JPH063243A - Method for estimating physical property of rubber polymer - Google Patents

Method for estimating physical property of rubber polymer

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Publication number
JPH063243A
JPH063243A JP4165052A JP16505292A JPH063243A JP H063243 A JPH063243 A JP H063243A JP 4165052 A JP4165052 A JP 4165052A JP 16505292 A JP16505292 A JP 16505292A JP H063243 A JPH063243 A JP H063243A
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JP
Japan
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neural network
layer
physical property
elements
physical properties
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4165052A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Morikawa
昌哲 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication of JPH063243A publication Critical patent/JPH063243A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2400/00Characteristics for processes of polymerization
    • C08F2400/02Control or adjustment of polymerization parameters

Abstract

PURPOSE:To shorten the estimation processing time of physical properties by making a neutral network learn the correlation between the operating state of a synthetic rubber polymerizing process and the physical property of the reaction control factor of the polymer, and delivering, from the measurement value under actual operation, the corresponding physical property on the basis of the correlation. CONSTITUTION:To input elements A-1-A-6 forming the input layer of a neural network of three-layer perceptron type is given the information showing the operating state of a rubber polymerizing process such as the concentration and temperature of a feeding monomer and the heating medium temperature of a cooling device. To output elements C-1-C-5 forming the output layer is given the physical information forming the reaction control factor of the polymer such as Mooney viscosity, solution viscosity, and reaction representative temperature. Then, the correlation between the operation state of the input layer and the physical properties of the output layer is preliminarily learned by the neural network, and the operating state of the polymerizing process under operation is measured, and inputted to the input layer, whereby the corresponding physical property value can be provided from the output layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、合成ゴムの重合工程
において、重合体のムーニー粘度、溶液粘度、ビニル化
率、ブロックスチレン率から選ばれる少なくとも一種類
の反応制御因子である物性を、重合器の状態を示す計測
値および/または他の演算装置で推定される値(以降重
合器の状態量と呼ぶ)から推定するゴム状重合体の物性
推定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for polymerizing at least one kind of physical property which is a reaction control factor selected from Mooney viscosity, solution viscosity, vinylation rate and block styrene rate of a polymer in a synthetic rubber polymerization step. The present invention relates to a method for estimating physical properties of a rubber-like polymer, which is estimated from a measured value indicating the state of a vessel and / or a value estimated by another arithmetic device (hereinafter referred to as a state quantity of a polymerization vessel).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、合成ゴムの品質を決める重要
な要因としてムーニー粘度をはじめとして溶液粘度、ビ
ニル化率、ブロックスチレン率があり、重合工程におい
て、それらの値を均一に制御することがキーポイントと
なる。
2. Description of the Related Art Generally, important factors that determine the quality of synthetic rubber include Mooney viscosity, solution viscosity, vinylation rate, and block styrene rate. It is necessary to uniformly control these values in the polymerization process. Is the key point.

【0003】従来重合工程を制御するに当たって、まず
工程より手動で試料液を採取し、それを測定機器のある
部屋まで選び、その試料液から何らかの方法でポリマー
分を取り出して、JIS K6300やASTM 16
44に示されるようなムーニー粘度測定器やJIS K
2283やASTM D445に示されるような溶液粘
度測定器、JIS K0115に示されるようなビニル
化率測定器、さらに、JIS K0117に示されるよ
うなブロックスチレン率などの測定機器にかけて、測定
値を得る。
In controlling a conventional polymerization process, first, a sample solution is manually sampled from the process, a room containing a measuring instrument is selected, and a polymer component is taken out from the sample solution by some method, and JIS K6300 or ASTM 16 is used.
44 and the JIS K
The measured value is obtained by applying a solution viscosity measuring instrument such as 2283 or ASTM D445, a vinylation rate measuring instrument such as JIS K0115, and a block styrene percentage measuring instrument such as JIS K0117.

【0004】こうして測定された値を、工程にフィード
バックし、測定値が仕様値からはずれている場合、ある
いは外れる恐れがある場合に、仕様値になるように予め
定められた手順に従って調節を行う。この方法の欠点
は、試料の処理工程が複雑であるために、工程からサン
プリングし測定結果がでるまでに、1〜2時間を要し、
そのため反応の制御に遅れが生じるだけではなく、通常
2〜4時間に1回の頻度でしか工程の見直しができない
ため、長時間仕様外の製品が製造されてしまうことであ
る。また、ムーニー粘度等の物性測定のための作業量が
複雑で多くオペレータの負荷が大きいことである。
The value thus measured is fed back to the process, and when the measured value deviates from the specification value or is likely to deviate from the specification value, adjustment is performed according to a predetermined procedure so as to reach the specification value. The disadvantage of this method is that it takes 1-2 hours from the step of sampling to the measurement result because the sample processing step is complicated.
Therefore, not only the reaction is delayed in control, but also the process can usually be reviewed only once every 2 to 4 hours, which results in production of a product out of specification for a long time. In addition, the amount of work for measuring physical properties such as Mooney viscosity is complicated and the operator's load is large.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】これらを改善するた
め、自動サンプリング装置とゲルパーミエーションクロ
マトグラフィー(GPC)と多重相関式を組み合せたム
ーニー粘度と結合スチレン含有量と重合添加率を推定す
る方法(特公平3−401)があるが、この方法にして
もGPCの結果が出るまでに、約1時間必要であり、反
応の制御に遅れが生じるし、1時間に1回の頻度でしか
工程の見直しができない等、なおも長時間仕様外の製品
が製造されてしまうことは避けられない。さらに、ムー
ニー粘度の制御性も、目標値±5ポイントに留まってい
る。
In order to improve these, a method for estimating Mooney viscosity, bound styrene content and polymerization addition rate by combining an automatic sampling device, gel permeation chromatography (GPC) and multiple correlation equation ( Japanese Patent Publication No. 3-401), but even with this method, it takes about 1 hour until the GPC result is obtained, and there is a delay in the control of the reaction, and the process is only performed once an hour. It is inevitable that products that are out of specifications will be manufactured for a long time, such as being unable to review. Furthermore, the controllability of the Mooney viscosity remains at the target value ± 5 points.

【0006】このため、従来、この種、推定方法は以下
の点が望まれている。
Therefore, conventionally, the following points have been desired for this type of estimation method.

【0007】工程の見直しを、リアルタイムで行うこ
と。
To review the process in real time.

【0008】工程の状況と測定結果との間にある1〜
2時間の遅れをなくすこと。
Between the process status and the measurement result
Eliminate the two-hour delay.

【0009】物性の制御精度を、向上させること。To improve the control accuracy of physical properties.

【0010】ムーニー粘度等の物性を得るための作業
量を軽減すること。
To reduce the amount of work for obtaining physical properties such as Mooney viscosity.

【0011】そこで、本発明の目的は上述の問題点を解
消し、これにより、工程の状況の変動に即時に対応し、
かつ反応制御の遅れを無くし、仕様外の製品製造時間を
必要最低限に抑え、かつ品質の向上が達成できるゴム状
重合体の物性推定方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and thereby to immediately respond to a change in the process situation,
Another object of the present invention is to provide a method for estimating the physical properties of a rubber-like polymer, which can eliminate the delay in reaction control, suppress the out-of-specification product manufacturing time to the necessary minimum, and achieve an improvement in quality.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、合成ゴムの重合工程の運転状況を
示す、予め定めた第1情報をニューラルネットワークの
入力層に与え、前記重合工程に関するゴム状重合体の反
応制御因子である物性を示し、且つ、前記第1情報に対
応させた第2情報を前記ニューラルネットワークの出力
層に与えることにより前記運転状況と前記物性との間の
相関関係を予めニューラルネットワークに学習させてお
き、運転下にある前記重合工程の運転状況を計測し、当
該計測結果を前記第1情報として前記ニューラルネット
ワークの入力層に入力することで前記ニューラルネット
ワークの出力層から当該計測結果に対応の前記第2情報
を取得して、反応途中のゴム状重合体の反応制御因子で
ある物性を推定することを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a neural network input layer with predetermined first information indicating an operating condition of a synthetic rubber polymerization process, Between the operating condition and the physical property, the physical property which is a reaction control factor of the rubber-like polymer in the polymerization step is shown, and the second information corresponding to the first information is given to the output layer of the neural network. The neural network is learned in advance by the neural network to measure the operation status of the polymerization step under operation, and the measurement result is input to the input layer of the neural network as the first information. The second information corresponding to the measurement result is obtained from the output layer of the, and the physical properties that are reaction control factors of the rubber-like polymer during the reaction are estimated. It is characterized in.

【0013】[0013]

【作用】本発明では、ニューラルネットワークが情報の
相関関係を記憶する機能があることに着目し、合成ゴム
の重合工程の運転状況とゴム状重合体の反応制御因子で
ある物性との相関関係を予めニューラルネットワークに
学習させておく。次に、実際の運転下で計測した運転状
況から上記相関関係に基づき、この計測結果に対応の上
記反応制御因子である物性をニューラルネットワークに
おいて導き出す。
In the present invention, attention is paid to the fact that the neural network has a function of storing the correlation of information, and the correlation between the operating state of the synthetic rubber polymerization process and the physical property as the reaction control factor of the rubber-like polymer is shown. Let the neural network learn in advance. Next, the neural network derives the physical properties that are the reaction control factors corresponding to this measurement result from the driving situation measured under actual driving based on the above correlation.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0015】合成ゴムの重合工程の典型的なフローは、
連続重合工程は一段もしくは多段直列に配置された撹拌
槽からなり、モノマー、触媒および希釈用の溶剤を第1
段目の撹拌槽に供給する。一例として一槽タイプのフロ
ーを図2に示す。
A typical flow of the synthetic rubber polymerization process is as follows:
The continuous polymerization process consists of stirring tanks arranged in a single stage or multiple stages in series, and the monomer, catalyst and solvent for dilution
Supply to the stirrer tank of the stage. As an example, a one-tank type flow is shown in FIG.

【0016】本発明に関わるニューラルネットワークに
よる物性推定システムは、基本的には作成に用いたデー
タ範囲内においてのみ推定に適用するため、頻繁に発生
する将来の設備改造や運転条件に変更があつた時、あら
ためてパラメータ決定用のデータ収集を行い、従来から
のデータに追加するか、取捨選択した上で、パラメータ
を決定し直さなければならない(これを再学習という)
ので、 再学習する際できるだけ計算量を減らし、 関係の無い銘柄や重合器に影響を及ぼさないため 合成ゴムの銘柄と重合器の組み合わせ毎に、ニューラル
ネットワークを作成する。以下に、作成したニューラル
ネットワークの詳細を示す。
Since the physical property estimation system using the neural network according to the present invention is basically applied to the estimation only within the data range used for the preparation, there are frequent changes in future facilities and changes in operating conditions. At that time, it is necessary to collect data for parameter determination anew and add it to the existing data or select it again and again to determine the parameter (this is called re-learning).
Therefore, the number of calculations is reduced as much as possible when re-learning, and a neural network is created for each combination of a synthetic rubber brand and a polymerizer so that it does not affect unrelated brands and polymerizers. The details of the created neural network are shown below.

【0017】(1)ニューラルネットワークの構成 (1)−1.推定項目量と推定に用いる必要項目量 表2に示す主たる反応操作量と運転指標(本発明の運転
状況を示す第1情報)の全てもしくはその一部を入力し
て、表1に示す諸量(本発明のゴム状重合体の反応制御
因子である物性を示す第2情報)を単独もしくは複数を
組み合せて出力するニューラルネットワークを作成し
た。
(1) Configuration of Neural Network (1) -1. Estimated item amount and required item amount used for estimation All or a part of the main reaction operation amount and operation index (first information indicating the operation status of the present invention) shown in Table 2 are input, and various amounts shown in Table 1 A neural network for outputting (the second information indicating the physical property which is the reaction control factor of the rubber-like polymer of the present invention) alone or in combination is prepared.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】なお、A〜Jの項目は、運転条件で銘柄、
重合器毎に固有であった、所要物性を得るためや生産量
を確保するために調整する操作量であり、物性を得るた
めに必要最低限の制御項目内容である。Kの重合器内の
温度は、操作量と関連していて、これらの値を運転の目
安としている。Lの撹拌機モーター入力電流値は、反応
の結果として付随的に決まる量である。KおよびLの項
目をA〜Jの項目に付加すると物性の予測精度が高ま
る。これらの項目量の中から、最適な組み合せを(1)
−2以下で説明する方法によって決定する。
The items A to J are brands according to operating conditions,
It is an operation amount that is unique to each polymerizer and is adjusted to obtain the required physical properties or to secure the production amount, and is the minimum control item content necessary to obtain the physical properties. The temperature of the K in the polymerization vessel is related to the manipulated variable, and these values are used as a guide for the operation. The agitator motor input current value of L is an amount that is incidentally determined as a result of the reaction. When the items K and L are added to the items A to J, the prediction accuracy of physical properties is improved. From these item quantities, the most suitable combination (1)
-2 Determined by the method described below.

【0021】(1)−2.ニューラルネットワークの構
成 ニューラルネットワークの型には、階層的タイプのパー
セプトロンや、相互結合型のホップフィールド、任意の
フィードバック結合を持つリカレントネットワークなど
それぞれ特徴のあるタイプが考案されているが、本発明
では、パーセプトロンを用いる。パーセプトロン型は、
任意の関数を近似できることが数学的に証明されてい
る。本発明で用いるパーセプトロンタイプのニューラル
ネットワークは、少なくとも3つの階層で構成され、各
層の素子は、互いに結合されている。但し、同じ層内の
素子同士や、入力層の素子と出力層の素子は結合されて
いない(図1を参照)。
(1) -2. Configuration of Neural Network As a type of neural network, a characteristic type such as a hierarchical type perceptron, a mutual coupling type Hopfield, or a recurrent network having an arbitrary feedback coupling is devised, but in the present invention, Use a perceptron. The perceptron type is
It has been mathematically proved that any function can be approximated. The perceptron type neural network used in the present invention is composed of at least three layers, and the elements of each layer are connected to each other. However, elements in the same layer, or elements in the input layer and elements in the output layer are not coupled (see FIG. 1).

【0022】ここで、入力層は表2の必要項目量1つ1
つがそれぞれ1つ1つの入力素子に対応する。出力層
は、表1の推定項目量の1つ1つがそれぞれ1つ1つの
出力素子に対応する。中間層とは、推定項目量を必要項
目量で非線形的に関係付けるための働きをする。ニュー
ラルネットワークの構成を決定するために行うオペレー
タの操作をまとめると、 出力層の決定(推定項目量から選択する)。
Here, the input layer is one of the required item amounts in Table 1
Each one corresponds to one input element. In the output layer, each of the estimated item quantities in Table 1 corresponds to one output element. The middle class functions to relate the estimated item quantity with the required item quantity in a non-linear manner. To summarize the operations of the operator to determine the configuration of the neural network, the output layer is determined (select from the estimated item amount).

【0023】入力層の最適組み合せ(必要項目量の候
補から選択する)。
Optimal combination of input layers (selected from candidates of required item amount).

【0024】中間層の数、中間層を構成する素子の数
の最適値の決定。
Determination of the optimum number of intermediate layers and the number of elements forming the intermediate layers.

【0025】中間層と出力層を構成する素子で行う非
線形操作関数であるところのシグモイド関数の2個の係
数の最適値の決定。
Determination of optimum values of two coefficients of a sigmoid function which is a non-linear operation function performed by the elements constituting the intermediate layer and the output layer.

【0026】最適化のためのパラメータ修正の更新の
度合いなどを表わす学習係数の最適値の決定。
Determining the optimum value of the learning coefficient that indicates the degree of update of parameter modification for optimization.

【0027】〜は、次項A、Bでについては、
(1)−3で詳しく説明する。
For the following items A and B,
This will be described in detail in (1) -3.

【0028】これらを決定するための数値計算による試
行実験を「学習」と呼ぶ。学習の詳細およびについて
は、(1)−4で詳しく述べる。
A trial experiment by numerical calculation for determining these is called “learning”. Details of learning will be described in detail in (1) -4.

【0029】A.層の構成 層の構成は次の通りである。A. Layer composition The layer composition is as follows.

【0030】入力層(入力データを受け取る層)…1 中間層(目的とする出力データが最良になるように適
宜選択する層)…1もしくは2以上 出力層(出力データを出す層)…1もしくは2以上 中間層の層の数は、結果として目的とする出力データの
教師データとの誤差が最良となるように決める。
Input layer (layer that receives input data) ... 1 Intermediate layer (layer that is appropriately selected so that target output data is the best) ... 1 or 2 or more Output layer (layer that outputs output data) ... 1 or The number of intermediate layers is determined so that the error between the target output data and the teacher data is the best.

【0031】本発明では、任意の関数近似できることが
保証されている最小構成である3層パーセプトロンタイ
プでニューラルネットワークを構成する。
In the present invention, the neural network is constructed by the three-layer perceptron type which is the minimum construction which is guaranteed that any function can be approximated.

【0032】B.各層を構成する素子(ニューロン)の
数 入力層 入力層を構成する素子は、反応に関わる因子にそれぞれ
対応し、主として製品の銘柄に依存する。その数は、反
応および製品物性に主たる影響を及ぼす因子の種類で決
定付けられる性質のものである。本発明において、合成
ゴムの成分として、スチレンを含んでいない銘柄は表1
のD,Eは用いないし、またA,B,Cにスチレンの値
は含まない。また、ビニル化が不要な銘柄の場合はGが
不要で、一部の銘柄以外はHが不要である。また、K,
L共に、無くても推定項目量を推定することは可能であ
るが、推定精度を上げる効果がある。
B. Number of elements (neurons) that make up each layer Input layer The elements that make up the input layer correspond to the factors related to the reaction and mainly depend on the brand of the product. The number is of a nature that is dictated by the type of factors that primarily affect the reaction and product properties. In the present invention, brands that do not contain styrene as a component of synthetic rubber are listed in Table 1.
D and E are not used, and styrene values are not included in A, B and C. Further, G is unnecessary for brands that do not need to be vinylized, and H is not necessary for some brands. Also, K,
It is possible to estimate the estimated item amount without L, but there is an effect of increasing the estimation accuracy.

【0033】本発明者は、入力層の素子の最適な組み合
せを、予め統計解析などの方法で表2の必要項目量の中
から候補を絞り込んだうえで、学習の結果を考慮しなが
ら、試行実験を行うことで、所要推定量の精度が良い信
頼性の高いニューラルネットワークを作成した。そのニ
ューラルネットワーク構成を図3,図4に示す。
The inventor tried the optimum combination of the elements of the input layer by preliminarily narrowing down the candidates from the necessary item amounts in Table 2 by a method such as statistical analysis and considering the learning result. Through experiments, we have created a highly reliable neural network with good accuracy of the required estimator. The structure of the neural network is shown in FIGS.

【0034】その結果、入力層の種類は銘柄毎,重合器
毎に異なる。
As a result, the type of the input layer differs for each brand and each polymerization vessel.

【0035】中間層 中間層を構成する素子数は、ニューラルネットワークの
推定精度と未知データに対する推定精度におおいに関係
し、一般に素子数が多いと学習データに対する推定精度
は高いが、未知データに対する推定精度は悪くなり、素
子数が少ないとその逆の影響が現れる。そこで、本発明
者はイ)以下に示す方法で、両者の推定精度がともに最
高であるような素子数を選び出すことで、信頼性の高い
ニューラルネットワークを作成した。その結果、中間層
を構成する素子数は、製品の銘柄および重合器に依存す
る。結果として、本発明の場合推定ムーニー粘度の精度
が教師データ、検証データ共にバランス良くなるように
定められ、銘柄と重合器毎に異なる。決定のための評価
の指標は、次項で説明する。
Intermediate Layer The number of elements forming the intermediate layer is largely related to the estimation accuracy of the neural network and the estimation accuracy for unknown data. Generally, when the number of elements is large, the estimation accuracy for learning data is high, but the estimation accuracy for unknown data is high. Becomes worse, and the opposite effect appears when the number of elements is small. Therefore, the present inventor a) creates a highly reliable neural network by selecting the number of elements for which the estimation accuracy of both is highest by the following method. As a result, the number of elements constituting the intermediate layer depends on the brand of the product and the polymerization vessel. As a result, in the case of the present invention, the accuracy of the estimated Mooney viscosity is determined so that both the teacher data and the verification data are in good balance, and it differs depending on the brand and the polymerizer. Evaluation indicators for decisions are explained in the next section.

【0036】ニューラルネットワークは、パラメータの
初期値によって、その推定精度が変わることがあるので
最適な素子数を決定するために、 イ)中間層の素子数は、2〜20個の範囲で少なくとも
5ケース以上を選んで、学習する。
Since the estimation accuracy of the neural network may change depending on the initial value of the parameter, the number of elements in the intermediate layer is at least 5 in the range of 2 to 20 in order to determine the optimum number of elements. Choose more than cases and learn.

【0037】試行する素子数の範囲とその数は、入力層
の素子数の数と学習に用いることができるデータのセッ
ト数との以下の関係式でおおよそ決定することで効率よ
く試行実験ができかつ精度の良いニューラルネットワー
クを作成することができた。
A range of the number of elements to be tried and the number thereof can be efficiently determined by roughly determining the following relational expression between the number of elements in the input layer and the number of data sets that can be used for learning. And we were able to create an accurate neural network.

【0038】0.5×学習データのセット数≧入力層の
素子数×中間層の素子数+(中間層の素子数+出力層の
素子数) 上式で、右辺第1項は各素子を結ぶ結合のパラメータ
(重み)の総和を示し、右辺第2項は各素子のシグモイ
ド関数中の閾値の総和を示す。
0.5 × the number of sets of learning data ≧ the number of elements in the input layer × the number of elements in the intermediate layer + (the number of elements in the intermediate layer + the number of elements in the output layer) In the above equation, the first term on the right side represents each element. The sum of the parameters (weights) of the connection is shown, and the second term on the right side shows the sum of the thresholds in the sigmoid function of each element.

【0039】ロ)中間層の素子数1ケース当たり、各パ
ラメータの初期値をランダムに変えて、学習を少なくと
も5ケース以上行い、 ハ)その中間層素子数における最適なパラメータの組み
合せを、に示す選択基準に従って選び、これをその中
間層素子数における代表例とし、 ニ)この代表例同士を比べることで、最適な中間層素子
の数を決定した。
(B) Learning is performed for at least 5 cases by randomly changing the initial value of each parameter for one case of the number of elements in the intermediate layer, and (c) the optimum combination of parameters for the number of elements of the intermediate layer is shown in. The selection was made according to the selection criteria, and this was used as a representative example of the number of intermediate layer elements. D) The optimum number of intermediate layer elements was determined by comparing these representative examples.

【0040】最適な中間層の素子数を決定するだけで、
1つの入力層の組み合せ当たり、少なくとも25以上の
試行実験すなわち学習を行っている。
By simply determining the optimum number of elements in the intermediate layer,
At least 25 or more trial experiments, that is, learnings, are performed per combination of one input layer.

【0041】中間層の素子の数の最適化に用いる評価
指標は、以下の通りである。
The evaluation indexes used for optimizing the number of elements in the intermediate layer are as follows.

【0042】イ)学習データと検証データの両方の最小
自乗誤差が最小であるもしくはそれに近いレベルの中で ロ)検証データの最小自乗誤差が最も小さいネットーク
を選択する。
(A) Select a network having the smallest least squared error between the learning data and the verification data or at a level close to the least squared error.

【0043】出力層を構成する出力素子は、推定した
いデータの種類だけ設定できる。
The output elements forming the output layer can be set only for the type of data to be estimated.

【0044】本発明の場合、各1つのネットワークにつ
き、物性に相当して1つまたは2つ以上である。
In the case of the present invention, each network has one or two or more physical properties.

【0045】(1)−3.非線形性を表すための中間層
および出力層を構成する各素子の出力関数 各素子の出力関数として、目的に応じて適宜選択する性
質の物で、本発明では以下に示すシグモイド関数を用い
た。
(1) -3. Output function of each element constituting the intermediate layer and the output layer for expressing nonlinearity The output function of each element has a property of being appropriately selected according to the purpose, and the following sigmoid function is used in the present invention.

【0046】[0046]

【数1】 [Equation 1]

【0047】I:入力層の各素子から中間層の各素子へ
の入力値もしくは中間層の各素子から出力層の各素子へ
の入力値。
I: Input value from each element of the input layer to each element of the intermediate layer or input value from each element of the intermediate layer to each element of the output layer.

【0048】θ0:シグモイド関数の形状を決定する
値、すなわち、データセットが持つ特徴を抽出するため
の値で、この値が大きすぎると線形性が強まり、推定精
度が悪くなる。この値が小さすぎると、種々のパラメー
タ決定時の収束性が悪くなる。本発明では、パラメータ
を決定し易く、且つ推定精度が良い値を試行実験により
探索した結果θ0=1を用いた。
Θ0: A value that determines the shape of the sigmoid function, that is, a value for extracting the features of the data set. If this value is too large, the linearity will increase and the estimation accuracy will deteriorate. If this value is too small, the convergence of various parameters will be poor. In the present invention, the result θ0 = 1 obtained by searching a value for which the parameter is easily determined and the estimation accuracy is good by the trial experiment is used.

【0049】α:入力値Iと出力値の間の非線形性の度
合いを調節する閾値である。各素子との結合の強さを決
定付けるパラメータ(重み)と同様に、教師データと出
力値との最小自乗誤差が最小になるように、学習時に自
動的に決定する。
Α: A threshold value for adjusting the degree of non-linearity between the input value I and the output value. Similar to the parameter (weight) that determines the strength of coupling with each element, it is automatically determined at the time of learning so that the least square error between the teacher data and the output value is minimized.

【0050】(1)−4.学習方法と学習データ 各素子間の重みとシグモイド関数の閾値の最適な組み合
せを決定することを学習と言い、本実施例では決定の方
法は通常のバックプロバゲーション法を用いた。
(1) -4. Learning Method and Learning Data Determining the optimum combination of the weight between each element and the threshold value of the sigmoid function is called learning, and in the present embodiment, the usual back-propagation method was used as the determination method.

【0051】学習アルゴリズムは、バックプロパゲーシ
ョンに限るものではないが、バックプロパゲーションが
最急降下法に基づく計算を行っているため、他の最適化
計算の手法に比べて、安定であるため採用した。最適パ
ラメータの組み合せを決定するために用いる標本データ
を教師データと言い、本実施例では同一時刻(物性を測
定した時刻)の入力層のデータと出力層のデータの組み
合せを1組とするデータのセットを収集した。
The learning algorithm is not limited to the backpropagation, but since the backpropagation is a calculation based on the steepest descent method, it is more stable than other optimization calculation methods, and thus it is adopted. . The sample data used to determine the combination of the optimum parameters is referred to as teacher data, and in the present embodiment, the combination of the data of the input layer and the data of the output layer at the same time (the time when the physical properties are measured) is regarded as one set of data. Collected the set.

【0052】一般に、物性の推定精度を向上させるため
に必要な学習および検証用のデータのセット数の明確な
目安はないが、本実施例の場合のデータのセットが少な
くとも100セット以上用いることが必要であった。本
実施例では、1銘柄あたり最大の物では、700セット
以上の物もある。学習データの範囲が、このニューラル
ネットワークの適用範囲になるので、特に、工程の通年
の運転状態を網羅するデータ群を収集し、学習データと
検証用のデータとした。
Generally, there is no clear guideline for the number of data sets for learning and verification necessary for improving the accuracy of estimation of physical properties, but it is preferable to use at least 100 or more data sets in this embodiment. Was needed. In this embodiment, the maximum number of products per brand is 700 sets or more. Since the range of learning data is the range of application of this neural network, a data group covering the operating conditions of the process throughout the year was collected and used as learning data and verification data.

【0053】収集したデータの中から、学習に用いる学
習データと、作成したネットワークの検証に用いる検証
用データを選び出すが、このとき、運転状況が充分に安
定であることを確認したデータの組のみを選び出して学
習に用いることで、推定精度が良く信頼性の高いニュー
ラルネットワークを作成することができた。また、収集
したデータから学習データを選び出す際に、基本的には
ランダムで選ぶが、各入力層素子の最大値および最小値
を含むデータの組は、学習データに含めることで、作成
したニューラルネットワークの適用範囲を広くすること
ができた。作成したニューラルネットワークの未知デー
タに対する推定能力(汎化性)を、収集したデータの一
部(本発明の場合、約20%)で検証を行った。
From the collected data, the learning data used for learning and the verification data used for verifying the created network are selected. At this time, only the data set confirmed that the operating condition is sufficiently stable is selected. By selecting and using for learning, we were able to create a neural network with good estimation accuracy and high reliability. Also, when selecting learning data from the collected data, basically, it is randomly selected, but a set of data including the maximum value and the minimum value of each input layer element is included in the learning data to create the neural network. Was able to widen the range of application. The estimation ability (generalization) of the created neural network for unknown data was verified with a part of the collected data (about 20% in the case of the present invention).

【0054】パラメータ(重み)の修正を行う場合、通
常その更新の度合いを学習係数ηと学習慣性項係数αを
用いて、最適値を速く得るようにする。
When the parameters (weights) are modified, the degree of update is usually obtained quickly by using the learning coefficient η and the learning habit term coefficient α.

【0055】これらの係数は、任意の正の値を取るが、
通常は、0〜1.0の間の値を使うと良い。
These coefficients take any positive value,
Normally, it is good to use a value between 0 and 1.0.

【0056】学習係数ηは、この値を大きくすることで
学習は速く進が、大きすぎると振動してしまう。
If the learning coefficient η is increased, the learning proceeds rapidly, but if it is too large, it vibrates.

【0057】試行実験の結果、本発明では0.2〜0.
5が良いようである。また、本発明では学習を進めてい
く過程で徐々に小さくする工夫を行っている。
As a result of the trial experiment, in the present invention, 0.2 to 0.
5 seems to be good. Further, the present invention is devised to gradually reduce the size in the course of learning.

【0058】学習慣性項係数αは、解の振動を抑えるた
めに用いる。但し、この値が大きすぎると振動が大きく
なって、収束が遅くなり、小さすぎると局所解に陥り易
くなる。
The school habit term coefficient α is used to suppress the vibration of the solution. However, if this value is too large, the vibration will be large and the convergence will be slow, and if it is too small, a local solution will easily fall.

【0059】試行実験の結果、本発明では、0.7〜
0.9が良いようである。
As a result of the trial experiment, in the present invention, 0.7 to
0.9 seems to be good.

【0060】[0060]

【数2】 [Equation 2]

【0061】 学習第n+1回目のパラメータ修正量 η:学
習係数 素子における教師信号との誤差 α:学
習慣性項係数 素子の出力値 学習第n回目のパラメータ修正量 (2)物性推定システムの構成 本発明では、人手を介さずに、工程の状況の変化をリア
ルタイムで反映させたムーニー粘度をリアルタイムで得
ることができるように、このニューラルネットワークを
図2のワークステーションのような演算装置14上で実
行し、表1に示した必要な入力情報は、DSC(分散制
御システム)11からオンラインでネットワーク13を
介してワークステーションへ取り込むシステム構成とし
た。
Learning n + 1-th Parameter Correction Amount η: Learning Coefficient Error with Teacher Signal in Element α: Learning Habitual Term Coefficient Element Output Value Learning n-th Parameter Correction Amount (2) Configuration of Physical Property Estimation System Then, this neural network is executed on the arithmetic unit 14 such as the workstation of FIG. 2 so that the Mooney viscosity that reflects the change of the process condition in real time can be obtained in real time without human intervention. The necessary input information shown in Table 1 has a system configuration in which the DSC (Distributed Control System) 11 is loaded online to the workstation via the network 13.

【0062】[0062]

【発明の効果】工程の状況を反映させたムーニー粘度の
推定量をリアルタイムに得ることで、反応制御の遅れを
なくし、オペレータのサンプリングおよび試料処理作業
をなくすことができることで、次の述べるような効果が
発生する。
EFFECTS OF THE INVENTION By obtaining the estimated amount of Mooney viscosity in real time, which reflects the process status, it is possible to eliminate the delay in reaction control and eliminate the operator's sampling and sample processing operations. The effect occurs.

【0063】ニューラルネットワークを用いるこで、 多重回帰式による推定より精度が高く、測定機器の測
定精度並の推定精度が得られ、 オンラインリアルタイム推定が可能になったことで、
サンプリングによる測定に比べて、 分析に要する人員の効率化ができる。
By using the neural network, the accuracy is higher than the estimation by the multiple regression equation, the estimation accuracy is similar to the measurement accuracy of the measuring instrument, and the online real-time estimation is possible.
Compared with the measurement by sampling, the efficiency of personnel required for analysis can be improved.

【0064】物性的に極めて安定な製品を得ることが
できる。
A product having extremely stable physical properties can be obtained.

【0065】仕様外製品を極力減らすことができる。Out-of-specification products can be reduced as much as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例のニューラルネットワークの構成
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a neural network according to an embodiment of the present invention.

【図2】重合工程のシステム構成の一例を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a system configuration of a polymerization process.

【図3】本実施例のニューラルネットワークの構成情報
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing configuration information of the neural network of the present embodiment.

【図4】本実施例のニューラルネットワークの構成情報
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration information of the neural network of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撹拌槽 2 混合タンク 3 混合器 4 ポンプ 5 自動調節弁 6 流量計 7 温度計 8 電流計 9 圧力計 10 レベル計 11 DCS(分散制御システム) 12 コンピュータゲートウェイ 13 イーサネット 14 ワークステーション(演算装置) 1 Stirring tank 2 Mixing tank 3 Mixer 4 Pump 5 Automatic control valve 6 Flow meter 7 Thermometer 8 Ammeter 9 Pressure gauge 10 Level meter 11 DCS (Distributed control system) 12 Computer gateway 13 Ethernet 14 Workstation (arithmetic device)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 合成ゴムの重合工程の運転状況を示す、
予め定めた第1情報をニューラルネットワークの入力層
に与え、前記重合工程に関するゴム状重合体の反応制御
因子である物性を示し、且つ、前記第1情報に対応させ
た第2情報を前記ニューラルネットワークの出力層に与
えることにより前記運転状況と前記物性との間の相関関
係を予めニューラルネットワークに学習させておき、 運転下にある前記重合工程の運転状況を計測し、 当該計測結果を前記第1情報として前記ニューラルネッ
トワークの入力層に入力することで前記ニューラルネッ
トワークの出力層から当該計測結果に対応の前記第2情
報を取得して、反応途中のゴム状重合体の反応制御因子
である物性を推定することを特徴とするゴム状重合体の
物性推定方法。
1. The operation status of the synthetic rubber polymerization step is shown.
Predetermined first information is given to the input layer of the neural network, physical properties that are reaction control factors of the rubber-like polymer relating to the polymerization step are shown, and second information corresponding to the first information is given to the neural network. The neural network is made to learn in advance the correlation between the operating condition and the physical property by giving the result to the output layer, and the operating condition of the polymerization step under operation is measured, and the measurement result is used as the first result. By inputting as information to the input layer of the neural network, the second information corresponding to the measurement result is obtained from the output layer of the neural network, and the physical properties that are reaction control factors of the rubber-like polymer during the reaction are acquired. A method for estimating physical properties of a rubber-like polymer, which comprises estimating.
JP4165052A 1992-06-23 1992-06-23 Method for estimating physical property of rubber polymer Withdrawn JPH063243A (en)

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