actual value of the state of the product after processing in the manufacturing process (Product performance after manufacturing) is defined in advance. In the present embodiment, six attributes are defined as the first attribute. However, it is not always necessary to define all of these six attributes, and at least two or more of the six attributes are defined. Is also good. However, in order to perform more detailed cause estimation, it is desirable to define as many as possible.
また、各サブモデルには、2つ目の属性として、設備の区分、具体的には、製造プロセスの上流側から下流側に向かって順に配列されたN(N=1〜n)個の設備の区分が定義されている。また、製造プロセスが複数の圧延機を含む鉄鋼プロセスである場合には、2つ目の属性として、圧延機の操作側関連、圧延機の駆動側関連、及び圧延機の操作側及び駆動側の両側関連が含まれている。なお、圧延機の操作側とは、圧延機を駆動するモータが設置されていない圧延機の幅方向端部側を意味する。また、圧延機の駆動側とは、圧延機を駆動するモータが設置されている圧延機の幅方向端部側を意味している。 In each submodel, as a second attribute, equipment divisions, specifically, N (N = 1 to n) equipments arranged in order from the upstream side to the downstream side of the manufacturing process. Are defined. Further, when the manufacturing process is a steel process including a plurality of rolling mills, as a second attribute, the operating side of the rolling mill, the driving side of the rolling mill, and the operating side and the driving side of the rolling mill. Two-sided associations are included. In addition, the operation side of the rolling mill means a width direction end side of the rolling mill in which the motor for driving the rolling mill is not installed. Further, the driving side of the rolling mill means a width direction end side of the rolling mill in which the motor for driving the rolling mill is installed.
〔シナリオ推論リストの構成〕
次に、図3,図4を参照して、シナリオ推論リストDB14bに格納されているシナリオ推論リストの構成について説明する。
[Structure of scenario inference list]
Next, the configuration of the scenario inference list stored in the scenario
図3,図4は、シナリオ推論リストDB14bに格納されているシナリオ推論リストの一例を示す図である。本発明において、シナリオ推論リストとは、製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定する際に用いられるルールを規定した電子データを意味し、例えばif-then文等により記述されている。詳しくは、図3に示すシナリオ推論リストは、製造プロセスの異常状態の主因子が属する設備の区分と製造プロセスの異常状態の副因子が属する設備の区分とが同じである場合におけるシナリオ推論リストであり、図4に示すシナリオ推論リストは、製造プロセスの異常状態の主因子が属する設備の区分と異常状態の副因子が属する設備の区分とが異なる場合におけるシナリオ推論リストである。例えば図3に示すシナリオ推論リストでは、ある設備iにおいて、製造プロセスの異常状態の主因子が「設備実績」であり、製造プロセスの異常状態の副因子が「手介入実績」である場合、「設備iにおいて設備異常が発生し、設備異常を補うためにオペレータが設備iを操作したがミスが発生したこと」を製造プロセスの異常状態の原因と推定する。また、図4に示すシナリオ推論リストでは、設備iにおける製造プロセスの異常状態の主因子(上流側因子)が「設備実績」であり、設備kにおける製造プロセスの異常状態の副因子(下流側因子)が「手介入実績」である場合、「設備iにおいて設備異常が発生し、設備異常を補うためにオペレータが設備kを操作したがミスが発生したこと」を製造プロセスの異常状態の原因と推定する。
FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating an example of the scenario inference list stored in the scenario
〔異常状態診断処理〕
次に、図5を参照して、本発明の一実施形態である製造プロセスの異常状態診断装置1による製造プロセスの異常状態診断方法について説明する。
[Abnormal state diagnosis processing]
Next, a method of diagnosing an abnormal state of a manufacturing process by the abnormal
図5は、本発明の一実施形態である製造プロセスの異常状態診断処理の流れを示すフローチャートである。図5に示すフローチャートは、入力部11が制御部15に実操業データを入力したタイミングで開始となり、異常状態診断処理はステップS1の処理に進む。
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the abnormal state diagnosis processing of the manufacturing process according to one embodiment of the present invention. The flowchart illustrated in FIG. 5 starts when the input unit 11 inputs the actual operation data to the
ステップS1の処理では、逸脱指標算出部15aが、操業DB13aから処理対象時刻において製造プロセスから取得された複数種類の変数のデータを読み込む。これにより、ステップS1の処理は完了し、異常状態診断処理はステップS2の処理に進む。
In the processing of step S1, the deviation
ステップS2の処理では、逸脱指標算出部15aが、ステップS1の処理において読み込まれた複数種類の変数のデータを用いて、処理対象時刻における製造プロセスの製造状態が正常操業時における製造プロセスの製造状態とどの程度異なるかを示す値を逸脱指標としてサブモデル毎に算出する。具体的には、まず、逸脱指標算出部15aは、サブモデルDB14aからサブモデルのデータを読み出し、変数の実績値のデータを対応するサブモデルに代入することによって変数毎に処理対象時刻における予測値を算出する。次に、逸脱指標算出部15aは、変数間の絶対量や単位の違いを規格化するために複数種類の変数の実績値及び予測値のデータを正規化する。次に、逸脱指標算出部15aは、処理対象時刻における変数の正規化された予測値と正規化された実績値との差分値を逸脱指標としてサブモデル毎に算出する。そして、逸脱指標算出部15bは、サブモデルの信頼度(例えば1/(直近区間の正規化予測誤差+1)。なお、現時点の正規化予測誤差(逸脱指標)=(現時点の予測誤差−モデル作成時の予測誤差平均値)/モデル作成時の予測誤差標準偏差))の大きさに応じてサブモデルの逸脱指標に重みを付けて修正逸脱指標を算出する。図3,4に示すテーブルや逸脱指標や信頼度の計算式は、一例であって、シナリオの内容や計算式は製造プロセスに応じて適宜変えてもよい。これにより、ステップS2の処理は完了し、異常状態診断処理はステップS3の処理に進む。
In the process of step S2, the deviation
ステップS3の処理では、逸脱指標算出部15aが、ステップS2の処理において算出された修正逸脱指標の大きさが所定値(足切ライン)以上であるサブモデルを抽出し、抽出されたサブモデルを修正逸脱指標の大きさの順に配列した逸脱ランキングを作成する(図6参照)。これにより、ステップS3の処理は完了し、異常状態診断処理はステップS4の処理に進む。
In the process of step S3, the deviation
ステップS4の処理では、原因推定部15bが、シナリオ推論リストDB14bからシナリオ推論リストを読み込む。そして、原因推定部15bは、ステップS3の処理において作成された逸脱ランキングとシナリオ推論リストとを用いて異常状態の原因を推定する。例えば逸脱ランキングが1位及び2位であるサブモデルをそれぞれ異常状態の主因子及び副因子とする場合、原因推定部15bは、図6に示す逸脱ランキングの1位である「圧延機No.5」の「設備実績」が異常状態の主因子であると推定し、図6に示す逸脱ランキングの2位である「圧延機No.6」の「設備実績」が異常状態の副因子であると推定する。そして、この場合、異常状態の主因子に対応する設備の区分と異常状態の副因子に対応する設備の区分とが異なるので、原因推定部15bは、図4に示すシナリオ推論リストを参照して、主因子(上流側因子)が設備実績であり、且つ、副因子(下流側因子)が設備実績である時のシナリオである「圧延機No.5又は圧延機No.6の設備異常」を異常状態の原因として推定する。
In the process of step S4, the
同様に、例えば逸脱ランキングが1位であるサブモデルを異常状態の主因子とし、主因子が属する設備の区分と同じ設備の区分の中で逸脱ランキングが2番目のサブモデルを異常状態の副因子とする場合、原因推定部15bは、図6に示す逸脱ランキングの1位である「圧延機No.5」の「設備実績」が異常状態の主因子であると推定し、図6に示す逸脱ランキングの4位である「圧延機No.5」の「手介入実績」が異常状態の副因子であると推定する。そして、この場合、異常状態の主因子が属する設備の区分と異常状態の副因子が属する設備の区分とが同じであるので、原因推定部15bは、図3に示すシナリオ推論リストを参照して、主因子が設備実績であり、且つ、副因子が手介入実績である時のシナリオである「圧延機No.5の設備異常が発生し、設備異常を補うためにオペレータが圧延機No.5を操作したがミスが発生したこと」を異常状態の原因として推定する。
Similarly, for example, a submodel having a deviation ranking of 1st is regarded as a main factor of an abnormal state, and a submodel having a deviation ranking of 2nd in the same equipment category as the equipment category to which the main factor belongs is a subfactor of an abnormal state. In this case, the
同様に、例えば逸脱ランキングの中で最も多い設備の区分に属する1番目及び2番目のサブモデルをそれぞれ異常状態の主因子及び副因子とする場合、原因推定部15bは、図6に示す逸脱ランキングの2位である「圧延機No.6」の「設備実績」が異常状態の主因子であると推定し、図6に示す逸脱ランキングの3位である「圧延機No.6」の「設備設定」が異常状態の副因子であると推定する。そして、この場合、異常状態の主因子が属する設備の区分と異常状態の副因子が属する設備の区分とが同じであるので、原因推定部15bは、図3に示すシナリオ推論リストを参照して、主因子が設備実績であり、且つ、副因子が設備設定である時のシナリオである「圧延機No.6の設備異常」を異常状態の原因として推定する。これにより、ステップS4の処理は完了し、一連の異常状態診断処理は終了する。
Similarly, when the first and second submodels belonging to the category of the largest equipment in the deviation ranking are set as the main factor and the sub-factor of the abnormal state, respectively, the
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である異常状態診断処理では、原因推定部15bが、逸脱指標の大きさが所定値以上であるサブモデルが1つ以上ある場合、そのサブモデルの信頼度及び属性から製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定するので、製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定することができる。 As is apparent from the above description, in the abnormal state diagnosis processing according to the embodiment of the present invention, when there is one or more sub-models in which the magnitude of the deviation index is equal to or larger than a predetermined value, Since the cause of the abnormal state generated in the manufacturing process is estimated from the reliability and the attribute of the sub model, the cause of the abnormal state generated in the manufacturing process can be estimated.
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 As described above, the embodiments to which the invention made by the present inventor is applied have been described. However, the present invention is not limited by the description and the drawings that constitute a part of the disclosure of the present invention according to the present embodiment. That is, other embodiments, examples, operation techniques, and the like performed by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
1 製造プロセスの異常状態診断装置
11 入力部
12 出力部
13 外部装置
13a 操業データベース(操業DB)
14 記憶部
14a サブモデルデータベース(サブモデルDB)
14b シナリオ推論リストデータベース(シナリオ推論リストDB)
15 制御部
15a 逸脱指標算出部
15b 原因推定部
DESCRIPTION OF
14
14b Scenario Inference List Database (Scenario Inference List DB)
15
Claims (3)
前記サブモデル毎に、所定期間における前記予測誤差が小さくなるのに応じて大きくなる値である信頼度、製造プロセスにおける処理前の材料の状態の実績値関連、製造プロセスに含まれる設備の設定値関連、製造プロセスに含まれる設備の状態の実績値関連、製造プロセスに含まれる設備におけるオペレータの操作量の実績値関連、製造プロセスにおける処理中の中間製品の状態の実績値関連、及び製造プロセスにおける処理後の製品の状態の実績値関連のうちの少なくとも2つ以上を含む1つ目の属性、及び製造プロセスに含まれる設備の区分を示す2つ目の属性を定義し、
前記サブモデルの信頼度の大きさに応じて前記サブモデルの逸脱指標に重みを付けて修正逸脱指標を算出し、前記修正逸脱指標の大きさの順に前記サブモデルを配列した逸脱ランキングを作成し、前記1つ目及び前記2つ目の属性と製造プロセスの異常状態の原因との関係を規定したシナリオ推論リストを用いて、前記逸脱ランキングに従ってサブモデルに定義されている1つ目及び2つ目の属性から製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定するステップを含む
ことを特徴とする製造プロセスの異常状態診断方法。 A plurality of types of predicting a part of the state of the manufacturing process and / or a part of the state of a product being manufactured in the manufacturing process using actual values of a plurality of types of variables in the manufacturing process obtained during normal operation. Creating a sub-model, and diagnosing an abnormal state of the manufacturing process using a deviation index from a normal state of the manufacturing process calculated for each sub-model from a current prediction error of the sub-model; A diagnostic method,
For each of the sub-models, the reliability that is a value that increases as the prediction error in a predetermined period decreases, the relationship between the actual value of the material state before processing in the manufacturing process, and the set value of equipment included in the manufacturing process Related, related to the actual value of the state of the equipment included in the manufacturing process, related to the actual value of the operation amount of the operator in the equipment included in the manufacturing process, related to the actual value of the state of the intermediate product being processed in the manufacturing process, and in the manufacturing process Define a first attribute that includes at least two or more of the actual values related to the state of the product after processing, and a second attribute that indicates a category of equipment included in the manufacturing process,
A modified deviation index is calculated by weighting the deviation index of the sub-model according to the degree of reliability of the sub-model, and a deviation ranking in which the sub-models are arranged in the order of the magnitude of the modified deviation index is created. Using a scenario inference list that defines the relationship between the first and second attributes and the cause of the abnormal state of the manufacturing process, the first and second attributes defined in the submodel according to the deviation ranking A method of diagnosing an abnormal state of a manufacturing process, comprising a step of estimating a cause of an abnormal state occurring in the manufacturing process from an eye attribute.
前記サブモデル毎に、所定期間における前記予測誤差が小さくなるのに応じて大きくなる値である信頼度、製造プロセスにおける処理前の材料の状態の実績値関連、製造プロセスに含まれる設備の設定値関連、製造プロセスに含まれる設備の状態の実績値関連、製造プロセスに含まれる設備におけるオペレータの操作量の実績値関連、製造プロセスにおける処理中の中間製品の状態の実績値関連、及び製造プロセスにおける処理後の製品の状態の実績値関連のうちの少なくとも2つ以上を含む1つ目の属性、及び製造プロセスに含まれる設備の区分を示す2つ目の属性を定義し、
前記サブモデルの信頼度の大きさに応じて前記サブモデルの逸脱指標に重みを付けて修正逸脱指標を算出し、前記修正逸脱指標の大きさの順に前記サブモデルを配列した逸脱ランキングを作成し、前記1つ目及び前記2つ目の属性と製造プロセスの異常状態の原因との関係を規定したシナリオ推論リストを用いて、前記逸脱ランキングに従ってサブモデルに定義されている1つ目及び2つ目の属性から製造プロセスにおいて発生した異常状態の原因を推定する原因推定部を備える
ことを特徴とする製造プロセスの異常状態診断装置。 A plurality of types of predicting a part of the state of the manufacturing process and / or a part of the state of a product being manufactured in the manufacturing process using actual values of a plurality of types of variables in the manufacturing process obtained during normal operation. Creating a sub-model, and diagnosing an abnormal state of the manufacturing process using a deviation index from a normal state of the manufacturing process calculated for each sub-model from a current prediction error of the sub-model; A diagnostic device,
For each of the sub-models, the reliability that is a value that increases as the prediction error in a predetermined period decreases, the relationship between the actual value of the material state before processing in the manufacturing process, and the set value of equipment included in the manufacturing process Related, related to the actual value of the state of the equipment included in the manufacturing process, related to the actual value of the operation amount of the operator in the equipment included in the manufacturing process, related to the actual value of the state of the intermediate product being processed in the manufacturing process, and in the manufacturing process Define a first attribute that includes at least two or more of the actual values related to the state of the product after processing, and a second attribute that indicates a category of equipment included in the manufacturing process,
A modified deviation index is calculated by weighting the deviation index of the sub-model according to the degree of reliability of the sub-model, and a deviation ranking in which the sub-models are arranged in the order of the magnitude of the modified deviation index is created. Using a scenario inference list that defines the relationship between the first and second attributes and the cause of the abnormal state of the manufacturing process, the first and second attributes defined in the submodel according to the deviation ranking An abnormal state diagnosis apparatus for a manufacturing process, comprising: a cause estimating unit for estimating a cause of an abnormal state occurring in a manufacturing process from an eye attribute.
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