JP7828706B2 - データ管理装置およびデータ管理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、データ管理装置およびデータ管理方法に関する。

プラント設備を制御するプラント制御システムのデータ管理を行う装置として、たとえば、特許文献１のデータ収集装置が提案されている。このデータ収集装置では、制御装置が鉄鋼プラントシステムへ出力した制御情報および鉄鋼プラントのイベント情報をいずれもバイナリデータで収集する。そして、同時刻に収集された制御情報とイベント情報とに共通のキーを付加して、共通のキーが付加された制御情報のバイナリデータを蓄積するとともに、共通のキーが付加されたイベント情報のバイナリデータを蓄積する。このデータ収集装置は、これにより、制御情報とイベント情報の関連付けを行い、蓄積したデータの利用に供することを可能にする。

特開２０１０－２７１８５０号公報

このようなデータ収集装置は、制御装置から出力された各種生産データやプロセスデータを蓄積し、イベント情報のデータもすべて蓄積するため、大容量の記憶媒体が必要になる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御情報および制御情報に関連付けられたイベント情報を含むデータベースを少ない記憶容量で構築するデータ管理装置およびデータ管理方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態は、製品を製造するプラントの複数の設備を制御し、前記複数の設備から取得された制御信号を制御ネットワークから逐次収集するデータ収集手段と、前記制御信号の時系列データを記憶する時系列データ記憶手段と、前記制御信号から前記製品の移動距離を算出するためトラッキング情報を抽出する第１データ処理手段と、前記トラッキング情報および前記複数の設備のそれぞれの基準位置からの距離を表す設備常数にもとづいて、前記製品を識別するための製品ＩＤを、前記設備常数ごとに設定された前記製品の処理の状態を識別するイベントＩＤおよび前記イベントＩＤを取得した時刻に関連付ける第２データ処理手段と、前記製品ＩＤ、前記イベントＩＤおよび前記イベントＩＤを取得した時刻をこれらの関連付けとともに記憶するイベントマップ記憶手段と、を備える。前記第２データ処理手段は、前記製品の先端および尾端のそれぞれが前記複数の設備のそれぞれに到達した時刻として、前記製品ＩＤおよび前記イベントＩＤに関連付ける。

実施形態によれば、制御情報および制御情報に関連付けられたイベント情報を含むデータベースを少ない記憶容量で構築するデータ管理装置およびデータ管理方法が提供される。

実施形態に係るデータ管理装置が適用されたプラント制御システムを例示する模式的なブロック図である。 実施形態に係るデータ管理装置を例示する模式的なブロック図である。 実施形態に係るデータ管理装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。 実施形態に係るデータ管理装置の動作を説明するための模式図である。 図１のプラント制御システムが適用されるプラント設備を例示する模式図である。 実施形態に係るデータ管理装置の一部を例示する模式的なテーブル図である。 実施形態に係るデータ管理装置が生成するイベントマップＤＢにおけるデータの関連付けを説明するための模式的なテーブル図である。 実施形態に係るデータ管理装置を利用したデータ管理方法を説明するためフローチャートの例である。

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係るデータ管理装置が適用されたプラント制御システムを例示する模式的なブロック図である。
図１に示すように、プラント制御システム１００は、データ管理装置１０と、制御装置２０と、表示装置３０と、を有する。データ管理装置１０および制御装置２０は、制御ネットワーク１０２を介して相互に通信可能に接続されている。この例のように、複数台の制御装置２０が制御ネットワーク１０２に接続されてもよいし、制御ネットワーク１０２に接続された制御装置２０は１台であってもよい。制御装置２０は、たとえば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である。

データ管理装置１０および表示装置３０は、上位ネットワーク１０４を介して相互に通信可能に接続されている。上位ネットワーク１０４は、たとえば汎用のイーサネット（登録商標）等である。表示装置３０は、たとえば、汎用のコンピュータ装置である。

データ管理装置１０は、制御ネットワーク１０２上の制御信号や、制御ネットワーク１０２を介して制御装置２０が入出力する制御信号等を時系列データとして収集する。制御信号には、以下のような各種データに関連するものを含む。各種データは、たとえば、製造指示データ、製造実績データ、アラームデータ、ロールデータ、モデル計算データ、モデル学習データ、定数データおよびパラメータデータ等である。制御信号は、これらの各種データを含む時系列データである。

データ管理装置１０は、収集した時系列データから、製品のトラッキングのために用いられる制御信号をトラッキング情報として抽出する。データ管理装置１０は、抽出したトラッキング情報および設備常数にもとづいて、製品ＩＤをイベントＩＤに関連付ける。イベントＩＤは、あらかじめ設定されている。データ管理装置１０は、製品ＩＤがイベントＩＤに関連付けられたデータベースをイベントマップＤＢとして記憶する。なお、詳細については後述するが、設備常数およびイベントＩＤとは、プラントに配置された設備の位置および設備ごとに設定された製品の搬送の状態をそれぞれ識別するための情報である。

トラッキング情報は、プラントを構成する設備に配置されたセンサ等が出力する信号の時系列データである。トラッキング情報として抽出する信号は、あらかじめ設定される。トラッキング情報は、制御信号のうち、製品がその設備に進入したことを表す信号やその設備から排出されたことを表す信号を用いることができる。

トラッキング情報は、たとえば、ＣＭＤ（Cold Metal Detector）やＨＭＤ（Hot Metal Detector）、連続圧延システムにおける材の接合部の検出センサ等の出力信号とすることができる。あるいは、圧延機を駆動するモータを駆動する駆動装置が出力する駆動電流の検出値等とすることができる。

トラッキング情報は、設備間の製品を搬送する速度を表す制御信号も含んでいる。製品を搬送する速度を表す制御信号は、たとえば、テーブルローラに設けられた速度センサが出力する信号や、モータの駆動装置が記憶するそのモータの速度実績値や速度指令値等である。

データ管理装置１０は、製品の速度を表す制御信号の時系列データを、取得時間ごとに積算して、製品の移動距離を算出する。データ管理装置１０は、設備に設けられたセンサ等が出力する制御信号を用いて、製品のその設備からの移動距離を算出することによって、その製品をトラッキングすることができる。

データ管理装置１０は、プラントで製造される製品を識別する製品ＩＤをトラッキング情報に関連付ける。トラッキング情報に製品ＩＤが関連付けられることによって、どの製品がどこに位置するのかとの情報とすることができる。

実施形態に係るデータ管理装置１０では、設備ごとに、製品の先端の進入、製品の先端の排出、製品の尾端の進入および製品の尾端の排出のいずれであるかを判定し、トラッキング情報に反映させる。このようにすることによって、設備による処理等の結果、製品の長さが変化した場合により正確にトラッキングすることが可能になる。また、製品が１台の設備で処理を複数回繰り返される場合もあり、このような場合のトラッキングも可能となる。

より具体的には、製品の先端の進入等のトラッキング情報へ反映させるため、データ管理装置１０は、設備常数およびイベントＩＤを定義した設備常数テーブルをあらかじめ有している。設備常数は、設備名称と設備名称に関連付けられたその設備の位置の情報である。設備名称は、設備を識別できれば任意の名称でよく、単なる英数字や記号等でもよい。イベントＩＤは、設備ごとに設定され、設備ごとに製品の先端の進入等を識別するように設定される。イベントＩＤは、１台の設備について、製品が１回通過した場合のほか、製品が１台の設備で複数回処理される場合のいずれの状態であるかを識別するように設定されている。データ管理装置１０は、トラッキング情報をイベントＩＤに関連付けることによって、どの製品がどの設備で何回の処理を行ったかを表す情報を生成して、これらの情報をイベントマップＤＢに格納する。

実施形態に係るデータ管理装置１０の構成について具体的に説明する。
図２は、実施形態に係るデータ管理装置を例示する模式的なブロック図である。
図２に示すように、実施形態に係るデータ管理装置１０は、データ収集部１１と、時系列データＤＢ（図２では「時系列ＤＢ」と表記）１２と、第１データ処理部１３と、トラッキング情報ＤＢ１４と、第２データ処理部１５と、設備常数テーブル（図２では「設備常数」と表記）１６と、イベントマップＤＢ１７と、を備える。時系列データＤＢ１２およびイベントマップＤＢ１７は、外部インターフェース１８を介して、上位ネットワーク１０４に接続される。表示装置３０は、上位ネットワーク１０４を介して、時系列データＤＢ１２およびイベントマップＤＢ１７にアクセスして、所望のデータを抽出することができる。

データ収集部１１は、制御ネットワーク１０２に接続されており、あらかじめ設定された制御信号を時系列データとして収集する。時系列データは、制御信号の値に、その値を取得した時刻ごとの時刻スタンプを関連付けたデータである。制御信号の取得周期は、あらかじめ設定される。制御信号の取得周期は、制御ネットワーク１０２の制御周期あるいはその整数倍等とすることによって、時系列データは、複数の制御信号間で時刻同期したデータとすることができる。

時系列データＤＢ１２は、データ収集部１１からあらかじめ設定された制御信号の時系列データを、たとえば制御信号ごとにデータベース化し、格納する。データベースの形式は任意であり、たとえばテーブル形式であってもよい。

第１データ処理部１３は、時系列データＤＢ１２からトラッキング情報に関連する制御信号の時系列データを抽出して、抽出したデータをトラッキング情報ＤＢ１４に格納する。トラッキング情報に関連する制御信号は、プラント設備を構成する各設備に製品が進入し、各設備から製品が排出されることを表す信号を含んでいる。このような制御信号は、たとえば、光学的に材の端部を検出するＣＭＤやＨＭＤ、その他のレーザ検出器等の出力信号である。また、このような制御信号には、圧延機を駆動するモータに供給される電流信号等が利用される。さらに、製品を搬送するテーブルローラの速度検出器や、圧延機を駆動するモータの速度実績等のデータも合わせて抽出される。

第２データ処理部１５は、トラッキング情報ＤＢ１４内のトラッキング情報に関連する制御信号にもとづいて、制御信号を製品ＩＤに関連付ける。第２データ処理部１５は、制御信号を介して、製品ＩＤを、設備常数テーブル１６の設備常数（イベントＩＤ）に関連付ける。イベントＩＤは、複数の設備のうちのいずれの設備に関する事項であるかを識別するためのデータである。後述するように、イベントＩＤは、１つの設備についての複数回の処理を識別するように設定されている。第２データ処理部１５は、製品ＩＤ、イベントＩＤおよびイベントＩＤを取得した時刻の関連付けられたイベントマップデータをイベントマップＤＢ１７に格納する。

図３は、実施形態に係るデータ管理装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
図３のフローチャートは、図２の構成のデータ管理装置１０の各部の機能および動作を簡易的に表している。
図３に示すように、ステップＳ１において、データ収集部１１は、あらかじめ設定された制御信号の時系列データの収集が正常に完了したか否かを判定する。データ収集部１１は、たとえば、収集した時系列データに異常がないか、エラーチェックを実行する。データ収集部１１は、エラーチェックの結果、異常データの割り合いが所定値以下の場合にデータ収集が正常終了したと判断する。なお、プラントによって、すでにデータを蓄積している別のデータ管理装置が制御ネットワーク１０２に接続されている場合には、その別のデータ管理装置が収集したデータを収集して、そのデータを時系列データＤＢ１２に格納するようにしてもよい。

ステップＳ１でデータ収集が正常に完了したと判定された場合には、処理は、ステップＳ２に遷移される。ステップＳ１でデータ収集が正常に完了しなかった場合には、データ収集部１１は、たとえばあらかじめ設定されたスケジュールにしたがって、再度データ収集を実行する。

ステップＳ２において、データ収集部１１は、収集した制御信号ごとに時系列データとして、時系列データＤＢ１２に格納する。

ステップＳ３において、第１データ処理部１３は、時系列データＤＢ１２から、あらかじめ設定されたトラッキング情報に関連する制御信号の時系列データを抽出して、トラッキング情報ＤＢ１４にデータを格納する。

ステップＳ４において、第２データ処理部１５は、トラッキング情報ＤＢ１４に格納された制御信号を用いて、時系列データの製品ＩＤとの関連付けを行う。なお、通常の場合には、製造ラインに投入された製品には、直接製品ＩＤが付与されることはない場合が多く、製品ＩＤに代えて、プラント制御システム１００の内部カウンターの値が用いられる。製品が製造ラインに投入されるたびに内部カウンターの値が設定され、製品に付与された内部カウンターの値により、その製品のトラッキングが可能である。内部カウンターの値を付与された製品は、製造ラインでの処理を完了し、品質チェック等のラインの後半に配置された設備において、製品ＩＤを付与される。つまり、製品のトラッキングに用いられる内部カウンターの値は、製品ＩＤに１対１に対応している。以下では、説明が煩雑になることを避けるために、製品が製造ラインに投入されるたびに、内部カウンターの値ではなく、製品ＩＤが付与されるものとして説明する。

たとえば、製造ラインに投入された製品の先端が最初の設備に投入されると、センサがこれを検出し、センサが出力する制御信号の値をアクティブであることを表す値に設定する。第１データ処理部１３は、このような制御信号を時系列データＤＢ１２から抽出して、トラッキング情報ＤＢ１４に格納する。第２データ処理部１５は、このセンサの制御信号がアクティブとなった時刻に、製品ＩＤを関連付けることにより、今後、その製品の先端の位置をトラッキングすることによって、その製品がライン中のどこにあるのかを特定することが可能になる。なお、製品の尾端の位置についても同様である。

第２データ処理部１５は、トラッキング情報に関連する制御信号について、イベントＩＤとの関連付けを行う。イベントＩＤは、設備常数テーブル１６にあらかじめ設定されている。制御信号の時系列データとイベントＩＤとの関連付けについては、図４～図６を用いて後述する。

第２データ処理部１５は、関連付けを行った製品ＩＤ、イベントＩＤおよびイベントＩＤが発生した時刻をデータベースとして、イベントマップＤＢ１７に格納する。

なお、トラッキング情報ＤＢ１４に格納されたデータは、一時格納データであり、第２データ処理部１５によるイベントマップＤＢ１７のデータ生成、更新が完了した後は、格納されたデータは、消去されたり、上書きされたりしてもかまわない。そのため、トラッキング情報ＤＢ１４の記憶容量は小さくてもよいとのメリットがある。

実施形態に係るデータ管理装置１０では、イベントＩＤが製品ＩＤに関連付けられる。イベントＩＤは、プラントの各設備の識別コードであり、イベントＩＤにより、同一の製品が同一の処理を複数回経由する場合のそれぞれを識別することを可能にする。そのため、実施形態に係るデータ管理装置１０では、各設備に配置されたセンサ等が出力する制御信号を用いて、製品の先端および尾端の位置を検出する。

たとえば、鉄鋼の圧延プラント等に適用されるプラント制御システムでは、製造ラインに投入された製品が時間の経過や設備を通過ごとに、製品の長さが変化する。また、設備によっては、リバース圧延プロセスのように、製品は１回の通過に限らず、同一の設備を上流から下流へ、下流から上流へと往復し、複数回繰り返し通過する場合がある。実施形態に係るデータ管理装置１０では、製品の先端および尾端の両方をトラッキングすることによって、設備通過によって長さが変化した製品のトラッキングを可能にする。

また、実施形態に係るデータ管理装置１０では、基準位置からの各設備が配置された設備位置までの距離を表す設備常数が設定されている。データ管理装置１０は、トラッキング情報を用いて製品の先端位置および尾端の位置をトラッキングし、トラッキングしている製品の先端位置、尾端位置および設備常数にもとづいて、その設備におけるその製品の処理の状態を表すイベントＩＤを設定して、その製品の製品ＩＤに関連付ける。

実施形態に係るデータ管理装置１０では、設備への製品の先端、尾端の進入であるか、設備からの製品先端、尾端の排出であるかを判定することによって、トラッキング情報が製品の上流から下流へ通過を表しているのか、下流から上流への通過を表しているのかを判定する。そのため、１つの設備について、複数のイベントを分離してデータベースに格納することが可能になる。

図４は、実施形態に係るデータ管理装置の動作を説明するための模式図である。
実施形態に係るデータ管理装置１０では、第２データ処理部１５は、製品Ｍの先端の位置および尾端の位置について４種類の条件判定によって、同一の製品Ｍが同一の設備を繰り返し通過する場合のトラッキングを可能にする。４種類の条件は、先端ＯＮ判定、先端ＯＦＦ判定、尾端ＯＮ判定および尾端ＯＦＦ判定のための条件である。

図４に示すように、先端ＯＮ判定は、製品Ｍが上流から下流に搬送された場合に、製品Ｍの先端が設備に設けられたセンサ等の位置を通過したことを判定する条件である。先端ＯＦＦ判定は、製品Ｍが下流から上流に搬送された場合に、製品Ｍの先端が設備に設けられたセンサ等の位置を通過したことを判定する条件である。尾端ＯＮ判定は、製品Ｍが下流から上流に搬送された場合に、製品Ｍの尾端が設備に設けられたセンサ等の位置を通過したことを判定する条件である。尾端ＯＦＦ判定は、製品Ｍが上流から下流に搬送された場合に、製品Ｍの尾端が設備に設けられたセンサ等の位置を通過したことを判定する条件である。

図４の▼印は、対象の設備のセンサ等の位置を表しており、図４の概念図欄の矢印は、製品Ｍが搬送される方向を表している。製品Ｍの搬送方向は、図４の左が製造ラインの上流であり、図４の概念図欄の右側が製造ラインの下流である。なお、製造ラインの上流について、製品が投入される位置をもっとも上流であるとし、製造ラインの下流について、各設備等による処理を経た製品が最終製品とされる位置をもっとも下流であるとする。

図４の条件欄の「先端位置」、「尾端位置」および「設備位置」、ならびに、図４の（ｉ）～（ｉｖ）の「先端ＯＮ判定」、「先端ＯＦＦ判定」、「尾端ＯＮ判定」および「尾端ＯＦＦ判定」は、それぞれ以下のように定義される。

「先端位置」とは、製品Ｍの先端をトラッキングした場合の位置を表しており、「尾端位置」とは、製品Ｍの尾端をトラッキングした場合の位置を表している。具体的には、製品を搬送する速度にその速度の計測周期を乗じて積算して、基準位置からの先端および尾端までの距離を「先端位置」および「尾端位置」としてそれぞれ算出する。

「設備位置」とは、プラントに配置された設備の位置であり、設備常数テーブルにあらかじめ設定されている。図５および図６に関連して後述するように、「設備位置」は、基準位置からの距離で表される。基準位置は、プラントごとにあらかじめ設定される。基準位置は、たとえば、製品の処理が開始される設備の位置であり、トラッキング情報では、初期値、たとえば「０」が設定される。

「先端ＯＮ判定」とは、製品Ｍの先端が設備に進入したことを、第２データ処理部１５が判定することをいう。先端ＯＮ判定では、図４の（ｉ）に示すように、先端位置＞設備位置となった場合に、第２データ処理部１５は、製品Ｍが上流から下流に搬送され、製品Ｍの先端がその設備に進入したと判定する。第２データ処理部１５は、製品Ｍの先端がその設備に進入した時刻をその設備の先端ＯＮに対応するイベントＩＤを取得した時刻として記憶する。

「先端ＯＦＦ判定」とは、製品Ｍの先端が設備から排出されたことを、第２データ処理部１５が判定することをいう。先端ＯＦＦ判定では、図４の（ｉｉ）に示すように、先端位置＜設備位置となった場合に、第２データ処理部１５は、製品Ｍが下流から上流に搬送され、製品Ｍの先端がその設備から排出されたと判定する。第２データ処理部１５は、製品Ｍの先端がその設備から排出された時刻をその設備の先端ＯＦＦに対応するイベントＩＤを取得した時刻として記憶する。

「尾端ＯＮ判定」とは、製品Ｍの尾端が設備に進入したことを、第２データ処理部１５が判定することをいう。尾端ＯＮ判定では、図４の（ｉｉｉ）に示すように、尾端位置＞設備位置となった場合に、第２データ処理部１５は、製品Ｍが上流から下流に搬送され、製品Ｍの尾端がその設備に進入したと判定する。第２データ処理部１５は、製品Ｍの尾端がその設備に進入した時刻をその設備の尾端ＯＮに対応するイベントＩＤを取得した時刻として記憶する。

「尾端ＯＦＦ判定」とは、製品Ｍの尾端が設備から排出されたことを、第２データ処理部１５が判定することをいう。尾端ＯＦＦ判定では、図４の（ｉｖ）に示すように、尾端位置＜設備位置となった場合に、第２データ処理部１５は、その材が下流から上流に搬送され、その尾端がその設備から排出されたと判定する。第２データ処理部１５は、製品Ｍの尾端がその設備から排出された時刻をその設備の尾端ＯＦＦに対応するイベントＩＤを取得したの時刻として記憶する。

製品の設備に対する進入および排出には、複数のパターンが存在し得る。たとえば、１つのパターンは、製品が設備に進入し、そのまま排出されて、次の設備へ向かう場合である。この場合には、図４の（ｉ）の判定の後、（ｉｖ）の判定がされる。他のパターンは、製品の設備への進入と排出とを複数回繰り返す場合である。この場合には、図４の（ｉ）の判定、（ｉｖ）の判定の後に、（ｉｉｉ）の判定がされ、（ｉｉ）の判定がされる。この場合は、製品は、その設備を往復したことを表している。データ管理装置１０は、このような製品が設備を通過する場合のみならず、製品が設備に進入後、下流側に排出されずに上流側に排出される場合等も、図４の（ｉ）～（ｉｖ）の判定にもとづくイベントＩＤの組合せによって、製品の処理の状態を再現することができる。

このようにして、実施形態に係るデータ管理装置１０では、第２データ処理部１５は、トラッキング情報ＤＢ１４から、対象となる設備に設けられたセンサ等が出力する制御信号、および対象となる設備とその直前の設備との間の材の搬送速度のデータを抽出する。そして、抽出した制御信号の時系列データの時刻が対象となる製品ＩＤがどちら方向に搬送されてその設備での処理を行った時刻であるかを判定して記憶する。

先端ＯＮ判定、先端ＯＦＦ判定、尾端ＯＮ判定および尾端ＯＦＦ判定を用いて、製品ＩＤにイベントＩＤを関連付ける方法について説明する。
図５は、図１のプラント制御システムが適用されるプラント設備を例示する模式図である。
図５に示すように、プラント設備は、複数の工程を有しており、工程ごとに１台以上の設備が配置されている。

この例では、熱間圧延プラントの例が示されている。この圧延プラントでは、設備Ａ～設備Ｎが配置されている。設備Ａ～設備Ｎは、製造ラインの上流から下流に向かって配置されている。たとえば、設備Ａは加熱炉１、設備Ｂはスケールブレーカ２、設備Ｃは粗圧延機３、設備Ｄは仕上げスケールブレーカ４、設備Ｅは仕上げ圧延機５、設備Ｆはランアウトテーブル６、設備Ｎはダウンコイラ７である。製品は、もっとも上流の加熱炉１に投入され、もっとも下流のダウンコイラ７でコイルに巻き取られ、最終製品とされる。

データ管理装置１０は、設備ごとに設けられたセンサ等の信号を時系列データとして収集することによって、その設備に製品が入った時刻およびその設備から出た時刻の関連付けを行い、データベースとして管理する。センサ等の信号は、主として、トラッキングを開始する初期化信号および製品の搬送速度を直接または間接的に表す速度信号を含む。

図５の例では、初期化信号を生成するセンサは、スケールブレーカ２、４のそれぞれの入側に設けられたセンサＳＣ１、ＳＣ２およびランアウトテーブル６に設けられたセンサＳＣ３等である。粗圧延機３や仕上げ圧延機５の設備への進入や設備からの排出を検出するには、圧延機に設けられたロードセルや、圧延機を駆動するモータの駆動装置が出力する電流値等が用いられる。センサを複数箇所に設けることによって、トラッキングの計算による製品の搬送距離の誤差を縮小することができる。

これらのセンサは、速度信号が有する速度を積算して計算される製品の搬送距離の誤差を縮小するために、図５の例のように複数台設けられる。

設備間や設備での処理において、材が搬送される搬送速度は、テーブルローラや設備を駆動するモータに設けられた速度センサにより検出され、時系列データとして収集される。データ管理装置１０は、センサＳＣ１等が生成し出力する初期化信号と、速度信号の時系列データを積算することによって、製品の先端の位置および尾端の位置を算出することができる。

図６は、実施形態に係るデータ管理装置の一部を例示する模式的なテーブル図である。
図６は、図２に示した設備常数テーブル１６にあらかじめ設定された設定値の例を示している。
図６に示すように、設備常数テーブル１６には、設備ごとに、基準位置からのその設備の位置（図６では「距離」と表記）のデータが入力されている。設備常数テーブル１６には、設備ごとに、製品がその設備を何回通過したかに応じて設定されたイベントＩＤが入力されている。イベントＩＤは、製品の処理回数（図６では「通過回数」として表記）ごとに、先端ＯＮ判定、先端ＯＦＦ判定、尾端ＯＮ判定および尾端ＯＦＦ判定のそれぞれの結果が真の場合に、それぞれを識別できる設定値が割り当てられている。

この例では、イベントＩＤは、１以上の異なる整数が割り当てられている。たとえば、製品が設備Ａを最初に通過した場合において、先端ＯＮ判定されたときには、イベントＩＤは“１”であり、先端ＯＦＦ判定されたときには、イベントＩＤは“２”である。データ管理装置１０の第２データ処理部１５は、設備Ａに設けられたセンサが出力する制御信号の時系列データのうち、先端ＯＮ判定された時刻にイベントＩＤ＝“１”を関連付け、先端ＯＦＦ判定された時刻にイベントＩＤ＝“２”を関連付けて、イベントマップＤＢ１７に格納する。

また、たとえば、製品が設備Ｄの２回目の通過をした場合には、先端ＯＮ判定のときには、イベントＩＤは“５３”であり、先端ＯＦＦ判定のときには、イベントＩＤは“５４”である。第２データ処理部１５は、設備Ｄに設けられたセンサが出力する制御信号の時系列データのうち、先端ＯＮ判定された時刻にイベントＩＤ＝“５３”を関連付け、先端ＯＦＦ判定された時刻にイベントＩＤ＝“５４”を関連付けて、イベントマップＤＢ１７に格納する。なお、これらの時刻に関連付けられたイベントＩＤは、製品ＩＤにもそれぞれ関連付けられている。

このように設備常数テーブル１６を設定することによって、イベントマップＤＢ１７に格納されるデータは、対象の製品が１つの設備を何回通過したかを識別することができる。また、同一設備における製品の複数回の往復が製品の先端から尾端までのすべてを通過させて処理されているか、先端から尾端までの一部を通過させて処理されているかについても識別が可能になる。

図７は、実施形態に係るデータ管理装置が生成するイベントマップＤＢにおけるデータの関連付けを説明するための模式的なテーブル図である。
図７に示すように、イベントマップＤＢでは、製品ＩＤ、イベントＩＤおよびイベントＩＤの生じた時刻（図７では「データ日時」と表記）が関連付けられて格納される。イベントマップＤＢ１７に格納されたデータによれば、製品ＩＤを特定することによって、その製品ＩＤを有する製品が、いつ、どの設備を、何回通過したか、についての情報を得ることができる。また、複数のイベントＩＤを特定することによって、そのイベントＩＤごとに、いつ、どの製品が通過したか、についての情報を情報を得ることができる。イベントマップＤＢ１７に格納されるデータは、製品ＩＤ、イベントＩＤおよびイベントＩＤの生じた時刻の関連付けであるため、少ない記憶容量の記憶装置に記憶することが可能になる。

データ管理装置１０の時系列データＤＢ１２およびイベントマップＤＢ１７に格納されたデータを利用したデータ管理方法について説明する。
図８は、第２の実施形態に係るデータ管理方法を説明するためフローチャートの例である。
図８に示すように、本実施形態に係るデータ管理方法では、以下のステップによりプラント制御システムにおける制御信号の時系列データを管理する。操作者は、図１に示した表示装置３０によって、上位ネットワーク１０４を介して、データ管理装置１０にアクセスすることができる。

ステップＳ１１において、データ管理装置１０は、表示装置３０から入力された要求が制御信号の時系列データのみであるか、製品ＩＤ等の情報を含むものであるか否かを判断する。要求が時系列データのみの場合には、データ管理装置１０は処理をステップＳ１２に遷移させる。要求が時系列データ以外の項目を含む場合には、データ管理装置１０は処理をステップＳ１４に遷移させる。

ステップＳ１１で時系列データのみの要求であると判断された場合には、ステップＳ１２において、データ管理装置１０は、制御信号の信号名や検索する時間範囲等の入力を要求し、操作者により入力された値を設定する。

ステップＳ１３において、データ管理装置１０は、設定された信号名等にもとづいて、時系列データＤＢ１２を検索し、結果を上位ネットワーク１０４を介して、表示装置３０に出力する。

ステップＳ１１で時系列データ以外の項目の要求であると判断された場合には、ステップＳ１４において、データ管理装置１０は、製品情報（製品ＩＤ）および出力するデータの範囲を要求する。操作者は、製品情報等を入力し、データ管理装置１０は、入力されたデータを設定する。

ステップＳ１５において、データ管理装置１０は、設定されたデータにもとづいて、イベントマップＤＢ１７を検索する。

ステップＳ１３において、データ管理装置１０は、イベントマップＤＢ１７を検索して抽出したデータにもとづいて、時系列データＤＢ１２を検索し、所望のデータを上位ネットワーク１０４を介して、表示装置３０に出力する。

上述のステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１３の動作を具体的な事例で説明する。
具体的な事例は、データ管理装置１０によって、製品ＩＤ＝“１２３４５”を有する製品の厚み情報を出力し、その結果から先端厚み情報を取得する場合である。

設備Ｆのセンサとして厚み計が設けられているものとする。つまり、厚み計の位置が設備常数テーブル１６上の設備Ｆの位置である。厚み計が出力するプロセスデータ（制御信号）を信号ＦＦであるものとする。なお、厚み計は、製品の先端の厚みだけでなく、製品の全長にわたって計測し、信号ＦＦは、製品の先端から尾端までの厚みの時系列データである。

データ管理装置１０は、製品ＩＤおよびデータを検索し取得する範囲を設定する（Ｓ１４）。データを検索し取得する範囲は、製品の先端から尾端である。したがって、データ管理装置１０は、製品ＩＤ、先端ＯＮおよび尾端ＯＦＦを設定する。

データ管理装置１０は、イベントマップＤＢ１７を検索し、入力された製品ＩＤに関連付けられているイベントＩＤを検索する（Ｓ１５）。ここで、イベントＩＤは、設備Ｆの先端ＯＮおよび尾端ＯＦＦに対応する。

データ管理装置１０は、製品ＩＤおよび抽出した製品ＩＤに関連付けられたイベントＩＤ（設備Ｆの先端ＯＮおよび尾端ＯＦＦ）の時刻に一致する信号ＦＦのデータを時系列データＤＢ１２から抽出して出力する。設備Ｆの先端ＯＮとなる時刻における計測値が所望の先端厚み情報である。

実施形態に係るデータ管理装置１０の効果について説明する。
実施形態に係るデータ管理装置１０は、プラント制御システム１００から収集して格納した制御信号の時系列データからあらかじめ設定されたトラッキング情報を抽出する。抽出したトラッキング情報は、イベントＩＤの抽出後に不要となるので、データの上書き等が可能であり、トラッキング情報収集による記憶容量が増大することがない。

データ管理装置１０は、あらかじめ設定された設備常数テーブルを備えている。設備常数テーブルには、各設備が配置されている位置が設定されているので、トラッキング情報にもとづいて、製品ＩＤを、設備の位置を設定するイベントＩＤに関連付けることができる。そのため、製品ＩＤに関連付けられていない制御信号の時系列データを製品ＩＤに関連付けるとともに、イベントＩＤに関連付けることができ、どの製品がどの設備の処理を行っているかを時刻で判断することが可能になる。

データ管理装置１０では、トラッキング情報に、製品の先端の進入、先端の排出、尾端の進入および尾端の排出を判定する第２データ処理部１５を備える。また、設備常数テーブル１６は、製品の設備の通過回数を識別できるイベントＩＤを有している。そのため、複数回通過する設備を有するプラント設備であっても、どの製品がどの設備でどの状態にあるかを識別できるイベントマップＤＢ１７を構築することが可能になる。

イベントマップＤＢ１７は、製品ＩＤ、イベントＩＤおよびイベントＩＤに対応する時刻の関連付けデータを格納するので、少ない記憶容量とすることができる。そのため、制御信号の時系列データから、所望の製品ＩＤおよびイベントＩＤを指定することによって、記憶容量を増大させることなく、製品のプラント設備を構成する設備に関連付けられたデータを抽出することが可能になる。

なお、上述では、具体例として、熱間圧延プラントに対応するプラント制御システム１００へのデータ管理装置１０の適用について説明したが、データ管理装置１０は、熱間圧延プラントに対応するプラント制御システムへの適用に限らない。上述したように、鉄鋼の他の製造プラントや製紙プラント、自動車の組み立てプラント、化学プラント等の制御システムに適用することができる。また、データ管理装置は、上述のような産業用プラントへの適用に限らず、上下水道システム等の公共システム等にも適用することができるのはいうまでもない。

このようにして、制御情報および制御情報に関連付けられたイベント情報を含むデータベースを少ない記憶容量で構築するデータ管理装置およびデータ管理方法を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…加熱炉、２、４…スケールブレーカ、３…粗圧延機、５…仕上げ圧延機、６…ランアウトテーブル、７…ダウンコイラ、１０…データ管理装置、１１…データ収集部、１２…時系列データＤＢ、１３…第１データ処理部、１４…トラッキング情報ＤＢ、１５…第２データ処理部、１６…設備常数テーブル、１７…イベントマップＤＢ、１８…外部インターフェース、２０…制御装置、３０…表示装置、１００…プラント制御システム、１０２…制御ネットワーク、１０４…上位ネットワーク

Claims (3)

1. 製品を製造するプラントの複数の設備を制御し、前記複数の設備から取得された制御信号を制御ネットワークから逐次収集するデータ収集手段と、
   前記制御信号の時系列データを記憶する時系列データ記憶手段と、
   前記制御信号から前記製品の移動距離を算出するためのトラッキング情報を抽出する第１データ処理手段と、
   前記トラッキング情報により算出された前記製品の基準位置からの移動距離と前記複数の設備の前記基準位置からのそれぞれの距離を表す設備常数にもとづいて、前記製品を識別するための製品ＩＤを、前記設備常数ごとに設定された前記製品の処理の状態を識別するイベントＩＤおよび前記イベントＩＤを取得した時刻に関連付ける第２データ処理手段と、
   前記製品ＩＤ、前記イベントＩＤおよび前記イベントＩＤを取得した時刻をこれらの関連付けとともに記憶するイベントマップ記憶手段と、
   を備え、
   前記第２データ処理手段は、前記製品の先端および尾端のそれぞれが前記複数の設備のそれぞれに到達した時刻を、前記イベントＩＤを取得した時刻として前記製品ＩＤおよび前記イベントＩＤに関連付けるデータ管理装置。
2. 前記イベントＩＤは、前記設備ごとに識別可能に複数のイベントＩＤが設定され、
   前記複数のイベントＩＤは、
   前記製品が上流から下流に搬送されて前記製品の先端が前記設備に進入したことを表す第１イベントＩＤと、
   前記製品が下流から上流に搬送されて前記製品の先端が前記設備から排出されたことを表す第２イベントＩＤと、
   前記製品が下流から上流に搬送されて前記製品の尾端が前記設備に進入したことを表す第３イベントＩＤと、
   前記製品が上流から下流に搬送されて前記製品の尾端が前記設備から排出されたことを表す第４イベントＩＤと、
   を含み、
   前記第２データ処理手段は、前記第１イベントＩＤ～前記第４イベントＩＤのそれぞれを取得したときの時刻を前記第１イベントＩＤ～前記第４イベントＩＤのそれぞれに関連付ける請求項１記載のデータ管理装置。
3. 製品を製造するプラントの複数の設備を制御し、前記複数の設備から取得された制御信号を制御ネットワークから逐次収集するデータ収集手段と、
   前記制御信号の時系列データを記憶する時系列データ記憶手段と、
   前記制御信号から前記製品の移動距離を算出するためのトラッキング情報を抽出する第１データ処理手段と、
   前記トラッキング情報により算出された前記製品の基準位置からの移動距離と前記複数の設備の前記基準位置からのそれぞれの距離を表す設備常数にもとづいて、前記製品を識別するための製品ＩＤを、前記設備常数ごとに設定された前記製品の処理の状態を識別するイベントＩＤおよび前記イベントＩＤを取得した時刻に関連付ける第２データ処理手段と、
   前記製品ＩＤ、前記イベントＩＤおよび前記イベントＩＤを取得した時刻をこれらの関連付けとともに記憶するイベントマップ記憶手段と、
   を備え、
   前記第２データ処理手段は、前記製品の先端および尾端のそれぞれが前記複数の設備のそれぞれに到達した時刻を、前記イベントＩＤを取得した時刻として前記製品ＩＤおよび前記イベントＩＤに関連付けるデータ管理装置によるデータ管理方法であって、
   前記データ管理装置によって、前記時系列データのみの出力要求か前記時系列データおよび前記イベントＩＤを含む出力要求かのいずれかを判定し、
   前記データ管理装置によって、前記イベントＩＤを含む出力要求の場合には、前記製品ＩＤおよび検索する時刻の範囲の入力を要求し、
   前記データ管理装置によって、入力された前記製品ＩＤおよび前記時刻の範囲にもとづいて、前記イベントマップ記憶手段を検索するデータ管理方法。