(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延工程における被圧延材の板厚、板幅、圧延速度等の前記被圧延材の品質に関係するプロセスデータを予め設定されたサンプリングタイミング毎に計測し、その計測値を前記圧延工程の各パスの圧延開始から圧延終了までの前記サンプリングタイミング毎に対応付けて記録し、前記被圧延材の品質異常に係る原因解析に提供するプロセスデータ処理方法において、
前記各サンプリングタイミングの間隔及び前記圧延速度に基づいて前記計測値に対応する部位の前記被圧延材の先端からの位置を検出し、該検出位置を前記圧延終了時における前記被圧延材の全長を基準として正規化して正規化位置を求め、該正規化位置を前記各計測値に対応付けて記録することを特徴とするプロセスデータ処理方法。
【請求項２】
請求項1に記載のプロセスデータ処理方法において、
前記計測値を、前記正規化位置に対応付けて表示手段に表示することを特徴とするプロセスデータ処理方法。
【請求項３】
請求項1又は２に記載のプロセスデータ処理方法において、
前記圧延工程の各パスが可逆圧延により行われる場合は、正の圧延方向における正規化位置を基準とし、逆の圧延方向における正規化位置を反転して記録することを特徴とするプロセスデータ処理方法。
【請求項４】
請求項1乃至３のいずれか１項に記載のプロセスデータ処理方法において、
前記計測値は、各パスの計測値の最大値を基準として各計測値を正規化して記録することを特徴とするプロセスデータ処理方法。
【請求項５】
圧延工程における被圧延材の板厚、板幅、圧延速度等の前記被圧延材の品質に関係するプロセスデータを予め設定されたサンプリングタイミング毎に計測し、その計測値を前記圧延工程の各パスの圧延開始から圧延終了までの前記サンプリングタイミング毎に対応付けて記録する状態計測手段を備え、前記被圧延材の品質異常に係る原因解析用のプロセスデータを提供するプロセスデータ処理装置において、
前記各サンプリングタイミングの間隔及び前記圧延速度に基づいて前記計測値に対応する部位の前記被圧延材の先端からの位置を検出する位置検出手段と、該検出位置を前記圧延終了時における前記被圧延材の全長を基準として正規化して正規化位置を求める正規化手段と、該求めた正規化位置を前記状態計測手段により計測された各計測値に対応付けて処理する処理手段とを備えてなることを特徴とするプロセスデータ処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプロセスデータ処理装置において、
さらに、表示手段を備えてなり、
前記表示手段は、前記処理手段により対応付けられた前記正規化位置を基準として前記計測値を表示することを特徴とするプロセスデータ処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のプロセスデータ処理装置において、
前記処理手段は、前記圧延工程が可逆圧延により行われる場合は、正の圧延方向における正規化位置を基準とし、逆の圧延方向における正規化位置を反転して対応付けることを特徴とするプロセスデータ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスデータ処理方法および装置に係り、特に、金属製造プラントなどの処理工程に関するプロセスデータを管理、解析するに好適なプロセスデータ処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製造プラントにおいては、操業異常発生時の原因解析、製品品質異常時の原因解析を目的として、各処理工程、例えば、熱間圧延工程、冷間圧延工程におけるプロセスデータを紙に印字したり、電子化されたチャート情報として記録したりする方式が採用されている。プロセスデータをチャート情報として記録する場合、指定のサンプリングタイミングごとに板厚などを計測し、サンプリングタイミングすなわち時間軸を基準軸として、各計測値を時間軸に沿って順次記録するようになっている。そして異常発生時には各工程のチャート情報を解析することで原因究明を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術では、各工程のプロセスデータをチャート情報として記録する場合、サンプリングタイミングである時間軸を基準軸として各計測値を記録しているため、各工程のチャート情報を比較して異常時の原因解析を行なうにも解析に長時間を要するとともに解析が困難である。すなわち、金属製造プラントにおいては金属製品を圧延する場合、金属製品が各工程で圧延されるごとに金属製品の長さが変化するため、時間軸を基準として板厚などの計測値を記録しても、各工程における金属製品各部の位置を特定することが困難である。さらに各工程のサンプリングタイミングが異なる場合には計測値も工程ごとに異なったサンプリングタイミングで出力されるため、各工程のサンプリングタイミングを考慮してプロセスデータを解析するには時間を要するとともに解析が困難となる。
【０００４】
具体的には、金属製品（被圧延材）の先端から５０メートルの位置に製品品質の異常が生じたときに、これを解析しようとした場合、圧延などの処理プロセスでは以下のような問題点が生じる。
【０００５】
（１）圧延速度は一つの被圧延材の圧延中にも変化することがある。このため、時間軸を基準としたチャート情報では、被圧延材の先端から５０メートルの位置のデータをチャート情報から見ようとしても、チャートの進みと製品の長さとが対応していないため、先端から５０メートルの位置のデータを容易に見つけることは困難である。
【０００６】
（２）各処理工程でチャートが異なるタイミングで出力されたり、被圧延材の長さが各処理工程を経る毎に異なったりするときには、製品の先端から５０メートルの位置の異常点を各処理工程ごとに同期させて、すなわち異常点の位相を各処理工程ごとに同期させてみることが困難である。
【０００７】
（３）圧延工程に可逆式圧延機が用いられた場合は、パスと呼ばれる処理工程ごとに、金属製品に対する圧延方向が逆転する。このため、最終製品、すなわち最終パスを経た製品に対して異常が検出されたときに、最終パスから過去のパスにさかのぼって異常の原因を調査する場合、圧延方向が逆転するごとに被圧延材の先端と後端の位置関係が逆転するので、過去のパスのチャート情報の中には最終パスのチャート情報とは金属製品の先端と後端の関係が逆になっているものが含まれ、最終パスのチャート情報と過去のパスのチャート情報から製品の異常点に対応する点を解析することをより困難となる。
【０００８】
本発明の目的は、被圧延材の品質に関係するプロセスデータを予め設定されたサンプリングタイミング毎に計測した計測値と、その計測値の被圧延材の長さ方向における位置との対応付けを容易に行うことができるプロセスデータ処理方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、圧延工程における被圧延材の板厚、板幅、圧延速度等の前記被圧延材の品質に関係するプロセスデータを予め設定されたサンプリングタイミング毎に計測し、その計測値を前記圧延工程の各パスの圧延開始から圧延終了までの前記サンプリングタイミング毎に対応付けて記録し、前記被圧延材の品質異常に係る原因解析に提供するプロセスデータ処理方法において、前記各サンプリングタイミングの間隔及び前記圧延速度に基づいて前記計測値に対応する部位の前記被圧延材の先端からの位置を検出し、該検出位置を前記圧延終了時における前記被圧延材の全長を基準として正規化して正規化位置を求め、該正規化位置を前記各計測値に対応付けて記録することを特徴とする。
【００１０】
前記各プロセスデータ処理方法を採用するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００２０】
本発明によれば、各サンプリングタイミングの計測値に対応する部位の被圧延材の先端からの位置を検出し、その検出位置を圧延終了時における被圧延材の全長を基準として正規化して、例えば、全長を１または１００％として、正規化位置を求め、その求めた正規化位置を各計測値に対応付けて記録するようにしたため、被圧延材の各部の位置と計測値との関係を即座に把握することができる。
【００２１】
その結果、可逆圧延等の複数回のパス相互間における被圧延材の各部の位置と計測値との関係を即座に把握することができ、異常発生時の原因解析などデータの解析を容易に行なうことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す装置の全体構成図である。図１において、金属製造プラント１０には、処理対象、例えば、金属製品（被圧延材）の処理状態として、板厚、圧延速度などを計測するセンサ１２が複数個設けられており、各センサ１２の検出による信号は計測データとして演算処理装置１４に入力されている。各センサ１２は各処理工程に対応して設けられている。
【００２５】
例えば、金属製造プラント１０を、図２に示すように、連続鋳造設備１０１、加熱炉１０２、熱間圧延設備１０３、スプレー設備１０４、冷間圧延設備１０５、メッキ設備１０６を備えたもので構成した場合、各設備に対応して各センサ１２が設けられている。この金属製造プラント１０においては、連続鋳造設備１０１により鋼材の板であるスラブが生成され、生成されたスラブが加熱炉１０２によって加熱され、加熱されたスラブが熱間圧延設備１０３によって圧延され、熱延製品が製造されるようになっている。また鉄材は焼き入れ・焼きなましで鋼材の性質を制御できるので、スプレー設備１０４により、熱延材を特定の冷却パターンで冷却し、熱延材の性質を調整するようになっている。さらに冷間圧延設備１０５において、熱延材を圧延し、高品質な冷延材を生産し、メッキ設備１０６においては、付加価値の高いメッキ材を生産するようになっている。
【００２６】
そして冷間圧延設備１０５を可逆式圧延機とした場合、冷間圧延設備１０５は、リール１０７、圧延機１０８、リール１０９から構成される。この可逆式圧延機１０８は、金属材の圧延方向を逆転させながら目的の板厚に圧延する圧延機として構成されている。例えば、リール１０７から金属材が払い出されたときに、中央部の圧延機１０８で金属材を圧延し、圧延された金属材をリール１０９で巻取るようになっている。この巻取りを終了するまでの１サイクルをパスといい、２パス目はリール１０９から金属材を払い出し、熱延機１０８で金属材を圧延したあとリール１０７で巻取るようになっている。そして、金属材の圧延状態が順次センサ１２によって計測されるようになっている。すなわち、各センサ１２は、処理対象の処理状態を順次計測する状態計測手段として構成されており、各センサ１２の検出信号が計測データとして演算処理装置１４で処理されるようになっている。
【００２７】
演算処理装置１４は、入力インターフェイス１６、ファイル１８、正規化長さ計算機構２０、トラッキング処理機構２２、データ制御機構２４、描画データ作成機構２６、マンマシン用入出力インターフェイス２８を備えており、入力インターフェイス１６が各センサ１２に接続され、マンマシン用入出力インターフェイス２８が表示装置３０と入力装置３２に接続されている。
【００２８】
入力インターフェイス１６は各センサ１２からの信号を計測データに変換するための処理を行ない、データ制御機構２４からの指令にしたがって計測データをファイル１８に転送するようになっている。フィイル１８には計測データが格納されているとともに、トラッキング処理機構２２の処理に基づく位置データ（金属製品各部の位置を示す位置データとして、例えば、金属製品（金属材）の先端から各部までの距離を示す位置データ）が格納されている。正規化長さ計算機構２０は、ファイル１８に格納された位置データを基に正規化長さの累積値を計算するとともに、金属材の全長を基準として、例えば、金属材の全長を１または１００％として、金属材各部の位置、すなわち、金属材の先端から各部までの長さに関する各位置検出値をそれぞれ正規化する正規化手段として構成されている。
【００２９】
トラッキング処理機構２２は、いずれかのセンサ１２により金属材の搬入が検出されたときに、この検出信号に応答して、金属材の先端から各部の位置を順次検出し、各検出値を収集位置として処理するようになっている。すなわち、トラッキング処理機構２２は、センサ１２の検出信号に応答して、金属材各部の位置の変化を順次検出する位置検出手段として構成されている。また、金属材各部の位置を求める場合、各処理工程の速度は変化するが、各工程の距離や各工程間の距離が分かっているため、金属材が各工程で処理される時間や金属材が一方の処理工程から次の処理工程に到達するまでの時間を求め、計算した時間を基に金属材各部の位置の変化を検出することができる。
【００３０】
データ制御機構２４は各部の処理を制御するとともに、計測データと正規化された各検出値による位置データとを相互に関連するデータとして処理する処理手段として構成されている。描画データ作成機構２６は、データ制御機構２４の処理によるデータを画像表示するに際して、データ制御機構２４の処理によるデータをビットマップデータに展開して描画データを作成するようになっている。この描画データはマンマシン用入出力インターフェイス２８を介して表示装置（表示手段）３２転送され、描画データにしたがった画像が表示装置３０の画面上に表示される。またマンマシン用入出力インターフェイス２８には入力装置３２からオペレータの操作によるコマンドが入力されるようになっており、コマンドにしたがった処理がデータ制御機構２４によって処理され、この処理結果が表示装置３０の画面上に表示されるようになっている。
【００３１】
計測データや位置データを収集するに際しては、図３に示すように、各計測データや位置データは実績データとして収集され、各工程ごとに処理対象に対応づけて、すなわち、スラブ単位に付けられる製品番号ｃ（ｃ番目に製造された製品番号）に対応づけて収集される。
【００３２】
例えば、熱間圧延設備１０３の操業で得られた実績データは工程ｍにおける実績データ６３としてファイル１８の指定のエリアに格納され、同一の製品が冷間圧延設備１０５の操業で得られた実績データは工程ｎの実績データ６２としてファイル１８の指定のエリアに格納される。
【００３３】
具体的には、ファイル１８には、製品番号ｃを定義・検索のキーとして、各工程ｍ、ｎに関するデータが格納される。工程ｎについては、実績管理表６１、実績データ６２に関するデータが格納される。実績管理表６１には、工程ｎの実績が格納されていることを示すポインタに関するデータが格納される。実績データ６２は、アドレスａｉ、時刻（サンプリングタイミング）ｔｉ、板厚ｈｉ、板幅ｂｉ、速度ｖｉ、収集位置ｌｎｇｉ、累積正規化長さｌｎｇｓｉ、工程ｍで収集されたデータとの結びつきを示すリンクに関するデータで構成される。実績データ６１のうち板厚ｈｉ、板幅ｂｉ、速度ｖｉは計測データを示し、収集位置ｌｎｇｉは位置データを示し、正規化長さｌｎｇｓｉは正規化された位置データを示す。なお、添字ｉは工程ｎで収集したｉ番目のデータであることを示す。また説明の都合上ｊ番目のパス（小工程）についてのみ記述してあるが、実際にはパスの数だけのデータが格納される。
【００３４】
次に、金属材の正規化長さの算出方法を図４のフローチャートにしたがって説明する。
【００３５】
まず、金属材が冷間圧延設備１０５に搬送されて金属材にｊ番目のパスが実行されるときには、センサ１２の出力信号を基に金属材の処理状態の計測値を示す計測データを入力するとともに、金属材の先端が圧延機１０８に挿入（搬入）されたことを示す位置データを入力する（ステップＳ１）。データの入力はｊ番目のパスが終了するまで行なわれ、ｊ番目のパスに関する計測データとして、例えば板厚ｈｉ、速度ｖｉなどが入力される。さらにサンプリング時刻ｔｉに対応して金属材の先端からの位置である収集位置ｌｎｇｉが金属材各部の位置の変化を示す位置データとして算出される。この収集位置ｌｎｇｉは時刻ｔｉと前回のサンプリング時刻ｔｉ−１、速度ｖｉを基に求められる。
【００３６】
そしてｊ番目のパスが終了したときには収集位置のデータにしたがって金属材の全長が求められる。さらに、ｊ番目のパスが終了したときには、このパスの処理方向、すなわち、金属材の進行方向が順方向か逆方向かが判定される（ステップＳ２）。順方向のときにはステップＳ４の処理に移り、逆方向のときには収集位置に関する位置データを反転するための処理を行なう（ステップＳ３）。この反転処理は次の（１）式にしたがって行なう。
【００３７】
反転位置＝金属材の全長−収集位置（先端から各部までの長さ）…（１）
すなわち、金属材の進行方向が逆方向のときには、金属材の先端と後端の関係が順方向のときとは逆となるため、収集位置に関する位置データを反転するための処理を行なう。例えば、全長１００ｍで、逆方向の処理で先端からの位置が８０ｍのとき、反転位置＝１００ｍ−８０ｍ＝２０ｍとして求める。この反転位置は、順方向とみなしたときの位置として、先端から２０ｍの位置を示すことになる。
【００３８】
次に、金属材各部の位置の変化に関する位置データである収集位置に関するデータが全て収集されるとともに金属材の全長が算出されたときには、次の（２）式にしたがって金属材各部の位置に関する各検出値を正規化するための計算を行なう。
【００３９】
正規化長さ（先端から各部までの正規化長さ）＝収集位置（先端から各部までの長さ）／金属材の全長……（２）
なお、逆方向における金属材各部の位置に関する各検出値を正規化するときには、収集位置の値として反転位置の値を入力する。
【００４０】
金属材各部の正規化の長さに関する値が算出されたときには、正規化された位置データとしてファイル１８に格納する（ステップＳ５）。このあとステップＳ１〜Ｓ５までの処理を各工程ごとに実行する。
【００４１】
計測データと正規化された位置データが収集されたときには、計測データと位置データは相互に関連するデータとして処理され、処理結果が表示装置３０の画面上に表示される。
【００４２】
例えば、冷間圧延設備１０５において、１パス目に順方向の圧延が行なわれ、２パス目に逆方向の圧延が行なわれ、３パス目に順方向の圧延が行なわれたときには、図５（ａ）に示すようなチャート情報が画像表示される。
【００４３】
図５（ａ）には、各パスにおいて得られた金属材各部の収集位置を、金属材の全長を基準として、例えば、全長を１または１００％として、正規化したときの正規化長さを横軸、すなわち基準軸として表示し、縦軸には基準軸に対応して各パスにおける計測データが表示されている。そして、金属材の各部、例えば、位置（先端からの長さ）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、金属材の全長を基準として正規化しているため、各パス毎に金属材の全長が変化しても、横軸の同一位置に表示される。
【００４４】
本実施形態においては、各パスによって金属材の全長が異なるときでも、金属材各部の位置に関する検出値をそれぞれ金属材の全長を基準として正規化しているため、各パスの正規化長さを同一にすることができる。すなわち、金属材の同一の位置を各パスで横軸の同じ位置に並べることができ、各パス間の板厚の状態を金属材の同一の位置に関連づけて即座に把握することができる。このため、例えば、１パス目から３パス目の間で外乱が発生したときには、どの位置で外乱が発生したかを一目で把握することができる。
【００４５】
また、板厚の計測データを表示する場合、計測データをそのまま表示することも可能であるが、各パスにおける板厚などの計測値の最大値を基準として、各計測データを正規化して表示すれば、各パス間における板厚の状態を金属材の同一の位置に関連づけてより正確に把握することができる。
【００４６】
なお、従来の場合には、図５（ｂ）に示すように、横軸を時間軸とし、縦軸を板厚として計測データを表示しているため、１パス目の板厚が２パス目、３パス目と変化していく。すなわち、１パス目の区間ａ、ｂが２パス目の区間ａ、ｂ、３パス目の区間ａ、ｂと変化していく。この場合、区間ａの外乱は２パス目で発生し、区間ｂの外乱は３パス目で発生してるが、このままでは、金属材（被圧延材）のどの場所で外乱が発生してるのかを即座に把握することは困難である。すなわち、１パス目の区間ａが２、３パス目でどの時刻に通り過ぎるかが明確ではない。したがって、区間ａの２パス目で発生した外乱が１パス目には存在しないが、３パス目に表れることを見つけることは圧延速度が時々刻々変化していることを考慮すると大変な作業になる。また区間ａの外乱は波形を大きく変えているため、ある程度見つけやすいが、区間ｂの外乱を波形の数で探そうとすると見失うこともある。
【００４７】
本実施形態によれば、金属材各部の位置に関する値、すなわち金属材の先端から各部までの長さを、全長を基準として正規化して表示するようにしたため、各金属材の同一の位置を各パスで横軸の同じ位置に並べることができ、各パス間の板厚の状態を金属材の同一の位置に関連づけて即座に把握することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、金属材各部の位置の位相を各パス間で同期させて表示するとともに金属材各部に対応づけて計測値を表示することができるので、いずれかのパス（工程）で外乱、異常などを生じたときには、表示された内容から原因を即座に究明することができる。従って、異常などの原因を解析するための作業を容易に行なうことができ、解析作業の迅速化に寄与することができるとともに、製品の品質向上および生産性の向上に寄与することができる。
【００４９】
また、前記実施形態においては、各パス間の計測データを表示するものについて述べたが、単一のパスに関する計測データと正規化長さとの関係を表示する場合でも、金属材各部の位置と計測データ（板厚）との関係を即座に把握することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理対象各部の位置に関する値を処理対象の全長を基準として正規化するようにしたため、正規化された位置データと処理対象の計測データとの相互の関係を即座に把握することができ、データの解析作業を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】金属製造プラントの具体的構成図である。
【図３】ファイルの構成説明図である。
【図４】正規化長さの処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の表示方法と従来の表示方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  金属製造プラント
１２  センサ
１４  演算処理装置
１６  入力インターフェイス
１８  ファイル
２０  正規化長さ計算機構
２２  トラッキング処理機構
２４  データ制御機構
２６  描画データ作成機構
２８  マンマシン用入出力インターフェイス
３０  表示装置
３２  入力装置
【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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