(57)【要約】【課題】ばらつきを含むパラメータの影響を抑えて、目的の未知運転条件を推定する。【解決手段】サンプリング部は、時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、対象機器の既知運転条件で運転した期間において、対象機器の運転結果に係る実測値をサンプリングする。運転結果推定部は、既知運転条件の値と未知運転条件の値とから、運転結果に係る推定値を得る。条件推定部は、運転結果に係る実測値と運転結果に係る推定値との差が小さくなるように未知運転条件の値を推定する。【選択図】図１
2019204351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象機器の既知運転条件の値を基に当該対象機器の未知運転条件の値を推定する推定装置であって、
時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、前記既知運転条件で運転した期間において、運転結果に係る実測値をサンプリングするサンプリング部と、
前記既知運転条件の値と未知運転条件の値とから、運転結果に係る推定値を得る運転結果推定部と、
前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように前記未知運転条件の値を推定する条件推定部と
を備える推定装置。
【請求項２】
前記サンプリングされた複数の実測値から、実測値のサンプル数より少ない数の実測値の組み合わせであるサブセットを、複数組生成するサブセット生成部と、
前記複数組のサブセットそれぞれについて、前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように未知運転条件の値を算出する条件算出部と、
をさらに備え、
前記条件推定部は、前記サブセットごとに算出された前記未知運転条件の値の統計量に基づいて、前記未知運転条件の値を推定する
請求項１に記載の推定装置。
【請求項３】
前記条件推定部は、前記サブセットごとに算出された前記未知運転条件の値に基づいてヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムの最頻値に基づいて、前記未知運転条件の値を推定する
請求項２に記載の推定装置。
【請求項４】
推定された前記未知運転条件の値と所定の閾値との比較によりアラームを出力するアラーム出力部をさらに備える請求項１から請求項３の何れか１項に記載の推定装置。
【請求項５】
前記条件推定部は、前記対象機器の部品を交換するタイミングで、前回の交換タイミングから今回の交換タイミングまでの間にサンプリングされた前記実測値に基づいて、前記未知運転条件の値を推定する
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の推定装置。
【請求項６】
前記運転結果推定部は、既知運転条件および未知運転条件に基づいて運転結果を求めるモデルに、前記既知運転条件の値と未知運転条件の値とを入力することで、運転結果に係る推定値を得る
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の推定装置。
【請求項７】
前記対象機器はロールによって圧延対象物を圧延する圧延機であって、
前記未知運転条件は、前記対象機器の状態に係るパラメータおよび前記圧延対象物の個体に係るパラメータを含み、
前記運転結果は、前記ロールを傾ける操作量に係るパラメータである
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の推定装置。
【請求項８】
前記運転結果は、前記ロールの左右のレベリング、および前記ロールの左右に掛かる荷重の少なくとも一方を含む
請求項７に記載の推定装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の推定装置と、
前記推定装置が推定した前記未知運転条件の値を表示する表示装置と
を備える推定システム。
【請求項１０】
対象機器の既知運転条件を基に当該対象機器の未知運転条件の値を推定する推定方法であって、
時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、前記既知運転条件で運転した期間において、運転結果に係る実測値をサンプリングするステップと、
前記既知運転条件の値と未知運転条件の値とから、運転結果に係る推定値を得るステップと、
前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように前記未知運転条件の値を推定するステップと
を含む推定方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、対象機器の既知運転条件で運転した期間において、運転結果に係る実測値をサンプリングするステップと、
前記既知運転条件の値と前記対象機器の未知運転条件の値とから、前記対象機器の運転結果に係る推定値を得るステップと、
前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように前記未知運転条件の値を推定するステップと
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、推定装置、推定システム、推定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、プラントの挙動を表現するシミュレータに基づいて、計測が困難な未知のプラントの状態量を診断する技術が開示されている。特許文献１によれば、解析値と実測値の偏差が最小となるパラメータ値を求めることで、プラントの状態を診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０９４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シミュレータ等のモデルを用いて対象機器の目的の未知運転条件を求めるためには、当該モデルに様々なパラメータを入力する必要がある。モデルに入力されるパラメータには、対象機器による処理対象物に係るパラメータや、対象機器に対するオペレータの操作に係るパラメータなどが含まれる。これらのパラメータは、必ずしも一定の値ではなく、個体によって値がばらつくことがある。そのため、モデルから出力される目的の未知運転条件にも、これらのばらつきの影響が含まれてしまい、目的の未知運転条件を精度よく求めることができない可能性がある。
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、ばらつきを含むパラメータの影響を抑えて、目的の未知運転条件を推定することができる推定装置、推定システム、推定方法およびプログラ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】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、推定装置は、対象機器の既知運転条件の値を基に当該対象機器の未知運転条件の値を推定する推定装置であって、時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、前記既知運転条件で運転した期間において、運転結果に係る実測値をサンプリングするサンプリング部と、前記既知運転条件の値と未知運転条件の値とから、運転結果に係る推定値を得る運転結果推定部と、前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように前記未知運転条件の値を推定する条件推定部とを備える。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る推定装置が、前記サンプリングされた複数の実測値から、実測値のサンプル数より少ない数の実測値の組み合わせであるサブセットを、複数組生成するサブセット生成部と、前記複数組のサブセットそれぞれについて、前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように未知運転条件の値を算出する条件算出部と、をさらに備え、前記条件推定部は、前記サブセットごとに算出された前記未知運転条件の値の統計量に基づいて、前記未知運転条件の値を推定するものであってよい。
【０００７】
本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係る推定装置において、前記条件推定部は、前記サブセットごとに算出された前記未知運転条件の値に基づいてヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムの最頻値に基づいて、前記未知運転条件の値を推定するものであってよい。
【０００８】
本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係る推定装置が、推定された前記未知運転条件の値と所定の閾値との比較によりアラームを出力するアラーム出力部をさらに備えるものであってよい。
【０００９】
本発明の第５の態様によれば、第１から第４の何れかの態様に係る推定装置において、前記条件推定部は、前記対象機器の部品を交換するタイミングで、前回の交換タイミングから今回の交換タイミングまでの間にサンプリングされた前記実測値に基づいて、前記未知運転条件の値を推定するものであってよい。
【００１０】
本発明の第６の態様によれば、第１から第５の何れかの態様に係る推定装置において、前記運転結果推定部は、既知運転条件および未知運転条件に基づいて運転結果を求めるモデルに、前記既知運転条件の値と未知運転条件の値とを入力することで、運転結果に係る推定値を得るものであってよい。
【００１１】
本発明の第７の態様によれば、第１から第６の何れかの態様に係る推定装置において、前記対象機器はロールによって圧延対象物を圧延する圧延機であって、前記未知運転条件は、前記対象機器の状態に係るパラメータおよび前記圧延対象物の個体に係るパラメータを含み、前記運転結果は、前記ロールを傾ける操作量に係るパラメータであるものであってよい。
【００１２】
本発明の第８の態様によれば、第７の態様に係る推定装置において、前記運転結果は、前記ロールの左右のレベリング、および前記ロールの左右に掛かる荷重の少なくとも一方を含むものであってよい。
【００１３】
本発明の第９の態様によれば、推定システムは、第１から第８の何れかの態様に係る推定装置と、前記推定装置が推定した前記未知運転条件の値を表示する表示装置とを備える。
【００１４】
本発明の第１０の態様によれば、推定方法は、対象機器の既知運転条件を基に当該対象機器の未知運転条件の値を推定する推定方法であって、時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、前記既知運転条件で運転した期間において、運転結果に係る実測値をサンプリングするステップと、前記既知運転条件の値と未知運転条件の値とから、運転結果に係る推定値を得るステップと、前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように前記未知運転条件の値を推定するステップとを含む。
【００１５】
本発明の第１１の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、対象機器の既知運転条件で運転した期間において、運転結果に係る実測値をサンプリングするステップと、前記既知運転条件の値と前記対象機器の未知運転条件の値とから、前記対象機器の運転結果に係る推定値を得るステップと、前記運転結果に係る実測値と前記運転結果に係る推定値との差が小さくなるように前記未知運転条件の値を推定するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、推定装置は、ばらつきを含むパラメータの影響を抑えて、目的の未知運転条件を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態に係る圧延システムの構成を示す図である。
【図２】長期運用部品パラメータと短期運用部品パラメータの変動特性の違いを示す図である。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態に係る診断装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態に係る設備診断の概要を示すブロック図である。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態に係る診断装置による圧延機の診断処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〈第１の実施形態〉
図１は、第１の実施形態に係る圧延システムの構成を示す図である。
第１の実施形態に係る圧延システム１は、圧延機１００および診断装置２００を備える。圧延機１００は、金属板に荷重を付与し、所定の板厚に圧延する。診断装置２００は、圧延機１００の異常の有無を診断する。診断装置２００は、ディスプレイ２２０を備え、診断結果をディスプレイ２２０に表示する。圧延機１００は対象装置の一例である。また、診断装置２００は、圧延機１００の未知運転条件の値を推定する推定装置の一例である。ディスプレイ２２０は、表示装置の一例である。ディスプレイ２２０を備える診断装置２００は、推定システムの一例である。なお、ディスプレイ２２０は、診断装置２００と別個に設けられてもよい。この場合、ディスプレイ２２０と診断装置２００との組み合わせは、推定システムの一例である。
【００１９】
《圧延機の構成》
圧延機１００は、ハウジング１０１、上ワークロールチョック１０２、下ワークロールチョック１０３、上ワークロール１０４、下ワークロール１０５、上バックアップロールチョック１０６、下バックアップロールチョック１０７、上バックアップロール１０８、下バックアップロール１０９、右圧下シリンダ１１０、左圧下シリンダ１１１、右ストロークセンサ１１２、左ストロークセンサ１１３を備える。
【００２０】
ハウジング１０１は、圧延機１００の外殻をなす筐体である。
上ワークロールチョック１０２は、ハウジング１０１に支持される。上ワークロールチョック１０２には上ワークロール１０４の軸部が回転自在に支持される。
下ワークロールチョック１０３は、上ワークロールチョック１０２の下方においてハウジング１０１に支持される。下ワークロールチョック１０３には下ワークロール１０５の軸部が回転自在に支持される。上ワークロール１０４と下ワークロール１０５とは互いに対向するように設けられる。
本実施形態において上下方向（Ｚ軸方向）は、ロールが重なる方向をいう。
【００２１】
上バックアップロールチョック１０６は、上ワークロールチョック１０２の上方においてハウジング１０１に支持される。上バックアップロールチョック１０６にはそれぞれ上バックアップロール１０８の軸部が回転自在に支持される。上バックアップロール１０８と上ワークロール１０４とは互いに対向するように設けられる。
下バックアップロールチョック１０７は、下ワークロールチョック１０３の下方においてハウジング１０１に支持される。下バックアップロールチョック１０７には下バックアップロール１０９の軸部が回転自在に支持される。下バックアップロール１０９と下ワークロール１０５とは互いに対向するように設けられる。
【００２２】
上ワークロール１０４、下ワークロール１０５、上バックアップロール１０８、および下バックアップロール１０９は、短期運用部品であり、所定本数の帯板Ｓを圧延するたびに、交換される。なお、バックアップロールの交換頻度は、ワークロールの交換頻度と比較して少ない。例えば、バックアップロールの交換インターバルの間に、ワークロールは６０回から１００回交換される。他方、上ワークロールチョック１０２、下ワークロールチョック１０３、上バックアップロールチョック１０６、および下バックアップロールチョック１０７は、ロールと比較して長期運用部品であり、頻繁な交換がなされない。
【００２３】
右圧下シリンダ１１０は、ハウジング１０１の上部から上バックアップロールチョック１０６の右端部に荷重が加わるように設けられる。右圧下シリンダ１１０は、上バックアップロール１０８を介して上ワークロール１０４に対して圧延荷重を加える。
左圧下シリンダ１１１は、ハウジング１０１の上部から上バックアップロールチョック１０６の左端部に荷重が加わるように設けられる。左圧下シリンダ１１１は、上バックアップロール１０８を介して上ワークロール１０４に対して圧延荷重を加える。
本実施形態において、左右方向（Ｙ軸方向）は、ロールの軸が伸びる方向をいう。
【００２４】
右ストロークセンサ１１２は、右圧下シリンダ１１０のストローク量を計測する。
左ストロークセンサ１１３は、左圧下シリンダ１１１のストローク量を計測する。
【００２５】
オペレータは、ハウジング１０１の入側から帯板Ｓを挿入し、右圧下シリンダ１１０および左圧下シリンダ１１１により荷重を加える。右圧下シリンダ１１０および左圧下シリンダ１１１により加えられた荷重は上バックアップロール１０８に伝達され、帯板Ｓが上ワークロール１０４と下ワークロール１０５との間を通過するときに帯板Ｓに圧延荷重が付与される。これにより、帯板Ｓは、所定の板厚に圧延される。
【００２６】
帯板Ｓが圧延機１００によって圧延されるとき、圧延された帯板Ｓが圧延機１００の中心からずれて通過することがある。この状態を「蛇行」とよぶ。オペレータは、帯板Ｓの蛇行を抑制するように、目視により右圧下シリンダ１１０および左圧下シリンダ１１１の左右レベリング量を調整する。
【００２７】
帯板Ｓの蛇行は、上ワークロール１０４と下ワークロール１０５との間のギャップ（ロールギャップ）が左右で異なる場合に生じる。つまり、帯板Ｓは、ロールギャップの小さいほうが相対的に延ばされることにより、蛇行を生じる。また、帯板Ｓの蛇行は、ロールギャップが均等であったとしても、圧延前の帯板Ｓの板厚が左右で異なる場合にも生じる。帯板Ｓの板厚が左右で異なる場合、上ワークロール１０４と下ワークロール１０５との圧下によって、上ワークロール１０４および下ワークロール１０５の左右に弾性変形差が生じ、結果としてロールギャップが生じ、帯板Ｓに蛇行が生じる。
ロールギャップの左右差は、例えば、ロールチョックの左右摩耗差、ロールの左右の剛性差、ロールの設置位置のずれ、帯板Ｓの幅方向の温度差、帯板Ｓの蛇行量、および帯板Ｓの幅方向の板厚差などの要因によって生じる。ロールチョックの摩耗量は、長期運用部品パラメータの一例である。ロールの左右の剛性差およびロールの設置位置のずれ量は、短期運用部品パラメータの一例である。帯板Ｓの幅方向の温度差、帯板Ｓの蛇行量、帯板Ｓの挿入位置のずれ量、および帯板Ｓの幅方向の板厚差は、帯板Ｓの個体に係る材料パラメータの一例である。長期運用部品パラメータおよび短期運用部品パラメータは、圧延機１００の状態に係る設備パラメータである。
図２は、長期運用部品パラメータと短期運用部品パラメータの変動特性の違いを示す図である。長期運用部品パラメータは、ロールの交換のタイミングによらず、圧延処理回数に対し単調増加する。他方、短期運用部品パラメータは、ロールの交換のタイミングごとに変化する。
【００２８】
これらの材料パラメータおよび設備パラメータは、計測によって特定することが困難である。つまり、材料パラメータおよび設備パラメータは、未知運転条件として扱われる。
なお、上述のとおり、帯板Ｓは、それぞれ異なる性質を有する材料であるため、圧延機１００は、時間帯毎に異なる性質を有する帯板Ｓを加工することとなる。
【００２９】
《診断装置の構成》
図３は、診断装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
診断装置２００は、条件入力部２０１、操作量取得部２０２、操作量記憶部２０３、サブセット生成部２０４、モデル記憶部２０５、操作量推定部２０６、操作量比較部２０７、条件算出部２０８、条件記憶部２０９、条件推定部２１０、表示制御部２１１、アラーム判定部２１２、アラーム出力部２１３を備える。
【００３０】
条件入力部２０１は、既知運転条件として圧延機１００の操業条件の入力を受け付ける。操業条件の例としては、帯板Ｓの板幅および入側板厚、ならびに圧延機１００の圧下率および圧延荷重などが挙げられる。なお、操業条件に含まれる帯板Ｓのパラメータは、帯板Ｓの個体差によらない基準値である。なお、他の実施形態に係る既知運転条件は、操業条件に限られない。
【００３１】
操作量取得部２０２は、圧延機１００の定常時において右ストロークセンサ１１２および左ストロークセンサ１１３から、それぞれ右圧下シリンダ１１０と左圧下シリンダ１１１のストローク量の計測値を取得し、これに基づいて圧下シリンダの左右のストローク量の差（以降、レベリングとする）、すなわち操作量の実測値を得る。操作量取得部２０２は、操作量の実測値を圧延処理ごとに操作量記憶部２０３に記録する。例えば、操作量記憶部２０３は、圧延処理によって生成される圧延コイルの通し番号に関連付けて、当該圧延コイルの生成時における操作量の実測値を記憶する。つまり、操作量取得部２０２は、時間帯毎に異なる性質を有する材料を加工するために、既知運転条件で運転した期間において、運転結果に係る実測値をサンプリングするサンプリング部の一例である。
【００３２】
サブセット生成部２０４は、操作量記憶部２０３が記憶する複数の操作量の実測値の中から、実測値のサンプル数より少ない数の実測値の組み合わせであるサブセットを、複数組生成する。例えば、操作量記憶部２０３が、ある期間の間に生成された５０本の圧延コイルのそれぞれについて操作量の実測値を記憶する場合に、サブセット生成部２０４は、５０本の実測値から４０本の実測値を無作為に選ぶことで、サブセットを生成する。サブセット生成部２０４は、当該サブセットの生成を例えば２００回繰り返すことで、実測値の組み合わせの異なる２００組のサブセットを生成する。
【００３３】
モデル記憶部２０５は、既知運転条件および未知運転条件に基づいて、帯板Ｓに蛇行が生じないように制御するための圧延機１００の操作量を求めるモデルを記憶する。
モデル記憶部２０５が記憶するモデルは、圧延機１００の構造を表す物理モデルであってもよいし、既知運転条件および未知運転条件を変数とする数式によって表される簡易モデルであってもよいし、予め収集された教師データに基づいて機械学習された学習済みモデルであってもよい。
【００３４】
操作量推定部２０６は、条件入力部２０１に入力された既知運転条件、および条件算出部２０８が算出した未知運転条件をモデル記憶部２０５が記憶するモデルに入力することで、圧延機１００の圧下シリンダの左右のレベリング、すなわち右圧下シリンダ１１０と左圧下シリンダ１１１のレベリングを推定する。圧下シリンダの左右のレベリングは、オペレータによる圧延機１００の操作量の一例である。
【００３５】
操作量比較部２０７は、操作量推定部２０６が特定した操作量の推定値と、操作量取得部２０２が取得した操作量の実測値とを比較し、推定値の誤差の大きさを算出する。
条件算出部２０８は、推定値と実測値との差が小さくなるように、各未知運転条件を算出する。つまり、条件算出部２０８は、操作量推定部２０６に入力した各未知運転条件の値を、推定値と実測値との差が小さくなるように、調整する。
【００３６】
条件記憶部２０９は、条件算出部２０８によって算出された未知運転条件の値をサブセットごとに記憶する。
条件推定部２１０は、条件記憶部２０９が記憶する各未知運転条件の値の統計量に基づいて各未知運転条件の値を推定する。具体的には、条件推定部２１０は、各未知運転条件についてヒストグラムを生成し、ヒストグラムにおける最頻値に基づいて各未知運転条件の値を推定する。したがって、サブセット生成部２０４が生成するサブセットの数は、最頻値の特定に十分な数であることが好ましい。
【００３７】
表示制御部２１１は、条件推定部２１０が推定した各未知運転条件の値をディスプレイ２２０に表示させる。
アラーム判定部２１２は、未知運転条件が閾値以上であるか否かを判定する。
アラーム出力部２１３は、未知運転条件が閾値以上である場合に、圧延機１００の異常を知らせるアラームを出力する。
【００３８】
《診断処理の概要》
図４は、設備診断の概要を示すブロック図である。
診断装置２００は、既知の操業条件Ｂ１と、未知運転条件Ｂ２とを、モデルＢ３に入力することで、操作量の推定値Ｂ４を得る。診断装置２００は、操作量の推定値Ｂ４と操作量の実測値Ｂ５とを比較評価Ｂ６する。診断装置２００は、比較評価の結果に基づいて、未知運転条件Ｂ２を更新Ｂ７する。これを繰り返し実行することにより、診断装置２００は、未知運転条件Ｂ２を実際の条件に近い値にすることができる。
【００３９】
《診断装置の動作》
より具体的には、診断装置２００は、ワークロールまたはワークロールおよびバックアップロールの交換タイミングで、以下に示す診断処理を実行する。
図５は、第１の実施形態に係る診断装置による圧延機の診断処理を示すフローチャートである。
まず、条件入力部２０１は、オペレータまたは図示しない圧延機１００の制御装置から、既知運転条件の入力を受け付ける（ステップＳ１）。また、操作量取得部２０２は、前回の交換タイミングから今回の交換タイミングまでの間における右ストロークセンサ１１２の計測値の時系列および左ストロークセンサ１１３の計測値の時系列を取得する（ステップＳ２）。操作量取得部２０２は、各時刻における右ストロークセンサ１１２の計測値と左ストロークセンサ１１３の計測値の差を算出することで、左右レベリングの時系列、すなわち操作量の実測値の時系列を算出する（ステップＳ３）。操作量取得部２０２は、算出した実測値の時系列を操作量記憶部２０３に記録する（ステップＳ４）。このとき、操作量取得部２０２は、操作量の実測値の時系列を、Ｎ本の圧延コイルを生成していた時間帯ごとに切り分け、切り分けられた時系列のうち定常部に係る値をＮ本の圧延コイルの通し番号に関連付けて操作量記憶部２０３に記録する。なお、他の実施形態においては、操作量記憶部２０３が各圧延コイルについて操作量の実測値の時系列を記憶してもよい。
【００４０】
次に、サブセット生成部２０４は、操作量記憶部２０３が記憶する操作量の実測値から無作為に抽出されたＭ個の実測値からなる実測値のサブセットを、Ｌ個生成する（ステップＳ５）。このとき、ＭおよびＬは、ＮＣＭ＞Ｌを満たす整数である。
【００４１】
診断装置２００は、サブセット生成部２０４が生成したサブセットを１つずつ選択し（ステップＳ６）、選択されたサブセットそれぞれについて以下のステップＳ７からステップＳ１２の処理を実行する。
【００４２】
まず、操作量推定部２０６は、条件入力部２０１に入力された既知運転条件および条件算出部２０８が算出した未知運転条件をモデル記憶部２０５が記憶するモデルに入力し、操作量の推定値を得る（ステップＳ７）。なお、条件算出部２０８によって未知運転条件の初期値が決定されていない場合、操作量推定部２０６は、乱数によって未知運転条件の初期値を決定する。モデルに入力される未知運転条件は、サブセットに係る圧延コイルごとの未知運転条件の値である。またモデルから得られる操作量の推定値は、サブセットに係る圧延コイルごとの操作量の値である。
【００４３】
操作量比較部２０７は、操作量推定部２０６が特定した操作量の推定値と、操作量取得部２０２が取得した操作量の実測値とを比較し、推定値の誤差を算出する（ステップＳ８）。操作量比較部２０７は、算出された推定値の誤差が所定の許容値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。誤差の大きさが許容値より大きい場合（ステップＳ９：ＮＯ）、操作量推定部２０６は、ステップＳ７による操作量の推定計算回数が所定の最大繰り返し数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００４４】
操作量の推定計算回数が最大繰り返し数未満である場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、条件算出部２０８は、推定値と実測値との差が小さくなるように、サブセットに係る圧延コイルごとの未知運転条件の値を調整する（ステップＳ１１）。未知運転条件の調整方法としては、大域的最適化法が挙げられる。
【００４５】
ところで、未知運転条件のうち、ロールチョックの摩耗量とロールの左右の剛性差は、操作量の推定値に対する感度が同程度であることが分かっている。一方で、ロールの左右の剛性差は、バックアップロールの設置状態に起因することが分かっている。そのため、条件算出部２０８は、バックアップロールの交換がなされない場合、ロールの左右の剛性差を一定値と設定して、ロールチョックの摩耗量およびロールの設置位置のずれ量に係る値の調整を行う。
【００４６】
そして診断装置２００は、処理をステップＳ７に戻し、調整後の未知運転条件に基づいて、再度操作量を推定する。
【００４７】
他方、誤差の大きさが許容値以下である場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、または推定計算回数が最大繰り返し数以上である場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、条件算出部２０８は、算出した未知運転条件の値を、サブセットのＩＤに関連付けて条件記憶部２０９に記録する（ステップＳ１２）。
【００４８】
上記のステップＳ６からステップＳ１２の処理によって、すべてのサブセットについて未知運転条件が算出されると、条件推定部２１０は、未知運転条件の項目別にヒストグラムを生成する（ステップＳ１３）。具体的には、条件推定部２１０は、ロールチョックの摩耗量、ロールの左右の剛性差、ロールの設置位置のずれ、帯板Ｓの幅方向の温度差、帯板Ｓの蛇行量、および帯板Ｓの幅方向の板厚差のそれぞれについて、条件記憶部２０９が記憶する各サブセットについて算出された値に基づくヒストグラムを生成する。条件推定部２１０は、未知運転条件の項目のそれぞれにおけるヒストグラムの最頻値を、当該項目に係る未知運転条件の値と推定する（ステップＳ１４）。
【００４９】
表示制御部２１１は、推定した各未知運転条件の値を表示する画面を、ディスプレイに出力する（ステップＳ１５）。未知運転条件の値は、グラフとして表示されてもよいし、数字として表示されてもよい。
【００５０】
アラーム判定部２１２は、推定された未知運転条件のうち設備パラメータに係る値（ロールチョックの摩耗量、ロールの左右の剛性差、ロールの設置位置のずれ）のそれぞれと、各設備パラメータの異常閾値とを比較し、設備パラメータの推定値のすべてが異常閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。設備パラメータの推定値の何れかが異常閾値より大きい場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、アラーム出力部２１３は、異常閾値より大きくなった設備パラメータに異常があることを示すアラームを出力し（ステップＳ１７）、診断処理を終了する。アラームは、ディスプレイに表示されてもよいし、スピーカから出力されてもよいし、通信によって伝送されてもよい。また設備パラメータの推定値のすべてが異常閾値以下である場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、アラーム出力部２１３は、アラームを出力せずに診断処理を終了する。
【００５１】
《作用・効果》
このように、第１の実施形態によれば、診断装置２００は、既知運転条件の値と未知運転条件の値とから、運転結果に係る推定値を取得し、当該推定値と、既知運転条件で運転した期間における運転結果に係る実測値との差が小さくなるように、未知運転条件の値を推定する。
これにより、診断装置２００は、帯板Ｓの性質を含むばらつきを有するパラメータの影響を抑えて、目的の未知運転条件を推定することができる。
【００５２】
また、第１の実施形態によれば、診断装置２００は、複数の実測値の組み合わせであるサブセットを複数組生成し、各サブセットについて運転結果の実測値と推定値との差が小さくなるように未知運転条件の値を算出し、その統計量に基づいて未知運転条件の値を推定する。具体的には、第１の実施形態によれば、診断装置２００は、サブセットごとの未知運転条件の値に基づいてヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムの最頻値に基づいて未知運転条件の値を推定する。
これにより、一の未知運転条件の値の算出結果に材料パラメータなどの他の未知運転条件のばらつきの影響が含まれたとしても、未知運転条件の値をヒストグラムの最頻値に基づいて推定することで、その影響を低減することができる。
なお、第１の実施形態に係る診断装置２００は、未知運転条件の最頻値に基づいて未知運転条件の値を推定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態において未知運転条件の算出結果が正規分布様に分布する場合などには、診断装置２００は、未知運転条件の平均値に基づいて未知運転条件の値を推定してもよい。また他の実施形態においては、未知運転条件の中央値などのその他の統計量に基づいて未知運転条件の値を推定してもよい。
【００５３】
また、第１の実施形態によれば、診断装置２００は、定期的な機器交換前のデータ収集完了後のタイミングで診断処理を実行する。これにより、オペレータは、ディスプレイ２２０に表示された未知運転条件の値を視認することで、現在の操業に係る対象機器の状態を認識することができる。これにより、オペレータは、適切なタイミングで機器を交換することができる。
【００５４】
また、第１の実施形態によれば、診断装置２００は、推定された未知運転条件の値と所定の閾値との比較によりアラームを出力する。これにより、診断装置２００は、未知運転条件に基づく異常の有無をオペレータに通知することができる。特に、診断装置２００は、未知運転条件のうち、ロールチョックの摩耗量などの長期運用部品パラメータに基づいてアラームを出力することで、長期運用部品の交換時期を適切に通知することができる。また、ロールの左右の剛性差は、バックアップロールの設置条件に起因するものであり、バックアップロールの交換頻度はワークロールの交換頻度より低い。そのため、診断装置２００は、ワークロールの交換タイミングでロールの左右の剛性差に係るアラームを出力することで、ワークロールの交換と併せてバックアップロールの調整を行うなどの対応を促すことができる。また、診断装置２００は、ロールの位置ずれ量に係るアラームを出力することで、交換作業者に対し、ロールの適切な設置を促すことができる。
【００５５】
また、第１の実施形態に係る診断装置２００は、モデルに基づいて運転条件から運転結果に係る値を推定する。これにより、オペレータが設備診断ノウハウを有しない場合においても、モデルを活用した最適化により自動で運転結果に係る値を推定することができる。また、モデルは物理モデルに限られず、簡易モデルや機械学習モデルであってもよい。簡易モデルや機械学習モデルを用いることにより、モデルの構築に要する時間を短縮することができる。
【００５６】
〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
【００５７】
上述の実施形態では、診断装置２００は、レベリングを運転結果として用いて未知運転条件を推定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る診断装置２００は、下バックアップロール１０９の下方において、下バックアップロール１０９の軸の左右に荷重計（右荷重検出器１１４および左荷重検出器１１５）を備える場合、左右のレベリングに代えて、右荷重検出器１１４の値と左荷重検出器１１５の値の差を運転結果として用いて未知運転条件を推定してもよい。また、他の実施形態に係る診断装置２００は、左右のレベリングと、右荷重検出器１１４の値と左荷重検出器１１５の値の差との両方を用いて未知運転条件を推定してもよい。なお、診断装置２００が左右の荷重計の値の差を運転結果として未知運転条件を推定する場合、モデル記憶部２０５が記憶するモデルは、運転条件を入力して左右の荷重計の値の差を出力するモデルである必要がある。
【００５８】
上述の実施形態では、診断装置２００は圧延機１００を対象機器として未知運転条件を推定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、生物化学的ガス化方式のバイオ発電プラントを対象機器としてもよい。この場合、診断装置２００は、例えば発電量またはバイオガス発生量を運転結果とし、バイオマスの質量を既知運転条件とすることで、バイオマスの種類および発酵槽の微生物の状態などを未知運転条件として推定することができる。また例えば、他の実施形態においては、廃熱回収ボイラの熱交換器を対象機器としてもよい。この場合、診断装置２００は、例えば熱交換器の出口温度を運転結果とし、前段の内燃機関の操業条件を既知運転条件とすることで、熱交換器における煤の付着量などを未知運転条件として推定することができる。
【００５９】
上述の実施形態では、推定装置の一例である診断装置２００が圧延機１００の未知運転条件を推定し、推定結果に基づいてアラームを出力するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、診断装置２００に代えて、圧延機１００の未知運転条件を推定し、アラームを出力しない推定装置を備えてもよい。
【００６０】
上述の実施形態では、診断装置２００は、操作量の定常部の値に基づいて未知運転条件を推定するが、これに限られない。例えば、診断装置２００は、各圧延コイルの実測値の時系列に基づいて操作量の推定値の時系列を得て、これに基づいて未知運転条件を推定してもよい。この場合、モデルに入力される未知運転条件は、サブセットに係る圧延コイルごとの未知運転条件の時系列であり、モデルから得られる操作量の推定値は、サブセットに係る圧延コイルごとの操作量の時系列である。また、この場合、診断装置２００は、推測値の時系列と実測値の時系列との最小二乗誤差により、推定値と実測値の誤差を求めることができる。
【００６１】
図６は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の診断装置２００は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
【００６２】
ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【００６３】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  圧延システム
１００  圧延機
１０１  ハウジング
１０２  上ワークロールチョック
１０３  下ワークロールチョック
１０４  上ワークロール
１０５  下ワークロール
１０６  上バックアップロールチョック
１０７  下バックアップロールチョック
１０８  上バックアップロール
１０９  下バックアップロール
１１０  右圧下シリンダ
１１１  左圧下シリンダ
１１２  右ストロークセンサ
１１３  左ストロークセンサ
１１４  右荷重検出器
１１５  左荷重検出器
２００  診断装置
２０１  条件入力部
２０２  操作量取得部
２０３  操作量記憶部
２０４  サブセット生成部
２０５  モデル記憶部
２０６  操作量推定部
２０７  操作量比較部
２０８  条件算出部
２０９  条件記憶部
２１０  条件推定部
２１１  表示制御部
２１２  アラーム判定部
２１３  アラーム出力部
Ｓ  帯板
【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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