(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレーターによる金属板圧延工程の板厚制御方法の選択を補助する制御方法選択支援システムであって、
圧延製品のコード、選択された制御方法及び圧延結果を記憶するデータベースと、
オペレーターが指定する圧延製品に応じて、指定された圧延製品と同じ分類に属する圧延製品の少なくとも１つの制御方法について圧延結果を集計して表示するインターフェイスと
を備えることを特徴とする制御方法選択支援システム。
【請求項２】
上記インターフェイスが、集計対象の制御方法の適用率及び圧延結果をオペレーターのグループ毎に集計して表示する請求項１に記載の制御方法選択支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御方法選択支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属板の圧延は、長尺の金属板を複数対のロールの間を通過させるようことで板厚を徐々に減少させる。このような金属板圧延工程では、板厚が一定範囲内となるよう、各対のロール間のギャップを自動的に調節する自動板厚制御（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が採用される。しかしながら、自動板厚制御を採用する場合でも、板厚が公差を外れるオフゲージを完全に排除することは困難であり、特に、コイル（巻き取られた長尺の金属板）の始端及び終端ではオフゲージが発生しやすい。
【０００３】
圧延工程の自動板厚制御としては、例えば入側ＡＧＣ、スタンド間張力制御、出側ＡＧＣ、マスフローＡＧＣ、フィードフォワードＡＧＣ等の多様な制御が知られている。例えばマスフローＡＧＣのような比較的複雑で高度な制御方法は、比較的精度が高い代わりに金属板のばらつき等に対する許容範囲が比較的狭く、一度許容範囲を外れると却ってオフゲージ長さが大きくなるおそれや、最悪の場合には操業停止に追い込まれるおそれがある。一方、例えば入側ＡＧＣのような比較的簡単な制御方法は、比較的精度が低いものの、金属板のばらつき等に対する許容範囲が比較的広いため、安定した操業が可能である。
【０００４】
そこで、より高度な制御を適用した場合には、予め設定される条件を外れたときに操業停止を避けるために、より簡単な制御に自動的に移行させるよう設計される。しかしながら、制御方法を切り替える際にもオフゲージが発生するため、このような切り替えを生じさせると、最初から簡単な制御を適用する場合よりもオフゲージの長さが大きくなってしまう。また、制御の切り替えが生じると、オペレーターの操作及び監視の負担が増大するという不都合も生じる。
【０００５】
圧延製品の仕様の多様性や様々な条件変化のために予め最適な制御方法を定めることは困難であり、オペレーターが自己の経験と勘とを頼りに最適と思われる制御方法を選択しているのが実情である。しかしながら、オペレーターは、より高度な制御方法を選択する場合の上述のようなリスクを嫌って、より簡単で安全な制御方法を選択しがちである。このため、より高度な制御方法を選択しても問題ないはずの圧延に際しても精度の低い制御方法が採用される結果、オフゲージを十分に低減できない場合が多い。
【０００６】
このように、オペレーターが自己の経験と勘とだけを頼りに最良の選択をすることは容易ではないため、オペレーターに過去事例に基づく情報を提供して、より適切な判断を可能にすることが検討される。例えば、特開２０１５−７４０２０号公報には、圧延設備における過去の設定値又はプロセスモデルから算出される計算値を表示することにより、オペレーターによる圧延設備の条件設定の変更を支援するシステムが開示されている。しかしながら、上記公報に記載のシステムは、自動制御による制御をオペレーターが微調整することを容易にするために、過去の設定値を表示するものであり、それらの設定値を使用する前提となる制御方法の選択を容易にすることができるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−７４０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記不都合に鑑みて、本発明は、オペレーターによる金属板圧延工程の板厚制御方法の選択を比較的容易にすることができる制御方法選択支援システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた発明は、オペレーターによる金属板圧延工程の板厚制御方法の選択を補助する制御方法選択支援システムであって、圧延製品のコード、選択された制御方法及び圧延結果を記憶するデータベースと、オペレーターが指定する圧延製品に応じて、指定された圧延製品と同じ分類に属する圧延製品の少なくとも１つの制御方法について圧延結果を集計して表示するインターフェイスとを備えることを特徴とする制御方法選択支援システムである。
【００１０】
当該制御方法選択支援システムは、オペレーターが指定する圧延製品に応じて、指定された圧延製品と同じ分類に属する圧延製品の少なくとも１つの制御方法について圧延結果を集計して表示するインターフェイスを備えることによって、オペレーターが表示された制御方法の圧延結果の良否を参考にして、その制御方法の適用の適否を比較的容易に判断することができる。このため、当該制御方法選択支援システムは、オペレーターによる金属板圧延工程のより適切な板厚制御方法の選択を比較的容易にすることができる。
【００１１】
上記インターフェイスが、集計対象の制御方法の適用率及び圧延結果をオペレーターのグループ毎に集計して表示するとよい。このように、上記インターフェイスが、集計対象の制御方法の適用率及び圧延結果をオペレーターのグループ毎に集計して表示することによって、よりよい結果を得ているグループの選択を参考にすることや、各グループに属するオペレーターの熟練度等による制御方法の選択以外の操作要因を考慮することで、より適切な板厚制御方法を選択できる。また、グループ毎に圧延結果が集計されることで、グループ間の競争を誘起してオペレーターのスキルアップを促進できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の制御方法選択支援システムは、オペレーターによる金属板圧延工程の板厚制御方法の選択を比較的容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御方法選択支援システムを備える金属板圧延装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の制御方法選択支援システムの初期表示画面を例示する模式図である。
【図３】図１の制御方法選択支援システムの図２とは異なる表示画面を例示する模式図である。
【図４】図１の制御方法選択支援システムの図２及び図３とは異なる表示画面を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１５】
［制御方法選択支援システム］
図１に、示す本発明の一実施形態に係る制御方法選択支援システム１を備える金属板圧延装置を示す。図１の金属板圧延装置は、金属板Ｗを挟み込む一対の圧延ロール１１及び各圧延ロール１１を金属板Ｗに向かって押圧するバックアップロール１２を有する複数の圧延スタンド１３と、巻取装置１４とを備える。また、図１の金属板圧延装置は、金属板Ｗの厚さを検出する複数の板厚計１５と、金属板Ｗの走行速度を検出する複数の板速計１６と、複数の板厚計１５及び複数の板速計１６の検出値に基づいて各圧延スタンド１３の圧延ロール１１間のギャップを制御する制御部１７とをさらに備える。当該制御方法選択支援システム１は、制御部１７と相互に信号を送受信することができるよう接続されている。
【００１６】
この金属板圧延装置は、長尺の金属板Ｗに複数の圧延スタンド１３の圧延ロール１１間を連続的に通過させることで金属板Ｗの厚さを徐々に減少させ、この厚さを減じた金属板Ｗを巻取装置１４によって巻き取ることで、所望の厚さを有する圧延製品（最終製品に限られず、中間製品であってもよい）を得る装置である。つまり、図１の金属板圧延装置は、複数の圧延スタンド１３を備える多段圧延機である。
【００１７】
図１の金属板圧延装置で圧延される金属板Ｗとしては、典型的には鋼板が挙げられるが、これに限定されず、例えばアルミ板等の任意の金属板を圧延対象とすることができる。また、金属板Ｗは、高温の状態で圧延されてもよく、低温の状態で圧延されてもよい。つまり、金属板圧延装置は、熱間圧延に用いられるものであってもよく、冷間圧延に用いられるものであってもよい。なお、金属板圧延装置を冷間圧延に用いる場合の方が、当該制御方法選択支援システム１を用いる効果が顕著となり易い。
【００１８】
図１の金属板圧延装置では、制御部１７が複数の板厚計１５及び複数の板速計１６の検出信号に基づいて、圧延スタンド１３の圧延ロール１１間のギャップを変更することによって、金属板Ｗの圧延後の厚さを目標値に近付けるよう調整する板厚制御を行う。
【００１９】
制御部１７は、例えばプログラムを入力したプログラマブルコントローラー、アプリケーションプログラムをインストールしたパーソナルコンピューター等によって実現することができる。つまり、制御部１７は、複数の制御方法の中から一つの制御方法を選択して適用することができるようプログラムされる。
【００２０】
金属板圧延装置において、制御部１７が行う板厚制御方法としては、例えばモニターＡＧＣ、マスフローＡＧＣ、入側ＡＧＣ、スタンド間張力制御、出側ＡＧＣ、フィードフォワードＡＧＣ等が挙げられる。
【００２１】
（モニターＡＧＣ）
モニターＡＧＣは、各圧延スタンド１３の出口側の板厚計１５の検出値に基づいて、この検出値がその圧延スタンド１３の出口側での板厚として設定された値と一致するよう圧延ロール１１間のギャップを変化させるフィードバック制御である。このモニターＡＧＣは、比較的簡単で比較的古くから用いられている標準的な制御方法であり、その精度は十分に高いとは言い難い。
【００２２】
（マスフローＡＧＣ）
マスフローＡＧＣは、各圧延スタンド１３の入り口側の板速計１６の検出値、出口側の板速計１６の検出値及び入り口側の板厚計１５の検出値に基づいて圧延スタンド１３の出口側での板厚の推定値を算出し、この推定値が対応する圧延スタンド１３の出口側での板厚の設定値と一致するよう圧延ロール１１間のギャップを変化させる制御方法である。このマスフローＡＧＣは、特に、金属板Ｗのコイル先端部や加減速部の板厚変動を抑制する効果が大きい高度な制御方法として知られている。
【００２３】
入側ＡＧＣ、スタンド間張力制御、出側ＡＧＣ及びフィードフォワードＡＧＣについては、説明を省略するが、これらの制御方法も公知の制御方法である。
【００２４】
上述の複数の制御方法の中では、マスフローＡＧＣが最も高度で精度の高い板厚制御が可能であるとされている。しかしながら、マスフローＡＧＣは、他の制御方法に比して、供給される金属板Ｗの板厚や硬さ等のばらつきに対する許容範囲が狭く、また、オペレーターによるパラメーターの設定値の適切な範囲も狭い。
【００２５】
＜制御方法選択支援システム＞
当該制御方法選択支援システム１は、データベース２と、表示装置３と、入力装置４と、制御装置５とを備える。制御方法選択支援システム１において、表示装置３、入力装置４及び制御装置５は、入力装置４を介してオペレーターが指定する圧延製品に応じて、指定された圧延製品と同じ分類（層別）に属する圧延製品の１つの制御方法について圧延結果を集計して表示装置３に表示するインターフェイスを構成する。
【００２６】
当該制御方法選択支援システム１は、例えばパーソナルコンピューターにアプリケーンプログラムをインストールすることによって実現することができる。また、当該制御方法選択支援システム１は、金属板圧延装置の制御部１７を構成するコンピューター等のプログラムにより実現されてもよい。つまり、金属板圧延装置の制御部１７と当該制御方法選択支援システムの制御装置５とは、同一のコンピューター上で実行される異なるプログラム又はサブプログラムによってそれぞれ構成されてもよい。
【００２７】
当該制御方法選択支援システム１は、金属板圧延装置を用いて行われる金属板圧延工程のオペレーターによる板厚制御方法の選択を補助するものである。より詳しくは、当該制御方法選択支援システム１は、オペレーターに対して、いずれかの板厚制御方法を適用した場合の圧延結果の予測を容易にするための情報を提供する。当該制御方法選択支援システムは、上述の各種制御方法の中でも、最も高度なマスフローＡＧＣの適用可否の判断を容易化できるような情報をオペレーターに提供できるよう構成されることが好ましい。
【００２８】
（データベース）
データベース２は、圧延製品のコード、各圧延工程において選択された制御方法及び圧延結果を記憶する。このデータベース２は、さらに各圧延工程における制御パラメーターの設定値を記憶することが好ましい。これらのデータは、圧延毎に１つのレコード（データの１単位）を形成するよう記憶されることが好ましい。
【００２９】
これらの情報のデータベース２への入力は、金属板圧延装置を運転する度に、制御部１７から情報を取得して自動的に行われることが好ましいが、オペレーターが入力装置４を介して、或いは例えば記録ディスクや着脱式メモリー装置等の情報媒体を用いて行ってもよい。
【００３０】
（インターフェイス）
表示装置３、入力装置４及び制御装置５によって構成されるインターフェイスは、オペレーターが例えば入力装置４等を介して指定する圧延製品のコードに応じて、指定された圧延製品と同じ分類に属する圧延製品の過去の製造に際して選択された制御方法及びその制御方法適用時の圧延結果を集計して、例えば図２に例示するような画像として、表示装置３に表示する。
【００３１】
上記圧延製品の分類方法としては、例えば、金属の種類による分類、圧延後の板厚による分類、板幅による分類等が挙げられる。この分類は、例えば圧延製品を大まかに区分する大分類と、この大分類中の圧延製品をさらに詳細に区分する小分類とを有する多層分類としてもよい。多層分類を用いる場合、先ず、指定された圧延製品が属する大分類について集計した制御方法及び圧延結果を表示装置３に表示し、必要に応じて小分類について集計した制御方法及び圧延結果を表示できるようにすることが好ましい。３階層以上の分類を行ってもよい。
【００３２】
図２の例では、大分類として、金属板Ｗの材質、板厚、及び板幅の３つが同一であるものを同じ分類に属するものとしており、カットの有無、「走変」か「紐付き」かの別によってさらに小分類している。つまり、当該制御方法選択支援システム１は、これらの小分類項目を選択することによって、圧延製品をフィルタリングすることができるように構成されている。なお、「カット有」とは、金属板Ｗの圧延前のコイル間のつなぎ目を切除して別々のコイルに巻き取る場合を意味し、「カット無」とは、コイル間のつなぎ目を切除せずに同じコイルに巻き取る場合を意味する。また、「走変」とは、連続するコイル間で金属板Ｗの厚さが異なり、後のコイル先端部分で圧延スタンド１３の圧延ロール１１間のギャップを変更する場合を意味し、「紐付き」とは、連続するコイル間で金属板Ｗの厚さが等しく、圧延スタンド１３の圧延ロール１１間のギャップを変更する必要がない場合を意味する。
【００３３】
この圧延結果の集計が表示される制御方法としては、入力装置４等を介してオペレーターが指定できるように構成してもよいが、少なくとも初期設定として、例えば図２に示すようにマスフローＡＧＣ（ＭＦＡＧＣ）等の最も高度な制御方法が自動的に指定されることが好ましい。つまり、より精度の高い制御方法の表示優先順位を高くすることで、オペレーターにより精度の高い制御方法の適用を検討させることができる。
【００３４】
当該制御方法選択支援システム１における圧延製品の指定は、入力装置４を用いて圧延製品のコードを入力したりリストから選択するようにしてもよいが、金属板圧延装置の制御部１７に予め記憶される製造スケジュールから選択できるようにしてもよい。図２の例では、現在圧延を行っている圧延製品を「現スケ」、次に圧延を行う圧延製品を「次スケ」としてボタン表示している。
【００３５】
当該制御方法選択支援システム１は、圧延製品の分類毎に集計をすることにより、指定された圧延製品の製造データの数が十分でなくても、類似する圧延製品の製造データを利用することによって、指定された圧延製品の制御方法の選択に資する情報をオペレーターに提供することができる。
【００３６】
選択された制御方法の表示装置２への表示は、１又は複数の制御方法がそれぞれ選択された割合（適用率）を例えば数値、グラフ等を用いて表すことができる。
【００３７】
また、表示装置２に表示する圧延結果としては、例えば板厚の偏差が公差以上となった部分の１コイルあたりの長さ、板厚の偏差が一定の割合以上となった部分の１コイルあたりの長さ、制御方法の自動解除率等を挙げることができ、これらの１又は複数を表示装置２に表示するとよい。また、一般に、板厚の偏差はコイルの先端及び後端で大きくなるため、板厚の偏差が大きくなった部分の長さを、コイル先端とコイル後端とに分けて集計してもよい。
【００３８】
具体的に説明すると、上記板厚の偏差が公差以上となった部分の１コイルあたりの長さは、圧延製品の不良発生量を意味する。しかしながら、圧延製品毎に公差が異なるため、公差が小さい圧延製品を多く製造した場合には、この偏差が公差以上となった部分の長さが増大するおそれがある。一方、板厚の偏差が一定の割合以上となった部分の１コイルあたりの長さは、圧延製品の公差に関係なく板厚のばらつきを示す指標となる。しかしながら、公差が比較的大きい圧延製品を製造する場合には、生産性を向上するために圧延製品の不良発生量を増大させない範囲で板厚の偏差が大きくなるよう運転条件を設定することで、板厚の偏差が一定の割合以上となった部分の長さが増大するおそれがある。従って、これらの値を同時に表示することで、オペレーターがその板厚制御方法の適用の可否を総合的に判断できるようにすることが好ましい。なお、以下、板厚の偏差が公差又は一定の割合以上となることを「オフゲージ」ということがある。
【００３９】
なお、図２の例では、異なる圧延結果として、コイル先端のオフゲージのみの集計値（ＴＯＰ）、コイル後端のオフゲージみの集計値（ＢＯＴ）、及びコイル先端及び後端の両方のオフゲージの集計値（ＴＯＰ＋ＢＯＴ）の３種から選択できるようになっている。
【００４０】
また、表示装置２には圧延結果の集計期間を選択可能に表示するとよい。これにより、オペレーターは、選択される制御方法の傾向の変化と、圧延製品の品質や生産性の変化とを確認することができる。つまり、短期間の集計において特定の制御方法の選択率がより高くなっており、圧延製品の品質や生産性が向上していると認められる場合には、その制御方法を選択することが好ましいことが示唆される。
【００４１】
また、当該制御方法選択支援システム１は、集計対象の制御方法の適用率及び圧延結果をオペレーターのグループ（共に作業を行うチーム）毎に集計して表示装置３に表示することが好ましい。これにより、圧延結果がよいオペレーターグループの制御方法の選択傾向を参考にすることで、オペレーターがより適切な制御方法を選択することが容易となる。図２に示す表示画面では、Ａ〜Ｄがオペレーターのグループであり、これら４つのオペレーターグループが三直四交代で金属板圧延装置の運転を行っている例である。
【００４２】
当該制御方法選択支援システム１は、さらに表示装置３に、集計対象の制御方法を適用した際に設定された運転条件のパラメーターをオペレーターグループ毎に表示することが好ましい。
【００４３】
このように運転条件のパラメーターの設定値を合わせて表示することで、比較的高度な制御方法を選択した場合にトラブルを回避できる可能性が高いパラメーターを推測することができ、生産性をより向上できる。
【００４４】
また、当該制御方法選択支援システム１は、各グループが集計対象の制御方法を適用した回数を合わせて表示装置３に表示することが好ましい。このように、制御方法を適用した回数を合わせて表示することによって、そのグループの圧延結果が例外的なものか否かを推測することができる。
【００４５】
また、当該制御方法選択支援システム１は、集計対象の制御方法における圧延結果の代表値と、他の制御方法における圧延結果の代表値とを比較表示してもよい。図２の例では標準的な制御方法であるモニターＡＧＣ（「ＭＮ」と標記）と、初期設定で選択されるマスフローＡＧＣ（「ＭＦ」と標記）とを比較表示している。また、圧延結果は、図２の例のように、例えばオフゲージの長さ等を金額換算で比較表示すると、オペレーターに対する訴求効果が大きいのでより好ましい。
【００４６】
さらに、当該制御方法選択支援システム１のインターフェイスは、集計対象の圧延製品の範囲をさらに限定できるよう構成されることが好ましい。図２の表示画面において「絞り込み」と記載されたボタンは、このような集計対象の絞り込み表示をするためのボタンの一例である。
【００４７】
図３は、上記集計対象の絞り込み表示画面の一例である。図３の例では、圧延製品を強度によってクラス分けし、指定された圧延製品が属する強度クラスである「４５Ｋ」のデータを集計して表示している。
【００４８】
さらに、図３の例では、グラフの横軸のオペレーターグループ名（Ａ〜Ｄ）を選択することによって、図４に示すように、選択したオペレーターグループが集計対象の制御方法を選択した際の各圧延スタンド１３のパラメーターの設定値のそれぞれの平均値を表示するようになっている。図４の例において、「＃」を冠した番号は、圧延スタンド１３の上流側から数えた番号を示す。
【００４９】
また、図３の例では、選択したオペレーターグループが集計対象の制御方法を選択した際に、オペレーターによる制御装置５への介入量を合わせて表示している。なお、制御装置５への「介入」とは、制御装置５が算出する例えば圧下率、張力等の目標値を人為的に操作することを意味し、「介入量」とは、例えば目標値に一定のオフセット値を加算する場合のオフセット値、目標値に一定の係数を乗じて増減する場合の係数等が挙げられる。
【００５０】
このように、当該制御方法選択支援システム１は、集計対象を絞り込んでから圧延結果を表示し、各圧延結果をもたらしたオペレーターグループの設定値及び介入量を容易に確認可能とすることによって、圧延製品の製造を行おうとするオペレーターがより多くの有益な情報を比較的容易に得られるので、オペレーターが良好な圧延結果が得られるパラメーター設定及び介入操作を行うことを容易にする。また、当該制御方法選択支援システム１は、圧延結果をオペレーターグループ毎に表示するので、それを確認したオペレーターは、各グループに属するオペレーターの熟練度等を考慮して、表示される情報を参考にすべきか否かを判断することができる。
【００５１】
また、当該制御方法選択支援システム１は、圧延結果をオペレーターグループ毎に表示するので、オペレーターグループ間の競争心を誘起し、圧延製品の生産性及び品質の向上により積極的に努めさせることができる。
【００５２】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００５３】
当該制御方法選択支援システムは、圧延結果をオペレーターグループ毎に集計する機能を有しなくてもよい。また、当該制御方法選択支援システムは、圧延結果をオペレーター個人単位で集計してもよい。
【００５４】
当該制御方法選択支援システムのインターフェイスは、複数の制御方法について集計した圧延結果を同時に画面表示してもよく、表示画面上で圧延結果を集計する制御方法を選択できるよう構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
当該制御方法選択支援システムは、特に冷間圧延工程における板厚調整制御方法の選択を補助するために好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５６】
１  制御方法選択支援システム
２  データベース
３  表示装置
４  入力装置
５  制御装置
１１  圧延ロール
１２  バックアップロール
１３  圧延スタンド
１４  巻取装置
１５  板厚計
１６  板速計
１７  制御部
Ｗ  金属板
【図１】
0006688115.tif 000002
【図２】
0006688115.tif 000003
【図３】
0006688115.tif 000004
【図４】
0006688115.tif 000005