JP7734571B2 - Process model construction system and process model construction method - Google Patents
Process model construction system and process model construction methodInfo
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Description
本発明は、プロセスモデル構築システム、プロセスモデル構築方法に関する。 The present invention relates to a process model construction system and a process model construction method.
プロセス運転の現場においては、過去の運転実績などから最適な運転条件はわかっているものの、その運転条件を再現するための運転方法はわからないという場面がある。これは、例えば、バルブ等の制御機器をはじめとする制御対象内で発生する反応熱、劣化した制御機器の特性、入力として得られない外部環境状態などの様々な外乱が運転毎に異なることにより、同じ運転条件を達成するための運転方法が、毎回異なるためである。 In process operations, there are times when the optimal operating conditions are known from past operating records, but the operating method to reproduce those operating conditions is unknown. This is because various disturbances, such as reaction heat generated within controlled objects such as valves and other control devices, the characteristics of deteriorated control devices, and external environmental conditions that cannot be obtained as input, vary with each operation, and the operating method to achieve the same operating conditions varies each time.
これに対する既存技術としてMPC(Model Predictive Control)がある。MPCは、制御対象の特性をモデル化することで、制御対象の操作量に対する制御量の予測を可能とし、これを以て所望の制御波形を満たす操作量を逆算可能とするものである。このような既存技術として、例えば、特許文献1がある。特許文献1では、バッチプロセスをシミュレートするために、第1原理モデルが用いられ、この第1原理モデルは、バッチプロセスを制御するために、多重入力/多重出力制御ルーチンを構成するのに用いられ得る。第1原理モデルは、実際のバッチプロセスの動作の間に測定することができず、または測定されないバッチ変数の推定値を発生することができる。このような変数の例としては、バッチプロセスの構成成分(例えば、生成速度、細胞成長速度等)の変化速度であってもよい。第1原理モデルおよびその構成された多重入力/多重出力制御ルーチンは、バッチプロセスの制御を容易にするために用いられ得る、と記載されている。 One existing technology that addresses this issue is MPC (Model Predictive Control). MPC models the characteristics of a controlled object, enabling prediction of the controlled variable relative to the manipulated variable of the controlled object, and thereby enabling back-calculation of the manipulated variable that satisfies the desired control waveform. An example of such existing technology is Patent Document 1. In Patent Document 1, a first-principles model is used to simulate a batch process, and this first-principles model can be used to construct a multiple-input/multiple-output control routine to control the batch process. The first-principles model can generate estimates of batch variables that cannot be measured or are not measured during the operation of the actual batch process. An example of such a variable may be the rate of change of a component of the batch process (e.g., production rate, cell growth rate, etc.). It is stated that the first-principles model and the constructed multiple-input/multiple-output control routine can be used to facilitate control of the batch process.
上記特許文献1では、バッチプロセス中に存在する測定困難な要素を第一原理モデルで推定する機構(ソフトセンサ)を追加することで、第一原理モデルの推定値に基づいた適切な運転方法の解明し、推定値を制御対象としてバッチサイクルの短縮や収率向上を行う運転を実現している。しかしながら、異なる特性の制御対象を制御するためには、異なる第一原理モデルを人手により構築する必要があるため、多品種生産の現場では現実的な適用は困難である。例えば、制御対象が製造する品種の特性、制御対象となる制御機器の特性の組み合わせが複数ある場合、そのそれぞれの組み合わせについてプロセスモデルを構築する必要がある。特に、バッチプロセスなどの多品種生産の現場においては、品種および機器等の組み合わせが多く、構築すべきプロセスモデルの数が膨大となる。膨大な数のプロセスモデルは構築自体が困難であり、また構築後の保守が煩雑になるなど、運用面での負荷が多くかかってしまう。このため、制御対象が複数の特性を有する場合でも、従来に比べて構築負荷や運用負荷がかからないプロセスモデルを構築する技術が求められている。 In the aforementioned Patent Document 1, by adding a mechanism (software sensor) that uses a first-principles model to estimate difficult-to-measure factors present in a batch process, appropriate operating methods are clarified based on the estimated values of the first-principles model, and the estimated values are used as the control object to shorten the batch cycle and improve yield. However, controlling control objects with different characteristics requires manually constructing different first-principles models, making practical application difficult in multi-item production sites. For example, if there are multiple combinations of the characteristics of the product manufactured by the control object and the characteristics of the control equipment to be controlled, a process model must be constructed for each combination. In particular, in multi-item production sites such as batch processes, there are many combinations of product types and equipment, resulting in a huge number of process models to be constructed. Building a huge number of process models is difficult, and post-construction maintenance becomes cumbersome, resulting in a heavy operational burden. For this reason, there is a need for technology that can build process models that impose less construction and operational burden than conventional methods, even when the control object has multiple characteristics.
本発明の一側面は、制御対象が複数の特性を有する場合でも、従来に比べて構築負荷や運用負荷がかからないプロセスモデルを構築する技術を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide technology for constructing process models that impose less construction and operational burden than conventional methods, even when the controlled object has multiple characteristics.
本発明にかかるプロセスモデル構築システムは、コンピュータにより、制御対象の特性をモデル化したプロセスモデルを構築するプロセスモデル構築システムであって、前記制御対象の特性に応じた稼働実績を示す過去操業実績データから前記特性を取得する第1の処理部と、前記過去操業実績データに含まれる前記特性についての前記制御対象のプロセスの実績値と、所定の理論式で構築された前記プロセスモデルにより推定される前記制御対象のプロセスの推定値とが所定の条件を満たすような、前記プロセスモデルを補正するための特性パラメータを、前記特性ごとに算出する第2の処理部と、を有することを特徴とするプロセスモデル構築システムとして構成される。 The process model construction system of the present invention is a process model construction system that constructs a process model that models the characteristics of a controlled object using a computer, and is configured as a process model construction system characterized by having: a first processing unit that acquires the characteristics from past operation performance data that indicates operating performance according to the characteristics of the controlled object; and a second processing unit that calculates characteristic parameters for each characteristic to correct the process model so that actual values of the controlled object process for the characteristics included in the past operation performance data and estimated values of the controlled object process estimated by the process model constructed using a predetermined theoretical formula satisfy predetermined conditions.
本発明の一態様によれば、制御対象が複数の特性を有する場合でも、従来に比べて構築負荷や運用負荷がかからないプロセスモデルを構築することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to construct a process model that imposes less construction and operational burden than conventional methods, even when the controlled object has multiple characteristics.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description and drawings are examples for explaining the present invention, and some details have been omitted or simplified as appropriate for clarity of explanation. The present invention can also be implemented in various other forms. Unless otherwise specified, each component may be singular or plural.
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each component shown in the drawings may not represent the actual position, size, shape, range, etc. in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, etc. disclosed in the drawings.
以下の説明では、「データベース」、「テーブル」、「リスト」等の表現にて各種情報を説明することがあるが、各種情報は、これら以外のデータ構造で表現されていてもよい。データ構造に依存しないことを示すために「XXテーブル」、「XXリスト」等を「XX情報」と呼ぶことがある。識別情報について説明する際に、「識別情報」、「識別子」、「名」、「ID」、「番号」等の表現を用いた場合、これらについてはお互いに置換が可能である。 In the following explanation, various types of information may be described using terms such as "database," "table," and "list," but the various types of information may also be expressed in other data structures. To indicate that the information is not dependent on the data structure, "XX table," "XX list," etc. may be referred to as "XX information." When describing identification information, terms such as "identification information," "identifier," "name," "ID," and "number" are used, and these terms are interchangeable.
同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。 When there are multiple components with the same or similar functions, they may be described using the same reference numeral with different subscripts. However, when there is no need to distinguish between these multiple components, the subscripts may be omitted.
また、以下の説明では、プログラムを実行して行う処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサ(例えばCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit))によって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶資源(例えばメモリ)および/またはインターフェースデバイス(例えば通信ポート)等を用いながら行うため、処理の主体がプロセッサとされてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路(例えばFPGA(Field-Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit))を含んでいてもよい。 In addition, the following description may describe processing performed by executing a program, but the program is executed by a processor (e.g., a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit)) to perform the specified processing using storage resources (e.g., memory) and/or interface devices (e.g., communication ports) as appropriate, so the processor may be the subject of the processing. Similarly, the subject of processing performed by executing a program may be a controller, device, system, computer, or node having a processor. The subject of processing performed by executing a program may be any computing unit, and may include a dedicated circuit that performs specific processing (e.g., an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit)).
プログラムは、プログラムソースから計算機のような装置にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、以下の説明において、2以上のプログラムが1つのプログラムとして実現されてもよいし、1つのプログラムが2以上のプログラムとして実現されてもよい。 A program may be installed on a device such as a computer from a program source. The program source may be, for example, a program distribution server or a computer-readable storage medium. If the program source is a program distribution server, the program distribution server may include a processor and storage resources for storing the program to be distributed, and the processor of the program distribution server may distribute the program to be distributed to other computers. Also, in the following description, two or more programs may be realized as one program, and one program may be realized as two or more programs.
以下、本実施例にかかるプロセスモデル構築システム、プロセスモデル構築方法の一実施例の構成について説明する。 The following describes the configuration of one embodiment of the process model construction system and process model construction method according to this embodiment.
図1は、実施例1におけるプロセスモデル構築システムの構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施例にかかるプロセスモデル構築システム1000は、モデル構築部1001と、シミュレーション部1002と、特性パラメータ群1003と、プロセスモデル1004とを有する。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a process model construction system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the process model construction system 1000 according to this embodiment includes a model construction unit 1001, a simulation unit 1002, a characteristic parameter group 1003, and a process model 1004.
プロセスモデル構築システム1000は、理論式で構築したプロセスモデルのパラメータを、制御対象の過去操業実績データに基づいて、プロセスモデルの特性に応じて設定することで、特性の組み合わせが多い制御対象に適したプロセスモデルを構築するシステムである。これにより、特性の組み合わせのそれぞれについてプロセスモデルを作ることなく、少数のプロセスモデルを用いたプロセスシミュレーションが可能となる。制御対象とは、プロセス運転を行う制御機器など、本システムが制御する対象である。以下では、制御対象として、プラントで用いられるリアクタ等の機器を前提として説明するが、プロセス運転を行うプラント以外の様々な機器や装置に適用してよい。また、制御対象の特性として、機器の種類や、制御対象が製造する製造物の品種を前提に説明するが、制御対象の特性をあらわすこれら以外の情報を特性として定めてよい。 The process model construction system 1000 constructs a process model suitable for a control object with many combinations of characteristics by setting the parameters of the process model constructed using a theoretical formula according to the characteristics of the process model based on past operational performance data of the control object. This enables process simulation using a small number of process models without having to create a process model for each combination of characteristics. The control object is the object controlled by this system, such as control equipment that performs process operation. In the following, the control object is described assuming equipment such as reactors used in plants, but it may also be applied to various equipment and devices other than plants that perform process operation. Furthermore, the characteristics of the control object are described assuming the type of equipment and the variety of products manufactured by the control object, but other information that represents the characteristics of the control object may also be defined as characteristics.
特性とは、制御対象がプロセス運転を行って製造する製造物の品種や、当該プロセス運転を行う機器など、プロセスモデルの挙動に影響を与える要素である。特性種類とは、例えば、ある種類の特性に含まれる要素の種類をあらわす。特性の組み合わせとは、例えば、複数種類の特性の組み合わせをあらわす。 Characteristics are elements that affect the behavior of a process model, such as the type of product manufactured by the controlled object through process operation, or the equipment that operates that process. A characteristic type, for example, represents the type of elements contained in a certain type of characteristic. A characteristic combination, for example, represents a combination of multiple types of characteristics.
モデル構築部1001は、過去操業実績データ101と準備済みのプロセスモデル1004とに基づいて、プロセス運転を行う制御対象を制御するためのプロセスモデルのパラメータを補正する特性パラメータ(後述)を計算し、計算した当該特性パラメータを、特性パラメータ群1003に格納する。 The model construction unit 1001 calculates characteristic parameters (described below) that correct the parameters of the process model for controlling the control object that performs process operation based on the past operation performance data 101 and the prepared process model 1004, and stores the calculated characteristic parameters in the characteristic parameter group 1003.
シミュレーション部1002は、入力された特性情報102に基づいて、プロセスモデル1004のパラメータを特性パラメータ群1003に格納された補正パラメータで補正する。シミュレーション部1002は、シミュレーション入力情報103に基づいて、制御対象が行うプロセスの挙動をシミュレーションし、その結果をシミュレーション結果104に格納する。シミュレーション入力情報103は、シミュレーションを行う方法や条件(例えば、ユーザ所望の運転条件)などを定めた情報であり、例えば、制御対象に設定した時刻ごとの設定値をあらわす参照値がある。 The simulation unit 1002 corrects the parameters of the process model 1004 with the correction parameters stored in the characteristic parameter group 1003 based on the input characteristic information 102. The simulation unit 1002 simulates the behavior of the process performed by the controlled object based on the simulation input information 103, and stores the results in the simulation result 104. The simulation input information 103 is information that defines the method and conditions for performing the simulation (e.g., operating conditions desired by the user), and includes, for example, reference values that represent the setting values set for the controlled object at each time.
特性パラメータ群1003には、1または複数の特性パラメータが格納される。特性パラメータ群1003は、制御対象の特性を示すプロセスモデルを補正するための補正パラメータの集合を格納するテーブルである。ここでは、制御対象の特性として、制御対象が製造する製造物の品種を示す特性パラメータ、制御対象となる機器を示す特性パラメータ、の2つの特性パラメータが、特性パラメータ群1003に格納されている場合を例示する。上述の通り、特性パラメータの数や種類については、本システムが適用される環境に応じて適宜定めてよい。 The characteristic parameter group 1003 stores one or more characteristic parameters. The characteristic parameter group 1003 is a table that stores a set of correction parameters for correcting a process model that indicates the characteristics of the controlled object. Here, an example is shown in which two characteristic parameters are stored in the characteristic parameter group 1003 as the characteristics of the controlled object: a characteristic parameter that indicates the type of product manufactured by the controlled object, and a characteristic parameter that indicates the equipment that is the controlled object. As mentioned above, the number and types of characteristic parameters may be determined appropriately depending on the environment in which the system is applied.
プロセスモデル1004は、制御対象の特性をモデル化したものであり、所定の理論式で構築されたモデルである。プロセスモデル1004は、様々な数式により表現することができるが、以下では、一例として、y=ax2+bx+cで表されるモデルを用いて説明する。この場合、a、b、cがモデルのパラメータであり、xがモデルの入力値、yがモデルの出力値となる。プロセスモデル構築システム1000の具体的な機能については、フローチャート等を用いて後述する。また、本例では、プロセスモデル1004が数理モデルに関する1つの論理式により表される場合を例示するが、複数の論理式から構成されていてもよく、さらには、これらの1または複数の論理式への入力や論理式からの出力が複数となってもよい。 The process model 1004 is a model of the characteristics of the controlled object, and is constructed using a predetermined theoretical formula. The process model 1004 can be expressed using various mathematical formulas. However, the following description will be given using a model expressed as y = ax² + bx + c as an example. In this case, a, b, and c are model parameters, x is the model's input value, and y is the model's output value. Specific functions of the process model construction system 1000 will be described later using flowcharts and the like. Furthermore, although this example illustrates a case in which the process model 1004 is expressed by one logical formula related to a mathematical model, the process model 1004 may be composed of multiple logical formulas, and further, one or more of these logical formulas may have multiple inputs or outputs.
図1に示したプロセスモデル構築システム1000は、例えば、図2(コンピュータ概略図)に示すような、CPU1601と、メモリ1602と、HDD(Hard Disk Drive)等の外部記憶装置1603と、CD(Compact Disk)やUSBメモリ等の可搬性を有する記憶媒体1608に対して情報を読み書きする読書装置1607と、スキャナ、キーボード、マウスといった入力装置1606と、ディスプレイ等の出力装置1605と、通信ネットワークに接続するためのNIC(Network Interface Card)等の通信装置1604と、これらを連結するシステムバス等の内部通信線(システムバスという)1609と、を備えた一般的なコンピュータ1600により実現できる。 The process model construction system 1000 shown in Figure 1 can be realized, for example, by a general computer 1600, as shown in Figure 2 (schematic computer diagram), equipped with a CPU 1601, memory 1602, an external storage device 1603 such as an HDD (Hard Disk Drive), a reading/writing device 1607 for reading and writing information from/to a portable storage medium 1608 such as a CD (Compact Disk) or USB memory, an input device 1606 such as a scanner, keyboard, or mouse, an output device 1605 such as a display, a communication device 1604 such as a NIC (Network Interface Card) for connecting to a communication network, and an internal communication line (referred to as a system bus) 1609 such as a system bus that connects these devices.
プロセスモデル構築システム1000に記憶され、あるいは処理に用いられる様々なデータ(例えば、特性パラメータ群1003、プロセスモデル1004)は、CPU1601がメモリ1602または外部記憶装置1603から読み出して利用することにより実現可能である。また、各システムや装置が有する各機能部(例えば、モデル構築部1001、シミュレーション部1020)は、CPU1601が外部記憶装置1603に記憶されている所定のプログラムをメモリ1602にロードして実行することにより実現可能である。 Various data (e.g., characteristic parameter group 1003, process model 1004) stored in the process model construction system 1000 or used for processing can be realized by the CPU 1601 reading and using it from memory 1602 or external storage device 1603. Furthermore, each functional unit (e.g., model construction unit 1001, simulation unit 1020) possessed by each system or device can be realized by the CPU 1601 loading a specific program stored in the external storage device 1603 into memory 1602 and executing it.
上述した所定のプログラムは、読書装置1607を介して記憶媒体1608から、あるいは、通信装置1604を介してネットワークから、外部記憶装置1603に記憶(ダウンロード)され、それから、メモリ1602上にロードされて、CPU1601により実行されるようにしてもよい。また、読書装置1607を介して、記憶媒体1608から、あるいは通信装置1604を介してネットワークから、メモリ1602上に直接ロードされ、CPU1601により実行されるようにしてもよい。 The above-mentioned predetermined program may be stored (downloaded) into the external storage device 1603 from the storage medium 1608 via the reading/writing device 1607 or from the network via the communication device 1604, and then loaded into the memory 1602 and executed by the CPU 1601. Alternatively, the program may be loaded directly into the memory 1602 from the storage medium 1608 via the reading/writing device 1607 or from the network via the communication device 1604, and then executed by the CPU 1601.
以下では、プロセスモデル構築システム1000が、ある1つのコンピュータにより構成される場合を例示するが、これらの機能の全部または一部が、クラウドのような1または複数のコンピュータに分散して設けられ、ネットワークを介して互いに通信することにより同様の機能を実現してもよい。プロセスモデル構築システム1000を構成する各部が行う具体的な処理については、フローチャートを用いて後述する。 The following describes an example in which the process model construction system 1000 is configured by a single computer, but similar functions may be realized by distributing all or part of these functions across one or more computers, such as a cloud, and communicating with each other via a network. The specific processing performed by each component of the process model construction system 1000 will be described later using flowcharts.
図3は、過去操業実績データ101の一例を示す図である。過去操業実績データ101は、プロセス運転を行う制御対象から得られた過去の稼動実績を示すデータであり、モデル構築部1001に入力される。図3に示すように、過去操業実績データ101は、データを識別するためのデータIDと、特性を示す品種および機器と、操業実績データとが対応付けて記憶されている。操業実績データは、例えば、プラントを構成する制御対象の操業および計測情報であり、例えば、参照値、操作量、制御量を含む時系列データなどが格納されている。参照値は、制御対象(例えば、リアクタ)に設定した時刻ごとの設定値(この例では、温度の設定値)を示す情報である。操作量は、制御量による制御を実現するための、参照値に基づいて制御対象となる機器が計算した制御対象の運転方法を示す情報である。この例では、制御対象であるリアクタの壁面に温水が流れていると仮定し、温水を流すバルブの開閉度を変えることで温度を変化させている場合を想定して説明している。制御量は、制御対象が実際に行う制御の運転条件であり、例えば、制御対象であるリアクタ内の実際の温度を示す情報である。 Figure 3 shows an example of past operational performance data 101. The past operational performance data 101 is data indicating past operational performance obtained from a controlled object performing process operation and is input to the model construction unit 1001. As shown in Figure 3, the past operational performance data 101 is stored in association with a data ID for identifying the data, the product type and equipment indicating characteristics, and operational performance data. The operational performance data is, for example, operational and measurement information for the controlled object constituting the plant, and stores, for example, time-series data including reference values, manipulated variables, and controlled variables. The reference value is information indicating the set value (in this example, the temperature set value) set for the controlled object (e.g., a reactor) at each time. The manipulated variable is information indicating the operating method of the controlled object calculated by the controlled object equipment based on the reference value to achieve control using the controlled variable. In this example, we assume that hot water flows on the wall of the controlled reactor, and the temperature is changed by changing the opening and closing degree of the valve through which the hot water flows. The controlled variable is the operating condition of the control object, and is, for example, information indicating the actual temperature inside the reactor that is the control object.
図3では、例えば、データID「0」で識別される過去操業実績データは、品種「イ」、機器「A」であらわされる特性の制御対象についての操業実績データ301を含んでいる。参照値、操作量、制御量は、それぞれ、参照値α0[℃]:[20,20,50,50,…,20]、操作量β0[%]:[15,18,80,70,…,0]、制御量γ0[℃]:[15,18,37,40,…,30]として、所定の間隔ごと(例えば、1分ごと)の値が時系列に記憶されている。例えば、品種「イ」の製造物を製造する機器「A」の参照値α0には、1分ごとに、20℃,20℃,50℃,50℃,…,20℃といった、温度の値が記憶されている。 In Figure 3, for example, the past operational performance data identified by data ID "0" includes operational performance data 301 for a controlled object with characteristics represented by product type "I" and equipment "A." The reference value, manipulated variable, and controlled variable are stored in chronological order at predetermined intervals (e.g., every minute) as reference value α0 [°C]: [20, 20, 50, 50, ..., 20], manipulated variable β0 [%]: [15, 18, 80, 70, ..., 0], and controlled variable γ0 [°C]: [15, 18, 37, 40, ..., 30]. For example, the reference value α0 for equipment "A" that produces product type "I" stores temperature values such as 20°C, 20°C, 50°C, 50°C, ..., 20°C for every minute.
図4は、プロセスモデル1004の一例およびプロセスモデルと特性との関係の一例を示す図である。プロセスモデルは、上述のとおり所定の理論式で構築したモデルであらわされる。図4では、y=ax2+bx+cにより表されるモデルをプロセスモデルとして例示している。この例では、プロセスモデルのパラメータa、b、cの初期値が、それぞれ、2、1、0として与えられている。また、後述する処理により、プロセスモデルのパラメータの補正量が、品種については、それぞれ、+0.2、+0、+0として算出され、機器については、それぞれ、+0、-0.1、+0として算出されたことを示している。その結果、補正後のプロセスモデルのパラメータa、b、cが、それぞれ、1.2、-0.1、0として算出されたことを示している。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a process model 1004 and an example of the relationship between the process model and characteristics. The process model is expressed by a model constructed using a predetermined theoretical formula as described above. In FIG. 4, a model expressed by y = ax 2 + bx + c is shown as an example of the process model. In this example, the initial values of the parameters a, b, and c of the process model are given as 2, 1, and 0, respectively. Furthermore, by the processing described below, the correction amounts of the process model parameters are calculated as +0.2, +0, and +0 for the product type, respectively, and as +0, −0.1, and +0 for the equipment, respectively. As a result, the corrected parameters a, b, and c of the process model are calculated as 1.2, −0.1, and 0, respectively.
図5は、特性パラメータ群1003の一例を示す図である。特性パラメータ群1003には、特性に応じた特性パラメータが格納されている。この例では、特性ごと、特性種類ごとに特性パラメータが格納されている。図5に示すように、特性パラメータ群1003には、制御対象の特性の種類(この例では品種)と、当該特性を示すプロセスモデルのパラメータに対する補正パラメータである特性パラメータとが対応付けて記憶されている。図5では、例えば、品種「イ」で示されるプロセスモデルのパラメータを補正するための特性パラメータが、それぞれ、a:1.2,b:-0.1,c:0として記憶されていることがわかる。 Figure 5 shows an example of the characteristic parameter group 1003. The characteristic parameter group 1003 stores characteristic parameters corresponding to the characteristic. In this example, characteristic parameters are stored for each characteristic and each characteristic type. As shown in Figure 5, the characteristic parameter group 1003 stores the type of characteristic of the controlled object (product type in this example) in association with characteristic parameters that are correction parameters for the parameters of the process model that indicate that characteristic. In Figure 5, for example, it can be seen that the characteristic parameters for correcting the parameters of the process model indicated by product type "I" are stored as a: 1.2, b: -0.1, and c: 0, respectively.
図5では、品種について特性パラメータが記憶されたテーブルを例示したが、当該テーブルは、特性の数だけ特性パラメータ群1003に格納されている。また、図5では、プロセスモデルがy=ax2+bx+cで表されるモデルである前提のため、パラメータが、a、b、cの3つにより構成される前提で説明した。しかし、上述の通り、プロセスモデルが他の表現で表される場合には、当該表現の形式に応じた数の特性パラメータが記憶される。 5 illustrates an example of a table storing characteristic parameters for product types, and the table stores as many characteristic parameters as there are characteristics in the characteristic parameter group 1003. Also, in FIG. 5, the process model is assumed to be a model expressed as y=ax 2 +bx+c, and therefore the description is based on the assumption that the parameters are composed of three parameters: a, b, and c. However, as described above, when the process model is expressed in another way, the number of characteristic parameters stored corresponds to the form of the expression.
図6は、特性情報102の一例を示す図である。特性情報102は、制御対象の特性と、当該特性に含まれる特性種類を示す情報である。特性情報102は、シミュレーション部1020がシミュレーションを実行する際に入力される。図6に示すように、特性情報102は、特性(例えば、品種、機器など)と、各特性に含まれる特性種類(イ、ロ、A、Bなど)とが対応付けて記憶されている。図6では、例えば、品種についてはイ、ロなどが特性種類として定められていることを示している。 Figure 6 is a diagram showing an example of characteristic information 102. Characteristic information 102 is information indicating the characteristics of the controlled object and the characteristic types included in those characteristics. Characteristic information 102 is input when simulation unit 1020 executes a simulation. As shown in Figure 6, characteristic information 102 stores characteristics (e.g., variety, equipment, etc.) and the characteristic types included in each characteristic (A, B, A, B, etc.) in association with each other. Figure 6 shows, for example, that A, B, etc. are defined as characteristic types for variety.
図7は、実施例1においてモデル構築部1001が行うモデル構築処理の処理手順を示すフローチャートの一例を示す図である。当該処理は、ユーザからの処理開始の指示や操作があった場合に行われる。モデル構築処理は、過去操業実績データ101に基づいて特性パラメータを算出するための処理であり、主に、特性パラメータ算出の準備を行うための処理である。 Figure 7 is a diagram showing an example of a flowchart illustrating the processing steps of the model construction process performed by the model construction unit 1001 in Example 1. This process is performed when a user issues an instruction or operation to start the process. The model construction process is a process for calculating characteristic parameters based on the past operational performance data 101, and is mainly a process for preparing for the calculation of the characteristic parameters.
S701において、モデル構築部1001は、プロセスモデル1004と過去操業実績データ101とを取得する(S701)。 In S701, the model construction unit 1001 acquires the process model 1004 and past operational performance data 101 (S701).
S702において、モデル構築部1001は、任意に設定された、プロセスモデルの初期値を用いてプロセスモデルPを作成する(S702)。例えば、モデル構築部1001は、y=ax2+bx+cで表されるプロセスモデルのパラメータに、初期値a=2、b=1、c=0を設定したプロセスモデルPを作成する。 In S702, the model construction unit 1001 creates a process model P using arbitrarily set initial values of the process model (S702). For example, the model construction unit 1001 creates a process model P in which initial values a=2, b=1, and c=0 are set for the parameters of the process model expressed as y=ax 2 +bx+c.
S703において、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101から特性リストLを取得する(S703)。例えば、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101に定められた品種と機器とを対応付けたリスト[品種,機器]を、特性リストLとして取得する。 In S703, the model construction unit 1001 acquires a characteristic list L from the past operation performance data 101 (S703). For example, the model construction unit 1001 acquires, as the characteristic list L, a list [product type, equipment] that associates the product types and equipment defined in the past operation performance data 101.
S704において、モデル構築部1001は、S703で取得した特性リストLから、特性lを非復元抽出し、特性lの特性種類リストKを取得する(S704)。例えば、モデル構築部1001は、上述した特性リストLから、l=品種を取得し、品種についての特性種類リストK=[イ,ロ]を取得する。 In S704, the model construction unit 1001 extracts characteristic l from the characteristic list L acquired in S703 without restoring it, and acquires a characteristic type list K for characteristic l (S704). For example, the model construction unit 1001 acquires l = variety from the characteristic list L described above, and acquires a characteristic type list K = [A, B] for the variety.
S705において、モデル構築部1001は、S704で取得した特性種類リストKから、特性種類kを非復元抽出する(S705)。例えば、モデル構築部1001は、上述した特性種類リストK=[イ,ロ]から、特性種類k=イを取得する。 In S705, the model construction unit 1001 extracts, without restoration, characteristic type k from the characteristic type list K obtained in S704 (S705). For example, the model construction unit 1001 obtains characteristic type k = I from the characteristic type list K = [I, II] described above.
S706において、モデル構築部1001は、S705で取得した特性種類kの特性パラメータを算出し、特性パラメータ群1003に格納する(S706)。例えば、モデル構築部1001は、品種イについて、特性パラメータを算出する。具体的な特性パラメータの算出方法については、図8A、8Bを用いて後述する。 In S706, the model construction unit 1001 calculates the characteristic parameters for characteristic type k acquired in S705 and stores them in the characteristic parameter group 1003 (S706). For example, the model construction unit 1001 calculates the characteristic parameters for type I. Specific methods for calculating the characteristic parameters will be described later using Figures 8A and 8B.
S707において、モデル構築部1001は、特性種類リストKが空集合であるか否かを判定する(S707)。例えば、モデル構築部1001が品種の特性種類イについて特性パラメータを算出している場合は、特性種類リストK=[ロ]が存在するため空集合でないと判定し(S707;No)、S705に戻る。そして、モデル構築部1001は、特性種類リストK=[ロ]について、S705、S706を実行する。このときは、特性種類リストK=[イ,ロ]のそれぞれについて処理が実行されている。したがって、モデル構築部1001は、特性種類リストKが空集合であると判定し(S707;Yes)、S708に進む。 In S707, the model construction unit 1001 determines whether the characteristic type list K is an empty set (S707). For example, if the model construction unit 1001 is calculating characteristic parameters for the characteristic type I of a variety, it determines that the characteristic type list K = [II] exists and therefore determines that it is not an empty set (S707; No), and returns to S705. The model construction unit 1001 then executes S705 and S706 for the characteristic type list K = [II]. At this time, processing has been executed for each of the characteristic type lists K = [I, II]. Therefore, the model construction unit 1001 determines that the characteristic type list K is an empty set (S707; Yes), and proceeds to S708.
S708において、モデル構築部1001は、特性リストLが空集合であるか否かを判定する(S708)。例えば、モデル構築部1001が特性リストL=[品種]を処理している場合は、特性リストL=[機器]が存在するため空集合でないと判定し(S708;No)、S704に戻る。そして、モデル構築部1001は、l=[機器]について、S704、S705、S706を実行する。このときは、特性リストL=[品種,機器]のそれぞれについて処理が実行されている。したがって、モデル構築部1001は、特性リストLが空集合であると判定し(S708;Yes)、処理を終了する。 In S708, the model construction unit 1001 determines whether the characteristic list L is an empty set (S708). For example, if the model construction unit 1001 is processing characteristic list L = [product type], it determines that the characteristic list L = [equipment] exists and therefore is not an empty set (S708; No), and returns to S704. The model construction unit 1001 then executes S704, S705, and S706 for l = [equipment]. At this time, processing has been performed for each of the characteristic lists L = [product type, equipment]. Therefore, the model construction unit 1001 determines that the characteristic list L is an empty set (S708; Yes), and ends processing.
図8A、8Bは、図7に示したS706で行われる特性パラメータ算出処理の処理手順を示すフローチャートの一例を示す図である。特性パラメータ算出処理は、特性パラメータを算出するための処理である。以下、図3に示した過去操業実績データ101を用いて具体的に説明する。図8A、8Bを用いた説明では、上述した2種類の特性種類を含む2つの特性の制御対象を例に説明するため、ループ1~ループ4の順に具体的に説明する。 Figures 8A and 8B are an example of a flowchart showing the processing steps for the characteristic parameter calculation process performed in S706 shown in Figure 7. The characteristic parameter calculation process is a process for calculating characteristic parameters. A specific explanation will be given below using the past operational performance data 101 shown in Figure 3. In the explanation using Figures 8A and 8B, a control target with two characteristics including the two characteristic types described above will be used as an example, and therefore specific explanations will be given in the order of Loop 1 to Loop 4.
ループ1では、特性リストL=[機器]、特性種類リストK=[ロ]について未処理であり、特性l=品種、特性種類k=イが処理される場合について説明する。 In Loop 1, the characteristic list L = [Equipment] and characteristic type list K = [Ro] have not been processed, and characteristic l = product type and characteristic type k = I will be processed.
S801において、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kの部分データDを抽出する(S801)。例えば、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、品種がイのデータを抽出し、データID(#)が0、1で構成される部分データDを作成する。このとき、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が、それぞれ0、1で識別されるレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」、「1、イ、B、[α1,β1,γ1…]」が、部分データDとして抽出される。 In S801, the model construction unit 1001 extracts partial data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101 (S801). For example, the model construction unit 1001 extracts data for product type I from the past operation performance data 101 and creates partial data D consisting of data IDs (#) of 0 and 1. In this case, from the past operation performance data 101 shown in Figure 3, the records "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" and "1, I, B, [α1, β1, γ1...]", whose data IDs (#) are identified by 0 and 1, respectively, are extracted as partial data D.
S802において、モデル構築部1001は、ループ変数i=0を設定する(S802)。 In S802, the model construction unit 1001 sets the loop variable i = 0 (S802).
S803において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群の空リストMを作成する(S803)。例えば、モデル構築部1001は、モデル同定データ群M=[]を作成する。モデル同定データ群は、特性や特性種類ごとの過去操業実績データ101に応じて補正されるプロセスモデルの特性パラメータを同定するためのデータの集合である。モデル同定データ群については、図9A、9Bを用いて後述する。 In S803, the model construction unit 1001 creates an empty list M of model identification data groups (S803). For example, the model construction unit 1001 creates a model identification data group M = [ ]. The model identification data group is a collection of data for identifying characteristic parameters of a process model that are corrected in accordance with past operational performance data 101 for each characteristic and characteristic type. The model identification data group will be described later using Figures 9A and 9B.
S804において、モデル構築部1001は、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部1001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」を選択する。 In S804, the model construction unit 1001 selects the i-th data D[i] from the partial data D (S804). In this case, since i = 0, the model construction unit 1001 selects the record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S805において、モデル構築部1001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外の特性パラメータが算出済みであるか否かを判定する(S805)。現時点では、品種以外の特性、つまり特性が機器の特性パラメータは算出済みではない。したがって、モデル構築部1001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外の特性パラメータが算出済みでないと判定し(S805;No)、S809に進む。 In S805, the model construction unit 1001 determines whether characteristic parameters other than characteristic l of characteristic type k have been calculated for data D[i] (S805). At this point, characteristic parameters other than the type of product, i.e., characteristic parameters for equipment, have not been calculated. Therefore, the model construction unit 1001 determines that characteristic parameters other than characteristic l of characteristic type k have not been calculated for data D[i] (S805; No), and proceeds to S809.
S806において、モデル構築部1001は、各算出済み特性パラメータを用いて、プロセスモデルPを補正したプロセスモデルmを作成する(S806)。ここでは、上述の通りS805の判定がNoであるため、モデル構築部1001は、当該処理をスキップする。 In S806, the model construction unit 1001 creates a process model m by correcting the process model P using each calculated characteristic parameter (S806). In this case, since the determination in S805 is No as described above, the model construction unit 1001 skips this process.
S807において、[プロセスモデルm,データd[i]]を、モデル同定データ群Mに追加する(S807)。ここでは、上述の通りS805の判定がNoであるため、モデル構築部1001は、当該処理をスキップする。 In S807, [process model m, data d[i]] is added to the model identification data group M (S807). In this case, since the determination in S805 is No as described above, the model construction unit 1001 skips this process.
S808において、モデル構築部1001は、i=i+1を実行する(S808)。 In S808, the model construction unit 1001 executes i = i + 1 (S808).
S809において、モデル構築部1001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S809)。ここでは、i=1となり、データDの数は2であるため、モデル構築部1001は、i>=データの数でないと判定し(S809;No)、S804に戻る。以降、モデル構築部1001は、S807、S808の処理をスキップする。次のループでは、i=2,i>=2となるため、モデル構築部1001は、i>=データの数であると判定し(S809;Yes)、S810に進む。 In S809, the model construction unit 1001 determines whether i >= the number of data D (S809). In this case, i = 1 and the number of data D is 2, so the model construction unit 1001 determines that i >= the number of data (S809; No) and returns to S804. Thereafter, the model construction unit 1001 skips the processing of S807 and S808. In the next loop, i = 2 and i >= 2, so the model construction unit 1001 determines that i >= the number of data (S809; Yes) and proceeds to S810.
S810において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S810)。ここでは、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストがまだ空であると判定し(S810;Yes)、S811に進む。 In S810, the model construction unit 1001 determines whether the list of model identification data groups M is empty (S810). Here, the model construction unit 1001 determines that the list of model identification data groups M is still empty (S810; Yes) and proceeds to S811.
S811において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mに、[プロセスモデルP,データD]を追加する(S811)。例えば、モデル構築部1001は、S702で作成した、初期値を用いたプロセスモデルPに、S804~S809までのループで選択した、レコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」および「1、イ、B、[α1,β1,γ1…]」のそれぞれを対応づけたモデル同定データ群M=[[プロセスモデルP,データD]]を作成する。 In S811, the model construction unit 1001 adds [process model P, data D] to the model identification data group M (S811). For example, the model construction unit 1001 creates a model identification data group M = [[process model P, data D]] in which the records "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" and "1, I, B, [α1, β1, γ1...]" selected in the loop from S804 to S809 are associated with the process model P created in S702 using the initial values.
S812において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mの各モデルとデータのペアに対し、目的関数を最小化する補正パラメータCを算出する(S812)。例えば、モデル構築部1001は、それぞれのデータDの実測制御量γ0、γ1とプロセスモデルPの推定制御量との差が最小となるようなプロセスモデルPの補正パラメータCを算出する。補正パラメータCは、例えば、C={a:+1,b=-1,c=+3}といったような、図4に示したプロセスモデル1004のパラメータa、b、cを補正するためのパラメータである。 In S812, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C that minimize the objective function for each model and data pair in the model identification data group M (S812). For example, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C for the process model P that minimize the difference between the measured control variables γ0 and γ1 of each data D and the estimated control variables of the process model P. The correction parameters C are parameters for correcting the parameters a, b, and c of the process model 1004 shown in FIG. 4, such as C = {a: +1, b = -1, c = +3}.
S813において、モデル構築部1001は、S812で算出した補正パラメータを、特性l,特性種類kの特性パラメータとして格納する(S813)。例えば、モデル構築部1001は、特性「品種」の特性種類「イ」についての特性パラメータ={a:+1,b=-1,c=+3}を記録する。ここまでの処理が終了すると、S705に戻り、同じ特性「品種」について異なる特性種類「ロ」について、特性パラメータを算出し、特性パラメータ群1003に格納する処理を行う(S706、図8A,8B)。 In S813, the model construction unit 1001 stores the correction parameters calculated in S812 as characteristic parameters for characteristic l and characteristic type k (S813). For example, the model construction unit 1001 records the characteristic parameters for characteristic type "I" of characteristic "Variety" = {a: +1, b = -1, c = +3}. Once the processing up to this point is complete, the process returns to S705, where characteristic parameters are calculated for a different characteristic type "II" for the same characteristic "Variety" and stored in the characteristic parameter group 1003 (S706, Figures 8A and 8B).
続くループ2では、特性リストL=[機器]、特性種類リストK=[]について未処理であり、特性l=品種、特性種類k=ロが処理される場合について説明する。 In the following Loop 2, we will explain the case where characteristic list L = [Device] and characteristic type list K = [] have not been processed, and characteristic l = product type and characteristic type k = ro are to be processed.
S801において、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kのデータDを抽出する(S801)。例えば、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、品種がロのデータを抽出し、データID(#)が2で構成される部分データDを作成する。このとき、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が2で識別されるレコード「2、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」が、部分データDとして抽出される。このとき、モデル構築部1001は、データID(#)については、部分データDのレコードを識別するため、IDを振りなおしてレコード「0、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」として部分データDを作成する。 In S801, the model construction unit 1001 extracts data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101 (S801). For example, the model construction unit 1001 extracts data for product type B from the past operation performance data 101 and creates partial data D with a data ID (#) of 2. In this case, from the past operation performance data 101 shown in FIG. 3, the record "2, B, B, [α2, β2, γ2...]" identified by the data ID (#) of 2 is extracted as partial data D. In this case, the model construction unit 1001 reassigns the data ID (#) to identify the record of partial data D, and creates partial data D as the record "0, B, B, [α2, β2, γ2...]".
S802、S803では、モデル構築部1001は、品種イの場合と同様に、ループ変数i=0を設定し、モデル同定データ群の空リストMを作成する。 In S802 and S803, the model construction unit 1001 sets the loop variable i = 0, as in the case of product type I, and creates an empty list M of model identification data groups.
S804では、モデル構築部1001は、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部1001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」を選択する。 In S804, the model construction unit 1001 selects the i-th data D[i] from the partial data D (S804). In this case, since i = 0, the model construction unit 1001 selects the record "0, B, B, [α2, β2, γ2...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S805において、モデル構築部1001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外についての特性パラメータが算出済みであるか否かを判定する(S805)。ここでは、品種イの場合と同様、現時点で品種以外の特性、つまり特性が機器の特性パラメータは算出済みではないため、S809に進む。 In S805, the model construction unit 1001 determines whether characteristic parameters for data D[i] other than characteristic l of characteristic type k have been calculated (S805). Here, as in the case of type I, characteristic parameters for characteristics other than the type, i.e., characteristics of equipment, have not yet been calculated, so the process proceeds to S809.
S806、S807では、品種イの場合と同様、上述の通りS805の判定がNoであるため、モデル構築部1001は、当該処理をスキップする。 In S806 and S807, as in the case of variety I, the determination in S805 is No as described above, so the model construction unit 1001 skips this process.
S808において、モデル構築部1001は、i=i+1を実行する(S808)。 In S808, the model construction unit 1001 executes i = i + 1 (S808).
S809において、モデル構築部1001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S809)。ここでは、i=1となり、データDの数は1であるため、モデル構築部1001は、i>=データの数であると判定し(S809;Yes)、S810に進む。 In S809, the model construction unit 1001 determines whether i >= the number of data D (S809). In this case, i = 1 and the number of data D is 1, so the model construction unit 1001 determines that i >= the number of data (S809; Yes) and proceeds to S810.
S810において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S810)。ここでは、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストがまだ空であると判定し(S810;Yes)、S811に進む。 In S810, the model construction unit 1001 determines whether the list of model identification data groups M is empty (S810). Here, the model construction unit 1001 determines that the list of model identification data groups M is still empty (S810; Yes) and proceeds to S811.
S811において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mに、[プロセスモデルP,データD]を追加する(S811)。例えば、モデル構築部1001は、S702で作成した、初期値を用いたプロセスモデルPに、S804~S809までのループで選択した、レコード「0、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」を対応づけたモデル同定データ群M=[[プロセスモデルP,データD]]を作成する。 In S811, the model construction unit 1001 adds [process model P, data D] to the model identification data group M (S811). For example, the model construction unit 1001 creates a model identification data group M = [[process model P, data D]] in which the process model P created in S702 using the initial values is associated with the records "0, B, B, [α2, β2, γ2...]" selected in the loop from S804 to S809.
S812において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mの各モデルとデータのペアに対し、目的関数を最小化する補正パラメータCを算出する(S812)。例えば、モデル構築部1001は、データDの実測制御量γ2とプロセスモデルPの推定制御量との差が最小となるようなプロセスモデルPの補正パラメータCを算出する。補正パラメータCは、例えば、C={a:+2,b=+1,c=+10}といったような、図4に示したプロセスモデル1004のパラメータa、b、cを補正するためのパラメータである。 In S812, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C that minimize the objective function for each model and data pair in the model identification data group M (S812). For example, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C for the process model P that minimize the difference between the measured control variable γ2 of data D and the estimated control variable of the process model P. The correction parameters C are parameters for correcting the parameters a, b, and c of the process model 1004 shown in FIG. 4, such as C = {a: +2, b = +1, c = +10}.
S813において、モデル構築部1001は、S812で算出した補正パラメータを、特性l,特性種類kの特性パラメータとして格納する。(S813)。例えば、モデル構築部1001は、特性「品種」の特性種類「ロ」についての特性パラメータ={a:+2,b=+1,c=+10}を記録する。ここまでの処理が終了すると、S704に戻り、異なる特性「機器」の特性種類「A」について、特性パラメータを算出し、特性パラメータ群1003に格納する処理を行う(S706、図8A,8B)。 In S813, the model construction unit 1001 stores the correction parameters calculated in S812 as characteristic parameters for characteristic l and characteristic type k. (S813). For example, the model construction unit 1001 records the characteristic parameters for characteristic type "L" of characteristic "Variety" = {a: +2, b = +1, c = +10}. When the processing up to this point is complete, the process returns to S704, where characteristic parameters are calculated for characteristic type "A" of a different characteristic "Device" and stored in the characteristic parameter group 1003 (S706, Figures 8A and 8B).
続くループ3では、特性リストL=[]、特性種類リストK=[B]について未処理であり、特性l=機器、特性種類k=Aが処理される場合について説明する。 In the following loop 3, the characteristic list L = [] and characteristic type list K = [B] have not been processed, and characteristic l = device and characteristic type k = A will be processed.
S801において、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kのデータDを抽出する(S801)。例えば、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、機器がAのデータを抽出し、データID(#)が0で構成される部分データDを作成する。このとき、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が0で識別されるレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」が、部分データDとして抽出される。 In S801, the model construction unit 1001 extracts data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101 (S801). For example, the model construction unit 1001 extracts data for equipment A from the past operation performance data 101 and creates partial data D consisting of a data ID (#) of 0. In this case, from the past operation performance data 101 shown in Figure 3, the record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" identified by a data ID (#) of 0 is extracted as partial data D.
S802、S803では、モデル構築部1001は、品種イ、ロの場合と同様に、ループ変数i=0を設定し、モデル同定データ群の空リストMを作成する。 In S802 and S803, the model construction unit 1001 sets the loop variable i = 0, as in the cases of types A and B, and creates an empty list M of the model identification data group.
S804では、モデル構築部1001は、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部1001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」を選択する。 In S804, the model construction unit 1001 selects the i-th data D[i] from the partial data D (S804). Here, since i = 0, the model construction unit 1001 selects the record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S805において、モデル構築部1001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外についての特性パラメータが算出済みであるか否かを判定する(S805)。ここでは、機器以外の特性、つまり特性が品種の特性パラメータが算出済みであるため、S806に進む。 In S805, the model construction unit 1001 determines whether characteristic parameters other than characteristic l of characteristic type k have been calculated for data D[i] (S805). In this case, characteristic parameters other than those for the equipment, i.e., the characteristic for the variety, have been calculated, so the process proceeds to S806.
S806において、モデル構築部1001は、各算出済み特性パラメータを用いて、プロセスモデルPを補正したプロセスモデルmを作成する(S806)。例えば、モデル構築部1001は、ループ1のS813で格納した、特性が品種、特性種類がイの特性パラメータを用いてプロセスモデルPを補正し、プロセスモデルmを作成する。 In S806, the model construction unit 1001 creates a process model m by correcting the process model P using each calculated characteristic parameter (S806). For example, the model construction unit 1001 corrects the process model P using the characteristic parameters whose characteristic is product type and whose characteristic type is I, which were stored in S813 of loop 1, to create the process model m.
S807において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mに、[プロセスモデルm,データd[i]]を追加する(S807)。例えば、モデル構築部1001は、S806で作成したプロセスモデルmに、S804で選択した、レコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」を対応付けたモデル同定データ群M=[[プロセスモデルm,データd[0](#0)]]を作成する。当該S807の処理により、算出済みの特性パラメータで補正したプロセスモデルmが、今回処理しているデータD[i](レコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」)に対応付けて、モデル同定データ群Mのリストに追加される。 In S807, the model construction unit 1001 adds [process model m, data d[i]] to the model identification data group M (S807). For example, the model construction unit 1001 creates a model identification data group M = [[process model m, data d[0] (#0)]] in which the record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" selected in S804 is associated with the process model m created in S806. Through the processing of S807, the process model m corrected with the calculated characteristic parameters is associated with the data D[i] currently being processed (record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]") and added to the list of model identification data groups M.
S808において、モデル構築部1001は、i=i+1を実行する(S808)。 In S808, the model construction unit 1001 executes i = i + 1 (S808).
S809において、モデル構築部1001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S809)。ここでは、i=1となり、データDの数は1であるため、モデル構築部1001は、i>=データの数であると判定し(S809;Yes)、S810に進む。 In S809, the model construction unit 1001 determines whether i >= the number of data D (S809). In this case, i = 1 and the number of data D is 1, so the model construction unit 1001 determines that i >= the number of data (S809; Yes) and proceeds to S810.
S810において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S810)。ここでは、モデル構築部1001は、S807においてプロセスモデルmについてのモデル同定データを作成し、当該モデル同定データがモデル同定データ群Mのリストに追加している。したがって、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストは空ではないと判定し(S810;No)、S812に進む。 In S810, the model construction unit 1001 determines whether the list of model identification data groups M is empty (S810). Here, the model construction unit 1001 created model identification data for process model m in S807 and added this model identification data to the list of model identification data groups M. Therefore, the model construction unit 1001 determines that the list of model identification data groups M is not empty (S810; No) and proceeds to S812.
S811では、モデル構築部1001は、上述の通りS810の判定がNoであるため、モデル構築部1001は、当該処理をスキップする。 In S811, since the determination in S810 is No as described above, the model construction unit 1001 skips this process.
S812において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mの各モデルとデータのペアに対し、目的関数を最小化する補正パラメータCを算出する(S812)。例えば、モデル構築部1001は、データd[0]の実測制御量γ0とプロセスモデルmの推定制御量の差が最小となるようなプロセスモデルmの補正パラメータCを算出する。補正パラメータCは、例えば、C={a:-1,b=+1,c=+1}といったような、図4に示したプロセスモデル1004のパラメータa、b、cを補正するためのパラメータである。 In S812, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C that minimize the objective function for each model and data pair in the model identification data group M (S812). For example, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C for process model m that minimize the difference between the measured control variable γ0 of data d[0] and the estimated control variable of process model m. The correction parameters C are parameters for correcting the parameters a, b, and c of the process model 1004 shown in FIG. 4, such as C = {a: -1, b = +1, c = +1}.
S813において、モデル構築部1001は、S812で算出した補正パラメータを、特性l,特性種類kの特性パラメータとして格納する(S813)。例えば、モデル構築部1001は、特性「機器」の特性種類「A」についての特性パラメータ={a:-1,b=+1,c=+1}を記録する。ここまでの処理が終了すると、S704に戻り、同じ特性「機器」について異なる特性種類「B」について、特性パラメータを算出し、特性パラメータ群1003に格納する処理を行う(S706、図8A,8B)。 In S813, the model construction unit 1001 stores the correction parameters calculated in S812 as characteristic parameters for characteristic l and characteristic type k (S813). For example, the model construction unit 1001 records the characteristic parameters for characteristic type "A" of characteristic "equipment" = {a: -1, b = +1, c = +1}. Once the processing up to this point is complete, the process returns to S704, where characteristic parameters are calculated for a different characteristic type "B" for the same characteristic "equipment" and stored in the characteristic parameter group 1003 (S706, Figures 8A and 8B).
続くループ4では、特性リストL=[]、特性種類リストK=[]について未処理であり、特性l=機器、特性種類k=Bが処理される場合について説明する。 In the following Loop 4, we will explain the case where the characteristic list L = [] and the characteristic type list K = [] have not been processed, and characteristic l = device and characteristic type k = B are to be processed.
S801において、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kのデータDを抽出する(S801)。例えば、モデル構築部1001は、過去操業実績データ101の中から、機器がBのデータを抽出し、データID(#)が1、2で構成される部分データDを作成する。このとき、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が1、2で識別されるレコード「1、イ、B、[α1,β1,γ1…]」、「2、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」が、部分データDとして抽出される。このとき、モデル構築部1001は、データID(#)については、部分データDのレコードを識別するため、IDを振りなおしてレコード「0、イ、B、[α1,β1,γ1…]」、「1、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」として部分データDを作成する。 In S801, the model construction unit 1001 extracts data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101 (S801). For example, the model construction unit 1001 extracts data for equipment B from the past operation performance data 101 and creates partial data D consisting of data IDs (#) of 1 and 2. At this time, from the past operation performance data 101 shown in FIG. 3, records "1, I, B, [α1, β1, γ1...]" and "2, B, B, [α2, β2, γ2...]" identified by data IDs (#) of 1 and 2 are extracted as partial data D. At this time, the model construction unit 1001 reassigns the data IDs (#) to identify the records of partial data D, and creates partial data D as records "0, I, B, [α1, β1, γ1...]" and "1, B, B, [α2, β2, γ2...]".
S802、S803では、モデル構築部1001は、品種イ、ロ、機器Aの場合と同様に、ループ変数i=0を設定し、モデル同定データ群の空リストMを作成する。 In S802 and S803, the model construction unit 1001 sets the loop variable i = 0, as in the cases of product type A, B, and device A, and creates an empty list M of the model identification data group.
S804では、モデル構築部1001は、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部1001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、イ、B、[α1,β1,γ1…]」を選択する。 In S804, the model construction unit 1001 selects the i-th data D[i] from the partial data D (S804). In this case, since i = 0, the model construction unit 1001 selects the record "0, I, B, [α1, β1, γ1...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S805において、モデル構築部1001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外についての特性パラメータが算出済みであるか否かを判定する(S805)。ここでは、機器以外の特性、つまり特性が品種の特性パラメータが算出済みであるため、S806に進む。 In S805, the model construction unit 1001 determines whether characteristic parameters other than characteristic l of characteristic type k have been calculated for data D[i] (S805). In this case, characteristic parameters other than those for the equipment, i.e., the characteristic for the variety, have been calculated, so the process proceeds to S806.
S806において、モデル構築部1001は、各算出済み特性パラメータを用いて、プロセスモデルPを補正したプロセスモデルmを作成する(S806)。例えば、モデル構築部1001は、ループ1のS813で格納した、特性が品種、特性種類がイの特性パラメータを用いてプロセスモデルPを補正し、プロセスモデルmを作成する。 In S806, the model construction unit 1001 creates a process model m by correcting the process model P using each calculated characteristic parameter (S806). For example, the model construction unit 1001 corrects the process model P using the characteristic parameters whose characteristic is product type and whose characteristic type is I, which were stored in S813 of loop 1, to create the process model m.
S807において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mに、[プロセスモデルm,データd[i]]を追加する(S807)。例えば、モデル構築部1001は、S806で作成したプロセスモデルmに、S804で選択した、レコード「0、イ、B、[α1,β1,γ1…]」を対応付けたモデル同定データ群M=[[プロセスモデルm,データd[0](#0)]]を作成する。当該S807の処理により、算出済みの特性パラメータで補正したプロセスモデルmが、今回処理しているデータD[i](レコード「0、イ、B、[α1,β1,γ1…]」)に対応付けてモデル同定データ群Mのリストに追加される。 In S807, the model construction unit 1001 adds [process model m, data d[i]] to the model identification data group M (S807). For example, the model construction unit 1001 creates a model identification data group M = [[process model m, data d[0] (#0)]] in which the record "0, I, B, [α1, β1, γ1...]" selected in S804 is associated with the process model m created in S806. By the processing of S807, the process model m corrected with the calculated characteristic parameters is added to the list of model identification data groups M in association with the data D[i] (record "0, I, B, [α1, β1, γ1...]") currently being processed.
S808において、モデル構築部1001は、i=i+1を実行する(S808)。 In S808, the model construction unit 1001 executes i = i + 1 (S808).
S809において、モデル構築部1001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S809)。ここでは、i=1となり、データDの数は2であるため、モデル構築部1001は、i>=データの数でないと判定し(S809;No)、S804に戻る。以降、モデル構築部1001は、S806、S807の処理をスキップする。次のループでは、i=2、i>=2となるため、モデル構築部1001は、i>=データの数であると判定し(S809;Yes)、S810に進む。上記次のループを終了すると、モデル構築部1001は、S806で作成したプロセスモデルmに、上記次のループのS804で選択した、レコード「2、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」を対応付けたモデル同定データ群M=[[プロセスモデルm,データd[1](#1)]]を作成する。最終的に、モデル同定データ群M[[プロセスモデルm(イ),データd[0](#0)]]、[[プロセスモデルm(ロ),データd[1](#1)]]が作成される。 In S809, the model construction unit 1001 determines whether i >= the number of data D (S809). In this case, i = 1 and the number of data D is 2, so the model construction unit 1001 determines that i >= the number of data (S809; No) and returns to S804. Thereafter, the model construction unit 1001 skips the processing of S806 and S807. In the next loop, i = 2 and i >= 2, so the model construction unit 1001 determines that i >= the number of data (S809; Yes) and proceeds to S810. Upon completing the next loop, the model construction unit 1001 creates a model identification data group M = [[process model m, data d[1] (#1)]] in which the record "2, b, B, [α2, β2, γ2...]" selected in S804 of the next loop is associated with the process model m created in S806. Finally, the model identification data group M [[process model m(a), data d[0](#0)]], [[process model m(b), data d[1](#1)]] is created.
S810において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S810)。ここでは、モデル構築部1001は、S807においてプロセスモデルmについてのモデル同定データを作成し、当該モデル同定データがモデル同定データ群Mのリストに追加している。したがって、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストは空ではないと判定し(S810;No)、S812に進む。 In S810, the model construction unit 1001 determines whether the list of model identification data groups M is empty (S810). Here, the model construction unit 1001 created model identification data for process model m in S807 and added this model identification data to the list of model identification data groups M. Therefore, the model construction unit 1001 determines that the list of model identification data groups M is not empty (S810; No) and proceeds to S812.
S811では、モデル構築部1001は、上述の通りS810の判定がNoであるため、モデル構築部1001は、当該処理をスキップする。 In S811, since the determination in S810 is No as described above, the model construction unit 1001 skips this process.
S812において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mの各モデルとデータのペアに対し、目的関数を最小化する補正パラメータCを算出する(S812)。例えば、モデル構築部1001は、データd[0]の実測制御量γ1とプロセスモデルm(イ)の推定制御量の差と、同じくデータd[1]の実測制御量γ2とプロセスモデルm(ロ)の推定制御量の差が最小となるようなプロセスモデルmの補正パラメータCを算出する。補正パラメータCは、例えば、C={a:+0,b=+0,c=+1}といったような、図4に示したプロセスモデル1004のパラメータa、b、cを補正するためのパラメータである。 In S812, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C that minimize the objective function for each model and data pair in the model identification data group M (S812). For example, the model construction unit 1001 calculates correction parameters C for process model m that minimize the difference between the measured control variable γ1 of data d[0] and the estimated control variable of process model m(a), and the difference between the measured control variable γ2 of data d[1] and the estimated control variable of process model m(b). The correction parameters C are parameters for correcting the parameters a, b, and c of the process model 1004 shown in FIG. 4, such as C = {a: +0, b = +0, c = +1}.
S813において、モデル構築部1001は、S812で算出した補正パラメータを、特性l,特性種類kの特性パラメータとして格納する。(S813)。例えば、モデル構築部1001は、特性「機器」の特性種類「B」についての特性パラメータ={a:+0,b=+0,c=+1}を記録する。ここまでの処理が終了すると、すべての特性およびすべての特性種類について、図8A、8Bに示した特性パラメータ算出処理が行われたこととなる。したがって、図7に示したモデル構築処理のS707に進む。 In S813, the model construction unit 1001 stores the correction parameters calculated in S812 as characteristic parameters for characteristic l and characteristic type k. (S813). For example, the model construction unit 1001 records the characteristic parameters for characteristic type "B" of characteristic "equipment" = {a: +0, b = +0, c = +1}. When the processing up to this point is complete, the characteristic parameter calculation processing shown in Figures 8A and 8B has been performed for all characteristics and all characteristic types. Therefore, the process proceeds to S707 of the model construction processing shown in Figure 7.
S707では、すでに特性種類リストK=[イ,ロ]のそれぞれについて処理が実行されているため、モデル構築部1001は、特性種類リストKが空集合であると判定し(S707;Yes)、S708に進む。 In S707, since processing has already been performed for each of the characteristic type lists K = [A, B], the model construction unit 1001 determines that the characteristic type list K is an empty set (S707; Yes) and proceeds to S708.
S708では、すでに特性リストL=[品種,機器]のそれぞれについて処理が実行されているため、モデル構築部1001は、特性リストLが空集合であると判定し(S708;Yes)、処理を終了する。 In S708, since processing has already been performed for each of the characteristic list L = [product type, equipment], the model construction unit 1001 determines that the characteristic list L is an empty set (S708; Yes) and terminates processing.
図9A、9Bは、図8A、8Bに示した特性パラメータ算出処理においてモデル同定データ群に記録されたプロセスモデルのモデル同定処理の処理手順を示すフローチャートの一例を示す図である。当該処理は、特性パラメータ算出処理から呼び出された場合に行われる。例えば、特性パラメータ算出処理のS812の処理内で呼び出される。モデル同定処理は、特性パラメータ算出処理においてモデル同定データ群に記録されたプロセスモデルとデータのペアに対して同定を実行するための処理である。 Figures 9A and 9B are diagrams showing an example of a flowchart illustrating the processing steps for model identification processing of process models recorded in the model identification data group in the characteristic parameter calculation processing shown in Figures 8A and 8B. This processing is performed when called from the characteristic parameter calculation processing. For example, it is called within the processing of S812 of the characteristic parameter calculation processing. The model identification processing is processing for performing identification on pairs of process models and data recorded in the model identification data group in the characteristic parameter calculation processing.
図8A、8Bにおいて説明したように、モデル同定データ群Mには、プロセスモデルとデータとが対応付けられたペアのデータ(例えば、[プロセスモデルP,データD]、[プロセスモデルm,データd[i]])が複数格納されている。この例では、モデル同定データ群Mには、[[プロセスモデルm(イ),データd[0](#0)]]、[[プロセスモデルm(ロ),データd[1](#1)]]が格納されている。モデル同定データ群Mは、算出済みの各特性についての特性パラメータで補正したプロセスモデルと、補正前のプロセスモデルを構築したときに用いた過去操業実績データ101に含まれる制御対象の特性についての実績値とを対応付けたデータである。データD、データd[i]は、過去操業実績データ101の部分データであり、これまで説明したように、参照値α、操作量β、制御量γの各実績値が記録されている。 8A and 8B, the model identification data group M stores multiple pairs of data (e.g., [process model P, data D], [process model m, data d[i]]) in which a process model and data are associated with each other. In this example, the model identification data group M stores [[process model m(a), data d[0] (#0)]] and [[process model m(b), data d[1] (#1)]]. The model identification data group M stores a process model corrected using the characteristic parameters for each calculated characteristic and the actual values of the characteristics of the controlled object included in the past operation performance data 101 used when constructing the pre-correction process model. Data D and data d[i] are partial data of the past operation performance data 101, and as explained above, the actual values of the reference value α, manipulated variable β, and controlled variable γ are recorded.
以下に示す処理では、各データのペアについて、モデル構築部1001は、まず、プロセスモデルを特性パラメータで補正する。次に、モデル構築部1001は、当該補正を行ったプロセスモデルに対応するデータ(例えば、制御量)と、当該プロセスモデルの出力推定値(例えば、参照値/操作量を入力して得られた制御量の推定値)との差分を、任意の目的関数を用いて算出する。任意の目的関数としては、例えば、RMSE(Root Mean Squared Error)を用いることができる。 In the process described below, for each data pair, the model construction unit 1001 first corrects the process model with characteristic parameters. Next, the model construction unit 1001 calculates the difference between the data (e.g., controlled variable) corresponding to the corrected process model and the output estimate of the process model (e.g., the controlled variable estimate obtained by inputting a reference value/manipulated variable) using an arbitrary objective function. As the arbitrary objective function, for example, RMSE (Root Mean Squared Error) can be used.
そして、モデル構築部1001は、最終的に、各データのペアごとに、プロセスモデルと各実績値との差分を算出し、各データのペアごとに算出した当該差分の平均値を算出する。モデル構築部1001は、算出した平均値が十分に小さいなど、所定の基準を満たす場合には当該処理を終了し、最終的な特性パラメータとして返却する。一方、上記任意の基準を満たさない場合には、特性パラメータの決定からやり直す。以下、フローチャートに沿って具体的に説明する。 The model construction unit 1001 then finally calculates the difference between the process model and each actual value for each pair of data, and calculates the average value of the differences calculated for each pair of data. If the calculated average value meets a predetermined criterion, such as being sufficiently small, the model construction unit 1001 terminates the process and returns it as the final characteristic parameter. On the other hand, if the above-mentioned arbitrary criterion is not met, the model construction unit 1001 starts over from determining the characteristic parameter. Specific explanations are provided below using the flowchart.
S901において、モデル構築部1001は、S812において算出された特性パラメータの候補および特性パラメータを任意の最適化アルゴリズムに基づいて選択する(S901)。 In S901, the model construction unit 1001 selects the candidate characteristic parameters and characteristic parameters calculated in S812 based on an arbitrary optimization algorithm (S901).
S902において、モデル構築部1001は、ループ変数j=0を設定する(S902)。 In S902, the model construction unit 1001 sets the loop variable j = 0 (S902).
S903において、モデル構築部1001は、目的関数の結果を格納する空リストVを作成する(S903)。例えば、モデル構築部1001は、目的関数結果リストV=[]を作成する。 In S903, the model construction unit 1001 creates an empty list V that stores the results of the objective function (S903). For example, the model construction unit 1001 creates an objective function result list V = [ ].
S904において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mに記録されたj番目のリストM[j]より、プロセスモデルm,データdを取得する(S904)。 In S904, the model construction unit 1001 obtains the process model m and data d from the jth list M[j] recorded in the model identification data group M (S904).
S905において、モデル構築部1001は、S904で取得したプロセスモデルmを、S901で選択した特性パラメータで補正し、プロセスモデルm’を取得する(S905)。 In S905, the model construction unit 1001 corrects the process model m acquired in S904 with the characteristic parameters selected in S901 to acquire the process model m' (S905).
S906において、モデル構築部1001は、S905で補正したプロセスモデルm’と、S904で取得したプロセスモデルmに対応するデータdを用いて、任意の目的関数の値vを算出し、当該値vを目的関数結果リストVに追加する(S906)。 In S906, the model construction unit 1001 calculates the value v of an arbitrary objective function using the process model m' corrected in S905 and the data d corresponding to the process model m obtained in S904, and adds the value v to the objective function result list V (S906).
S907において、モデル構築部1001は、j=j+1を実行する(S907)。 In S907, the model construction unit 1001 executes j = j + 1 (S907).
S908において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mの長さ>=jであるか否かを判定する(S908)。すなわち、モデル構築部1001は、jがモデル同定データ群Mとして格納されているレコードの数に達したか否かを判定する。 In S908, the model construction unit 1001 determines whether the length of the model identification data group M is greater than or equal to j (S908). In other words, the model construction unit 1001 determines whether j has reached the number of records stored as the model identification data group M.
モデル構築部1001は、jがモデル同定データ群Mとして格納されているレコードの数に達していないと判定した場合(S908;No)、S904に戻り、以降の処理を繰り返す。一方、モデル構築部1001は、jがモデル同定データ群Mとして格納されているレコードの数に達したと判定した場合(S908;Yes)、S909に進む。 If the model construction unit 1001 determines that j has not reached the number of records stored as the model identification data group M (S908; No), it returns to S904 and repeats the subsequent processing. On the other hand, if the model construction unit 1001 determines that j has reached the number of records stored as the model identification data group M (S908; Yes), it proceeds to S909.
S909において、モデル構築部1001は、S906において目的関数結果リストVに記録された、任意の目的関数の値vの平均値aを算出し、所定の基準と比較するなどして、算出した平均値aを評価する(S909)。 In S909, the model construction unit 1001 calculates the average value a of the values v of any objective function recorded in the objective function result list V in S906, and evaluates the calculated average value a by, for example, comparing it with a predetermined standard (S909).
S910において、モデル構築部1001は、算出した平均値aが所定の基準を満たすか否かを判定する(S910)。モデル構築部1001は、算出した平均値aが所定の基準を満たさないと判定した場合(S910;No)、S901に戻り、特性パラメータを選択し直す。 In S910, the model construction unit 1001 determines whether the calculated average value a satisfies a predetermined criterion (S910). If the model construction unit 1001 determines that the calculated average value a does not satisfy the predetermined criterion (S910; No), the process returns to S901 and the characteristic parameters are reselected.
S911において、モデル構築部1001は、算出した平均値aが所定の基準を満たすと判定した場合(S910;Yes)、S901で選択した特性パラメータを最終的な特性パラメータであると判断して出力する(S911)。 In S911, if the model construction unit 1001 determines that the calculated average value a meets the predetermined criteria (S910; Yes), it determines that the characteristic parameter selected in S901 is the final characteristic parameter and outputs it (S911).
以上説明したように、図7~9Bまでの処理が終了すると、理論式で構築したプロセスモデルのパラメータを、過去操業実績データに基づいて特性ごとに補正した新たなプロセスモデルを構築することができ、特性の組み合わせごとにプロセスモデルを作成することなく、制御対象の動特性を表現することができる。したがって、特性の組み合わせが膨大となるような制御対象に対しても、少数のプロセスモデルを用いて、プロセスシミュレーションを行うことができるようになる。 As explained above, once the processing in Figures 7 to 9B is complete, a new process model can be constructed in which the parameters of the process model constructed using theoretical formulas are corrected for each characteristic based on past operational performance data. This makes it possible to represent the dynamic characteristics of the controlled object without having to create a process model for each combination of characteristics. Therefore, even for controlled objects with a huge number of characteristic combinations, process simulation can be performed using a small number of process models.
図10は、実施例1においてシミュレーション部1002が行うシミュレーション処理の処理手順を示すフローチャートの一例を示す図である。当該処理は、ユーザからの処理開始の指示や操作があった場合に行われる。シミュレーション処理は、モデル構築部1001が行ったモデル構築処理において構築されたプロセスモデルを用いてプロセスシミュレーションを行う処理である。 Figure 10 is a diagram showing an example of a flowchart illustrating the processing procedure of the simulation processing performed by the simulation unit 1002 in Example 1. This processing is performed when a user issues an instruction or operates to start the processing. The simulation processing is a process of performing a process simulation using the process model constructed in the model construction processing performed by the model construction unit 1001.
S1001において、シミュレーション部1002は、図7~9Bで格納された特性パラメータ群1003から、入力された特性情報102に一致する特性パラメータを取得する(S1001)。 In S1001, the simulation unit 1002 acquires characteristic parameters that match the input characteristic information 102 from the characteristic parameter group 1003 stored in Figures 7 to 9B (S1001).
S1002において、シミュレーション部1002は、取得した特性パラメータを用いてプロセスモデルPを補正し、プロセスモデルP’を作成する(S1002)。 In S1002, the simulation unit 1002 corrects the process model P using the acquired characteristic parameters and creates a process model P' (S1002).
S1003において、シミュレーション部1002は、S1002で作成したプロセスモデルP’にシミュレーション入力情報103を入力し、プロセスモデルP’による制御対象のプロセスシミュレーションを実行する(S1003)。 In S1003, the simulation unit 1002 inputs the simulation input information 103 into the process model P' created in S1002, and executes a process simulation of the control object using the process model P' (S1003).
S1004において、シミュレーション部1002は、上記プロセスシミュレーションを実行した結果を返却する(S1004)。 In S1004, the simulation unit 1002 returns the results of the process simulation (S1004).
このように、本実施例では、コンピュータにより、制御対象の特性をモデル化したプロセスモデルを構築するプロセスモデル構築システムにおいて、上記制御対象の特性に応じた稼働実績を示す過去操業実績データ(例えば、過去操業実績データ101)から上記特性(例えば、品種や機器など)を取得する第1の処理部(例えば、モデル構築部1001、図7)と、上記過去操業実績データに含まれる上記特性についての上記制御対象のプロセスの実績値(例えば、制御対象の制御量)と、所定の理論式(例えば、図4に示した理論式)で構築された上記プロセスモデルにより推定される上記制御対象のプロセスの推定値とが所定の条件(例えば、実測制御量とプロセスモデルの推定制御量との差が最小となるという条件)を満たすような、上記プロセスモデルを補正するための特性パラメータ(例えば、図5に示した特性パラメータ群1003に格納された特性パラメータ)を、上記特性ごとに算出する第2の処理部(例えば、モデル構築部1001、図8)と、を有する。これにより、制御対象が複数の特性を有する場合でも、従来に比べて構築負荷や運用負荷がかからないプロセスモデルを構築することができ、また、プロセスシミュレーションを行うために構築するプロセスモデルの数を抑えることができる。 In this manner, in this embodiment, a process model construction system that constructs a process model that models the characteristics of a control object using a computer includes a first processing unit (e.g., model construction unit 1001, Figure 7) that acquires the characteristics (e.g., product type, equipment, etc.) from past operational performance data (e.g., past operational performance data 101) that indicates operational performance according to the characteristics of the control object, and a second processing unit (e.g., model construction unit 1001, Figure 8) that calculates characteristic parameters (e.g., characteristic parameters stored in the characteristic parameter group 1003 shown in Figure 5) for correcting the process model for each characteristic so that the actual value of the process of the control object (e.g., the controlled variable of the controlled object) for the characteristic included in the past operational performance data and the estimated value of the process of the control object estimated by the process model constructed using a predetermined theoretical formula (e.g., the theoretical formula shown in Figure 4) satisfy a predetermined condition (e.g., the condition that the difference between the actually measured controlled variable and the estimated controlled variable of the process model is minimized). This makes it possible to build process models that impose less construction and operational burden than conventional methods, even when the controlled object has multiple characteristics, and also reduces the number of process models that need to be built to perform process simulation.
また、上記プロセスモデル構築システムに入力される、上記制御対象の特性と当該特性に含まれる特性種類とを示す特性情報(例えば、特性情報102)と同じ特性の上記特性パラメータを用いて補正したプロセスモデルを作成し、作成した当該プロセスモデルを用いて、上記制御対象のプロセスの挙動をシミュレーションする第3の処理部(例えば、シミュレーション部1002)を有する。これにより、特性や特性種類の組み合わせが膨大となるような制御対象に対しても、上記モデル構築部1001により構築された少数のプロセスモデルを用いて、プロセスシミュレーションを行うことができる。 The system also includes a third processing unit (e.g., simulation unit 1002) that creates a corrected process model using the characteristic parameters of the same characteristics as characteristic information (e.g., characteristic information 102) that indicates the characteristics of the controlled object and the characteristic types included in the characteristics and is input to the process model construction system, and simulates the behavior of the process of the controlled object using the created process model. This makes it possible to perform process simulation using a small number of process models constructed by the model construction unit 1001, even for controlled objects with an enormous number of combinations of characteristics and characteristic types.
以上、実施例1について具体的に説明したが、本システムが使用される環境に応じて、適宜以下のような変形も可能である。 The above describes Example 1 in detail, but the following modifications are possible depending on the environment in which the system is used:
例えば、モデル構築部1001は、プロセスモデルのパラメータを様々な方法で補正してもよい。 For example, the model construction unit 1001 may correct the parameters of the process model in various ways.
上述した実施例では、モデル構築部1001は、理論式で構築したプロセスモデルのパラメータを補正するための特性パラメータを、過去操業実績データに基づいて、制御対象の特性ごとに算出した。しかし、モデル構築部1001が、算出した特性パラメータに基づく統計値を算出し、当該統計値に基づく統計特性パラメータを用いて、上記理論式で構築したプロセスモデルのパラメータを補正してもよい。上記統計値としては、例えば、モデル構築部1001が、特性パラメータ群1003に格納されている特性パラメータを重み付き線形和で補正する、特性パラメータを重み付き乗算で補正する、プロセスモデルの初期パラメータに対する補正倍率で補正する、などの処理により得られた統計値がある。上記重みづけや補正倍率については、あらかじめユーザが定めておけばよい。 In the above-described embodiment, the model construction unit 1001 calculated characteristic parameters for correcting the parameters of the process model constructed using the theoretical formula for each characteristic of the controlled object based on past operational performance data. However, the model construction unit 1001 may calculate statistical values based on the calculated characteristic parameters and correct the parameters of the process model constructed using the theoretical formula using statistical characteristic parameters based on the calculated statistical values. Examples of the statistical values include statistical values obtained by the model construction unit 1001 performing processes such as correcting the characteristic parameters stored in the characteristic parameter group 1003 using a weighted linear sum, correcting the characteristic parameters using a weighted multiplication, or correcting using a correction factor for the initial parameters of the process model. The weighting and correction factor may be determined in advance by the user.
このように、上記第2の処理部(例えば、モデル構築部1001、図8)は、上記特性ごとに算出した上記特性パラメータに基づく統計値を算出し、当該統計値に基づく統計特性パラメータを用いて、上記所定の理論式で構築された上記プロセスモデルを補正する。これにより、ユーザがあらかじめ指定した、上述した各方法で補正した特性パラメータを用いて、プロセスモデルのパラメータを補正することができる。 In this way, the second processing unit (e.g., model construction unit 1001, FIG. 8) calculates statistical values based on the characteristic parameters calculated for each characteristic, and corrects the process model constructed using the predetermined theoretical formula using the statistical characteristic parameters based on the statistical values. This allows the parameters of the process model to be corrected using the characteristic parameters corrected using each of the above-mentioned methods, as specified in advance by the user.
また、プロセスモデルのパラメータの初期値を、過去操業実績データから同定して求めてもよい。 In addition, the initial values of the process model parameters may be identified and determined from past operational performance data.
上述した実施例では、プロセスモデルのパラメータの初期値は、あらかじめ与えられるものとして説明した。しかし、例えば、モデル構築部1001が、過去操業実績データから同定された、図9A、9Bに示したモデル同定処理により得られた特性パラメータにより補正されたプロセスモデルのパラメータを、初期値として設定してもよい。 In the above-described embodiment, the initial values of the process model parameters were described as being given in advance. However, for example, the model construction unit 1001 may set the initial values to the process model parameters that have been corrected using the characteristic parameters obtained by the model identification process shown in Figures 9A and 9B, which have been identified from past operational performance data.
このように、上記第2の処理部(例えば、モデル構築部1001、図8)は、上記特性パラメータで補正した上記プロセスモデルと、補正前のプロセスモデルを構築したときに用いた上記過去操業実績データに含まれる実績値とを対応付けたモデル同定データを作成し、作成した当該モデル同定データに含まれる上記特性パラメータで補正した上記プロセスモデルと上記実績値とのペアに対して同定を実行するモデル同定処理(例えば、図9A、9Bに示したモデル同定処理)を行い、上記第1の処理部は、上記プロセスモデルのパラメータの初期値として、上記モデル同定処理により得られた上記特性パラメータにより補正されたプロセスモデルのパラメータを設定する。これにより、あらかじめユーザが指定しなくても、過去操業実績データに基づいて、自動的にプロセスモデルのパラメータの初期値を設定することができる。 In this way, the second processing unit (e.g., model construction unit 1001, FIG. 8) creates model identification data that associates the process model corrected with the characteristic parameters with actual values included in the past operational performance data used to construct the uncorrected process model, and performs model identification processing (e.g., the model identification processing shown in FIGS. 9A and 9B) that identifies pairs of the process model corrected with the characteristic parameters included in the created model identification data and the actual values. The first processing unit sets the parameters of the process model corrected with the characteristic parameters obtained by the model identification processing as initial values of the parameters of the process model. This makes it possible to automatically set initial values of the parameters of the process model based on the past operational performance data, without the user having to specify them in advance.
また、特性パラメータをユーザが手動で指定してもよい。 Alternatively, characteristic parameters may be manually specified by the user.
上述した実施例では、モデル構築部1001は、理論式で構築したプロセスモデルのパラメータを補正するための特性パラメータを、過去操業実績データに基づいて、制御対象の特性ごとに算出した。しかし、モデル構築部1001が、ユーザから指定された特性パラメータを特性パラメータ群に保存してもよい。あるいは、モデル構築部1001は、算出した特性パラメータの一部(例えば、特性パラメータ={a:+0,b=+0,c=+1}のうちの{a:+0,b=+0})と、ユーザから指定された特性パラメータ(例えば、特性パラメータ={a:+0,b=+0,c=+1}のうちの{c=+1})とを、特性パラメータ群に保存してもよい。 In the above-described embodiment, the model construction unit 1001 calculated characteristic parameters for correcting the parameters of the process model constructed using a theoretical formula for each characteristic of the controlled object based on past operational performance data. However, the model construction unit 1001 may also store characteristic parameters specified by the user in the characteristic parameter group. Alternatively, the model construction unit 1001 may store some of the calculated characteristic parameters (for example, {a: +0, b = +0} of characteristic parameters = {a: +0, b = +0, c = +1}) and characteristic parameters specified by the user (for example, {c = +1} of characteristic parameters = {a: +0, b = +0, c = +1}) in the characteristic parameter group.
このように、プロセスモデル構築システム1000が、上記特性パラメータの入力を受け付ける入力部(例えば、入力装置1606)を有し、上記第2の処理部(例えば、モデル構築部1001、図8)は、上記特性パラメータのうちの少なくとも一部のパラメータを、上記入力部から入力されたパラメータに設定し、設定した当該パラメータ以外のパラメータについて、上記算出を行う。これにより、ユーザの意図を反映した特性パラメータを直接的に格納することができる。 In this way, the process model construction system 1000 has an input unit (e.g., input device 1606) that accepts input of the characteristic parameters, and the second processing unit (e.g., model construction unit 1001, Figure 8) sets at least some of the characteristic parameters to the parameters input from the input unit and performs the calculations for parameters other than the set parameters. This makes it possible to directly store characteristic parameters that reflect the user's intentions.
上述したように、本システムは、プロセス運転を行う様々なプラントに適用することができる。この場合、上記第1の処理部(例えば、モデル構築部1001、図7)において、上記過去操業実績データから、上記制御対象の特性(例えば、リアクタの特性)を示す、第1の機器および第1の品種を取得し、上記第2の処理部(例えば、モデル構築部1001、図8)は、上記第1の機器および上記第1の品種についての上記制御対象のプロセスの実績値(例えば、リアクタの制御量)と上記制御対象のプロセスの推定値とが所定の条件(例えば、リアクタについての実測制御量とプロセスモデルの推定制御量との差が最小となるという条件)を満たすような上記特性パラメータを、上記第一の機器および上記第一の品種ごとに算出し、少なくとも、算出した当該特性パラメータに基づいて、上記第1の機器にて上記第1の品種を生成する際の上記プロセスモデルを補正する。これにより、プロセス運転を行う様々なプラントにおいて、従来に比べて構築負荷や運用負荷がかからないプロセスモデルを構築することができ、また、プロセスシミュレーションを行うために構築するプロセスモデルの数を抑えることができるようになる。 As described above, this system can be applied to various plants that perform process operations. In this case, the first processing unit (e.g., model construction unit 1001, FIG. 7) acquires a first device and a first product type that indicate the characteristics of the controlled object (e.g., reactor characteristics) from the past operational performance data. The second processing unit (e.g., model construction unit 1001, FIG. 8) calculates, for each of the first device and the first product type, characteristic parameters such that the actual values of the controlled object process (e.g., reactor control variables) and the estimated values of the controlled object process for the first device and the first product type satisfy a predetermined condition (e.g., the condition that the difference between the measured control variables for the reactor and the estimated control variables of the process model is minimized). The system corrects the process model used to generate the first product type in the first device based at least on the calculated characteristic parameters. This enables the construction of process models that impose less construction and operational burden than conventional methods in various plants that perform process operations, and also reduces the number of process models constructed for process simulation.
実施例2では、シミュレーション部1002によるシミュレーションの結果を用いて、最適運転条件を満たす制御対象の操業方法を逆算し、その結果を制御対象にフィードバックする場合について説明する。 In Example 2, we will explain a case where the results of a simulation performed by the simulation unit 1002 are used to back-calculate an operating method for a controlled object that satisfies optimal operating conditions, and the results are fed back to the controlled object.
図11は、実施例2におけるプロセスモデル構築システムの構成の一例を示す図である。図11に示すように、本実施例にかかるプロセスモデル構築システム2000は、実施例1におけるプロセスモデル構築システム1000の構成に加え、さらに、制御機器入力計算部2001を有している。また、プロセスモデル構築システム2000は、ユーザにより指定された、制御対象に対する所望の運転条件データ106の入力を受け付ける。図11に示したプロセスモデル構築システム2000は、実施例1の場合と同様、例えば、図2(コンピュータ概略図)に示すような、ハードウェアとしては一般的なコンピュータ1600により実現できる。以下では、実施例1におけるプロセスモデル構築システム1000と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。 11 is a diagram showing an example of the configuration of a process model construction system according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the process model construction system 2000 according to this embodiment further includes a control device input calculation unit 2001 in addition to the configuration of the process model construction system 1000 according to the first embodiment. The process model construction system 2000 also accepts input of desired operating condition data 106 for the controlled object, specified by the user. As in the first embodiment, the process model construction system 2000 shown in FIG. 11 can be realized by, for example, a general computer 1600 as hardware, as shown in FIG. 2 (schematic diagram of a computer). Below, the same components as those in the process model construction system 1000 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted.
制御機器入力計算部2001は、与えられた制御対象に対する所望の運転条件データ106を満たすための制御対象105への入力値を逆算して求める処理部である。制御機器入力計算部2001は、任意の最適化アルゴリズムを用いて、制御対象105への入力値を試行錯誤して計算し、上記所望の運転条件と一致する入力値を見出す最適化計算を行う。例えば、制御機器入力計算部2001は、制御対象105から得られる制御量のフィードバック結果を用いて、逐次、上記最適化計算を再実行し、制御対象105の稼働状況に合わせて最適な入力値を計算する。制御対象105への入力値としては、操作量、参照値、制御量の時系列データ(またはこれらの一部または全部を組み合わせたデータセット)が挙げられる。また、所望の運転条件データ106としては、例えば、図3に示した過去操業実績データ101の操業実績データ301のなかからユーザにより選択された、模範となる操業実績データが挙げられる。 The control device input calculation unit 2001 is a processing unit that reverse-calculates and determines input values for the control object 105 that satisfy the desired operating condition data 106 for a given control object. The control device input calculation unit 2001 uses an arbitrary optimization algorithm to calculate input values for the control object 105 through trial and error, performing an optimization calculation to find input values that match the desired operating conditions. For example, the control device input calculation unit 2001 sequentially re-executes the optimization calculation using feedback results of the controlled variables obtained from the control object 105, and calculates optimal input values that match the operating status of the control object 105. Examples of input values for the control object 105 include time-series data of manipulated variables, reference values, and controlled variables (or data sets combining some or all of these). Furthermore, examples of the desired operating condition data 106 include exemplary operational performance data selected by the user from the operational performance data 301 of the past operational performance data 101 shown in Figure 3.
このように、本実施例では、所定のアルゴリズム(例えば、任意の最適化アルゴリズム)と、上記制御対象から得られる上記制御対象についての制御量のフィードバック結果とを用いて、上記制御対象への入力値(例えば、操作量、参照値、制御量の時系列データ(またはこれらの一部または全部を組み合わせたデータセット))を計算し、上記制御対象に対する所望の運転条件(例えば、運転条件データ106)と一致する入力値を見出す最適化計算を行う第4の処理部(例えば、制御機器入力計算部2001)を有する。すなわち、制御機器入力計算部2001が、所望の運転条件を満たす制御対象の入力値を、制御対象から得られるフィードバック結果に基づいて、都度、再計算するので、現時点での制御対象に最適な運転条件を満たす入力値を計算することができる。したがって、実施例1と同様に特性の種類や特性の組み合わせが多い場合でも、最適運転条件を満たす操作量を逆算することができる。 As such, this embodiment includes a fourth processing unit (e.g., control device input calculation unit 2001) that uses a predetermined algorithm (e.g., an arbitrary optimization algorithm) and feedback results of the control variables for the control object obtained from the control object to calculate input values for the control object (e.g., time-series data of manipulated variables, reference values, and controlled variables (or a data set combining some or all of these)) and performs optimization calculations to find input values that match the desired operating conditions for the control object (e.g., operating condition data 106). That is, the control device input calculation unit 2001 recalculates the input values for the control object that satisfy the desired operating conditions each time based on the feedback results obtained from the control object, thereby calculating input values that satisfy the optimal operating conditions for the current control object. Therefore, as with Example 1, it is possible to back-calculate manipulated variables that satisfy the optimal operating conditions even when there are many types and combinations of characteristics.
実施例3では、未知の特性(例えば、品種や機器)に対しても特性パラメータを推定し、プロセスシミュレーションを実施する場合について説明する。 In Example 3, we will explain how to estimate characteristic parameters for unknown characteristics (e.g., product type or equipment) and perform process simulation.
図12Aは、実施例3におけるプロセスモデル構築システムの構成の一例を示す図である。図12Aに示すように、本実施例にかかるプロセスモデル構築システム3000は、実施例1におけるプロセスモデル構築システム1000の構成に加え、さらに、特性パラメータモデル構築部3001と、実施例1、実施例2とは異なるシミュレーション部3002と、特性パラメータモデル3003とを有している。また、プロセスモデル構築システム3000は、特性追加情報107の入力を受け付ける。図12Aに示したプロセスモデル構築システム3000は、実施例1、実施例2の場合と同様、例えば、図2(コンピュータ概略図)に示すような、ハードウェアとしては一般的なコンピュータ1600により実現できる。以下では、実施例1、実施例2におけるプロセスモデル構築システム1000、プロセスモデル構築システム2000と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。 12A is a diagram showing an example of the configuration of a process model construction system according to Example 3. As shown in FIG. 12A, the process model construction system 3000 according to this example includes, in addition to the configuration of the process model construction system 1000 according to Example 1, a characteristic parameter model construction unit 3001, a simulation unit 3002 that is different from those in Examples 1 and 2, and a characteristic parameter model 3003. The process model construction system 3000 also accepts input of additional characteristic information 107. As in Examples 1 and 2, the process model construction system 3000 shown in FIG. 12A can be realized by, for example, a general computer 1600 as hardware, as shown in FIG. 2 (schematic diagram of a computer). Below, the same components as those in the process model construction system 1000 and the process model construction system 2000 according to Examples 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted.
特性パラメータモデル構築部3001は、特性パラメータ群1003と特性追加情報107とを用いて、特性追加情報107から特性パラメータを推定する機械学習モデルを構築する処理部である。例えば、特性パラメータモデル構築部3001は、ある特性(例えば、制御対象が製造する品種)について、当該特性に影響を与える要素(例えば、原材料の比率)がわかっている場合、その品種と原材料の比率とを特性追加情報107として取得する。特性パラメータモデル構築部3001は、取得した特性追加情報107を説明変数、特性パラメータを目的変数として、任意の機械学習等の手法を用いて、パラメータ推定器となる特性パラメータモデルを構築する。これにより、未知の特性種類に対しても特性パラメータを推定し、プロセスモデルの動特性を推定することができる。 The characteristic parameter model construction unit 3001 is a processing unit that uses the characteristic parameter group 1003 and the characteristic additional information 107 to construct a machine learning model that estimates characteristic parameters from the characteristic additional information 107. For example, when the factors (e.g., the ratio of raw materials) that affect a certain characteristic (e.g., the variety manufactured by the controlled object) are known, the characteristic parameter model construction unit 3001 acquires the variety and the ratio of raw materials as the characteristic additional information 107. The characteristic parameter model construction unit 3001 uses the acquired characteristic additional information 107 as explanatory variables and the characteristic parameters as objective variables to construct a characteristic parameter model that serves as a parameter estimator using any machine learning or other method. This makes it possible to estimate characteristic parameters even for unknown characteristic types and estimate the dynamic characteristics of a process model.
特性追加情報107は、上述した特性パラメータモデルを構築したり、未知の特性の特性パラメータを推定する場合に参照するデータである。 The additional characteristic information 107 is data that is referenced when constructing the characteristic parameter model described above or when estimating characteristic parameters for unknown characteristics.
図12Bは、特性追加情報107の一例を示す図である。図12Bに示すように、特性追加情報107は、未知の特性(例えば、制御対象が製造する未知の品種)と、当該特性に対応する特徴情報(例えば、制御対象が製造する品種の原材料)とが対応付けて記憶されている。図12Bでは、例えば、制御対象が製造する品種イの原材料の内訳となる比率は、原材料1が30%、…原材料kが20%であることを示している。ここでは、品種の原材料について例示したが、機材の設定値など、特性の特徴をあらわす様々な情報を特性追加情報として定めてよい。 Figure 12B is a diagram showing an example of characteristic addition information 107. As shown in Figure 12B, characteristic addition information 107 stores an unknown characteristic (e.g., an unknown product variety produced by the controlled object) in association with feature information corresponding to that characteristic (e.g., the raw materials of the product variety produced by the controlled object). Figure 12B shows, for example, that the breakdown of the raw materials for product variety I produced by the controlled object is 30% raw material 1, ... and 20% raw material k. While the example given here is of raw materials of the product variety, various information that represents the characteristics of the characteristics, such as equipment setting values, may be defined as characteristic addition information.
シミュレーション部3002は、特性情報102の特性に一致する特性パラメータでプロセスモデルを補正する際、未知の特性の種類(過去操業実績のない品種など)に対して、特性追加情報107と上述した特性パラメータモデルとを用いて特性パラメータを推定する。例えば、シミュレーション部3002は、図10に示したS1001において、特性追加情報107を用いて構築された上記特性パラメータモデルに、入力された特性情報102を入力し、当該特性情報102に一致する特性パラメータの推定値を取得する。さらに、S1002において、シミュレーション部3002は、取得した特性パラメータの推定値を用いて、プロセスモデルを補正し、以降、S1003、S1004と同様にシミュレーションを行う。 When correcting the process model with characteristic parameters that match the characteristics of the characteristic information 102, the simulation unit 3002 estimates characteristic parameters for unknown characteristic types (such as varieties with no past operating history) using the characteristic addition information 107 and the characteristic parameter model described above. For example, in S1001 shown in FIG. 10, the simulation unit 3002 inputs the input characteristic information 102 into the characteristic parameter model constructed using the characteristic addition information 107, and obtains estimated values of characteristic parameters that match the characteristic information 102. Furthermore, in S1002, the simulation unit 3002 corrects the process model using the obtained estimated values of the characteristic parameters, and thereafter performs simulation in the same manner as in S1003 and S1004.
このように、本実施例では、上記制御対象の特性(例えば、制御対象が製造する未知の品種)と当該特性に影響を与える要素(例えば、制御対象が製造する品種の原材料などの特徴情報)とを対応付けた特性情報(例えば、特性追加情報107)を説明変数、上記特性の制御対象のプロセスモデルを補正する上記特性パラメータを目的変数とした機械学習により、上記特性についての上記特性パラメータを推定する特性パラメータモデルを構築する第5の処理部(例えば、特性パラメータモデル構築部3001)を有し、上記第3の処理部(例えば、シミュレーション部3002)は、上記特性パラメータモデルに上記特性情報を入力して得られた上記特性パラメータの推定値を用いて補正した上記プロセスモデルを用いて、上記制御対象のプロセスの挙動をシミュレーションする。すなわち、特性パラメータモデル構築部3001が、特性追加情報107(例えば、特性が品種である場合、その品種の原材料比率など)と特性パラメータ群1003を用いて特性パラメータモデルを構築し、シミュレーション部3002が、構築された特性パラメータモデルに特性情報102を入力して得た特性パラメータの推定値を用いて、プロセスモデルを補正し、シミュレーション部3002が補正されたプロセスモデルを用いてシミュレーションを行う。したがって、未知の品種や機器に対しても特性パラメータを推定し、プロセスシミュレーションを実施することができる。すなわち、未知の特性の種類、または特性の組み合わせに対しても動特性を推定し、プロセスシミュレーションを行うことができるようになる。 In this way, this embodiment has a fifth processing unit (e.g., characteristic parameter model construction unit 3001) that constructs a characteristic parameter model that estimates the characteristic parameters for the characteristic by machine learning using characteristic information (e.g., characteristic additional information 107) that corresponds the characteristic of the controlled object (e.g., an unknown variety manufactured by the controlled object) with factors that affect the characteristic (e.g., characteristic information such as the raw materials of the variety manufactured by the controlled object) as explanatory variables and the characteristic parameters that correct the process model of the controlled object for the characteristic as objective variables, and the third processing unit (e.g., simulation unit 3002) simulates the behavior of the process of the controlled object using the process model corrected using the estimated value of the characteristic parameter obtained by inputting the characteristic information into the characteristic parameter model. That is, the characteristic parameter model construction unit 3001 constructs a characteristic parameter model using the characteristic additional information 107 (for example, if the characteristic is a variety, the raw material ratio of that variety, etc.) and the characteristic parameter group 1003, and the simulation unit 3002 corrects the process model using estimated values of the characteristic parameters obtained by inputting the characteristic information 102 into the constructed characteristic parameter model, and the simulation unit 3002 performs a simulation using the corrected process model. Therefore, it is possible to estimate characteristic parameters and perform process simulation even for unknown varieties or equipment. In other words, it becomes possible to estimate dynamic characteristics and perform process simulation even for unknown types of characteristics or combinations of characteristics.
実施例4では、過去操業実績データの数が少ない制御対象においては、特性や特性種類の組み合わせが少なくなり、特定の組み合わせでは特性パラメータに矛盾が生じる場合がある。以下では、特性パラメータに矛盾が発生した場合、その矛盾を解消する方法について説明する。 In Example 4, for control targets with a small amount of past operational performance data, there are fewer combinations of characteristics and characteristic types, and certain combinations may result in inconsistencies in the characteristic parameters. Below, we will explain how to resolve inconsistencies in the characteristic parameters when they arise.
図13Aは、実施例4におけるプロセスモデル構築システムの構成の一例を示す図である。図13Aに示すように、本実施例にかかるプロセスモデル構築システム4000は、実施例1におけるプロセスモデル構築システム1000の構成に加え、さらに、モデル同定情報4001を有し、実施例1~3とは異なるモデル構築部4002を有している。図13Aに示したプロセスモデル構築システム4000は、実施例1~3の場合と同様、例えば、図2(コンピュータ概略図)に示すような、ハードウェアとしては一般的なコンピュータ1600により実現できる。以下では、実施例1~3におけるプロセスモデル構築システム1000、プロセスモデル構築システム2000、プロセスモデル構築システム3000と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。 FIG. 13A is a diagram showing an example of the configuration of a process model construction system according to Example 4. As shown in FIG. 13A, in addition to the configuration of the process model construction system 1000 according to Example 1, the process model construction system 4000 according to this example further includes model identification information 4001 and a model construction unit 4002 that differs from Examples 1 to 3. As in Examples 1 to 3, the process model construction system 4000 shown in FIG. 13A can be realized by, for example, a general computer 1600 as shown in FIG. 2 (schematic diagram of a computer) in terms of hardware. In the following, the same components as those in the process model construction system 1000, process model construction system 2000, and process model construction system 3000 according to Examples 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted.
モデル同定情報4001は、モデル構築部4002が、図9A、9Bに示したようなモデル同定を行う際に参照する情報であり、特性や特性種類ごとの過去操業実績データ101に応じて補正されるプロセスモデルの特性モデルを同定するためのデータの集合である。実施例1では、図5に示した特性パラメータ群1003として、プロセスモデルの全パラメータを対象に特性パラメータを算出したが、本実施例では、特性あるいは特性種類に対応したプロセスモデルのパラメータのみを、当該特性あるいは当該特性種類の対象となる特性パラメータとして格納しておく。 The model identification information 4001 is information referenced by the model construction unit 4002 when performing model identification as shown in Figures 9A and 9B, and is a collection of data for identifying a characteristic model of a process model that is corrected according to the past operational performance data 101 for each characteristic and characteristic type. In Example 1, characteristic parameters were calculated for all parameters of the process model as the characteristic parameter group 1003 shown in Figure 5, but in this example, only the parameters of the process model that correspond to the characteristic or characteristic type are stored as the characteristic parameters for that characteristic or characteristic type.
図13Bは、モデル同定情報4001の一例を示す図である。図13Bに示すように、モデル同定情報4001には、1または複数の、特性あるいは特性種類に応じたプロセスモデルの特性パラメータが格納されている。図13Bでは、図13Bでは、例えば、品種イについての特性パラメータである補正パラメータ{a:+1.2,b=-0.1}と、品種ロについての特性パラメータである補正パラメータ{c=0}とが、各特性種類の種類に対応付けて記憶されている。ここでは、特性パラメータを構成するパラメータa、b、cのうち、品種イについての特性パラメータがa、bに対応付けられ、品種ロについての特性パラメータがcに対応付けられて記憶されている。 Figure 13B is a diagram showing an example of model identification information 4001. As shown in Figure 13B, model identification information 4001 stores one or more characteristic parameters of a process model corresponding to a characteristic or characteristic type. In Figure 13B, for example, correction parameters {a: +1.2, b = -0.1}, which are characteristic parameters for type A, and correction parameters {c = 0}, which are characteristic parameters for type B, are stored in association with the type of each characteristic type. Here, of the parameters a, b, and c that make up the characteristic parameters, the characteristic parameter for type A is associated with a and b, and the characteristic parameter for type B is associated with c and stored.
続いて、本実施例におけるモデル同定処理について説明するが、実施例4では、S901に対応するステップのみ実施例1で示したモデル同定処理(図9A、9B)と異なるため、フローチャートについては省略し、S901と異なる部分について説明する。 Next, we will explain the model identification process in this embodiment. However, in Example 4, only the step corresponding to S901 differs from the model identification process shown in Example 1 (Figures 9A and 9B). Therefore, the flowchart will be omitted and only the parts that differ from S901 will be explained.
モデル構築部4002は、図9A、9Bに示したモデル同定処理のS901において、S813において格納された特性パラメータのうち、モデル同定情報4001で定められた特性や特性種類に応じた特性パラメータを、任意の最適化アルゴリズムに基づいて選択する。上記特性や特性種類に応じた特性パラメータは、モデル同定情報4001を参照して選択することができる。モデル同定情報4001は、S813において格納された特性パラメータを参照してユーザがあらかじめ設定してよい。 In S901 of the model identification process shown in Figures 9A and 9B, the model construction unit 4002 selects, from the characteristic parameters stored in S813, characteristic parameters that correspond to the characteristics and characteristic types defined in the model identification information 4001, based on an arbitrary optimization algorithm. The characteristic parameters that correspond to the characteristics and characteristic types can be selected by referring to the model identification information 4001. The model identification information 4001 may be set in advance by the user by referring to the characteristic parameters stored in S813.
モデル構築部4002は、上述のように特性や特性種類に応じて定められた特性パラメータを選択すると、S902以降の処理を実行する。このとき、モデル構築部4002は、S905において、S904で取得したプロセスモデルmに、上述した実施例4におけるS901に対応するステップで選択した特性や特性種類に応じた特性パラメータで補正したプロセスモデルm’を取得する。 When the model construction unit 4002 selects the characteristic parameters determined according to the characteristics and characteristic type as described above, it executes the processing from S902 onwards. At this time, in S905, the model construction unit 4002 acquires a process model m' by correcting the process model m acquired in S904 with the characteristic parameters according to the characteristics and characteristic type selected in the step corresponding to S901 in the fourth embodiment described above.
このように、本実施例では、プロセスモデル構築システム4000が、1または複数の特性に応じた上記プロセスモデルの上記特性パラメータが格納されたモデル同定情報(例えば、モデル同定情報4001)を有し、上記第2の処理部(例えば、モデル構築部4002)は、上記特性ごとに算出した上記特性パラメータで補正した上記プロセスモデルと、補正前のプロセスモデルを構築したときに用いた過去操業実績データ101に含まれる実績値とを対応付けたモデル同定データを作成し、作成した当該モデル同定データに含まれる上記特性パラメータで補正した上記プロセスモデルと上記実績値とのペアに対して同定を実行するモデル同定処理(例えば、図9A、Bに示したモデル同定処理)を実行し、当該モデル同定処理において、上記モデル同定情報に定められた上記特性パラメータを、所定のアルゴリズム(例えば、任意の最適化アルゴリズム)に基づいて選択し、選択した上記特性パラメータで上記プロセスモデルを補正する。 As such, in this embodiment, the process model construction system 4000 has model identification information (e.g., model identification information 4001) storing the characteristic parameters of the process model corresponding to one or more characteristics, and the second processing unit (e.g., model construction unit 4002) creates model identification data that associates the process model corrected using the characteristic parameters calculated for each characteristic with actual values included in the past operation performance data 101 used to construct the uncorrected process model, and executes a model identification process (e.g., the model identification process shown in FIGS. 9A and 9B) that performs identification on pairs of the process model corrected using the characteristic parameters included in the created model identification data and the actual values, and in the model identification process, selects the characteristic parameters defined in the model identification information based on a predetermined algorithm (e.g., an arbitrary optimization algorithm), and corrects the process model using the selected characteristic parameters.
すなわち、本実施例では、実施例1の構成に加え、モデル同定情報4001に定められた特性や特性種類に応じた特性パラメータを用いて、当該特性パラメータに対応するプロセスモデルのパラメータのみを補正する。これにより、特性や特性種類の組み合わせデータが少なく、特定の組み合わせでは特性パラメータに矛盾が生じる場合でも、高い精度でプロセスモデルの出力値を得ることができ、プロセスモデルの予測誤差増加を抑制することができる。 In other words, in this embodiment, in addition to the configuration of embodiment 1, characteristic parameters corresponding to the characteristics and characteristic types defined in the model identification information 4001 are used to correct only the parameters of the process model corresponding to those characteristic parameters. As a result, even when there is little data on combinations of characteristics and characteristic types and inconsistencies occur in the characteristic parameters for certain combinations, it is possible to obtain output values of the process model with high accuracy and suppress increases in prediction errors in the process model.
上述した例では、特性や特性種類に応じた特性パラメータをモデル同定情報4001として定めることとした。しかし、モデル構築部4002が、S906においてモデル同定時に算出する目的関数の値vの目標値を設定しておき、例えば、上記目的関数にパーセント誤差を採用し、品種特性のモデル同定時にはパーセント誤差N%まで同定し、機器特性モデル同定時にはパーセント誤差0%を目標に同定する設定を行ってもよい。これにより、モデル同定情報4001を定めることなく、上記同様、高い精度でプロセスモデルの出力値を得ることができる。 In the above example, characteristic parameters corresponding to the characteristics and characteristic types are defined as model identification information 4001. However, the model construction unit 4002 may set a target value for the objective function value v calculated during model identification in S906, for example, by using a percentage error for the objective function, and setting it so that identification is performed up to a percentage error of N% during model identification of product characteristics, and a percentage error of 0% is the target during model identification of equipment characteristics. This makes it possible to obtain the output value of the process model with high accuracy, as above, without defining model identification information 4001.
実施例5では、シミュレーションを実行し、実際のプロセスの挙動とプロセスモデルの挙動とのずれが生じた場合に、プロセスモデルを補正する方法について説明する。 In Example 5, we explain how to perform a simulation and correct the process model when a discrepancy occurs between the behavior of the actual process and the behavior of the process model.
図14は、実施例5におけるプロセスモデル構築システムの構成の一例を示す図である。図14に示すように、本実施例にかかるプロセスモデル構築システム5000は、実施例1におけるプロセスモデル構築システム1000の構成に対して、実施例1~4とは異なるシミュレーション部5001を有している。また、プロセスモデル構築システム5000は、制御対象1401から得られる制御量のフィードバック結果が入力される。 Figure 14 is a diagram showing an example of the configuration of a process model construction system in Example 5. As shown in Figure 14, the process model construction system 5000 according to this example has a simulation unit 5001 that is different from the configuration of the process model construction system 1000 in Example 1 and that differs from Examples 1 to 4. In addition, the process model construction system 5000 receives as input the feedback results of the control amount obtained from the control target 1401.
図14に示したプロセスモデル構築システム5000は、実施例1~4の場合と同様、例えば、図2(コンピュータ概略図)に示すような、ハードウェアとしては一般的なコンピュータ1600により実現できる。以下では、実施例1~4におけるプロセスモデル構築システム1000、プロセスモデル構築システム2000、プロセスモデル構築システム3000、プロセスモデル構築システム4000と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。 The process model construction system 5000 shown in FIG. 14 can be realized, as in the cases of Examples 1 to 4, by a general-purpose computer 1600 as hardware, as shown in FIG. 2 (schematic diagram of a computer). Below, the same components as those in the process model construction system 1000, process model construction system 2000, process model construction system 3000, and process model construction system 4000 in Examples 1 to 4 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted.
シミュレーション部5001は、シミュレーションの結果と制御対象1401の制御結果(例えば、制御対象1401から得られる制御量)とを比較し、その差分が一時的(例えば、10秒間)または累積(例えば、1か月)で一定値以上となったか否かを判定する。シミュレーション部5001は、上記差分が一時的または累積で一定値以上となったと判定した場合、シミュレーションの結果を補正して再計算し、その結果をシミュレーション結果104に保存する。シミュレーションの結果を補正する方法としては、例えば、シミュレーション部5001が、制御対象1401の制御結果とシミュレーションの結果との差分が最小になるプロセスモデルのパラメータを同定する、またはそのような条件を満たす特性パラメータを特性パラメータ群から再選択する方法がある。 The simulation unit 5001 compares the simulation results with the control results of the controlled object 1401 (e.g., the control amount obtained from the controlled object 1401) and determines whether the difference exceeds a certain value temporarily (e.g., 10 seconds) or cumulatively (e.g., 1 month). If the simulation unit 5001 determines that the difference exceeds a certain value temporarily or cumulatively, it corrects and recalculates the simulation results and saves the results in the simulation results 104. For example, the simulation unit 5001 can correct the simulation results by identifying process model parameters that minimize the difference between the control results of the controlled object 1401 and the simulation results, or by reselecting characteristic parameters from a group of characteristic parameters that satisfy such conditions.
図15は、実施例5においてシミュレーション部5001が行うシミュレーション処理の処理手順を示すフローチャートの一例を示す図である。当該処理は、ユーザからの処理開始の指示や操作があった場合に行われる。シミュレーション処理は、実施例1の場合と同様、モデル構築部1001が行ったモデル構築処理において構築されたプロセスモデルを用いてプロセスシミュレーションを行う処理である。 Figure 15 is a diagram showing an example of a flowchart illustrating the processing steps of the simulation processing performed by the simulation unit 5001 in Example 5. This processing is performed when a user issues an instruction or operates to start the processing. As in Example 1, the simulation processing is a process of performing a process simulation using the process model constructed in the model construction processing performed by the model construction unit 1001.
S1501、S1502の各処理は、図10に示したS1001、S1002と同様であるため、S1503以降について説明する。 Since the processes in S1501 and S1502 are the same as those in S1001 and S1002 shown in Figure 10, only S1503 and onwards will be explained.
S1503において、シミュレーション部5001は、S1502で作成したプロセスモデルP’にシミュレーション入力情報103を入力し、プロセスモデルP’による制御対象のシミュレーションを実行し、実行したシミュレーションの結果Sを取得する(S1503)。 In S1503, the simulation unit 5001 inputs the simulation input information 103 into the process model P' created in S1502, executes a simulation of the control object using the process model P', and obtains the results S of the executed simulation (S1503).
S1504において、シミュレーション部5001は、制御対象1401から実測値列Tを取得する(S1504)。実測値列Tは、例えば、実測制御量γ0、γ1、γ2などのような、操業実績データに含まれる時系列のデータである。 In S1504, the simulation unit 5001 acquires the actual measurement value sequence T from the control object 1401 (S1504). The actual measurement value sequence T is time-series data included in the operational performance data, such as the actual measurement control variables γ0, γ1, γ2, etc.
S1505において、シミュレーション部5001は、シミュレーションの結果Sと実測値列Tとの差が所定の閾値となる任意の基準以上であるか否かを判定する(S1505)。S1505において、シミュレーション部5001は、シミュレーションの結果Sと実測値列Tとの差が所定の閾値となる任意の基準以上でないと判定した場合(S1505;No)、S1507に進む。一方、S1505において、シミュレーション部5001は、シミュレーションの結果Sと実測値列Tとの差が所定の閾値となる任意の基準以上であると判定した場合(S1505;Yes)、S1506に進む。 In S1505, the simulation unit 5001 determines whether the difference between the simulation result S and the actual measurement value sequence T is equal to or greater than an arbitrary standard that serves as a predetermined threshold (S1505). In S1505, if the simulation unit 5001 determines that the difference between the simulation result S and the actual measurement value sequence T is not equal to or greater than an arbitrary standard that serves as a predetermined threshold (S1505; No), the process proceeds to S1507. On the other hand, in S1505, if the simulation unit 5001 determines that the difference between the simulation result S and the actual measurement value sequence T is equal to or greater than an arbitrary standard that serves as a predetermined threshold (S1505; Yes), the process proceeds to S1506.
S1506において、シミュレーション部5001は、プロセスモデルによる制御対象1401のシミュレーションの結果と、制御対象1401の実測値列Tとの差が最小となるように、S1502で用いたプロセスモデルの特性パラメータを補正し、再度シミュレーションを実行する(S1506)。 In S1506, the simulation unit 5001 corrects the characteristic parameters of the process model used in S1502 so as to minimize the difference between the results of the simulation of the control object 1401 using the process model and the actual measurement value sequence T of the control object 1401, and then performs the simulation again (S1506).
S1507において、シミュレーション部5001は、シミュレーションの結果、あるいは再度実行したシミュレーションの結果を返却する(S1507)。 In S1507, the simulation unit 5001 returns the results of the simulation or the results of a re-run simulation (S1507).
このように、本実施例では、上記第3の処理部(例えば、シミュレーション部5001)は、上記シミュレーションの結果と、上記制御対象の制御結果との差分が所定の閾値を超えた場合、上記差分が小さくなるように上記プロセスモデルの上記特性パラメータを補正し、上記シミュレーションを再実行する。 In this way, in this embodiment, if the difference between the simulation result and the control result of the control object exceeds a predetermined threshold, the third processing unit (e.g., simulation unit 5001) corrects the characteristic parameters of the process model to reduce the difference, and re-executes the simulation.
すなわち、シミュレーション部5001が、プロセスシミュレーションの結果と、制御対象が出力する実制御量との差分を確認し、当該差分が一定量を超えた場合に、それまでのシミュレーションの結果と実制御量との波形が近くなるように、プロセスモデルの特性パラメータを補正する。これにより、特性や特性種類の組み合わせが膨大となるような制御対象に対しても、少数のプロセスモデルを用いて、プロセスシミュレーションを行うことができるとともに、ある一定期間のシミュレーション実行後、制御対象の実測値とずれが生じた場合、制御対象から取得した実測値に基づいて、プロセスモデルの特性パラメータを再同定することができる。 In other words, the simulation unit 5001 checks the difference between the results of the process simulation and the actual controlled variable output by the controlled object, and if this difference exceeds a certain amount, corrects the characteristic parameters of the process model so that the waveforms of the simulation results up to that point and the actual controlled variable become closer. This makes it possible to perform process simulation using a small number of process models even for controlled objects with a huge number of combinations of characteristics and characteristic types, and if a deviation occurs between the actual measured values of the controlled object after a certain period of simulation, the characteristic parameters of the process model can be re-identified based on the actual measured values obtained from the controlled object.
上述した例では、シミュレーション部5001が、プロセスモデルによる制御対象1401のシミュレーションの結果と、制御対象1401の実測値列Tとの差が最小となるように特性パラメータを補正して最適化したが、ユーザが特性パラメータ群から選択した任意の特性パラメータを補正することで、再度シミュレーションを実行してもよい。 In the example described above, the simulation unit 5001 corrected and optimized the characteristic parameters to minimize the difference between the results of the simulation of the control object 1401 using the process model and the actual measurement value sequence T of the control object 1401. However, the simulation may be performed again by correcting any characteristic parameter selected by the user from the group of characteristic parameters.
実施例6では、プロセスモデルや特性パラメータに機械学習モデルを用いる場合について説明する。 In Example 6, we will explain the use of machine learning models for process models and characteristic parameters.
図16は、実施例6におけるプロセスモデル構築システムの構成の一例を示す図である。図16に示すように、本実施例にかかるプロセスモデル構築システム6000は、実施例1におけるプロセスモデル構築システム1000の構成に対して、実施例1~5とは異なるモデル構築部6001およびシミュレーション部6002を有し、特性パラメータ群1003にかえて、特性モデル群6003を有している。 Figure 16 is a diagram showing an example of the configuration of a process model construction system in Example 6. As shown in Figure 16, the process model construction system 6000 according to this example has a model construction unit 6001 and a simulation unit 6002 that are different from those in Examples 1 to 5, compared to the configuration of the process model construction system 1000 in Example 1, and has a characteristic model group 6003 instead of the characteristic parameter group 1003.
図16に示したプロセスモデル構築システム6000は、実施例1~5の場合と同様、例えば、図2(コンピュータ概略図)に示すような、ハードウェアとしては一般的なコンピュータ1600により実現できる。以下では、実施例1~5におけるプロセスモデル構築システム1000、プロセスモデル構築システム2000、プロセスモデル構築システム3000、プロセスモデル構築システム4000、プロセスモデル構築システム5000と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。 The process model construction system 6000 shown in FIG. 16 can be realized, as in the cases of Examples 1 to 5, by a general-purpose computer 1600 as hardware, as shown in FIG. 2 (schematic diagram of a computer). Below, the same components as those in the process model construction system 1000, process model construction system 2000, process model construction system 3000, process model construction system 4000, and process model construction system 5000 in Examples 1 to 5 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted.
モデル構築部6001は、過去操業実績データ101に基づいて、プロセスモデル1004および特性モデル群6003を、機械学習を用いて構築する処理部である。 The model construction unit 6001 is a processing unit that constructs the process model 1004 and the characteristic model group 6003 using machine learning based on the past operational performance data 101.
シミュレーション部6002は、入力された特性情報102およびシミュレーション入力情報103に基づき、プロセスモデル1004および特性モデル群6003を呼び出し、シミュレーションを実行する処理部である。特性モデル群6003は、機械学習で構築したプロセスモデルと過去操業実績データとの差分に基づいて特性ごとに構築される特性モデルの集合である。 The simulation unit 6002 is a processing unit that calls the process model 1004 and the characteristic model group 6003 and executes a simulation based on the input characteristic information 102 and simulation input information 103. The characteristic model group 6003 is a collection of characteristic models constructed for each characteristic based on the difference between the process model constructed by machine learning and past operational performance data.
図17は、実施例6においてモデル構築部6001が行うモデル構築処理の処理手順を示すフローチャートの一例を示す図である。当該処理は、ユーザからの処理開始の指示や操作があった場合に行われる。モデル構築処理は、過去操業実績データ101に基づいて特性モデルを算出するための処理であり、主に、特性モデル構築の準備を行うための処理である。以下では、プロセスモデルは過去操業実績データ101の平均値データであるとして説明する。 Figure 17 is a diagram showing an example of a flowchart illustrating the processing steps of the model construction process performed by the model construction unit 6001 in Example 6. This process is performed when a user issues an instruction or operation to start the process. The model construction process is a process for calculating a characteristic model based on the past operation performance data 101, and is primarily a process for preparing to construct the characteristic model. In the following, the process model will be described as being average value data of the past operation performance data 101.
S1701において、モデル構築部6001は、プロセスモデル1004と過去操業実績データ101とを取得する(S1701)。 In S1701, the model construction unit 6001 acquires the process model 1004 and past operational performance data 101 (S1701).
S1702において、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101の平均値からプロセスモデルPを構築する(S1702)。例えば、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101として蓄積されている操業実績データに含まれる時系列データである参照値、操作量、制御量の平均値を算出し、算出したこれらの平均値データをプロセスモデルPとして作成する。当該プロセスモデルPは、図18A、18Bを用いて後述する機械学習モデルを構築するための初期の機械学習モデルである。 In S1702, the model construction unit 6001 constructs a process model P from the average values of the past operation performance data 101 (S1702). For example, the model construction unit 6001 calculates the average values of the reference values, manipulated variables, and controlled variables, which are time-series data included in the operation performance data accumulated as the past operation performance data 101, and creates this calculated average value data as the process model P. This process model P is an initial machine learning model for constructing a machine learning model, which will be described later using Figures 18A and 18B.
S1703では、モデル構築部6001は、実施例1の場合と同様、過去操業実績データ101から特性リストLを取得する。 In S1703, the model construction unit 6001 obtains the characteristic list L from the past operational performance data 101, as in Example 1.
S1704では、モデル構築部6001は、実施例1の場合と同様、S1703で取得した特性リストLから、特性lを非復元抽出し、特性lの特性種類リストKを取得する(S1703、S1704)。 In S1704, as in Example 1, the model construction unit 6001 extracts characteristic l without restoration from characteristic list L obtained in S1703, and obtains characteristic type list K for characteristic l (S1703, S1704).
S1705では、モデル構築部6001は、実施例1の場合と同様、S1704で取得した特性種類リストKから、特性種類kを非復元抽出する(S1705)。 In S1705, the model construction unit 6001 extracts, without restoration, characteristic type k from the characteristic type list K obtained in S1704, as in the first embodiment (S1705).
S1706において、モデル構築部6001は、S1705で取得した特性種類kの特性モデルを算出し、特性モデル群6003に格納する(S1706)。例えば、モデル構築部6001は、品種イについて、特性モデルを算出する。具体的な特性モデルの算出方法については、図18A、18Bを用いて後述する。 In S1706, the model construction unit 6001 calculates a characteristic model for characteristic type k acquired in S1705 and stores it in the characteristic model group 6003 (S1706). For example, the model construction unit 6001 calculates a characteristic model for variety I. A specific method for calculating a characteristic model will be described later using Figures 18A and 18B.
S1707において、モデル構築部6001は、特性種類リストKが空集合であるか否かを判定する(S1707)。例えば、モデル構築部6001が品種の特性種類イについて特性モデルを算出している場合は、特性種類リストK=[ロ]が存在するため空集合でないと判定し(S1707;No)、S1705に戻る。そして、モデル構築部6001は、特性種類リストK=[ロ]について、S1705、S1706を実行する。このときは、実施例1の場合と同様、特性種類リストK=[イ,ロ]のそれぞれについて処理が実行されている。したがって、モデル構築部6001は、特性種類リストKが空集合であると判定し(S1707;Yes)、S1708に進む。 In S1707, the model construction unit 6001 determines whether the characteristic type list K is an empty set (S1707). For example, if the model construction unit 6001 is calculating a characteristic model for the characteristic type I of a variety, it determines that the characteristic type list K = [II] exists and therefore determines that it is not an empty set (S1707; No), and returns to S1705. The model construction unit 6001 then executes S1705 and S1706 for the characteristic type list K = [II]. At this time, as in Example 1, processing has been performed for each of the characteristic type lists K = [I, II]. Therefore, the model construction unit 6001 determines that the characteristic type list K is an empty set (S1707; Yes), and proceeds to S1708.
S1708において、モデル構築部6001は、特性リストLが空集合であるか否かを判定する(S1708)。例えば、モデル構築部6001が特性リストL=[品種]を処理している場合は、特性リストL=[機器]が存在するため空集合でないと判定し(S1708;No)、S1704に戻る。そして、モデル構築部6001は、l=[機器]について、S1704、S1705、S1706を実行する。このときは、実施例1の場合と同様、特性リストL=[品種,機器]のそれぞれについて処理が実行されている。したがって、モデル構築部6001は、特性リストLが空集合であると判定し(1S708;Yes)、処理を終了する。 In S1708, the model construction unit 6001 determines whether the characteristic list L is an empty set (S1708). For example, if the model construction unit 6001 is processing characteristic list L = [product type], it determines that the characteristic list L = [equipment] exists and therefore is not an empty set (S1708; No), and returns to S1704. The model construction unit 6001 then executes S1704, S1705, and S1706 for l = [equipment]. At this time, as in the first embodiment, processing has been performed for each of the characteristic lists L = [product type, equipment]. Therefore, the model construction unit 6001 determines that the characteristic list L is an empty set (S708; Yes), and terminates processing.
図18A、18Bは、図17に示したS1706で行われる特性モデル算出処理の処理手順を示すフローチャートの一例を示す図である。特性モデル算出処理は、特性モデルを構築するための処理である。 Figures 18A and 18B are examples of flowcharts showing the processing steps of the characteristic model calculation process performed in S1706 shown in Figure 17. The characteristic model calculation process is a process for constructing a characteristic model.
特性モデル算出処理では、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101から構築する特性モデルの特性と特性種類が一致するデータDを抽出する。以下説明するように、データD、データd[i]は、実施例1の場合と同様、過去操業実績データ101の部分データであり、これまで説明したように、参照値α、操作量β、制御量γの各実績値が記録されている。 In the characteristic model calculation process, the model construction unit 6001 extracts data D whose characteristic type matches the characteristics of the characteristic model to be constructed from the past operation performance data 101. As explained below, data D and data d[i] are partial data of the past operation performance data 101, as in Example 1, and as explained above, the actual values of the reference value α, manipulated variable β, and controlled variable γ are recorded.
モデル構築部6001は、他の特性の特性モデルを構築していなければ、データDとプロセスモデルPの出力推定値(例えば、参照値/操作量を入力して得られた制御量の推定値)との差分データを作成し、これを目的変数とする機械学習モデルを構築する。任意の目的関数としては、例えば、RMSEを用いることができる。過去操業実績データ101に含まれる操業実績データが制御量の時系列データであれば、プロセスモデルPは制御量の平均時系列データとなっている。モデル構築部6001は、データDの各制御量の時系列データと平均時系列データとの差分データdを作成し、当該データdの集合に対して時系列予測モデルを構築する。説明変数については、制御対象から実制御量を取得することとして、最初の窓枠分のデータを与えることとしてもよいし、データDを拡張し1窓枠分のダミーデータを挿入してもよい。または過去操業実績データ101に追加の情報を用意してもよい。 If characteristic models for other characteristics have not been constructed, the model construction unit 6001 creates differential data between data D and the output estimate of process model P (e.g., a controlled variable estimate obtained by inputting a reference value/manipulated variable), and constructs a machine learning model using this as the objective variable. As an arbitrary objective function, for example, RMSE can be used. If the operational performance data included in the past operational performance data 101 is time series data of controlled variables, the process model P is average time series data of the controlled variables. The model construction unit 6001 creates differential data d between the time series data of each controlled variable in data D and the average time series data, and constructs a time series prediction model for the set of data d. For explanatory variables, the actual controlled variables may be obtained from the controlled object, and the first window of data may be provided, or data D may be expanded and dummy data for one window of data may be inserted. Alternatively, additional information may be provided in the past operational performance data 101.
一方、モデル構築部6001は、他の特性モデルを構築済みであれば、各データDとプロセスモデルPとの差分を計算する際に、構築済みモデルの出力を減算し、当該データDを用いて特性モデルを構築し、構築した特性モデルを特性モデル群6003に格納する。 On the other hand, if another characteristic model has already been constructed, the model construction unit 6001 subtracts the output of the constructed model when calculating the difference between each data D and the process model P, constructs a characteristic model using that data D, and stores the constructed characteristic model in the characteristic model group 6003.
以下、図3に示した過去操業実績データ101を用いて具体的に説明する。図18A、18Bを用いた説明では、実施例1の場合と同様、2種類の特性種類を含む2つの特性の制御対象を例に説明するため、ループ1~ループ4の順に具体的に説明する。上述したように、プロセスモデルは、過去操業実績データ101すべてを用いて同定したモデル、または各時間における制御量の平均値で構築された制御量の平均値の時系列データである前提で説明する。 The following is a specific explanation using the past operational performance data 101 shown in Figure 3. In the explanation using Figures 18A and 18B, as in Example 1, a controlled object with two characteristics including two different characteristic types will be used as an example, and specific explanations will be given in the order of Loop 1 to Loop 4. As mentioned above, the explanation will be based on the assumption that the process model is a model identified using all of the past operational performance data 101, or time-series data of the average value of the controlled variable constructed from the average value of the controlled variable at each time.
ループ1では、特性リストL=[機器]、特性種類リストK=[ロ]について未処理であり、特性l=品種、特性種類k=イが処理される場合について説明する。 In Loop 1, the characteristic list L = [Equipment] and characteristic type list K = [Ro] have not been processed, and characteristic l = product type and characteristic type k = I will be processed.
S1801において、モデル構築部6001は、実施例1の場合と同様、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kの部分データDを抽出する(S801)。例えば、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が、それぞれ0、1で識別されるレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」、「1、イ、B、[α1,β1,γ1…]」が、部分データDとして抽出される。 In S1801, the model construction unit 6001 extracts partial data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101, as in Example 1 (S801). For example, from the past operation performance data 101 shown in Figure 3, the records "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" and "1, I, B, [α1, β1, γ1...]", whose data IDs (#) are identified by 0 and 1, respectively, are extracted as partial data D.
S1802、S1803では、モデル構築部6001は、実施例1の場合と同様、ループ変数i=0を設定し、モデル同定データ群の空リストMを作成する(S1802、S1803)。モデル同定データ群については、図9A、9Bに示したモデル同定処理と同様の処理を行う。 In S1802 and S1803, the model construction unit 6001 sets the loop variable i = 0, as in Example 1, and creates an empty list M of the model identification data group (S1802, S1803). The model identification data group is subjected to the same processing as the model identification processing shown in Figures 9A and 9B.
S1804において、モデル構築部6001は、実施例1の場合と同様、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S1804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部1001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」を選択する。 In S1804, the model construction unit 6001 selects the i-th data D[i] from the partial data D, as in the first embodiment (S1804). Here, since i = 0, the model construction unit 1001 selects the record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S1805において、モデル構築部6001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外の特性モデルが構築済みであるか否かを判定する(S1805)。現時点では、モデル構築部1001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外の特性モデルが構築済みでないと判定し(S1805;No)、S1809に進む。 In S1805, the model construction unit 6001 determines whether a characteristic model other than characteristic l of characteristic type k has been constructed for data D[i] (S1805). At this point, the model construction unit 1001 determines that a characteristic model other than characteristic l of characteristic type k has not been constructed for data D[i] (S1805; No), and proceeds to S1809.
S1806において、モデル構築部6001は、プロセスモデルPの出力に各構築済み特性モデルの出力を加えた値とデータd[i]の差分データgを作成する(S1806)。ここでは、上述の通りS1805の判定がNoであるため、モデル構築部6001は、当該処理をスキップする。 In S1806, the model construction unit 6001 creates differential data g between the value obtained by adding the output of each constructed characteristic model to the output of the process model P and the data d[i] (S1806). In this case, since the determination in S1805 is No as described above, the model construction unit 6001 skips this process.
S1807において、モデル同定データ群に差分データgを追加する(S1807)。ここでは、上述の通りS805の判定がNoであるため、モデル構築部6001は、当該処理をスキップする。 In S1807, the differential data g is added to the model identification data group (S1807). In this case, since the determination in S805 is No as described above, the model construction unit 6001 skips this process.
S1808において、モデル構築部6001は、i=i+1を実行する(S1808)。 In S1808, the model construction unit 6001 executes i = i + 1 (S1808).
S1809において、モデル構築部6001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S1809)。ここでは、i=1となり、データDの数は2であるため、モデル構築部6001は、i>=データの数でないと判定し(S1809;No)、S1804に戻る。以降、モデル構築部1001は、S807、S808の処理をスキップする。次のループでは、i=2,i>=2となるため、実施例1の場合と同様、モデル構築部6001は、i>=データの数であると判定し(S1809;Yes)、S1810に進む。 In S1809, the model construction unit 6001 determines whether i >= the number of data D (S1809). In this case, i = 1 and the number of data D is 2, so the model construction unit 6001 determines that i >= the number of data (S1809; No) and returns to S1804. Thereafter, the model construction unit 1001 skips the processing of S807 and S808. In the next loop, i = 2 and i >= 2, so as in Example 1, the model construction unit 6001 determines that i >= the number of data (S1809; Yes) and proceeds to S1810.
S1810において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S1810)。ここでは、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのリストがまだ空であると判定し(S1810;Yes)、S1811に進む。 In S1810, the model construction unit 6001 determines whether the list of model identification data groups M is empty (S1810). Here, the model construction unit 6001 determines that the list of model identification data groups M is still empty (S1810; Yes) and proceeds to S1811.
S1811において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群MにプロセスモデルPの出力とデータDの制御量の差分データgを追加する(S1811)。例えば、モデル構築部6001は、S1702で作成した、初期値を用いたプロセスモデルPの出力値と、S1804~S1809までのループで選択した、レコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」および「1、イ、B、[α1,β1,γ1…]」のそれぞれとの差分であるモデル同定データ群M=[データg]を作成する。 In S1811, the model construction unit 6001 adds difference data g between the output of the process model P and the control amount of data D to the model identification data group M (S1811). For example, the model construction unit 6001 creates a model identification data group M = [data g], which is the difference between the output value of the process model P using the initial value created in S1702 and each of the records "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" and "1, I, B, [α1, β1, γ1...]" selected in the loop from S1804 to S1809.
S1812において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群のデータ集合に対し、機械学習を用いて回帰モデルsを構築する(S1812)。例えば、モデル構築部6001は、データDの参照値/操作量を説明変数、データDの制御量を目的変数として回帰モデルsを構築する。 In S1812, the model construction unit 6001 constructs a regression model s using machine learning for the data set of the model identification data group (S1812). For example, the model construction unit 6001 constructs a regression model s using the reference value/operation amount of data D as the explanatory variable and the control amount of data D as the objective variable.
S1813において、モデル構築部6001は、S1812で算出した回帰モデルsを、特性l,特性種類kの特性モデルとして格納する(S1813)。例えば、モデル構築部6001は、特性「品種」の特性種類「イ」についての特性モデルを記録する。ここまでの処理が終了すると、S1705に戻り、同じ特性「品種」について異なる特性種類「ロ」について、特性モデルを構築し、特性モデル群6003に格納する処理を行う(S1706、図18A,18B)。 In S1813, the model construction unit 6001 stores the regression model s calculated in S1812 as a characteristic model for characteristic l and characteristic type k (S1813). For example, the model construction unit 6001 records a characteristic model for characteristic type "I" of characteristic "Variety". Once the processing up to this point is complete, the process returns to S1705, where a characteristic model is constructed for a different characteristic type "II" for the same characteristic "Variety" and stored in the characteristic model group 6003 (S1706, Figures 18A and 18B).
続くループ2では、特性リストL=[機器]、特性種類リストK=[]について未処理であり、特性l=品種、特性種類k=ロが処理される場合について説明する。 In the following Loop 2, we will explain the case where characteristic list L = [Device] and characteristic type list K = [] have not been processed, and characteristic l = product type and characteristic type k = ro are to be processed.
S1801において、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kのデータDを抽出する(S1801)。例えば、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101の中から、品種がロのデータを抽出し、データID(#)が2で構成される部分データDを作成する。このとき、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が2で識別されるレコード「2、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」が、部分データDとして抽出される。このとき、モデル構築部1001は、実施例1の場合と同様、IDを振りなおしてレコード「0、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」として部分データDを作成する。 In S1801, the model construction unit 6001 extracts data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101 (S1801). For example, the model construction unit 6001 extracts data for product type B from the past operation performance data 101 and creates partial data D with a data ID (#) of 2. In this case, from the past operation performance data 101 shown in Figure 3, the record "2, B, B, [α2, β2, γ2...]" identified by the data ID (#) of 2 is extracted as partial data D. In this case, the model construction unit 1001 reassigns the IDs and creates partial data D as the record "0, B, B, [α2, β2, γ2...]" as in Example 1.
S1802、S1803では、モデル構築部6001は、品種イの場合と同様に、ループ変数i=0を設定し、モデル同定データ群の空リストMを作成する。 In S1802 and S1803, the model construction unit 6001 sets the loop variable i = 0, as in the case of product type I, and creates an empty list M of model identification data groups.
S1804では、モデル構築部6001は、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S1804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部1001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」を選択する。 In S1804, the model construction unit 6001 selects the i-th data D[i] from the partial data D (S1804). In this case, since i = 0, the model construction unit 1001 selects the record "0, B, B, [α2, β2, γ2...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S1805において、モデル構築部6001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外についての特性モデルが構築済みであるか否かを判定する(S1805)。ここでは、品種イの場合と同様、現時点で品種以外の特性、つまり特性が機器の特性モデルが構築済みではないため、S1809に進む。 In S1805, the model construction unit 6001 determines whether characteristic models have been constructed for data D[i] other than characteristic l of characteristic type k (S1805). Here, as in the case of product type I, characteristic models have not yet been constructed for characteristics other than the product type, i.e., for equipment characteristics, so the process proceeds to S1809.
S1806、S1807では、品種イの場合と同様、上述の通りS1805の判定がNoであるため、モデル構築部6001は、当該処理をスキップする。 In S1806 and S1807, as in the case of variety I, the determination in S1805 is No as described above, so the model construction unit 6001 skips this process.
S1808において、モデル構築部6001は、i=i+1を実行する(S1808)。 In S1808, the model construction unit 6001 executes i = i + 1 (S1808).
S1809において、モデル構築部6001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S1809)。ここでは、i=1となり、データDの数は1であるため、モデル構築部6001は、i>=データの数であると判定し(S1809;Yes)、S1810に進む。 In S1809, the model construction unit 6001 determines whether i >= the number of data D (S1809). In this case, i = 1 and the number of data D is 1, so the model construction unit 6001 determines that i >= the number of data (S1809; Yes) and proceeds to S1810.
S1810において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S1810)。ここでは、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのリストがまだ空であると判定し(S1810;Yes)、S1811に進む。 In S1810, the model construction unit 1001 determines whether the list of model identification data groups M is empty (S1810). Here, the model construction unit 6001 determines that the list of model identification data groups M is still empty (S1810; Yes) and proceeds to S1811.
S1811において、モデル構築部1001は、モデル同定データ群MにプロセスモデルPの出力値とデータDの制御量の差分データgを追加する(S1811)。例えば、モデル構築部6001は、S1702で作成した、初期値を用いたプロセスモデルPの出力値と、S1804~S1809までのループで選択した、レコード「0、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」のそれぞれとの差分であるモデル同定データ群M=[データg]を作成する。 In S1811, the model construction unit 1001 adds difference data g between the output value of the process model P and the control amount of data D to the model identification data group M (S1811). For example, the model construction unit 6001 creates a model identification data group M = [data g], which is the difference between the output value of the process model P using the initial value created in S1702 and each of the records "0, B, B, [α2, β2, γ2...]" selected in the loop from S1804 to S1809.
S1812において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのデータ集合に対し機械学習を用いて回帰モデルsを構築する(S1812)。例えば、モデル構築部6001は、データDの参照値/操作量を説明変数、データDの制御量を目的変数として回帰モデルsを構築する。 In S1812, the model construction unit 6001 constructs a regression model s using machine learning for the data set of the model identification data group M (S1812). For example, the model construction unit 6001 constructs a regression model s using the reference value/operation amount of data D as the explanatory variable and the control amount of data D as the objective variable.
S1813において、モデル構築部6001は、S1812で算出した回帰モデルsを、特性l,特性種類kの特性モデルとして格納する(S1813)。例えば、モデル構築部1001は、特性「品種」の特性種類「ロ」についての特性モデルを記録する。ここまでの処理が終了すると、S1704に戻り、異なる特性「機器」の特性種類「A」について、特性モデルを構築し、特性モデル群6003に格納する処理を行う(S1706、図18A,18B)。 In S1813, the model construction unit 6001 stores the regression model s calculated in S1812 as a characteristic model for characteristic l and characteristic type k (S1813). For example, the model construction unit 1001 records a characteristic model for characteristic type "B" of characteristic "Variety". Once the processing up to this point is complete, the process returns to S1704, where a characteristic model is constructed for characteristic type "A" of a different characteristic "Equipment" and stored in the characteristic model group 6003 (S1706, Figures 18A and 18B).
続くループ3では、特性リストL=[]、特性種類リストK=[B]について未処理であり、特性l=機器、特性種類k=Aが処理される場合について説明する。 In the following loop 3, the characteristic list L = [] and characteristic type list K = [B] have not been processed, and characteristic l = device and characteristic type k = A will be processed.
S1801において、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kのデータDを抽出する(S1801)。例えば、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101の中から、機器がAのデータを抽出し、データID(#)が0で構成される部分データDを作成する。このとき、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が0で識別されるレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」が、部分データDとして抽出される。 In S1801, the model construction unit 6001 extracts data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101 (S1801). For example, the model construction unit 6001 extracts data for equipment A from the past operation performance data 101 and creates partial data D consisting of a data ID (#) of 0. In this case, from the past operation performance data 101 shown in Figure 3, the record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" identified by a data ID (#) of 0 is extracted as partial data D.
S1802、S1803では、モデル構築部6001は、品種イ、ロの場合と同様に、ループ変数i=0を設定し、モデル同定データ群の空リストMを作成する。 In S1802 and S1803, the model construction unit 6001 sets the loop variable i = 0, as in the cases of types A and B, and creates an empty list M of the model identification data group.
S1804では、モデル構築部6001は、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S1804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部6001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」を選択する。 In S1804, the model construction unit 6001 selects the i-th data D[i] from the partial data D (S1804). In this case, since i = 0, the model construction unit 6001 selects the record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S1805において、モデル構築部6001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外についての特性モデルが構築済みであるか否かを判定する(S1805)。ここでは、機器以外の特性、つまり特性が品種の特性モデルが構築済みであるため、S1806に進む。 In S1805, the model construction unit 6001 determines whether characteristic models have been constructed for data D[i] other than characteristic l of characteristic type k (S1805). In this case, characteristic models have been constructed for characteristics other than equipment, i.e., the characteristic is for the product type, so the process proceeds to S1806.
S1806において、モデル構築部6001は、プロセスモデルPの出力に各構築済み特性モデルの出力を加えた値とデータd[i]の差分データgを作成する(S1806)。例えば、モデル構築部6001は、ループ1のS1813で格納した、特性が品種、特性種類がイの特性モデルの出力とプロセスモデルPの出力とを加えたものと、データd[i]の制御量との差分を新たな差分データgとして作成する。 In S1806, the model construction unit 6001 creates difference data g between the value obtained by adding the output of each constructed characteristic model to the output of process model P and data d[i] (S1806). For example, the model construction unit 6001 creates new difference data g as the difference between the control amount of data d[i] and the sum of the output of the characteristic model whose characteristic is product type and characteristic type is I, which was stored in S1813 of loop 1, and the output of process model P.
S1807において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mに、上記差分データgを追加する(S1807)。例えば、モデル構築部6001は、モデル同定データ群M=[g]とする。当該S1807の処理により、構築済みの特性モデルとデータd[i]との差分である新たな差分データgが、今回処理しているデータD[i](レコード「0、イ、A、[α0,β0,γ0…]」)に対応付けてモデル同定データ群Mのリストに追加される。 In S1807, the model construction unit 6001 adds the above-mentioned difference data g to the model identification data group M (S1807). For example, the model construction unit 6001 sets the model identification data group M = [g]. By the processing of S1807, new difference data g, which is the difference between the constructed characteristic model and data d[i], is associated with the currently processed data D[i] (record "0, I, A, [α0, β0, γ0...]") and added to the list of model identification data group M.
S1808において、モデル構築部6001は、i=i+1を実行する(S1808)。 In S1808, the model construction unit 6001 executes i = i + 1 (S1808).
S1809において、モデル構築部6001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S1809)。ここでは、i=1となり、データDの数は1であるため、モデル構築部6001は、i>=データの数であると判定し(S1809;Yes)、S1810に進む。 In S1809, the model construction unit 6001 determines whether i >= the number of data D (S1809). In this case, i = 1 and the number of data D is 1, so the model construction unit 6001 determines that i >= the number of data (S1809; Yes) and proceeds to S1810.
S1810において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S1810)。ここでは、モデル構築部6001は、S1807において上記新たな差分データgをモデル同定データ群Mのリストに追加している。したがって、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのリストは空ではないと判定し(S1810;No)、S1812に進む。 In S1810, the model construction unit 6001 determines whether the list of model identification data group M is empty (S1810). Here, the model construction unit 6001 added the new differential data g to the list of model identification data group M in S1807. Therefore, the model construction unit 6001 determines that the list of model identification data group M is not empty (S1810; No) and proceeds to S1812.
S1811では、上述の通りS1810の判定がNoであるため、モデル構築部6001は、当該処理をスキップする。 In S1811, since the determination in S1810 is No as described above, the model construction unit 6001 skips this process.
S1812において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群のデータ集合に対し、機械学習を用いて回帰モデルsを構築する(S1812)。例えば、モデル構築部6001は、上記新たな差分データgの参照値/操作量を説明変数、上記新たな差分データgの制御量を目的変数として回帰モデルsを構築する。 In S1812, the model construction unit 6001 constructs a regression model s using machine learning for the data set of the model identification data group (S1812). For example, the model construction unit 6001 constructs a regression model s using the reference value/operation amount of the new difference data g as the explanatory variable and the control amount of the new difference data g as the objective variable.
S1813において、モデル構築部6001は、S1812で算出した回帰モデルsを、特性l,特性種類kの特性モデルとして格納する(S1813)。例えば、モデル構築部1001は、特性「機器」の特性種類「A」についての特性モデルを記録する。ここまでの処理が終了すると、S1704に戻り、同じ特性「機器」について異なる特性種類「B」について、特性モデルを構築し、特性モデル群6003に格納する処理を行う(S1706、図18A,18B)。 In S1813, the model construction unit 6001 stores the regression model s calculated in S1812 as a characteristic model for characteristic l and characteristic type k (S1813). For example, the model construction unit 1001 records a characteristic model for characteristic type "A" of characteristic "equipment." Once the processing up to this point is complete, the process returns to S1704, where a characteristic model is constructed for a different characteristic type "B" for the same characteristic "equipment" and stored in the characteristic model group 6003 (S1706, Figures 18A and 18B).
続くループ4では、特性リストL=[]、特性種類リストK=[]について未処理であり、特性l=機器、特性種類k=Bが処理される場合について説明する。 In the following Loop 4, we will explain the case where the characteristic list L = [] and the characteristic type list K = [] have not been processed, and characteristic l = device and characteristic type k = B are to be processed.
S1801において、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101の中から、特性l=特性種類kのデータDを抽出する(S1801)。例えば、モデル構築部6001は、過去操業実績データ101の中から、機器がBのデータを抽出し、データID(#)が1、2で構成される部分データDを作成する。このとき、図3に示した過去操業実績データ101のうち、データID(#)が1、2で識別されるレコード「1、イ、B、[α1,β1,γ1…]」、「2、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」が、部分データDとして抽出される。このとき、モデル構築部6001は、実施例1の場合と同様、IDを振りなおしてレコード「0、イ、B、[α1,β1,γ1…]」、「1、ロ、B、[α2,β2,γ2…]」として部分データDを作成する。 In S1801, the model construction unit 6001 extracts data D for characteristic l = characteristic type k from the past operation performance data 101 (S1801). For example, the model construction unit 6001 extracts data for equipment B from the past operation performance data 101 and creates partial data D consisting of data IDs (#) of 1 and 2. At this time, from the past operation performance data 101 shown in FIG. 3, records "1, A, B, [α1, β1, γ1...]" and "2, B, B, [α2, β2, γ2...]" identified by data IDs (#) of 1 and 2 are extracted as partial data D. At this time, the model construction unit 6001 reassigns IDs, as in the case of Example 1, and creates partial data D as records "0, A, B, [α1, β1, γ1...]" and "1, B, B, [α2, β2, γ2...]".
S1802、S1803では、モデル構築部6001は、品種イ、ロ、機器Aの場合と同様に、ループ変数i=0を設定し、モデル同定データ群の空リストMを作成する。 In S1802 and S1803, the model construction unit 6001 sets the loop variable i = 0, as in the cases of product type A, B, and device A, and creates an empty list M of the model identification data group.
S1804では、モデル構築部6001は、部分データDのi番目のデータD[i]を選択する(S1804)。ここでは、i=0のため、モデル構築部1001は、部分データDから、データID(#)が0のレコード「0、イ、B、[α1,β1,γ1…]」を選択する。 In S1804, the model construction unit 6001 selects the i-th data D[i] from the partial data D (S1804). In this case, since i = 0, the model construction unit 1001 selects the record "0, I, B, [α1, β1, γ1...]" with a data ID (#) of 0 from the partial data D.
S1805において、モデル構築部6001は、データD[i]について特性種類kの特性l以外についての特性モデルが構築済みであるか否かを判定する(S1805)。ここでは、機器以外の特性、つまり特性が品種の特性モデルが構築済みであるため、S1806に進む。 In S1805, the model construction unit 6001 determines whether characteristic models have been constructed for data D[i] other than characteristic l of characteristic type k (S1805). In this case, characteristic models have been constructed for characteristics other than equipment, i.e., the characteristic is for the product type, so the process proceeds to S1806.
S1806において、モデル構築部6001は、プロセスモデルPの出力に各構築済み特性モデルの出力を加えた値とデータd[i]の差分データgを作成する(S1806)。例えば、モデル構築部6001は、ループ1のS1813で格納した、特性が品種、特性種類がイの特性モデルの出力とプロセスモデルPの出力とを加えたものと、データd[0]の制御量との差分を新たな差分データgとして作成する。 In S1806, the model construction unit 6001 creates difference data g between the value obtained by adding the output of each constructed characteristic model to the output of process model P and data d[i] (S1806). For example, the model construction unit 6001 creates new difference data g as the difference between the control amount of data d[0] and the sum of the output of the characteristic model whose characteristic is product type and characteristic type is I, which was stored in S1813 of loop 1, and the output of process model P.
S1807において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mに、データgを追加する(S1807)。例えば、モデル構築部6001は、モデル同定データ群M=[g(イ)]とする。当該S1807の処理により、構築済みの特性モデルとデータd[0]との差分である新たな差分データgが、今回処理しているデータD[0](レコード「0、イ、B、[α1,β1,γ1…]」)に対応付けてモデル同定データ群Mのリストに追加される。 In S1807, the model construction unit 6001 adds data g to the model identification data group M (S1807). For example, the model construction unit 6001 sets the model identification data group M = [g(I)]. Through the processing of S1807, new differential data g, which is the difference between the constructed characteristic model and data d[0], is associated with the currently processed data D[0] (record "0, I, B, [α1, β1, γ1...]") and added to the list of model identification data group M.
S1808において、モデル構築部6001は、i=i+1を実行する(S1808)。 In S1808, the model construction unit 6001 executes i = i + 1 (S1808).
S1809において、モデル構築部6001は、i>=データDの数であるか否かを判定する(S1809)。ここでは、i=1となり、データDの数は2であるため、モデル構築部1001は、i>=データの数でないと判定し(S1809;No)、S1804に戻る。以降、モデル構築部6001は、S1807、S1808の処理をスキップする。次のループでは、i=2、i>=2となるため、モデル構築部6001は、i>=データの数であると判定し(S1809;Yes)、S1810に進む。上記次のループを終了すると、モデル構築部6001は、S1806で作成したプロセスモデルPの出力に品種ロの特性モデルの出力を加えたものと、データd[1]の制御量の差分をデータgとして作成する。最終的に、モデル同定データ群M=[g(イ),g(ロ)]が作成される。 In S1809, the model construction unit 6001 determines whether i >= the number of data D (S1809). In this case, i = 1 and the number of data D is 2, so the model construction unit 1001 determines that i >= the number of data (S1809; No) and returns to S1804. Thereafter, the model construction unit 6001 skips the processing of S1807 and S1808. In the next loop, i = 2 and i >= 2, so the model construction unit 6001 determines that i >= the number of data (S1809; Yes) and proceeds to S1810. After completing the next loop, the model construction unit 6001 creates data g by adding the output of the characteristic model for product type B to the output of the process model P created in S1806 and calculating the difference between the control amount of data d[1] and data g. Finally, a model identification data group M = [g(A), g(B)] is created.
S1810において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのリストが空であるか否かを判定する(S1810)。ここでは、モデル構築部6001は、S1807において上記新たな差分データg(イ)をモデル同定データ群Mのリストに追加している。したがって、モデル構築部6001は、モデル同定データ群Mのリストは空ではないと判定し(S1810;No)、S1812に進む。 In S1810, the model construction unit 6001 determines whether the list of model identification data group M is empty (S1810). Here, the model construction unit 6001 added the new differential data g(i) to the list of model identification data group M in S1807. Therefore, the model construction unit 6001 determines that the list of model identification data group M is not empty (S1810; No) and proceeds to S1812.
S1811では、上述の通りS1810の判定がNoであるため、モデル構築部6001は、当該処理をスキップする。 In S1811, since the determination in S1810 is No as described above, the model construction unit 6001 skips this process.
S1812において、モデル構築部6001は、モデル同定データ群のデータ集合に対し機械学習を用いてモデルsを構築する(S1812)。例えば、モデル構築部6001は、上記新たな差分データg(イ)、g(ロ)の参照値/操作量を説明変数、上記新たな差分データg(イ)、g(ロ)の制御量を目的変数として回帰モデルsを構築する。 In S1812, the model construction unit 6001 constructs a model s using machine learning on the data set of the model identification data group (S1812). For example, the model construction unit 6001 constructs a regression model s using the reference values/operation quantities of the new difference data g(a) and g(b) as explanatory variables and the control quantities of the new difference data g(a) and g(b) as objective variables.
S1813において、モデル構築部6001は、S1812で算出した回帰モデルsを、特性l,特性種類kの特性モデルとして格納する(S1813)。例えば、モデル構築部1001は、特性「機器」の特性種類「B」についての特性モデルを記録する。ここまでの処理が終了すると、すべての特性およびすべての特性種類について、図18A、18Bに示した特性モデル構築処理が行われたこととなる。したがって、図17に示したモデル構築処理のS1707に進む。 In S1813, the model construction unit 6001 stores the regression model s calculated in S1812 as the characteristic model for characteristic l and characteristic type k (S1813). For example, the model construction unit 1001 records the characteristic model for characteristic type "B" of characteristic "equipment." When the processing up to this point is complete, the characteristic model construction process shown in Figures 18A and 18B has been performed for all characteristics and all characteristic types. Therefore, the process proceeds to S1707 of the model construction process shown in Figure 17.
S1707では、すでに特性種類リストK=[イ,ロ]のそれぞれについて処理が実行されているため、モデル構築部6001は、特性種類リストKが空集合であると判定し(S1707;Yes)、S1708に進む。 In S1707, since processing has already been performed for each of the characteristic type lists K = [A, B], the model construction unit 6001 determines that the characteristic type list K is an empty set (S1707; Yes) and proceeds to S1708.
S1708では、すでに特性リストL=[品種,機器]のそれぞれについて処理が実行されているため、モデル構築部6001は、特性リストLが空集合であると判定し(S1708;Yes)、処理を終了する。 In S1708, since processing has already been performed for each of the characteristic list L = [product type, equipment], the model construction unit 6001 determines that the characteristic list L is an empty set (S1708; Yes) and terminates processing.
以上説明したように、本実施例では、コンピュータにより、制御対象の特性をモデル化したプロセスモデルを構築するプロセスモデル構築システムにおいて、上記制御対象の特性に応じた稼働実績を示す過去操業実績データ(例えば、過去操業実績データ101)から上記特性(例えば、品種や機器など)を取得する第1の処理部(例えば、モデル構築部6001、図17)と、上記過去操業実績データに含まれる上記特性についての上記制御対象のプロセスの実績値(例えば、制御対象の制御量)と、所定の機械学習(例えば、線形回帰などの任意の機械学習)で構築された上記プロセスモデルにより推定される上記制御対象の推定値との差分に基づいて、上記プロセスモデルを補正した特性モデル(例えば、回帰モデルs)を、上記特性ごとに算出する第2の処理部(例えば、モデル構築部6001、図18)と、を有する。すなわち、機械学習で構築したプロセスモデルと、当該プロセスモデルと過去操業実績データとの差分に基づいて特性ごとの特性モデルを構築し、機械学習で構築したプロセスモデルの計算結果を、構築した特性モデルの計算結果で補正する。したがって、実施例1の場合と同様、制御対象が複数の特性を有する場合でも、従来に比べて構築負荷や運用負荷がかからないプロセスモデルを構築することができ、また、プロセスシミュレーションを行うために構築するプロセスモデルの数を抑えることができる。さらに、実施例1の場合と同様、特性や特性種類の組み合わせが膨大となるような制御対象に対しても、上記モデル構築部6001により構築された少数のプロセスモデルを用いて、プロセスシミュレーションを行うことができるようになる。 As described above, in this embodiment, a process model construction system that constructs a process model that models the characteristics of a control object using a computer includes a first processing unit (e.g., model construction unit 6001, FIG. 17) that acquires the characteristics (e.g., product type, equipment, etc.) from past operational performance data (e.g., past operational performance data 101) that indicates operational performance according to the characteristics of the control object, and a second processing unit (e.g., model construction unit 6001, FIG. 18) that calculates, for each characteristic, a characteristic model (e.g., regression model s) that corrects the process model based on the difference between the actual value of the process of the control object (e.g., the controlled variable of the control object) for the characteristic included in the past operational performance data and the estimated value of the control object estimated by the process model constructed using predetermined machine learning (e.g., any machine learning such as linear regression). In other words, a characteristic model for each characteristic is constructed based on the process model constructed using machine learning and the difference between the process model and the past operational performance data, and the calculation results of the process model constructed using machine learning are corrected using the calculation results of the constructed characteristic model. Therefore, as in the first embodiment, even when a control object has multiple characteristics, it is possible to construct a process model that imposes less construction and operation load than conventional methods, and it is also possible to reduce the number of process models constructed for performing process simulation. Furthermore, as in the first embodiment, even for control objects with an enormous number of combinations of characteristics and characteristic types, it is possible to perform process simulation using a small number of process models constructed by the model construction unit 6001.
なお、本例では、プロセスモデル全体を機械学習モデルに置き換える場合について説明したが、プロセスモデルの一部数式を機械学習モデルに置き換える構成としてもよい。また、本例では、差分データについては、制御量を対象とした例を示したが、これに限らず、その他の計測値や、計測値から類推できる値を対象としてもよい。さらに、本例では、機器や品種モデルを構築する際の訓練データに差分データを用意する場合について説明したが、これにかえて、実施例4に示したような1または複数の、特性あるいは特性種類(例えば、機器や品種)ごとに適切な訓練データ(対応する計測値をユーザが指定したもの等)を用意してもよい。 In this example, the case where the entire process model is replaced with a machine learning model has been described, but some of the mathematical formulas in the process model may also be replaced with a machine learning model. Furthermore, in this example, the differential data is an example of a controlled variable, but it is not limited to this and other measured values or values that can be inferred from measured values may also be used. Furthermore, in this example, the case where differential data is prepared as training data when constructing an equipment or product type model has been described, but instead, appropriate training data (such as corresponding measured values specified by the user) may be prepared for one or more characteristics or characteristic types (for example, equipment or product type) as shown in Example 4.
実施例7では、実施例1に示したモデル構築処理における入出力インタフェースについて説明する。すでに説明したように、モデル構築処理では、モデル構築部1001は、入力データとして、過去操業実績データ101を受け取り、プロセスモデル1004、プロセスモデル1004のパラメータの初期値を読み出す。そして、モデル構築部1001は、モデル構築処理において、各特性についての特性パラメータを出力する。 In Example 7, the input/output interface in the model construction process shown in Example 1 will be described. As already explained, in the model construction process, the model construction unit 1001 receives past operation performance data 101 as input data, and reads out the process model 1004 and the initial values of the parameters of the process model 1004. Then, in the model construction process, the model construction unit 1001 outputs characteristic parameters for each characteristic.
図19は、モデル構築部1001がモデル構築処理の実行時に、プロセスモデル構築システム1000を構成するコンピュータのディスプレイ(例えば、図2に示したコンピュータ1600の出力装置1605)に表示する画面(モデル構築画面)の一例を示す図である。 Figure 19 shows an example of a screen (model construction screen) that the model construction unit 1001 displays on the display of a computer that constitutes the process model construction system 1000 (e.g., the output device 1605 of the computer 1600 shown in Figure 2) when executing the model construction process.
図19に示すように、モデル構築部1001は、モデル構築処理への入力データである、入力される過去操業実績データ101と、プロセスモデル1004と、プロセスモデルのパラメータの初期値とを含むモデル構築画面W1901を表示する。ユーザは、当該モデル構築画面においてこれらの入力データを確認し、画面上の図示しない実行ボタンを押下するなどして、モデル構築処理の実行を指示する。 As shown in FIG. 19, the model construction unit 1001 displays a model construction screen W1901 that includes input past operational performance data 101, a process model 1004, and initial values for the process model parameters, which are input data for the model construction process. The user checks this input data on the model construction screen and instructs execution of the model construction process by, for example, pressing an execute button (not shown) on the screen.
また、図19に示すように、モデル構築部1001は、モデル構築処理の出力データである、特性パラメータ群1003を含むモデル構築画面W1902を表示する。ユーザは、当該モデル構築画面において当該出力データを確認し、各特性や特性種類ごとの特性パラメータを確認する。 Also, as shown in FIG. 19, the model construction unit 1001 displays a model construction screen W1902 that includes a characteristic parameter group 1003, which is the output data of the model construction process. The user can check the output data on the model construction screen and confirm the characteristic parameters for each characteristic and characteristic type.
このように、本実施例では、制御対象の特性(例えば、品種や機器など)に応じた稼働実績を示す過去操業実績データ(例えば、過去操業実績データ101)と、当該過去操業実績データから取得される上記制御対象の特性をモデル化するためのプロセスセスモデル(例えば、図4に示した理論式であらわされるプロセスモデル)とを含む入力情報と、上記稼働実績と上記プロセスモデルにより推定される上記制御対象の推定値とが所定の条件(例えば、実測制御量とプロセスモデルの推定制御量との差が最小となるという条件)を満たすように、上記制御対象の特性ごとに算出された、上記プロセスモデルを補正するための特性パラメータ(例えば、図5に示した特性パラメータ群1003に格納された特性パラメータ)を含む出力情報とを、処理前後の状態としてコンピュータの画面に表示するモデル構築部(例えば、モデル構築部1001)を有する。すなわち、上記モデル構築部が、モデル構築処理を行う際に、上述したモデル構築画面を表示する。したがって、ユーザは、入力したプロセスモデルに対して、各特性や特性種類ごとに計算された特性パラメータの値を、一見して把握することができる。 As described above, this embodiment includes a model construction unit (e.g., model construction unit 1001) that displays on a computer screen, as before and after processing, input information including past operational performance data (e.g., past operational performance data 101) indicating operational performance according to the characteristics of the controlled object (e.g., product type, equipment, etc.), a process model (e.g., a process model represented by the theoretical formula shown in FIG. 4) for modeling the characteristics of the controlled object obtained from the past operational performance data, and output information including characteristic parameters (e.g., characteristic parameters stored in characteristic parameter group 1003 shown in FIG. 5) for correcting the process model calculated for each characteristic of the controlled object so that the operational performance and the estimated value of the controlled object estimated by the process model satisfy a predetermined condition (e.g., the condition that the difference between the actual control amount and the estimated control amount of the process model is minimized). In other words, when the model construction unit performs the model construction process, the model construction screen described above is displayed. Therefore, the user can quickly grasp the calculated characteristic parameter values for each characteristic and characteristic type for the input process model.
なお、本実施例では、ユーザにより上記入力データを受け付ける場合、あるいは出力データをユーザに提示する際に、インタフェースとして画面を用いる場合を例示した。しかし、このような画面に限らず、入力装置1606としてマイクやスピーカのような音声入出力装置を有する場合には、当該装置を通じた音声により上記入力データを受け付けたり、あるいは上記出力データを提示する等、ユーザが認識可能な他の態様のインタフェースを用いてもよい。 In this embodiment, a screen is used as an interface when accepting the input data from the user or when presenting the output data to the user. However, this is not limited to a screen. If the input device 1606 includes an audio input/output device such as a microphone or speaker, other user-recognizable interfaces may be used, such as accepting the input data or presenting the output data via audio through the device.
実施例8では、実施例1に示したシミュレーション処理における入出力インタフェースについて説明する。すでに説明したように、シミュレーション処理では、シミュレーション部1002は、入力データとして、特性情報102として品種や機器などの特性、これらに含まれる特性種類を受け取る。また、所望の運転条件であるシミュレーション入力情報103として、制御対象の操作量の時系列データを受け取る。そして、シミュレーション部1002は、例えば、シミュレーション処理において、シミュレーションの結果として、制御量の時系列データを出力する。 In Example 8, the input/output interface in the simulation process shown in Example 1 will be described. As already explained, in the simulation process, the simulation unit 1002 receives, as input data, characteristics such as the product type and equipment, and the characteristic types included therein, as characteristic information 102. It also receives time-series data on the manipulated variable of the controlled object as simulation input information 103, which is the desired operating condition. Then, in the simulation process, the simulation unit 1002 outputs, for example, time-series data on the controlled variable as the result of the simulation.
図20は、シミュレーション部1002がシミュレーション処理の実行時に、プロセスモデル構築システム1000を構成するコンピュータのディスプレイ(例えば、図2に示したコンピュータ1600の出力装置1605)に表示する画面(シミュレーション実行画面)の一例を示す図である。 Figure 20 shows an example of a screen (simulation execution screen) that the simulation unit 1002 displays on the display of a computer that constitutes the process model creation system 1000 (e.g., the output device 1605 of the computer 1600 shown in Figure 2) when executing a simulation process.
図20に示すように、シミュレーション部1002は、シミュレーション処理への入力データであるシミュレーション入力情報103と、特性情報102とを含むシミュレーション実行画面W2001を表示する。ユーザは、当該シミュレーション実行画面においてこれらの入力データを確認し、画面上の図示しない実行ボタンを押下するなどして、シミュレーション処理の実行を指示する。 As shown in FIG. 20, the simulation unit 1002 displays a simulation execution screen W2001 that includes simulation input information 103, which is input data for the simulation process, and characteristic information 102. The user checks this input data on the simulation execution screen and instructs execution of the simulation process by, for example, pressing an execution button (not shown) on the screen.
また、図20に示すように、シミュレーション部1002は、シミュレーション処理の出力データである、シミュレーションの結果を含むモデル構築画面W2002を表示する。ユーザは、当該シミュレーション実行画面において当該出力データを確認し、制御量の時系列の変化など、シミュレーションの結果を確認する。 Also, as shown in FIG. 20, the simulation unit 1002 displays a model construction screen W2002 containing the simulation results, which are the output data of the simulation process. The user can check the output data on the simulation execution screen and confirm the simulation results, such as the time series changes in the controlled variables.
このように、本実施例では、上記第3の処理部(例えば、シミュレーション部1002)が、上記特性情報(例えば、特性情報102)と、シミュレーションを行うための所望の運転条件を定めたシミュレーション入力情報(例えば、シミュレーション入力情報103)とを含む入力情報と、上記特性情報と同じ特性の上記特性パラメータを用いて補正したプロセスモデルを作成し、作成した当該プロセスモデルに上記シミュレーション入力情報を入力して上記シミュレーションの実行により得られた上記シミュレーションの結果(例えば、制御量の時系列データ)を含む出力情報と、を処理前後の状態として上記コンピュータの画面に表示する。すなわち、シミュレーション部1002が、シミュレーション処理を行う際に、上述したシミュレーション実行画面を表示する。したがって、ユーザは、入力した特性情報から得られる特性パラメータにより補正されたプロセスモデルを用いたシミュレーションの実行結果を、一見して把握することができる。本例では、制御対象の操作量の時系列データを与えることとしたが、参照値を与えてもよい。 As described above, in this embodiment, the third processing unit (e.g., simulation unit 1002) creates input information including the characteristic information (e.g., characteristic information 102) and simulation input information (e.g., simulation input information 103) defining the desired operating conditions for the simulation, creates a process model corrected using the characteristic parameters with the same characteristics as the characteristic information, inputs the simulation input information into the created process model, and executes the simulation. The output information includes the simulation results (e.g., time-series data of the controlled variable), and displays these output information on the computer screen as the pre- and post-processing states. That is, when the simulation unit 1002 performs simulation processing, it displays the simulation execution screen described above. Therefore, the user can quickly grasp the results of a simulation using a process model corrected using characteristic parameters obtained from the input characteristic information. In this example, time-series data of the manipulated variable of the controlled object is provided, but a reference value may also be provided.
なお、本実施例では、ユーザにより上記入力データを受け付ける場合、あるいは出力データをユーザに提示する際に、インタフェースとして画面を用いる場合を例示した。しかし、実施利例7の場合と同様、ユーザが認識可能な他の態様のインタフェースを用いてもよい。 In this embodiment, a screen is used as an interface when accepting the above input data from the user or when presenting output data to the user. However, as in Example 7, other types of interfaces that are recognizable to the user may also be used.
実施例9では、実施例2に示した最適運転条件を満たす制御対象の操業方法(例えば、操作量)を逆算し、その結果を制御対象にフィードバックする場合における入出力インタフェースについて説明する。すでに説明したように、実施例2では、制御機器入力計算部2001は、入力データとして、制御対象に対する所望の運転条件データ106と、特性情報102として品種や機器などの制御対象の特性、これらに含まれる特性種類とを受け取る。制御機器入力計算部2001は、例えば、所望の運転条件データ106である最適運転条件とシミュレーション部1002が実行したシミュレーションの結果とが一致する入力(この例では操作量)を計算し、当該操作量の時系列データを制御対象の入力値として出力する。 In Example 9, an input/output interface is described for the case where an operating method (e.g., manipulated variable) for a controlled object that satisfies the optimal operating conditions shown in Example 2 is calculated backward, and the result is fed back to the controlled object. As already explained, in Example 2, the control device input calculation unit 2001 receives, as input data, desired operating condition data 106 for the controlled object, and characteristics of the controlled object such as product type and equipment as characteristic information 102, as well as the characteristic types included therein. The control device input calculation unit 2001 calculates, for example, an input (manipulated variable in this example) that matches the optimal operating conditions, which are the desired operating condition data 106, with the results of a simulation performed by the simulation unit 1002, and outputs the time-series data of the manipulated variable as the input value of the controlled object.
図21は、制御機器入力計算部2001が最適運転条件を満たす制御対象の操業方法を逆算する際に、プロセスモデル構築システム1000を構成するコンピュータのディスプレイ(例えば、図2に示したコンピュータ1600の出力装置1605)に表示する画面(フィードバック実行画面)の一例を示す図である。 Figure 21 shows an example of a screen (feedback execution screen) displayed on the display of a computer constituting the process model creation system 1000 (e.g., output device 1605 of computer 1600 shown in Figure 2) when the control equipment input calculation unit 2001 back-calculates an operating method for the controlled object that satisfies the optimal operating conditions.
図21に示すように、制御機器入力計算部2001は、上記フィードバックを行う場合の入力データである所望の運転条件データ106と、特性情報102とを含むフィードバック実行画面W2101を表示する。ユーザは、当該フィードバック実行画面においてこれらの入力データを確認し、画面上の図示しない実行ボタンを押下するなどして、最適運転条件を満たす制御対象の操業方法の逆算を指示する。 As shown in FIG. 21, the control device input calculation unit 2001 displays a feedback execution screen W2101 that includes the desired operating condition data 106, which is the input data for performing the above-mentioned feedback, and characteristic information 102. The user checks this input data on the feedback execution screen and, by pressing an execute button (not shown) on the screen, instructs the reverse calculation of an operating method for the controlled object that satisfies the optimal operating conditions.
また、図21に示すように、制御機器入力計算部2001は、上記逆算の出力データである、フィードバック結果を含むフィードバック実行画面W2102を表示する。ユーザは、当該フィードバック実行画面において当該出力データを確認し、操作量の時系列の変化など、フィードバック結果を確認する。 Also, as shown in FIG. 21, the control device input calculation unit 2001 displays a feedback execution screen W2102 containing the feedback results, which are the output data of the above-mentioned inverse calculation. The user can check the output data on the feedback execution screen and confirm the feedback results, such as changes in the manipulated variable over time.
このように、本実施例では、上記第4の処理部(例えば、制御機器入力計算部2001)は、上記制御対象に対する所望の運転条件(例えば、運転条件データ106)と、上記制御対象の特性と当該特性に含まれる特性種類とを示す特性情報(例えば、特性情報102)とを含む入力情報と、上記特性情報と同じ特性の上記特性パラメータを用いて補正したプロセスモデルにより上記制御対象のプロセスの挙動をシミュレーションした結果とが一致する上記制御対象への入力値(例えば、操作量の時系列データ)を含む出力情報とを、処理前後の状態として上記コンピュータの画面に表示する。 In this way, in this embodiment, the fourth processing unit (e.g., control device input calculation unit 2001) displays on the computer screen, as the state before and after processing, input information including desired operating conditions for the controlled object (e.g., operating condition data 106), characteristic information indicating the characteristics of the controlled object and the characteristic types included in the characteristics (e.g., characteristic information 102), and output information including input values for the controlled object (e.g., time series data of manipulated variables) that match the results of simulating the behavior of the process of the controlled object using a process model corrected using the characteristic parameters of the same characteristics as the characteristic information.
すなわち、制御機器入力計算部2001が、最適運転条件を満たす制御対象の操業方法を逆算し、その結果を制御対象にフィードバックする際に、上述したフィードバック実行画面を表示する。したがって、ユーザは、現時点での制御対象に最適な運転条件を満たす制御対象への入力値による制御のフィードバック結果を、一見して把握することができる。 In other words, the control device input calculation unit 2001 displays the feedback execution screen described above when it back-calculates the operating method of the controlled object that satisfies the optimal operating conditions and feeds back the results to the controlled object. Therefore, the user can grasp at a glance the feedback results of control using input values to the controlled object that satisfy the optimal operating conditions for the controlled object at the current time.
なお、本実施例では、ユーザにより上記入力データを受け付ける場合、あるいは出力データをユーザに提示する際に、インタフェースとして画面を用いる場合を例示した。しかし、実施利例7、実施例8の場合と同様、ユーザが認識可能な他の態様のインタフェースを用いてもよい。本例では操作量を逆算する場合について説明したが、参照値を逆算する場合についても同様に適用してよい。 In this embodiment, an example has been given of a case where a screen is used as an interface when accepting the above input data from the user or when presenting output data to the user. However, as in Examples 7 and 8, other types of interfaces that are recognizable to the user may also be used. While this example describes the case of back-calculating an operation amount, it may also be applied in the same way to back-calculating a reference value.
本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせて実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and in the implementation stage, the components may be modified and embodied within the scope of the gist of the invention, or multiple components disclosed in the above-described embodiments may be combined as appropriate.
1000~6000 プロセスモデル構築システム
1001 モデル構築部
1002 シミュレーション部
1003 特性パラメータ群
1004 プロセスモデル
2001 制御機器入力計算部
3001 特性パラメータモデル構築部
3002 シミュレーション部
4001 モデル同定情報
4002 モデル構築部
6001 モデル構築部
6002 シミュレーション部
1000 to 6000 Process model construction system 1001 Model construction unit 1002 Simulation unit 1003 Characteristic parameter group 1004 Process model 2001 Control device input calculation unit 3001 Characteristic parameter model construction unit 3002 Simulation unit 4001 Model identification information 4002 Model construction unit 6001 Model construction unit 6002 Simulation unit
Claims (15)
前記プロセスモデルの挙動に影響を与える要素である前記制御対象の特性に応じた稼働実績を示す過去操業実績データから複数の異なる種類の前記特性を取得する第1の処理部と、
前記過去操業実績データに含まれる前記特性についての前記制御対象のプロセスの実績値と、所定の理論式で構築された前記プロセスモデルにより推定される前記制御対象のプロセスの推定値とが所定の条件を満たすような、前記プロセスモデルを補正するための特性パラメータを、前記特性ごとに算出する第2の処理部と、を有し、
前記第2の処理部は、複数の異なる種類の前記特性の組み合わせに関連する前記特性パラメータに基づいて、前記プロセスモデルを補正する、
を有することを特徴とするプロセスモデル構築システム。 A process model construction system that constructs a process model that models characteristics of a control target by a computer, comprising:
a first processing unit that acquires a plurality of different types of characteristics from past operation performance data that indicates operation performance according to the characteristics of the control object, which are elements that affect the behavior of the process model; and
a second processing unit that calculates, for each characteristic, a characteristic parameter for correcting the process model such that an actual value of the process to be controlled for the characteristic included in the past operation result data and an estimated value of the process to be controlled estimated by the process model constructed using a predetermined theoretical formula satisfy a predetermined condition;
the second processing unit corrects the process model based on the characteristic parameters associated with combinations of a plurality of different types of the characteristics;
A process model construction system comprising:
を有することを特徴とする請求項1に記載のプロセスモデル構築システム。 a third processing unit that creates a corrected process model using the characteristic parameters of the same characteristics as the characteristics included in characteristic information that indicates the characteristics of the controlled object and characteristic types included in the characteristics and that is input to the process model creation system, and that simulates the behavior of the controlled object process using the created process model;
2. The process model construction system according to claim 1, further comprising:
を有することを特徴とする請求項1に記載のプロセスモデル構築システム。 a fourth processing unit that calculates an input value for the controlled object using a predetermined algorithm and a feedback result of a control amount for the controlled object obtained from the controlled object, and performs an optimization calculation to find an input value that matches a desired operating condition for the controlled object;
2. The process model construction system according to claim 1, further comprising:
前記第3の処理部は、前記特性パラメータモデルに前記特性追加情報を入力して得られた前記特性パラメータの推定値を用いて補正した前記プロセスモデルを用いて、前記制御対象のプロセスの挙動をシミュレーションする、
ことを特徴とする請求項2に記載のプロセスモデル構築システム。 a fifth processing unit that constructs a characteristic parameter model for estimating the characteristic parameter of the characteristic by machine learning using characteristic additional information that associates the characteristic of the controlled object with feature information that is an element that affects the characteristic and corresponds to the characteristic for estimating the characteristic as an explanatory variable, and the characteristic parameter that corrects a process model of the controlled object for the characteristic as an objective variable;
the third processing unit simulates the behavior of the process to be controlled by using the process model corrected using the estimated value of the characteristic parameter obtained by inputting the characteristic additional information into the characteristic parameter model.
3. The process model construction system according to claim 2.
前記第2の処理部は、前記特性パラメータで補正した前記プロセスモデルと、補正前のプロセスモデルを構築したときに用いた前記過去操業実績データに含まれる実績値とを対応付けたモデル同定データを作成し、作成した当該モデル同定データに含まれる前記特性パラメータで補正した前記プロセスモデルと前記実績値とのペアに対して同定を実行するモデル同定処理を行い、
前記モデル同定処理において、前記モデル同定情報に定められた前記特性パラメータを、所定のアルゴリズムに基づいて選択し、選択した前記特性パラメータで前記プロセスモデルを補正する、
ことを特徴とする請求項1に記載のプロセスモデル構築システム。 the process model construction system has model identification information in which the characteristic parameters of the process model corresponding to one or more characteristics are stored;
the second processing unit creates model identification data that associates the process model corrected by the characteristic parameters with actual values included in the past operation result data used when constructing the process model before correction, and performs a model identification process that performs identification on a pair of the process model corrected by the characteristic parameters included in the created model identification data and the actual values;
In the model identification process, the characteristic parameters defined in the model identification information are selected based on a predetermined algorithm, and the process model is corrected with the selected characteristic parameters.
2. The process model construction system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のプロセスモデル構築システム。 the second processing unit calculates a statistical value based on the characteristic parameter calculated for each of the characteristics, and corrects the process model constructed using the predetermined theoretical formula by using the statistical characteristic parameter based on the calculated statistical value.
2. The process model construction system according to claim 1.
前記第1の処理部は、前記プロセスモデルのパラメータの初期値として、前記モデル同定処理により得られた前記特性パラメータにより補正されたプロセスモデルのパラメータを設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のプロセスモデル構築システム。 the second processing unit creates model identification data that associates the process model corrected by the characteristic parameters with actual values included in the past operation result data used when constructing the process model before correction, and performs a model identification process that performs identification on a pair of the process model corrected by the characteristic parameters included in the created model identification data and the actual values;
the first processing unit sets the parameters of the process model corrected by the characteristic parameters obtained by the model identification processing as initial values of the parameters of the process model.
2. The process model construction system according to claim 1.
前記第2の処理部は、前記特性パラメータのうちの少なくとも一部のパラメータを、前記入力部から入力されたパラメータに設定し、設定した当該パラメータ以外のパラメータについて、前記算出を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のプロセスモデル構築システム。 the process model construction system has an input unit that accepts input of the characteristic parameters,
the second processing unit sets at least some of the characteristic parameters to parameters input from the input unit, and performs the calculation for parameters other than the set parameters;
2. The process model construction system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のプロセスモデル構築システム。 when a difference between the result of the simulation and the control result of the control object exceeds a predetermined threshold, the third processing unit corrects the characteristic parameters of the process model so as to reduce the difference, and re-executes the simulation.
3. The process model construction system according to claim 2.
前記プロセスモデルの挙動に影響を与える要素である前記制御対象の特性に応じた稼働実績を示す過去操業実績データから複数の異なる種類の前記特性を取得する第1の処理部と、
前記過去操業実績データに含まれる前記特性についての前記制御対象のプロセスの実績値と、所定の機械学習で構築された前記プロセスモデルにより推定される前記制御対象の推定値との差分に基づいて、前記プロセスモデルを補正した特性モデルを、前記特性ごとに算出する第2の処理部と、を有し、
前記第2の処理部は、複数の異なる種類の前記特性の組み合わせに関連する前記特性モデルに基づいて、前記プロセスモデルを補正する、
ことを特徴とするプロセスモデル構築システム。 A process model construction system that constructs a process model that models characteristics of a control target by a computer, comprising:
a first processing unit that acquires a plurality of different types of characteristics from past operation performance data that indicates operation performance according to the characteristics of the control object, which are elements that affect the behavior of the process model; and
a second processing unit that calculates, for each characteristic, a characteristic model obtained by correcting the process model based on a difference between an actual value of the process of the controlled object for the characteristic included in the past operation result data and an estimated value of the controlled object estimated by the process model constructed by predetermined machine learning,
the second processing unit corrects the process model based on the characteristic model associated with a combination of a plurality of different types of the characteristics;
A process model construction system comprising:
前記稼働実績と前記プロセスモデルにより推定される前記制御対象の推定値とが所定の条件を満たすように前記制御対象の特性ごとに算出された、前記プロセスモデルを補正するための特性パラメータを含む出力情報であって、複数の異なる種類の前記特性の組み合わせに関連する前記特性パラメータを含む前記出力情報とを、処理前後の状態としてコンピュータの画面に表示する、
ことを特徴とするプロセスモデル構築システム。 Input information including past operational performance data indicating operation performance according to characteristics of a control object, which is an element that affects the behavior of the process model, and process models for modeling the characteristics of a plurality of different types of the control object obtained from the past operational performance data;
output information including characteristic parameters for correcting the process model, which are calculated for each characteristic of the controlled object so that the operation record and the estimated value of the controlled object estimated by the process model satisfy predetermined conditions , the output information including the characteristic parameters related to a combination of a plurality of different types of the controlled object, and the output information including the characteristic parameters related to a combination of a plurality of different types of the controlled object, are displayed on a computer screen as states before and after processing.
A process model construction system comprising:
ことを特徴とする請求項2に記載のプロセスモデル構築システム。 the third processing unit creates a corrected process model using input information including the characteristic information and simulation input information defining desired operating conditions for performing a simulation, and the characteristic parameters having the same characteristics as the characteristic information, and inputs the simulation input information into the created process model to execute the simulation, and displays output information including the results of the simulation obtained by executing the simulation on a screen of the computer as states before and after processing.
3. The process model construction system according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載のプロセスモデル構築システム。 the fourth processing unit displays, on a screen of the computer, as states before and after processing, input information including desired operating conditions for the controlled object, characteristic information indicating characteristics of the controlled object and characteristic types included in the characteristics, and output information including input values to the controlled object that match results of simulating the behavior of the process of the controlled object using a process model corrected using the characteristic parameters of the same characteristics as the characteristic information.
4. The process model construction system according to claim 3.
前記第2の処理部は、前記第1の機器および前記第1の品種についての前記制御対象のプロセスの実績値と前記制御対象のプロセスの推定値とが所定の条件を満たすような前記特性パラメータを、前記第1の機器および前記第1の品種ごとに算出し、少なくとも、算出した当該特性パラメータに基づいて、前記第1の機器にて前記第1の品種を生成する際の前記プロセスモデルを補正する、
ことを特徴とする請求項1に記載のプロセスモデル構築システム。 the first processing unit acquires, from the past operation performance data, a first device and a first product type that indicate characteristics of the control target;
the second processing unit calculates, for each of the first equipment and the first product type, the characteristic parameters such that an actual value of the process to be controlled and an estimated value of the process to be controlled for the first equipment and the first product type satisfy a predetermined condition, and corrects the process model when generating the first product type in the first equipment based on at least the calculated characteristic parameters;
2. The process model construction system according to claim 1.
前記プロセスモデルの挙動に影響を与える要素である前記制御対象の特性に応じた稼働実績を示す過去操業実績データから複数の異なる種類の前記特性を取得し、
前記過去操業実績データに含まれる前記特性についての前記制御対象のプロセスの実績値と、所定の理論式で構築された前記プロセスモデルにより推定される前記制御対象のプロセスの推定値とが所定の条件を満たすような、前記プロセスモデルを補正するための特性パラメータを、前記特性ごとに算出し、
複数の異なる種類の前記特性の組み合わせに関連する前記特性パラメータに基づいて、前記プロセスモデルを補正する、
ことを特徴とするプロセスモデル構築方法。 A process model construction method for constructing a process model that models characteristics of a control target by a computer, comprising the steps of:
acquiring a plurality of different types of characteristics from past operation performance data showing operation performance according to the characteristics of the control object, which are elements that affect the behavior of the process model;
calculating, for each characteristic, a characteristic parameter for correcting the process model such that an actual value of the process to be controlled for the characteristic included in the past operation record data and an estimated value of the process to be controlled estimated by the process model constructed using a predetermined theoretical formula satisfy a predetermined condition;
correcting the process model based on the characteristic parameters associated with a plurality of different types of combinations of the characteristics;
A process model construction method comprising:
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| JP2001209405A (en) | 2000-01-24 | 2001-08-03 | Hitachi Ltd | Plant control method and apparatus |
| JP2009169771A (en) | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Yokogawa Electric Corp | Plant operation support device |
| JP2019021032A (en) | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 株式会社Ihi | Simulation device and simulation method |
| JP2019159675A (en) | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | Apparatus, method and program for plant operation assistance |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3498894B2 (en) * | 1998-04-28 | 2004-02-23 | 株式会社日立製作所 | Control target identification method |
| JP2006072637A (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Toshiba Corp | Plant model construction device |
| JP5768834B2 (en) | 2013-04-12 | 2015-08-26 | 横河電機株式会社 | Plant model management apparatus and method |
| JP6677575B2 (en) | 2016-06-01 | 2020-04-08 | 株式会社神戸製鋼所 | Diagnostic device and diagnostic method for diagnosing operating state of rotating machine |
| JP6686151B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-04-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Model parameter value estimating device and method, program, recording medium storing program, model parameter value estimating system |
-
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-
2023
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001209405A (en) | 2000-01-24 | 2001-08-03 | Hitachi Ltd | Plant control method and apparatus |
| JP2009169771A (en) | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Yokogawa Electric Corp | Plant operation support device |
| JP2019021032A (en) | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 株式会社Ihi | Simulation device and simulation method |
| JP2019159675A (en) | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | Apparatus, method and program for plant operation assistance |
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