JP7044730B2 - Production equipment operation support system and production equipment operation support method - Google Patents
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Description
本発明は生産設備などの運転支援を行う生産設備運転支援システムおよび生産設備運転支援方法に関する。 The present invention relates to a production equipment operation support system and a production equipment operation support method for supporting the operation of production equipment and the like.
生産設備の運転において、生産品の品質確保、コスト低減、生産効率向上などの運転の最適化と、熟練者に依存した運転から非熟練者でも同等の運転ができるようにすることが同時に望まれている。 In the operation of production equipment, it is desirable at the same time to optimize the operation such as ensuring the quality of products, reducing costs, and improving production efficiency, and to enable the same operation even by unskilled persons from the operation dependent on skilled workers. ing.
例えば、特許文献1では、プラントの計測データに基づいた説明変数から目的変数を予測するモデルを作成し、説明変数間で無相関な座標の成分に変換し、目的変数を最適化する説明変数を求め、該説明変数値を最適な運転条件とする運転条件最適化を行っている。
For example, in
特許文献2では、プラントの特性を模擬するモデルの入力を複数のグループに分割し、グループ毎の操作方法を複数の学習手段に学習させることで学習を高速化している。
In
前記したように、生産設備の運転において、生産品の品質確保、コスト低減、生産効率向上などの運転の最適化と、熟練者に依存した運転から非熟練者でも同等の運転ができるようにすることが同時に望まれている。 As mentioned above, in the operation of production equipment, optimization of operation such as quality assurance of products, cost reduction, improvement of production efficiency, and operation dependent on skilled workers to enable equivalent operation even by unskilled workers. Is desired at the same time.
特許文献1では、説明変数間で無相関な座標の成分に変換し、目的変数を最適化する説明変数を求めているが、生産工程の上流側の操作が下流側に影響及ぼす場合、また、下流側で例えば圧力を上げると上流側にも影響が及ぶ場合などでは、説明変数間で無相関な座標の成分に変換した場合に、目的変数を説明する精度が下がるという課題がある。
In
特許文献2では、計測信号ごとのモデル、操作信号ごとのモデルを複数のグループに分割することで学習を高速化しているが、例えば操作項目の数をN個、操作値をM個の離散値とした場合、N×M個の解空間を対象に学習と操作信号(操作項目と操作値)を算出するため時間がかかるという課題がある。また、その学習結果に基づく操作信号(操作項目と操作値)の精度は、学習のための報酬を生成するプラントのモデル精度に依存するが、複雑なプラント挙動の高精度なモデル構築自体が難しいという課題がある。また、学習自体が持っている誤差とプラントのモデル自体が持っている誤差があるため、誤差があるプラントのモデルの出力を報酬として学習した場合に誤差が増幅される可能性があるという課題がある。
In
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、複雑な生産設備、プラントの運転方法の複雑性を低減することでモデル精度の低下を防ぎ、運転操作支援案を支援することができる生産設備運転支援システムおよび生産設備運転支援方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is intended to prevent a decrease in model accuracy by reducing the complexity of operation methods of complicated production equipment and plants, and to support an operation operation support plan. The purpose is to provide a production equipment operation support system and a production equipment operation support method that can be used.
前記目的を達成するため、本発明の生産設備運転支援システムは、生産設備の運転支援を行う生産設備運転支援システムであって、生産設備運転支援システムは、生産設備からデータを収集するデータ収集手段と、データに基づき運転操作を学習する運転操作学習手段と、データと運転操作学習手段の学習結果に基づき運転操作を支援する運転操作支援手段と、表示手段と、を備え、運転操作学習手段は、データに基づき、各計測項目の値、各操作項目の値、各操作項目の変化値が含まれる、過去の操作方法を学習するための運転操作実績情報(例えば、運転操作情報72)を作成する運転操作実績情報作成手段と、運転操作実績情報に基づき、操作項目と操作値の選択方法を別々に学習して各々の学習モデル(例えば、操作項目学習モデルM1、操作値学習モデルM2)を作成するニ段階学習手段と、生産での目的値の予測方法を学習する目的値予測方法学習手段と、学習モデルおよび目的値の予測方法に基づき選択された項目の結果を提示するための情報を生成し、表示手段に表示する学習結果表示手段とを有し、運転操作支援手段は、データに基づき現在の運転情報を作成するための現運転情報作成手段と、現在の運転情報およびニ段階学習手段で作成された学習モデルに基づき操作項目案と操作値案を作成する運転操作案作成手段と、目的値予測方法学習手段の予測方法に基づき該操作項目案と操作値案を適用した場合の目的値を予測して評価を行う運転操作案評価手段と、操作項目案と操作値案を提示するための情報を作成し、推奨操作案を表示手段に表示する運転操作支援情報表示手段とを有し、ニ段階学習手段は、第1段目として、運転操作実績情報に基づき、各計測項目の値、各操作項目の値、対象とする操作項目の操作有無が含まれる操作項目学習情報を作成し、操作項目の選択方法を学習して操作項目学習モデルを作成し、第2段目として、運転操作実績情報に基づき、各計測項目の値、各操作項目の値、対象とする操作項目の変化値が含まれる操作項目学習情報を作成し、対象とする操作項目の操作値の選択方法を学習して操作値学習モデルを作成することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
In order to achieve the above object, the production equipment operation support system of the present invention is a production equipment operation support system that supports the operation of the production equipment, and the production equipment operation support system is a data collection means for collecting data from the production equipment. The driving operation learning means includes a driving operation learning means for learning the driving operation based on the data, a driving operation support means for supporting the driving operation based on the learning result of the data and the driving operation learning means, and a display means. , Create driving operation record information (for example, driving operation information 72) for learning past operation methods , including the value of each measurement item, the value of each operation item, and the change value of each operation item based on the data. Based on the driving operation record information creating means and the driving operation record information, the operation item and the operation value selection method are separately learned, and each learning model (for example, the operation item learning model M1 and the operation value learning model M2) is used. Information for presenting the results of the items selected based on the two-step learning method to be created, the objective value prediction method learning method for learning the objective value prediction method in production, and the learning model and the objective value prediction method. It has a learning result display means that is generated and displayed on the display means, and the driving operation support means includes a current driving information creating means for creating current driving information based on data, and current driving information and two-step learning. Operation item plan and operation value plan created based on the learning model created by the means Operation plan creation means and target value prediction method When the operation item plan and operation value plan are applied based on the prediction method of the learning means A driving operation plan evaluation means that predicts and evaluates a target value, and a driving operation support information display means that creates information for presenting an operation item plan and an operation value plan and displays a recommended operation plan on the display means. The two-step learning means has, as the first step, operation item learning information including the value of each measurement item, the value of each operation item, and the operation presence / absence of the target operation item based on the driving operation record information. Create, learn the operation item selection method, create the operation item learning model, and as the second stage, based on the operation operation record information, the value of each measurement item, the value of each operation item, the target operation item It is characterized by creating operation item learning information including the change value of, learning the method of selecting the operation value of the target operation item, and creating the operation value learning model . Other aspects of the invention will be described in embodiments described below.
本発明によれば、複雑な生産設備、プラントの運転方法の複雑性を低減することでモデル精度の低下を防ぎ、運転操作支援案を提示することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in model accuracy by reducing the complexity of an operation method of a complicated production facility and a plant, and to present an operation operation support plan.
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
<<実施形態1>>
図1は、実施形態に係る生産設備運転支援システム100を示すブロック図である。生産設備運転支援システム100は、生産設備の運転支援を行う生産設備運転支援システムである。生産設備運転支援システム100は、生産設備運転支援手段3を制御する制御手段2と、表示手段4とを備える。生産設備運転支援手段3は、生産設備からデータを収集するデータ収集手段6と、データに基づき運転操作を学習する運転操作学習手段5と、データと運転操作学習手段5の学習結果に基づき運転操作を支援する運転操作支援手段8と、データベース7とを有する。運転操作学習手段5は、運転操作実績情報作成手段10と、ニ段階学習手段11と、目的値予測方法学習手段12と、学習結果表示手段13とを有する。運転操作支援手段8は、現運転情報作成手段20と、運転操作案作成手段21と、運転操作案評価手段22と、運転操作支援情報表示手段23とを有する。以下、各手段について、詳細に説明する。
Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
<<
FIG. 1 is a block diagram showing a production equipment
生産設備1は、本発明の対象となる生産設備、プラント、設備機器などである。制御手段2は、生産設備運転支援手段3の動作を制御する。データ収集手段6は、生産設備1から計測項目の値、熟練者が運転した場合の操作項目の値を入手し、データベース7に格納する。
The
運転操作学習手段5は、データベース7に格納されたデータを用いて、過去の熟練者の運転操作方法を学習するための運転操作実績情報を作成する運転操作実績情報作成手段10、操作項目と操作値の選択方法を別々に学習するニ段階学習手段11、生産品の品質確保、コスト低減、生産効率向上などの目的となる目的値の予測方法を学習する目的値予測方法学習手段12、学習モデルおよび学習モデルを実績データに当てはめた場合の結果を提示するための情報を生成する学習結果表示手段13により、過去の熟練者の操作方法を学習し、表示手段4に学習結果を提示可能とする。
The driving operation learning means 5 uses the data stored in the
運転操作支援手段8は、データベース7に蓄積されたデータおよび学習モデルを用いて、現在の運転情報を作成するための現運転情報作成手段20、操作項目案と操作値案を作成する運転操作案作成手段21、該操作項目案と操作値案を適用した場合の目的値を予測して評価を行う運転操作案評価手段22により、現在の運転情報において最適な予測となる操作項目案と操作値案を生成し、運転操作支援情報表示手段23により操作項目案と操作値案や目的値の予測値などの表示情報を生成し、表示手段4に該操作項目案と操作値案を提示可能とする。
The driving operation support means 8 uses the data and the learning model accumulated in the
ここで計測項目は、例えばある設備の電流、電圧、温度、流量など、操作項目は原材料の投入量、圧力、温度、通過速度、処理時間などである。 Here, the measurement items are, for example, the current, voltage, temperature, and flow rate of a certain facility, and the operation items are the input amount of raw materials, pressure, temperature, passing speed, processing time, and the like.
以下、各手段の処理について説明する。
図2は、データ収集手段6の処理(ステップS100)を示すフローチャートである。データ収集手段6は、制御手段2の指示により処理を開始し(ステップS101)、生産設備1からデータ収集処理(ステップS102)を行い、データベース7に格納処理(ステップS103)を行う。ステップS104でデータ収集処理が終了かの判定を行い、処理終了でなければ(ステップS104,No)、ステップS102に戻り、処理終了ならば(ステップS104,Yes)、データ収集処理を終了する(ステップS105)。
Hereinafter, the processing of each means will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing the process (step S100) of the data collection means 6. The data collection means 6 starts the process according to the instruction of the control means 2 (step S101), performs the data collection process (step S102) from the
図3は、データ収集手段6により収集され格納される生産設備情報71の例を示す図である。生産設備情報71は、年月日時刻、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値、目的値が含まれる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of
運転操作学習手段5の処理を図4から図15を参照して説明する。
運転操作実績情報作成手段10は、運転操作実績情報として、運転操作情報72(図4参照)、操作項目学習情報73(図5参照)、操作値学習情報74(図6参照)を作成する(図7参照)。
The process of the driving operation learning means 5 will be described with reference to FIGS. 4 to 15.
The driving operation record
図4は、運転操作情報72の例を示す図である。運転操作情報72は、No,、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値、操作項目1の変化値、・・・、操作項目Mの変化値が含まれる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of
図5は、操作項目学習情報73,731の例を示す図である。操作項目学習情報731は、No.、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値、操作項目1の操作有無が含まれる。同様に、操作項目学習情報73Mは、No.、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値、操作項目Mの操作有無が含まれる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of operation item learning information 73,731. The operation item learning information 731 is No. , The value of the
図6は、操作値学習情報74の例を示す図である。操作項目学習情報741は、No.、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値、操作項目1の変化値が含まれる。同様に、操作項目学習情報74Mは、No.、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値、操作項目Mの変化値が含まれる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the operation
図7は、運転操作実績情報作成手段10の処理(ステップS200)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS201)、運転操作情報作成処理(ステップS202、図8参照)を行い、操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203、図9参照)を行い、処理を終了する(ステップS204)。
FIG. 7 is a flowchart showing the process (step S200) of the operation record
図8は、運転操作情報作成処理(ステップS202)の詳細を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS301)、図3に示す生産設備情報71を入力し(ステップS302)、生産設備情報71の番号を示すiを1に設定しLを予め定められた生産設備情報の総数に設定し(ステップS303)、iがL以上か否かを判定し(ステップS304)、否であれば(ステップS304,No)、i+1番目の目的値を除く生産設備情報とi番目とi+1番目の操作項目の値の差を運転操作情報に追加し(ステップS305)、iにi+1を代入し(ステップS306)、ステップS304に戻る。ステップS304でiがL以上であれば(ステップS304,Yes)、処理を終了する(ステップS307)。運転操作情報作成処理(ステップS202)により作成される運転操作情報72の例を前記した図4に示している。
FIG. 8 is a flowchart showing the details of the operation operation information creation process (step S202). Processing is started (step S301), the
図9は、操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203)の詳細を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS401)、運転操作情報72を入力し(ステップS402)、操作項目の番号を示すjを1に設定し、Mを予め定められた操作項目の総数に設定し(ステップS403)、jがMより大きいか否かを判定し(ステップS404)、否であれば(ステップS404,No)、運転操作情報72の番号を示すiを1に設定しKを予め定められた運転操作情報72の総数に設定し(ステップS405)、iがKより大きいか否かを判定し(ステップS406)、否であれば(ステップS406,No)、i番目の計測項目の値と操作項目の値と、操作項目jの変化値が0であれば操作は無を、変化値が0で無ければ操作は有を操作項目jの学習情報に追加する(ステップS407)。j番目の操作項目の操作の有無を判定し(ステップS408)、有であれば(ステップS408,Yes)、i番目の計測項目の値と操作項目の値と、操作項目jの操作値である変化値を操作値学習情報に追加し(ステップS409)、iにi+1を代入し(ステップS410)、ステップS406に戻る。
FIG. 9 is a flowchart showing the details of the operation item and the operation value learning information creation process (step S203). Processing is started (step S401),
ステップS408で無であれば(ステップS408,No)、ステップS410に進む。ステップS406でiがK以上であれば(ステップS406,Yes)、jにj+1を代入し(ステップS411)、ステップS404に戻る。ステップS404でjがMより大きい場合には(ステップS404,Yes)、処理を終了する(ステップS412)。操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203)により作成される操作項目学習情報73と操作値学習情報74の例を前記した図5、図6に示している。
If there is nothing in step S408 (step S408, No), the process proceeds to step S410. If i is K or more in step S406 (step S406, Yes), j + 1 is substituted for j (step S411), and the process returns to step S404. If j is larger than M in step S404 (step S404, Yes), the process ends (step S412). Examples of the operation
図10は、ニ段階学習手段11の処理(ステップS500)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS501)、操作項目の学習処理(ステップS502,図11参照)を行い、操作値の学習処理(ステップS503,図12参照)を行い、処理を終了する(ステップS504)。 FIG. 10 is a flowchart showing the process (step S500) of the two-step learning means 11. The process is started (step S501), the operation item learning process (step S502, see FIG. 11) is performed, the operation value learning process (step S503, see FIG. 12) is performed, and the process is terminated (step S504).
図11は、操作項目の学習処理(ステップS502)の詳細を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS601)、操作項目学習情報73を入力し(ステップS602)、操作項目番号を1に設定し(ステップS603)、操作項目番号の操作項目学習情報73の操作有無に基づいて機械学習を実施する(ステップS604)。
FIG. 11 is a flowchart showing the details of the operation item learning process (step S502). The process is started (step S601), the operation
該機械学習は、計測項目1から計測項目Nの値と操作項目1から操作項目Mの値を説明変数とし、操作項目番号の操作の有無を目的変数とした重回帰式を求めるが、重回帰式に限定するものではなく、該説明変数の値を入力値、該目的変数値を出力値として公知の勾配ブースティング法やニューラルネットなど他の機械学習を用いても良い。該機械学習の結果を「操作項目学習モデルM1」と呼ぶ。
In the machine learning, the value of the measurement item N from the
ステップS605で操作項目番号に1を加算し、全ての操作項目番号の学習を終了したか否かを判定し(ステップS606)、否であれば(ステップS606,No)、ステップS604に戻る。ステップS606で全ての操作項目番号の学習を終了していれば(ステップS606,Yes)、処理を終了する(ステップS607)。 In step S605, 1 is added to the operation item numbers, it is determined whether or not the learning of all the operation item numbers is completed (step S606), and if not (steps S606, No), the process returns to step S604. If the learning of all the operation item numbers is completed in step S606 (steps S606, Yes), the process is terminated (step S607).
図12は、操作値の学習処理(ステップS503)の詳細を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS701)、操作値学習情報を入力し(ステップS702)、操作項目番号を1に設定し(ステップS703)、操作項目番号の操作値学習情報74の操作値に基づいて機械学習を実施する(ステップS704)。ここで操作値は連続値でも良いが操作項目ごとに複数の離散値として扱うことにより処理の高速化が可能となる。
FIG. 12 is a flowchart showing the details of the operation value learning process (step S503). The process is started (step S701), the operation value learning information is input (step S702), the operation item number is set to 1 (step S703), and the machine is based on the operation value of the operation
該機械学習は、操作項目の学習処理(ステップS502)と同様に、重回帰式、勾配ブースティング法やニューラルネットなどの機械学習方法で実施する。該機械学習の結果を「操作値学習モデルM2」と呼ぶ。 Similar to the operation item learning process (step S502), the machine learning is performed by a machine learning method such as a multiple regression equation, a gradient boosting method, or a neural network. The result of the machine learning is called "operation value learning model M2".
ステップS705で操作項目番号に1を加算し、全ての操作項目番号の学習を終了したか否かを判定し(ステップS706)、否であれば(ステップS706,No)、ステップS704に戻る。ステップS706で全ての操作項目番号の学習を終了していれば(ステップS706,Yes)、処理を終了する(ステップS707)。 In step S705, 1 is added to the operation item number, and it is determined whether or not the learning of all the operation item numbers is completed (step S706). If not (step S706, No), the process returns to step S704. If the learning of all the operation item numbers is completed in step S706 (steps S706, Yes), the process is terminated (step S707).
図13は、目的値予測方法学習手段12の処理(ステップS800)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS801)、生産設備情報を入力し(ステップS802)、目的変数を目的値、説明変数を計測項目の値と操作項目の値として機械学習(ステップS803)を行い、処理を終了する(ステップS804)。 FIG. 13 is a flowchart showing the process (step S800) of the target value prediction method learning means 12. Processing is started (step S801), production equipment information is input (step S802), machine learning (step S803) is performed with the objective variable as the objective value and the explanatory variable as the measurement item value and the operation item value, and the processing is performed. It ends (step S804).
該機械学習も同様に、重回帰式、勾配ブースティング法やニューラルネットなどの機械学習方法で実施する。該機械学習の結果を「目的値予測学習モデルM3」と呼ぶ。 Similarly, the machine learning is carried out by a machine learning method such as a multiple regression equation, a gradient boosting method, or a neural network. The result of the machine learning is called "target value prediction learning model M3".
図14は、学習結果表示手段13の処理(ステップS900)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS901)、本生産設備運転支援システムのユーザーが学習結果の表示を選択したか否かを判定し(ステップS902)、選択した場合は(ステップS902,Yes)、操作項目一致度、操作値一致度、目的値予測式とその相関係数を表示し(ステップS903)、生産設備情報の一つかつ操作項目の一つを選択したか否かを判定し(ステップS904)、選択した場合は(ステップS904,Yes)、該生産設備情報における操作項目の操作項目名と実績と学習結果を表示し(ステップS905)、操作項目の操作値の実績と学習結果を表示し(ステップS906)、処理を終了する(ステップS907)。 FIG. 14 is a flowchart showing the process (step S900) of the learning result display means 13. The process is started (step S901), it is determined whether or not the user of the production equipment operation support system has selected the display of the learning result (step S902), and if selected (step S902, Yes), the operation items match. Degree, operation value agreement, target value prediction formula and its correlation coefficient are displayed (step S903), and it is determined whether or not one of the production equipment information and one of the operation items is selected (step S904). When selected (step S904, Yes), the operation item name, achievement and learning result of the operation item in the production equipment information are displayed (step S905), and the achievement and learning result of the operation value of the operation item are displayed (step S904). S906), the process is terminated (step S907).
ステップS902で選択しない場合は(ステップS902,No)、処理を終了する(ステップS907)。また、ステップS904で選択しない場合は(ステップS904,No)、処理を終了する(ステップS907)。 If it is not selected in step S902 (step S902, No), the process ends (step S907). If it is not selected in step S904 (steps S904, No), the process ends (step S907).
図15は、学習結果表示画面の例を示す図である。図15は、学習結果表示手段13により表示手段4に表示する画面の例を示している。図15の画面15には、学習か運転かを選択するボタン151,152があり、生産設備運転支援システム100のユーザが選択する。また、生産設備情報選択のプルダウンボタン153で生産設備情報の内の一つを、同様に操作項目選択のプルダウンボタン154で操作項目の内の一つをユーザが選択する。画面15には、選択した操作項目の一致度155、操作項目に対する学習結果情報156、操作項目の操作値の一致度157、操作値の学習結果情報158、目的値予測式関連情報159が含まれる。目的値予測式は機械学習方法として、重回帰式を使用した場合の例を示している。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a learning result display screen. FIG. 15 shows an example of a screen displayed on the display means 4 by the learning result display means 13. On the
次に、運転操作支援手段8の処理を図16から図26を参照して説明する。制御手段2の指示により運転操作支援手段8の処理を開始する。 Next, the processing of the driving operation support means 8 will be described with reference to FIGS. 16 to 26. The processing of the driving operation support means 8 is started according to the instruction of the control means 2.
図16は、現運転情報作成手段20の処理(ステップS1000)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS1001)、現時点の生産設備情報71を入力し(ステップS1002)、計測項目と操作項目の値のデータを現運転情報76とし(ステップS1003)、処理を終了する(ステップS1004)。
FIG. 16 is a flowchart showing the process (step S1000) of the current operation
図17は、現運転情報76の例を示す図である。現運転情報76は、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値が含まれる。
FIG. 17 is a diagram showing an example of the
図18は、運転操作案作成手段21の処理(ステップS1100)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS1101)、現運転情報を入力し(ステップS1102)、現運転情報を「操作項目学習モデルM1」に入力し、操作項目の選択確率を算出する(ステップS1103)。該選択確率は、現運転情報をニ段階学習手段11で作成した「操作項目学習モデルM1」に入力して得られる結果である0から1の値を選択確率とする。
FIG. 18 is a flowchart showing the process (step S1100) of the operation
次に現運転情報をニ段階学習手段11で作成した「操作値学習モデルM2」に入力し、操作項目の操作値の選択確率を算出する(ステップS1104)。該選択確率は、離散値とした各操作値が選ばれる場合を1、選ばれない場合0として、現運転情報を「操作値学習モデルM2」に入力して得られる結果である0から1の値を選択確率とする。次に複数の運転操作案の作成処理(ステップS1105、図19参照)を行い、処理を終了する(ステップS1106)。 Next, the current operation information is input to the "operation value learning model M2" created by the two-step learning means 11, and the selection probability of the operation value of the operation item is calculated (step S1104). The selection probability is 0 to 1, which is the result obtained by inputting the current operation information into the "operation value learning model M2", where 1 is selected when each operation value as a discrete value is selected and 0 is not selected. Let the value be the selection probability. Next, a process of creating a plurality of operation plans (step S1105, see FIG. 19) is performed, and the process is completed (step S1106).
図19は、複数の運転操作案の作成処理(ステップS1105)の詳細を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS1201)、運転操作案の番号を示すiを1に設定し予め定められ運転操作案の総数をPに設定し(ステップS1202)、iがPより大きいか否かを判定し(ステップS1203)、否であれば(ステップS1203,No)、操作項目案の作成処理(ステップS1204、図20参照)を行い、操作値案の作成処理(ステップS1205、図21参照)を行い、i番目の運転操作案を追加格納し(ステップS1206)、iにi+1を代入し(ステップS1207)、ステップS1203に戻る。ステップS1203でiがPより大きい場合には(ステップS1203,Yes)、処理を終了する(ステップS1208)。 FIG. 19 is a flowchart showing the details of the process of creating a plurality of operation plans (step S1105). The process is started (step S1201), i indicating the number of the operation plan is set to 1, the total number of predetermined operation plans is set to P (step S1202), and it is determined whether or not i is larger than P. If (step S1203) or not (step S1203, No), the operation item draft creation process (step S1204, see FIG. 20) is performed, and the operation value draft creation process (step S1205, see FIG. 21) is performed. , The i-th operation plan is additionally stored (step S1206), i + 1 is substituted for i (step S1207), and the process returns to step S1203. If i is larger than P in step S1203 (steps S1203, Yes), the process ends (step S1208).
図20は、操作項目案の作成処理(ステップS1204)の詳細を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS1301)、操作項目の番号を示すjを1に設定し、Mを操作項目の総数に設定し(ステップS1302)、jがMより大きいか否かを判定し(ステップS1303)、否であれば(ステップS1303,No)、0から1の間の乱数を発生し該乱数の値をrに代入し(ステップS1304)、j 番目の操作項目の選択確率がr以上であるか否かを判定し(ステップS1305)、r以上である場合には(ステップS1305,Yes)、j番目の操作項目を選択し(ステップS1306)、jにj+1を代入し(ステップS1307)、ステップS1303に戻る。ステップS1305でj番目の操作項目の選択確率がr未満の場合には(ステップS1305,No)、ステップS1307に進む。ステップS1303でjがMより大きい場合には(ステップS1303,Yes)、終了する(ステップS1308)。 FIG. 20 is a flowchart showing the details of the operation item draft creation process (step S1204). Processing is started (step S1301), j indicating the number of the operation item is set to 1, M is set to the total number of operation items (step S1302), and it is determined whether or not j is larger than M (step S1303). ), If not (step S1303, No), a random number between 0 and 1 is generated, the value of the random number is assigned to r (step S1304), and the selection probability of the jth operation item is r or more. It is determined whether or not (step S1305), if it is r or more (step S1305, Yes), the jth operation item is selected (step S1306), j + 1 is substituted for j (step S1307), and the step. Return to S1303. If the selection probability of the jth operation item is less than r in step S1305 (steps S1305 and No), the process proceeds to step S1307. If j is larger than M in step S1303 (steps S1303, Yes), the process ends (step S1308).
図21は、操作値案の作成処理(ステップS1205)の詳細を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS1401)、操作項目の番号を示すjを1に設定しMを操作項目の総数に設定し(ステップS1402)、jがMより大きいか否かを判定し(ステップS1403)、否であれば(ステップS1403,No)、j番目の操作項目は選択されているか否かを判定し(ステップS1404)、選択されている場合は(ステップS1404,Yes)、j番目の操作項目の操作値の選択肢の総数と、該操作値の選択確率から公知のルーレット選択により一つの操作値を選び(ステップS1405)、jにj+1を代入し(ステップS1406)、ステップS1403に戻る。ステップS1404で選択されていない場合は((ステップS1404,No)、ステップS1406に進む。ステップS1403でjがMより大きい場合には(ステップS1403,Yes)、処理を終了する(ステップS1407)。 FIG. 21 is a flowchart showing the details of the operation value draft creation process (step S1205). Processing is started (step S1401), j indicating the number of the operation item is set to 1, M is set to the total number of operation items (step S1402), and it is determined whether or not j is larger than M (step S1403). , If not (step S1403, No), it is determined whether or not the jth operation item is selected (step S1404), and if it is selected (step S1404, Yes), the jth operation item is selected. One operation value is selected by a known roulette selection from the total number of operation value options and the selection probability of the operation value (step S1405), j + 1 is substituted for j (step S1406), and the process returns to step S1403. If it is not selected in step S1404 ((steps S1404, No), the process proceeds to step S1406. If j is larger than M in step S1403 (steps S1403, Yes), the process ends (step S1407).
図22は、運転操作案77の例を示す図である。図22には図19で示した複数の運転操作案の作成処理(ステップS1105)で作成されたP個の運転操作案77を示す。運転操作案77には、No.、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値が含まれる。
FIG. 22 is a diagram showing an example of the
図23は、運転操作案評価手段22の処理(ステップS1500)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS1501)、運転操作案の番号を示すiに1を設定し運転操作案の総数をPに設定し(ステップS1502)、iがPより大きいか否かを判定し(ステップS1503)、否であれば(ステップS1503,No)、i番目の運転操作案の情報を「目的値予測学習モデルM3」に入力して予測目的値を算出し(ステップS1504)、i番目の予測目的値を運転操作案評価用データに追記し(ステップS1505)、iにi+1を代入し(ステップS1506)、ステップS1503に戻る。ステップS1503でiがPより大きい場合には(ステップS1503,Yes)、運転操作案の内で運転目的に最も合う案(推奨操作案)を選択し(ステップS1507)、処理を終了する(ステップS1508)。 FIG. 23 is a flowchart showing the process (step S1500) of the operation plan evaluation means 22. The process is started (step S1501), 1 is set in i indicating the number of the operation plan, the total number of operation plans is set in P (step S1502), and it is determined whether or not i is larger than P (step). S1503), if not (steps S1503, No), the information of the i-th driving operation plan is input to the "target value prediction learning model M3" to calculate the prediction target value (step S1504), and the i-th prediction. The target value is added to the operation plan evaluation data (step S1505), i + 1 is substituted for i (step S1506), and the process returns to step S1503. If i is larger than P in step S1503 (step S1503, Yes), a plan (recommended operation plan) most suitable for the driving purpose is selected from the driving operation plans (step S1507), and the process is terminated (step S1508). ).
ここで、運転操作案の内で運転目的に最も合う案は、例えば、運転目的がコスト低減であれば、目的値はコストになり、予測目的値の内で最も小さい値の操作案を運転目的に最も合う案として選択する。 Here, among the driving operation plans, the plan that best suits the driving purpose is, for example, if the driving purpose is cost reduction, the target value becomes a cost, and the operation plan having the smallest value among the predicted target values is the driving purpose. Select as the best plan for you.
図24は、運転操作案評価用データ78の例を示す図である。運転操作案評価用データ78は、ステップS1505で追記してできた運転操作案評価用データである。運転操作案評価用データ78には、No.、計測項目1の値、・・・、計測項目Nの値、操作項目1の値、・・・、操作項目Mの値、予測目標値が含まれる。
FIG. 24 is a diagram showing an example of
図25は、運転操作支援情報表示手段23の処理(ステップS1600)を示すフローチャートである。処理を開始し(ステップS1601)、本生産設備運転支援システム100のユーザが運転操作案の表示を選択したか否かを判定し(ステップS1602)、運転操作案の表示を選択した場合には(ステップS1602,Yes)、推奨操作案を表示し(ステップS1603)、目的値の実績と予測値を表示し(ステップS1604)、処理を終了する(ステップS1605)。ステップS1602で運転操作案の表示を選択しなかった場合は(ステップS1602,No)、処理を終了する(ステップS1605)。
FIG. 25 is a flowchart showing the process (step S1600) of the driving operation support information display means 23. When the process is started (step S1601), it is determined whether or not the user of the production equipment
図26は、運転操作支援情報表示画面の例を示す図である。図26は、運転操作支援情報表示手段23により表示手段4に表示される画面26の例を示している。画面26には、学習か運転かを選択するボタン261,262があり、生産設備運転支援システム100のユーザが選択する。また、操作項目選択のプルダウンボタン264で操作項目の内の一つをユーザが選択する。画面26には、操作推奨案265、目的値の予測値266、目的値の予測値に至る経時変化図167が含まれる。ステップS1603の推奨操作案265として、各操作項目の選択確率と操作有無と操作値、選択された操作項目の各操作値の選択確率がある。目的値の予測値266は、該操作推奨案を適用した場合の目的値の予測値である。経時変化図167には、目的値の時系列の実績の変遷を表示するが、これらに限定する必要はない。なお、本実施形態では、表示手段4のモニターに表示しているが、音声やメールなどで操作推奨案を操作者や責任者に連絡することも好ましい。
FIG. 26 is a diagram showing an example of a driving operation support information display screen. FIG. 26 shows an example of a
<<実施形態2>>
実施形態1の生産設備運転支援システム100での処理を、図27に示す具体的なデータを用いて、さらに詳細に説明する。実施形態1と重複する部分は説明を省略する。
<<
The process in the production equipment
<運転操作学習手段5>
図27は、生産設備情報71Aの格納データの具体例を示す図である。図27は、データ収集手段6により収集され格納される生産設備情報71Aの例を示す。生産設備情報71Aは、年月日時刻、計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値、目的値の圧縮強度が含まれる。
<Driving operation learning means 5>
FIG. 27 is a diagram showing a specific example of the stored data of the
図7に示した運転操作実績情報作成手段10の処理を開始し(ステップS201)、運転操作情報作成処理(ステップS202、図8参照)を行い、操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203、図9参照)を行い、処理を終了する(ステップS204)。
The process of the operation record
図8の運転操作情報作成処理(ステップS202)において、図27に示す生産設備情報71Aを入力し(ステップS302)、運転操作情報72A(図28参照)が作成される。
In the operation operation information creation process (step S202) of FIG. 8, the
図28は、運転操作情報72Aの具体例を示す図である。図28には運転操作情報作成処理(ステップS202)により作成される運転操作情報27Aの例を示している。例えば、図27の行271である年月日時刻が2019年1月20日9時30分(2019.1.20.09.30)と行272である年月日時刻が2019年1月20日9時40分(2019.1.20.09.40)を参照して、生産設備情報の操作項目である圧力と温度の値の差を求めると各々の差は0である。このため、図28のNo.1の行(2019年1月20日9時40分(2019.1.20.09.40))は、電流の値が51、リップル電圧の値が2、圧力の値が75、温度の値が60、圧力の変化値が0、温度の変化値が0となる。
FIG. 28 is a diagram showing a specific example of the
次に、図27の行272と行273の生産設備情報の操作項目である圧力と温度の値の差を求めると、圧力の値の差は-5、温度の値の差は0である。このため、図28のNo.2の行は、電流の値が50、リップル電圧の値が2、圧力の値が70、温度の値が60、圧力の変化値が-5、温度の変化値が0となる。以降も同様であり、図27の行276と行277の生産設備情報の操作項目である圧力と温度の値の差を求めると、圧力の値の差は0、温度の値の差は5である。このため、図28のNo.6の行は、電流の値が49、リップル電圧の値が3、圧力の値が65、温度の値が65、圧力の変化値が0、温度の変化値は5となる。以上、運転操作情報作成手段10の運転操作情報作成処理(ステップS202)により、図28に示す運転操作情報72Aが作成される。
Next, when the difference between the pressure and temperature values, which are the operation items of the production equipment information in
図9の操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203)において、図28に示す運転操作情報72Aを入力し(ステップS402)、操作項目学習情報73A(図29参照)、操作値学習情報74A(図30参照)が作成される。
In the operation item and operation value learning information creation process (step S203) of FIG. 9, the
図29は、操作項目学習情報73Aの具体例を示す図である。図29には、操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203)により作成される操作項目学習情報73Aの例を示している。適宜図9を参照する。
FIG. 29 is a diagram showing a specific example of the operation
ステップS407で、例えば、iが1、jが1の場合は、図28のNo.1の計測項目の値として電流の値が51、リップル電圧の値が2、操作項目の値として圧力の値が75、温度の値が60、操作項目1の圧力の変化値が0である。このため、図29(1)のNo.1の行の操作項目1の圧力の操作の有無が、「無」となる。
In step S407, for example, when i is 1 and j is 1, No. 28 in FIG. 28. The value of the
ステップS407で、iが2、jが1の場合は、図28のNo.2の計測項目の値として電流の値が50、リップル電圧の値が2、操作項目の値として圧力の値が70、温度の値が60、操作項目1の圧力の変化値が-5である。このため、図29(1)のNo.2の行の操作項目1の圧力の操作の有無が、「有」となる。
In step S407, when i is 2 and j is 1, No. 28 in FIG. 28. The value of the
ステップS407で、iが1、jが2の場合は、図28のNo.1の計測項目の値として電流の値が51、リップル電圧の値が2、操作項目の値として圧力の値が75、温度の値が60、操作項目2の温度の変化値が0である。このため、図29(2)のNo.1の行操作項目2の圧力の操作の有無が、「無」となる。
の値となる。
In step S407, when i is 1 and j is 2, No. 28 in FIG. 28. The value of the
Is the value of.
ステップS407で、iが6、jが2の場合は、図28のNo.6の計測項目の値として電流の値が49、リップル電圧の値が3、操作項目の値として圧力の値が65、温度の値が60、操作項目2の温度の変化値が5である。このため、図29(2)のNo.6の行の操作項目2の圧力の操作の有無が、「有」となる。
In step S407, when i is 6 and j is 2, No. 28 in FIG. 28. The value of the
図30は、操作値学習情報74Aの具体例を示す図である。図30には、操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203)により作成される操作値学習情報74Aの例を示している。適宜図9を参照する。
FIG. 30 is a diagram showing a specific example of the operation
ステップS408で、iが2、jが1の場合は、1番目の操作項目である圧力の操作の有無を、図29(1)のNo.1の行から判定すると、有であるためステップS409に進み、ステップS409では図29(1)No.2の電流の値が50、リップル電圧の値が2、圧力の値が70、温度の値が60と図28のNo.2の圧力の変化値の-5を、図30(1)のNo.1の行の値として追加する。
In step S408, when i is 2 and j is 1, the presence or absence of the pressure operation, which is the first operation item, is determined by No. 29 (1). Judging from the row of No. 1, since it is present, the process proceeds to step S409, and in step S409, FIG. 29 (1) No. The current value of 2 is 50, the ripple voltage value is 2, the pressure value is 70, and the temperature value is 60. The pressure change value of -5 in No. 2 is set to No. 5 in FIG. 30 (1). Add as the value in
ステップS408で、iが6、jが2の場合は、2番目の操作項目である温度の操作の有無を、図29(2)のNo.6の行から判定すると、有であるためステップS409に進み、ステップS409では図29(2)No.6の電流の値が49、リップル電圧の値が3、圧力の値が65、温度の値が65と図28のNo.6の温度の変化値の5を、図30(2)のNo.1の行の値として追加する。
In step S408, when i is 6 and j is 2, the presence or absence of the temperature operation, which is the second operation item, is determined by No. 29 (2). Judging from the row of No. 6, since it is present, the process proceeds to step S409, and in step S409, FIG. 29 (2) No. The current value of No. 6 is 49, the ripple voltage value is 3, the pressure value is 65, and the temperature value is 65. The
以上説明したように、図29と図30は、操作項目および操作値学習情報作成処理(ステップS203)により作成される操作項目学習情報と操作値学習情報の具体例である。 As described above, FIGS. 29 and 30 are specific examples of the operation item learning information and the operation value learning information created by the operation item and operation value learning information creation process (step S203).
次に、図10に示したニ段階学習手段11の処理に進む。ニ段階学習手段11の1段階目の操作項目の学習処理(ステップS502、図11参照)について説明する。 Next, the process proceeds to the process of the two-step learning means 11 shown in FIG. The learning process (step S502, see FIG. 11) of the operation item of the first step of the two-step learning means 11 will be described.
図29(1)に示す操作項目1の学習情報の例では、計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値を説明変数とし、操作項目1の圧力の操作の有無を目的変数として学習を行う。学習を行う際に、目的変数の操作が有の場合は数値の1を、操作が無の場合は数値の0として学習を行うが、これに限定するものではない。
In the example of the learning information of the
図29(2)に示す操作項目2の学習情報の例も同様に、計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値を説明変数とし、操作項目2の圧力の温度の有無を目的変数として学習を行う。
Similarly, in the example of the learning information of the
この学習結果である「操作項目学習モデルM1」として、操作項目が圧力の学習モデルである「操作項目圧力学習モデル」と、操作項目が温度の学習モデルである「操作項目温度学習モデル」ができる。 As the "operation item learning model M1" which is the learning result, an "operation item pressure learning model" whose operation item is a pressure learning model and an "operation item temperature learning model" whose operation item is a temperature learning model can be created. ..
ニ段階学習手段11の2段階目の操作値の学習処理(ステップS503、図12参照)について説明する。 The learning process of the operation value of the second step of the two-step learning means 11 (step S503, see FIG. 12) will be described.
図30(1)に示す操作項目1の操作値の学習情報の例では、計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値を説明変数とし、操作項目1の圧力の変化値を目的変数として学習を行う。
In the example of the learning information of the operation value of the
図30(2)に示す操作項目2の操作値の学習情報では計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値を説明変数とし、操作項目2の温度の変化値を目的変数として学習を行う。
In the learning information of the operation value of the
この学習結果である「操作値学習モデルM2」として、操作項目が圧力の操作値の学習モデルである「操作項目圧力操作値学習モデル」と、操作項目が温度の操作値の学習モデルである「操作項目温度操作値学習モデル」ができる。 As the "operation value learning model M2" which is the learning result, the operation item is the "operation item pressure operation value learning model" which is the learning model of the pressure operation value, and the operation item is the learning model of the temperature operation value. Operation item Temperature operation value learning model "can be created.
次に、図13に示した目的値予測方法学習手段12の処理に進む。
図13において、ステップS802は例えば図27に示す生産設備情報を入力し、ステップS803は目的変数を目的値である圧縮強度、説明変数を計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値として機械学習を行う。図27に示す生産設備情報を用いて重回帰式を求めると、例えば、Yを目的変数の圧縮強度として(1)式のような「目的値予測学習モデルM3」が得られる。
Next, the process proceeds to the process of the target value prediction method learning means 12 shown in FIG.
In FIG. 13, for example, step S802 inputs the production equipment information shown in FIG. 27, and in step S803, the objective variable is the compression strength which is the objective value, the explanatory variable is the current value of the
次に、図14で示した学習結果表示手段13の処理に進む。適宜図31を参照する。
操作項目一致度155は、例えば、生産設備情報の総数L個中のi番目の生産設備情報において、操作項目が操作項目1から操作項目2までの2個の場合は、操作項目の操作有無が、2個中のMi個が一致しているならば、操作項目一致度155は、i=1~Lについて、Σ(Mi/2)/Lと算出するが、これに限定するものではない。
Next, the process proceeds to the process of the learning result display means 13 shown in FIG. Refer to FIG. 31 as appropriate.
The operation
操作値一致度157は、生産設備情報の総数L個中のi番目の生産設備情報において、操作項目の個数が2個、操作値が完全一致している個数がQi個の場合に、操作値一致度157は、i=1~Lについて、Σ(Qi/2)/Lと算出するが、これに限定するものではなく、例えば、完全一致ではなく、予め定められた許容量の範囲での一致度としても良い。
The operation
図31は、学習結果表示画面の具体例を示す図である。図31は学習結果表示手段13により表示手段4に表示する画面15Aの例を示している。図31には生産設備情報選択のプルダウンボタン153で生産設備情報の内の一つを、同様に操作項目選択のプルダウンボタン154で操作項目の内の一つである圧力を選択した例である。目的値予測式は機械学習方法として重回帰式を使用した場合の例を示している。
FIG. 31 is a diagram showing a specific example of the learning result display screen. FIG. 31 shows an example of the
図31では、操作項目が圧力の場合であり、操作項目一致度155は、85%である。
また、操作値一致度157は、80%である。目的値予測式関連情報159として、前記(1)式が表示され、相関係数が0.87となっている。
In FIG. 31, the operation item is the case of pressure, and the operation
Further, the operation
<運転操作支援手段8>
図32は、現運転情報76Aの具体例を示す図である。現運転情報76Aは、計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値が含まれる。
<Driving operation support means 8>
FIG. 32 is a diagram showing a specific example of the
図16に示した現運転情報作成手段20の処理を開始し(ステップS1001)、現時点の生産設備情報71Aを入力し(ステップS1002)、計測項目と操作項目の値のデータを現運転情報76Aとし(ステップS1003)、処理を終了する(ステップS1004)。
The process of the current operation
図18に示した運転操作案作成手段21の処理中、ステップS1103において、「操作項目学習モデルM1」は、具体例として前記の「操作項目圧力学習モデル」と「操作項目温度学習モデル」を用いる。また、ステップS1104において、「操作値学習モデルM2」は具体例として前記の「操作項目圧力操作値学習モデル」と「操作項目温度操作値学習モデル」を用いる。図18に示した複数の運転操作案の作成処理(ステップS1105)において、図33に示す運転操作案77Aが作成される。
During the process of the operation plan creating means 21 shown in FIG. 18, in step S1103, the “operation item learning model M1” uses the above-mentioned “operation item pressure learning model” and “operation item temperature learning model” as specific examples. .. Further, in step S1104, the "operation value learning model M2" uses the above-mentioned "operation item pressure operation value learning model" and "operation item temperature operation value learning model" as specific examples. In the process of creating a plurality of operation plans shown in FIG. 18 (step S1105), the
図33は、運転操作案77Aの具体例を示す図である。図33には図19で示した複数の運転操作案の作成処理(ステップS1105)で作成されたP個の運転操作案77Aを示す。運転操作案77には、No.、計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値が含まれる。
FIG. 33 is a diagram showing a specific example of the
図23に示した運転操作案評価手段22の処理中、ステップS1504において、i番目の運転操作案の情報を、前記(1)式の目的値予測学習モデルに入力して予測目的値を算出する。 During the process of the driving operation plan evaluation means 22 shown in FIG. 23, in step S1504, the information of the i-th driving operation plan is input to the target value prediction learning model of the above equation (1) to calculate the predicted target value. ..
また、ステップS1507において、運転操作案の内で運転目的に最も合う案は、例えば、運転目的は圧縮強度が300以上での最小化であれば、目的値は圧縮強度になり、予測目的値が300以上の内で最も小さい値となる操作案を運転目的に最も合う案として選択する。ステップS1505で追記してできた運転操作案評価用データ78Aを図34に示す。
Further, in step S1507, among the operation plans, the plan most suitable for the driving purpose is, for example, if the driving purpose is minimized when the compressive strength is 300 or more, the target value becomes the compressive strength and the predicted target value becomes. The operation plan having the smallest value among 300 or more is selected as the plan most suitable for the driving purpose. FIG. 34 shows the operation
図34は、運転操作案評価用データ78Aの具体例を示す図である。運転操作案評価用データ78Aは、ステップS1505で追記してできた運転操作案評価用データである。運転操作案評価用データ78Aには、No.、計測項目1の電流の値、計測項目2のリップル電圧の値、操作項目1の圧力の値、操作項目2の温度の値、予測目標値の圧縮強度が含まれる。具体的には、No.2の行には、圧縮強度が300に最も近い302の運転操作案が示されている。
FIG. 34 is a diagram showing a specific example of the operation
図35は、運転操作支援情報表示画面の具体例を示す図である。図35は、運転操作支援情報表示手段23により表示手段4に表示される画面26Aを示している。操作推奨案265として、操作項目である圧力、温度についての操作案が示されている。また、目的値の予測値266として、圧縮強度が302になることが示されている。
FIG. 35 is a diagram showing a specific example of the driving operation support information display screen. FIG. 35 shows a
本実施形態では、生産設備などの過去の実績データから熟練者が行う操作項目の選択方法と操作値の選択方法、また、生産品の品質確保、コスト低減、生産効率向上などの目的となる目的値の予測方法を学習し、生産設備などの運転時に操作項目案の選択と操作値案の選択を行い、目的値が最適となる評価に従って操作項目案と操作値案の運転操作支援案を提示するようにしたことにある。 In this embodiment, a method of selecting an operation item and a method of selecting an operation value performed by an expert from past actual data such as production equipment, and an object for the purpose of ensuring the quality of a product, reducing costs, improving production efficiency, and the like. Learn how to predict values, select operation item proposals and operation value proposals when operating production equipment, etc., and present operation item proposals and operation value proposal operation support proposals according to the evaluation that optimizes the target value. I tried to do it.
本実施形態では、説明変数として計測項目と操作項目の全てを対象とすることで目的変数を説明する精度の低下を防ぎ、熟練者の操作方法の学習として操作項目と操作値の学習を分けた2段階学習と、操作項目と操作値を分けた運転操作案の作成とすることで、操作項目が例えばN個の解空間を対象に学習と操作案作成と、操作値が例えばM個の解空間を対象に学習と操作値作成とすることで、N+M個の解空間を対象に学習と操作項目と操作値を算出するため高速化が図れ、リアルタイム性が向上する。 In this embodiment, by targeting all the measurement items and the operation items as explanatory variables, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of explaining the objective variable, and the learning of the operation items and the operation values is separated as the learning of the operation method of the expert. By performing two-step learning and creating an operation plan that separates operation items and operation values, learning and operation plan creation for, for example, N solution spaces for operation items, and solutions with, for example, M operation values. By learning and creating operation values for the space, learning, operation items and operation values are calculated for N + M solution spaces, which speeds up and improves real-time performance.
さらに、操作項目と操作値を分けることにより複雑なプラントの運転方法の複雑性を低減することでモデル精度の低下を防ぎ、運転操作支援案に基づいて運転することにより運転者が非熟練者であっても熟練者並の運転が可能となる。 Furthermore, by separating the operation items and operation values, the complexity of the operation method of a complicated plant is reduced to prevent the deterioration of the model accuracy, and by operating based on the operation operation support plan, the driver is an unskilled person. Even if there is, it is possible to drive at the same level as a skilled person.
第1の観点の生産設備運転支援システム100は、制御手段2は生産設備運転支援手段3を制御し、生産設備1などから計測項目や熟練者が実施した操作項目の実績値をデータ収集手段が入手し、データベース7に格納する。運転操作学習手段5として、データベース7に蓄積されたデータを用いて、運転操作実績情報作成手段10は過去の熟練者の運転操作方法を学習するための運転操作実績情報を作成し、ニ段階学習手段11は操作項目と操作値の選択方法を学習し、目的値予測方法学習手段12は生産品の品質確保、コスト低減、生産効率向上などの目的となる目的値の予測方法を学習し、学習結果表示手段14はデータベース7に学習結果である学習モデルを格納し、学習結果表示手段により学習モデルおよび学習モデルを実績データに当てはめた場合の結果を提示可能とする。運転操作支援手段8として、データベース7に蓄積されたデータおよび学習モデルを用いて、現運転情報作成手段20は現在の運転情報を作成し、運転操作案作成手段21は複数の操作項目案と操作値案を作成し、運転操作案評価手段22は現在の運転情報において目的値が最適な予測となる操作項目案と操作値案をである運転操作支援情報を作成し、運転操作支援情報表示手段23により運転時の運転操作支援情報を提示することを特徴とする。
In the production equipment
第2の観点の発明は、第1の観点の生産設備運転支援システム100において、運転操作実績情報は操作項目の変化値を算出することを特徴とする。該変化値の算出は現在着目している運転操作実績情報の一つ前の運転操作実績情報の操作項目の操作値から、現在着目している運転操作実績情報の該操作項目の操作値への変化量を算出する。操作値の変化は熟練者が現在着目している運転操作実績情報において目的値を最適化するための生産設備の運転として選択した運転方法を示す重要な情報となる。
The invention of the second aspect is characterized in that, in the production equipment
第3の観点の発明は、第1の観点または第2の観点の生産設備運転支援システム100において、ニ段階学習手段11は操作項目の操作の有無と、該操作項目の操作値を学習することを特徴とする。操作項目の操作の有無の学習は、操作項目ごとに操作の有無の学習を行い、操作値の学習は、操作項目ごとに操作値の変化値がゼロでない運転操作実績情報を学習することで熟練者が暗黙知として持っている運転操作方法の学習が可能となる。また、熟練者が運転操作を担当していた膨大な運転操作実績情報の全てを学習対象とせず、熟練者の暗黙知が凝縮している変化値がゼロでない運転操作実績情報を学習することで学習の高速化と熟練者の暗黙知が凝縮した学習結果を得ることを可能とする。
According to the invention of the third aspect, in the production equipment
第4の観点の発明は、第1の観点乃至第3の観点のいずれかの観点の生産設備運転支援システムにおいて、学習結果表示手段13は操作項目一致度、該操作項目の操作有無、操作値一致度、操作値、目的値予測式の表示情報を生成し、表示手段により該情報を提示することを特徴とする。操作項目一致度は、例えば、生産設備情報の総数L個中のi番目の生産設備情報において、操作項目が操作項目1から操作項目NまでのN個存在し、操作項目の操作有無が、N個中のMi個が一致しているならば、操作項目一致度は、i=1~Lについて、Σ(Mi/N)/Lと算出するが、これに限定するものではない。操作値一致度は、生産設備情報の総数L個中のi番目の生産設備情報において、操作項目の個数がN個、操作値が完全一致している個数がQi個の場合に、操作値一致度は、i=1~Lについて、Σ(Qi/N)/Lと算出するが、これに限定するものではなく、例えば、完全一致ではなく、予め定められた許容量の範囲での一致度としても良い。
In the invention of the fourth aspect, in the production equipment operation support system of any one of the first aspect to the third aspect, the learning result display means 13 has an operation item matching degree, an operation presence / absence of the operation item, and an operation value. It is characterized in that display information of a matching degree, an operation value, and a target value prediction formula is generated, and the information is presented by a display means. As for the operation item matching degree, for example, in the i-th production equipment information out of the total number of production equipment information L, there are N operation items from the
第5の観点の発明は、第1の観点乃至第4の観点のいずれかの観点の生産設備運転支援システム100において、運転操作支援情報表示手段23は操作推奨案として各操作項目の選択確率と操作有無と操作値、選択された操作項目の各操作値の選択確率、目的値の予測値とこれまでの実績値の表示情報を生成し、表示手段4に該情報を提示することを特徴とする。操作項目選択のプルダウンメニューから特定の操作項目を選択することで該操作項目の各操作値の選択確率が表示可能となる。
In the invention of the fifth aspect, in the production equipment
第6の観点の発明は、生産設備から収集するデータに基づき運転操作を学習する運転操作学習手段5と、データと運転操作学習手段の学習結果に基づき運転操作を支援する運転操作支援手段8と、表示手段4とを備えるシステムに係る生産設備の運転支援を行う生産設備運転支援方法であって、運転操作学習手段5は、過去の操作方法を学習するための運転操作実績情報を作成する運転操作実績情報作成ステップ(ステップS200)と、運転操作実績情報に基づき、操作項目と操作値の選択方法を別々に学習して各々の学習モデルを作成するニ段階学習ステップ(ステップS500)と、生産での目的値の予測方法を学習する目的値予測方法学習ステップ(ステップS800)と、学習モデルおよび目的値の予測方法に基づき選択された項目の結果を提示するための情報を生成し、表示手段に表示する学習結果表示ステップ(ステップS900)と、を含み実行し、運転操作支援手段8は、データに基づき現在の運転情報を作成するための現運転情報作成ステップ(ステップS1000)と、現在の運転情報およびニ段階学習ステップで作成された学習モデルに基づき操作項目案と操作値案を作成する運転操作案作成ステップ(ステップS1100)と、目的値予測方法作成ステップの予測方法に基づき該操作項目案と操作値案を適用した場合の目的値を予測して評価を行う運転操作案評価ステップ(ステップS1500)と、操作項目案と操作値案を提示するための情報を作成し、推奨操作案を表示手段に表示する運転操作支援情報表示手段ステップ(ステップS1600)と、を含み実行することを特徴とする。本生産設備運転支援方法によれば、複雑な生産設備、プラントの運転方法の複雑性を低減することでモデル精度の低下を防ぎ、運転操作支援案を提示することができる。 The invention of the sixth aspect is the driving operation learning means 5 for learning the driving operation based on the data collected from the production equipment, and the driving operation support means 8 for supporting the driving operation based on the learning result of the data and the driving operation learning means. , A production equipment operation support method for supporting the operation of production equipment related to a system including the display means 4, wherein the operation operation learning means 5 is an operation for creating operation operation record information for learning past operation methods. Operation record information creation step (step S200), two-step learning step (step S500) to learn operation items and operation value selection methods separately and create each learning model based on operation record information, and production. In the target value prediction method learning step (step S800) for learning the target value prediction method in the above, information for presenting the result of the item selected based on the learning model and the target value prediction method is generated and displayed. The learning result display step (step S900) to be displayed in the above is executed, and the driving operation support means 8 includes the current driving information creation step (step S1000) for creating the current driving information based on the data, and the current driving information. The operation item is based on the operation plan creation step (step S1100) for creating the operation item plan and the operation value plan based on the operation information and the learning model created in the two-step learning step, and the prediction method of the target value prediction method creation step. The operation plan evaluation step (step S1500) that predicts and evaluates the target value when the plan and the operation value plan are applied, and the information for presenting the operation item plan and the operation value plan is created, and the recommended operation plan is created. The driving operation support information display means step (step S1600) for displaying the above is included in the display means. According to the present production equipment operation support method, it is possible to prevent a decrease in model accuracy and present an operation operation support plan by reducing the complexity of complicated production equipment and plant operation methods.
1 生産設備
2 制御手段
3 生産設備運転支援手段
4 表示手段
5 運転操作学習手段
6 データ収集手段
7 データベース
8 運転操作支援手段
10 運転操作実績情報作成手段
11 ニ段階学習手段
12 目的値予測方法学習手段
13 学習結果表示手段
20 現運転情報作成手段
21 運転操作案作成手段
22 運転操作案評価手段
23 運転操作支援情報表示手段
71 生産設備情報
72 運転操作情報
73 操作項目学習情報
74 操作値学習情報
76 現運転情報
77 運転操作案
78 運転操作案評価用データ
100 生産設備運転支援システム
M1 操作項目学習モデル
M2 操作値学習モデル
M3 目的値予測学習モデル
1
Claims (6)
前記生産設備運転支援システムは、
生産設備からデータを収集するデータ収集手段と、
前記データに基づき運転操作を学習する運転操作学習手段と、
前記データと前記運転操作学習手段の学習結果に基づき運転操作を支援する運転操作支援手段と、
表示手段と、を備え、
前記運転操作学習手段は、
前記データに基づき、各計測項目の値、各操作項目の値、各操作項目の変化値が含まれる、過去の操作方法を学習するための運転操作実績情報を作成する運転操作実績情報作成手段と、
前記運転操作実績情報に基づき、操作項目と操作値の選択方法を別々に学習して各々の学習モデルを作成するニ段階学習手段と、
生産での目的値の予測方法を学習する目的値予測方法学習手段と、
前記学習モデルおよび前記目的値の予測方法に基づき選択された項目の結果を提示するための情報を生成し、前記表示手段に表示する学習結果表示手段とを有し、
前記運転操作支援手段は、
前記データに基づき現在の運転情報を作成するための現運転情報作成手段と、
前記現在の運転情報および前記ニ段階学習手段で作成された学習モデルに基づき操作項目案と操作値案を作成する運転操作案作成手段と、
前記目的値予測方法学習手段の予測方法に基づき該操作項目案と操作値案を適用した場合の目的値を予測して評価を行う運転操作案評価手段と、
前記操作項目案と前記操作値案を提示するための情報を作成し、推奨操作案を前記表示手段に表示する運転操作支援情報表示手段とを有し、
前記ニ段階学習手段は、第1段目として、前記運転操作実績情報に基づき、前記各計測項目の値、前記各操作項目の値、対象とする操作項目の操作有無が含まれる操作項目学習情報を作成し、操作項目の選択方法を学習して操作項目学習モデルを作成し、第2段目として、前記運転操作実績情報に基づき、前記各計測項目の値、前記各操作項目の値、前記対象とする操作項目の変化値が含まれる操作項目学習情報を作成し、前記対象とする操作項目の操作値の選択方法を学習して操作値学習モデルを作成する
ことを特徴とする生産設備運転支援システム。 It is a production equipment operation support system that supports the operation of production equipment.
The production equipment operation support system is
Data collection means for collecting data from production equipment,
A driving operation learning means for learning a driving operation based on the above data,
A driving operation support means that supports a driving operation based on the data and the learning result of the driving operation learning means,
With display means,
The driving operation learning means is
Based on the above data, a driving operation performance information creating means for creating driving operation performance information for learning past operation methods, including the value of each measurement item, the value of each operation item, and the change value of each operation item. ,
Based on the driving operation record information, a two-step learning means that learns operation items and operation value selection methods separately and creates each learning model, and
Learning the method of predicting the target value in production.
It has a learning result display means that generates information for presenting the result of an item selected based on the learning model and the method of predicting the target value and displays it on the display means.
The driving operation support means is
Current operation information creation means for creating current operation information based on the above data,
A driving operation plan creating means for creating an operation item plan and an operation value plan based on the current driving information and the learning model created by the two-step learning means.
The operation plan evaluation means that predicts and evaluates the target value when the operation item plan and the operation value plan are applied based on the prediction method of the target value prediction method learning means, and the operation plan evaluation means.
It has a driving operation support information display means for creating information for presenting the operation item proposal and the operation value proposal and displaying the recommended operation proposal on the display means.
The two-step learning means has, as the first stage, operation item learning information including the value of each measurement item, the value of each operation item, and the presence / absence of operation of the target operation item based on the operation operation record information. , The operation item selection method is learned, and the operation item learning model is created. As the second step, the value of each measurement item, the value of each operation item, and the above Create an operation item learning information that includes the change value of the target operation item, learn how to select the operation value of the target operation item, and create an operation value learning model.
A production equipment operation support system characterized by this.
前記運転操作実績情報作成手段は、前記運転操作実績情報として、操作項目の変化値を算出する
ことを特徴とする生産設備運転支援システム。 In the production equipment operation support system according to claim 1,
The operation operation result information creating means is a production equipment operation support system characterized in that the change value of an operation item is calculated as the operation operation result information.
前記ニ段階学習手段は、操作項目の操作の有無と、該操作項目の操作値を学習する
ことを特徴とする生産設備運転支援システム。 In the production equipment operation support system according to claim 1 or 2.
The two-step learning means is a production equipment operation support system characterized by learning whether or not an operation item is operated and the operation value of the operation item.
前記学習結果表示手段は、操作項目の一致度、操作項目の操作有無、操作値の一致度、操作値、目的値予測式の表示情報を生成し、前記表示手段に表示する
ことを特徴とする生産設備運転支援システム。 In the production equipment operation support system according to any one of claims 1 to 3.
The learning result display means is characterized in that it generates display information of a matching degree of an operation item, an operation presence / absence of an operation item, a matching degree of an operation value, an operation value, and a target value prediction formula, and displays the display information on the display means. Production equipment operation support system.
前記運転操作支援情報表示手段は、操作推奨案として各操作項目の選択確率と操作有無と操作値、選択された操作項目の各操作値の選択確率、目的値の予測値とこれまでの実績値の表示情報を生成し、前記表示手段に表示する
ことを特徴とする生産設備運転支援システム。 In the production equipment operation support system according to any one of claims 1 to 4.
The driving operation support information display means has the selection probability of each operation item, the presence / absence of operation, the operation value, the selection probability of each operation value of the selected operation item, the predicted value of the target value, and the actual value so far as an operation recommendation plan. A production equipment operation support system characterized by generating display information of the above and displaying it on the display means.
前記運転操作学習手段は、
前記データに基づき、各計測項目の値、各操作項目の値、各操作項目の変化値が含まれる、過去の操作方法を学習するための運転操作実績情報を作成する運転操作実績情報作成ステップと、
前記運転操作実績情報に基づき、操作項目と操作値の選択方法を別々に学習して各々の学習モデルを作成するニ段階学習ステップと、
生産での目的値の予測方法を学習する目的値予測方法学習ステップと、
前記学習モデルおよび前記目的値の予測方法に基づき選択された項目の結果を提示するための情報を生成し、前記表示手段に表示する学習結果表示ステップと、を含み実行し、
前記運転操作支援手段は、
前記データに基づき現在の運転情報を作成するための現運転情報作成ステップと、
前記現在の運転情報および前記ニ段階学習ステップで作成された学習モデルに基づき操作項目案と操作値案を作成する運転操作案作成ステップと、
前記目的値予測方法学習ステップの予測方法に基づき該操作項目案と操作値案を適用した場合の目的値を予測して評価を行う運転操作案評価ステップと、
前記操作項目案と前記操作値案を提示するための情報を作成し、推奨操作案を前記表示手段に表示する運転操作支援情報表示手段ステップと、を含み実行し、
前記ニ段階学習ステップは、第1段目として、前記運転操作実績情報に基づき、前記各計測項目の値、前記各操作項目の値、対象とする操作項目の操作有無が含まれる操作項目学習情報を作成し、操作項目の選択方法を学習して操作項目学習モデルを作成し、第2段目として、前記運転操作実績情報に基づき、前記各計測項目の値、前記各操作項目の値、前記対象とする操作項目の変化値が含まれる操作項目学習情報を作成し、前記対象とする操作項目の操作値の選択方法を学習して操作値学習モデルを作成する
ことを特徴とする生産設備運転支援方法。 A system including a driving operation learning means for learning a driving operation based on data collected from a production facility, a driving operation supporting means for supporting a driving operation based on the learning result of the data and the driving operation learning means, and a display means. It is a production equipment operation support method that supports the operation of the production equipment.
The driving operation learning means is
Based on the above data, the operation record information creation step for creating the operation record information for learning the past operation method, which includes the value of each measurement item, the value of each operation item, and the change value of each operation item. ,
Based on the driving operation record information, a two-step learning step in which operation items and operation value selection methods are separately learned to create each learning model, and
Learning the method of predicting the target value in production The target value prediction method learning step and
The learning result display step of generating information for presenting the result of the item selected based on the learning model and the method of predicting the target value and displaying it on the display means is included and executed.
The driving operation support means is
The current operation information creation step for creating the current operation information based on the above data, and
A driving operation plan creation step for creating an operation item plan and an operation value plan based on the current driving information and the learning model created in the two-step learning step, and
The operation plan evaluation step for predicting and evaluating the target value when the operation item plan and the operation value plan are applied based on the prediction method of the target value prediction method learning step, and the operation plan evaluation step.
The operation item proposal and the information for presenting the operation value proposal are created, and the operation operation support information display means step for displaying the recommended operation proposal on the display means is included and executed .
As the first step, the two-step learning step is operation item learning information including the value of each measurement item, the value of each operation item, and the presence / absence of operation of the target operation item based on the operation performance record information. , The operation item selection method is learned, and the operation item learning model is created. As the second step, the value of each measurement item, the value of each operation item, and the above Create an operation item learning information that includes the change value of the target operation item, learn how to select the operation value of the target operation item, and create an operation value learning model.
A production equipment operation support method characterized by this.
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