KR20230144879A - Apparatus and method for predicting quality of polymers - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치는 반응기에 유입되는 원료로부터 중합체가 생성되는 공정에서 상기 중합체의 품질을 예측하기 위한 장치로서, 상기 원료 및 상기 반응기에 대해 측정 가능한 공정 변수를 측정하도록 구성된 측정부; 및 미리 설정된 제1 모델을 이용하여 상기 공정 변수로부터 상기 원료 및 상기 중합체에 대한 중합 변수를 산출하고, 미리 설정된 제2 모델을 이용하여 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수로부터 상기 중합체의 품질을 예측하도록 구성된 제어부를 포함한다.A polymer quality prediction device according to an embodiment of the present invention is a device for predicting the quality of a polymer in a process in which a polymer is produced from raw materials flowing into a reactor, and is used to measure measurable process variables for the raw materials and the reactor. configured measuring unit; And configured to calculate polymerization variables for the raw material and the polymer from the process variables using a preset first model, and predict the quality of the polymer from the process variables and the polymerization variables using a preset second model. Includes a control unit.
Description
본 발명은 중합체 품질 예측 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 공정 변수 및 중합 변수에 기반하여 중합체의 품질을 미리 예측할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for predicting polymer quality, and more specifically, to an apparatus and method that can predict polymer quality in advance based on process variables and polymerization variables.
방향족 탄화수소인 스티렌(SM)과 불포화 니트릴인 아크릴로니트릴(AN)을 중합시켜 만든 공중합체 수지인 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지는 투명성, 내화학성 및 강성 등이 우수하여 전기 전자용, 가정용, 사무용 및 자동차 부품 등에 널리 사용되고 있다. 또한, 상기 SAN 수지는 내열성이 낮은 ABS 수지에 적용되어 내열성을 보강하는 용도로도 사용된다.Styrene-acrylonitrile (SAN) resin, a copolymer resin made by polymerizing styrene (SM), an aromatic hydrocarbon, and acrylonitrile (AN), an unsaturated nitrile, has excellent transparency, chemical resistance, and rigidity, and is used for electrical and electronic purposes and household use. , It is widely used in office and automobile parts. In addition, the SAN resin is applied to ABS resin with low heat resistance and is used to reinforce heat resistance.
다만, SAN 수지의 열변형 온도가 100℃ 내지 105℃ 수준이므로 높은 내열성을 요구하는 제품에 적용하기에는 한계가 있었다. 이에, ABS에 우수한 내열성을 부여하기 위해서 α-메틸스티렌(AMS) 단량체를 도입하는 방법이 사용된다.However, because the heat distortion temperature of SAN resin is around 100°C to 105°C, there are limits to its application to products requiring high heat resistance. Accordingly, a method of introducing α-methylstyrene (AMS) monomer is used to provide excellent heat resistance to ABS.
도 1은 SAN 수지 공정 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing the SAN resin processing process.
예컨대, 도 1의 실시예에서 원료(10)는 α-메틸스티렌(AMS), 아크릴로니트릴(AN), 스티렌(SM) 및 개시제가 포함될 수 있다. 원료(10)는 반응기(20) 및 휘발조(30)를 거치고, 최종적으로 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지가 제조될 수 있다. SAN 수지 공정 과정에서 생성되는 SAN 수지의 품질을 실시간으로 판단하는 것은 현실적으로 어려운 부분이 있기 때문에, 일반적으로는 약 4시간 동안 제조된 SAN 수지를 확보하고, 확보된 SAN 수지의 품질을 판단하는 방식이 채택되고 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the
다만, 종래의 품질 판단 방식에 따르면, 중합체 수지가 확보되지 않는 기간 동안은 중합체 수지의 품질을 판단할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 중합체 수지의 품질을 실시간으로 예측함으로써 생산 중인 고분자 제품의 불량 여부 및 공정 상항을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 공정의 제어 및 최적화 등을 수행할 수 있도록 하는 기술의 개발이 필요하다.However, according to the conventional quality judgment method, there is a problem that the quality of the polymer resin cannot be judged during the period when the polymer resin is not secured. Therefore, there is a need to develop technology that predicts the quality of polymer resins in real time to monitor defects and process conditions of polymer products being produced, and to control and optimize the process according to the monitoring results.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 중합체의 품질을 실시간으로 예측할 수 있는 중합체 품질 예측 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was devised to solve the above problems, and its purpose is to provide a polymer quality prediction device and method that can predict polymer quality in real time.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood by practicing the present invention. In addition, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.
본 발명의 일 측면에 따른 반응기에 유입되는 원료로부터 중합체가 생성되는 공정에서 상기 중합체의 품질을 예측하기 위한 장치로서, 상기 원료 및 상기 반응기에 대해 측정 가능한 공정 변수를 측정하도록 구성된 측정부; 및 미리 설정된 제1 모델을 이용하여 상기 공정 변수로부터 상기 원료 및 상기 중합체에 대한 중합 변수를 산출하고, 미리 설정된 제2 모델을 이용하여 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수로부터 상기 중합체의 품질을 예측하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.An apparatus for predicting the quality of a polymer in a process in which a polymer is produced from raw materials introduced into a reactor according to one aspect of the present invention, comprising: a measuring unit configured to measure measurable process variables for the raw materials and the reactor; And configured to calculate polymerization variables for the raw material and the polymer from the process variables using a preset first model, and predict the quality of the polymer from the process variables and the polymerization variables using a preset second model. It may include a control unit.
상기 측정부는, 상기 원료의 유량을 측정하고, 상기 반응기의 온도 및 압력을 측정하도록 구성될 수 있다.The measuring unit may be configured to measure the flow rate of the raw material and the temperature and pressure of the reactor.
상기 공정 변수는, 상기 원료의 유량과 상기 반응기의 온도 및 압력을 포함하도록 구성될 수 있다.The process variables may be configured to include the flow rate of the raw material and the temperature and pressure of the reactor.
상기 제1 모델은, 열역학 모델에 기반하여 상기 중합체의 공정을 모사하도록 미리 설정된 모델일 수 있다.The first model may be a model preset to simulate the polymer process based on a thermodynamic model.
상기 제어부는, 상기 공정 변수를 상기 제1 모델에 입력하고, 상기 제1 모델의 출력에 기반하여 상기 원료 및 상기 중합체의 화학적 특성을 나타내는 상기 중합 변수를 산출하도록 구성될 수 있다.The control unit may be configured to input the process variables into the first model and calculate the polymerization variables representing chemical properties of the raw material and the polymer based on the output of the first model.
상기 중합 변수는, 상기 원료의 몰유량과 몰분율 및 상기 중합체의 유량, 모멘트, 중합도, 분자량, 분자량 분포의 분산도, 시간당 LCB의 개수와 소정의 원료당 CB의 개수 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.The polymerization variable may be configured to include at least one of the molar flow rate and mole fraction of the raw materials and the flow rate, moment, degree of polymerization, molecular weight, dispersion of molecular weight distribution, number of LCBs per time, and number of CBs per predetermined raw material. there is.
상기 제2 모델은, 머신 러닝에 기반하여 상기 중합체의 품질 변수를 예측하도록 미리 설정된 모델일 수 있다.The second model may be a preset model to predict quality variables of the polymer based on machine learning.
상기 제어부는, 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수를 상기 제2 모델에 입력하고, 상기 제2 모델의 출력에 기반하여 상기 중합체의 품질을 예측하도록 구성될 수 있다.The control unit may be configured to input the process variables and the polymerization variables into the second model and predict the quality of the polymer based on the output of the second model.
상기 제어부는, 상기 중합체의 품질로서 상기 중합체의 유동성, 색상 및 굴절률 중 적어도 하나를 예측하도록 구성될 수 있다.The control unit may be configured to predict at least one of fluidity, color, and refractive index of the polymer as quality of the polymer.
상기 제어부는, 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수에 대한 복수의 주성분을 결정하고, 결정된 복수의 주성분을 상기 제2 모델에 입력함으로써 상기 중합체의 품질을 예측하도록 구성될 수 있다.The control unit may be configured to predict the quality of the polymer by determining a plurality of main components for the process variable and the polymerization variable and inputting the determined plurality of main components into the second model.
상기 제어부는, 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수에 대응되는 학습 데이터를 이용하여 상기 중합체의 품질을 결정할 수 있는 복수의 모델 각각의 성능 지표를 산출하고, 산출된 성능 지표에 기반하여 상기 중합체의 품질 예측 성능이 가장 좋은 모델을 상기 제2 모델로 설정하도록 구성될 수 있다.The control unit calculates performance indicators for each of a plurality of models capable of determining the quality of the polymer using learning data corresponding to the process variables and the polymerization variables, and predicts the quality of the polymer based on the calculated performance indicators. It may be configured to set the model with the best performance as the second model.
본 발명의 다른 측면에 따른 중합체 공정 시스템은 본 발명의 일 측면에 따른 중합체 품질 예측 장치를 포함할 수 있다.A polymer processing system according to another aspect of the present invention may include a polymer quality prediction device according to an aspect of the present invention.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 중합체 품질 예측 방법은 반응기에 유입되는 원료로부터 중합체가 생성되는 공정에서 상기 중합체의 품질을 예측하기 위한 방법으로서, 상기 원료 및 상기 반응기에 대해 측정 가능한 공정 변수를 측정하는 측정 단계; 미리 설정된 제1 모델을 이용하여 상기 공정 변수로부터 상기 원료 및 상기 중합체에 대한 중합 변수를 산출하는 중합 변수 산출 단계; 및 미리 설정된 제2 모델을 이용하여 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수로부터 상기 중합체의 품질을 예측하는 품질 예측 단계를 포함할 수 있다.A polymer quality prediction method according to another aspect of the present invention is a method for predicting the quality of the polymer in a process in which a polymer is produced from raw materials flowing into a reactor, and includes measuring measurable process variables for the raw materials and the reactor. measurement step; A polymerization variable calculation step of calculating polymerization variables for the raw material and the polymer from the process variables using a preset first model; And it may include a quality prediction step of predicting the quality of the polymer from the process variables and the polymerization variables using a preset second model.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중합체의 품질이 실시간으로 예측 평가될 수 있는 장점이 있다.According to one aspect of the present invention, there is an advantage that the quality of the polymer can be predicted and evaluated in real time.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 머신 러닝 기반의 모델을 이용하여 이론 기반 식이 존재하지 않는 유동성 및/또는 색상과 같은 품질 지표에 대해서도 예측할 수 있는 장점이 있다.Additionally, according to one aspect of the present invention, there is an advantage of being able to predict quality indicators such as fluidity and/or color for which no theory-based formula exists using a machine learning-based model.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중합체의 품질 예측 과정에서 공정 변수 및 중합 변수를 모두 고려하기 때문에, 중합체의 품질 예측 결과의 정확도가 향상될 수 있다.Additionally, according to one aspect of the present invention, since both process variables and polymerization variables are considered in the polymer quality prediction process, the accuracy of polymer quality prediction results can be improved.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 SAN 수지 공정 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 중합체의 품질이 예측되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합 변수의 일 예시를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치가 중합체의 유동성에 대한 복수의 모델의 성능 지표를 산출한 결과를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 실험 결과 중 GPR에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치가 중합체의 색상에 대한 복수의 모델의 성능 지표를 산출한 결과를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 실험 결과 중 GPR에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중합체 품질 예측 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.The following drawings attached to this specification serve to further understand the technical idea of the present invention along with the detailed description of the invention described later, and therefore the present invention should not be construed as limited to the matters described in such drawings.
Figure 1 is a diagram schematically showing the SAN resin processing process.
Figure 2 is a diagram schematically showing a polymer quality prediction device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram schematically showing the process of predicting the quality of a polymer according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram schematically showing an example of polymerization variables according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram schematically showing the results of calculating performance indicators of a plurality of models for polymer fluidity by a polymer quality prediction device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the experimental results for GPR among the experimental results of FIG. 5.
Figure 7 is a diagram schematically showing the results of calculating performance indices of a plurality of models for the color of a polymer by a polymer quality prediction device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the experimental results for GPR among the experimental results of FIG. 7.
Figure 9 is a diagram schematically showing a polymer quality prediction method according to another embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., are used for the purpose of distinguishing one of the various components from the rest, and are not used to limit the components by such terms.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless specifically stated to the contrary.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Additionally, throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this refers not only to the case where it is "directly connected" but also to the case where it is "indirectly connected" with another element in between. Includes.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram schematically showing a polymer
중합체 품질 예측 장치(100)는 반응기(20)에 유입되는 원료(10)로부터 중합체가 생성되는 공정에서 중합체의 품질(v3)을 예측하기 위한 장치이다.The polymer
예컨대, 도 1의 실시예에 따른 SAN 수지를 생성하기 위한 공정에서, 중합체 품질 예측 장치(100)는 SAN 수지의 품질을 미리 예측할 수 있다.For example, in the process for producing the SAN resin according to the embodiment of FIG. 1, the polymer
도 2를 참조하면, 중합체 품질 예측 장치(100)는 측정부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the polymer
측정부(110)는 원료(10) 및 반응기(20)에 대해 측정 가능한 공정 변수(v1)를 측정하도록 구성될 수 있다.The
구체적으로, 측정부(110)는 중합체 공정 과정에서 센서를 통해 측정될 수 있는 다양한 공정 변수(v1)를 측정할 수 있다.Specifically, the
예컨대, 측정부(110)는 원료(10)의 유량을 측정하고, 반응기(20)의 온도 및 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 즉, 공정 변수(v1)는 원료(10)의 유량과 반응기(20)의 온도 및 압력을 포함하도록 구성될 수 있다.For example, the
도 1의 실시예에서, 측정부(110)는 AMS, AN, SM 및 개시제를 포함하는 원료(10)의 유량을 측정할 수 있다. 또한, 측정부(110)는 MMX 및 MMR의 유량을 더 측정할 수 있다. 또한, 측정부(110)는 제1 및 제2 반응기(22)의 온도 및 압력을 측정할 수 있다. 또한, 측정부(110)는 제1 반응기(21)의 전류와 제2 반응기(22)의 레벨 및 전류를 더 측정할 수 있다.In the embodiment of FIG. 1, the measuring
이상으로 설명한 공정 변수(v1) 외에도 중합체의 공정 과정에서 센싱할 수 있는 요인들은 측정부(110)에 의해 측정되고, 공정 변수(v1)에 포함될 수 있다.In addition to the process variable (v1) described above, factors that can be sensed during the polymer processing process are measured by the measuring
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 중합체의 품질(v3)이 예측되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 3은 중합체의 품질(v3)을 예측하는 제어부(120)의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram schematically showing the process of predicting polymer quality (v3) according to an embodiment of the present invention. Specifically, Figure 3 is a diagram schematically showing the operation process of the
제어부(120)는 미리 설정된 제1 모델(m1)을 이용하여 공정 변수(v1)로부터 원료(10) 및 중합체에 대한 중합 변수(v2)를 산출하도록 구성될 수 있다. The
여기서, 제1 모델(m1)은 열역학 모델에 기반하여 중합체의 공정을 모사하도록 미리 설정된 모델일 수 있다. 예컨대, 제1 모델(m1)은 POLYNRTL(Polymer non-random two-liquid) 열역학 모델일 수 있다. 구체적인 예로, 제1 모델(m1)은 ASPEN PLUS 모델이 적용될 수 있다. Here, the first model (m1) may be a model preset to simulate the polymer process based on a thermodynamic model. For example, the first model (m1) may be a polymer non-random two-liquid (POLYNRTL) thermodynamic model. As a specific example, the ASPEN PLUS model may be applied to the first model (m1).
그리고, 중합 변수(v2)는 원료(10) 및 중합체의 화학적 특성을 나타내는 변수일 수 있다. 예컨대, 중합 변수(v2)는 원료(10)의 몰유량과 몰분율 및 중합체의 유량, 모멘트, 중합도, 분자량, 분자량 분포의 분산도, 시간당 LCB(long chain branch)의 개수와 소정의 원료(10)당 CB(chain branch)의 개수 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.And, the polymerization variable (v2) may be a variable representing the chemical properties of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합 변수(v2)의 일 예시를 개략적으로 나타낸 도면이다. 예컨대, 비제한적인 도 4의 실시예를 참조하면, 중합 변수(v2)는 시간당 생성되는 고분자의 유량(Rp), 0차 내지 2차 모멘트(ZMOM, FMOM, SMOM), 시간당 단량체 i(예컨대, i는 Sm, AN 및 AMS)의 몰유량(SFLOW), 단량체 i의 몰분율(SFRAC), 개수 평균 고분자 중합도(DP), 질량 평균 고분자 중합도(DPW), 개수 평균 분자량(MWN), 질량 평균 분자량(MWW), 고분자 분자량 분포의 분산도(PDI), 시간당 LCB의 개수(LCB) 및 소정이 원료당(예컨대, 단량체 1,000개당) CB의 개수(FLCB) 등을 포함할 수 있다.Figure 4 is a diagram schematically showing an example of a polymerization variable (v2) according to an embodiment of the present invention. For example, referring to the non-limiting example of FIG. 4, the polymerization variable (v2) is the flow rate of polymer produced per hour (Rp), zero to second order moments (ZMOM, FMOM, SMOM), and monomer i per hour (e.g., i is the molar flow rate (SFLOW) of Sm, AN and AMS), mole fraction of monomer i (SFRAC), number average degree of polymerization (DP), mass average degree of polymerization (DPW), number average molecular weight (MWN), mass average molecular weight ( MWW), dispersion of polymer molecular weight distribution (PDI), number of LCBs per hour (LCB), and number of CBs per predetermined raw material (e.g., per 1,000 monomers) (FLCB).
구체적으로, 제어부(120)는 공정 변수(v1)를 제1 모델(m1)에 입력하고, 제1 모델(m1)의 출력에 기반하여 원료(10) 및 중합체의 화학적 특성을 나타내는 중합 변수(v2)를 산출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3의 실시예에서, 제1 모델(m1)은 공정 변수(v1)를 입력받고, 중합 변수(v2)를 출력하도록 미리 설정될 수 있다. Specifically, the
제어부(120)는 미리 설정된 제2 모델(m2)을 이용하여 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)로부터 중합체의 품질(v3)을 예측하도록 구성될 수 있다.The
여기서, 제2 모델(m2)은 머신 러닝에 기반하여 중합체의 품질(v3) 변수를 예측하도록 미리 설정된 모델일 수 있다. 예컨대, 제2 모델(m2)은 PLS(partial least squares), Tree, SVM(support vector machine), ANN(artificial neural network) 및 GPR(Gaussian process regression) 등이 적용될 수 있다.Here, the second model (m2) may be a preset model to predict the quality (v3) variable of the polymer based on machine learning. For example, partial least squares (PLS), Tree, support vector machine (SVM), artificial neural network (ANN), and Gaussian process regression (GPR) may be applied to the second model (m2).
예컨대, 도 3의 실시예에서, 제2 모델(m2)은 공정 변수(v1)와 중합 변수(v2)를 입력받고, 중합체의 품질(v3)을 출력하도록 미리 설정될 수 있다. 즉, 제1 모델(m1)에서 출력되는 중합 변수(v2)뿐만 아니라 측정부(110)에 의해 센싱되는 공정 변수(v1)가 제2 모델(m2)에 입력될 수 있다. For example, in the embodiment of FIG. 3, the second model (m2) may be preset to receive process variables (v1) and polymerization variables (v2) and output polymer quality (v3). That is, not only the polymerization variable (v2) output from the first model (m1) but also the process variable (v1) sensed by the measuring
구체적으로, 제어부(120)는 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)를 제2 모델(m2)에 입력하고, 제2 모델(m2)의 출력에 기반하여 중합체의 품질(v3)을 예측하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3의 실시예에서, 제2 모델(m2)은 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)를 입력받고, 중합체의 품질(v3)을 출력하도록 미리 설정될 수 있다. Specifically, the
예컨대, 제어부(120)는 중합체의 품질(v3)로서 중합체의 유동성, 색상 및 굴절률 중 적어도 하나를 예측하도록 구성될 수 있다. For example, the
본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치(100)는 머신 러닝 기반 모델(제2 모델(m2))을 이용하여, 측정부(110)를 통해서 측정되는 공정 변수(v1)와 열역학적 모델(제1 모델(m1))을 이용하여 획득된 중합 변수(v2)로부터 중합체의 품질(v3)을 예측할 수 있다. 즉, 중합체의 품질(v3)은 공정 변수(v1)가 측정되면 즉시 예측될 수 있기 때문에, 중합체의 제조 공정에서 실시간으로 품질이 예측될 수 있다. 즉, 실시간으로 중합체의 품질(v3)이 모니터링될 수 있기 때문에, 공정 과정에서의 다양한 설비의 동작이 제어될 수 있고, 공정의 최적화가 실시간으로 진행될 수 있다. 따라서, 중합체 품질 예측 장치(100)가 이용됨으로써, 중합체의 수율이 유의미하게 향상될 수 있다.The polymer
한편, 중합체 품질 예측 장치(100)에 구비된 제어부(120)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 제어부(120)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(120)에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 제어부(120) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(120)와 연결될 수 있다.Meanwhile, the
또한, 중합체 품질 예측 장치(100)는 저장부(130)를 더 포함할 수 있다. 저장부(130)는 중합체 품질 예측 장치(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(130)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(130)는 제어부(120)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.Additionally, the polymer
예컨대, 측정부(110)에서 측정된 공정 변수(v1)는 제어부(120)로 바로 송신되거나 저장부(130)에 저장될 수 있다. 또한, 제1 모델(m1) 및 제2 모델(m2)에 관련된 수학식 및 관계식은 저장부(130)에 미리 저장될 수 있다. 제어부(120)는 저장부(130)에 접근하여 공정 변수(v1), 제1 모델(m1) 및 제2 모델(m2)에 관련된 정보들을 획득할 수도 있다.For example, the process variable v1 measured by the
제어부(120)는 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)에 대한 복수의 주성분을 결정하도록 구성될 수 있다.The
예컨대, 제어부(120)는 주성분 분석(principal component analysis, PCA)을 이용하여 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)의 조합으로부터 복수의 주성분을 결정할 수 있다. 이를 위해, 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)는 직교성을 갖는 데이터일 수 있다.For example, the
여기서, 각각의 주성분은 원 데이터(공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2))의 조합을 의미하며, 제1 주성분(PC1)은 원 데이터의 분포를 가장 많이 보존하고, 제2 주성분(PC2)은 원 데이터의 분포를 제1 주성분(PC1) 다음으로 많이 보존할 수 있다.Here, each principal component refers to a combination of raw data (process variable (v1) and polymerization variable (v2)), with the first principal component (PC1) preserving the distribution of the original data the most, and the second principal component (PC2) can preserve the distribution of the original data next to the first principal component (PC1).
그리고, 제어부(120)는 결정된 복수의 주성분을 제2 모델(m2)에 입력함으로써 중합체의 품질(v3)을 예측하도록 구성될 수 있다.In addition, the
즉, 중합체 품질 예측 장치(100)는 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)에 대한 복수의 주성분에 기반하여 중합체의 품질(v3)을 보다 정확하게 예측할 수 있다. That is, the polymer
제어부(120)는 중합체의 품질(v3)을 보다 신속하게 예측하고, 불필요하게 시스템 자원이 낭비되는 것을 방지하기 위하여, 결정된 복수의 주성분 중 일부만 제2 모델(m2)에 입력할 수 있다. In order to more quickly predict the quality (v3) of the polymer and prevent unnecessary waste of system resources, the
구체적으로, 제어부(120)는 선택되는 주성분의 누적 분포가 임계값을 초과할 때까지 결정된 복수의 주성분을 하나씩 선택할 수 있다. 예컨대, 제어부(120)는 제1 주성분(PC1), 제2 주성분(PC2), 제3 주성분(PC3) 순서로 주성분을 하나씩 선택할 수 있다. 그리고, 선택된 주성분의 누적 분포가 임계값을 초과하면, 주성분 선택을 중단할 수 있다.Specifically, the
예컨대, 임계값이 60%이고, 제1 내지 제3 주성분(PC1, PC2, PC3)의 분포는 각각 36%, 19% 및 12%라고 가정한다. 누적 분포가 0%이므로, 제어부(120)는 제1 주성분(PC1)을 선택할 수 있다. 누적 분포가 36%이므로, 제어부(120)는 제2 주성분(PC2)을 선택할 수 있다. 누적 분포는 55%이므로, 제어부(120)는 제3 주성분(PC3)을 선택할 수 있다. 누적 분포가 67%이므로, 제어부(120)는 주성분 선택을 종료할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 선택된 제1 내지 제3 주성분(PC1, PC2, PC3)을 제2 모델(m2)에 입력함으로써 중합체의 품질(v3)을 예측할 수 있다.For example, assume that the threshold is 60% and the distributions of the first to third principal components (PC1, PC2, PC3) are 36%, 19%, and 12%, respectively. Since the cumulative distribution is 0%, the
즉, 중합체 품질 예측 장치(100)는 복수의 주성분 중 일부를 이용하여 중합체의 품질(v3)을 실시간으로 예측할 수 있다. 또한, 중합체 품질 예측 장치(100)는 예측되는 중합체의 품질(v3)에 대한 신뢰도가 확보될 수 있는 수준에서 주성분의 개수를 감축함으로써, 중합체의 품질(v3) 예측 과정에서 시스템 자원이 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.That is, the polymer
제어부(120)는 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)에 대응되는 학습 데이터를 이용하여 중합체의 품질(v3)을 결정할 수 있는 복수의 모델 각각의 성능 지표를 산출하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 산출된 성능 지표에 기반하여 중합체의 품질(v3) 예측 성능이 가장 좋은 모델을 제2 모델(m2)로 설정하도록 구성될 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치(100)가 중합체의 유동성에 대한 복수의 모델의 성능 지표를 산출한 결과를 개략적으로 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 5에서 공정 변수에 대한 성능 지표는, 각각의 모델에 공정 변수만 입력된 경우의 성능 지표이다. 그리고, 공정 변수 및 종합 변수에 대한 성능 지표는, 본 발명에 따라 각각이 모델에 공정 변수 및 중합 변수가 입력된 경우의 성능 지표이다. 증감률은 공정 변수만 입력된 결과와 공정 변수 및 중합 변수가 모두 입력된 결과의 증감률을 나타낸다.Figure 5 is a diagram schematically showing the results of the polymer
도 6은 도 5의 실험 결과 중 GPR에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다. 도 6에서, X축은 시간을 나타낼 수 있다. Y축은 유동성으로, 용융 지수(melting index, MI)를 나타낼 수 있다.FIG. 6 is a diagram showing the experimental results for GPR among the experimental results of FIG. 5. In Figure 6, the X-axis may represent time. The Y-axis is fluidity and can represent the melting index (MI).
R2는 통계학에서 사용되는 결정 계수(coefficient of determination)로서, 추정 모델의 적합도를 평가하는 지표일 수 있다. R2의 값은 0에서 1사이에 포함될 수 있으며, 1에 가까울수록 좋은 성능의 모델일 수 있다.R 2 is a coefficient of determination used in statistics and may be an index for evaluating the suitability of an estimated model. The value of R 2 can be between 0 and 1, and the closer it is to 1, the better the performance of the model.
RMSE(root mean square error)는 평균 제곱근 오차로서, 추정 모델이 예측한 값과 실제 측정된 값의 차이를 다룰 때 사용되는 지표일 수 있다. RMSE는 추정 모델의 정밀도(precision)을 나타내는데 적합한 지표로 알려져 있다. RMSE가 0에 가까울수록 좋은 성능의 모델일 수 있다.RMSE (root mean square error) is the root mean square error and may be an indicator used when dealing with the difference between the value predicted by the estimation model and the actual measured value. RMSE is known to be an appropriate indicator for indicating the precision of an estimation model. The closer the RMSE is to 0, the better the model may be.
MAPE(mean absolute percentage error)는 평균 절대비 오차로서, 평균 절대 백분율 편차(mean absolute percentage deviation, MAPD)라고도 한다. MAPE는 실제 측정된 값 대비 오차의 절대값의 평균 비율을 의미한다. MAPE가 0에 가까울수록 좋은 성능의 모델일 수 있다.MAPE (mean absolute percentage error) is the mean absolute percentage error, also called mean absolute percentage deviation (MAPD). MAPE means the average ratio of the absolute value of the error compared to the actual measured value. The closer MAPE is to 0, the better the model may be.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제어부(120)는 PLS, Tree, SVM, ANN 및 GPR을 이용하여 중합체의 유동성을 예측할 수 있다. 여기서, PLS, Tree, SVM, ANN 및 GPR에 관한 관계식 등은 저장부(130)에 미리 저장될 수 있다. 실험 결과, GPR의 R2가 가장 크고, RMSE 및 MAPE가 가장 작기 때문에, 제어부(120)는 중합체의 유동성을 예측하기 위한 제2 모델(m2)로 GPR 모델을 설정할 수 있다.For example, in the embodiment of Figure 5, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치(100)가 중합체의 색상에 대한 복수의 모델의 성능 지표를 산출한 결과를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7의 공정 변수에 대한 성능 지표, 공정 변수 및 중합 변수에 대한 성능 지표 및 증감률은, 앞서 도 5를 참조하여 설명한 바와 동일하다.Figure 7 is a diagram schematically showing the results of the polymer
도 8은 도 7의 실험 결과 중 GPR에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다. 도 8에서 X축은 시간을 나타낼 수 있다. Y축은 색상으로, CIELAB color space의 b값을 나타낼 수 있다.FIG. 8 is a diagram showing the experimental results for GPR among the experimental results of FIG. 7. In Figure 8, the X-axis may represent time. The Y axis is a color and can represent the b value of CIELAB color space.
예컨대, 도 7의 실시예에서, 제어부(120)는 PLS, Tree, SVM, ANN 및 GPR을 이용하여 중합체의 색상을 예측할 수 있다. 실험 결과, GPR의 R2가 가장 크고, RMSE 및 MAPE가 가장 작기 때문에, 제어부(120)는 중합체의 색상을 예측하기 위한 제2 모델(m2)로 GPR 모델을 설정할 수 있다.For example, in the embodiment of Figure 7, the
도 5 및 도 7을 참조하면, 제어부(120)는 중합체의 유동성 및 색상을 예측하기 위한 제2 모델(m2)을 GPR 모델로 설정할 수 있다. Referring to Figures 5 and 7, the
이러한 실시예와 달리, 중합체의 품질(v3) 각각에 대한 최적의 모델이 상이한 경우, 제어부(120)는 중합체의 품질(v3) 각각에 대한 제2 모델(m2)을 서로 다르게 설정할 수도 있다. 즉, 제어부(120)는 중합체의 각각의 품질에 대해서 최적의 제2 모델(m2)을 설정함으로써, 해당 품질에 대한 예측 정확도를 향상시킬 수 있다. Unlike this embodiment, when the optimal model for each polymer quality (v3) is different, the
더 나아가, 제어부(120)는 중합체의 각각의 품질에 대한 제2 모델(m2)을 독립적으로 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 제2 모델(m2)에 대응되는 최적의 주성분을 제2 모델(m2)별로 독립적으로 설정할 수도 있다. 따라서, 제어부(120)는 중합체의 여러 품질을 예측하는데 시스템 자원의 불필요한 낭비를 줄이고, 예측 결과에 대한 정확도를 높일 수 있다.Furthermore, the
본 발명의 다른 실시예에 따른 중합체 공정 시스템은 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 품질 예측 장치(100)를 포함할 수 있다.A polymer processing system according to another embodiment of the present invention may include a polymer
예컨대, 중합체 공정 시스템은 원료(10)가 통과하는 원료(10) 유입 라인; 원료(10) 유입 라인에 연결된 반응기(20); 반응기(20)와 연결된 휘발조(30); 비휘발 원료(10)가 통과되며 원료(10) 유입 라인에 연결된 순환 라인; 및 중합체 품질 예측 장치(100)를 포함할 수 있다.For example, a polymer processing system may include a
구체적으로, 중합체 품질 예측 장치(100)의 측정부(110)는 원료(10) 유입 라인, 반응기(20), 휘발조(30) 및 순환 라인에 각각 구비되어 공정 변수(v1)를 측정할 수 있다. 제어부(120)는 측정부(110)와 유선 및/또는 무선으로 연결되어 측정부(110)로부터 공정 변수(v1)를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 도 3의 실시예와 같이, 공정 변수(v1)를 제1 모델(m1)에 입력하여 중합 변수(v2)를 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 공정 변수(v1)와 중합 변수(v2)를 제2 모델(m2)에 입력하여, 반응기(20) 및 휘발조(30)를 거쳐 원료(10)로부터 생산되는 중합체의 품질(v3)을 실시간으로 예측할 수 있다.Specifically, the measuring
중합체 공정 시스템에 따르면, 실시간으로 예측되는 중합체의 품질(v3)이 모니터링될 수 있으므로, 공정 과정에서의 다양한 설비(예컨대, 밸브, 펌프 등)의 동작이 제어될 수 있고, 공정의 최적화가 실시간으로 진행될 수 있다. 따라서, 생산되는 중합체의 품질(v3)이 균일하고, 향상될 수 있다.According to the polymer processing system, the predicted polymer quality (v3) can be monitored in real time, so the operation of various equipment (e.g. valves, pumps, etc.) in the process can be controlled and the optimization of the process can be done in real time. It can proceed. Therefore, the quality (v3) of the produced polymer is uniform and can be improved.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중합체 품질 예측 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 9 is a diagram schematically showing a polymer quality prediction method according to another embodiment of the present invention.
바람직하게, 중합체 품질 예측 방법은 반응기(20)에 유입되는 원료(10)로부터 중합체가 생성되는 공정에서 중합체의 품질(v3)을 예측하기 위한 방법으로, 이 방법의 각 단계는 중합체 품질 예측 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.Preferably, the polymer quality prediction method is a method for predicting the quality (v3) of the polymer in a process in which a polymer is produced from the
도 9를 참조하면, 중합체 품질 에측 방법은 측정 단계(S100), 중합 변수(v2) 산출 단계(S200) 및 품질 예측 단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the polymer quality prediction method may include a measurement step (S100), a polymerization variable (v2) calculation step (S200), and a quality prediction step (S300).
측정 단계(S100)는 원료(10) 및 반응기(20)에 대해 측정 가능한 공정 변수(v1)를 측정하는 단계로서, 측정부(110)에 의해 수행될 수 있다.The measurement step (S100) is a step of measuring a measurable process variable (v1) for the
구체적으로, 측정부(110)는 중합체 공정 과정에서 센서를 통해 측정될 수 있는 다양한 공정 변수(v1)를 측정할 수 있다.Specifically, the measuring
예컨대, 측정부(110)는 원료(10)의 유량을 측정하고, 반응기(20)의 온도 및 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 즉, 공정 변수(v1)는 원료(10)의 유량과 반응기(20)의 온도 및 압력을 포함하도록 구성될 수 있다.For example, the measuring
중합 변수(v2) 산출 단계(S200)는 미리 설정된 제1 모델(m1)을 이용하여 공정 변수(v1)로부터 원료(10) 및 중합체에 대한 중합 변수(v2)를 산출하는 단계로서 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.The polymerization variable (v2) calculation step (S200) is a step of calculating the polymerization variable (v2) for the
구체적으로, 제어부(120)는 공정 변수(v1)를 제1 모델(m1)에 입력하고, 제1 모델(m1)의 출력에 기반하여 원료(10) 및 중합체의 화학적 특성을 나타내는 중합 변수(v2)를 산출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3의 실시예에서, 제1 모델(m1)은 공정 변수(v1)를 입력받고, 중합 변수(v2)를 출력하도록 미리 설정될 수 있다. Specifically, the
품질 예측 단계(S300)는 미리 설정된 제2 모델(m2)을 이용하여 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)로부터 중합체의 품질(v3)을 예측하는 단계로서 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.The quality prediction step (S300) is a step of predicting the quality of the polymer (v3) from the process variable (v1) and the polymerization variable (v2) using a preset second model (m2) and can be performed by the
구체적으로, 제어부(120)는 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)를 제2 모델(m2)에 입력하고, 제2 모델(m2)의 출력에 기반하여 중합체의 품질(v3)을 예측하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3의 실시예에서, 제2 모델(m2)은 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)를 입력받고, 중합체의 품질(v3)을 출력하도록 미리 설정될 수 있다. Specifically, the
보다 구체적으로, 제어부(120)는 공정 변수(v1) 및 중합 변수(v2)에 대한 복수의 주성분을 결정하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 결정된 복수의 주성분을 제2 모델(m2)에 입력함으로써 중합체의 품질(v3)을 예측하도록 구성될 수 있다.More specifically, the
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented through devices and methods, but may also be implemented through a program that realizes the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.In addition, the present invention described above is capable of various substitutions, modifications and changes without departing from the technical spirit of the present invention to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings, and all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made.
10: 원료
20: 반응기
21: 제1 반응기
22: 제2 반응기
30: 휘발조
100: 중합체 품질 예측 장치
110: 측정부
120: 제어부
130: 저장부10: Raw materials
20: reactor
21: first reactor
22: second reactor
30: Volatilization tank
100: Polymer quality prediction device
110: measuring unit
120: control unit
130: storage unit
Claims (10)
상기 원료 및 상기 반응기에 대해 측정 가능한 공정 변수를 측정하도록 구성된 측정부; 및
미리 설정된 제1 모델을 이용하여 상기 공정 변수로부터 상기 원료 및 상기 중합체에 대한 중합 변수를 산출하고, 미리 설정된 제2 모델을 이용하여 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수로부터 상기 중합체의 품질을 예측하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
In a device for predicting the quality of the polymer in the process in which the polymer is produced from raw materials flowing into the reactor,
a measuring unit configured to measure measurable process variables for the raw material and the reactor; and
A control unit configured to calculate polymerization variables for the raw material and the polymer from the process variables using a preset first model, and predict the quality of the polymer from the process variables and the polymerization variables using a preset second model. A polymer quality prediction device comprising a.
상기 측정부는,
상기 원료의 유량을 측정하고, 상기 반응기의 온도 및 압력을 측정하도록 구성되고,
상기 공정 변수는,
상기 원료의 유량과 상기 반응기의 온도 및 압력을 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
According to paragraph 1,
The measuring unit,
configured to measure the flow rate of the raw material and the temperature and pressure of the reactor,
The process variables are,
A polymer quality prediction device, characterized in that it is configured to include the flow rate of the raw material and the temperature and pressure of the reactor.
상기 제1 모델은,
열역학 모델에 기반하여 상기 중합체의 공정을 모사하도록 미리 설정된 모델이고,
상기 제어부는,
상기 공정 변수를 상기 제1 모델에 입력하고, 상기 제1 모델의 출력에 기반하여 상기 원료 및 상기 중합체의 화학적 특성을 나타내는 상기 중합 변수를 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
According to paragraph 1,
The first model is,
It is a model preset to simulate the polymer process based on a thermodynamic model,
The control unit,
A polymer quality prediction device, characterized in that it is configured to input the process variables into the first model and calculate the polymerization variables representing chemical properties of the raw material and the polymer based on the output of the first model.
상기 중합 변수는,
상기 원료의 몰유량과 몰분율 및 상기 중합체의 유량, 모멘트, 중합도, 분자량, 분자량 분포의 분산도, 시간당 LCB의 개수와 소정의 원료당 CB의 개수 중 적어도 하나를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
According to paragraph 3,
The polymerization variable is,
Polymer quality prediction, characterized in that it is configured to include at least one of the molar flow rate and mole fraction of the raw materials and the flow rate, moment, degree of polymerization, molecular weight, dispersion of molecular weight distribution, the number of LCBs per hour, and the number of CBs per predetermined raw material. Device.
상기 제2 모델은,
머신 러닝에 기반하여 상기 중합체의 품질 변수를 예측하도록 미리 설정된 모델이고,
상기 제어부는,
상기 공정 변수 및 상기 중합 변수를 상기 제2 모델에 입력하고, 상기 제2 모델의 출력에 기반하여 상기 중합체의 품질을 예측하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
According to paragraph 1,
The second model is,
It is a preset model to predict quality variables of the polymer based on machine learning,
The control unit,
A polymer quality prediction device, characterized in that it is configured to input the process variables and the polymerization variables into the second model and predict the quality of the polymer based on the output of the second model.
상기 제어부는,
상기 중합체의 품질로서 상기 중합체의 유동성, 색상 및 굴절률 중 적어도 하나를 예측하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
According to clause 5,
The control unit,
A polymer quality prediction device, characterized in that it is configured to predict at least one of fluidity, color, and refractive index of the polymer as the quality of the polymer.
상기 제어부는,
상기 공정 변수 및 상기 중합 변수에 대한 복수의 주성분을 결정하고, 결정된 복수의 주성분을 상기 제2 모델에 입력함으로써 상기 중합체의 품질을 예측하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
According to clause 5,
The control unit,
A polymer quality prediction device, characterized in that it is configured to predict the quality of the polymer by determining a plurality of main components for the process variable and the polymerization variable and inputting the determined plurality of main components into the second model.
상기 제어부는,
상기 공정 변수 및 상기 중합 변수에 대응되는 학습 데이터를 이용하여 상기 중합체의 품질을 결정할 수 있는 복수의 모델 각각의 성능 지표를 산출하고, 산출된 성능 지표에 기반하여 상기 중합체의 품질 예측 성능이 가장 좋은 모델을 상기 제2 모델로 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 장치.
In clause 7,
The control unit,
Using the learning data corresponding to the process variables and the polymerization variables, performance indicators of each of a plurality of models capable of determining the quality of the polymer are calculated, and based on the calculated performance indicators, the quality prediction performance of the polymer is the best. A polymer quality prediction device, characterized in that it is configured to set a model to the second model.
A polymer processing system comprising a polymer quality prediction device according to any one of claims 1 to 8.
상기 원료 및 상기 반응기에 대해 측정 가능한 공정 변수를 측정하는 측정 단계;
미리 설정된 제1 모델을 이용하여 상기 공정 변수로부터 상기 원료 및 상기 중합체에 대한 중합 변수를 산출하는 중합 변수 산출 단계; 및
미리 설정된 제2 모델을 이용하여 상기 공정 변수 및 상기 중합 변수로부터 상기 중합체의 품질을 예측하는 품질 예측 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 품질 예측 방법.In a method for predicting the quality of the polymer in a process in which the polymer is produced from raw materials flowing into the reactor,
A measurement step of measuring measurable process variables for the raw material and the reactor;
A polymerization variable calculation step of calculating polymerization variables for the raw material and the polymer from the process variables using a preset first model; and
A polymer quality prediction method comprising a quality prediction step of predicting the quality of the polymer from the process variables and the polymerization variables using a preset second model.
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