JP6732380B2 - セメントの品質または製造条件の予測方法 - Google Patents
セメントの品質または製造条件の予測方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6732380B2 JP6732380B2 JP2016189853A JP2016189853A JP6732380B2 JP 6732380 B2 JP6732380 B2 JP 6732380B2 JP 2016189853 A JP2016189853 A JP 2016189853A JP 2016189853 A JP2016189853 A JP 2016189853A JP 6732380 B2 JP6732380 B2 JP 6732380B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- cement
- learning
- value
- monitoring data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims description 297
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 71
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 220
- 230000013016 learning Effects 0.000 claims description 213
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 150
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 125
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 74
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 59
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 55
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 46
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 37
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 29
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 24
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 24
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 4
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 24
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 8
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 3
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 3
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011400 blast furnace cement Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000006114 decarboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013031 physical testing Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Description
重要な品質項目として、例えば、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準拠した材齢28日におけるモルタルの圧縮強さ等が挙げられる。しかし、上記モルタルの圧縮強さ等の材齢を要素とする品質項目は、品質試験結果が判明するまでに長期の時間を要するため、品質試験結果を確認した後にセメントを出荷することが困難であるという問題があった。
このため、セメントの製造現場では、セメントクリンカーの組成(化学組成や鉱物組成)やセメントの粉末度等の製造工程での品質管理項目を設定し、材齢を要素とする品質項目が所定の管理基準値を満足するように、それら製造工程での品質管理項目に、経験に基づいた管理基準値を設定している。
そこで、そのような過剰に安全側に設定した品質管理傾向から生じる過剰スペックの製品の発生を抑制しながら、所定の品質の製品を安定的に製造し、さらに、品質規格を外れた異常品の製造を防止するため、上記製造工程での品質管理項目の情報に加えて、セメント製造に関する種々のその他の情報を活用して、より高精度にセメントの品質を予測する技術が種々提案されている。
ニューラルネットワークの学習プロセスを含むセメントの品質予測方法として、例えば、特許文献1には、監視データの実測値を入力するための入力層と、評価データの推測値を出力するための出力層を有するニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造方法の予測方法であって、学習データとモニターデータを用いて、σL<σMとなるような、十分に大きい学習回数でニューラルネットワークの学習を行った後に、学習回数を減らしながらニューラルネットワークの学習をσL≧σMとなるまで繰り返し、学習後の解析度判定値が予め定めた設定値未満である場合に、ニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、学習後のニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力する、セメントの品質または製造条件の予測方法が記載されている。該予測方法によれば、短時間でかつ高い精度でセメントの品質または製造条件を予測することができる。
本発明の目的は、解析度判定値が予め定めた設定値を満たさない場合でも、短時間でかつ高い精度でセメントの品質または製造条件(適正な品質を有するセメントを製造するために必要な製造上の諸条件)を予測することができる方法を提供することである。
[1] 入力層及び出力層を有するニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造条件の予測方法であって、上記入力層は、セメント製造における監視データの実測値を入力するためのものであり、上記出力層は、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力するためのものであり、上記監視データと上記評価データの組み合わせが、
(i)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータである組み合わせ、または、
(ii)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせ、であり、
(A)学習回数の初期設定を行う工程と、
(B)監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせである学習データを複数用いて、ニューラルネットワークの学習を、前工程で設定された学習回数行う工程と、
(C)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(B)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σL)、及び、ニューラルネットワークの学習結果の信頼性を確認するための監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせであるモニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(B)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σM)を算出し、算出されたσLとσMの関係がσL≧σMである場合、工程(D)を実施し、算出されたσLとσMの関係がσL<σMである場合、工程(E)を実施する工程と、
(D)直近の工程(A)で設定された学習回数および再設定された直近のニューラルネットワークの学習回数のいずれの学習回数よりも大きい学習回数を新たな学習回数として再設定し、再度工程(B)〜(C)を実施する工程と、
(E)直近のニューラルネットワークの学習で実施された学習回数を減らした学習回数を、新たな学習回数として再設定する工程と、
(F)直近の工程(B)で用いられた学習データを用いて、ニューラルネットワークの学習を直近の工程(E)で設定された学習回数行う工程と、
(G)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(F)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σL)、及び、モニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(F)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σM)を算出し、算出されたσLとσMの関係がσL≧σMである場合、工程(I)を実施し、算出されたσLとσMの関係がσL<σMである場合、工程(H)を実施する工程と、
(H)直近の工程(F)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値を超えている場合、再度工程(E)〜(G)を実施し、直近の工程(F)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値以下の場合、工程(J)を実施する工程と、
(I)下記式(1)を用いて解析度判定値を算出し、該解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満である場合、ニューラルネットワークの学習を終了し、学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、上記ニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力してセメントの品質または製造条件を予測し、上記解析度判定値が予め定めた第一の設定値以上である場合、工程(J)を実施する工程と、
(J)工程(A)を実施した回数の大きさについての判定を行い、該回数が予め設定した回数以下である場合、学習条件の初期化を行って、再度工程(A)〜(I)を行い、該回数が予め設定した回数を超える場合、工程(K)を実施する工程と、
(K)工程(I)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満である場合、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(I)におけるニューラルネットワークを、学習済みのニューラルネットワークとした後、工程(L)を実施し、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値以上である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(L)工程(I)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(I)において、学習データとして使用した監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせについて無相関検定を行い、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの種類が2種以上である場合、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの全種類を座標軸とする座標空間に学習データとして使用した監視データの実測値をプロットし、座標空間において、プロットされた監視データ同士を結ぶことで形成される監視データの全てを包含する領域であって、該領域が最大となるように監視データ同士を結ぶことで形成される領域を、予測可能監視データ領域として設定した後、工程(M)を実施し、5%の有意水準で有意であると判断された監視データが0または1種類である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(M)セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれるかどうかを判定し、セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれる場合、工程(K)で得た学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、上記ニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力してセメントの品質または製造条件を予測し、セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれない場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、を含むことを特徴とするセメントの品質または製造条件の予測方法。
[3] 上記ニューラルネットワークが、上記入力層と上記出力層の間に中間層を有する階層型のニューラルネットワークである前記[1]または[2]に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[4] 上記監視データと上記評価データの組み合わせは、(ii)上記監視データが、セメントに関するデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせであり、上記監視データである、セメントに関するデータは、セメントのブレーン比表面積、ふるい試験残分量、湿式f.CaO、セメントの鉱物組成、及びセメントの化学組成の中から選ばれる一種以上であり、上記評価データである、上記セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータは、モルタルの圧縮強さ、曲げ強度、流動性、水和熱、凝結時間の中から選ばれる一種以上である前記[1]〜[3]のいずれかに記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[5] 工程(A)の前に、(A−1)任意に選択した1種以上の監視データからなる監視データ集合体を、2種以上用意し、該2種以上の監視データ集合体の各々について、監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせである選択データを複数用いて、工程(A)〜(M)において用いられるニューラルネットワークとは異なる未学習のニューラルネットワークの学習を行い、得られたニューラルネットワークの入力層に、選択データの監視データの実測値を入力して得られた評価データの推測値と、選択データの評価データの実測値との平均2乗誤差を算出し、平均2乗誤差の数値が最も小さかった選択データにおける監視データを、工程(A)〜(M)における監視データとして用いる工程、を含む前記[1]〜[4]のいずれかに記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
[6] 上記監視データの値を人為的に変動させて得られた上記評価データの推測値に基づいて、セメントの製造条件を最適化する前記[1]〜[5]のいずれかに記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
また、得られた推測値を基にリアルタイムで製造条件を最適化することが可能であり、セメントの品質の安定化の向上を図ることができる。
さらに、ニューラルネットワークの学習を継続することによって、高い予測の精度を維持することができる。
本発明の予測方法は、セメント製造における監視データの実測値を入力するための入力層と、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力するための出力層を有するニューラルネットワークを用いて、セメントの品質または製造条件を予測する方法である。
本発明のニューラルネットワークは、入力層と出力層の間に中間層を有する階層型のニューラルネットワークであってもよい。
(i)上記監視データがセメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータである組み合わせ
(ii)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせ
ここで、セメントクリンカーの原料(調合原料または窯入原料)の化学組成とは、セメントクリンカーの原料中のSiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、K2O、Na2Oeq(全アルカリ)、TiO2、P2O5、MnO、Cl、Cr、Zn、Pb、Cu、Ni、V、As、Zr、Mo、Sr、Ba、F等の含有率である。
前記(i)の組み合わせにおける監視データの一つである「セメントクリンカーに関するデータ」は、セメントクリンカーの鉱物組成、各鉱物の結晶学的性質(格子定数や結晶子径など)、2種以上の鉱物組成の比、化学組成、湿式f.CaO(フリーライム)、容量、容重等が挙げられる。これらのデータは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
なお、セメントクリンカーの鉱物組成は、例えばXRD−リートベルト法によって得ることができる。
セメントクリンカーの化学組成とは、セメントクリンカー中のSiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、K2O、Na2Oeq(全アルカリ)、TiO2、P2O5、MnO、Cl、Cr、Zn、Pb、Cu、Ni、V、As、Zr、Mo、Sr、Ba、F等の含有率である。
前記(i)の組み合わせにおいて、監視データとして、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれるいずれか一種のデータのみを用いてもよいが、これら4種のデータのうちの2種以上(複数)のデータを用いることが、評価データの予測の精度を高める観点から、好ましい。
また、上述した「セメントクリンカーの原料に関するデータ」、「セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ」、「セメントの粉砕条件に関するデータ」、及び「セメントクリンカーに関するデータ」は監視データを兼ねることができる。
前記(i)の組み合わせにおける評価データの一つである「セメントに関するデータ」は、ブレーン比表面積、ふるい試験残分量、石膏の半水化率、色調等が挙げられる。
前記(ii)の組み合わせにおける監視データである「セメントに関するデータ」は、セメントの化学組成、セメントの鉱物組成、各鉱物の結晶学的性質(格子定数や結晶子径など)、湿式f.CaO、強熱減量、セメントのブレーン比表面積、粒度分布、ふるい試験残分量(31μmふるい試験残分量、32μmふるい試験残分量等)、石膏の半水化率、色調等が挙げられる。
これらのデータは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。
セメントの鉱物組成とは、3CaO・SiO2(C3S)、2CaO・SiO2(C2S)、3CaO・Al2O3(C3A)、4CaO・Al2O3・Fe2O3(C4AF)、f.CaO、f.MgO、CaCO3、石膏(例えば、二水石膏、半水石膏)、カルサイト等の量や割合(含有率)である。
なお、セメントの化学組成及び鉱物組成のデータは、前記(i)の組み合わせにおける評価データである「セメントクリンカーに関するデータ」を利用してもよい。
色調(色調L値、色調a値、色調b値)は、「JIS Z 8722(色の測定方法−反射及び透過物体色)」の方法等による測定値である。
なお、特定の種類の監視データ(評価データの予測の精度をより高めることできる、1種又は2種以上の監視データの組み合わせ)は、予測の対象となる評価データの種類によって異なるものである。
特定の種類の監視データは、予測の対象となる評価データと相関性の高いものを選択することが好ましい。特定の種類の監視データを選択する方法については、後述(工程(A−1))する。
ポルトランドセメントの製造工程は、原料工程、焼成工程、仕上工程の3工程に大別される。原料工程は、石灰石、粘土、珪石、酸化鉄原料などのセメント原料を適当な割合で調合して、原料ミルで微粉砕し、ポルトランドセメントクリンカーの調合原料を得る工程である。焼成工程は、ポルトランドセメントクリンカーの調合原料をサスペンションプレヒーター等を経由してロータリーキルンに供給し、充分に焼成した後、冷却して、ポルトランドセメントクリンカーを得る工程である。仕上工程は、得られたポルトランドセメントクリンカーに適当な量の石膏などを加え、仕上ミルで微粉砕して、ポルトランドセメントを得る工程である。
以下、本発明の予測方法について、図1を参照しながら詳しく説明する。
[工程(A−1)]
本工程は、評価データの予測の精度をより高める目的で、工程(A)の前に任意に行われる工程である。
本工程では、任意に選択した1種以上の監視データからなる監視データ集合体を、2種以上用意し、該2種以上の監視データ集合体の各々について、工程(A)〜(M)において用いるのに好適な監視データを選択するための、監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせ(以下、「選択データ」ともいう。)を複数用いて、工程(A)〜(M)において用いられるニューラルネットワークとは異なる未学習のニューラルネットワークの学習を行い、得られたニューラルネットワークの入力層に、選択データの監視データの実測値を入力して得られた評価データの推測値と、選択データの評価データの実測値との平均2乗誤差(RMSE:Root Mean Squared Error)を算出し、平均2乗誤差の数値が最も小さかった選択データにおける監視データを、工程(A)〜(M)における監視データとして用いるものとする。
具体的には、選択用の複数のサンプルを用意し、該サンプルの監視データ(任意に選択した1種以上の監視データ)の実測値、及び予測の対象となる評価データの実測値を測定して、これらを選択データとして用いる。該選択データのうち、監視データの実測値をニューラルネットワークの入力層に入力して、出力層から出力された評価データの推測値と、該評価データの推測値に対応する選択データの評価データの実測値を比較評価して、ニューラルネットワークを修正することを、任意の学習回数行うことで、ニューラルネットワークの学習が行われる。
選択用のサンプルの数は、より高い精度で予測を行うことができる監視データを選択できる観点から、好ましくは10以上、より好ましくは20以上、さらに好ましくは30以上、特に好ましくは40以上である。サンプル数の上限は、特に限定されるものではないが、作業性の観点から、例えば、10,000である。
上記ニューラルネットワークの学習回数は、特に限定されるものではないが、好ましくは100〜2,000回、より好ましくは200〜1,500回である。
工程(A)において、学習回数の初期設定を実施する。設定される学習回数は、特に限定されるものではないが、好ましくは、ニューラルネットワークの過学習(オーバーラーニング)が発生する程度に、十分に大きな回数である。具体的には、通常5千〜100万回、好ましくは1万〜10万回である。
工程(A)では、ニューラルネットワークの過学習が発生する学習回数、具体的にはσL<σM(詳しくは後述する)となるような学習回数を設定することが好ましいが、後の工程において、学習回数の増減が行われるため、工程(A)において最初に設定される学習回数は、ニューラルネットワークの学習に通常行われる学習回数を用いても問題ない。
工程(A)終了後、工程(B)を実施する。
工程(B)では、学習用の監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせ(以下、「学習データ」ともいう。)を複数用いて、ニューラルネットワークの学習を、前工程で設定された学習回数行う。上記組み合わせの数は、例えば、5以上、好ましくは7以上である。上記組み合わせの数の上限は、特に限定されないが、例えば、1,000である。
ここで、「前工程で設定された学習回数」とは、工程(A)において設定される学習回数、または、工程(D)において再設定された新たな学習回数であって、直近の工程(工程(A)または工程(D))で設定された学習回数である。
具体的には、学習用の複数のサンプルを用意し、該サンプルの監視データの実測値、及び目的とする評価データの実測値を測定して、これらを学習データとして用いる。該学習データのうち、監視データの実測値をニューラルネットワークの入力層に入力して、出力層から出力された評価データの推測値と、該評価データの推測値に対応する学習データの評価データの実測値を比較評価してニューラルネットワークの修正することを、設定された学習回数行うことで、ニューラルネットワークの学習が行われる。
学習用のサンプルの数は、より高い精度で予測を行う観点から、好ましくは10以上、より好ましくは20以上である。サンプル数の上限は、特に限定されるものではないが、作業性の観点から、例えば、10,000である。
なお、学習回数を変更して、ニューラルネットワークの再学習を行う際には、前回の学習の結果得られたニューラルネットワークは初期化され、再度学習が行われる。
工程(B)終了後、工程(C)を実施する。
工程(C)では、σLとσMが算出される。σLとσMの大小関係から、学習がニューラルネットワークの過学習が発生する程度に十分に大きな回数行われたか否かを判断することができる。
具体的には、学習データの監視データの実測値を、直近の工程(B)において学習が行われたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σL)を算出する。次いで、モニターデータの監視データの実測値を、直近の工程(B)において学習が行われたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの評価データの実測値との平均2乗誤差(σM)を算出する。その後、算出されたσLとσMの数値を比較することで、ニューラルネットワークの学習が十分に大きな回数で行われたか判断することができる。
ここで、モニターデータとは、学習データを得るために用いられたサンプルとは別のサンプルから得られた、監視データの実測値及び評価データの実測値の組み合わせであり、ニューラルネットワークの信頼性を確認するためのデータである。
モニターデータ(監視データの実測値及び評価データの実測値の組み合わせ)のサンプルの数は、作業性の観点から、学習データのサンプル数の好ましくは5〜50%、より好ましくは10〜30%である。
工程(D)では、直近の工程(A)で設定された学習回数および再設定された直近のニューラルネットワークの学習回数のいずれの学習回数よりも大きい学習回数を新たな学習回数として再設定する(例えば、直近の工程(B)で実施された学習回数に2.0を乗じた数を新たな学習回数として設定する。)。新たな学習回数を再設定した後、再度工程(B)〜(C)を実施する。
工程(E)では、直近のニューラルネットワークの学習で実施された学習回数を減らした学習回数を、新たな学習回数として再設定する(例えば、直近の工程(B)または工程(F)で実施された学習回数に0.95を乗じた数を新たな学習回数として設定する。)。
なお、直近のニューラルネットワークの学習とは、より近い過去に実施された学習を指す。具体的には、工程(B)もしくは後述の工程(F)のうち、より近い過去に実施された学習を指す。
工程(E)終了後、工程(F)を実施する。
工程(F)では、直近の工程(B)で用いられた学習データを用いて、ニューラルネットワークの学習を直近の工程(E)で設定された学習回数行う。
工程(F)で実施する内容は、ニューラルネットワークの学習を工程(E)において新たに設定された学習回数行う以外は、工程(B)と同じである。
工程(F)終了後、工程(G)を実施する。
工程(G)では、直近の工程(F)の学習において得られたニューラルネットワークを用いて終了判定を行う。具体的には学習データの監視データの実測値を、直近の工程(F)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σL)、及び、モニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(F)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σM)を算出し、算出されたσLとσMの関係が、σL≧σMである場合(図1の終了判定における「Yes」)、直近に行った工程(F)の学習回数は、もはや十分に大きな回数ではないと判断することができる。この場合、後述する工程(I)を実施する。算出されたσLとσMの関係がσL<σMである場合(図1の終了判定における「No」)、直近に行った工程(F)の学習回数は、いまだ十分に大きな回数であったと判断することができる。この場合、後述する工程(H)を実施する。
工程(H)では、直近の工程(F)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値を超えていたかどうかの判定を行う。工程(H)は、工程(E)から工程(G)を無限に繰り返すことを回避するために行われる。工程(H)において直近に行った工程(F)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値を超えていた場合(図1における「Yes」)は、再度工程(E)〜(G)を実施する。工程(H)において直近に行った工程(F)の学習回数が予め定めた数値以下場合(図1における「No」)は、後述の工程(J)または(K)を実施する。
なお、上記予め定めた数値とは、特に限定されず、例えば、工程(E)で設定された学習回数の100分の1の数値以下、もしくは、1以下または0以下等が挙げられる。
工程(I)では解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満であるか否かによって、解析度の判定を行うことができる。解析度判定値は下記式(1)を用いて算出される。
解析度の判定を行うことで学習を行ったニューラルネットワークを用いて、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことができるか否かを判断することができる。
解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満(図1の第一の解析度判定における「Yes」)であれば、解析は十分であると判断され、ニューラルネットワークの学習は終了する。
解析は十分であると判断された学習済みのニューラルネットワークは、本発明の予測方法に用いられる。
具体的には、学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、学習済みのニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力することで、セメントの品質または製造条件を予測することができる。
予め定めた第一の設定値は、特に限定されないが、より高い精度で予測を行う観点から、好ましくは6%以下、より好ましくは5%以下、特に好ましくは3%以下の値である。
なお、工程(A)〜(I)は、工程(I)において解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満となるか、あるいは、工程(J)において該回数が予め設定した回数を超えるまで繰り返される。工程(I)を実施するたびに得られる、解析度判定値及び学習済みのニューラルネットワークは、工程(K)において使用される。
工程(J)では、工程(A)を実施した回数が予め設定した数値以下であるかどうかの判定を実施する。判定を実施することによって、工程(A)から工程(I)を無限に繰り返すことを回避することができる。
工程(J)において、工程(A)を実施した回数が予め設定した回数以下(図1の回数判定における「Yes」)である場合、学習条件の初期化を行って、再度工程(A)〜(I)を行い、該回数が予め設定した回数を超える場合(図1の回数判定における「No」)、工程(K)を実施する。
予め設定した回数は、特に限定されないが、通常、5回以上である。予め設定した回数の上限は、工程(A)から工程(I)を多大に繰り返すことを防ぐ観点から、好ましくは100回以下である。
工程(K)では、工程(I)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満であるか否かによって、次の予測の実施の可否の判定を行うことができる。
工程(K)の判定を追加することで、工程(I)において、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことはできないと判断された学習済みのニューラルネットワークであっても、後述する工程(L)〜(M)を実施することによって、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことができるか否かを判断することができる。
最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満(図1の第二の解析度判定における「Yes」)である場合、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(I)におけるニューラルネットワークを、学習済みのニューラルネットワークとして得た後、工程(L)を実施する。
予め定めた第二の設定値は、上記第一の設定値よりも大きいものである。また、上限は、より高い精度で予測を行う観点から、好ましくは30%以下、より好ましくは20%である。
工程(L)では、工程(M)で用いられる予測可能監視データ領域を設定する。
最初に、工程(I)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(I)において、学習データとして使用した監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせについて無相関検定を実施する。無相関検定において5%の有意水準で有意であると判断された監視データの種類が2種以上である場合(図1の無相関検定における「Yes」)、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの全種類を座標軸とする座標空間を作成する。
例えば、5%の有意水準で有意であると判断された監視データが、セメントの全アルカリ量とセメントのC3Sの量の二種類である場合、セメントの全アルカリ量x軸とし、セメントのC3Sの量をy軸とする座標空間を作成する。
5%の有意水準で有意であると判断された監視データが0または1種類である場合(図1の無相関検定における「No」)、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する。
工程(M)では、セメント製造における監視データの実測値と工程(L)で作成された座標空間を用いて、セメント製造における監視データの実測値と工程(K)で得た学習済みのニューラルネットワークによって、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことができるか否かを判定することができる。
セメントの品質等の予測に使用される、セメント製造における監視データの実測値が、工程(L)で設定した予測可能監視データ領域に含まれる場合(図1の座標判定における「Yes」)、セメントの品質等の予測を高い精度で行うことができると判断し、工程(K)で得た学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、上記ニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力することで、セメントの品質または製造条件を予測することができる。
セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれない場合(図1の座標判定における「No」)、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する。
なお、セメント製造における監視データが、工程(L)で作成された座標空間の座標軸として用いられていない種類の監視データの実測値(無相関検定において5%の有意水準で有意であると判断されなかった監視データの種類)を含む場合、当該の座標軸として用いられていない種類の監視データからは、監視データの実測値に何ら制限は与えない。
また、得られた評価データの推測値に基づいて、セメント製造途中においてセメントの品質異常を早期に察知し、原料工程、焼成工程及び仕上工程における諸条件の最適化を行うことにより、適正な品質のセメントを製造することができる。
具体的には、セメントクリンカーの鉱物組成の推測値に異常が認められた場合、原料の調合、焼成条件の調整等を行うことで、セメントクリンカーの鉱物組成を目的のものにすることができる。
また、評価データの推測値に基いて、セメントの製造工程の管理目標値を修正することも可能である。
例えば、モルタルの圧縮強さが目標値に達しないと予測される場合、学習に用いた監視データ(因子)とモルタルの圧縮強さの関係を解析して、最適なセメントの製造工程の管理目標値を確認することで、セメントの品質を目的のものにすることができる。
本発明において、ニューラルネットワークによる演算を行うためのソフトウェアとしては、例えば、OLSOFT社製の「Neural Network Library」(商品名)等が挙げられる。
[実施例1]
選択用および学習用のサンプル(以下、単に「学習用サンプル」ともいう。)としてサンプリング時間の異なる59個の普通ポルトランドセメントについて、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じて、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを測定して、選択データおよび学習データ(以下、単に「学習データ等」ともいう。)における評価データの実測値とした。
また、セメントに関するデータとして、上記59個の普通ポルトランドセメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、32μmふるい試験残分量、セメントの化学組成(MgO、全アルカリ(Na2O+0.658×K2O)、P2O5、及びTiO2の量)を測定して、学習データ等における監視データの実測値とした。
なお、セメントの鉱物組成は、粉末X線回折装置にて、測定範囲:2θ=10〜65°の範囲で測定を行い、リ−トベルト解析ソフトによって計算されたC3S、C2S、C4AF、及びC3Aの量である。
上述した監視データ(セメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、32μmふるい試験残分量(表1中、「32μm篩残分量」と略して記載する。)、セメントの化学組成(MgO、全アルカリ(Na2O+0.658×K2O)、P2O5、及びTiO2の量)のうち、表1に示す監視データを選択した条件1〜9(監視データ集合体1〜9)の各々(表1中、条件1〜9の各々について、選択した監視データを「○」で示す。)について、選択した監視データの実測値と、評価データの実測値を用いて、未学習のニューラルネットワークの学習を行った。該学習は1200回行った。
学習後のニューラルネットワークの入力層に、選択した監視データの実測値を入力して得られた評価データの推測値と、評価データの実測値との平均2乗誤差(表1中、「RMSE」と示す。)を算出した。
結果を表1に示す。
条件1〜9のうち、平均2乗誤差の値が最も小さかった条件1において選択した監視データの組み合わせ(セメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、セメントの化学組成(全アルカリ、及びP2O5の量))を、ニューラルネットワークの学習に用いられる監視データ(学習データおよびモニターデータ)とした。
さらに、上記10個の普通ポルトランドセメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、セメントの化学組成(全アルカリ、及びP2O5の量))を学習データ等と同様に測定して、モニターデータ(監視データの実測値)とした。
ニューラルネットワークの学習は、最初に上記学習データとモニターデータを用いて10000回行った。得られたニューラルネットワークを用いて、σLとσMを算出したところ、σLとσMの関係はσL<σMであった。
その後、ニューラルネットワークを初期化し、上記学習データとモニターデータを用いて、ニューラルネットワークの学習を前記学習回数に0.95を乗じた数の学習回数(端数切捨て)行うことを、学習後のニューラルネットワークを用いて算出されたσLとσMの関係がσL≧σMとなるまで繰り返した。σLとσMの関係がσL≧σMとなった後、解析度判定値を算出したが、解析度判定値が予め定めた第一の設定値である6%未満とはならなかった。
ここで、最も小さい解析度判定値は6.24%であった。最も小さい解析度判定値を算出した際のニューラルネットワークを学習済みのニューラルネットワークとした。
なお、第二の設定値は20%とした。
材齢28日におけるモルタルの圧縮強さとセメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、セメントの化学組成(全アルカリ、及びP2O5の量))の各々との相関係数を表2に示す。
学習データの監視データの実測値のうち、5%の有意水準(相関係数が0.235を超えるもの)で有意であった学習データは、C3S量と全アルカリ量であった。
上記の学習用サンプル及びモニター用サンプルとは異なる、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じた材齢28日におけるモルタルの圧縮強さが62.1N/mm2であって、C3S量と全アルカリ量が上記予測可能監視データ領域に含まれる普通ポルトランドセメントのサンプルについて、監視データ(セメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、セメントの化学組成(全アルカリ、及びP2O5の量))の実測値を、学習済みのニューラルネットワークの入力層に入力し、当該サンプルの材齢28日におけるモルタルの圧縮強さ推測値を出力した。
得られた評価データの推測値は63.0±2.7(偏差は3σを示す。)N/mm3であった。
実施例1で得られた解析度判定値が6.24%のニューラルネットワークにおいて、予測可能監視データ領域の設定を行わずに、実施例1で用いた材齢28日のモルタルの圧縮強さが62.1N/mm2である普通ポルトランドセメントの監視データ(セメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、セメントの化学組成(全アルカリ、及びP2O5の量))の実測値を入力層に入力した場合の、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さの推測値は63.0±8.7(偏差は3σを示す。)N/mm3であった。
選択用および学習用のサンプルとしてサンプリング時間の異なる75個の普通ポルトランドセメント(なお、実施例2において使用した普通ポルトランドセメントは、実施例1において使用した普通ポルトランドセメントが製造されたセメント工場とは異なるセメント工場において製造されたものである。)について、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じて、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さを測定して、選択データおよび学習データにおける評価データの実測値とした。
また、セメントに関するデータとして、上記75個の普通ポルトランドセメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、32μmふるい試験残分量、及びセメントの化学組成(MgO、全アルカリ(Na2O+0.658×K2O)、P2O5、及びTiO2の量)を測定して、学習データ等における監視データの実測値とした。
上述した監視データ(ブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、32μmふるい試験残分量(表3、4中、「32μm篩残分量」と略して記載する。)、及びセメントの化学組成(MgO、全アルカリ(Na2O+0.658×K2O)、P2O5、及びTiO2の量)のうち、表3に示す監視データを選択した条件1〜5(監視データ集合体1〜5)の各々(表3中、条件1〜5の各々について、選択した監視データを「○」で示す。)について、選択した監視データの実測値と、評価データの実測値を用いて、未学習のニューラルネットワークの学習を行った。該学習は1200回行った。
学習後のニューラルネットワークの入力層に、選択した監視データの実測値を入力して得られた評価データの推測値と、評価データの実測値との平均2乗誤差(表3、「RMSE」と示す。)を算出した。
結果を表3に示す。
条件1〜5のうち、平均2乗誤差の値が最も小さかった条件1において選択した監視データの組み合わせ(セメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、32μmふるい試験残分量、セメントの化学組成(P2O5の量))を、ニューラルネットワークの学習に用いられる監視データ(学習データおよびモニターデータ)とした。
ここで、最も小さい解析度判定値は6.88%であった。最も小さい解析度判定値を算出した際のニューラルネットワークを、学習済みのニューラルネットワークとした。
学習データの評価データの実測値である材齢28日におけるモルタルの圧縮強さと、学習データの監視データの実測値であるセメントのブレーン比表面積、C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量、32μmふるい試験残分量、及びP2O5の量の各々について、無相関検定を行った。
材齢28日におけるモルタルの圧縮強さと、セメントのブレーン比表面積、C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量、32μmふるい試験残分量、及びP2O5の量の各々との相関係数を表4に示す。
学習データの監視データの実測値のうち、5%の有意水準(相関係数が0.235を超えるもの)で有意であった学習データは、C3A量とP2O5量であった。
上記の学習用サンプル及びモニター用サンプルとは異なる、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じた材齢28日におけるモルタルの圧縮強さが62.1N/mm2であって、P2O5量とC3A量が上記予測可能監視データ領域に含まれる普通ポルトランドセメントのサンプルについて、監視データ(セメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、32μmふるい試験残分量、セメントの化学組成(P2O5の量))の実測値を、学習済みのニューラルネットワークの入力層に入力し、当該サンプルの材齢28日におけるモルタルの圧縮強さ推測値を出力した。
得られた評価データの推測値は63.0±2.8(偏差は3σを示す。)N/mm3であった。
実施例2で得られた解析度判定値が6.88%のニューラルネットワークにおいて、予測可能監視データ領域の設定を行わずに、実施例2で用いた材齢28日のモルタルの圧縮強さが62.1N/mm2である普通ポルトランドセメントの監視データ(セメントのブレーン比表面積、セメントの鉱物組成(C3S、C2S、C3A、及びC4AFの量)、32μmふるい試験残分量、セメントの化学組成(P2O5の量))の実測値を入力層に入力した場合の、材齢28日におけるモルタルの圧縮強さの推測値は、63.0±8.0(偏差は3σを示す。)N/mm3であった。
Claims (6)
- 入力層及び出力層を有するニューラルネットワークを用いたセメントの品質または製造条件の予測方法であって、
上記入力層は、セメント製造における監視データの実測値を入力するためのものであり、上記出力層は、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力するためのものであり、
上記監視データと上記評価データの組み合わせが、
(i)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、及びセメントクリンカーに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータである組み合わせ、または、
(ii)上記監視データが、セメントクリンカーの原料に関するデータ、セメントクリンカーの焼成条件に関するデータ、セメントの粉砕条件に関するデータ、セメントクリンカーに関するデータ、及びセメントに関するデータの中から選ばれる一種以上のデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせ、であり、
(A)学習回数の初期設定を行う工程と、
(B)監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせである学習データを複数用いて、ニューラルネットワークの学習を、前工程で設定された学習回数行う工程と、
(C)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(B)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σL)、及び、ニューラルネットワークの学習結果の信頼性を確認するための監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせであるモニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(B)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σM)を算出し、算出されたσLとσMの関係がσL≧σMである場合、工程(D)を実施し、算出されたσLとσMの関係がσL<σMである場合、工程(E)を実施する工程と、
(D)直近の工程(A)で設定された学習回数および再設定された直近のニューラルネットワークの学習回数のいずれの学習回数よりも大きい学習回数を新たな学習回数として再設定し、再度工程(B)〜(C)を実施する工程と、
(E)直近のニューラルネットワークの学習で実施された学習回数を減らした学習回数を、新たな学習回数として再設定する工程と、
(F)直近の工程(B)で用いられた学習データを用いて、ニューラルネットワークの学習を直近の工程(E)で設定された学習回数行う工程と、
(G)学習データの監視データの実測値を、直近の工程(F)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値と学習データの評価データの実測値との平均2乗誤差(σL)、及び、モニターデータの中の監視データの実測値を、直近の工程(F)の学習で得られたニューラルネットワークの入力層に入力して得られた評価データの推測値とモニターデータの中の評価データの実測値との平均2乗誤差(σM)を算出し、算出されたσLとσMの関係がσL≧σMである場合、工程(I)を実施し、算出されたσLとσMの関係がσL<σMである場合、工程(H)を実施する工程と、
(H)直近の工程(F)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値を超えている場合、再度工程(E)〜(G)を実施し、直近の工程(F)におけるニューラルネットワークの学習回数が予め定めた数値以下の場合、工程(J)を実施する工程と、
(I)下記式(1)を用いて解析度判定値を算出し、該解析度判定値が予め定めた第一の設定値未満である場合、ニューラルネットワークの学習を終了し、学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、上記ニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力してセメントの品質または製造条件を予測し、上記解析度判定値が予め定めた第一の設定値以上である場合、工程(J)を実施する工程と、
(J)工程(A)を実施した回数の大きさについての判定を行い、該回数が予め設定した回数以下である場合、学習条件の初期化を行って、再度工程(A)〜(I)を行い、該回数が予め設定した回数を超える場合、工程(K)を実施する工程と、
(K)工程(I)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値未満である場合、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(I)におけるニューラルネットワークを、学習済みのニューラルネットワークとした後、工程(L)を実施し、最も小さい解析度判定値が予め定めた第二の設定値以上である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(L)工程(I)において算出した全ての解析度判定値のうち、最も小さい解析度判定値を得ることができた工程(I)において、学習データとして使用した監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせについて無相関検定を行い、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの種類が2種以上である場合、5%の有意水準で有意であると判断された監視データの全種類を座標軸とする座標空間に学習データとして使用した監視データの実測値をプロットし、座標空間において、プロットされた監視データ同士を結ぶことで形成される監視データの全てを包含する領域であって、該領域が最大となるように監視データ同士を結ぶことで形成される領域を、予測可能監視データ領域として設定した後、工程(M)を実施し、5%の有意水準で有意であると判断された監視データが0または1種類である場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、
(M)セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれるかどうかを判定し、セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれる場合、工程(K)で得た学習済みのニューラルネットワークの入力層に、セメント製造における監視データの実測値を入力して、上記ニューラルネットワークの出力層から、セメントの品質または製造条件の評価に関連する評価データの推測値を出力してセメントの品質または製造条件を予測し、セメント製造における監視データの実測値が、上記予測可能監視データ領域に含まれない場合、セメントの品質または製造条件を予測することはできないと判断して予測を終了する工程と、を含むことを特徴とするセメントの品質または製造条件の予測方法。
- 上記解析度判定値の予め定めた第一の設定値が6%以下であり、上記解析度判定値の予め定めた第二の設定値が上記第一の設定値よりも大きくかつ20%以下である請求項1に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
- 上記ニューラルネットワークが、上記入力層と上記出力層の間に中間層を有する階層型のニューラルネットワークである請求項1または2に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
- 上記監視データと上記評価データの組み合わせは、(ii)上記監視データが、セメントに関するデータであり、かつ、上記評価データが、セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータである組み合わせであり、上記監視データである、セメントに関するデータは、セメントのブレーン比表面積、ふるい試験残分量、湿式f.CaO、セメントの鉱物組成、及びセメントの化学組成の中から選ばれる一種以上であり、上記評価データである、上記セメントと水を混練してなる組成物の物性に関するデータは、モルタルの圧縮強さ、曲げ強度、流動性、水和熱、凝結時間の中から選ばれる一種以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
- 工程(A)の前に、(A−1)任意に選択した1種以上の監視データからなる監視データ集合体を、2種以上用意し、該2種以上の監視データ集合体の各々について、
監視データの実測値と評価データの実測値の組み合わせである選択データを複数用いて、工程(A)〜(M)において用いられるニューラルネットワークとは異なる未学習のニューラルネットワークの学習を行い、得られたニューラルネットワークの入力層に、選択データの監視データの実測値を入力して得られた評価データの推測値と、選択データの評価データの実測値との平均2乗誤差を算出し、
平均2乗誤差の数値が最も小さかった選択データにおける監視データを、工程(A)〜(M)における監視データとして用いる工程、を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。 - 上記監視データの値を人為的に変動させて得られた上記評価データの推測値に基づいて、セメントの製造条件を最適化する請求項1〜5のいずれか1項に記載のセメントの品質または製造条件の予測方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015191163 | 2015-09-29 | ||
JP2015191163 | 2015-09-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017066026A JP2017066026A (ja) | 2017-04-06 |
JP6732380B2 true JP6732380B2 (ja) | 2020-07-29 |
Family
ID=58491608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016189853A Active JP6732380B2 (ja) | 2015-09-29 | 2016-09-28 | セメントの品質または製造条件の予測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6732380B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018061239A1 (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 太平洋セメント株式会社 | セメントの品質または製造条件の予測方法 |
CA3069645A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Identification/classification device and identification/classification method |
CN112712861A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-04-27 | 北京明略软件系统有限公司 | 模型构建方法、装置、设备及计算机可读介质 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2847395B2 (ja) * | 1989-08-28 | 1999-01-20 | 富士通株式会社 | 学習制御装置 |
JPH05250164A (ja) * | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Hitachi Ltd | 学習方法 |
KR20090114162A (ko) * | 2008-04-29 | 2009-11-03 | 한국과학기술원 | 콘크리트 배합 선정방법 |
JP5484115B2 (ja) * | 2010-02-16 | 2014-05-07 | 太平洋セメント株式会社 | 骨材の品質評価方法及び選別方法 |
JPWO2012086754A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2014-06-05 | 太平洋セメント株式会社 | セメントの品質または製造条件の予測方法 |
JP5323290B1 (ja) * | 2012-05-30 | 2013-10-23 | 太平洋セメント株式会社 | セメントの品質または製造条件の予測方法 |
-
2016
- 2016-09-28 JP JP2016189853A patent/JP6732380B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017066026A (ja) | 2017-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9679244B2 (en) | Method for predicting quality or manufacturing condition of cement | |
JP6636358B2 (ja) | フライアッシュセメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP6794039B2 (ja) | コンクリートの配合条件の予測方法 | |
JP6674356B2 (ja) | コンクリートの品質またはコンクリートの配合条件の予測方法 | |
JP6639988B2 (ja) | セメントクリンカーの製造条件の予測方法 | |
JP6782867B2 (ja) | 生コンクリートの品質予測方法 | |
WO2012086754A1 (ja) | セメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP6732380B2 (ja) | セメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP4135743B2 (ja) | セメント組成物 | |
JP6793864B1 (ja) | 生コンクリートの品質予測方法 | |
JP2006219312A (ja) | 固化材組成物 | |
JP6639987B2 (ja) | セメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP6354373B2 (ja) | 高炉スラグの選別方法及び高炉セメントの製造方法 | |
CN105143137A (zh) | 水泥原料用高炉水淬炉渣及其筛选方法 | |
JP4478531B2 (ja) | セメント組成物 | |
CN110950557B (zh) | 优化水泥原料调整量的方法和系统 | |
WO2018061239A1 (ja) | セメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP5323290B1 (ja) | セメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP2011209022A (ja) | モルタル又はコンクリートの製造方法、及びモルタル又はコンクリートの終局の断熱温度上昇量の予測方法 | |
Tsamatsoulis | Prediction of cement strength: analysis and implementation in process quality control | |
JP6208403B1 (ja) | セメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP2018168021A (ja) | セメントの品質または製造条件の予測方法 | |
JP6364918B2 (ja) | 高炉スラグの選別方法及び高炉セメントの製造方法 | |
JP2023065743A (ja) | コンクリートの品質予測方法 | |
JP6644605B2 (ja) | セメントクリンカーの製造条件の予測方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190807 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200624 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200707 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200707 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6732380 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |