(57)【要約】【課題】金属帯板を通板して処理しながら当該金属帯板を製造するための製造条件について、適正な製造条件を容易に決定することができるようにする。【解決手段】金属帯板を通板して処理しながら当該金属帯板を製造する製造条件を決定する金属帯板の製造条件決定システムであって、金属帯板を処理する際の製造条件を含む製造実績データを保存する製造実績保存部２１０と、金属帯板の品質を含む品質実績データを保存する品質実績保存部３１０と、製造実績データと品質の品質実績データとを基にして、金属帯板の製造条件と品質との関連性を算出する品質状況算出部５０と、品質状況算出部５０にて求めた製造条件と品質との関連性を基に、新たな製造条件を算出する製造条件算出部９０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯板を通板して処理しながら当該金属帯板を製造する製造条件を決定する金属帯板の製造条件決定システムであって、
前記金属帯板を処理する際の製造条件を含む製造実績データを保存する製造実績保存部と、
前記金属帯板の品質を含む品質実績データを保存する品質実績保存部と、
前記製造実績データと品質の品質実績データとを基にして、金属帯板の製造条件と品質との関連性を算出する品質状況算出部と、
前記品質状況算出部にて求めた製造条件と品質との関連性を基に、新たな製造条件を算出する製造条件算出部とを備えていることを特徴とする金属帯板の製造条件決定システム。
【請求項２】
前記製造実績保存部は、金属帯板の属性毎に分類された製造実績データを保存すると共に、当該製造実績データに紐付けされた品質実績データを製造履歴として保存する製造履歴保存部を備え、
前記品質状況算出部は、
前記製造履歴内の製造実績データ及び品質実績データを、品質不良の発生の有無によりグループ分けするグループ化部と、
前記グループ化部によってグループ化された製造実績データ及び品質実績データを用いて、所定の製造条件による品質不良発生状況を集計する度数分布集計部とを備え、
前記製造条件算出部は、前記度数分布集計部により集計された所定の製造条件による品質不良発生状況を用いて、新たな製造条件を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属帯板の製造条件決定システム。
【請求項３】
前記品質状況算出部は、製造実績データ及び品質実績データを用いて、所定の製造条件における品質不良発生率を求める品質不良発生率算出部を備え、
前記製造条件算出部は、製造条件と品質不良発生率とによる回帰分析から得られた品質不良発生率の推定値を算出し、算出した推定値を用いて新たな製造条件を決定するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の金属帯板の製造条件決定システム。
【請求項４】
前記製造条件算出部は、製造条件と品質不良発生率との分布から品質不良の発生率の閾値を算出し、算出した閾値を用いて新たな製造条件を決定するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の金属帯板の製造条件決定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧延、焼鈍、洗浄、脱脂などで製造する金属帯板に対して、生産性や品質改善の観点からライン速度や温度設定などといった製造条件を決定する金属帯板の製造条件決定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属帯板は、圧延、焼鈍、洗浄、脱脂など複数の処理工程を経て製造されている。これらの各処理工程では作業手順については作業標準として指定があるものの、通板速度（ライン速度）、温度、圧力などといった数値に関する製造条件については標準的なものは存在しないことが多いのが実情である。
このようなことから、通板速度や温度設定などの製造条件の設定は、オペレータ（熟練工）による過去の経験やノウハウを用いて人手により行われていた。即ち、設備ごとのオペレータは担当する設備の生産性を考慮し、設備性能を引き出すよう出来るだけ速く通板することを心がけるようにしている。一方で、オペレータ自身が設定した製造条件が品質面で下工程に対してどのような影響を与えているかまでを考慮することは、事実上、難しく、通板速度を速くすることにより品質面での悪影響も発生している可能性も否めない。また、同一の設備を複数のオペレータで担当している場合、オペレータによって製造条件にバラツキが生じてしまうというのも実情である。
【０００３】
出来る限り、オペレータなどの人員的な製造条件のバラツキ等を抑えて、品質を向上させようとする技術としては、例えば、特許文献１に示すものがある。
特許文献１では、複数の作業工程を経て製造される製品について、製造履歴情報を製造ロット番号や識別番号と紐付けして保存し、指定した不良現象、指定した製造条件の項目についてその不良現象が有った製品と不良現象が無かった製品との度数分布をグラフ表示することで製造不良要因を分析できるようにしている。
この特許文献１の技術では、指定した不良現象、指定した製造条件について不良現象の有った場合と無かった場合との度数分布をグラフ表示し、不良の有った場合の度数分布と、不良の無かった場合の度数分布とで分布の形が異なるならば、その製造条件は製品の不良に何らかの影響を与えていると判断している。同様に不良の有った場合の度数分布と、不良の無かった場合の度数分布とで分布の形が同じような形ならば、その製造条件は不良要因に影響を与えていないと判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８１３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、指定した製造条件について不良現象の有った場合と無かった場合との度数分布をグラフ表示して、製造条件が適正であるか否かを判定することができるものの、このようなグラフから製品の不良を低減するために、どのような製造条件を選定するかどうかについては具体的に開示されていない。即ち、特許文献１に示された技術を用いたとしても、表示されたグラフから適正な製造条件を設定することは、困難であるのが実情である。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、金属帯板を通板して処理しながら当該金属帯板を製造するための製造条件について、適正な製造条件を容易に決定することができる金属帯板の製造条件決定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的部を講じた。
本発明に係る金属帯板の製造条件決定システムは、金属帯板を通板して処理しながら当該金属帯板を製造する製造条件を決定する金属帯板の製造条件決定システムであって、前記金属帯板を処理する際の製造条件を含む製造実績データを保存する製造実績保存部と、前記金属帯板の品質を含む品質実績データを保存する品質実績保存部と、前記製造実績データと品質の品質実績データとを基にして、金属帯板の製造条件と品質との関連性を算出する品質状況算出部と、前記品質状況算出部にて求めた製造条件と品質との関連性を基に、新たな製造条件を算出する製造条件算出部とを備えている点にある。
【０００７】
前記製造実績保存部は、金属帯板の属性毎に分類された製造実績データを保存すると共に、当該製造実績データに紐付けされた品質実績データを製造履歴として保存する製造履歴保存部を備え、前記品質状況算出部は、前記製造履歴内の製造実績データ及び品質実績データを、品質不良の発生の有無によりグループ分けするグループ化部と、前記グループ化部によってグループ化された製造実績データ及び品質実績データを用いて、所定の製造条件による品質不良発生状況を集計する度数分布集計部とを備え、前記製造条件算出部は、前記度数分布集計部により集計された所定の製造条件による品質不良発生状況を用いて、新たな製造条件を決定するように構成されていることが好ましい。
【０００８】
前記品質状況算出部は、製造実績データ及び品質実績データを用いて、所定の製造条件における品質不良発生率を求める品質不良発生率算出部を備え、前記製造条件算出部は、製造条件と品質不良発生率とによる回帰分析から得られた品質不良発生率の推定値を算出し、算出した推定値を用いて新たな製造条件を決定するように構成されていることが好ましい。
前記製造条件算出部は、製造条件と品質不良発生率との分布から品質不良の発生率の閾値を算出し、算出した閾値を用いて新たな製造条件を決定するように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属帯板を通板して処理しながら当該金属帯板を製造するための製造条件について、適正な製造条件を容易に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】金属帯板の製造工程の一例を示した図である。
【図２】製造実績保存部に保存されている製造実績データの一例を示した図である。
【図３】製造履歴保存部に保存されているデータの一例を示した図である。
【図４】通板速度による良品数の度数分布を示す図である。
【図５】通板速度による不良品数の度数分布を示した図である。
【図６】通板速度による品質不良発生率分布を示した図である。
【図７】通板速度と品質不良発生率の回帰計算結果を示す図である。
【図８】金属帯板の製造条件決定システムの動作フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、金属帯板の製造工程の一例を示したものである。
図１に示すように、例えば、自動車や家電等に用いられる金属帯板は、熱延工程１において熱延され、冷延工程２にて所定厚みの薄板に冷間状態で圧延される。また、金属帯板は、焼鈍工程３にて連続焼鈍を施され、その後、酸洗工程４にて酸洗いされてスケール等が除去され、表面処理工程５にて表面処理され、最終検査工程６にて製品として金属帯板が出荷される。このように、金属帯板は、熱延工程１、冷延工程２、焼鈍工程３、酸洗工程４、表面処理工程５、最終検査工程６などの複数の工程に、所定の速度で通板されることによって製造される。各工程における様々なデータは、金属帯板の製造ラインの管理等を行う支援装置１０（例えば、コンピュータ）にて入力され、当該コンピュータによって様々なデータを処理することにより、製造条件が決定される。
【００１２】
以下、支援装置によって金属帯板の製造条件を決定する決定システムについて、詳しく説明する。
支援装置１０は、製造実績保存部（製造実績データベース）２１０を備えている。この製造実績保存部２１０は、工程に用いた設備の設備情報、工程を特定するための工程情報、金属帯板の識別番号（製造番号）、工程毎の金属帯板の通板速度等の製造実績データを記憶するものである。この製造実績保存部２１０は、工程毎に製造実績データが分かるように各種データを記憶している。
【００１３】
図２に示すように、製造実績保存部２１０は、例えば、熱延工程１にて金属帯板を圧延した場合、圧延設備などの設備番号（Ｓ００１）を設備情報として記憶し、熱延工程１であることを示す工程番号（Ｋ００１）を工程情報として記憶する。また、製造実績保存部２１０は、他の金属帯板と区別するために、金属帯板の製造番号（Ｘ０００１）を記憶すると共に、処理時の時刻、金属帯板の通板速度、金属帯板を圧延する圧延ロールを回転させるためのロール電流、圧延ロールの荷重等を記憶している。
このように、各工程にて処理したときの製造実績データは、製造実績保存部２１０に保存されるようになっているが、この製造実績保存部２１０は、金属帯板の属性毎（例えば、製造番号ごと）の製造実績データを製造履歴として保存する製造履歴保存部（製造履歴データベース）４００も備えている。この製造履歴保存部４００は、ある製造番号（Ｘ０００１）の金属帯板が熱延工程１から最終検査工程６に到達するまでの製造実績データを時系列にてまとめて記憶している。
【００１４】
図３に示すように、製造履歴保存部４００は、例えば、製造番号が「Ｘ０００１」である金属帯板に対して、各工程における通板速度の最高値及び中央値、金属帯板の温度を記憶している。なお、この製造履歴保存部４００は、後述する品質実績保存部にリンクして品質実績データ（例えば、不良であることを示す「不良１」）も記憶している。即ち、製造履歴保存部４００は、金属帯板の属性毎に分類された製造実績データを保存するだけでなく、製造実績データに紐付けされた品質実績データも合わせて保存している。
支援装置１０は、品質実績保存部（品質情報データベース）３１０を備えている。この品質実績保存部３１０は、各工程における金属帯板の表面疵や汚れ等の品質を示すデータを記憶するものである。具体的には、各工程には、金属帯板の表面を検査する表面検査装置７が設けられ、この表面検査装置７により取得されたデータ（例えば、金属帯板の表面を撮像したデータ）は、支援装置１０に出力され、支援装置１０によって表面検査装置７からのデータを解析することにより、金属帯板の表面疵や汚れ等の不良（以降、単に不良と呼ぶことがある）の有無などの判定する。そして、品質実績保存部３１０は、上述した判定結果を、金属帯板の製造番号（Ｘ０００１）と関連（品質実績データと製造実績データとを紐付けしておく）させて、品質実績データとして記憶する。
【００１５】
これにより、どの工程にて、どの金属帯板において不良が発生したかが分かるようになっている。
支援装置１０は、品質状況算出部５０を備えている。この品質状況算出部５０は、製造実績保存部２１０に保存されている製造実績データと品質実績保存部３１０に保存されている品質実績データとを基にして、所定の製造条件と品質との関連性を算出するものである。この品質状況算出部５０は、例えば、通板速度を所定の製造条件としたとき、この通板速度が所定値であるときの品質状況（金属帯板の良品数や不良数、或いは、不良発生率等）を算出する。
【００１６】
具体的には、品質状況算出部５０は、グループ化部６０と、度数分布集計部７０と、品質不良発生率算出部８０とを備えている。
グループ化部６０は、製造履歴保存部４００の中から所定の金属帯板の製造実績データと、この金属帯板に対応する品質実績データとを取得し、この製造実績データ及び品質実績データを品質不良発生の有無に応じてグループ分けする。即ち、グループ化部６０は、製造履歴内の製造実績データ及び品質実績データを、品質不良の発生の有無によりグループ分けする。
【００１７】
例えば、図３に示すように、製造履歴保存部４００には、製造番号が「Ｘ０００１」である金属帯板の製造実績データが保存されているとすると、まず、グループ化部６０は、製造履歴保存部４００にアクセスして製造番号が「Ｘ０００１」である金属帯板に対応する品質実績データ（品質情報）を参照する。そして、グループ化部６０は、参照した金属帯板の製造実績データ及び品質実績データを、品質実績データがあるグループ（不良有りグループ）と、品質実績データが無いグループ（不良なしグループ）とに分ける。
なお、グループ化部６０は、製造履歴保存部４００にアクセスして製造番号が「Ｘ０００１」である金属帯板に対応する品質実績データ（品質情報）を参照しているが、これに代え、品質実績保存部３１０にアクセスして製造番号が「Ｘ０００１」である金属帯板に対応する品質実績データ（品質情報）を参照しながら、所定の金属帯板に対する製造実績データと品質実績データとを、不良有りグループと、不良なしグループとに分けても良い。
【００１８】
度数分布集計部７０は、グループ化部６０によって分けられた製造実績データ及び品質実績データ（不良有りグループ、不良なしグループ）を用いて、所定の製造条件における品質状況を集計する。
例えば、度数分布集計部７０は、通板速度を製造条件としたとき、図３に示すように、不良有りグループから所定の通板速度における不良品数を求めると共に、不良無しグループから所定の通板速度における良品数とを求め、これらを集計データとして保存する。
このように、製造条件を通板速度として、度数分布集計部７０により品質状況（良品数又は不良品数）を集計すると、図４や図５に示すようなものになる。これらの図は通板速度(中央値)を５０[ｍｐｍ]ごとに区分けし、それぞれどの程度の個数の金属帯板が該当する通板速度(中央値)で通板されたかをカウントして集計した結果である。
【００１９】
図４及び図５に示すように、良品・不良品であっても通板速度(中央値)が５００[ｍｐｍ]程度の通板条件で行われるものが最も多く、低速あるいは高速になるに従い度数は減少する。ただし良品の度数分布の方が不良品の度数分布よりも分布のピークが高くなっている。
品質不良発生率算出部８０は、度数分布集計部７０から所定の製造条件における良品数と不良品数とを取得して、所定の製造条件に対しての品質不良発生率を求める。例えば、品質不良発生率算出部８０は、図４に示すような通板速度による良品数の度数分布（度数分布集計部７０により良品として集計された数値）と、図５に示すような通板速度による不良品の度数分布（度数分布集計部７０により不良品として集計された数値）とを用いて、通板速度ごとでの不良品発生率を求める。
【００２０】
このように、製造条件を通板速度として、品質不良発生率算出部８０により、所定の製造条件に対しての品質不良発生率を求めると図６に示すようなものになる。
支援装置１０は、製造条件算出部９０を備えている。この製造条件算出部９０は、品質状況算出部５０にて求めた製造条件と品質との関連性を基に、品質が良くなる新たな製造条件（品質が向上する条件）を算出するものである。製造条件算出部９０は、例えば、製造実績データ及び品質実績データにより求められた図４に示した良品数の度数分布、図５に示した不良品数の度数分布、図６に示した品質不良発生率等を用いて、新たな製造条件を求める。
【００２１】
具体的には、製造条件算出部９０は、通板速度に対する品質不良発生率を用いて、通板速度を説明変数、品質不良発生率を目的変数として多項式回帰分析を行い、図７に示すような通板速度と、品質不良発生率の多項式回帰による推定値（推定値曲線ということがある）を求める。図７は、不良発生率の推定値の変化を実線（推定値曲線）で示し、参考のため元の品質不良発生率データを破線で示している。図７に示すように、通板速度が低速域、高速域にて品質不良発生率が高くなり、通板速度５００[ｍｐｍl近傍で品質不良発生率が低くなる傾向が確認される。
【００２２】
そして、製造条件算出部９０は、所定の通板速度に対する品質不良発生率の推定値曲線を用いて、金属帯板を製造する際には、実際の通板速度が推定値曲線から得られる推定値よりも下回るという新たな製造条件を求め、これを各工程の通板速度に適用する。即ち、製造条件算出部９０によって、通板速度と品質不良発生率とによる回帰分析から得られた品質不良発生率の推定値を算出し、算出した推定値を用いて品質が良くなる製造条件を決定している。
図８は、金属帯板の製造条件決定システムの動作フローを示している。
【００２３】
まず、製造実績保存部２１０（製造実績データベース）に蓄積されている製造実績データより、個々の金属帯板（金属帯板毎）についての製造履歴を作成し、製造履歴保存部４００（製造履歴データベース）へ保存する(ステップＳ１０１)。支援装置１０により、品質実績保存部３１０（品質情報データベース）へ保存された個々の金属帯板について品質不良が発生していないかどうか（品質情報）を検索し、品質不良があるならば、製造履歴保存部４００に追記する(ステップＳ１０２）。
次に、新たな製造条件を算出するために、様々な製造条件の中から製造条件を指定する。
【００２４】
例えば、図３に示すように、設備Ｍ０１にて通板した場合の通板速度の中央値を、オペレータ等が支援装置１０に具備されたキーボードやマウス等の入力部を用いて、製造条件として選定したとする。そうすると、グループ化部６０により、製造履歴データベースに保存されてる同一の金属帯板における製造実績データ及び品質実績データに対して、当該設備Ｍ０１に対応する工程よりも下工程にて品質不良が発生したか否かによってグループ分けし、度数分布集計部７０により、図４及び図５に示すように、金属帯板が設備Ｍ０１を通板されたときの通板速度の中央値に対する不良品数の度数分布及び良品数の度数分布を求める（ステップＳ１０３）。
【００２５】
品質不良発生率算出部８０により、度数分布の区分けされた区分毎に良品数又は不良品数を取得し、図６に示すように、品質不良発生率を算出する(ステップＳ１０４)。
そして、製造条件算出部９０により、通板速度を説明変数、品質不良発生率を目的変数として多項式回帰分析を行う（ステップＳ１０５)。また、製造条件算出部９０により、品質不良発生率の推定値が閾値を下回る通板速度を製造条件の推奨される数値として提示する(ステップＳ１０６)。
なお、上記の実施形態では、品質不良発生率から、新たに製造条件を決定するときに回帰分析を使用したが、例えば、製造条件と品質不良発生率との関係がなだらかな曲線となるならば、単純に閾値を設定し閾値以下の製造条件を算出してもよい。製造条件算出部９０により、製造条件と品質不良発生率との分布から品質不良の発生率の閾値を算出し、算出した閾値を用いて新たな製造条件を決定するようにしてもよい。
【００２６】
以上に説明したように、本発明では製造実績データと、金属帯板に検査された結果となる品質情報データをもとに、良品・不良品とをグループ分けし、製造条件の相違による度数分布を作成、さらに、製造条件ごとの品質不良発生率を用いて製造条件を算出している。
したがって、これまで熟練者による経験から決定していたり、作業者によってバラツイていた製造条件について、属人性を排除したデータ解析による製造条件の決定方法が確立され、製造条件のバラツキが低減されて、標準化することができる。また、製造条件の決定にあたっては、不良品を出来るだけ発生させないような条件の設定が可能となり、金属帯板の品質向上が行えると共に、歩留を向上させることができる。
【００２７】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
上記の実施形態では、金属帯板の属性を、製造番号に基づいて区別していたが、これに限らず、金属帯板の大きさ（長さ、幅）や金属帯板の鋼種（種類）等によって区別してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  熱延工程
２  冷延工程
３  焼鈍工程
４  酸洗工程
５  表面処理工程
６  最終検査工程
７  表面検査装置
１０  支援装置
５０  品質状況算出部
６０  グループ化部
７０  度数分布集計部
８０  品質不良発生率算出部
９０  製造条件算出部
２１０  製造実績保存部
３１０  品質実績保存部
４００  製造履歴保存部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010218251.tif 000009
【図８】
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