RU2800300C1

RU2800300C1 - Method of control of production facilities, device of control of production facilities and method of operation of production facilities

Info

Publication number: RU2800300C1
Application number: RU2022112691A
Authority: RU
Inventors: Томохико ИТО; Кадзухира ИТИКАВА; Тэцуя ЯМАМОТО; Синго СУГИОКА; Хироюки СИМАМОТО
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2023-07-19

Abstract

FIELD: monitoring devices.

SUBSTANCE: group of inventions relates to a method and device for monitoring production facilities for monitoring the operating status of a plurality of production facilities of the same type located at a plurality of production sites. The stage of preparing information for data transmission for each of the production facilities for each of the production sites, the stage of data accumulation in a computer located at the place of data accumulation, the stage of analysing the current operating state on each of the production facilities and the stage of determining the operating state are carried out. At the same time, in the step of determining the operating state, it is determined whether the operation is abnormal on each of the production tools based on the operational indicators obtained from the operational data in the data analysis step, and the operational indicators have been converted to the same scale to allow comparison of the operating states of the production facilities of the same type with different characteristics.

EFFECT: reliable fault detection without requiring a large amount of labour resources and immediate action to eliminate them.

7 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к способу контроля производственных средств для контроля рабочего состояния множества производственных средств одного и того же вида, расположенных на множестве производственных участков, к устройству контроля производственных средств и способу эксплуатации производственных средств.The present invention relates to a method for monitoring production facilities for monitoring the operating status of a plurality of production facilities of the same kind located in a plurality of production sites, a device for monitoring production facilities, and a method for operating production facilities.

Уровень техникиState of the art

В обрабатывающей промышленности, которая требует большого количества крупноразмерных производственных средств для производства изделий, объединение производственных средств в одном месте может потребовать огромной производственной площадки и включает в себя риск полной остановки производства в случае серьезного бедствия, такого как землетрясение, поэтому производственные участки часто распределяются по всей стране или иногда за границей. В этом случае производственный план составляется для в каждого производственного участка, и производственные средства эксплуатируют в соответствии с производственным планом.In the manufacturing industry, which requires a large number of large-scale production facilities to manufacture products, consolidating production facilities in one location may require a huge production site and involves the risk of completely stopping production in the event of a major disaster such as an earthquake, so production sites are often distributed throughout the country or sometimes abroad. In this case, a production plan is drawn up for each production site, and the production facilities are operated in accordance with the production plan.

В черной металлургии металлургические заводы часто располагаются во множестве мест. На интегрированных металлургических заводах, на которых производственные средства, начиная с входных процессов и до выходных процессов, интегрируются, производственные средства, такие как доменная печь для производства чугуна, конвертер для регулирования компонентов расплавленного чугуна, произведенного в доменной печи, средства непрерывной разливки для отверждения расплавленного чугуна в слябы и средства горячей прокатки для вальцовки плит в более тонкие пластины на металлургических заводах часто устанавливаются вместе. До сегодняшнего времени определение нарушений при работе этих производственных средств выполнялось для каждого производственного средства на каждом производственном участке и каждое производственное оборудование обращалось с нарушениями индивидуально.In the iron and steel industry, smelters are often located in multiple locations. In integrated smelters, in which production facilities from input processes to output processes are integrated, production facilities such as a blast furnace for iron production, a converter for adjusting the components of molten iron produced in a blast furnace, continuous casting facilities for solidifying molten iron into slabs, and hot rolling facilities for rolling plates into thinner plates in metallurgical plants are often installed together. Until now, detection of disturbances in the operation of these production facilities was carried out for each production facility in each production area, and each production equipment dealt with violations individually.

Как правило, производственные средства управляются операционными операторами, проверяющими эксплуатационные данные. Когда определено, что операция проходит с нарушениями, рабочие условия изменяются, чтобы препятствовать распространению нарушения, таким образом, стабилизируя работу производственных средств. Технология обнаружения нарушений в доменных печах описана, например, в патентной литературе 1. Конкретно, значение статистической величины Q, которая представляет второй и последующие компоненты, полученные, выполняя основной анализ данных компонентов от манометров, установленных в шахте корпуса доменной печи, увеличивается, по мере того, как давление в шахте флюктуирует за счет причиняющей ущерб вентиляции доменной печи. В соответствии с технологией, описанной в патентной литературе 1, порог статистического значения Q устанавливается в нормальных условиях, полученных заранее, и когда статистическое значение Q превышает пороговое значение, принимается решение, что в доменной печи произошло эксплуатационное нарушение.As a rule, production facilities are managed by operational operators who check operational data. When it is determined that an operation is in violation, the operating conditions are changed to prevent the propagation of the violation, thus stabilizing the operation of the production facilities. A technology for detecting disturbances in blast furnaces is described, for example, in Patent Literature 1. Specifically, the value of the statistic Q, which represents the second and subsequent components obtained by performing a basic analysis of these components from pressure gauges installed in the shaft of the blast furnace body, increases as the pressure in the shaft fluctuates due to the damaging ventilation of the blast furnace. According to the technique described in Patent Literature 1, a Q statistic value threshold is set under normal conditions obtained in advance, and when the Q statistic value exceeds the threshold value, it is judged that an operational fault has occurred in the blast furnace.

ЛитератураLiterature

Патентная литератураPatent Literature

Патентная литература 1: японская выложенная патентная заявка №2017-128805Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-128805

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

В последние годы количество операционных операторов уменьшилось на фоне сокращения рабочей силы за счет упрощения бизнеса и снижения внутренней популяции рабочей силы. По существу, когда возникает операционное нарушение, необходимо временно остановить операцию и затем быстро предпринять необходимые меры, чтобы устранить неисправность. Однако, в связи с сокращением количества операционных операторов, большой объем работы, связанной с операцией, выполняется небольшим количеством операционных операторов. Кроме того, в такой операции, выполняемой меньшим количеством операторов, эксплуатационный опыт в случае нарушений не передается без проблем и продолжение операции без понимания аномальной ситуации в производственных средствах может привести к еще большим затруднениям, вызывая длительные простои и большие затраты на восстановление. Кроме того, эта ситуация затрудняет производство изделий и приводит к сокращению продажи изделий. В свете такого уровня техники, для различных процессов развиваются технологии обнаружения неисправностей, как описано выше. Однако, важно, чтобы эти технологии обнаружения неисправностей выполнялись достоверно и отражались в работе по предотвращению серьезных неисправностей производственных средств.In recent years, the number of operating operators has declined amid a shrinking workforce due to business simplification and a declining domestic workforce population. As such, when an operational disturbance occurs, it is necessary to temporarily stop the operation and then quickly take the necessary measures to eliminate the malfunction. However, due to the reduction in the number of operators, a large amount of work related to the operation is performed by a small number of operators. In addition, in such an operation performed by fewer operators, operational experience in case of disturbances is not transferred without problems, and continuing the operation without understanding the abnormal situation in the production facilities can lead to even more difficulties, causing long downtime and high recovery costs. In addition, this situation makes it difficult to manufacture products and leads to a reduction in the sale of products. In light of this state of the art, fault detection technologies are being developed for various processes as described above. However, it is important that these fault detection techniques are performed reliably and reflected in the work to prevent major facility faults.

Настоящее изобретение сделано с точки зрения представленной выше проблемы, и задача настоящего изобретения состоит в обеспечении способа контроля производственных средств, устройства контроля производственных средств и способа эксплуатации производственных средств, которые точно обнаруживают эксплуатационные неисправности в производственных средствах, не требуя большого объема трудовых ресурсов и позволяя немедленное действие по устранению эксплуатационных неисправностей.The present invention has been made in view of the above problem, and it is an object of the present invention to provide a facility monitoring method, a facility monitoring device, and a facility operating method that accurately detects operational faults in the facilities without requiring a large amount of manpower and allowing immediate action to correct operational faults.

Решение проблемыSolution

Способ контроля производственных средств по настоящему изобретению для контроля рабочего состояния множества производственных средств одного и того же вида, расположенных на множестве производственных участков, содержит: этап подготовки информацию для передачи данных, на котором собирают эксплуатационные данные каждого из производственных средств для каждого из производственных участков; этап накопления данных, на котором накапливают эксплуатационные данные, собранные на этапе подготовки информации для передачи данных, в компьютере, расположенном в месте накопления данных; этап анализа данных, на котором анализируют текущее рабочее состояние на каждом из производственных средств с использованием текущих эксплуатационных данные и прошлых эксплуатационных данных, накопленных на этапе накопления данных; и этап определения рабочего состояния, на котором определяют, является ли аномальной операция на каждом из производственных средств, на основе результата анализа на этапе анализа данных.The method for monitoring production facilities of the present invention for monitoring the operating status of a plurality of production facilities of the same kind located in a plurality of production sites comprises: a data transmission information preparation step of collecting operating data of each of the production equipment for each of the production sites; a data storage step of accumulating operational data collected in the data transmission information preparation step in a computer located at the data storage location; a data analysis step that analyzes the current operating state of each of the production means using the current operating data and the past operating data accumulated in the data accumulation step; and an operating state determination step of determining whether an operation is abnormal on each of the production means based on the analysis result of the data analysis step.

Количество позиций, названия позиций и единицы измерений эксплуатационных данных могут быть общими для производственных средств.The number of positions, the names of the positions, and the units of measurement of operational data can be common to production facilities.

Этап определения рабочего состояния может содержать этап определения, является операция аномальной на каждом из производственных средств, на основе индекса, полученного из эксплуатационных данных на этапе анализа данных.The step of determining the operating state may comprise a step of determining whether an operation is abnormal on each of the production means, based on an index obtained from the operating data in the data analysis step.

Этап подготовки информации для передачи данных может содержать этап объединения метаданных, содержащих по меньшей мере данные об условиях эксплуатации каждого из производственных средств в то время, когда получают эксплуатационные данные, этап накопления данных может содержать этап накопления метаданных, собранных на этапе подготовки информации для передачи данных в компьютер, этап анализа данных может содержать этап извлечения периода, в котором в прошлом условиях эксплуатации претерпевали изменение, подобное изменению в заданном периоде времени при текущих условиях эксплуатации, путем сравнения метаданных, полученных из текущей операции, с прошлыми метаданными, включающими в себя метаданные, полученные на других производственных средствах, и этап определения рабочего состояния может содержать этап определения, является ли операция на каждом из производственных средств аномальной, путем сравнения текущих эксплуатационных данных в периоде, извлеченном на этапе анализа данных, с прошлыми эксплуатационными данными.The step of preparing information for data transmission may include the step of combining metadata containing at least data on the operating conditions of each of the production tools at the time when operating data is obtained, the step of accumulating data may include the step of accumulating metadata collected in the step of preparing information for transmitting data to the computer, the step of analyzing data may comprise the step of extracting a period in which the past operating conditions underwent a change similar to a change in a given period of time under current operating conditions, by comparing the metadata obtained from the current operation with past metadata including metadata data obtained from other production facilities, and the step of determining the operating state may comprise the step of determining whether the operation on each of the production facilities is abnormal by comparing the current operating data in the period retrieved in the data analysis step with past operating data.

Этап определения рабочего состояния может содержать этап определения, является ли операция аномальной, c использованием эксплуатационного индикатора, эксплуатационных данных и по меньшей мере одного элемента метаданных условий эксплуатации, преобразованных к одной и той же шкале.The operation state determination step may comprise the step of determining whether the operation is abnormal using the operating indicator, operating data, and at least one operating condition metadata element converted to the same scale.

Способ контроля производственных средств может содержать этап отображения собранных эксплуатационных данных и результата анализа эксплуатационных данных.The method for monitoring production facilities may include the step of displaying the collected operational data and the result of the analysis of the operational data.

Устройство контроля производственных средств по настоящему изобретению, контролирует рабочее состояние множества производственных средств одного и того же вида, расположенных на множестве производственных участков, и содержит: блок подготовки информации для передачи данных, выполненный с возможностью сбора эксплуатационных данных по каждому из производственных средств для каждого из производственных участков; блок накопления данных, выполненный с возможностью накопления эксплуатационных данных, собираемых блоком подготовки информации для передачи данных; блок анализа данных, выполненный с возможностью анализа текущего рабочего состояния на каждом из производственных средств с использованием текущих эксплуатационных данных и прошлых эксплуатационных данных, накопленных блоком накопления данных; и блок определения рабочего состояния, выполненный с возможностью определения, является ли аномальной операция на каждом из производственных средств, на основе результата анализа блоком анализа данных.The production facility monitoring device of the present invention monitors the operating status of a plurality of production facilities of the same kind located in a plurality of production sites, and comprises: a data transmission information preparation unit configured to collect operating data on each of the production facilities for each of the production sites; a data accumulation unit configured to accumulate operational data collected by the information preparation unit for data transmission; a data analysis unit configured to analyze the current operating state of each of the production means using the current operating data and the past operating data accumulated by the data accumulation unit; and an operating state determination unit configured to determine whether an operation is abnormal on each of the production means based on the analysis result by the data analysis unit.

Способ эксплуатации производственных средств по настоящему изобретению, использует способ контроля производственных средств, соответствующий настоящему изобретению, и содержит этап эксплуатации производственных средств на основе результата определения на этапе определения рабочего состояния.The method of operating the production means of the present invention uses the method of monitoring the production means of the present invention, and comprises a step of operating the production means based on the determination result of the operating state determination step.

Полезные результаты изобретенияUseful results of the invention

Способ контроля производственных средств, устройство контроля производственных средств и способ эксплуатации производственных средств в соответствии с настоящим изобретением могут точно обнаруживать эксплуатационные неисправности в производственных средствах, не требуя большого количества трудовых ресурсов и позволяя немедленное действие для устранения эксплуатационной неисправности.The production facility monitoring method, the production facility monitoring device, and the production facility operating method according to the present invention can accurately detect operational faults in the production facilities without requiring a large amount of manpower and allowing immediate action to eliminate the operational fault.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг.1 - блок-схема конфигурации системы контроля производственных средств, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.1 is a block diagram of a configuration of an asset control system according to an embodiment of the present invention.

Фиг.2 - блок-схема конфигурации модификации системы контроля производственных средств, показанной на фиг.1.FIG. 2 is a configuration block diagram of a modification of the facility control system shown in FIG. 1. FIG.

Фиг.3 - блок-схема последовательности выполнения операций процесса контроля производственного средства, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 3 is a flowchart of a manufacturing tool control process according to an embodiment of the present invention.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Металлургические заводы, главным образом, содержат входящие производственные средства, которые производят слябы, служащие источником изделий, выходные производственные средства, которые производят конечные изделия, и энергетические производственные средства, которые распределяют электричество, топливный газ, воду и т.п. Входящие производственные средства содержат такие производственные средства, как склад сырья для хранения необработанной железной руды и других материалов, коксовальная печь для производства кокса из угля, агломеризирующая установка для спекания порошкообразной железной руды, доменная печь для производства расплавленного чугуна путем сжигания этих сырьевых материалов при высоких температурах, сигарообразный ковш для транспортирования расплавленного чугуна и железнодорожные средства для транспортирования сигарообразного ковша, средство предварительной обработки для регулирования компонентов расплавленного чугуна, конвертер для производства расплавленной стали путем регулирования количество углерода в расплавленном чугуне, печь вторичной очистки и средство непрерывной разливки для отверждения расплавленной стали в готовые слябы.Steel plants mainly contain input facilities that produce slabs that serve as the source of products, output facilities that produce end products, and power production facilities that distribute electricity, fuel gas, water, and the like. The input production facilities include production facilities such as a raw material warehouse for storing raw iron ore and other materials, a coking oven for producing coke from coal, a sintering plant for sintering powdered iron ore, a blast furnace for producing molten iron by burning these raw materials at high temperatures, a cigar-shaped ladle for transporting molten iron, and railway means for transporting cigar-shaped ladle, a pretreatment means for regulating molten iron components, a converter for producing molten steel by controlling the amount of carbon in the molten iron, a secondary refining furnace, and a continuous casting means for solidifying the molten steel into finished slabs.

Выходные производственные средства содержат такие производственные средства, как средство горячей прокатки для производства тонких стальных лент путем нагревания слябов, средство холодной прокатки для производства тонкие вальцованных стальных листов с определенной прочностью, неоднократно нагревая и охлаждая стальные ленты, средство металлизации для гальванического покрытия стальных листов, полученных в ходе холодной прокатки, средство изготовления труб для производства труб путем изгибания стальных листов, полученных в процессе горячей прокатки, и сварки концов листов вместе, и средство создания форм для производства модельного ряда, называемого формами для строительных материалов.The output production facilities comprise production facilities such as a hot rolling facility for producing thin steel strips by heating slabs, a cold rolling facility for producing thin rolled steel sheets with a certain strength by repeatedly heating and cooling steel strips, a plating facility for electroplating steel sheets obtained by cold rolling, a pipe manufacturing facility for producing pipes by bending steel sheets obtained by hot rolling and welding the ends of the sheets together, and a mold making facility for producing a series called molds. for building materials.

Энергетические средства содержат производственные средства, такие как средство очистки газа, получаемого из доменной печи и кокса, средство выработки электроэнергии для производства электроэнергии, используя очищенный газ, газовые трубы для транспортирования газа к средству выработки электроэнергии и водопроводные трубы для транспортирования воды, охлаждающей различные печи и нагретые изделия.The power facilities include production facilities such as a gas purification facility for blast furnace and coke gas, a power generation facility for generating electricity using purified gas, gas pipes for transporting gas to a power generation facility, and water pipes for transporting water cooling various furnaces and heated products.

Поскольку существует множество производственных средств и каждое требует большой площади для установки, интегрированные металлургические заводы, содержащие входные производственные средства и выходные производственные средства, требуют больших рабочих площадей. Объем производства стальных продуктов на одиночном металлургическом заводе не удовлетворяет требованиям, поэтому стальные изделия необходимо производить на множестве металлургических заводов. В таком случае металлургические заводы иногда располагаются вблизи от пользователей, которым требуется большой объем стальных изделий, чтобы облегчить подачу пользователям изделий металлургических заводов, или стальные изделия производятся на металлургических заводах, расположенных на множестве производственных участков, чтобы избежать аварийных отключений при крупномасштабных бедствиях.Since there are many production facilities and each requires a large installation area, integrated steel plants containing input production facilities and output production facilities require large working areas. The volume of production of steel products in a single steel plant does not meet the requirements, so steel products need to be produced in a plurality of steel plants. In such a case, smelters are sometimes located close to users who require a large volume of steel products to facilitate the supply of smelter products to users, or steel products are produced in smelters located in multiple production sites to avoid outages during large-scale disasters.

Каждое производственное средство на металлургических заводах оборудовано множеством датчиков, которые измеряют состояние производственного оборудования, и датчиков, которые измеряют состояние изготовленных стальных изделий. При ежедневных операциях операционные операторы устанавливают необходимые производственные условия для стальных продуктов, основываясь на данных, измеряемых этими датчиками, и выполняют операцию. Последующее описание является примером работы доменной печи на входных производственных средствах.Each manufacturing facility in steel mills is equipped with a plurality of sensors that measure the condition of manufacturing equipment and sensors that measure the condition of manufactured steel products. In daily operations, operating operators set the necessary production conditions for steel products based on the data measured by these sensors and perform the operation. The following description is an example of the operation of a blast furnace at input production facilities.

Как правило, при работе доменной печи степенью открывания верхнего бункера управляют так, чтобы сырье, такое как железная руда, агломерат и кокс, загружались сверху печи с соответствующей скоростью загрузки и наклон и скорость вращения устройства загрузки устанавливают так, чтобы достигнуть намеченного распределения сырья. Сырье, временно хранящееся в верхнем бункере наверху печи, последовательно взвешивается, так чтобы управлять объемом загрузки. Поверхностный профиль загружаемого сырья измеряется микроволновым профилометром и определяется, правильно ли распределяется загружаемое сырье. В доменной печи горячий воздух инжектируется из множества фурм, расположенных по кругу в расширении печи. Инжектированный горячий воздух течет к вершине печи, обмениваясь теплотой с нисходящим сырьем. Когда загруженное сырье распределено как полагается, данные от множества манометров, установленных в корпусе печи, указывают, по существу, схожее поведение. Температура и компоненты газа, достигающего вершины печи, измеряются зондом, установленным наверху печи, чтобы подтвердить, что поток газа в печи является таким, как полагается и сырье химически реагирует нормально, чтобы получить расплавленный чугун.Typically, in blast furnace operation, the opening degree of the top hopper is controlled so that raw materials such as iron ore, sinter, and coke are loaded from the top of the furnace at an appropriate loading rate, and the inclination and rotation speed of the loading device is set to achieve the intended distribution of the raw materials. Raw materials temporarily stored in the upper hopper on top of the kiln are weighed sequentially so as to control the loading volume. The surface profile of the feedstock is measured by a microwave profilometer and it is determined whether the feedstock is distributed correctly. In a blast furnace, hot air is injected from a plurality of tuyeres arranged in a circle in the furnace expansion. The injected hot air flows to the top of the furnace, exchanging heat with the descending feedstock. When the loaded raw material is distributed as expected, data from a variety of pressure gauges installed in the furnace body indicate essentially the same behavior. The temperature and components of the gas reaching the top of the furnace are measured by a probe mounted on top of the furnace to confirm that the gas flow in the furnace is as expected and that the raw material is chemically reacting normally to produce molten iron.

Скорость потока, температура, влажность, содержание обогащения кислородом и т.п. горячего воздуха, инжектируемого из фурм, устанавливаются и инжекционное давление измеряется. Кроме того, распыленный уголь инжектируется из копья, установленного в фурме, и объем инжекции распыленного угля устанавливается. Камеры контроля состояния внутри печи устанавливаются в фурмах, чтобы последовательно получать изображения в фурмах. Температура фурм также измеряется. Дополнительно, для последовательного измерения температуры подключаются множество термометров для контроля температуры в корпусе печи. Кроме того, количество и температура охлаждающей воды, подаваемой к охлаждающей панели, чтобы охладить корпус печи, а также температуру охлаждающей панели измеряются. Производимый расплавленный чугун выпускается наружу печи через выпускное отверстие в нижней части печи вместе со шлаком, одновременно получающимся в печи. Время начала выпуска из выпускного отверстия и время окончания выпуска также регистрируются. Расплавленный чугун и шлак, выпускаемые из выпускного отверстия, разделяются металлической направляющей по разнице в удельном весе, и расплавленный чугун заливают в сигарообразный ковш.Flow rate, temperature, humidity, oxygen enrichment content, etc. hot air injected from the lances are installed and the injection pressure is measured. In addition, pulverized coal is injected from the lance installed in the lance, and the pulverized coal injection volume is set. The condition cameras inside the furnace are installed in the tuyeres in order to consistently acquire images in the tuyeres. The temperature of the tuyeres is also measured. Additionally, for sequential temperature measurement, a plurality of thermometers are connected to control the temperature in the furnace body. In addition, the quantity and temperature of the cooling water supplied to the cooling board to cool the furnace body, as well as the temperature of the cooling board, are measured. The produced molten iron is discharged to the outside of the furnace through an outlet at the bottom of the furnace along with the slag produced in the furnace at the same time. The start time of release from the outlet and the end time of release are also recorded. The molten iron and slag discharged from the outlet are separated by a metal guide according to the difference in specific gravity, and the molten iron is poured into a cigar-shaped ladle.

Шлак утекает в средство обработки шлака, охлаждается водой или воздухом и сохраняется. Сразу после того, как расплавленный чугун выпускается из доменной печи, температура измеряется и количество кремния, содержащегося в расплавленном чугуне, также измеряется. Кроме того, вес расплавленного чугуна, текущего в сигарообразный ковш, измеряется датчиком силы. Валентность и скорость выпуска шлака также измеряются. В случае производственных средств, производящих конечный продукт, эксплуатационные условия, такие как полученные от датчиков рабочая скорость каждой производственной линии, температура печи, время нагревания изделия и установочный вес покрытия, дефекты изделия и форма и любые другие данные оценки характеристики изделия рассматриваются как часть набора рабочих данных. Изделие в доменной печи может рассматриваться как расплавленный чугун или шлак.The slag flows into the slag treatment means, is cooled by water or air and stored. Immediately after the molten iron is tapped from the blast furnace, the temperature is measured and the amount of silicon contained in the molten iron is also measured. In addition, the weight of the molten iron flowing into the cigar-shaped ladle is measured by a force sensor. Valency and slag release rate are also measured. In the case of production facilities producing the final product, operating conditions such as sensor-derived operating speed of each production line, oven temperature, product heating time and coating installation weight, product defects and shape, and any other product performance evaluation data are considered as part of the operating data set. The product in a blast furnace can be considered as molten iron or slag.

Эти рабочие условия, данные датчиков и информация об изделии объединяются в управляющем компьютере (называемом компьютером процесса), который может контролироваться операционным оператором, и регистрируются одиночной временной отметкой (временная информация). В компьютере процесса в доменной печи индексы, такие как индекс проницаемости и отношение использования газа, которые указывают на состояние доменной печи, вычисляются, основываясь на зарегистрированных данных, и регистрируются вместе с данными датчиков, связанных с каждым производственным средством, данными измерений расплавленного чугуна и шлака и рабочими условиями. Доменные печи в отдаленных районах работают, по существу, таким же образом и получают подобные наборы рабочих данных.These operating conditions, sensor data and product information are combined in a control computer (called a process computer), which can be controlled by an operating operator, and recorded with a single time stamp (time information). In the blast furnace process computer, indexes such as permeability index and gas utilization ratio, which indicate the state of the blast furnace, are calculated based on the logged data, and logged along with sensor data associated with each production facility, molten iron and slag measurement data, and operating conditions. Blast furnaces in remote areas operate in essentially the same way and receive similar sets of operating data.

Здесь далее, со ссылкой на чертежи, будет описана система контроля производственных средств, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения, в котором настоящее изобретение применяется к процессу контроля рабочего состояния множества доменных печей, расположенных на множестве производственных участков. В представленном варианте осуществления настоящее изобретение применяется к процессу контроля рабочего состояния множества доменных печей, расположенных на множестве производственных участков. Однако, диапазон применения настоящего изобретения не ограничивается настоящим вариантом осуществления и настоящее изобретение может быть применено к широкому диапазону общих процессов контроля рабочего состояния множества производственных средств одного и того же вида, расположенных на множестве производственных участков.Hereinafter, with reference to the drawings, a facility monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described in which the present invention is applied to a process for monitoring the operating status of a plurality of blast furnaces located in a plurality of production sites. In the present embodiment, the present invention is applied to a process for monitoring the operating status of a plurality of blast furnaces located in a plurality of production sites. However, the range of application of the present invention is not limited to the present embodiment, and the present invention can be applied to a wide range of general health monitoring processes of a plurality of production facilities of the same kind located in a plurality of production sites.

КонфигурацияConfiguration

Сначала, обращаясь к фиг.1 и фиг.2, будет описана конфигурация системы контроля производственных средств, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.1 представлена блок-схема, показывающая конфигурацию системы контроля производственных средств, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.2 представлена блок-схема конфигурации модификации системы контроля производственных средств, показанной на фиг.1.First, referring to Fig. 1 and Fig. 2, the configuration of the facility control system according to the embodiment of the present invention will be described. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a facility control system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a modification configuration of the asset control system shown in FIG. 1. FIG.

Как показано на фиг.1, система 1 контроля производственных средств, как вариант осуществления настоящего изобретения, является системой контроля рабочего состояния множества доменных печей (доменная печь А - доменная печь X), расположенных на множестве производственных участков. Система содержит датчики 2 доменной печи (датчик доменной печи А - датчик доменной печи X), установленные в индивидуальных доменных печах, и каждые измеренные данные, указывающие состояние доменной печи и расплавленного чугуна, произведенного в доменной печи, компьютеры 3 процесса для индивидуальных производственных участков, каждый из которых электрически соединяется с соответствующим датчиком 2 доменной печи, компьютеры 4 краевого сервера для индивидуальных производственных участков, каждый из которых электрически соединяется с соответствующим компьютером 3 процесса, и компьютер 5 глобального сервера данных, соединенный с компьютерами 4 краевого сервера через телекоммуникационную сеть.As shown in FIG. 1, the facility control system 1, as an embodiment of the present invention, is a system for monitoring the operating status of a plurality of blast furnaces (blast furnace A through blast furnace X) located in a plurality of production sites. The system comprises blast furnace sensors 2 (blast furnace sensor A - blast furnace sensor X) installed in individual blast furnaces, and each measured data indicating the state of the blast furnace and molten iron produced in the blast furnace, process computers 3 for individual production sites, each of which is electrically connected to the corresponding blast furnace sensor 2, edge server computers 4 for individual production sites, each of which is electrically connected to the corresponding process computer 3, and a global server computer 5 data connected to computers 4 of the edge server through a telecommunications network.

Здесь компьютеры 3 процесса, компьютеры 4 краевого сервера и компьютер 5 глобального сервера данных конфигурированы с помощью хорошо известных устройства обработки информации. Компьютер 5 глобального сервера данных располагается на любом производственном участке или в месте, отличном от производственных участков. Однако, местоположение компьютера 5 глобального сервера данных (место накопления данных) физически не ограничивается единым местом и может быть разделено по многочисленным местам. Как показано на фиг.2, такие устройства, как специализированный компьютер 6a для обработки данных датчиков, программируемый логический контроллер (programmable logic controller, PLC) 6b и распределенная система управления (distributed control system, DCS) 6c могут быть связаны с датчиками доменной печи 2 и датчики 2 доменной печи могут быть электрически соединены с компьютером 4 краевого сервера через эти устройства.Here, process computers 3, edge server computers 4, and global data server computer 5 are configured with well-known information processing apparatus. The global data server computer 5 is located at any production site or at a location other than the production sites. However, the location of the global data server computer 5 (data storage location) is not physically limited to a single location, and may be divided into multiple locations. As shown in FIG. 2, devices such as a dedicated sensor data processing computer 6a, a programmable logic controller (PLC) 6b, and a distributed control system (DCS) 6c can be connected to the blast furnace sensors 2, and the blast furnace sensors 2 can be electrically connected to the edge server computer 4 through these devices.

Система 1 контроля производственных средств с такой конфигурацией выполняет процесс контроля производственных средств, описанный ниже, и, таким образом, точно обнаруживает эксплуатационные неисправности в доменных печах, не требуя большого количества трудовых ресурсов и позволяя немедленную реакцию на эксплуатационные неисправности в доменных печах. Работа системы 1 контроля производственных средств по выполнению процесса контроля производственных средств будет описана ниже со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг.3.The facility monitoring system 1 with this configuration performs the facility monitoring process described below, and thus accurately detects operational faults in blast furnaces without requiring a large amount of manpower and allows immediate response to operational faults in blast furnaces. The operation of the asset control system 1 to execute the asset control process will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

Процесс контроля производственных средствProcess control of production facilities

На фиг.3 представлена блок-схема последовательности выполнения операций процесса контроля производственных средств, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения. Процесс контроля производственных средств, показанный на фиг.3, начинается в момент времени, когда начинается работа доменной печи и процесс контроля производственных средств переходит к этапу S1.FIG. 3 is a flowchart of a facility control process according to an embodiment of the present invention. The asset control process shown in FIG. 3 starts at the point in time when operation of the blast furnace starts and the asset control process proceeds to step S1.

На этапе S1 компьютер 3 процесса собирает наборы операционных данных и передает собранные наборы данных компьютеру 4 краевого сервера. Компьютер 4 краевого сервера сохраняет наборы рабочих данных, переданные компьютером 3 процесса устройству хранения данных, такому как жесткий диск, оптический диск или USB-память. Как используется здесь, набор рабочих данных относится к рабочим данным доменной печи и метаданным, полученным в то же самое время. Рабочие данные означают данные, измеренные датчиком 2 доменной печи, и/или различные индексы, вычисленные, основываясь на данных, измеренных датчиком 2 доменной печи. Метаданные означают данные о рабочем режиме доменной печи в то время, когда были получены рабочие данные, установочные значения, рабочее состояние и рабочие данные, отличные от интересующих рабочих данных. Предпочтительно, количество позиций, названия позиций и единицы измерения рабочих данных и метаданных стандартизируются, чтобы быть идентичными на множестве производственных участков.In step S1, the process computer 3 collects the operational data sets and transmits the collected data sets to the edge server computer 4. The edge server computer 4 stores the work data sets transferred by the process computer 3 to a storage device such as a hard disk, optical disk, or USB memory. As used here, the operational data set refers to operational blast furnace data and metadata obtained at the same time. Operating data means data measured by the blast furnace sensor 2 and/or various indices calculated based on the data measured by the blast furnace sensor 2. Metadata means data about the operating mode of the blast furnace at the time when the operating data, setting values, operating status and operating data other than the operating data of interest were obtained. Preferably, the number of positions, the names of the positions and the units of measurement of the operating data and metadata are standardized to be identical across multiple manufacturing sites.

Компьютер 3 процесса в большой степени загружен, потому что он выполняет вычисления модели, управляет различными устройствами и собирает и обрабатывает данные. Кроме того, если наборы рабочих данных передаются компьютеру 5 глобального сервера данных через телекоммуникационную сеть, может возникать время выжидания, зависящее от состояния занятости телекоммуникационной сети, что может влиять на работу доменной печи. В настоящем варианте осуществления, поэтому компьютер 4 краевого сервера устанавливается на близком расстоянии в телекоммуникационной сети и компьютер 3 процесса соединяется с компьютером 4 краевого сервера через телекоммуникационную сеть. Наборы рабочих данных временно сохраняются в компьютере 4 краевого сервера, и компьютер 5 глобального сервера данных накапливает наборы рабочих данных, хранящиеся в компьютере 4 краевого сервера, через телекоммуникационную сеть, как описано ниже. Когда система 1 контроля производственных средств конфигурирована, как показано на фиг.2, компьютер 4 краевого сервера также хранит данные, передаваемые от таких устройств, как специализированный компьютер 6a для обработки данных датчиков, PLC 6b и DCS 6c. Процесс на этапе S1 на этом заканчивается и процесс контроля производственных средства переходит к процессу на этапе S2.Process computer 3 is heavily loaded because it performs model calculations, controls various devices, and collects and processes data. In addition, if the operational data sets are transmitted to the global data server computer 5 via the telecommunications network, waiting times may occur depending on the busy state of the telecommunications network, which may affect the operation of the blast furnace. In the present embodiment, therefore, the edge server computer 4 is installed at a close distance in the telecommunications network, and the process computer 3 is connected to the edge server computer 4 via the telecommunications network. The work data sets are temporarily stored in the edge server computer 4, and the global data server computer 5 accumulates the work data sets stored in the edge server computer 4 via a telecommunications network as described below. When the facility control system 1 is configured as shown in FIG. 2, the edge server computer 4 also stores data transmitted from devices such as dedicated sensor data processing computer 6a, PLC 6b and DCS 6c. The process in step S1 ends here and the process of control of production means proceeds to the process in step S2.

В процессе на этапе S2 компьютер 5 глобального сервера данных считывает электронный файл, содержащий наборы рабочих данных, хранящиеся в каждом компьютере 4 краевого сервера, через телекоммуникационную сеть с заданными временными интервалами (например, каждую минуту, когда отслеживаются изменения в каждом датчике доменной печи). Компьютер 4 краевого сервера может передавать электронный файл, содержащий наборы рабочих данных, компьютеру 5 глобального сервера данных с заданными временными интервалами. Процесс на этапе S2 на этом завершается, и процесс контроля производственных средств переходит к процессу на этапе S3.In the process in step S2, the global data server computer 5 reads an electronic file containing operational data sets stored in each edge server computer 4 through the telecommunications network at predetermined time intervals (for example, every minute when changes are monitored in each blast furnace sensor). The edge server computer 4 may transmit the electronic file containing the operational data sets to the global data server computer 5 at predetermined time intervals. The process in step S2 is then terminated, and the process of controlling the production means proceeds to the process in step S3.

В процессе на этапе S3 компьютер 5 глобального сервера данных сохраняет наборы рабочих данных каждой доменной печи, считанные в процессе на этапе S2, в устройстве записи накопленных данных, таком как жесткий диск, оптический диск или USB-память. В этом случае компьютер 5 глобального сервера данных синхронизирует времена сбора наборов рабочих данных каждой доменной печи так, чтобы наборы рабочих данных по каждой доменной печи, полученные в одно и то же время, могли сравниваться друг с другом. Когда названия и единицы измерений позиций данных в наборах рабочих данных меняются, компьютер 5 глобального сервера данных преобразует их в заданные названия и единицы измерений, чтобы стандартизировать названия и единицы измерений. Процесс на этапе S3 на этом заканчивается, и процесс контроля производственных средств переходит к этапу S4.In the process in step S3, the global data server computer 5 stores the operating data sets of each blast furnace read in the process in step S2 in a storage recorder such as a hard disk, an optical disk, or a USB memory. In this case, the global data server computer 5 synchronizes the collection times of each blast furnace's operational data sets so that each blast furnace's operational data sets acquired at the same time can be compared with each other. When the names and units of data items in the operational data sets change, the global data server computer 5 converts them to the predetermined names and units to standardize the names and units. The process in step S3 ends here, and the asset control process proceeds to step S4.

В процессе на этапе S4 компьютер 5 глобального сервера данных анализирует рабочее состояние доменной печи, анализируя наборы рабочих данных доменной печи, хранящиеся в устройстве записи накопленных данных. Конкретно, рабочее состояние каждой доменной печи может быть изучено по индексу проницаемости, вычисляемому на основе данных давления, статистического значения Q, вычисляемого на основе данных давления, отношения использования газов, вычисленного из значений анализа газа, и дисперсии статистического значения Q в направлении по окружности печи, вычисленной, исходя из данных яркости изображения во множестве фурм в доменной печи. Рабочее состояние доменной печи может также обнаруживаться, исходя из проницаемости, полученной делением разности между давлением в шахте и давлением наверху печи на объем печи. Отношение использования газов, указывающее отношение компонентов CO и CO₂, полученное, анализируя компоненты газа, полученные из вершины печи, является другим индикатором рабочего состояния доменной печи. Сосредотачиваясь на нижней части доменной печи, тепловой индекс печи, который отражает тепловое состояние доменной печи, основываясь на вычислении теплового баланса в нижней части доменной печи, может быть вычислен и использоваться, чтобы определить состояние реакций в доменной печи раньше, чем температуры расплавленного чугуна. Наборы рабочих данных содержат и другие различные данные, из которых можно узнать рабочее состояние доменной печи, и рабочее состояние доменной печи может быть определено также из скользящего среднего значения таких данных, обрабатываемых как данные временной последовательности, отклонения стандартной девиации от среднего значения, вычисленного заранее, и добавления и вычитания многочисленных данных.In the process, in step S4, the global data server computer 5 analyzes the operating state of the blast furnace by analyzing the operating data sets of the blast furnace stored in the storage data recorder. Specifically, the operating state of each blast furnace can be learned from a permeability index calculated from pressure data, a Q statistic calculated from pressure data, a gas utilization ratio calculated from gas analysis values, and a variance of Q statistic in the furnace circumferential direction calculated from image brightness data in a plurality of tuyeres in a blast furnace. The operating state of the blast furnace can also be detected based on the permeability obtained by dividing the difference between the pressure in the shaft and the pressure at the top of the furnace by the volume of the furnace. The gas utilization ratio, indicating the ratio of CO and CO ₂ components obtained by analyzing the gas components obtained from the top of the furnace, is another indicator of the operating condition of the blast furnace. Focusing on the bottom of the blast furnace, the furnace heat index, which reflects the thermal state of the blast furnace based on the calculation of the heat balance at the bottom of the blast furnace, can be calculated and used to determine the state of the reactions in the blast furnace earlier than the molten iron temperatures. The operating data sets contain various other data from which the operating status of the blast furnace can be known, and the operating status of the blast furnace can also be determined from the moving average of such data processed as time sequence data, the deviation of the standard deviation from the average calculated in advance, and the addition and subtraction of multiple data.

Компьютер 5 глобального сервера данных вычисляет индекс, указывающий рабочее состояние каждой доменной печи, выполняя анализ, описанный выше, на наборах рабочих данных каждой доменной печи. Предпочтительно, чтобы после завершения анализа, компьютер 5 глобального сервера данных сохранял индекс, указывающий рабочее состояние каждой доменной печи, вместе с наборами рабочих данных в устройстве записи накопленных данных. Этот процесс на этапе S4 может выполняться компьютером 4 краевого сервера и компьютер 4 краевого сервера может содержать индекс, указывающий рабочее состояние доменной печи в наборах рабочих данных. Процесс этапа S4 на этом завершается, и процесс контроля производственных средств переходит к процессу на этапе S5.The global data server computer 5 calculates an index indicating the operating state of each blast furnace by performing the analysis described above on the operating data sets of each blast furnace. Preferably, after the analysis is completed, the global data server computer 5 stores an index indicating the operating state of each blast furnace along with the operating data sets in the accumulated data recorder. This process in step S4 may be performed by the edge server computer 4 and the edge server computer 4 may contain an index indicating the operating state of the blast furnace in the operating data sets. The process of step S4 ends here, and the process of control of production means proceeds to the process of step S5.

В процессе на этапе S5 компьютер 5 глобального сервера данных отображает индекс, указывающий рабочее состояние каждой доменной печи и наборы рабочих данных, на устройстве отображения данных, таком как устройство жидкокристаллического дисплея, таким образом, что на нем могут быть видны временные изменения. Предпочтительно, чтобы компьютер 5 глобального сервера данных отображал индекс, указывающий рабочее состояние каждой доменной печи, и наборы рабочих данных одновременно, так чтобы индекс, указывающий рабочее состояние каждой доменной печи, и наборы рабочих данных можно было сравнивать. Кроме того, период отображения данных может устанавливаться по желанию таким, чтобы рассматривать долговременную тенденцию и кратковременную тенденцию, облегчая, таким образом, понимание изменения рабочего состояния каждой доменной печи. Этот процесс облегчает определение, является ли рабочее состояние доменной печи удовлетворительным, а также облегчает оценку того, как рабочее состояние доменной печи изменится в будущем. Процесс на этапе S5 на этом завершается, и процесс контроля производственных средств переходит к процессу на этапе S6.In the process, in step S5, the global data server computer 5 displays an index indicating the operating status of each blast furnace and sets of operating data on a data display device such as a liquid crystal display device such that temporal changes can be seen. It is preferable that the global data server computer 5 displays the index indicating the operating status of each blast furnace and the operating data sets at the same time, so that the index indicating the operating status of each blast furnace and the operating data sets can be compared. In addition, the data display period can be set as desired to consider the long-term trend and the short-term trend, thus making it easier to understand the change in the operating state of each blast furnace. This process makes it easier to determine whether the operating condition of the blast furnace is satisfactory and also facilitates an assessment of how the operating condition of the blast furnace will change in the future. The process in step S5 is thus terminated, and the process of controlling the production means proceeds to the process in step S6.

В процессе на этапе S6 компьютер 5 глобального сервера данных определяет, является ли рабочее состояние каждой доменной печи удовлетворительным, основываясь, например, на индексе, указывающем рабочее состояние каждой доменной печи. При этом компьютер 5 глобального сервера данных может также определить, в какой доменной печи и какая неисправность происходит.Конкретно, в доменной печи, высокая проницаемость в печи важна для непрерывной устойчивой работы. Однако, когда поток газа в печи по какой-то причине нарушается, могут возникать такие аномалии, как зависание, проскальзывание и образование каналов газа. "Зависание" является явлением, при котором сырье обычно не опускается и спуск сырья останавливается. Когда "зависание" устраняется, происходит проскальзывание или горячий газ, инжектируемый из фурм в нижней части печи, по некоторым причинам внезапно брызгает в верхнюю часть печи. В корпусе доменной печи устанавливается множество шахтных манометров. Статистическая величина Q, получаемая посредством анализа данных основных компонент, является индикатором степени отклонения от распределения данных давления, которые они могут иметь в состоянии нормального функционирования. Эксплуатационная неисправность поэтому может определяться, устанавливая порог статистического значения Q. Когда определено, что операция аномальна, направление, в котором произошло нарушение давления, может быть изучено, обращаясь ко всем данным давления в шахте. Здесь при основном анализе компонент, служащем предпосылкой вычисления статистического значения Q, данные моделируются, основываясь на данных, нормализованных посредством среднего значения и стандартной девиации данных. Определение статистического значения Q поэтому не является уникальным для каждого производственного средства и определение неисправности может выполняться в общих масштабах производственных средств.In the process in step S6, the global data server computer 5 determines whether the operating state of each blast furnace is satisfactory based on, for example, an index indicating the operating state of each blast furnace. Meanwhile, the global data server computer 5 can also determine which blast furnace and which malfunction occurs. Specifically, in a blast furnace, high permeability in the furnace is important for continuous stable operation. However, when the gas flow in the furnace is interrupted for some reason, anomalies such as sticking, slipping and gas channeling can occur. "Hangup" is a phenomenon in which the raw material is not normally lowered and the descent of the raw material is stopped. When the "hang" is removed, slippage occurs or hot gas injected from the tuyeres at the bottom of the furnace suddenly splashes into the top of the furnace for some reason. A plurality of shaft pressure gauges are installed in the blast furnace body. The Q statistic obtained by analyzing the principal component data is an indicator of the degree of deviation from the distribution of the pressure data that they may have in a state of normal operation. An operational failure can therefore be determined by setting a threshold of the statistical value Q. When it is determined that the operation is abnormal, the direction in which the pressure breach occurred can be learned by referring to all mine pressure data. Here, in the main component analysis as a prerequisite for calculating the Q statistic, the data is modeled based on the data normalized by the mean and standard deviation of the data. The determination of the statistical value of Q is therefore not unique to each production facility, and the fault determination can be performed on a general scale of production facilities.

Индекс проницаемости является индикатором определения состояния вентиляции в доменной печи. Индекс проницаемости вычисляется делением разности между инжекционным давлением горячего воздуха в фурмах и давлением наверху печи на объем печи. Для индекса проницаемости также устанавливается пороговое значение, поэтому эксплуатационные неисправности могут быть определены. Дополнительно, вместо инжекционного давления в фурмах, могут использоваться измеренные значения датчиков давления в верхней части печи, промежуточной части и нижней части шахты, чтобы проанализировать различные области, включая верхнюю часть, промежуточную часть и нижнюю часть, посредством чего можно найти ту часть, в которой произошла неисправность вентиляции. Однако, производственные средства на других производственных участках часто имеют другие характеристики. В таком случае, если рабочее состояние оценивается с помощью одного и того же индекса, может быть трудно мгновенно определить, имеет ли место неисправность. Индексы, полученные от производственных средств одного и того же вида с различными характеристиками поэтому оцениваются с помощью одной и той же шкалы, за счет чего вероятность ошибочного определения может быть уменьшена. В случае доменных печей, доменные печи варьируются по объему и форме, и датчики давления и термометры также меняются по положению их установки и количеству. Результирующий индекс и диапазон флюктуаций, следовательно, могут меняться для различных производственных средств.The permeability index is an indicator for determining the state of ventilation in a blast furnace. The permeability index is calculated by dividing the difference between the hot air injection pressure in the tuyeres and the pressure at the top of the furnace by the volume of the furnace. The permeability index is also set to a threshold so that operational failures can be identified. Additionally, instead of the injection pressure in the tuyeres, the measured values of the pressure sensors in the top of the furnace, the intermediate part, and the bottom of the shaft can be used to analyze various areas, including the top, the intermediate part, and the bottom, whereby the part in which the ventilation failure has occurred can be found. However, production facilities in other production areas often have different characteristics. In such a case, if the operating state is judged by the same index, it may be difficult to instantly determine whether a malfunction has occurred. Indexes obtained from the same type of production means with different characteristics are therefore evaluated using the same scale, whereby the probability of erroneous determination can be reduced. In the case of blast furnaces, blast furnaces vary in volume and shape, and pressure gauges and thermometers also vary in position and number. The resulting index and range of fluctuations therefore may vary for different production media.

Индекс, полученный из рабочих данных, чтобы определить рабочее состояние производственного средства, определяется как первый индекс и вычисляется среднее значение первого индекса, полученное в период, в котором производственное средство, по-видимому, в прошлом находилось в нормальном производственном состоянии. Первый индекс, полученный далее, делится на это среднее значение, чтобы получить второй индекс, посредством которого состояния различных производственных средств одного и того же вида могут легко сравниваться и неисправность может быть определена мгновенно. Период данных, используемый для вычисления среднего значения, может быть от месяца до нескольких месяцев, в зависимости от вида производственных средств. Если температура атмосферы имеет некоторое влияние, учитывая факторы сезонных изменений, может быть вычислено среднее значение первого индекса приблизительно за год. Такое преобразование в одну и ту же шкалу может быть выполнено путем статистической нормализации, то есть, деля значение, полученное вычитанием среднего значения рабочих данных, на стандартную девиацию. В настоящем описании такой процесс относится к преобразованию индикаторов и/или рабочих данных в одну и ту же шкалу. Индекс проницаемости и количества, контролируемые датчиками давления и другими датчиками, могут быть преобразованы в одну и ту же шкалу.The index obtained from the operating data to determine the operating state of the production tool is determined as the first index, and the average of the first index obtained in the period in which the production tool appeared to be in the normal production state in the past is calculated. The first index obtained next is divided by this average value to obtain a second index, whereby the states of different production facilities of the same kind can be easily compared and the fault can be determined instantly. The data period used to calculate the average can be from a month to several months, depending on the type of production assets. If the temperature of the atmosphere has some influence, taking into account the factors of seasonal changes, the average value of the first index for about a year can be calculated. Such conversion to the same scale can be done by statistical normalization, that is, by dividing the value obtained by subtracting the mean of the operating data by the standard deviation. In the present description, such a process refers to the conversion of indicators and/or operating data to the same scale. The permeability index and quantities monitored by pressure gauges and other gauges can be converted to the same scale.

Предпочтительно, чтобы температура расплавленного чугуна, выходящего из доменной печи, была постоянной, но если неисправность возникает во время операции, температура расплавленного чугуна может быть резко сброшена, чтобы воспрепятствовать выпуску расплавленного чугуна и шлака из выпускного отверстия. Такая авария называется охлаждением печи, занимает много времени для восстановления и создает производственную задержку, приводящую к существенному снижению производства. Чтобы предотвратить такие аварии, эксплуатационная неисправность может определяться по индексу, называемому тепловым индексом TQ печи. Тепловой индекс TQ печи может быть вычислен согласно приведенному ниже уравнению (1). Затем для теплового индекса TQ печи устанавливается пороговое значение таким же способом, как для индекса проницаемости, и когда тепловой индекс TQ печи падает ниже порогового значения, принимается решение, что операция аномальна.Preferably, the temperature of the molten iron exiting the blast furnace is constant, but if a malfunction occurs during operation, the temperature of the molten iron can be abruptly dropped to prevent the discharge of molten iron and slag from the outlet. Such an accident is called kiln cooling, takes a long time to recover and creates a production delay leading to a significant reduction in production. In order to prevent such accidents, the operational failure can be determined by an index called the furnace heat index TQ. The heat index TQ of the furnace can be calculated according to equation (1) below. Then, the furnace heat index TQ is set to a threshold value in the same manner as the permeability index, and when the furnace heat index TQ falls below the threshold value, it is judged that the operation is abnormal.

Здесь, Q1 - теплосодержание воздушного потока, Q2 - теплота сгорания углерода в фурме, Q3 - теплота разложения влажности воздушного потока, Q4 - теплота реакции потерь на растворение, Q5 - потеря тепла, Q6 - теплота разложения PC (распыленного угля), Q7 - теплосодержание, переносимое коксом и расплавленным продуктом, Q8 - теплосодержание, переносимое произведенным газом, и Q9 - теплосодержание, переносимое коксом. Поскольку на тепловой индекс печи также влияют конструктивные различия корпуса доменной печи, тепловой индекс печи преобразованный к той же самой шкале, может использоваться так, чтобы тепловой индекс печи, общий для производственных средств, мог сравниваться таким же образом, как индекс проницаемости.Here, Q1 is the heat content of the air stream, Q2 is the calorific value of the carbon in the lance, Q3 is the heat of decomposition of the moisture in the air stream, Q4 is the heat of dissolution loss reaction, Q5 is the heat loss, Q6 is the heat of decomposition of PC (pulverized coal), Q7 is the enthalpy carried by the coke and the molten product, Q8 is the enthalpy carried by the produced gas, and Q9 is the enthalpy carried by the coke. Since the furnace heat index is also affected by design differences in the blast furnace shell, the furnace heat index converted to the same scale can be used so that the furnace heat index common to facilities can be compared in the same way as the permeability index.

Компьютер 5 глобального сервера данных подготавливает множество таких алгоритмов определения неисправностей и последовательно оценивает наборы рабочих данных, полученные от одной и той же доменной печи. Компьютер 5 глобального сервера данных может извлечь период, в котором прошлый эксплуатационный режим претерпел изменение, подобное изменению в течение определенного периода времени в текущем эксплуатационном режиме, сравнивая метаданные, полученные из текущей операции с прошлыми метаданными, включая метаданные, полученные на других производственных участках, и может определить, является ли аномальной операция на производственном средстве, основываясь на рабочем состоянии производственных средств в извлеченном периоде. Примеры метаданных содержат рабочие условия, включая распределение нагрузки, скорость воздушного потока, содержание обогащения кислородом, скорость потока распыленного угля, коксовое отношение, содержание влаги в воздушном потоке, температура воздушного потока и давление воздушного потока, а также условия манипуляции. Среди этих фрагментов метаданных те, которые имеют шкалы, различающиеся между производственными средствами, хранятся вместе с данными, преобразованными в одну и ту же шкалу, так чтобы они могли использоваться для диагностики аномалий даже для различных производственных средств.The global data server computer 5 prepares a plurality of such fault detection algorithms and successively evaluates the operational data sets received from the same blast furnace. The global data server computer 5 can extract the period in which the past operating mode has undergone a change similar to the change during a certain period of time in the current operating mode by comparing the metadata obtained from the current operation with past metadata, including metadata obtained from other production sites, and can determine whether an operation on the production facility is abnormal based on the operating state of the production facilities in the retrieved period. Example metadata contains operating conditions including load distribution, airflow rate, oxygen enrichment content, pulverized coal flowrate, coke ratio, airflow moisture content, airflow temperature and airflow pressure, and manipulation conditions. Among these pieces of metadata, those that have scales that differ between production tools are stored with data converted to the same scale so that they can be used to diagnose anomalies even for different production tools.

Определение рабочего состояния может включать в себя человеческое вмешательство. В таком случае устройство ввода подготавливается, чтобы позволить людям вводить эксплуатационную аномалию, когда определено, что операция аномальна. Таким образом, когда определено, что операция аномальна, отметка, указывающая аномальность, может быть записана вместе с временной отметкой в синхронизации с последовательными во времени данными. В этом случае, для записи различных аномальных условий могут использоваться различные отметки. Когда нагрузка процесса определения аномалий на компьютер 5 глобального сервера данных большая, компьютер определения аномальности, напрямую соединенный с компьютером 5 глобального сервера данных, может быть подготовлен так, чтобы компьютер определения аномальности мог выполнять процесс определения аномальности. Кроме того, компьютер 5 глобального сервера данных может построить модель изучения, обучаемую как учебными данными наборами рабочих данных, полученными, когда рабочее состояние доменной печи нормально в процессе на этапе S6, где набор рабочих данных является входным значением, а значение определения рабочего состояния доменной печи является выходным значением. Компьютер 5 глобального сервера данных может определять рабочее состояние доменной печи, основываясь на значении определения рабочего состояния доменной печи, полученном посредством модели изучения для ввода текущего набора рабочих данных.The determination of the operating state may include human intervention. In such a case, the input device is prepared to allow people to input an operational anomaly when it is determined that the operation is abnormal. Thus, when it is determined that an operation is abnormal, a mark indicating the abnormality can be recorded along with the timestamp in synchronization with the time-sequential data. In this case, different marks can be used to record different abnormal conditions. When the load of the anomaly detection process on the global data server computer 5 is large, the anomaly detection computer directly connected to the global data server computer 5 can be prepared so that the anomaly detection computer can execute the anomaly detection process. In addition, the global data server computer 5 can build a learning model trained as training data by the operating data sets obtained when the blast furnace operating state is normal in the process in step S6, where the operating data set is an input value and the blast furnace operating state determination value is an output value. The global data server computer 5 can determine the operating state of the blast furnace based on the determination value of the operating state of the blast furnace obtained by the learning model for inputting the current set of operating data.

Модель машинного обучения для диагностики аномальности может быть построена, используя метку аномальности, введенную людьми, и данные, полученные путем преобразования эксплуатационного индикатора (индекс проницаемости, тепловой индекс печи и т.д.), рабочих данных и по меньшей мере одного фрагмента метаданных рабочих условий на каждом производственном средстве в одну и ту же шкалу, могут использоваться, чтобы определить рабочее состояние доменной печи. Рабочие данные, уникальные для каждого индивидуального производственного средства, стандартизируются посредством индекса, указывающего операцию, и затем преобразуются в одну и ту же шкалу, посредством чего модель может быть сформирована с огромным объемом данных, используя данные на всех производственных средствах. Таким образом, модель машинного обучения для определения аномальности может быть сформирована с помощью всех данных, даже если частота появления низкая на каждом индивидуальном производственном средстве. Процесс в этапе S6 на этом завершается, и процесс контроля производственных средств переходит к процессу на этапе S7.A machine learning model for diagnosing an anomaly can be built using an anomaly label entered by humans, and data obtained by converting the operating indicator (permeability index, kiln thermal index, etc.), operating data, and at least one piece of operating condition metadata at each production facility into the same scale can be used to determine the operating condition of the blast furnace. Operating data unique to each individual production tool is standardized by an index indicating an operation and then converted to the same scale, whereby a model can be formed with a huge amount of data using the data in all the production tools. Thus, a machine learning model for detecting an anomaly can be formed with all the data, even if the frequency of occurrence is low on each individual production facility. The process in step S6 is then terminated, and the asset control process proceeds to the process in step S7.

В процессе на этапе S7 компьютер 5 глобального сервера данных дает информацию о виде аномальности, которая произошла, и местоположении аномальности, операционному оператору на доменной печи, которая была определена как имеющая эксплуатационную аномальность. Например, аномальность, определенная статистическим значением Q и проницаемостью, как подозревают, является относящейся к свойствам сырья, а аномальность, определенная тепловым индексом печи, как подозревают, вызывается неисправностью при дренаже шлака. При уведомлении об аномальности в рабочем состоянии доменной печи операционный оператор немедленно переходит к действиям по восстановлению. В качестве примера средства сообщения об аномальности операционному оператору, экран, указывающий информацию об аномальности, может быть подготовлен на специализированном персональном компьютере, на терминале планшета и т.п., связанных с той же самой телекоммуникационной сетью, и информация об аномальности может быть обнаружена на экране. Альтернативно, можно послать уведомление по электронной почте на мобильный телефон или на смартфон, принадлежавший операционному оператору.In the process in step S7, the global data server computer 5 provides information about the kind of anomaly that has occurred and the location of the anomaly to the blast furnace operator that has been determined to have an operational anomaly. For example, an anomaly determined by the statistical value of Q and permeability is suspected to be related to the properties of the raw material, and an anomaly determined by the furnace heat index is suspected to be caused by a malfunction in slag drainage. Upon notification of an anomaly in the operating condition of the blast furnace, the operating operator immediately proceeds to recovery activities. As an example of an abnormality reporting means to an operating operator, a screen indicating abnormality information can be prepared on a dedicated personal computer, tablet terminal, or the like connected to the same telecommunications network, and abnormality information can be detected on the screen. Alternatively, an e-mail notification can be sent to a mobile phone or smart phone owned by the operating operator.

Компьютер 5 глобального сервера данных может уведомить операционного оператора на каждой доменной печи об определении в отношении того, сохраняется ли рабочее состояние в хорошем состоянии или ухудшается. Операционный оператор на производственном участке, отличающемся от производственного участка с неисправностью, может принять меры, чтобы справиться с неисправностью на производственном участке, имеющем неисправность. Кроме того, действия и объем манипуляций для доменной печи в случае неисправностей могут быть установлены заранее, так чтобы действия могли выполняться автоматически.The global data server computer 5 may notify the operating operator at each blast furnace of the determination as to whether the operating state is maintained in good condition or degraded. An operating operator at a production site different from the production site with the malfunction can take action to deal with the malfunction at the production site with the malfunction. In addition, the actions and the amount of manipulation for the blast furnace in case of malfunctions can be set in advance so that the actions can be performed automatically.

Если имеет место неисправность, тот же самый вид неисправности может возникать на других производственных участках, имеющих те же самые производственные средства. Когда на разных производственных участках используется одно и то же сырье, схожая неисправность может происходить на множестве производственных участков. Поэтому предпочтительно, чтобы информация о неисправности давалась не только по производственному участку с неисправностью, но, в качестве предостережения, также и операционным операторам на других производственных участках. Такой процесс позволяет операционным операторам или лицам, ответственным за производственные средства на других производственных участках заранее определять, произойдет ли у них подобная неисправность, и предпринимать некоторые меры, прежде чем возникнет серьезная авария. Процесс на этапе S7 на этом завершается и процесса контроля производственных средств заканчивается.If a malfunction occurs, the same type of malfunction may occur in other production areas with the same production facilities. When the same raw material is used in different production areas, a similar failure can occur in multiple production areas. Therefore, it is preferable that the fault information be given not only to the production area with the fault, but, as a warning, also to the operating operators in other production areas. Such a process allows operating operators or persons responsible for production facilities in other production areas to determine in advance if they will experience a similar malfunction and take some measures before a serious accident occurs. The process in step S7 is thus terminated and the process of control of production means ends.

Хотя выше был описан вариант осуществления, к которому применяется изобретение, сделанное изобретателями, настоящее изобретение не предназначено ограничиваться описанием и чертежами, которые являются частью раскрытия в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Другими словами, все другие варианты осуществления, примеры и технологии работы, выполняемые специалистами в данной области техники, основываясь на настоящем варианте осуществления, охватываются объемом защиты настоящего изобретения.Although the embodiment to which the invention made by the inventors is applied has been described above, the present invention is not intended to be limited to the description and drawings that form part of the disclosure according to the present embodiment. In other words, all other embodiments, examples, and techniques performed by those skilled in the art based on the present embodiment are covered by the protection scope of the present invention.

Промышленная применяемостьIndustrial applicability

Настоящее изобретение обеспечивает способ контроля производственных средств, устройство контроля производственных средств и способ эксплуатации производственных средств, которые точно обнаруживают эксплуатационные неисправности в производственных средствах, не требуя большого количества трудовых ресурсов и позволяя немедленное действие по устранению эксплуатационной аномальности.The present invention provides a facility monitoring method, a facility inspection device, and a facility operation method that accurately detect operational faults in the facilities without requiring a large amount of manpower and allowing immediate action to correct the operational anomaly.

Перечень ссылочных позицийList of reference positions

1 - Система контроля производственных средств1 - Production facilities control system

2 - Датчик доменной печи2 - Blast furnace sensor

3 - Компьютер процесса3 - Process computer

4 - Компьютер краевого сервера4 - Edge server computer

5 - Компьютер глобального сервера данных.5 - Computer of the global data server.

Claims

1. A method for monitoring production facilities for monitoring the operating status of a plurality of production facilities of the same type located at a plurality of production sites, and the method for monitoring production facilities comprises:

a step of preparing information for data transmission, which collects operational data for each of the production means for each of the production sites;

a data storage step of accumulating operational data collected in the data transmission information preparation step in a computer located at the data storage location;

a data analysis step that analyzes the current operating state of each of the production means using the current operating data and the past operating data accumulated in the data accumulation step; And

an operating state determination step of determining whether an operation is abnormal on each of the production means based on the analysis result of the data analysis step,

at the same time, at the step of determining the operating state, it is determined whether the operation is abnormal on each of the production tools based on the operational indicators obtained from the operational data in the data analysis step, and the operational indicators have been converted to the same scale to ensure comparison of the operating states of the production tools of the same kind with different characteristics.

2. The method of monitoring production assets according to claim 1, in which, at the step of determining the operating state, the performance indicators are converted to the same scale using performance indicators obtained during the period when the production facility was supposedly in a normal production state in the past.

3. The method of control of production facilities according to claim 1 or 2, in which the number of positions, names of positions and units of measurement of operational data are common to all production facilities.

4. The method of control of production facilities according to any one of paragraphs. 1-3, in which:

at the stage of preparing information for data transmission, metadata is collected, including at least data on the operating conditions of each of the production facilities at the time of obtaining operational data,

at the stage of data accumulation, the metadata collected at the stage of preparing information for data transmission is accumulated in a computer,

the data analysis step extracts the period in which the past operating conditions undergo a change similar to the change during a given period of time under current operating conditions by comparing the metadata obtained from the current operation with past metadata containing metadata obtained from other production facilities, and

in the step of determining the operating state, it is determined whether the operation of each of the production means is abnormal by comparing the current operating data in the period extracted in the data analysis step with the past operating data.

5. The method of control of production facilities according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the operating state determination step determines whether an operation is abnormal using an operating indicator, operating data, and at least one operating condition metadata element converted to the same scale.

6. The method of control of production facilities according to any one of paragraphs. 1-5, further comprising displaying the collected performance data and the performance data analysis results.

7. Device for monitoring production facilities for monitoring the operating status of a plurality of production facilities of the same type located at a plurality of production sites, and the control device for production facilities comprises:

a data transmission information preparation unit configured to collect operational data of each of the production means for each of the production sites;

a data accumulation unit configured to accumulate operational data collected by the information preparation unit for data transmission;

a data analysis unit configured to analyze the current operating state of each of the production means using the current operating data and the past operating data accumulated by the data accumulation unit; And

an operating state determination unit configured to determine whether an operation is abnormal at each of the production facilities based on the analysis result by the data analysis unit,

at the same time, the operating state determination unit is configured to determine whether the operation is abnormal on each of the production facilities based on the performance indicators obtained from the performance data at the data analysis stage, and the performance indicators have been converted to the same scale to ensure comparison of the operating conditions of the production facilities of the same type with different characteristics.