JP7305378B2 - Machine learning method, heating furnace abnormality cause identification model, heating furnace abnormality cause identification method, and heating furnace abnormality cause identification device - Google Patents
Machine learning method, heating furnace abnormality cause identification model, heating furnace abnormality cause identification method, and heating furnace abnormality cause identification device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7305378B2 JP7305378B2 JP2019044914A JP2019044914A JP7305378B2 JP 7305378 B2 JP7305378 B2 JP 7305378B2 JP 2019044914 A JP2019044914 A JP 2019044914A JP 2019044914 A JP2019044914 A JP 2019044914A JP 7305378 B2 JP7305378 B2 JP 7305378B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- abnormality
- heating furnace
- cause
- operation data
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
本発明は、加熱炉の異常原因特定方法、加熱炉の異常原因特定装置、機械学習方法、及び加熱炉の異常原因特定モデルに関する。 The present invention relates to a heating furnace abnormality cause identification method, a heating furnace abnormality cause identification device, a machine learning method, and a heating furnace abnormality cause identification model.
一般に、加熱炉を操業する際には、ガス及び空気の使用量や温度等の操業データを収集し、収集された操業データに基づいて加熱炉の状況を常時監視する。加熱炉に異常が発生した際には、収集された操業データが異常値を示す。このような背景から、特許文献1には、正常時の操業データの値に対する収集された操業データの値のずれに基づいて加熱炉における異常の有無を判定する方法が記載されている。 In general, when a heating furnace is operated, operation data such as gas and air usage amounts and temperatures are collected, and the conditions of the heating furnace are constantly monitored based on the collected operation data. When an abnormality occurs in the heating furnace, the collected operational data indicates an abnormal value. Against this background, Patent Literature 1 describes a method for determining the presence or absence of an abnormality in a heating furnace based on the deviation of the values of collected operation data from the values of normal operation data.
加熱炉の異常の中には、酸素濃度異常等の発生の有無はわかっても、操業データの値からは詳細な異常原因まで特定できない異常がある。このため、特許文献1に記載の方法によれば、発生の有無を判定できたとしても、異常原因を特定できない異常については、現場で異常原因を調査する必要がある。結果、現場作業を伴うことで作業負荷が大きくなると共に、調査期間が長期化した場合、異常状態が長く継続し、加熱炉原単位の悪化が継続する。なお、このような問題を解決するために、機械学習技術を利用して正常時及び異常発生時の操業データの値を学習させることにより、操業データの値から異常原因を特定することが考えられる。しかしながら、機械学習技術を利用したとしても、過去に発生していない異常原因については、操業データの実績値が存在しないために学習できないことから、その異常原因を特定することはできない。また、現在採用されている操業データ検出用センサのみでは設備診断を行うことができない場合、操業データ検出用センサを追加する必要があるが、未採用の操業データ検出用センサを追加したことによる設備改善状況を評価することは困難である。 Among the abnormalities in the heating furnace, there are abnormalities such as oxygen concentration abnormalities that cannot be identified in detail from the value of the operation data even if the presence or absence of occurrence is known. Therefore, according to the method described in Patent Literature 1, even if the presence or absence of occurrence of an abnormality can be determined, it is necessary to investigate the cause of the abnormality on site for an abnormality whose cause cannot be specified. As a result, the work load increases due to on-site work, and if the investigation period is prolonged, the abnormal state will continue for a long time, and the heating furnace unit consumption will continue to deteriorate. In order to solve this problem, it is conceivable to use machine learning technology to learn the values of operation data during normal times and when abnormalities occur, thereby identifying the cause of the abnormality from the values of the operation data. . However, even if machine learning technology is used, it is not possible to identify the cause of anomalies that have not occurred in the past because there is no actual value of operation data, and therefore the causes of the anomalies cannot be learned. In addition, if it is not possible to diagnose equipment with only the operation data detection sensors that are currently used, it is necessary to add operation data detection sensors. It is difficult to assess the progress made.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、過去に発生していない異常原因も含めて異常原因を特定できると共に操業データ検出用センサを追加した場合の設備診断状況及び設備改善状況を評価できる加熱炉の異常原因特定方法、加熱炉の異常原因特定装置、機械学習方法、及び加熱炉の異常原因特定モデルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to be able to identify the cause of an abnormality, including the cause of an abnormality that has not occurred in the past, and to diagnose the situation of equipment when an operation data detection sensor is added. It is also an object of the present invention to provide a heating furnace abnormality cause identification method, a heating furnace abnormality cause identification device, a machine learning method, and a heating furnace abnormality cause identification model capable of evaluating equipment improvement conditions.
本発明に係る加熱炉の異常原因特定方法は、加熱炉で発生した異常の原因を特定する加熱炉の異常原因特定方法であって、加熱炉の操業データを取得する取得ステップと、加熱炉の操業データを入力変数、加熱炉の異常の原因を出力変数とするモデルであって、異常の原因に対応する操業データの実績がない又は所定数以上の操業データの実績が得られていない異常の原因については、正常時の実績の操業データに基づいて作成された模擬の操業データが用いられて機械学習された異常原因特定モデルに対して、前記取得ステップにおいて取得された操業データを入力することにより、加熱炉で発生した異常の原因を特定する特定ステップの2つのステップを含み、前記異常原因特定モデルは、未採用の操業データ検出用センサを採用することにより新たに取得された操業データを前記模擬の操業データに追加したデータを用いて機械学習されていることを特徴とする。 A heating furnace abnormality cause identification method according to the present invention is a heating furnace abnormality cause identification method for identifying the cause of an abnormality that has occurred in a heating furnace, comprising an acquisition step of acquiring operation data of the heating furnace; A model in which operation data is an input variable and the cause of an abnormality in a heating furnace is an output variable. For the cause, input the operation data acquired in the acquisition step to the abnormality cause identification model machine-learned using the simulated operation data created based on the actual operation data in normal times. includes two steps of an identification step of identifying the cause of an abnormality that occurred in the heating furnace, and the abnormality cause identification model uses operation data newly acquired by adopting an operation data detection sensor that has not been adopted. Machine learning is performed using data added to the simulated operation data.
本発明に係る加熱炉の異常原因特定方法は、上記発明において、前記異常原因特定モデルは、ディープラーニングを用いて機械学習されることを特徴とする。 A method for identifying the cause of abnormality in a heating furnace according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the cause-of-abnormality identification model is machine-learned using deep learning.
本発明に係る加熱炉の異常原因特定装置は、加熱炉で発生した異常の原因を特定する加熱炉の異常原因特定装置であって、加熱炉の操業データを取得する取得手段と、加熱炉の操業データを入力変数、加熱炉の異常の原因を出力変数とするモデルであって、異常の原因に対応する操業データの実績がない又は所定数以上の操業データの実績が得られていない異常の原因については、正常時の実績の操業データに基づいて作成された模擬の操業データが用いられて機械学習された異常原因特定モデルに対して、前記取得手段が取得した操業データを入力することにより、加熱炉で発生した異常の原因を特定する特定手段の2つの手段を備え、前記異常原因特定モデルは、未採用の操業データ検出用センサを採用することにより新たに取得された操業データを前記模擬の操業データに追加したデータを用いて機械学習されていることを特徴とする。 An abnormality cause identification device for a heating furnace according to the present invention is an abnormality cause identification device for a heating furnace that identifies the cause of an abnormality that has occurred in a heating furnace. A model in which operation data is an input variable and the cause of an abnormality in a heating furnace is an output variable. Regarding the cause, by inputting the operation data acquired by the acquisition means to the abnormality cause identification model machine-learned using the simulated operation data created based on the actual operation data in normal times. , and identifying means for identifying the cause of an abnormality that occurred in the heating furnace, and the abnormality cause identification model uses the operation data newly acquired by adopting an operation data detection sensor that has not been adopted. It is characterized by being machine-learned using data added to simulated operation data.
本発明に係る機械学習方法は、加熱炉の正常時の操業データに基づいて過去に実績がない異常の原因が発生した場合の加熱炉の操業データを模擬データとして作成するステップと、加熱炉の正常時の操業データ、前記模擬データ、及び未採用の操業データ検出用センサを採用することにより新たに取得された操業データを用いて、加熱炉の操業データを入力変数、加熱炉の異常の原因を出力変数とする異常原因特定モデルを機械学習させるステップの2つのステップを含むことを特徴とする。 The machine learning method according to the present invention includes a step of creating operation data of the heating furnace in the case where a cause of an abnormality that has not been recorded in the past occurs as simulated data based on the operation data of the heating furnace during normal operation; Using the operation data in normal time, the simulated data, and the operation data newly acquired by adopting the unadopted operation data detection sensor, the operation data of the heating furnace is used as an input variable, and the cause of the abnormality of the heating furnace. is characterized by including two steps of machine learning of an abnormality cause identification model having as an output variable.
本発明に係る機械学習方法は、上記発明の前記模擬データを作成するステップにおいて、加熱炉内の物質収支及び/又は熱収支に基づいて操業データ間の関係を示す操業データ間モデルを作成すると共に、実績又は模擬の操業データを前記操業データ間モデルに適用して模擬データを作成することを特徴とする。 In the machine learning method according to the present invention, in the step of creating the simulated data of the above invention, a model between operation data is created based on the material balance and / or heat balance in the heating furnace, and a model between operation data is created. and applying actual or simulated operational data to the model between operational data to create simulated data.
本発明に係る加熱炉の異常原因特定モデルは、本発明に係る機械学習方法によって機械学習されたことを特徴とする。 An abnormality cause identification model for a heating furnace according to the present invention is machine-learned by the machine-learning method according to the present invention.
本発明に係る加熱炉の異常原因特定方法、加熱炉の異常原因特定装置、機械学習方法、及び加熱炉の異常原因特定モデルによれば、過去に発生していない異常原因も含めて異常原因を特定することができると共に操業データ検出用センサを追加した場合の設備診断状況及び設備改善状況を評価できる。 According to the heating furnace abnormality cause identification method, the heating furnace abnormality cause identification device, the machine learning method, and the heating furnace abnormality cause identification model according to the present invention, the cause of abnormality including the cause of abnormality that has not occurred in the past can be identified. It is possible to identify and evaluate the facility diagnosis status and facility improvement status when the operation data detection sensor is added.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である加熱炉の異常原因特定システムの構成及びその動作について説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of a system for identifying the cause of abnormality in a heating furnace, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings.
〔構成〕
まず、図1~図3を参照して、本発明の一実施形態である加熱炉の異常原因特定システムの構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態である加熱炉の異常原因特定システムの構成を示すブロック図である。図2(a),(b)はそれぞれ、操業データ及び加熱炉の異常原因の一例を示す図である。図3は、操業データDBの構成を示す模式図である。
〔composition〕
First, with reference to FIGS. 1 to 3, the configuration of an abnormality cause identification system for a heating furnace, which is an embodiment of the present invention, will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an abnormality cause identification system for a heating furnace, which is an embodiment of the present invention. FIGS. 2(a) and 2(b) are diagrams showing an example of operation data and an abnormality cause of the heating furnace, respectively. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of an operation data DB.
図1に示すように、本発明の一実施形態である加熱炉の異常原因特定システム1は、鋼材を加熱する加熱炉2における異常の有無及び異常の原因を特定するためのシステムであり、操業データ取得部3、異常原因特定装置4、出力装置5、操業データデータベース(操業データDB)6、及び機械学習部7を備えている。 As shown in FIG. 1, a heating furnace abnormality cause identification system 1 according to one embodiment of the present invention is a system for identifying the presence or absence of abnormality and the cause of the abnormality in a heating furnace 2 that heats steel materials. A data acquisition unit 3 , an abnormality cause identification device 4 , an output device 5 , an operation data database (operation data DB) 6 and a machine learning unit 7 are provided.
操業データ取得部3は、加熱炉2に設けられた各種センサやプロセスコンピュータ等の情報処理装置から加熱炉2の操業データ(絶対値又は所定時刻の絶対値に対する相対値)を取得し、取得した操業データを異常原因特定装置4に出力する。操業データ取得部3が取得する操業データとしては、加熱炉2に供給されるMガス(高炉、コークス炉、転炉等から発生する副生ガスの混合ガス)及び空気の流量、加熱炉2内の酸素濃度(O2濃度)、鋼材の在炉時間等を例示できる。 The operation data acquisition unit 3 acquires operation data (absolute value or relative value with respect to the absolute value at a predetermined time) of the heating furnace 2 from various sensors provided in the heating furnace 2 and an information processing device such as a process computer. Operation data is output to the abnormality cause identification device 4 . The operation data acquired by the operation data acquisition unit 3 include M gas (a mixed gas of by-product gases generated from a blast furnace, a coke oven, a converter, etc.) supplied to the heating furnace 2 and the flow rate of air, Oxygen concentration ( O2 concentration) of the steel, time in the furnace, etc. can be exemplified.
異常原因特定装置4は、情報処理装置によって構成されている。異常原因特定装置4は、機械学習部7によって機械学習された異常原因特定モデル41を用いて後述する異常原因特定処理を実行することにより、操業データ取得部3から出力された操業データに基づいて加熱炉2における異常の有無及び異常の原因を特定し、異常が発生した場合には特定した異常の原因に関する情報を出力装置5に出力する。 The abnormality cause identification device 4 is configured by an information processing device. The cause-of-abnormality identification device 4 executes the cause-of-abnormality identification process described later using the cause-of-abnormality identification model 41 machine-learned by the machine-learning unit 7, based on the operation data output from the operation-data acquisition unit 3. The presence or absence of an abnormality in the heating furnace 2 and the cause of the abnormality are identified, and information on the identified cause of the abnormality is output to the output device 5 when an abnormality occurs.
本実施形態では、異常原因特定モデル41は、入力層41a、中間層41b、及び出力層41cを備えている。入力層41aには、操業データ取得部3が取得した例えば図2(a)に示すような操業データが入力される。中間層41bのパラメータは、操業データ、正常/異常の判定結果、及び異常原因を示すデータからなる学習用データを用いて機械学習されている。出力層41cは、入力層41aに入力された操業データに対する正常/異常の判定結果と異常判定時にはその異常原因を示すデータを出力する。
In this embodiment, the abnormality cause identification model 41 includes an
ここで、加熱炉2内でO2濃度異常が発生した場合には、異常原因としては、例えば図2(b)に示すように、加熱炉2内のMガスの流量を計測するMガス流量計の異常、加熱炉2内の空気の流量を計測する空気流量計の異常、加熱炉2内のO2濃度を計測するO2濃度計の異常、排ガスの切替弁のリーク、加熱炉2内に侵入する空気の増加、バーナタイルの破損等を例示できる。 Here, when an O 2 concentration abnormality occurs in the heating furnace 2, the cause of the abnormality is, for example, as shown in FIG. air flow meter abnormality, air flow meter abnormality in heating furnace 2, O 2 concentration meter abnormality in heating furnace 2, exhaust gas switching valve leak, heating furnace 2 Examples include an increase in the amount of air that enters the duct, damage to the burner tile, and the like.
出力装置5は、表示装置や印刷装置等の周知の出力装置によって構成されている。出力装置5は、異常原因特定装置4によって特定された異常原因を含む加熱炉2において発生した異常に関する情報をオペレータに報知する。 The output device 5 is composed of a well-known output device such as a display device and a printing device. The output device 5 notifies the operator of information about an abnormality that has occurred in the heating furnace 2 and includes the cause of the abnormality identified by the cause-of-abnormality identification device 4 .
操業データDB6は、図3に示すように、操業データ取得部3によって取得された操業データと、操業データに対する正常/異常の判定結果と、異常判定時にはその異常原因を示すデータを関連付けして記憶している。ここで、図3に示す操業データは、操業データの瞬時値又は一定時間内の平均値を用いており、互いに独立なデータである。これらの瞬時値又は一定時間内の平均値の操業データの1つ1つに対して正常又は異常の判定を与える。なお、事前に取得した操業データの正常又は異常の判定は過去の測定結果に基づいて特定の閾値や相関関係の乱れ等から行う。
As shown in FIG. 3, the
機械学習部7は、情報処理装置によって構成され、ディープラーニング等の機械学習技術を利用して後述する機械学習処理を実行することにより、操業データDB6内に格納されているデータを用いて異常原因特定モデル41を機械学習させる。また、本実施形態では、機械学習部7は、過去に発生していない異常原因が発生した場合の操業データ及び所定数以上の操業データが得られていない異常原因に関する操業データを模擬データとして正常時の操業データから生成する模擬データ生成部71を備えている。 The machine learning unit 7 is configured by an information processing device, and performs a machine learning process, which will be described later, using a machine learning technique such as deep learning. The specific model 41 is machine-learned. In addition, in the present embodiment, the machine learning unit 7 uses operation data when an abnormality cause that has not occurred in the past and operation data related to an abnormality cause for which a predetermined number or more of operation data has not been obtained as simulated data. It has a simulated data generation unit 71 that generates from operating data of time.
〔機械学習処理〕 [Machine learning processing]
次に、図4,図5を参照して、本発明の一実施形態である機械学習処理について説明する。図4は、本発明の一実施形態である機械学習処理の流れを示すフローチャートである。図5は、操業データの関係性を説明するための図である。 Next, machine learning processing, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the flow of machine learning processing, which is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship of operation data.
図4に示すフローチャートは、新たな操業データが操業データDB6に追加されたタイミング等の所定のタイミングで開始となり、機械学習処理はステップS1の処理に進む。
The flowchart shown in FIG. 4 starts at a predetermined timing such as when new operational data is added to the
ステップS1の処理では、機械学習部7が、操業データが得られていない、又は、所定数以上の操業データが得られていない、異常原因があるか否かを判別する。判別の結果、そのような異常原因がある場合(ステップS1:Yes)、機械学習部7は、機械学習処理をステップS2の処理に進める。一方、そのような異常原因がない場合には(ステップS1:No)、機械学習部7は、機械学習処理をステップS3の処理に進める。 In the processing of step S1, the machine learning unit 7 determines whether or not there is a cause of abnormality such as no operation data being obtained or no operation data equal to or exceeding a predetermined number being obtained. As a result of determination, if there is such an abnormality cause (step S1: Yes), the machine learning unit 7 advances the machine learning process to the process of step S2. On the other hand, if there is no such cause of abnormality (step S1: No), the machine learning unit 7 advances the machine learning process to step S3.
ステップS2の処理では、模擬データ生成部71が、操業データが得られていない、又は、所定数以上の操業データが得られていない異常原因が発生した場合の操業データを模擬データとして生成する。詳しくは、操業データは互いに影響し合うので、模擬データ生成部71は、加熱炉2内の物質収支及び/又は熱収支に基づいて操業データ間の関係を示す操業データ間モデルを作成し、作成した操業データ間モデルを用いて模擬データを生成する。なお、物質収支及び/又は熱収支の計算が困難である場合には、重回帰計算等の多変数解析技術を利用して模擬データを作成してもよい。 In the process of step S2, the simulated data generating unit 71 generates simulated operation data when an abnormality has occurred in which no operation data is obtained or a predetermined number or more of operation data are not obtained. Specifically, since the operational data affect each other, the simulated data generation unit 71 creates an inter-operation data model that shows the relationship between the operation data based on the material balance and/or heat balance in the heating furnace 2, and creates Simulated data is generated using the operational data inter-model. If it is difficult to calculate the material balance and/or the heat balance, simulation data may be created using a multivariable analysis technique such as multiple regression calculation.
より具体的には、図5に示すように、加熱炉2内のMガスの流量と空気の流量との間には相関関係があり、Mガス及び空気の流量が変化すると加熱炉2内のO2濃度が変化する。そこで、まず、模擬データ生成部71は、このような操業データの関係性を示す操業データ間モデルを作成する。次に、Mガス流量計異常を異常原因とする模擬データを作成する場合、模擬データ生成部71は、Mガスの流量を正常時の流量より±10%以上変化させる等して異常時のMガスの流量を算出し、異常時のMガスの流量を上述した操業データ間モデルに入力して他の操業データの異常値を算出する。この処理により、Mガス流量計異常を異常原因とした模擬データを作成できる。これにより、ステップS2の処理は完了し、機械学習処理はステップS3の処理に進む。 More specifically, as shown in FIG. 5, there is a correlation between the flow rate of M gas and the flow rate of air in the heating furnace 2, and when the flow rates of M gas and air change, the flow rate in the heating furnace 2 O2 concentration changes. Therefore, first, the simulated data generation unit 71 creates a model between operation data that indicates the relationship between such operation data. Next, when creating simulated data with an abnormality in the M gas flowmeter as the cause of the abnormality, the simulation data generation unit 71 changes the flow rate of the M gas by ±10% or more from the flow rate in the normal state. The flow rate of the gas is calculated, and the flow rate of the M gas at the time of abnormality is input to the operation data inter-model described above to calculate the abnormal values of the other operation data. By this processing, simulated data can be created in which the abnormality is caused by an abnormality in the M gas flow meter. Thereby, the processing of step S2 is completed, and the machine learning processing proceeds to the processing of step S3.
ステップS3の処理では、機械学習部7が、操業データと、操業データに対する正常/異常の判定結果と、異常判定時にはその異常原因を示すデータを用いて、異常原因特定装置4に格納されている異常原因特定モデル41を機械学習させる。また、この際、機械学習部7は、未採用の操業データ検出用センサを採用することにより新たに取得された操業データを模擬データに追加して異常原因特定モデル41を機械学習させる。未採用の操業データ検出用センサを採用することにより新たに取得された操業データを既存の模擬データに追加することにより、未採用の操業データ検出用センサを採用した後の設備診断状況及び設備改善状況を評価することができる。これにより、ステップS3の処理は完了し、一連の機械学習処理は終了する。 In the process of step S3, the machine learning unit 7 uses the operation data, the result of normal/abnormal determination of the operation data, and the data indicating the cause of the abnormality when determining the abnormality, which are stored in the abnormality cause identification device 4. The abnormality cause identification model 41 is machine-learned. Also, at this time, the machine learning unit 7 adds newly acquired operation data to the simulated data by employing an unadopted operation data detection sensor, and machine-learns the abnormality cause identification model 41 . Equipment diagnosis status and equipment improvement after adopting the unadopted operational data detection sensor by adding the newly acquired operational data to the existing simulated data by adopting the unadopted operational data detection sensor Able to assess the situation. Thereby, the processing of step S3 is completed, and a series of machine learning processing ends.
〔異常原因特定処理〕
次に、図6を参照して、本発明の一実施形態である異常原因特定処理について説明する。図6は、本発明の一実施形態である異常原因特定処理の流れを示すフローチャートである。
[Abnormal cause identification process]
Next, with reference to FIG. 6, an abnormality cause identification process, which is an embodiment of the present invention, will be described. FIG. 6 is a flow chart showing the flow of abnormality cause identification processing, which is an embodiment of the present invention.
図6に示すフローチャートは、操業データ取得部3から異常原因特定装置4に操業データが出力されたタイミングで開始となり、異常原因特定処理はステップS11の処理に進む。 The flowchart shown in FIG. 6 starts at the timing when the operation data is output from the operation data acquisition unit 3 to the abnormality cause identification device 4, and the abnormality cause identification process proceeds to the process of step S11.
ステップS11の処理では、異常原因特定装置4が、操業データ取得部3から取得された操業データを取得する。これにより、ステップS11の処理は完了し、異常原因特定処理はステップS12の処理に進む。 In the process of step S<b>11 , the abnormality cause identification device 4 acquires the operational data acquired from the operational data acquisition section 3 . Thereby, the process of step S11 is completed, and the abnormality cause identification process proceeds to the process of step S12.
ステップS12の処理では、異常原因特定装置4が、ステップS11の処理において取得した操業データを異常原因特定モデル41に入力することにより、ステップS11の処理において取得した操業データに対する正常/異常の判定結果と、異常判定時には異常原因に関するデータを取得する。これにより、ステップS12の処理は完了し、異常原因特定処理はステップS13の処理に進む。 In the process of step S12, the abnormality cause identification device 4 inputs the operation data acquired in the process of step S11 to the abnormality cause identification model 41, thereby determining whether the operation data acquired in the process of step S11 is normal/abnormal. , data relating to the cause of the abnormality are acquired when the abnormality is determined. Thereby, the process of step S12 is completed, and the abnormality cause identification process proceeds to the process of step S13.
ステップS13の処理では、異常原因特定装置4が、ステップS12の処理において異常原因特定モデル41から出力された情報に基づいて、ステップS11の処理において取得した操業データが正常時又は異常時のどちらのものであるのかを判別する。判別の結果、正常時の操業データである場合、異常原因特定装置4は、一連の異常原因特定処理を終了する。一方、異常時の操業データである場合には、異常原因特定装置4は、異常原因特定処理をステップS14の処理に進める。 In the process of step S13, based on the information output from the cause-of-abnormality identification model 41 in the process of step S12, the abnormality cause identification device 4 determines whether the operation data obtained in the process of step S11 is normal or abnormal. Determine what it is. As a result of the determination, if the operation data is normal, the abnormality cause identification device 4 terminates the series of abnormality cause identification processing. On the other hand, if the operation data is abnormal operation data, the abnormality cause identification device 4 advances the abnormality cause identification process to the process of step S14.
ステップS14の処理では、異常原因特定装置4が、異常の判定結果とその異常原因に関するデータを出力装置5に出力する。これにより、ステップS14の処理は完了し、一連の異常原因特定処理は終了する。 In the process of step S<b>14 , the abnormality cause identification device 4 outputs to the output device 5 the abnormality determination result and the data regarding the abnormality cause. As a result, the processing of step S14 is completed, and the series of abnormality cause identification processing ends.
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である加熱炉の異常原因特定システム1では、異常原因特定装置4が、加熱炉2の操業データを入力変数、加熱炉2で発生した異常の原因を出力変数とするモデルであって、異常の原因に対応する操業データの実績がない又は所定数以上の操業データの実績が得られていない異常の原因については、正常時の実績の操業データに基づいて作成された模擬の操業データが用いられて機械学習された異常原因特定モデル41に対して、操業データ取得部3が取得した操業データを入力することにより、加熱炉2で発生した異常の原因を特定し、異常原因特定モデル41は、未採用の操業データ検出用センサを採用することにより新たに取得された操業データを模擬の操業データに追加したデータを用いて機械学習されているので、過去に発生していない異常原因も含めて異常原因を特定することができると共に操業データ検出用センサを追加した場合の設備診断状況及び設備改善状況を評価できる。 As is clear from the above description, in the abnormality cause identification system 1 for the heating furnace, which is one embodiment of the present invention, the abnormality cause identification device 4 uses the operation data of the heating furnace 2 as an input variable, In a model in which the cause of an abnormality is an output variable, there is no record of operation data corresponding to the cause of the abnormality, or no record of operation data exceeding a predetermined number has been obtained. By inputting the operation data acquired by the operation data acquisition unit 3 to the abnormality cause identification model 41 machine-learned using the simulated operation data created based on the operation data, generated in the heating furnace 2 The cause of the abnormality is identified, and the abnormality cause identification model 41 is machine-learned using data obtained by adding operation data newly acquired by adopting an unadopted operation data detection sensor to the simulated operation data. Therefore, it is possible to identify the cause of the abnormality including the cause of the abnormality that has not occurred in the past, and to evaluate the facility diagnosis status and the facility improvement status when the operation data detection sensor is added.
〔実施例〕
本実施例では、加熱炉のO2濃度異常の原因特定を行った。加熱炉のO2濃度異常の原因としては、Mガス流量計異常、空気流量計異常、O2濃度計異常、侵入空気増加、切替弁異常、バーナタイル破損があるが、これらの異常原因のうち、Mガス流量計異常以外の異常原因は過去に発生しておらず、実績の操業データが存在しないので、模擬データを生成した。また、Mガス流量計異常については、実績の操業データがあるが、模擬データの判定精度を確認するため、模擬データを生成して機械学習を行った。機械学習には、各異常原因の模擬データ及び正常時の操業データを用いた。この学習内容に対して、Mガス流量計異常発生時の実際の操業データを用いて判定を行った。結果、判定精度は100%となり、模擬データを使用しても高精度で異常原因を判定可能であることが確認できた。また、リジェネ蓄熱体の排ガス入側及び出側に未採用の温度計及び圧力計を取り付けることにより、入側及び出側における排ガスの温度及び圧力のデータが新たに得られるので、設備診断としては、排ガスの切替弁異常の詳細箇所の評価が可能となり、設備改善状況としては、リジェネ蓄熱体の熱収支及び物質収支に破損状況を追加して計算することで、各操業時におけるリジェネ蓄熱体の最適な温度を計算し、高精度に管理することが可能になると想定される。
〔Example〕
In this example, the cause of the abnormal O 2 concentration in the heating furnace was identified. Causes of O2 concentration abnormalities in the heating furnace include M gas flow meter abnormalities, air flow meter abnormalities, O2 concentration meter abnormalities, increased intruding air, switching valve abnormalities, and burner tile damage. , and the M gas flowmeter, no cause of abnormality has occurred in the past, and there is no actual operational data, so simulated data was generated. As for the M gas flow meter anomaly, there is actual operational data, but in order to confirm the determination accuracy of the simulated data, simulated data was generated and machine learning was performed. For machine learning, we used simulated data for each cause of anomalies and operational data during normal times. Judgment was made on this learned content using actual operation data when an abnormality occurred in the M gas flow meter. As a result, the determination accuracy was 100%, and it was confirmed that the cause of abnormality can be determined with high accuracy even using simulated data. In addition, by installing non-adopted thermometers and pressure gauges on the exhaust gas inlet and outlet sides of the regenerative heat storage body, new data on the temperature and pressure of the exhaust gas on the inlet and outlet sides can be obtained. , it is possible to evaluate the details of the switching valve abnormality of the exhaust gas, and as a facility improvement status, by adding the damage situation to the heat balance and mass balance of the regeneration heat storage body and calculating it, the regeneration heat storage body at each operation It is assumed that it will be possible to calculate the optimum temperature and manage it with high accuracy.
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Although the embodiments to which the inventions made by the present inventors are applied have been described above, the present invention is not limited by the descriptions and drawings forming part of the disclosure of the present invention according to the embodiments. That is, other embodiments, examples, operation techniques, etc. made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
1 加熱炉の異常原因特定システム
2 加熱炉
3 操業データ取得部
4 異常原因特定装置
5 出力装置
6 操業データデータベース(操業データDB)
7 機械学習部
41 異常原因特定モデル
71 模擬データ生成部
1 heating furnace abnormality cause identification system 2 heating furnace 3 operation data acquisition unit 4 abnormality cause identification device 5
7 machine learning unit 41 abnormality cause identification model 71 simulated data generation unit
Claims (5)
加熱炉の正常時の操業データ、前記模擬の操業データ、及び未採用の操業データ検出用センサを採用することにより採用後に新たに取得された操業データ、操業データに対する正常/異常の判定結果と、異常判定時の異常原因を示すデータを用いて、加熱炉の操業データを入力変数、加熱炉の酸素濃度異常の原因を出力変数とする異常原因特定モデルを機械学習させるステップと、を含み、operation data of the heating furnace during normal operation, the simulated operation data, and operation data newly acquired after adoption by adopting an unadopted operation data detection sensor; Machine learning of an abnormality cause identification model using data indicating the cause of abnormality at the time of abnormality determination, with operation data of the heating furnace as an input variable and the cause of the oxygen concentration abnormality in the heating furnace as an output variable,
前記模擬の操業データを作成するステップにおいて、加熱炉内の物質収支及び/又は熱収支に基づいて操業データ間の関係を示す操業データ間モデルを作成すると共に、酸素濃度異常の原因が発生する操業データを前記操業データ間モデルに入力することにより前記模擬の操業データを作成し、In the step of creating the simulated operational data, an inter-operational data model showing the relationship between the operational data is created based on the material balance and/or heat balance in the heating furnace, and the operation in which the cause of the abnormal oxygen concentration occurs. creating the simulated operational data by inputting data into the operational data inter-model;
前記加熱炉の酸素濃度異常の原因には、混合ガス流量計異常、空気流量計異常、酸素濃度計異常、侵入空気増加、切替弁異常、及びバーナタイル破損が含まれるCauses of oxygen concentration abnormality in the heating furnace include mixed gas flow meter abnormality, air flow meter abnormality, oxygen concentration meter abnormality, infiltration air increase, switching valve abnormality, and burner tile breakage.
ことを特徴とする機械学習方法。A machine learning method characterized by:
加熱炉の操業データを取得する取得ステップと、an acquisition step of acquiring operating data of the heating furnace;
請求項2又は3に記載の異常原因特定モデルに対して、前記取得ステップにおいて取得された操業データを入力することにより、加熱炉で発生した酸素濃度異常の原因を特定する特定ステップと、an identification step of identifying the cause of the oxygen concentration abnormality occurring in the heating furnace by inputting the operation data acquired in the acquisition step into the abnormality cause identification model according to claim 2 or 3;
を含むことを特徴とする加熱炉の異常原因特定方法。A method for identifying the cause of an abnormality in a heating furnace, comprising:
加熱炉の操業データを取得する取得手段と、Acquisition means for acquiring operation data of the heating furnace;
請求項2又は3に記載の異常原因特定モデルに対して、前記取得手段が取得した操業データを入力することにより、加熱炉で発生した酸素濃度異常の原因を特定する特定手段と、identifying means for identifying the cause of the oxygen concentration abnormality occurring in the heating furnace by inputting the operation data acquired by the acquiring means into the abnormality cause identifying model according to claim 2 or 3;
を備えることを特徴とする加熱炉の異常原因特定装置。An abnormality cause identification device for a heating furnace, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019044914A JP7305378B2 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Machine learning method, heating furnace abnormality cause identification model, heating furnace abnormality cause identification method, and heating furnace abnormality cause identification device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019044914A JP7305378B2 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Machine learning method, heating furnace abnormality cause identification model, heating furnace abnormality cause identification method, and heating furnace abnormality cause identification device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020148371A JP2020148371A (en) | 2020-09-17 |
| JP7305378B2 true JP7305378B2 (en) | 2023-07-10 |
Family
ID=72430138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019044914A Active JP7305378B2 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Machine learning method, heating furnace abnormality cause identification model, heating furnace abnormality cause identification method, and heating furnace abnormality cause identification device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7305378B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022176700A (en) * | 2021-05-17 | 2022-11-30 | ロザイ工業株式会社 | Industrial Furnace Maintenance Support System |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000257839A (en) | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Ngk Insulators Ltd | Monitoring/controlling method for melting furnace slag discharge outlet |
| JP5209233B2 (en) | 2007-05-24 | 2013-06-12 | 日東電工株式会社 | Retardation film, polarizing plate, liquid crystal panel and liquid crystal display device |
| JP2018190245A (en) | 2017-05-09 | 2018-11-29 | 株式会社日立製作所 | Abnormality diagnosis system for equipment |
| JP7120160B2 (en) | 2019-06-05 | 2022-08-17 | 株式会社デンソー | power supply controller |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05209233A (en) * | 1992-01-30 | 1993-08-20 | Nippon Steel Corp | In-furnace temperature control device for heating furnace |
| JPH0741817A (en) * | 1993-07-27 | 1995-02-10 | Aichi Steel Works Ltd | Monitoring device for vacuum degassing equipment |
| JPH07120160A (en) * | 1993-10-20 | 1995-05-12 | Nippon Steel Corp | Method for detecting furnace condition of DC electric furnace |
-
2019
- 2019-03-12 JP JP2019044914A patent/JP7305378B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000257839A (en) | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Ngk Insulators Ltd | Monitoring/controlling method for melting furnace slag discharge outlet |
| JP5209233B2 (en) | 2007-05-24 | 2013-06-12 | 日東電工株式会社 | Retardation film, polarizing plate, liquid crystal panel and liquid crystal display device |
| JP2018190245A (en) | 2017-05-09 | 2018-11-29 | 株式会社日立製作所 | Abnormality diagnosis system for equipment |
| JP7120160B2 (en) | 2019-06-05 | 2022-08-17 | 株式会社デンソー | power supply controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020148371A (en) | 2020-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2604118C (en) | A system and method for real-time prognostics analysis and residual life assessment of machine components | |
| JP7027536B2 (en) | Analysis system and analysis method | |
| JP4423617B2 (en) | Plant control device | |
| JP6050599B2 (en) | Method and system for device operation monitoring | |
| JP2010506268A5 (en) | ||
| JP6702297B2 (en) | Abnormal state diagnosis method and abnormal state diagnosis device | |
| JP6610987B2 (en) | Abnormality diagnosis method and abnormality diagnosis system | |
| JP5164954B2 (en) | Device diagnostic method and device diagnostic device | |
| CN103718123A (en) | Gas turbine life prediction and optimization device and method | |
| JP6825753B1 (en) | Blast furnace abnormality determination device, blast furnace abnormality determination method, and blast furnace operation method | |
| JP7305378B2 (en) | Machine learning method, heating furnace abnormality cause identification model, heating furnace abnormality cause identification method, and heating furnace abnormality cause identification device | |
| WO2014054051A1 (en) | Health monitoring system for a process plant and a method thereof | |
| US10429828B2 (en) | Plant simulation device and plant simulation method with first parameter adjustable at start and second parameter adjustable during operation of the plant | |
| JP5253218B2 (en) | Device diagnostic method | |
| JP6739986B2 (en) | Life assessment device and life assessment method | |
| JP6206368B2 (en) | Blast furnace state estimation apparatus and blast furnace state estimation method | |
| KR102914416B1 (en) | Apparatus and method for evaluating damage of heat exchanger steam tube | |
| JPH0315768A (en) | Method and device for diagnosing remaining life, information displaying method for remaining life and device therefor, and expert system | |
| JP7031623B2 (en) | Heating furnace abnormality cause identification method, heating furnace abnormality cause identification device, machine learning method, and heating furnace abnormality cause identification model | |
| CA3138441C (en) | System and method for determining cleaning schedules for heat exchangers and fired heaters based on engineering first principles and statistical modelling | |
| CN119089818B (en) | Method for evaluating service life and safety of water-cooled wall of coal-fired boiler | |
| JP5239686B2 (en) | Process estimation system and process estimation method | |
| US10578023B2 (en) | Controlling a water bath heater for fuel gas | |
| JP6005555B2 (en) | Plant operation monitoring device, operation monitoring method thereof, and operation monitoring program thereof | |
| JP2020190994A (en) | Equipment maintenance management system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201026 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210622 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210623 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210728 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20211221 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220209 |
|
| C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220209 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220217 |
|
| C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220222 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20220318 |
|
| C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20220329 |
|
| C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20220405 |
|
| C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20220719 |
|
| C13 | Notice of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13 Effective date: 20220913 |
|
| C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20221025 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221108 |
|
| C13 | Notice of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13 Effective date: 20230307 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230403 |
|
| C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20230411 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230628 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7305378 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |