KR102045626B1 - Apparatus and method for evaluating conditions of equipment - Google Patents

Apparatus and method for evaluating conditions of equipment Download PDF

Info

Publication number
KR102045626B1
KR102045626B1 KR1020170133565A KR20170133565A KR102045626B1 KR 102045626 B1 KR102045626 B1 KR 102045626B1 KR 1020170133565 A KR1020170133565 A KR 1020170133565A KR 20170133565 A KR20170133565 A KR 20170133565A KR 102045626 B1 KR102045626 B1 KR 102045626B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
cluster
facility
microprocessor
neural network
Prior art date
Application number
KR1020170133565A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190041836A (en
Inventor
신기영
신남호
김현태
전영춘
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020170133565A priority Critical patent/KR102045626B1/en
Publication of KR20190041836A publication Critical patent/KR20190041836A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102045626B1 publication Critical patent/KR102045626B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0221Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0243Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model
    • G05B23/0254Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model based on a quantitative model, e.g. mathematical relationships between inputs and outputs; functions: observer, Kalman filter, residual calculation, Neural Networks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Energy or water supply
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/24Pc safety
    • G05B2219/24069Diagnostic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치는 설비의 상태, 조업, 및 제어에 대한 데이터를 실시간으로 수집하는 데이터 수집부; 상기 데이터에 대하여 통계적 기법을 적용하여 적어도 하나 이상의 지수를 산출하는 데이터 마이닝부; 상기 지수 중 하나 이상을 이용하여 상기 데이터를 군집화하고, 상기 군집화된 군집 데이터와 정상 상태 데이터를 비교하여 상기 군집 데이터를 평가하는 군집 평가부; 및 상기 평가된 군집 데이터를 상태 수준에 따라 분류하는 군집 분류부를 포함한다.An apparatus condition evaluating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a data collecting unit which collects data on a condition, operation, and control of a facility in real time; A data mining unit configured to apply at least one index to the data to calculate at least one index; A cluster evaluator configured to cluster the data using at least one of the indices, and evaluate the cluster data by comparing the clustered cluster data with steady state data; And a cluster classification unit classifying the evaluated cluster data according to a state level.

Figure R1020170133565
Figure R1020170133565

Description

설비 상태 평가 장치 및 방법{Apparatus and method for evaluating conditions of equipment}Apparatus and method for evaluating conditions of equipment

본 발명은 철강 공정과 관련된 정보를 수집하여 해석하고, 설비의 상태를 진단하는 설비 상태 평가 장치 및 방법을 제공한다.
The present invention provides an apparatus state evaluation apparatus and method for collecting and interpreting information related to a steel process and diagnosing a state of the plant.

철강 제품을 생산하는 공장에는 다양한 설비들이 배치되어 있다. 이러한 설비에 문제가 발생할 경우, 생산되는 제품에 문제가 발생하거나, 생산이 불가능해지는 등의 문제가 발생한다. There are various facilities in factories that produce steel products. If a problem occurs in such a facility, a problem occurs in the product to be produced, or the production becomes impossible.

예를 들어, 현재 철강 시장에서는 고품질, 고장력, 고부가 가치 및 종래에 존재하지 않았던 물성 특성들의 제품들을 생산이 요구되고 있고 압연 공정을 위한 압연기들에 대한 부하가 증가되고 있다. 이러한 부하 증가로 인하여 압연기들의 설비 파단 등의 문제 발생이 증가하고 있다.For example, in the current steel market, production of products of high quality, high tensile strength, high value-added properties and properties that did not exist in the past has been required and the load on rolling mills for the rolling process is increasing. Due to such an increase in load, problems such as equipment breakdown of rolling mills are increasing.

압연기의 상태를 평가하기 위한 종래의 장치들은 센서 기술에 의존적으로 구성되어 있다. 구체적으로, 종래의 장치들은 센서 신호, 제어 신호, 조업 신호를 수집한 후 신호의 크기나 주파수 정도만 분석한 후 표시하고, 사용자는 표시된 신호들을 근거로 압연기 상태를 주관적으로 판단하므로, 상태 판단의 정확도가 보장될 수 없다.
Conventional apparatuses for evaluating the condition of rolling mills are configured depending on the sensor technology. Specifically, conventional devices collect sensor signals, control signals, and operation signals and analyze and display only the magnitude or frequency of the signal, and the user subjectively determines the state of the rolling mill based on the displayed signals, thereby making it more accurate. Cannot be guaranteed.

대한민국 등록특허공보 제10-1696105호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1696105

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인공지능 기술을 이용하여 설비의 상태를 보다 효과적으로 평가할 수 있는 설비 상태 평가 장치 및 방법이 제공된다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided an apparatus condition evaluating apparatus and method for more effectively evaluating the condition of a facility using artificial intelligence technology.

본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치는 설비의 상태, 조업, 및 제어에 대한 데이터를 실시간으로 수집하는 데이터 수집부; 상기 데이터에 대하여 통계적 기법을 적용하여 적어도 하나 이상의 지수를 산출하는 데이터 마이닝부; 상기 지수 중 하나 이상을 이용하여 상기 데이터를 군집화하고, 상기 군집화된 군집 데이터와 정상 상태 데이터를 비교하여 상기 군집 데이터를 평가하는 군집 평가부; 및상기 평가된 군집 데이터를 상태 수준에 따라 분류하는 군집 분류부를 포함한다.
An apparatus condition evaluating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a data collecting unit which collects data on a condition, operation, and control of a facility in real time; A data mining unit configured to apply at least one index to the data to calculate at least one index; A cluster evaluator configured to cluster the data using at least one of the indices, and evaluate the cluster data by comparing the clustered cluster data with steady state data; And a cluster classification unit classifying the evaluated cluster data according to a state level.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 방법은 설비의 상태, 조업, 및 제어에 대한 데이터를 실시간으로 수집하는 단계; 상기 데이터에 대하여 통계적 기법을 적용하여 적어도 하나 이상의 지수를 산출하는 단계; 상기 지수 중 하나 이상을 이용하여 상기 데이터를 군집화하고, 상기 군집화된 군집 데이터와 정상 상태 데이터를 비교하여 상기 군집 데이터를 평가하는 단계; 상기 평가된 군집 데이터를 상태 수준에 따라 분류하는 단계를 포함한다.
In addition, the facility condition evaluation method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of collecting data on the status, operation, and control of the facility in real time; Calculating at least one index by applying statistical techniques to the data; Clustering the data using at least one of the indices and comparing the clustered cluster data with steady state data to evaluate the cluster data; Classifying the evaluated cluster data according to a state level.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 철강 공정에 이용되는 설비와 관련된 정보들, 예를 들면, 센서에 의해 수집된 정보, 설비 운영과 관련된 정보, 설비 자체의 특성과 관련된 정보를 종합적으로 수집하고 인공지능 기술을 이용하여 실시간으로 이상 상태를 평가할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the information related to the equipment used in the steel process, for example, the information collected by the sensor, the information related to the operation of the equipment, the information related to the characteristics of the equipment itself is collected and artificially Intelligent technology can be used to evaluate anomalies in real time.

또한, 이러한 설비의 이상 상태에 대한 평가를 통해 설비의 폴트(fault) 및 깨짐(Breakage)과 같은 문제들을 예방할 수 있다.
In addition, an assessment of the plant's abnormal condition can prevent problems such as faults and breakage of the plant.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치가 수행하는 군집화를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치가 포함하는 신경망 알고리즘을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 방법의 흐름도이다.
1 is a block diagram of a facility state evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating clustering performed by the apparatus condition evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a neural network algorithm included in an apparatus state evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a facility condition evaluation method according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a facility state evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치는 철강 압연 공정을 위한 복수의 설비(예를 들어, 압연기들)에 대한 정보를 수집하고, 그 상태를 평가할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치는 데이터 수집부(110), 데이터 마이닝부(120), 군집 평가부(130), 및 군집 분류부(140)를 포함한다. 또한, 상기 설비 상태 평가 장치는 이상 판별부(150)를 더 포함할 수 있다.
Equipment condition evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention may collect information about a plurality of equipment (for example, rolling mills) for the steel rolling process, and may evaluate the state. To this end, the facility condition evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a data collector 110, a data mining unit 120, a cluster evaluation unit 130, and a cluster classification unit 140. In addition, the facility state evaluation apparatus may further include an abnormality determination unit 150.

본 발명의 일 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 예를 들어, '~부'는 마이크로프로세서 등의 하드웨어와 이에 탑재되어 기 정해진 동작을 수행하도록 프로그래밍된 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
The term '~ part' used in an embodiment of the present invention refers to software or a hardware component such as a field-programmable gate array (FPGA) or an ASIC, and '~ part' performs certain roles. For example, '~ part' may be implemented as a combination of hardware, such as a microprocessor, and software mounted thereon to perform a predetermined operation.

데이터 수집부(110)는 철강 공정에서의 설비 상태 해석을 위해, 센서 데이터(s_sen), 설정 데이터(i_set), 제어 데이터(i_con), 및 조업 데이터(i_work)를 실시간으로 수집한다. 예를 들어, 압연 공정에서의 압연기에 대한 데이터는 ms 단위로 수집될 수 있다. 이하, 상기 설비는 압연 공정에 배치되는 압연기로 가정하고 설명하나, 상기 설비가 압연기에 한정되는 것은 아니다.
The data collecting unit 110 collects sensor data s_sen, setting data i_set, control data i_con, and operation data i_work in real time to analyze facility status in a steel process. For example, data for rolling mills in the rolling process can be collected in ms. Hereinafter, the equipment is described assuming a rolling mill disposed in the rolling process, but the equipment is not limited to the rolling mill.

상기 센서 데이터(s_sen)는 압연기의 상태 정보를 감지하기 위해 배치된 센서로부터 출력되는 센싱 신호일 수 있다. 상기 센서 신호는 압연기의 진동을 감지한 진동 신호일 수 있다.The sensor data s_sen may be a sensing signal output from a sensor arranged to detect state information of the rolling mill. The sensor signal may be a vibration signal that detects vibration of the rolling mill.

상기 제어 데이터(i_con)는 압연기를 제어하는 압연 제어 PLC(Programmable Logic Controller)로부터 입력되는 데이터로서, 압연기별 기계적 특성 및 물리적 특성을 나타낸다. 제어 데이터(i_con)는 압연기별 스피드, 압연기별 모터 전류, 압연기별 롤 포스, 압연기별 롤 갭, 압연기별 입측 및 출측의 텐션 정보, 압연기별 푸시 업 실린더 포지션, 워크롤 벤딩율, 및 IMR(Intermediate Rolle) 벤딩율 중 적어도 하나 이상에 대한 데이터를 포함할 수 있다.The control data i_con is data input from a rolling control PLC (Programmable Logic Controller) for controlling a rolling mill, and represents mechanical and physical characteristics for each rolling mill. The control data (i_con) includes speeds per mill, motor current per mill, roll force per mill, roll gap per mill, tension information of entry and exit per mill, push up cylinder position per mill, work roll bending rate, and IMR (Intermediate). Rolle) may include data on at least one of the bending rate.

상기 설정 데이터(i_set) 및 조업 데이터(i_work)는 압연 공정을 제어하는 컴퓨터로부터 입력되는 데이터로서, 압연 조업에 관한 정보들 및 압연기 셋업 정보들을 나타낸다. 설정 데이터(i_set) 및 조업 데이터(i_work)는 현재 생산 중인 코일 제품 번호, 강종 클래스 정보, 스트립 두께 및 넓이 기존 정보, 두께 셋업 정보, 제품 변형 저항 정보, Forward slip 정보, 및 제품의 항복점 정보 중 적어도 하나 이상에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
The setting data i_set and the operation data i_work are data input from a computer controlling the rolling process, and represent information on rolling operation and rolling mill setup information. The set data (i_set) and the operation data (i_work) include at least one of a coil product number currently produced, steel class class information, strip thickness and width existing information, thickness setup information, product strain resistance information, forward slip information, and yield point information of the product. May contain data for one or more.

데이터 마이닝부(120)는 데이터 수집부(110)가 수집한 수집 데이터(Data)를 전달 받고, 상기 데이터에 대하여 통계적 기법을 적용하여 적어도 하나 이상의 지수(DMi)를 산출한다. 구체적으로, 데이터 수집부(110)가 실시간으로 수집한 데이터를 일정 시간 간격(예를 들면, 1초)으로 축적하고(stacking), 데이터 마이닝 처리 기법을 통해 1차적으로 처리한다. 상기 데이터 마이닝 처리 기법은 쌓여진 데이터에 대하여 상기 지수를 산출하는 기법이 될 수 있다. 상기 지수는 평균, 분산, 표준편차, 왜도(Skewness), 첨도(Kurtosis), 피크 투 피크(Peak-to-Peak)값, 크래스트 팩터(Crest Factor), 케이 팩터(K-Factor), 마할라노비스 거리(Mahalnobis Distance), 변동 계수 (Coefficient of Variance) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하, 상기 지수는 데이터에 대하여 상술한 바와 같이 복수개가 될 수 있으므로 복수의 지수로 지칭하나, 하나의 지수를 포함하는 의미로 사용한다. The data mining unit 120 receives the collected data Data collected by the data collecting unit 110 and calculates at least one index DMi by applying a statistical technique to the data. In detail, the data collector 110 stacks data collected in real time at a predetermined time interval (for example, 1 second) and processes the data primarily through a data mining processing technique. The data mining processing technique may be a technique for calculating the index with respect to the accumulated data. The indices are average, variance, standard deviation, skewness, kurtosis, peak-to-peak, crest factor, k-factor, and mahal. It may include at least one of a Mahalnobis distance, Coefficient of Variance. Hereinafter, since the index may be plural as described above with respect to the data, it is referred to as a plurality of indexes, but is used as a meaning including one index.

군집 평가부(130)는 데이터 마이닝부(120)로부터 복수의 지수(DMi)와 상기 수집 데이터(Data)를 전달 받는다. 또한, 복수의 지수(DMi) 중 하나 이상을 이용하여 상기 수집 데이터(Data)를 군집화하고, 군집화된 군집 데이터와 정상 상태 데이터를 비교하여 군집 데이터를 평가한다. The cluster evaluation unit 130 receives a plurality of indexes DMi and the collection data Data from the data mining unit 120. In addition, the collection data Data is clustered using at least one of a plurality of indices DMi, and the clustered data is evaluated by comparing the clustered cluster data with the steady state data.

군집 평가부(130)는 상기 복수의 지수 중 하나 이상을 이용하여, 인공지능 기법 중 클러스터링 기법으로 수집 데이터(Data)를 군집화한다. 이때, 군집의 개수는 사용자가 정의할 수 있으며, 군집화는 마이닝부(120)가 산출한 복수의 지수(DMi)중 하나 이상을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, ms 단위로 수집된 압연기에 대한 데이터는 방대한 양이 축적될 수 있고, 상기 복수의 지수(DMi)를 이용하는 경우 복수의 지수(DMi)가 나타내는 데이터의 규칙성에 따라 상기 데이터를 보다 용이하게 분류할 수 있다, 즉, 복수의 지수(DMi)는 군집화의 기준으로 이용될 수 있다. 또한, 데이터에 포함된 노이즈가 군집화에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 상기 군집화는 K-Means 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 군집화에 대하여 도 2를 참조하여 다시 살펴보기로 한다.The cluster evaluator 130 clusters the collection data Data by using a clustering technique among artificial intelligence techniques using one or more of the plurality of indices. In this case, the number of clusters may be defined by the user, and the clustering may be performed using one or more of the plurality of indexes DMi calculated by the mining unit 120. For example, a large amount of data about a rolling mill collected in ms can be accumulated, and when the plurality of indices DMi is used, the data is more easily made according to the regularity of the data represented by the plurality of indices DMi. That is, the plurality of indices DMi may be used as a criterion for clustering. In addition, the influence of noise included in the data on the clustering may be minimized. For example, the clustering can be performed using the K-Means algorithm. The clustering will be described again with reference to FIG. 2.

또한, 군집 평가부(130)는 군집화된 군집 데이터를 정상 상태 데이터와 비교하고, 군집 데이터가 정상 상태 데이터로부터 떨어진 표준 편차 기반 거리를 이용하여 상기 군집 데이터를 평가할 수 있다. 여기서, 상기 정상 상태 데이터(D_std)는 표준 데이터 베이스(135)로부터 군집 평가부(130)로 입력될 수 있다. 이러한 평가를 통해 군집 평가부(130)는 군집 데이터에 대하여 정상 및 이상 상태의 정도를 평가할 수 있다. In addition, the cluster evaluator 130 may compare the clustered cluster data with the steady state data and evaluate the cluster data using a standard deviation based distance from which the cluster data is separated from the steady state data. Here, the steady state data D_std may be input to the cluster evaluator 130 from the standard database 135. Through such evaluation, the cluster evaluation unit 130 may evaluate the degree of normal and abnormal states with respect to the cluster data.

이후, 군집 평가부(130)는 평가된 군집 데이터(D_eva)를 군집 분류부(140)로 출력한다. 또한, 군집 평가부(130)는 평가된 군집 데이터(D_eva)를 평가 데이터 베이스(145)로 출력할 수 있다
Thereafter, the cluster evaluator 130 outputs the evaluated cluster data D_eva to the cluster classifier 140. In addition, the cluster evaluator 130 may output the evaluated cluster data D_eva to the evaluation database 145.

군집 분류부(140)는 평가된 군집 데이터를 상태 수준에 따라 분류한다. 또한, 군집 분류부(140)는 평가된 군집 데이터를 분류함에 있어, 신경망 알고리즘을 이용할 수 있다. 예를 들어, 군집 분류부(140)는 군집 데이터를 인공지능 기법인 심층 신경망(Deep Neural Network: DNN)기법을 이용하여, 군집 데이터의 상태 수준을 분류(Classification)할 수 있다. The cluster classification unit 140 classifies the evaluated cluster data according to the state level. In addition, the cluster classification unit 140 may use a neural network algorithm in classifying the evaluated cluster data. For example, the cluster classification unit 140 may classify the cluster data using a deep neural network (DNN) technique, which is an artificial intelligence technique.

상기 상태 수준은 정상 및 비정상 수준을 나타내는 복수의 등급으로 이루어진다. 이러한 복수의 등급은 설정 언어(예를들어, XML: Extensible Markup Language)를 이용하여 사용자에 의해 외부로부터 설정될 수 있다, 또한, 군집 분류부는 기설정된 복수의 등급을 학습하고 이를 기초로 군집 데이터의 정상 및 비정상 수준을 분류할 수 있다.The status level consists of a plurality of grades representing normal and abnormal levels. Such a plurality of grades may be set from the outside by a user using a setting language (eg, Extensible Markup Language (XML)). In addition, the cluster classification unit may learn a plurality of preset grades and based on the plurality of grades. Normal and abnormal levels can be classified.

한편, 평가된 군집 데이터(D_eva)는 평가 데이터 베이스(145)에 저장되고, 평가된 군집 데이터(D_eva)에 따라 상기 신경망 알고리즘이 포함하는 복수의 노드간의 연결 가중치(weight)가 갱신될 수 있다. 이러한 갱신 과정을 통해 군집 분류부(140)의 신경망 알고리즘은 이전의 평가 결과를 학습하여 현재의 분류 과정에 반영할 수 있다. 상기 신경망 알고리즘에 대하여 도 3을 참조하여 다시 살펴보기로 한다.
Meanwhile, the evaluated cluster data D_eva may be stored in the evaluation database 145, and the connection weight between the plurality of nodes included in the neural network algorithm may be updated according to the evaluated cluster data D_eva. Through such an update process, the neural network algorithm of the cluster classification unit 140 may learn the previous evaluation result and reflect it in the current classification process. The neural network algorithm will be described again with reference to FIG. 3.

이상 판별부(150)는 상기 분류된 군집 데이터들의 분류 분포비를 기초로 상기 압연기의 이상 여부를 확률적인 수치로 출력한다. 사용자는 상기 확률적인 수치를 기반으로 압연기의 현재 상태를 인식할 수 있으므로 신뢰성 있는 상태 판별이 가능하다.
The abnormality determining unit 150 outputs a probability value of the abnormality of the rolling mill based on the classification distribution ratio of the classified cluster data. The user can recognize the current state of the rolling mill on the basis of the probabilistic value, so that the reliable state can be determined.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치는 철강 공정으로부터 실시간으로 수집되는 데이터를 다차적으로 처리 및 분석할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 처리 및 분석을 통하여 실시간으로 설비의 이상 상태를 평가할 수 있다
As such, the apparatus condition evaluating apparatus according to an embodiment of the present invention may provide an environment capable of processing and analyzing data collected in real time from a steel process in various ways. In addition, this process and analysis can be used to evaluate the abnormal condition of the equipment in real time.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치가 수행하는 군집화를 예시한 도면이다.2 is a diagram illustrating clustering performed by the apparatus condition evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.

군집 평가부(130, 도 1)는 수집 데이터(Data)를 전달 받고 이를 군집화할 수 있다. 이를 위해, 상기 군집 평가부는 군집화를 위해 K-Means 알고리즘을 이용할 수 있다. K-Means 알고리즘은 데이터를 k 개의 군집(A, B, C)으로 분할하고 분할된 군집마다 초기 중심값(c-a, c-b, c-c)을 설정하는데서 시작된다. 또한, 데이터와 상기 초기 중심값과의 공간적인 거리(예를들어, 유클리드 거리)를 비교하고 상기 거리가 가까운 초기 중심값에 데이터를 매칭하는 방식으로 데이터를 분류한다. 이후, 상기 분류된 데이터를 이용하여 각 군집의 중심값을 조정한다. 다음으로, 조정된 중심값을 기준으로 데이터들을 다시 분류하고 중심값을 조정하는 과정을 데이터의 분류에 변동이 없는 때까지 반복한다. 이러한 K-Means 알고리즘은 본 발명의 군집 평가부가 수행할 수 있는 군집화의 일 실시예이고 이에 한정되는 것은 아니다.
The cluster evaluation unit 130 (FIG. 1) may receive the collected data (Data) and cluster it. To this end, the cluster evaluation unit may use the K-Means algorithm for clustering. The K-Means algorithm begins by dividing the data into k clusters (A, B, C) and setting initial centroids (ca, cb, cc) for each divided cluster. In addition, the data is classified by comparing spatial distances (eg, Euclidean distance) between the data and the initial center value and matching the data to the initial center value close to the distance. Then, the center value of each cluster is adjusted using the classified data. Next, the process of reclassifying the data based on the adjusted center value and adjusting the center value is repeated until there is no change in the classification of the data. The K-Means algorithm is an embodiment of clustering that the cluster evaluator of the present invention can perform, but is not limited thereto.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 장치가 포함하는 신경망 알고리즘을 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a neural network algorithm included in an apparatus state evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.

신경망 알고리즘은은 입출력에 따라 가변적인 연결 가중치를 가질 수 있으며, 상기 연결 가중치를 이용하여 현재의 입력 정보와 과거의 출력 정보로부터 현재의 출력 정보를 생성할 수 있다. 상기 과거의 출력 정보는 생명체의 단기 기억과 유사한 특성을 가질 수 있다. 즉, 신경망 알고리즘은 생명체가 장기 기억과 단기 기억을 이용하여 인식 및 판단하는 것과 유사한 원리로 설비 상태에 대한 인식 및 판단을 수행할 수 있다.The neural network algorithm may have variable connection weights according to input and output, and may generate current output information from current input information and past output information by using the connection weight. The past output information may have characteristics similar to the short-term memory of living things. In other words, the neural network algorithm can perform the recognition and determination of the equipment state on a principle similar to that of living beings using long-term and short-term memory.

상기 신경망 알고리즘이 현재의 출력 정보를 생성하는 동안, 상기 연결 가중치를 결정하는 정보는 현재의 입력 정보와 과거의 출력 정보에 의해 갱신될 수 있다. 즉, 상기 신경망 알고리즘은 출력 정보를 출력할 때마다 상태 정보를 매개로 하여 생명체가 학습하는 것과 유사한 원리로 설비에 대한 인식 및 판단 방법을 학습할 수 있다.While the neural network algorithm generates current output information, the information for determining the connection weight may be updated by current input information and past output information. That is, the neural network algorithm may learn a method for recognizing and determining a facility on a principle similar to that a living organism learns through state information whenever output information is output.

신경망 알고리즘은 입력층, 은닉층, 및 출력층을 포함할 수 있다. 또한, 은닉층은 도 3에 도시한 바와 같이 복수의 레이어로 구성될 수 있다.The neural network algorithm may include an input layer, a hidden layer, and an output layer. In addition, the hidden layer may be composed of a plurality of layers as shown in FIG.

입력층은 군집 데이터를 입력 받는 복수의 입력 노드를 포함한다. 은닉층은 상기 입력층의 출력 정보를 입력 받아 활성 함수에 따른 결과값을 출력하는 복수의 은닉 노드를 포함한다. 또한, 출력층은 상기 결과값을 입력받고 상태 수준 정보를 출력한다.The input layer includes a plurality of input nodes for receiving cluster data. The hidden layer includes a plurality of hidden nodes that receive output information of the input layer and output a result value according to an activation function. In addition, the output layer receives the result value and outputs state level information.

또한, 설계에 따라 설비 평가 장치는 현재 및 과거에 평가된 군집 데이터를 평가 데이터 베이스에 저장하고, 평가된 군집 데이터에 따라 상기 신경망 알고리즘의 복수의 노드들이 포함하는 연결 가중치를 갱신할 수 있다. 이러한 갱신 과정을 통해 신경망 알고리즘은 이전의 평가 결과를 학습하여 현재의 분류 과정에 반영할 수 있다.In addition, according to the design, the facility evaluation apparatus may store the current and past evaluated cluster data in the evaluation database and update the connection weights included in the plurality of nodes of the neural network algorithm according to the evaluated cluster data. Through this updating process, the neural network algorithm can learn previous evaluation results and reflect them in the current classification process.

이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 설비 상태 평가 장치는 압연 공정 내에서 지속적으로 인식, 판단 및 학습할 수 있다.Accordingly, the equipment condition evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention can continuously recognize, determine and learn in the rolling process.

또한, 평가자의 주관적인 판단에 의해 평가의 일관성을 유지하지 못하는 문제가 해결될 수 있고 설비 상태 평가의 정확도가 향상될 수 있다.
In addition, by the subjective judgment of the evaluator, the problem of inconsistent evaluation can be solved and the accuracy of the facility condition evaluation can be improved.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a facility condition evaluation method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 방법은 설비의 상태, 조업, 및 제어에 대한 데이터를 실시간으로 수집하는 단계로부터 시작된다(S110). 다음으로, 상기 데이터에 대하여 통계적 기법을 적용하여 적어도 하나 이상의 지수가 산출된다(S120). 이후, 상기 데이터는 상기 지수 중 하나 이상을 이용하여 군집화되고, 상기 군집화된 군집 데이터는 정상 상태 데이터와 비교된 후 평가된다(S130). 또한, 상기 평가된 군집 데이터는 신경망 알고리즘을 이용하여 상태 수준에 따라 분류된다(S140).According to an embodiment of the present invention, the method for evaluating facility status starts with collecting data on status, operation, and control of a facility in real time (S110). Next, at least one index is calculated by applying a statistical technique to the data (S120). Thereafter, the data is clustered using one or more of the indices, and the clustered cluster data is evaluated after being compared with the steady state data (S130). In addition, the evaluated cluster data is classified according to the state level using a neural network algorithm (S140).

마지막으로, 군집 데이터의 분류비를 기초로 설비의 이상 여부를 확률적인 수치가 출력되어 사용자에게 제공될 수 있다(S150).Finally, a probabilistic numerical value may be output to the user based on the classification ratio of the cluster data and may be provided to the user (S150).

본 발명의 일 실시예에 따른 설비 상태 평가 방법은 도 1 내지 도 3를 참조하여 상술한 설명으로부터 보다 자세히 이해될 수 있다.
Equipment condition evaluation method according to an embodiment of the present invention can be understood in more detail from the above description with reference to FIGS.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
Although the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided to assist in a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations can be made from these descriptions.

100: 설비 상태 평가 장치
110: 데이터 수집부
120: 데이터 마이닝부
130: 군집 평가부
140: 군집 분류부
150: 이상 판별부
100: equipment condition evaluation device
110: data collector
120: data mining unit
130: cluster evaluation unit
140: cluster classification
150: abnormality determination unit

Claims (9)

설비의 상태, 조업, 및 제어에 대한 데이터를 실시간으로 수집하는 데이터 수집부;
상기 데이터에 대하여 통계적 기법을 적용하여 적어도 하나 이상의 지수를 산출하는 데이터 마이닝부;
상기 지수 중 하나 이상을 이용하여 상기 데이터를 군집화하고, 상기 군집화된 군집 데이터와 표준 데이터 베이스로부터 입력된 정상 상태 데이터를 비교하여 상기 군집 데이터를 평가하는 군집 평가부;
상기 평가된 군집 데이터를 신경망 알고리즘을 이용하여 상태 수준에 따라 분류하는 군집 분류부; 및
상기 분류된 군집 데이터들의 분류 분포비를 기초로 상기 설비의 이상 여부를 확률적인 수치로 출력하는 이상 판별부
를 포함하는 설비 상태 평가 장치.
A data collector for collecting data on the status, operation, and control of the facility in real time;
A data mining unit configured to apply at least one index to the data to calculate at least one index;
A cluster evaluator configured to cluster the data using at least one of the indices, and compare the clustered cluster data with steady state data input from a standard database to evaluate the cluster data;
A cluster classification unit classifying the evaluated cluster data according to a state level using a neural network algorithm; And
An abnormality discrimination unit outputting a probability of abnormality of the facility based on a classification distribution ratio of the classified cluster data as a probabilistic value
Equipment condition evaluation apparatus comprising a.
삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서
상기 지수는 상기 데이터에 대한 평균, 분산, 왜도, 첨도, 피크투피크(Peak-to-Peak)값, 크래스트 팩터, 마할라노비스 거리, 변동 계수 중 적어도 하나를 포함하는 설비 상태 평가 장치.
The method of claim 1
Wherein the index includes at least one of average, variance, skewness, kurtosis, peak-to-peak value, crest factor, Mahalanobis distance, and coefficient of variation for the data.
제1 항에 있어서
상기 군집 평가부는 상기 군집 데이터와 정상 상태 데이터 간의 표준 편차 기반 거리를 이용하여 상기 군집 데이터를 평가하는 설비 상태 평가 장치.
The method of claim 1
And the cluster evaluator evaluates the cluster data using a standard deviation based distance between the cluster data and the steady state data.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 신경망 알고리즘은
상기 군집 데이터를 입력받는 복수의 입력 노드를 포함하는 입력층;
상기 입력층의 출력 정보를 입력 받아 활성 함수에 따른 결과값을 출력하는 복수의 은닉 노드를 포함하는 은닉층; 및
상기 결과값을 입력받고 상태 수준 정보를 출력하는 출력층
을 포함하는 설비 상태 평가 장치.
The neural network algorithm of claim 1, wherein
An input layer including a plurality of input nodes for receiving the cluster data;
A hidden layer including a plurality of hidden nodes that receive output information of the input layer and output a result value according to an activation function; And
An output layer that receives the result value and outputs state level information
Equipment condition evaluation apparatus comprising a.
제1 항에 있어서,
상기 군집 평가부의 결과에 따라 상기 신경망 알고리즘이 포함하는 복수의 노드간의 연결 가중치가 갱신되는 설비 상태 평가 장치.
According to claim 1,
The apparatus state evaluation device of the connection weight between a plurality of nodes included in the neural network algorithm is updated according to the result of the cluster evaluation unit.
적어도 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함하는 설비 상태 평가 장치에서 수행되는 설비 상태 평가 방법에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 마이크로프로세서가, 설비의 상태, 조업, 및 제어에 대한 데이터를 실시간으로 수집하는 단계;
상기 적어도 하나 이상의 마이크로프로세서가, 상기 데이터에 대하여 통계적 기법을 적용하여 적어도 하나 이상의 지수를 산출하는 단계;
상기 적어도 하나 이상의 마이크로프로세서가, 상기 지수 중 하나 이상을 이용하여 상기 데이터를 군집화하고, 상기 군집화된 군집 데이터와 표준 데이터 베이스로부터 입력된 정상 상태 데이터를 비교하여 상기 군집 데이터를 평가하는 단계;
상기 적어도 하나 이상의 마이크로프로세서가, 상기 평가된 군집 데이터를 신경망 알고리즘을 이용하여 상태 수준에 따라 분류하는 단계; 및
상기 적어도 하나 이상의 마이크로프로세서가, 상기 분류된 군집 데이터들의 분류 분포비를 기초로 상기 설비의 이상 여부를 확률적인 수치로 출력하는 단계
를 포함하는 설비 상태 평가 방법.
An apparatus condition evaluation method performed in an apparatus condition evaluation apparatus including at least one microprocessor,
The at least one microprocessor collecting data in real time on the status, operation, and control of the facility;
Calculating, by the at least one microprocessor, at least one index by applying statistical techniques to the data;
The at least one microprocessor clustering the data using one or more of the indices, and evaluating the cluster data by comparing the clustered cluster data with steady state data input from a standard database;
The at least one microprocessor classifying the evaluated cluster data according to a state level using a neural network algorithm; And
Outputting, by the at least one microprocessor, a probability value of whether the facility is abnormal based on a classification distribution ratio of the classified cluster data;
Facility status evaluation method comprising a.
KR1020170133565A 2017-10-13 2017-10-13 Apparatus and method for evaluating conditions of equipment KR102045626B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170133565A KR102045626B1 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Apparatus and method for evaluating conditions of equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170133565A KR102045626B1 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Apparatus and method for evaluating conditions of equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190041836A KR20190041836A (en) 2019-04-23
KR102045626B1 true KR102045626B1 (en) 2019-12-02

Family

ID=66285170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170133565A KR102045626B1 (en) 2017-10-13 2017-10-13 Apparatus and method for evaluating conditions of equipment

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102045626B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102436479B1 (en) * 2020-09-24 2022-08-26 (주)아이준 System for monitering abnormality judgment of machine tool and Method thereof
KR102483210B1 (en) * 2021-08-10 2022-12-30 충북대학교 산학협력단 Facility health index derivation system and facility health index derivation method by predicting the probability of manufacturing facility abnormality using xai
KR102613820B1 (en) * 2022-11-03 2023-12-15 (재)대구기계부품연구원 Database generating system and method for deriving machining condition of machine tool

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100361168B1 (en) * 2000-01-06 2002-11-18 이병래 Neural network model with node-expansion learning

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120075657A (en) * 2010-12-29 2012-07-09 재단법인 포항산업과학연구원 Method for fault diagnosis of a measuring instrument
KR101696105B1 (en) 2015-12-10 2017-01-24 주식회사 포스코 Apparatus and Method for analyzing defect reason
KR102444442B1 (en) * 2016-03-07 2022-09-21 한국전자통신연구원 System and method for diagnosing facility fault

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100361168B1 (en) * 2000-01-06 2002-11-18 이병래 Neural network model with node-expansion learning

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190041836A (en) 2019-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021098634A1 (en) Non-intrusive data analytics system for adaptive intelligent condition monitoring of lifts
KR102045626B1 (en) Apparatus and method for evaluating conditions of equipment
AU2016286280B2 (en) Combined method for detecting anomalies in a water distribution system
US20200371491A1 (en) Determining Operating State from Complex Sensor Data
CN102870057B (en) Plant diagnosis device, diagnosis method, and diagnosis program
CN109738939B (en) Earthquake precursor data anomaly detection method
CN111860897A (en) Abnormity detection method, device, equipment and computer readable storage medium
CN109766930A (en) A kind of method for predicting residual useful life of the mine machinery equipment based on DCNN model
CN110032490A (en) Method and device thereof for detection system exception
JP2013210945A (en) Waveform analyzing device and waveform analyzing method
KR102418596B1 (en) A deep-learning system based small learning data-set and method of deep-learning used it
US10761063B2 (en) Apparatus and method for presuming abnormality occurrence for telescopic cover
Wang et al. Incident detection algorithm based on partial least squares regression
CN113762329A (en) Method and system for constructing state prediction model of large rolling mill
CN113255848A (en) Water turbine cavitation sound signal identification method based on big data learning
KR100795227B1 (en) Method and apparatus for analyzing signal pattern of sensor array
EP4068140A1 (en) Method and system for optimizing a simulation model using machine learning
CN114004331A (en) Fault analysis method based on key indexes and deep learning
CN113255591A (en) Bearing fault diagnosis method based on random forest and fusion characteristics
CN109255201B (en) SOM-MQE-based ball screw pair health assessment method
CN102362282A (en) Signal classification method and signal classification device
CN116720073A (en) Abnormality detection extraction method and system based on classifier
WO2022054256A1 (en) Abnormality detection device
CN113987905A (en) Escalator braking force intelligent diagnosis system based on deep belief network
Xie et al. Internal defect inspection in magnetic tile by using acoustic resonance technology

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant