TWI542985B - 生產線的模擬裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於生產線的模擬裝置。
專利文獻1中，記載有生產線的模擬裝置。該模擬裝置係使用由線上系列控制系統所採集之資料。該資料係實際時間建立對應關聯。該模擬裝置，係耗費與用以採集該資料所需之時間為同等的時間來進行模擬。
專利文獻1：日本特開2007-133579號公報
然而，模擬須變更程式、參數等而執行許多次。因此，至得到全部的模擬結果為止會耗費許多時間。
本發明係為了解決上述課題而創作者。本發明之目的在於提供一種可有效率地實施模擬之生產線的模擬裝置。
本發明之生產線的模擬裝置，係具備：採集生產線的運轉資料與生產對象物的特性資料之資料採集功能；保存由前述資料採集功能所採集之運轉資料與特性資料之資料保存功能；根據由前述資料保存功能所保存之運轉資料與特性資料，使用前述生產線的模型來計算與前述生產線相關之設定資訊之設定計算功能；根據由前述設定計算功能所計算之設定資訊，學習前述生產線的模型之模型學習功能；保存由前述模型學習功能所學習到之模型的學習值之學習值保存功能；以及於前述設定計算功能計算設定資訊時使其省略對模型無影響之時間，以使因前述設定計算功能所造成之設定資訊的計算時間，短於前述資料採集功能用以採集運轉資料與特性資料所需之時間之執行時序管理功能。
根據本發明，設定資訊的計算時間，較資料採集功能用以採集運轉資料與特性資料所需之時間更短。因此可有效率地實施模擬。
1‧‧‧加熱爐
2‧‧‧粗軋延機
2a、5a‧‧‧工作輥
2b、5b‧‧‧補強輥
3‧‧‧棒加熱器
4‧‧‧精軋延機入口側溫度計
5‧‧‧精軋延機
6‧‧‧板厚計
7‧‧‧板寬計
8‧‧‧精軋延機出口側溫度計
9‧‧‧滑出台
10‧‧‧注水裝置
11‧‧‧捲取機入側溫度計
12‧‧‧捲取機
13‧‧‧壓延材
14‧‧‧生產線
15‧‧‧更新前控制功能
16‧‧‧資料採集功能
17‧‧‧更新前執行時序管理功能
18‧‧‧更新前設定計算功能
19‧‧‧更新前模型學習功能
20‧‧‧更新前學習值保持功能
21‧‧‧設定控制功能
22‧‧‧資料儲存功能
22a‧‧‧資料轉換功能
22b‧‧‧事件資料保存功能
23‧‧‧採集資料保存功能
24‧‧‧更新後控制功能
25‧‧‧更新後執行時序管理功能
25a、39a‧‧‧實際時間處理功能
25b、39b‧‧‧高速化功能
26‧‧‧更新後設定計算功能
27‧‧‧更新後模型學習功能
28‧‧‧更新後學習值保持功能
29‧‧‧線上控制功能
30‧‧‧線上資料採集功能
31‧‧‧線上執行時序管理功能
32‧‧‧線上設定計算功能
33‧‧‧線上模型學習功能
34‧‧‧線上學習值保持功能
35‧‧‧線上設定控制功能
36‧‧‧離線模擬功能
37‧‧‧離線資料儲存功能
38‧‧‧離線採集資料保存功能
39‧‧‧離線執行時序管理功能
40‧‧‧離線設定計算功能
41‧‧‧離線模型學習功能
42‧‧‧離線學習值保持功能
第1圖為利用本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置之生產線之示意圖。
第2圖為本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置之方塊圖。
第3圖為用以說明本發明的實施形態1之生產線的模
擬裝置之更新後執行時序管理功能之圖。
第4圖為用以說明由本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置所進行之執行時序縮短的一例之圖。
第5圖為用以說明由本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置所進行之執行時序縮短的一例之圖。
第6圖為本發明的實施形態2之生產線的模擬裝置之方塊圖。
第7圖為用以說明本發明的實施形態2之生產線的模擬裝置之離線執行時序管理功能之圖。
第8圖為用以說明本發明的實施形態3之生產線的模擬裝置之資料儲存功能之圖。
第9圖為用以說明本發明的實施形態3之生產線的模擬裝置之與執行時序相關之資料以及設定計算所需之資料之圖。
以下依循檢附圖式來說明用以實施本發明之形態。各圖中，對於同一或相當之部分附加同一符號。並適當地簡化或省略該部分的重複說明。
實施形態1
第1圖為利用本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置之生產線之示意圖。
第1圖的生產線，為熱軋薄板壓延產線。於熱軋薄板壓延產線的最上游側設置有加熱爐1。於加熱爐1的下游側設置有粗軋延機2。粗軋延機2具備圖中未顯示
的支撐機構。支撐機構係支撐工作輥2a及補強輥(backup roller)2b。工作輥2a的轉軸被安裝於圖中未顯示的電動機。於粗軋延機2的下游側設置有棒加熱器3。
於棒加熱器3的下游側設置有精軋延機入口側溫度計4。於精軋延機入口側溫度計4的下游側設置有精軋延機5。精軋延機5具備圖中未顯示的支撐機構。支撐機構係支撐工作輥5a及補強輥5b。工作輥5a的轉軸被安裝於圖中未顯示的電動機。
於精軋延機5的下游側設置有板厚計6、板寬計7、及精軋延機出口側溫度計8。於板厚計6、板寬計7、及精軋延機出口側溫度計8的下游側設置有滑出台9。於滑出台9的上側及下側設置有注水裝置10。於滑出台9的下游側設置有捲取機入口側溫度計11。於捲取機入口側溫度計11的下游側設置有捲取機12。
於熱軋薄板壓延產線中，壓延材13係在直方體之板胚的狀態下被送入至加熱爐1。壓延材13在加熱爐1中被加熱至1200℃左右。然後，壓延材13藉由粗軋延機2進行複數道次的壓延。此時，工作輥2a在夾持壓延材13之狀態下，藉由電動機而旋轉。補強輥2b抑制工作輥2a的撓曲。結果使壓延材13成為預定之厚度的粗棒。然後，壓延材13藉由棒加熱器3進行感應加熱。
之後，壓延材13藉由精軋延機5被壓延。此時，工作輥5a係在夾持壓延材13之狀態下藉由電動機所旋轉。補強輥5b抑制工作輥5a的撓曲。結果使壓延材
13成為預定的厚度。然後，壓延材13於滑出台9上被運送。此時，壓延材13藉由注水裝置10水冷。之後，壓延材13由捲取機12所捲取。結果可形成捲料製品。
上述各設備的設置台數，有時因生產線14而有所不同。尤其是大多以粗軋延機2及精軋延機5的機座數、棒加熱器3的有無、溫度計等之感測器的台數，會因各生產線14而有所不同。
接著使用第2圖來說明生產線14的模擬裝置。
第2圖為本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置之方塊圖。
如第2圖所示，在生產線14的更新前控制功能15中，資料採集功能16採集生產線14的運轉資料與生產對象物的特性資料。更新前執行時序管理功能17讀取生產線14中之壓延材13的位置、速度等資訊。更新前執行時序管理功能17亦可經由資料採集功能16來讀取壓延材13的位置、速度等資訊。更新前執行時序管理功能17根據壓延材13的位置、速度等資訊，來決定壓延材13之設定控制的時序。
更新前設定計算功能18，在由更新前執行時序管理功能17所決定之時序，根據由資料採集功能16所採集之運轉資料與特性資料來計算必要的設定資訊。此時，更新前設定計算功能18利用生產線14之模型的學習值。
例如，精軋延機5的設定計算，係在壓延材之13前端的溫度由精軋延機入口側溫度計4所測量之時序，根據粗軋延機2之設定計算的結果來進行。精軋延機5之設定計算的時序，是由壓延材13被運送之時間間隔來決定。因此，該時間間隔並非一定。例如，該時間間隔較短時為2至3分鐘。該時間間隔較長時為30分鐘至數小時。相對於此，設定計算就算再長，也會在1秒之內完成。
更新前模型學習功能19，係根據更新前設定計算功能18之設定計算的結果來學習模型。具體而言，更新前模型學習功能19根據更新前設定計算功能18之設定計算的結果來計算模型的學習值。更新前學習值保持功能20，係保持由更新前模型學習功能19所學習之模型的學習值。
設定控制功能21，係根據更新前設定計算功能18之設定計算的結果，將必要的設定資訊傳送至圖中未顯示的下層控制器、感測器等。下層控制器、感測器等，係根據該設定資訊而被控制。此時，可使用感測器的測定值來進行回饋控制等。生產線14可藉由該控制而穩定地運轉。結果可在壓延材13的全長上確保製品品質。
資料儲存功能22，係暫時儲存由資料採集功能16所採集之資料。採集資料保存功能23，係用以保存由資料儲存功能22所儲存之資料。該資料係對壓延材13的位置及實際時間賦予關連性而保存。
在生產線14的更新後控制功能24中，更新
後執行時序管理功能25係經由資料儲存功能22與資料採集功能16，採集被保存在採集資料保存功能23之資料。更新後執行時序管理功能25根據該資料，決定設定計算的適當執行時序。
更新後設定計算功能26，在由更新後執行時序管理功能25所決定之時序中，根據被保存在採集資料保存功能23之資料來進行必要的設定計算。此時，更新後設定計算功能26利用生產線14之模型的學習值。
更新後模型學習功能27，係根據更新後設定計算功能26之設定計算的結果來學習模型。具體而言，更新後模型學習功能27根據更新後設定計算功能26之設定計算的結果來計算模型的學習值。更新後學習值保持功能28，係保持由更新後模型學習功能27所學習之模型的學習值。
接著使用第3圖來說明更新後執行時序管理功能25。
第3圖為用以說明本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置之更新後執行時序管理功能之圖。
如第3圖所示，更新後執行時序管理功能25，係具備實際時間處理功能25a及高速化功能25b。實際時間處理功能25a，當以實際時間執行更新後設定計算功能26時被選擇。此時，實際時間處理功能25a，係將與依據實際時間之執行時序相關的資訊送出至更新後設定計算功能26。高速化功能25b，當以高速執行更新後設定計
算功能26時被選擇。此時，高速化功能25b，係將與較實際時間處理功能25a所執行時序更為縮短之執行時序相關的資訊送出至更新後設定計算功能26。
接著使用第4圖來說明設定計算中之執行時序縮短的一例。
第4圖為用以說明由本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置所進行之執行時序縮短的一例之圖。
例如，精軋延機5的設定計算，係根據粗軋延機2的設定計算結果來執行。因此，在精軋延機5的設定計算中，執行時序的順序與時刻無法任意設定。
此時，高速化功能25b，係縮短對該壓延材13所進行之設定計算與對下一個壓延材13所進行之設定計算之間的時間。高速化功能25b逐漸執行該縮短。例如，高速化功能25b使設定計算之間的計時器快送。例如，高速化功能25b消除設定計算之間的一定時間。
接著使用第5圖來說明動態控制中之執行時序縮短的一例。
第5圖為用以說明由本發明的實施形態1之生產線的模擬裝置所進行之執行時序之縮短的一例之圖。
設定計算中，不須考慮動態特性。因此，設定計算的執行可在較少次數下完成。相對於此，動態控制中，控制運算的執行，係對壓延材13的全長進行許多次。
此時，在執行時間間隔為數ms至數10ms等級之較短時間間隔的控制中，執行時序的縮短效果受到
限制。例如在板厚控制與張力控制中，縮短效果受到限制。因此，對於此等控制，不會選擇高速化功能25b。
高速化功能25b係當於捲取溫度控制等之在相對較長的時間間隔中執行之控制時被選擇。例如，高速化功能25b於間隔為1秒左右或1秒以上的動態控制時被選擇。例如，高速化功能25b於以距離而言隔著數m的間隔來執行之動態控制時被選擇。
高速化功能25b，係縮短壓延材13之動態控制之執行時序間的時間。例如高速化功能25b使動態控制間的計時器快送。例如高速化功能25b消除動態控制間的固定時間。
此時，高速化功能25b係考量到動態控制的動態特性、及徒勞時間。例如在捲取溫度控制中，注水裝置10之注水閥的反應時間，包含約1秒左右的徒勞時間與反應延遲。此時，從對注水閥下達開閉指令後至注水閥開閉為止，約耗費1秒。因此，為了正確地取得資料，相對於從控制指令至執行為止之時序，1秒以上的縮短乃難以達成。
根據以上所說明之實施形態1，更新後設定計算功能26，係以較資料採集功能用以採集運轉資料與特性資料所需之時間更短的時間計算設定資訊。因此可有效率地實施模擬。結果可順暢地進行生產線14的功能更新。
此時可省略不會對模型造成影響之時間。例如可縮短生產對象物正未被進行加工處理及冷卻處理而
被運送之時間。例如可消除生產對象物正未被進行加工處理及冷卻處理而被運送之時間。此等情形下，可在不會犧牲模擬的精度下有效率地實施模擬。
此外，若藉由更新後控制功能24來控制生產線14，則可製造出高品質的製品。因此可確保市場上的競爭優勢。
實施形態2
第6圖為本發明的實施形態2之生產線的模擬裝置之方塊圖。對於與實施形態1同一或相當之部分附加同一符號，並省略該說明。
第6圖的線上控制功能29中，線上資料採集功能30具有與第2圖的資料採集功能16同樣地作動。線上執行時序管理功能31具有與第2圖的更新前執行時序管理功能17同樣地作動。線上設定計算功能32具有與第2圖的更新前設定計算功能18同樣地作動。線上模型學習功能33具有與第2圖的更新前模型學習功能19同樣地作動。線上學習值保持功能34具有與更新前學習值保持功能20同樣地作動。線上設定控制功能35具有與第2圖的設定控制功能21同樣地作動。
第6圖的離線模擬功能36，具備與線上控制功能29類似的功能。離線模擬功能36，係在實現無法由線上系列所確認之功能、或是開發與線上系列不同之功能時被使用。
離線模擬功能36中，離線資料儲存功能37
具有與第2圖的資料儲存功能22同樣地作動。離線採集資料保存功能38具有與第2圖的採集資料保存功能23同樣地作動。離線執行時序管理功能39具有與第2圖的更新後執行時序管理功能25同樣地作動。離線設定計算功能40具有與第2圖的更新後設定計算功能26同樣地作動。離線模型學習功能41具有與第2圖的更新後模型學習功能27同樣地作動。離線學習值保持功能42具有與第2圖的更新後學習值保持功能28同樣地作動。
離線模擬功能36，係執行在與生產線14的控制完全無關之時序。在執行離線設定計算功能40時，有時亦不需執行離線模型學習功能41。因應離線模擬之目的的不同，來區分使用離線模擬功能36的各功能。離線資料儲存功能37與離線採集資料保存功能38，有時會與線上系列共有。
接著使用第7圖來說明離線執行時序管理功能39。
第7圖為用以說明本發明的實施形態2之生產線的模擬裝置之離線執行時序管理功能之圖。
如第7圖所示，離線執行時序管理功能39，係具備實際時間處理功能39a及高速化功能39b。實際時間處理功能39a，當於以實際時間執行離線設定計算功能40時被選擇。此時，實際時間處理功能39a，係將與依據實際時間之執行時序相關的資訊送出至離線設定計算功能40。高速化功能39b，當於以高速執行離線設定計算功能
40時被選擇。此時，高速化功能39b，係將與較實際時間處理功能39a所執行時序更為縮短之執行時序相關的資訊送出至離線設定計算功能40。
根據以上所說明之實施形態2，離線模擬功能36，係計算與生產線14的控制所需之設定資訊不同的設定資訊。因此可有效率地實施用來確認新穎功能的效果等之模擬。結果可充分地驗證新穎功能並加以適用。
實施形態3
第8圖為用以說明本發明的實施形態3之生產線的模擬裝置之資料儲存功能之圖。對於與實施形態1同一或相當之部分附加同一符號，並省略該說明。
如第8圖所示，資料儲存功能22具備資料轉換功能22a及事件資料保存功能22b。
資料轉換功能22a，係將採集資料保存功能23的資料，轉換為與設定計算的執行時序相關之資料以及設定計算所需之資料。例如在更新前，當具有未使用在設定計算之溫度實際值時，資料轉換功能22a將此轉換為與設定計算的執行時序相關之資料以及設定計算所需之資料。事件資料保存功能22b，係保存由資料轉換功能22a所轉換之資料。
更新後執行時序管理功能25，將由事件資料保存功能22b所保存之與執行時序相關之資料，送出至更新後設定計算功能26。
以下考量進行數百次的模擬，並改變更新
後設定計算功能26的模型參數，然後再一次進行相同模擬之情形。此時，於第1次的計算時，事件資料保存功能22b保存與執行時序相關之資料以及設定計算所需之資料。因此，第2次以後的模擬，可使用該資料而藉此達到高速化。
接著使用第9圖來說明與執行時序相關之資料以及設定計算所需之資料。
第9圖為用以說明本發明的實施形態3之生產線的模擬裝置之與執行時序相關之資料以及設定計算所需之資料之圖。
例如可將用以檢測壓延材13的位置之感測器為啟動(on)時之時序，設為設定計算的執行時序。例如將設定計算所需之資料的採集完成之時序，設為設定計算的執行時序。此時，資料轉換功能22a將檢測壓延材13之訊號為啟動之時刻的資料，設為與執行時序相關之資料。資料轉換功能22a將設定計算所需之資料的採集完成之時刻的資料，設為與執行時序相關之資料。
當設定計算所需之資料為溫度時，在溫度的測定值超過預先設定的臨限值時，只需使溫度計為啟動的狀態即可。該臨限值可配合更新後之系統的基準。例如，在將更新後之系統的臨限值設為1000℃時，可將溫度的測定值成為1000℃以上之時間設為溫度計為啟動的狀態之時間。然後可在Ss秒後開始進行資料收集。此時，資料轉換功能22a將Sd秒間之溫度的平均值，設為設定計算所需之資料。
根據以上所說明之實施形態3，即使是更新前後所採集之資料的處理方式不同，亦可有效率地實施模擬。例如於更新前，當對壓延材13的每隔一段距離保存有壓延材13的速度及測量溫度時，於更新後必須對每個時間測量溫度。此時只須根據速度與距離之資訊來算出時間即可。此外，即使所使用之單位不同，亦可藉由資料轉換功能22a來進行單位的轉換。轉換後的資料，可保存在事件資料保存功能22b。
可將實施形態1至實施形態3之模擬裝置，適用在厚板壓延產線、冷軋壓延產線、紙、紙漿、化學物質、石油製品等的生產線等之連續性地產出生產物之產線。此外，亦可將實施形態1至實施形態3之模擬裝置，適用在汽車、機構等之分批地製造出製品之產線。
如以上所述，本發明之生產線的模擬裝置，能夠利用在可有效率地實施模擬之系統中。
14‧‧‧生產線
15‧‧‧更新前控制功能
16‧‧‧資料採集功能
17‧‧‧更新前執行時序管理功能
18‧‧‧更新前設定計算功能
19‧‧‧更新前模型學習功能
20‧‧‧更新前學習值保持功能
21‧‧‧設定控制功能
22‧‧‧資料儲存功能
23‧‧‧採集資料保存功能
24‧‧‧更新後控制功能
25‧‧‧更新後執行時序管理功能
26‧‧‧更新後設定計算功能
27‧‧‧更新後模型學習功能
28‧‧‧更新後學習值保持功能
Claims (6)
- 一種生產線的模擬裝置，其係具備：資料採集功能，採集生產線的運轉資料與生產對象物的特性資料；資料保存功能，保存由前述資料採集功能所採集之運轉資料與特性資料；設定計算功能，根據由前述資料保存功能所保存之運轉資料與特性資料，使用前述生產線的模型來計算與前述生產線相關之設定資訊；模型學習功能，根據由前述設定計算功能所計算之設定資訊，學習前述生產線的模型；學習值保存功能，保存由前述模型學習功能所學習到之模型的學習值；以及執行時序管理功能，於前述設定計算功能計算設定資訊時使其省略對模型無影響之時間，以使因前述設定計算功能所造成之設定資訊的計算時間，短於前述資料採集功能用以採集運轉資料與特性資料所需之時間。
- 如申請專利範圍第1項所述之生產線的模擬裝置，其具備有設定控制功能，根據設定資訊來控制前述生產線；而前述設定計算功能係根據於前述資料採集功能所採集之運轉資料與生產對象物的特性資料，使用由前述學習值保存功能所保存之模型的學習值，來計算前 述設定控制功能控制前述生產線時所使用之設定資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述之生產線的模擬裝置，其中前述設定計算功能係根據於前述資料保存功能所保存之運轉資料與特性資料，使用前述生產線的模型來計算與前述生產線的控制所需之設定資訊為不同的設定資訊。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之生產線的模擬裝置，其中前述執行時序管理功能係藉由縮短生產對象物未被進行加工處理及冷卻處理而是被運送之時間，以使因前述設定計算功能所造成之設定資訊的計算時間，短於前述資料採集功能用以採集運轉資料與特性資料所需之時間。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之生產線的模擬裝置，其中前述執行時序管理功能係藉由消除生產對象物未被進行加工處理及冷卻處理而是被運送之時間，以使因前述設定計算功能所造成之設定資訊的計算時間，短於前述資料採集功能用以採集運轉資料與特性資料所需之時間。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之生產線的模擬裝置，其具備：資料轉換功能，將於前述資料保存功能所保存之運轉資料與特性資料，轉換為與設定計算的執行時序相關之資料以及設定計算所需之資料；以及 事件資料保存功能，保存由前述資料轉換功能所轉換之資料；前述設定計算功能係在以前述事件資料保存功能所保存之資料為根據之執行時序，以較前述資料採集功能用以採集運轉資料與特性資料所需之時間更短的時間，使用於前述事件資料保存功能所保存之資料來進行設定計算。
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