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JP7746673B2 - Parameter specifying device and parameter specifying method - Google Patents
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JP7746673B2 - Parameter specifying device and parameter specifying method - Google Patents

Parameter specifying device and parameter specifying method

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JP7746673B2
JP7746673B2 JP2021050825A JP2021050825A JP7746673B2 JP 7746673 B2 JP7746673 B2 JP 7746673B2 JP 2021050825 A JP2021050825 A JP 2021050825A JP 2021050825 A JP2021050825 A JP 2021050825A JP 7746673 B2 JP7746673 B2 JP 7746673B2
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Description

本発明は、鋳型の造型に用いる鋳物砂を混練して混練砂を生成する混練システムにおいて、混練砂の砂性状を適切に維持するためのパラメータを特定する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for identifying parameters for maintaining appropriate sand properties in a mixing system that mixes foundry sand to produce mixed sand used in molding molds.

粒子の特性を分析する技術が知られている。例えば特許文献1には、粒子を撮像した生画像に対して複数の画像処理アルゴリズム(モルフォロジー演算、ハフ変換、二値化処理、等)を実行し、画像処理アルゴリズムの異なる各テスト結果画像を一覧表示する粒子分析装置が記載されている。また、特許文献2には、最適化期間分の配合計画を最適化し、その求解した解を基に、各原材料の在庫推移及び品質・性状をシミュレートした結果から配合計画を立案する技術が記載されている。 Technologies for analyzing particle characteristics are known. For example, Patent Document 1 describes a particle analyzer that runs multiple image processing algorithms (morphological operations, Hough transform, binarization, etc.) on raw images of particles and displays a list of test result images for each different image processing algorithm. Furthermore, Patent Document 2 describes technology that optimizes a blending plan for an optimization period and, based on the solution obtained, creates a blending plan from the results of simulating the inventory trends and quality/properties of each raw material.

WO2017/195785号公報(2017年11月16日公開)WO2017/195785 publication (published on November 16, 2017) 特開2009-169823号公報(2009年7月30日公開)JP 2009-169823 A (published July 30, 2009)

ところで、鋳型を造型する造型ラインでは、混練砂の砂性状(例えば、コンパクタビリティ)を適切に維持することが重要である。混練砂の砂性状は混練システムに関する各種のパラメータ(例えば、混練砂の砂温、外気温、湿度、等)の変動に起因して変化してしまうため、砂性状を適切な値に維持することは困難な場合がある。上述の従来技術でも、混練システムにおいて適切な砂性状を維持することは困難であった。 In molding lines that produce casting molds, it is important to maintain the sand properties (e.g., compactability) of the mixed sand appropriately. Because the sand properties of the mixed sand change due to fluctuations in various parameters related to the mixing system (e.g., sand temperature of the mixed sand, ambient temperature, humidity, etc.), it can be difficult to maintain the sand properties at appropriate values. Even with the above-mentioned conventional technology, it was difficult to maintain appropriate sand properties in the mixing system.

本発明の一態様は、鋳物砂を混練して混練砂を生成する混練システムにおいて、目標とする混練砂の砂性状を維持するためのパラメータを特定する技術を実現することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to realize a technology for identifying parameters to maintain the target sand properties of mixed sand in a mixing system that mixes foundry sand to produce mixed sand.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るパラメータ特定装置は、パラメータ特定ステップを実行する一又は複数のプロセッサを備えている。また、本発明の一態様に係るパラメータ特定方法は、パラメータ特定ステップを含んでいる。 To solve the above problems, a parameter identification device according to one aspect of the present invention includes one or more processors that execute a parameter identification step. Furthermore, a parameter identification method according to one aspect of the present invention includes a parameter identification step.

そして、前記パラメータ特定装置、及び前記パラメータ特定方法において、特定ステップは、前記プロセッサが、鋳物砂、水、及び添加剤を混練して混練砂を生成する混練システムに関する複数のパラメータであって、前記混練砂の砂性状を表すパラメータを含む複数のパラメータについて、一部のパラメータから、残りのパラメータを特定するステップである。 In the parameter identification device and the parameter identification method, the identification step is a step in which the processor identifies the remaining parameters from a portion of a plurality of parameters related to a mixing system that mixes foundry sand, water, and additives to produce mixed sand, including parameters that represent the sand properties of the mixed sand.

本発明の一態様によれば、鋳物砂を混練して混練砂を生成する混練システムにおいて、目標とする混練砂の砂性状を維持するためのパラメータを特定することができる。 According to one aspect of the present invention, in a mixing system that mixes foundry sand to produce mixed sand, parameters can be identified to maintain the desired sand properties of the mixed sand.

本発明の第1の実施形態に係る砂性状制御システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a sand property control system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 図1の砂性状制御システムに含まれるパラメータ特定装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a parameter specifying device included in the sand property control system of FIG. 1. 図2のパラメータ特定装置が実施するパラメータ特定方法の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the flow of a parameter specifying method performed by the parameter specifying device of FIG. 2 . 遺伝的アルゴリズムを例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a genetic algorithm. パラメータ特定装置が実施する関係式特定ステップの流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the flow of a relational expression specifying step performed by the parameter specifying device. パラメータ特定装置が実施する処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the flow of processing performed by a parameter specifying device. クロスオーバーの内容を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the contents of a crossover. サブツリー突然変異の内容を例示する図である。FIG. 10 illustrates the contents of a subtree mutation. ホイスト突然変異の内容を例示する図である。FIG. 1 illustrates the contents of a hoist mutation. 点突然変異の内容を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the contents of point mutations. コンパクタビリティの実測値と予測値との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the actual measured value and the predicted value of compactability. 本発明の第2の実施形態に係る砂性状制御システムの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a sand property control system according to a second embodiment of the present invention. 図12の砂性状制御システムに含まれるパラメータ特定装置が実施するパラメータ特定方法の流れを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the flow of a parameter specifying method implemented by a parameter specifying device included in the sand property control system of FIG. 12. 学習済モデルと遺伝的アルゴリズムとを例示する図である。FIG. 1 illustrates an example of a trained model and a genetic algorithm. 図12の砂性状制御システムに含まれる機械学習装置の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of a machine learning device included in the sand property control system of FIG. 12. 図15の機械学習装置が実施する機械学習方法の流れを示すフローチャートである。16 is a flowchart showing the flow of a machine learning method performed by the machine learning device of FIG. 15 .

[第1の実施形態]
(砂性状制御システムの構成)
本発明の第1の実施形態に係る砂性状制御システムS1の構成について、図1を参照して説明する。図1は、砂性状制御システムS1の構成を示すブロック図である。
[First embodiment]
(Configuration of sand property control system)
The configuration of a sand property control system S1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the sand property control system S1.

砂性状制御システムS1は、混練砂の性状を制御するためのシステムである。砂性状制御システムS1は、図1に示すように、混練システム1と、データロガー2と、パラメータ特定装置3と、を含んでいる。 The sand property control system S1 is a system for controlling the properties of mixed sand. As shown in Figure 1, the sand property control system S1 includes a mixing system 1, a data logger 2, and a parameter identification device 3.

混練システム1は、鋳型の造型に用いる鋳物砂、水、及び添加剤を混練することによって混練砂を生成するためのシステムである。本実施形態において、混練システム1は、鋳物砂性状測定装置10と、鋳物砂投入装置11と、添加剤投入装置12と、注水装置13と、混練機14と、混練砂性状測定装置15と、センサ群16と、により構成されている。 The mixing system 1 is a system for producing mixed sand by mixing foundry sand, water, and additives used in molding a casting mold. In this embodiment, the mixing system 1 is composed of a foundry sand property measuring device 10, a foundry sand charging device 11, an additive charging device 12, a water injection device 13, a mixer 14, a mixed sand property measuring device 15, and a group of sensors 16.

鋳物砂性状測定装置10は、鋳物砂の砂性状(以下、「鋳物砂性状」とも記載する)を測定するための装置である。鋳物砂性状としては、例えば、鋳物砂の温度及び水分量が挙げられる。なお、鋳物砂の水分量とは、例えば、単位重量又は単位体積の鋳物砂に含まれる水分の重量又は体積のことを指す。鋳物砂性状測定装置10は、測定した鋳物砂性状を、データロガー2に提供する。 The molding sand property measuring device 10 is a device for measuring the sand properties of molding sand (hereinafter also referred to as "molding sand properties"). Examples of molding sand properties include the temperature and moisture content of the molding sand. Note that the moisture content of molding sand refers to, for example, the weight or volume of water contained in a unit weight or unit volume of molding sand. The molding sand property measuring device 10 provides the measured molding sand properties to the data logger 2.

鋳物砂投入装置11は、予め設定された投入量(以下、「鋳物砂投入量」とも記載する)の鋳物砂を混練機14に投入するための装置である。ここで、鋳物砂投入量とは、例えば、単位時間あたり(連続処理の場合)又は1回の処理あたり(バッチ処理の場合)に混練機14に投入する鋳物砂の重量又は体積のことを指す。鋳物砂投入装置11は、設定された鋳物砂投入量を、データロガー2に提供する。 The foundry sand charging device 11 is a device for charging a preset amount of foundry sand (hereinafter also referred to as the "foundry sand charging amount") into the mixer 14. Here, the foundry sand charging amount refers to, for example, the weight or volume of foundry sand charged into the mixer 14 per unit time (in the case of continuous processing) or per processing (in the case of batch processing). The foundry sand charging device 11 provides the set foundry sand charging amount to the data logger 2.

添加剤投入装置12は、予め設定された投入量(以下、「添加剤投入量」とも記載する)の添加剤を混練機14に投入するための装置である。ここで、添加剤投入量とは、例えば、単位時間あたり(連続処理の場合)又は1回の処理あたり(バッチ処理の場合)に混練機14に投入する添加剤の重量又は体積のことを指す。添加剤投入装置12は、測定された添加剤投入量を、データロガー2に提供する。 The additive dosing device 12 is a device for dosing a preset amount of additive (hereinafter also referred to as the "additive dosing amount") into the kneader 14. Here, the additive dosing amount refers to, for example, the weight or volume of additive added to the kneader 14 per unit time (in the case of continuous processing) or per processing (in the case of batch processing). The additive dosing device 12 provides the measured additive dosing amount to the data logger 2.

注水装置13は、予め設定された投入量(以下、「水分投入量」とも記載する)の水を混練機14に投入するための装置である。ここで、水分投入量とは、例えば、単位時間あたり(連続処理の場合)又は1回の処理あたり(バッチ処理の場合)に混練機14に投入する水分の重量又は体積のことを指す。注水装置13は、設定された水分投入量を、データロガー2に提供する。 The water injection device 13 is a device for injecting a preset amount of water (hereinafter also referred to as the "water input amount") into the mixer 14. Here, the water input amount refers to, for example, the weight or volume of water input into the mixer 14 per unit time (in the case of continuous processing) or per processing (in the case of batch processing). The water injection device 13 provides the set water input amount to the data logger 2.

混練機14は、予め設定された混練条件に従って、鋳物砂、水、及び添加剤を混練する装置である。混練条件としては、例えば、混練羽根の回転数(連続処理及びバッチ処理の場合)及び回転時間(バッジ処理の場合)が挙げられる。混練羽根の回転数とは、例えば、単位時間あたりに混練羽根が回転する回数のことを指す。また、混練羽根の回転時間とは、例えば、1回の処理において混練羽根が回転する時間のことを指す。混練機14は、設定された混練条件を、データロガー2に提供する。 The kneader 14 is a device that kneads foundry sand, water, and additives according to preset kneading conditions. Examples of kneading conditions include the rotation speed of the kneading blade (in the case of continuous processing and batch processing) and the rotation time (in the case of batch processing). The rotation speed of the kneading blade refers to, for example, the number of times the kneading blade rotates per unit time. The rotation time of the kneading blade refers to, for example, the time it takes for the kneading blade to rotate in one processing run. The kneader 14 provides the set kneading conditions to the data logger 2.

混練砂性状測定装置15は、混練砂の砂性状(以下、「混練砂性状」とも記載する)を測定するための装置である。混練砂性状としては、例えば、混練砂の温度、水分量、コンパクタビリティ(CB値)、及び通気度が挙げられる。なお、混練砂の水分量とは、例えば、単位重量又は単位体積の混練砂に含まれる水分の重量又は体積のことを指す。また、混練砂のコンパクタビリティとは、混練砂の粒子表面層の水分状態を表す値であり、生砂評価指標として用いられる値である。また、混練砂の通気度とは、例えば、鋳型内から逃げるガス(水素、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素等)の通りやすさのことを指す。混練砂性状測定装置15は、測定した混練砂性状を、データロガー2に提供する。 The mixed sand property measuring device 15 is a device for measuring the sand properties of mixed sand (hereinafter also referred to as "mixed sand properties"). Examples of mixed sand properties include the temperature, moisture content, compactibility (CB value), and air permeability of the mixed sand. The moisture content of mixed sand refers to, for example, the weight or volume of water contained in a unit weight or unit volume of mixed sand. The compactability of mixed sand is a value that represents the moisture state of the surface layer of mixed sand particles and is a value used as a green sand evaluation index. The air permeability of mixed sand refers to, for example, the ease with which gases (hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrocarbons, etc.) can pass through the mixed sand escaping from the mold. The mixed sand property measuring device 15 provides the measured mixed sand properties to the data logger 2.

センサ群16は、混練システム1の外部環境変数を測定するためのセンサの集合である。外部環境変数としては、例えば、混練システム1が設置された部屋の気温及び湿度が挙げられる。センサ群16を構成する各センサは、測定した外部環境変数を、データロガー2に提供する。 The sensor group 16 is a collection of sensors for measuring external environmental variables of the kneading system 1. Examples of external environmental variables include the temperature and humidity of the room in which the kneading system 1 is installed. Each sensor that makes up the sensor group 16 provides the measured external environmental variables to the data logger 2.

データロガー2は、混練システム1に関するパラメータ(以下、「混練パラメータ」とも記載する)を収集すると共に、収集した混練パラメータをパラメータ特定装置3に提供する。上述したように、混練パラメータには、鋳物砂性状(鋳物砂の温度及び水分量)、鋳物砂投入量、添加剤投入量、水分投入量、混練条件、混練砂性状(混練砂の温度、水分量、コンパクタビリティ、及び通気度)、及び外部環境変数(外部環境の温度及び湿度)が含まれる。 The data logger 2 collects parameters related to the mixing system 1 (hereinafter also referred to as "mixing parameters") and provides the collected mixing parameters to the parameter identification device 3. As described above, the mixing parameters include molding sand properties (molding sand temperature and moisture content), molding sand input amount, additive input amount, moisture input amount, mixing conditions, mixed sand properties (mixed sand temperature, moisture content, compactibility, and air permeability), and external environmental variables (external environmental temperature and humidity).

鋳物砂投入量、添加剤投入量、水分投入量、及び混練条件は、設定値であり、制御可能な混練パラメータである。以下、制御可能な混練パラメータを、混練パラメータx1,x2,…,xnと記載する。一方、鋳物砂性状、混練砂性状、及び外部環境変数は、測定値であり、制御不能な混練パラメータである。以下、混練砂性状以外の制御不能なパラメータを、y1,y2,…ymと記載し、混練砂性状をzと記載する。なお、混練砂性状については、混練砂の温度、水分量、コンパクタビリティ、及び通気度の何れか1つを混練砂性状zとして扱う。特に本実施形態においては、コンパクタビリティを混練砂性状zとして扱う。また、鋳物砂性状については、鋳物砂の温度及び水分量の何れか一方を制御不能な混練パラメータとして扱ってもよいし、鋳物砂の温度及び水分量の両方をそれぞれ制御不能な混練パラメータとして扱ってもよい。また、外部環境変数については、外部環境の温度及び湿度の何れか一方を制御不能な混練パラメータとして扱ってもよいし、外部環境の温度及び湿度の両方をそれぞれ制御不能な混練パラメータとして扱ってもよい。 The amount of foundry sand added, the amount of additives added, the amount of water added, and the mixing conditions are set values and are controllable mixing parameters. Hereinafter, controllable mixing parameters will be referred to as mixing parameters x1, x2, ..., xn. On the other hand, the foundry sand properties, mixed sand properties, and external environmental variables are measured values and are uncontrollable mixing parameters. Hereinafter, uncontrollable parameters other than the mixed sand properties will be referred to as y1, y2, ..., ym, and the mixed sand properties will be referred to as z. Regarding the mixed sand properties, any one of the temperature, water content, compactibility, and air permeability of the mixed sand is treated as the mixed sand property z. In particular, in this embodiment, compactability is treated as the mixed sand property z. Regarding the foundry sand properties, either the temperature or water content of the foundry sand may be treated as an uncontrollable mixing parameter, or both the temperature and water content of the foundry sand may be treated as uncontrollable mixing parameters. Furthermore, with regard to the external environmental variables, either the temperature or humidity of the external environment may be treated as an uncontrollable kneading parameter, or both the temperature and humidity of the external environment may be treated as uncontrollable kneading parameters.

パラメータ特定装置3は、混練が行われる度にデータロガー2から取得した混練パラメータのセット(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym,z)を記録する。混練がk回繰り返されると、1回目の混練において取得した混練パラメータのセットPS1、2回目の混練において取得した混練パラメータのセットPS2、…、k回目の混練において取得した混練パラメータのセットPSkがパラメータ特定装置3に蓄積される。その後、パラメータ特定装置3は、関係式特定ステップM11とパラメータ特定ステップM14とを含むパラメータ特定方法M1を実施する。関係式特定ステップM11は、蓄積されたパラメータのセットPS1~PSkを参照して、混練パラメータx1,x2,…,xn、y1,y2,…,ym,zの関係を表す非線形の関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を特定するステップである。パラメータ特定ステップM14は、関係式特定ステップM11にて特定された関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を用いて、混練砂性状zを目標値に一致させるために制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnをどのような値に設定すれば良いかを特定するステップである。パラメータ特定装置3の構成及びパラメータ特定方法M1の流れについては、参照する図面を代えて後述する。 The parameter identification device 3 records the set of kneading parameters (x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym, z) acquired from the data logger 2 each time kneading is performed. When kneading is repeated k times, the parameter identification device 3 stores the set of kneading parameters PS1 acquired in the first kneading, the set of kneading parameters PS2 acquired in the second kneading, ..., the set of kneading parameters PSk acquired in the kth kneading. The parameter identification device 3 then performs a parameter identification method M1, which includes a relational equation identification step M11 and a parameter identification step M14. The relational equation identification step M11 is a step in which the nonlinear relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) that represents the relationship between the kneading parameters x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym, z is identified by referring to the accumulated parameter sets PS1 to PSk. Parameter identification step M14 is a step in which, using the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) identified in relational equation identification step M11, the values to which the controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn should be set in order to make the mixed sand property z match the target value. The configuration of the parameter identification device 3 and the flow of parameter identification method M1 will be described later with reference to different drawings.

なお、本実施形態においては、混練パラメータx1,x2,…,xn、y1,y2,…,ym,zの関係を表す非線形の関係式として、混練砂性状zを目的変数とする関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を用いている。しかしながら、本発明は、これに限定されない。すなわち、混練パラメータx1,x2,…,xn、y1,y2,…,ym,zの関係を表す非線形の関係式として、混練砂性状z以外の混練パラメータを目的変数とする関係式を用いてもよい。 In this embodiment, the nonlinear relational expression expressing the relationship between the mixing parameters x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym, and z uses the relational expression z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym), with the mixed sand property z as the objective variable. However, the present invention is not limited to this. In other words, the nonlinear relational expression expressing the relationship between the mixing parameters x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym, and z may use a relational expression with a mixing parameter other than the mixed sand property z as the objective variable.

(パラメータ特定装置の構成)
パラメータ特定装置3の構成について、図2を参照して説明する。図2は、パラメータ特定装置3の構成を示すブロック図である。
(Configuration of parameter specifying device)
The configuration of the parameter specifying device 3 will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the parameter specifying device 3.

パラメータ特定装置3は、汎用コンピュータを用いて実現されており、プロセッサ31と、一次メモリ32と、二次メモリ33と、入出力インタフェース34と、通信インタフェース35と、バス36とを備えている。プロセッサ31、一次メモリ32、二次メモリ33、入出力インタフェース34、及び通信インタフェース35は、バス36を介して相互に接続されている。 The parameter identification device 3 is implemented using a general-purpose computer and includes a processor 31, a primary memory 32, a secondary memory 33, an input/output interface 34, a communication interface 35, and a bus 36. The processor 31, primary memory 32, secondary memory 33, input/output interface 34, and communication interface 35 are interconnected via the bus 36.

二次メモリ33には、パラメータ特定プログラムP2及び混練パラメータセットPSが格納されている。プロセッサ31は、二次メモリ33に格納されているパラメータ特定プログラムP2及び混練パラメータセットPSを一次メモリ32上に展開する。そして、プロセッサ31は、一次メモリ32上に展開されたパラメータ特定プログラムP2に含まれる命令に従って、パラメータ特定方法M1に含まれる各ステップを実行する。一次メモリ32上に展開された混練パラメータセットPSは、パラメータ特定方法M1の関係式特定ステップM11(後述)をプロセッサ31が実行する際に利用される。なお、パラメータ特定プログラムP2が二次メモリ33に格納されているとは、ソースコード、又は、ソースコードをコンパイルすることにより得られた実行形式ファイルが二次メモリ33に記憶されていることを指す。 The secondary memory 33 stores a parameter identification program P2 and a kneading parameter set PS. The processor 31 loads the parameter identification program P2 and the kneading parameter set PS stored in the secondary memory 33 onto the primary memory 32. The processor 31 then executes each step included in the parameter identification method M1 in accordance with the instructions included in the parameter identification program P2 loaded onto the primary memory 32. The kneading parameter set PS loaded onto the primary memory 32 is used when the processor 31 executes the relational equation identification step M11 (described below) of the parameter identification method M1. Note that the parameter identification program P2 being stored in the secondary memory 33 means that the source code or an executable file obtained by compiling the source code is stored in the secondary memory 33.

プロセッサ31として利用可能なデバイスとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphic Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、MPU(Micro Processing Unit)、FPU(Floating point number Processing Unit)、PPU(Physics Processing Unit)、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせを挙げることができる。プロセッサ31は、「演算装置」と呼ばれることもある。 Devices that can be used as processor 31 include, for example, a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), MPU (Micro Processing Unit), FPU (Floating Point Number Processing Unit), PPU (Physics Processing Unit), microcontroller, or a combination of these. Processor 31 is sometimes called a "computing device."

また、一次メモリ32として利用可能なデバイスとしては、例えば、半導体RAM(Random Access Memory)を挙げることができる。一次メモリ32は、「主記憶装置」と呼ばれることもある。また、二次メモリ33として利用可能なデバイスとしては、例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、ODD(Optical Disk Drive)、FDD(Floppy(登録商標) Disk Drive)、又は、これらの組み合わせを挙げることができる。二次メモリ33は、「補助記憶装置」と呼ばれることもある。なお、二次メモリ33は、パラメータ特定装置3に内蔵されていてもよいし、入出力インタフェース34又は通信インタフェース35を介してパラメータ特定装置3と接続された他のコンピュータ(例えば、クラウドサーバを構成するコンピュータ)に内蔵されていてもよい。なお、本実施形態においては、パラメータ特定装置3における記憶を2つのメモリ(一次メモリ32及び二次メモリ33)により実現しているが、これに限定されない。すなわち、パラメータ特定装置3における記憶を1つのメモリにより実現してもよい。この場合、例えば、そのメモリの或る記憶領域を一次メモリ32として利用し、そのメモリの他の記憶領域を二次メモリ33として利用すればよい。 Devices that can be used as the primary memory 32 include, for example, semiconductor RAM (Random Access Memory). The primary memory 32 is sometimes referred to as a "main storage device." Devices that can be used as the secondary memory 33 include, for example, flash memory, HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), ODD (Optical Disk Drive), FDD (Floppy (registered trademark) Disk Drive), or a combination thereof. The secondary memory 33 is sometimes referred to as an "auxiliary storage device." The secondary memory 33 may be built into the parameter identification device 3, or may be built into another computer (e.g., a computer constituting a cloud server) connected to the parameter identification device 3 via the input/output interface 34 or the communication interface 35. In this embodiment, the parameter identification device 3 uses two memories (the primary memory 32 and the secondary memory 33) to store data. However, this is not limiting. In other words, the parameter identification device 3 may use a single memory to store data. In this case, for example, one storage area of the memory can be used as primary memory 32, and another storage area of the memory can be used as secondary memory 33.

入出力インタフェース34には、入力デバイス及び/又は出力デバイスが接続される。入出力インタフェース34としては、例えば、USB(Universal Serial Bus)、ATA(Advanced Technology Attachment)、SCSI(Small Computer System Interface)、PCI(Peripheral Component Interconnect)などのインタフェースが挙げられる。入出力インタフェース34に接続される入力デバイスとしては、データロガー2が挙げられる。パラメータ特定方法M1において取得するデータは、データロガー2を介してパラメータ特定装置3に入力され、一次メモリ32に記憶される。また、入出力インタフェース34に接続される入力デバイスとしては、キーボード、マウス、タッチパッド、マイク、又は、これらの組み合わせが挙げられる。また、入出力インタフェース34に接続される出力デバイスとしては、ディスプレイ、プロジェクタ、プリンタ、スピーカ、ヘッドホン、又は、これらの組み合わせが挙げられる。パラメータ特定方法M1においてユーザに提供する情報は、これらの出力デバイスを介してパラメータ特定装置3から出力される。なお、パラメータ特定装置3は、ラップトップ型コンピュータのように、入力デバイスとして機能するキーボードと、出力デバイスとして機能するディスプレイとを、それぞれ内蔵してもよい。或いは、パラメータ特定装置3は、タブレット型コンピュータのように、入力デバイス及び出力デバイスの両方として機能するタッチパネルを内蔵していてもよい。 Input and/or output devices are connected to the input/output interface 34. Examples of the input/output interface 34 include interfaces such as USB (Universal Serial Bus), ATA (Advanced Technology Attachment), SCSI (Small Computer System Interface), and PCI (Peripheral Component Interconnect). An example of an input device connected to the input/output interface 34 is a data logger 2. Data acquired in parameter identification method M1 is input to the parameter identification device 3 via the data logger 2 and stored in the primary memory 32. Examples of input devices connected to the input/output interface 34 include a keyboard, mouse, touchpad, microphone, or a combination thereof. Examples of output devices connected to the input/output interface 34 include a display, projector, printer, speakers, headphones, or a combination thereof. Information provided to the user in parameter identification method M1 is output from the parameter identification device 3 via these output devices. Note that the parameter identification device 3 may have a built-in keyboard that functions as an input device and a built-in display that functions as an output device, like a laptop computer. Alternatively, the parameter identification device 3 may have a built-in touch panel that functions as both an input device and an output device, like a tablet computer.

通信インタフェース35には、ネットワークを介して他のコンピュータが有線接続又は無線接続される。通信インタフェース35としては、例えば、イーサネット(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)などのインタフェースが挙げられる。利用可能なネットワークとしては、PAN(Personal Area Network)、LAN(Local Area Network)、CAN(Campus Area Network)、MAN(Metropolitan Area Network)、WAN(Wide Area Network)、GAN(Global Area Network)、又は、これらのネットワークを含むインターネットワークが挙げられる。インターネットワークは、イントラネットであってもよいし、エクストラネットであってもよいし、インターネットであってもよい。パラメータ特定装置3が他のコンピュータに提供するデータは、これらのネットワークを介して送受信される。 Other computers are connected to the communication interface 35 via a network, either wired or wirelessly. Examples of the communication interface 35 include interfaces such as Ethernet (registered trademark) and Wi-Fi (registered trademark). Available networks include a PAN (Personal Area Network), LAN (Local Area Network), CAN (Campus Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network), GAN (Global Area Network), or an internetwork including these networks. The internetwork may be an intranet, an extranet, or the Internet. Data provided by the parameter identification device 3 to other computers is sent and received via these networks.

なお、本実施形態においては、単一のプロセッサ(プロセッサ31)を用いてパラメータ特定方法M1を実行する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、複数のプロセッサを用いてパラメータ特定方法M1を実行する構成を採用してもよい。この場合、連携してパラメータ特定方法M1を実行する複数のプロセッサは、単一のコンピュータに設けられ、バスを介して相互に通信可能に構成されていてもよいし、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相互に通信可能に構成されていてもよい。一例として、クラウドサーバを構成するコンピュータに内蔵されたプロセッサと、そのクラウドサーバの利用者が所有するコンピュータに内蔵されたプロセッサとが、連携してパラメータ特定方法M1を実行する態様などが考えられる。 Note that, while this embodiment employs a configuration in which parameter identification method M1 is executed using a single processor (processor 31), the present invention is not limited to this. That is, a configuration in which parameter identification method M1 is executed using multiple processors may also be employed. In this case, the multiple processors that cooperate to execute parameter identification method M1 may be provided on a single computer and configured to be able to communicate with each other via a bus, or may be distributed across multiple computers and configured to be able to communicate with each other via a network. As an example, a processor built into a computer that constitutes a cloud server and a processor built into a computer owned by a user of that cloud server may cooperate to execute parameter identification method M1.

また、本実施形態においては、パラメータ特定方法M1を実行するプロセッサ(プロセッサ31)と同じコンピュータに内蔵されたメモリ(二次メモリ33)に混練パラメータセットPSを格納する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、パラメータ特定方法M1を実行するプロセッサと異なるコンピュータに内蔵されたメモリに混練パラメータセットPSを格納する構成を採用してもよい。この場合、混練パラメータセットPSを格納するメモリが内蔵されたコンピュータは、パラメータ特定方法M1を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータとネットワークを介して相互に通信可能に構成される。一例として、クラウドサーバを構成するコンピュータに内蔵されたメモリに混練パラメータセットPSを格納し、そのクラウドサーバの利用者が所有するコンピュータに内蔵されたプロセッサがパラメータ特定方法M1を実行する態様などが考えられる。 Furthermore, in this embodiment, the kneading parameter set PS is stored in memory (secondary memory 33) built into the same computer as the processor (processor 31) that executes parameter identification method M1, but the present invention is not limited to this. That is, the kneading parameter set PS may be stored in memory built into a computer different from the processor that executes parameter identification method M1. In this case, the computer incorporating the memory that stores the kneading parameter set PS is configured to be able to communicate with the computer incorporating the processor that executes parameter identification method M1 via a network. As an example, the kneading parameter set PS may be stored in memory built into a computer that constitutes a cloud server, and parameter identification method M1 may be executed by a processor built into a computer owned by a user of the cloud server.

また、本実施形態においては、単一のメモリ(二次メモリ33)に混練パラメータセットPSを格納する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、複数のメモリに混練パラメータセットPSを分散して格納する構成を採用してもよい。この場合、混練パラメータセットPSを格納する複数のメモリは、単一のコンピュータ(パラメータ特定方法M1を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータであってもよいし、そうでなくてもよい)に設けられていてもよいし、複数のコンピュータ(パラメータ特定方法M1を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータを含んでいてもよいし、そうでなくてもよい)に分散して設けられていてもよい。一例として、クラウドサーバを構成する複数のコンピュータの各々に内蔵されたメモリに混練パラメータセットPSを分散して格納する構成などが考えられる。 Furthermore, while this embodiment employs a configuration in which the kneading parameter set PS is stored in a single memory (secondary memory 33), the present invention is not limited to this. That is, a configuration in which the kneading parameter set PS is distributed and stored in multiple memories may also be employed. In this case, the multiple memories storing the kneading parameter set PS may be provided in a single computer (which may or may not be a computer incorporating a processor that executes parameter identification method M1), or may be distributed and stored in multiple computers (which may or may not include a computer incorporating a processor that executes parameter identification method M1). As an example, a configuration in which the kneading parameter set PS is distributed and stored in memories incorporated in each of the multiple computers that make up the cloud server may be considered.

(パラメータ特定方法の流れ)
パラメータ特定方法M1の流れについて、図3を参照して説明する。図3は、パラメータ特定方法M1の流れを示すフローチャートである。
(Flow of parameter identification method)
The flow of the parameter specifying method M1 will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a flowchart showing the flow of the parameter specifying method M1.

パラメータ特定方法M1は、関係式特定ステップM11と、関係式出力ステップM12と、判定ステップM13と、パラメータ特定ステップM14と、制御ステップM15と、を含んでいる。 Parameter identification method M1 includes a relational equation identification step M11, a relational equation output step M12, a determination step M13, a parameter identification step M14, and a control step M15.

関係式特定ステップM11は、プロセッサ31が、二次メモリ33に格納されたパラメータのセットPS1,PS2,…,PSkを参照して、混練パラメータx1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym,zの関係を表す非線形の関係式を特定するステップである。本実施形態において、プロセッサ31は、遺伝的アルゴリズムを用いて関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を特定する。なお、関係式特定ステップM11の具体例については、参照する図面を代えて後述する。 The relational equation identification step M11 is a step in which the processor 31 references the parameter set PS1, PS2, ..., PSk stored in the secondary memory 33 to identify a nonlinear relational equation that represents the relationship between the kneading parameters x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym, and z. In this embodiment, the processor 31 uses a genetic algorithm to identify the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym). Specific examples of the relational equation identification step M11 will be described later with reference to different drawings.

関係式出力ステップM12は、プロセッサ31が、関係式特定ステップM11にて特定した関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を出力するステップである。本実施形態において、プロセッサ31は、関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)をディスプレイに出力(表示)する。このとき、プロセッサ31は、関係式を表すグラフをディスプレイに表示してもよい。 The relational equation output step M12 is a step in which the processor 31 outputs the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) identified in the relational equation identification step M11. In this embodiment, the processor 31 outputs (displays) the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) on a display. At this time, the processor 31 may also display a graph representing the relational equation on the display.

ディスプレイに出力された関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を目視により確認したユーザは、パラメータ特定装置3が特定した関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)が適切な関係式であるか否かを判断する。そして、この判断を終えたユーザは、判断結果をパラメータ特定装置3に入力するためのユーザ操作を行う。 The user visually checks the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) output on the display and determines whether the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) identified by the parameter identification device 3 is an appropriate relational equation. After completing this determination, the user then performs a user operation to input the determination result into the parameter identification device 3.

判定ステップM13は、プロセッサ31が、関係式特定ステップM11にて特定した関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)が適切な関係式であるか否かを、上述したユーザ操作に応じて判定するステップである。判定ステップM13にて「適切な関係式である」と判定された場合、プロセッサ31は、後述するパラメータ特定ステップM14を実行する。一方、判定ステップM13にて「適切な関係式でない」と判定された場合、プロセッサ31は、前述した関係式特定ステップM11以降の処理を再び実行する。なお、関係式特定ステップM11以降の処理を再び実行する場合、プロセッサ31は、関係式特定ステップM11において用いる混練パラメータのセットを変更したり、遺伝的アルゴリズムで用いるパラメータを変更したりする処理を行ってもよい。 Determination step M13 is a step in which processor 31 determines whether the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) identified in relational equation identification step M11 is an appropriate relational equation, in response to the user operation described above. If determination step M13 determines that the relational equation is "appropriate," processor 31 executes parameter identification step M14, described below. On the other hand, if determination step M13 determines that the relational equation is "not appropriate," processor 31 re-executes the processing from relational equation identification step M11 described above onward. Note that when re-executing the processing from relational equation identification step M11 onward, processor 31 may change the set of kneading parameters used in relational equation identification step M11 or change the parameters used in the genetic algorithm.

パラメータ特定ステップM14は、関係式特定ステップM11にて特定された関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を用いて、混練砂性状zを目標値に一致させるために、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnをどのような値に設定すれば良いかを特定するステップである。すなわち、本実施形態において、プロセッサ31は、混練砂の砂性状を表すパラメータを含む複数のパラメータの一部を関係式に代入して演算することにより、複数のパラメータの残りを特定する。 The parameter identification step M14 is a step in which, using the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) identified in the relational equation identification step M11, the values to which the controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn should be set are identified in order to make the mixed sand property z match the target value. That is, in this embodiment, the processor 31 identifies the remaining parameters by substituting some of the parameters, including the parameters representing the sand properties of the mixed sand, into the relational equation and performing calculations.

本実施形態において、プロセッサ31は、関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)に混練砂性状zの目標値と制御不能な混練パラメータy1,y2,…,ymの測定値とを代入することによって、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnを未知数とする方程式を得る。そして、プロセッサ31は、この方程式を解くことによって、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnの設定値を得る。なお、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnの個数が2個以上である場合、上記の方程式の解を一意に決定することはできない。この場合、プロセッサ31は、上記の方程式の解の少なくとも何れか1つを、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnの設定値とする。 In this embodiment, processor 31 obtains an equation with controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn as unknowns by substituting the target value of mixed sand property z and the measured values of uncontrollable mixing parameters y1, y2, ..., ym into the relational expression z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym). Processor 31 then solves this equation to obtain set values for controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn. Note that if the number of controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn is two or more, it is not possible to uniquely determine a solution to the above equation. In this case, processor 31 sets at least one of the solutions to the above equation as the set values for the controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn.

制御ステップM15は、プロセッサ31が、制御可能な混練パラメータの値がパラメータ特定ステップM14にて特定した設定値になるよう、混練システム1を制御するステップである。すなわち、本実施形態において、プロセッサ31は、パラメータ特定ステップM14にて特定したパラメータを用いて混練システム1を制御する。 Control step M15 is a step in which processor 31 controls kneading system 1 so that the values of the controllable kneading parameters become the set values identified in parameter identification step M14. That is, in this embodiment, processor 31 controls kneading system 1 using the parameters identified in parameter identification step M14.

本実施形態において、プロセッサ31は、鋳物砂投入量がパラメータ特定ステップM14にて特定した設定値になるよう、鋳物砂投入装置11を制御する。また、プロセッサ31は、添加剤投入量がパラメータ特定ステップM14にて特定した設定値になるよう、添加剤投入装置12を制御する。また、プロセッサ31は、水分投入量がパラメータ特定ステップM14にて特定した設定値になるよう、注水装置13を制御する。また、プロセッサ31は、混練条件の各々がパラメータ特定ステップM14にて特定した設定値になるよう、混練機14を制御する。 In this embodiment, the processor 31 controls the foundry sand charging device 11 so that the amount of foundry sand charged becomes the set value specified in the parameter specification step M14. The processor 31 also controls the additive charging device 12 so that the amount of additives charged becomes the set value specified in the parameter specification step M14. The processor 31 also controls the water injection device 13 so that the amount of water charged becomes the set value specified in the parameter specification step M14. The processor 31 also controls the kneader 14 so that each of the kneading conditions becomes the set value specified in the parameter specification step M14.

なお、本実施形態においては、混練パラメータx1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym,zの関係を表す非線形の関係式を特定するためのアルゴリズムとして、遺伝的アルゴリズムを用いている。しかしながら、本発明は、これに限定されない。すなわち、混練パラメータx1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym,zの関係を表す非線形の関係式を特定するためのアルゴリズムとして、ロジスティック回帰等の遺伝的アルゴリズム以外の非線形回帰アルゴリズムを用いてもよい。 In this embodiment, a genetic algorithm is used as the algorithm for identifying the nonlinear relational equation representing the relationship between the kneading parameters x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym, and z. However, the present invention is not limited to this. In other words, a nonlinear regression algorithm other than a genetic algorithm, such as logistic regression, may be used as the algorithm for identifying the nonlinear relational equation representing the relationship between the kneading parameters x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym, and z.

(関係式特定ステップの具体例)
パラメータ特定方法M1に含まれる関係式特定ステップM11の具体例について、図4及び図5を参照して説明する。図4は、遺伝的アルゴリズムGAを例示する図である。図5は、プロセッサ31が実行する関係式特定ステップM11の流れを示すフローチャートである。図4の例では、遺伝的アルゴリズムGAは、第一世代G1~第四世代G4を含む。
(Specific example of relational expression specifying step)
A specific example of the relational equation specifying step M11 included in the parameter specifying method M1 will be described with reference to Figs. 4 and 5. Fig. 4 is a diagram illustrating a genetic algorithm GA. Fig. 5 is a flowchart showing the flow of the relational equation specifying step M11 executed by the processor 31. In the example of Fig. 4, the genetic algorithm GA includes first to fourth generations G1 to G4.

本具体例に係る関係式特定ステップM11においては、遺伝的アルゴリズムGAを用いて関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を特定する。ここで、遺伝的アルゴリズムGAは、解の候補を遺伝子で表現した個体iを複数用意し、適応度Diの高い個体iを優先的に選択して交叉、突然変異などの操作を繰り返しながら解を探索するアルゴリズムのことを指す。本実施形態において、個体iは、非線形の関係式をツリー構造で表したものであり、関係式に含まれる演算子及び引数がツリーのノードで表される。適応度Diは適応度関数によって与えられる。 In the relational equation identification step M11 in this specific example, a genetic algorithm (GA) is used to identify the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym). Here, the genetic algorithm (GA) refers to an algorithm that prepares multiple individuals i, each of which represents a solution candidate using genes, preferentially selects individuals i with high fitness levels Di, and searches for a solution by repeating operations such as crossover and mutation. In this embodiment, the individuals i represent a nonlinear relational equation in a tree structure, with the operators and arguments included in the relational equation represented by the nodes of the tree. The fitness level Di is given by a fitness function.

プロセッサ31は、所定のモジュール(以下、「Aモジュール」という)を用いて関係式特定ステップM11を実行する。Aモジュールは、遺伝的アルゴリズムを実行するモジュールである。Aモジュールでは、プロセッサ31は、まず、新しいデータを予測するために、既知の独立変数とそれらの従属変数ターゲットの間の関係を表す単純なランダム式の母集団を作成することから始める。次に、プロセッサ31は、遺伝子操作を受ける集団から最も適した個体を選択することにより、集団を進化させて次の世代の集団を生成する。上記の操作により、上記関係を最もよく示す関係式が特定される。 Processor 31 executes the relational equation identification step M11 using a predetermined module (hereinafter referred to as "Module A"). Module A is a module that executes a genetic algorithm. In Module A, Processor 31 begins by creating a population of simple random equations that represent the relationships between known independent variables and their dependent variable targets in order to predict new data. Processor 31 then evolves the population to generate the next generation of population by selecting the fittest individuals from the population to be genetically manipulated. Through the above operations, a relational equation that best represents the above relationship is identified.

本具体例では、Aモジュールとして、遺伝的プログラミングを実行するモジュールが用いられる。遺伝的プログラミングとは、遺伝的アルゴリズムを拡張したものであり、遺伝子型の表現としてツリー構造を用いる。なお、図5に示す関係式特定ステップM11の流れは例示であり、遺伝的アルゴリズムGAを用いた関係式の特定方法は図5に示した方法に限定されるものではない。遺伝的アルゴリズムGAを用いた関係式の特定方法として、他の種々の手法が採用され得る。 In this specific example, a module that executes genetic programming is used as module A. Genetic programming is an extension of genetic algorithms, and uses a tree structure to represent genotypes. Note that the flow of relational equation identification step M11 shown in Figure 5 is an example, and the method of identifying a relational equation using a genetic algorithm GA is not limited to the method shown in Figure 5. Various other methods can be used as a method of identifying a relational equation using a genetic algorithm GA.

ステップM121において、プロセッサ31は、混練パラメータセットPSを取得する。本動作例では、プロセッサ31は、二次メモリ33に記憶された混練パラメータセットPSを読み出すことにより、混練パラメータセットPSを取得する。 In step M121, the processor 31 acquires the kneading parameter set PS. In this operation example, the processor 31 acquires the kneading parameter set PS by reading the kneading parameter set PS stored in the secondary memory 33.

ステップM122において、プロセッサ31は、遺伝的アルゴリズムGAで用いるパラメータ(以下「個体パラメータ」という)を取得する。個体パラメータは例えば、生成個体数N、トーナメントサイズNt、交叉確率Pc、突然変異確率Pms、進化世代数Ng、構文木に用いる演算子Oj、構文木の最大の深さd、事象発生確率Pk1~Pk5を含む。各個体パラメータの値は例えば、ユーザがパラメータ特定装置3に入力する。 In step M122, the processor 31 acquires parameters (hereinafter referred to as "individual parameters") used in the genetic algorithm GA. The individual parameters include, for example, the number of individuals to be generated N, the tournament size Nt, the crossover probability Pc, the mutation probability Pms, the number of evolutionary generations Ng, the operator Oj used in the syntax tree, the maximum depth d of the syntax tree, and the event occurrence probabilities Pk1 to Pk5. The value of each individual parameter is input to the parameter identification device 3, for example, by the user.

生成個体数Nは、集合に含める個体iの数を表す。トーナメントサイズNtは、現世代の集合からランダムに選択する個体iの数である。突然変異確率Pmsは、遺伝子が突然変異をする確率である。構文木に用いる演算子Oiは、例えば、Max、Min、sqrt(ルート)、log(自然対数)、+、-、×、÷、sin(ラジアン)、cos(ラジアン)、tan(ラジアン)、abs、neg、invである。Maxは、最大値を選択する演算子である。Minは、最小値を選択する演算子である。negは符号をマイナスにする演算子である。invはゼロに近い引数を0にする演算子である。 The number of generated individuals N represents the number of individuals i to be included in the set. The tournament size Nt is the number of individuals i to be randomly selected from the set of the current generation. The mutation probability Pms is the probability that a gene will mutate. Operators Oi used in syntax trees include, for example, Max, Min, sqrt (root), log (natural logarithm), +, -, ×, ÷, sin (radians), cos (radians), tan (radians), abs, neg, and inv. Max is an operator that selects the maximum value. Min is an operator that selects the minimum value. neg is an operator that negates the sign. inv is an operator that sets arguments close to zero to 0.

事象発生確率Pk1~Pk5は、次世代の集合を進化させる操作として操作m1~m5がそれぞれ選択される確率である。プロセッサ31は、操作m1~m5のいずれかの方法で次世代の集合を進化させる。事象発生確率Pk1~Pk5の総和は1とする。一例として、事象発生確率Pk1、Pk2、Pk3、Pk4、Pk5の値は、それぞれ、「0.1」、「0.2」、「0.3」、「0.4」、「0.1」である。操作m1~m5については参照する図面を代えて後述する。 Event occurrence probabilities Pk1 to Pk5 are the probabilities that operations m1 to m5 will be selected as operations to evolve the next-generation set. Processor 31 evolves the next-generation set using one of operations m1 to m5. The sum of event occurrence probabilities Pk1 to Pk5 is 1. As an example, the values of event occurrence probabilities Pk1, Pk2, Pk3, Pk4, and Pk5 are "0.1," "0.2," "0.3," "0.4," and "0.1," respectively. Operations m1 to m5 will be described later with reference to different drawings.

ステップM123において、プロセッサ31は、指定された個体パラメータ(構文木に用いる演算子Oi、構文木の最大の深さd、等)に基づいて、N個の個体iをランダムに生成し、最初の現世代となるN個の個体iの集合を生成する。 In step M123, processor 31 randomly generates N individuals i based on specified individual parameters (operator Oi to be used in the syntax tree, maximum depth d of the syntax tree, etc.), and generates a set of N individuals i that will become the initial current generation.

ステップM124において、プロセッサ31は、現世代の集合に含まれる個体iのそれぞれの適応度Diを算出する。適応度Diは、適応度関数によって与えられる。 In step M124, the processor 31 calculates the fitness Di of each individual i included in the set of the current generation. The fitness Di is given by the fitness function.

ステップM125において、プロセッサ31は、現世代の集合からトーナメントサイズNtの数の個体iをランダムに取り出し、その中で最も適応度Diの高い個体iを選択し、次世代の集合に追加する。ステップM125において選択された個体i、すなわち、次世代の集合に追加された個体iを「勝者ツリー」ともいう。 In step M125, processor 31 randomly selects individuals i equal to the tournament size Nt from the current generation set, selects the individual i with the highest fitness Di among them, and adds it to the next generation set. The individual i selected in step M125, i.e., the individual i added to the next generation set, is also referred to as the "winning tree."

プロセッサ31は、次世代の個体数が現世代と同じN個になるまで、すなわち次世代の個体数がNに達していない間は(ステップM126;NO)、ステップM125の処理を繰り返す。プロセッサ21は、次世代の個体数がNに達すると(ステップM126;YES)ステップM127の処理を実行する。 Processor 31 repeats the processing of step M125 until the number of individuals in the next generation reaches N, the same as the current generation, i.e., while the number of individuals in the next generation has not reached N (step M126; NO). When the number of individuals in the next generation reaches N (step M126; YES), processor 21 executes the processing of step M127.

ステップM127において、プロセッサ31は、次世代の集合を進化させる処理を実行する。なお、ステップM127の詳細については、参照する図面を代えて後述する。 In step M127, processor 31 executes a process to evolve the next-generation set. Details of step M127 will be described later with reference to different drawings.

ステップM130において、プロセッサ31は、次世代の集合を現世代の集合に上書きする。ステップM131において、プロセッサ31は、進化世代数Ngに達したかを判定する。進化世代数Ngに達していない場合(ステップM131;NO)、プロセッサ31はステップM124の処理に戻る。一方、進化世代数Ngに達している場合(ステップM131;YES)、プロセッサ31は、ステップM132の処理に進む。 In step M130, processor 31 overwrites the next-generation set on the current-generation set. In step M131, processor 31 determines whether the number of evolutionary generations Ng has been reached. If the number of evolutionary generations Ng has not been reached (step M131; NO), processor 31 returns to the processing of step M124. On the other hand, if the number of evolutionary generations Ng has been reached (step M131; YES), processor 31 proceeds to the processing of step M132.

ステップM132において、プロセッサ31は、現世代の集合に含まれる個体iの中から適応度Diが最も高い個体iを特定する。以上の処理により、プロセッサ31は、複数の混練パラメータの関係を表す非線形の関係式を特定する。 In step M132, processor 31 identifies the individual i with the highest fitness Di from among the individuals i included in the set of the current generation. Through the above processing, processor 31 identifies a nonlinear relational expression that represents the relationship between multiple blending parameters.

図6は、プロセッサ31が実行するステップM127の流れを例示するフローチャートである。ステップM201において、プロセッサ31は、ユーザにより設定された事象発生確率Pk1~Pk5に基づき、操作m1~m5のいずれかを選択する。操作m1を選択した場合(ステップM201;「操作m1」)、プロセッサ31は、ステップM202の処理に進む。操作m2を選択した場合(ステップM201;「操作m2」)、プロセッサ31は、ステップM211の処理に進む。操作m3を選択した場合(ステップM201;「操作m3」)、プロセッサ31は、ステップM221の処理に進む。操作m4を選択した場合(ステップM201;「操作m4」)、プロセッサ31は、ステップM231の処理に進む。操作m5を選択した場合(ステップM201;「操作m5」)、プロセッサ31は、処理を終了する。 Figure 6 is a flowchart illustrating the flow of step M127 executed by processor 31. In step M201, processor 31 selects one of operations m1 to m5 based on the event occurrence probabilities Pk1 to Pk5 set by the user. If operation m1 is selected (step M201; "operation m1"), processor 31 proceeds to processing of step M202. If operation m2 is selected (step M201; "operation m2"), processor 31 proceeds to processing of step M211. If operation m3 is selected (step M201; "operation m3"), processor 31 proceeds to processing of step M221. If operation m4 is selected (step M201; "operation m4"), processor 31 proceeds to processing of step M231. If operation m5 is selected (step M201; "operation m5"), processor 31 terminates processing.

操作m1は、クロスオーバーである。クロスオーバーとは、個体間で遺伝物質を混合する方法である。クロスオーバーの場合、ステップM202において、プロセッサ31は、次世代の集合に含まれる勝者ツリーについて、各勝者ツリーに含まれるサブツリーをランダムに選択する。 Operation m1 is crossover. Crossover is a method of mixing genetic material between individuals. In the case of crossover, in step M202, processor 31 randomly selects subtrees included in each winning tree for the next generation set.

ステップM203において、プロセッサ31は、ドナー用の次世代の集合を生成する。ステップM203の処理の内容は、図6のステップM123~M125の内容と同様である。すなわち、プロセッサ31は、まず、ユーザにより指定された個体パラメータに基づいて、N個の個体iをランダムに生成し、N個の個体iの集合(以下「ドナー集合」という)を生成する。次いで、プロセッサ31は、ドナー集合に含まれる個体iのそれぞれの適応度Diを算出する。次いで、プロセッサ31は、ドナー集合からトーナメントサイズNtの数の個体iをランダムに取り出し、その中で最も適応度Diの高い個体iを選択し、次世代のドナー集合に追加する。この処理により選択される個体iを「ドナーツリー」ともいう。プロセッサ31は、次世代のドナーツリーの数がNになるまで、ドナーツリーの選択処理を繰り返す。 In step M203, processor 31 generates a next-generation set for donors. The processing content of step M203 is the same as the processing content of steps M123 to M125 in Figure 6. That is, processor 31 first randomly generates N individuals i based on individual parameters specified by the user, and generates a set of N individuals i (hereinafter referred to as the "donor set"). Next, processor 31 calculates the fitness Di of each individual i included in the donor set. Next, processor 31 randomly selects individuals i equal to the tournament size Nt from the donor set, selects the individual i with the highest fitness Di among them, and adds it to the next-generation donor set. The individual i selected by this process is also referred to as the "donor tree." Processor 31 repeats the donor tree selection process until the number of next-generation donor trees reaches N.

ステップM204において、プロセッサ31は、ドナーツリーに含まれるサブツリー(以下「ドナーサブツリー」という)をランダムに選択する。 In step M204, processor 31 randomly selects a subtree included in the donor tree (hereinafter referred to as the "donor subtree").

ステップM205において、プロセッサ31は、勝者ツリーにおいてサブツリーの入れ替えを行う。本実施形態では、プロセッサ31は、勝者ツリーからステップM202で選択したサブツリー取り除き、そのサブツリーがあった箇所にステップM203で選択したドナーサブツリーを移植する。すなわち、プロセッサ31は、勝者ツリーに含まれるサブツリーをドナーサブツリーで置換する。このサブツリーが置換された勝者ツリーが、次世代の子孫(個体)となる。 In step M205, processor 31 replaces the subtrees in the winning tree. In this embodiment, processor 31 removes the subtree selected in step M202 from the winning tree and transplants the donor subtree selected in step M203 into the location where the subtree was previously located. In other words, processor 31 replaces the subtree included in the winning tree with the donor subtree. The winning tree with the replaced subtree becomes the descendant (individual) of the next generation.

操作m2は、サブツリーを突然変異させる操作である。サブツリーを突然変異させることにより、絶滅した機能とオペレーターを集団に再導入し、多様性を維持することができる。この場合、ステップM211において、プロセッサ31は、勝者ツリーに含まれるサブツリーをランダムに選択する。 Operation m2 is an operation for mutating a subtree. By mutating a subtree, extinct functions and operators can be reintroduced into the population, maintaining diversity. In this case, in step M211, processor 31 randomly selects a subtree to be included in the winning tree.

ステップM212において、プロセッサ31は、サブツリーをランダムに生成する。ステップM213において、プロセッサ31は、勝者ツリーにおいてサブツリーの入れ替えを行う。本実施形態では、プロセッサ31は、勝者ツリーからステップM202で選択したサブツリーを取り除き、取り除いたサブツリーがあった箇所に、ステップM212で生成したサブツリーを移植する。すなわち、プロセッサ31は、勝者ツリーに含まれるサブツリーをステップM212で生成したサブツリーで置換する。このサブツリーが置換された勝者ツリーが、次世代の子孫(個体)となる。 In step M212, processor 31 randomly generates a subtree. In step M213, processor 31 replaces the subtrees in the winning tree. In this embodiment, processor 31 removes the subtree selected in step M202 from the winning tree and transplants the subtree generated in step M212 into the location of the removed subtree. In other words, processor 31 replaces the subtree included in the winning tree with the subtree generated in step M212. The winning tree with the replaced subtree becomes the descendant (individual) of the next generation.

操作m3は、ホイスト突然変異である。ホイスト突然変異は、ツリーの膨らみと戦う突然変異操作である。ステップM221において、プロセッサは、勝者ツリーに含まれるサブツリーをランダムに選択する。ステップM222において、プロセッサ31は、ステップM221で選択したサブツリーに含まれるサブツリーをランダムに選択する。 Operation m3 is hoist mutation. Hoist mutation is a mutation operation that combats tree growth. In step M221, the processor randomly selects a subtree to be included in the winning tree. In step M222, processor 31 randomly selects a subtree to be included in the subtree selected in step M221.

ステップM223において、プロセッサ31は、ステップM222で選択したサブツリーを、元のサブツリー(ステップM221で選択したサブツリー)の位置まで巻き上げる。このサブツリーが巻き上げられた勝者ツリーが、次世代の子孫(個体)となる。 In step M223, processor 31 rolls up the subtree selected in step M222 to the position of the original subtree (the subtree selected in step M221). The winning tree into which this subtree is rolled up becomes the descendant (individual) of the next generation.

操作m4は、点突然変異である。点突然変異は、多様性を維持するために、絶滅した関係式と演算子を集団に再導入する操作である。ステップM231において、プロセッサ31は、勝者ツリーのノードをランダムに選択する。ステップM232において、プロセッサ31は、ステップM231で選択したノードを、他のノードに置換する。これにより、勝者ツリーの表す関係式は、元のノードと同じ数の引数を必要とする他の関係式に置き換えられる。置き換えにより得られる勝者ツリーが、次世代の子孫(個体)となる。 Operation m4 is point mutation. Point mutation is an operation that reintroduces extinct relations and operators into a population in order to maintain diversity. In step M231, processor 31 randomly selects a node in the winning tree. In step M232, processor 31 replaces the node selected in step M231 with another node. As a result, the relational expression represented by the winning tree is replaced with another relational expression that requires the same number of arguments as the original node. The winning tree obtained by the replacement becomes the offspring (individual) of the next generation.

操作m5は、再生である。この場合、勝者ツリーは複製され、変更されることなく次の世代に含められる。 Operation m5 is regeneration, in which the winning tree is replicated and included in the next generation without modification.

図7~図10は、勝者ツリーに対して行われる操作の内容を例示する図である。図7は、操作m1(クロスオーバー)の内容を例示する図である。図7の例では、勝者ツリーtr11のサブツリーtr111が、ドナーツリーtr12のサブツリーtr121で置換され、勝者ツリーtr13となる。勝者ツリーtr13が、次世代の子孫(個体)となる。 Figures 7 to 10 are diagrams illustrating the operations performed on the winning tree. Figure 7 is a diagram illustrating the operation m1 (crossover). In the example of Figure 7, subtree tr111 of winning tree tr11 is replaced with subtree tr121 of donor tree tr12, resulting in winning tree tr13. Winning tree tr13 becomes the descendant (individual) of the next generation.

図8は、操作m2(サブツリー突然変異)の内容を例示する図である。図8の例では、勝者ツリーtr11のサブツリーtr111が、サブツリーtr22で置換され、勝者ツリーtr23となる。勝者ツリーtr23が、次世代の子孫(個体)となる。 Figure 8 is a diagram illustrating the contents of operation m2 (subtree mutation). In the example in Figure 8, subtree tr111 of winner tree tr11 is replaced with subtree tr22, resulting in winner tree tr23. Winner tree tr23 becomes the descendant (individual) of the next generation.

図9は、操作m3(ホイスト突然変異)の内容を例示する図である。図9の例では、勝者ツリーtr11のサブツリーtr1121が、サブツリーtr112の位置まで巻き上げられ、勝者ツリーtr31となる。勝者ツリーtr31が、次世代の子孫(個体)となる。 Figure 9 is a diagram illustrating the contents of operation m3 (hoist mutation). In the example in Figure 9, subtree tr1121 of winner tree tr11 is hoisted up to the position of subtree tr112, becoming winner tree tr31. Winner tree tr31 becomes the descendant (individual) of the next generation.

図10は、操作m4(点突然変異)の内容を例示する図である。図10の例では、勝者ツリーtr11に含まれるノードn21及びノードn34が、ノードn421及びノードn434に置換され、勝者ツリーtr41となる。勝者ツリーtr41が、次世代の子孫(個体)となる。 Figure 10 is a diagram illustrating the contents of operation m4 (point mutation). In the example of Figure 10, nodes n21 and n34 included in winner tree tr11 are replaced with nodes n421 and n434, resulting in winner tree tr41. Winner tree tr41 becomes the descendant (individual) of the next generation.

(関係式の妥当性)
関係式特定ステップM11にて特定される関係式の妥当性を検証するために、混練パラメータを定期的に繰り返し収集した。そして、コンパクタビリティを目的変数zとし、鋳物砂投入量、添加剤投入量、混練条件、及び水分投入量を制御可能な説明変数x1,x2,…,xnとし、外部環境変数、混練砂性状、及び鋳物砂性状を制御不能な説明変数y1,y2,…,ymとする関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)を、関係式特定ステップM11の具体例として上述した方法に従って特定した。そして、コンパクタビリティ(CB値)の実測値と、コンパクタビリティ以外の混練パラメータの実測値を関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)に代入することにより得られたコンパクタビリティ(CB値)の予測値とを、プロットした。その結果を、図11に示す。
(Validity of the relational expression)
To verify the validity of the relational equation identified in the relational equation identifying step M11, mixing parameters were periodically and repeatedly collected. Then, a relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) was identified using the method described above as a specific example of the relational equation identifying step M11. The relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) was identified using the objective variable z, the controllable explanatory variables x1, x2, ..., xn representing the amount of molding sand charged, the amount of additives charged, the mixing conditions, and the amount of water charged, and the uncontrollable explanatory variables y1, y2, ..., ym representing the external environmental variables, the properties of the mixed sand, and the properties of the molding sand. The actual measured values of compactability (CB value) and the predicted values of compactability (CB value) obtained by substituting the actual measured values of the mixing parameters other than compactability into the relational equation z = f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym) were plotted. The results are shown in FIG. 11 .

図11において、実線で示したグラフは、コンパクタビリティの予測値であり、点で示したプロットは、コンパクタビリティの実測値である。図11によれば、コンパクタビリティの予測値がコンパクタビリティの実測値を良く近似していることが分かる。このことは、関係式特定ステップM11にて特定される関係式が妥当であることを示している。 In Figure 11, the solid line graph represents predicted values of compactability, and the dotted plots represent actual measured values of compactability. Figure 11 shows that the predicted values of compactability closely approximate the actual measured values of compactability. This indicates that the relational expression identified in relational expression identification step M11 is valid.

[第2の実施形態]
(砂性状制御システムの構成)
本発明の第2の実施形態に係る砂性状制御システムS2の構成について、図12を参照して説明する。図12は、砂性状制御システムS2の構成を示すブロック図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
Second Embodiment
(Configuration of sand property control system)
The configuration of a sand property control system S2 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 12. Fig. 12 is a block diagram showing the configuration of the sand property control system S2. For ease of explanation, members having the same functions as those described in the above embodiment will be denoted by the same reference numerals, and their description will not be repeated.

砂性状制御システムS2は、混練システム1と、パラメータ特定装置3Bと、データロガー2と、外部環境センサ群4と、機械学習装置5と、を備えている。これらのうち、混練システム1及びデータロガー2は、上述の第1の実施形態と同様の構成を有する。 The sand property control system S2 includes a mixing system 1, a parameter identification device 3B, a data logger 2, a group of external environment sensors 4, and a machine learning device 5. Of these, the mixing system 1 and the data logger 2 have the same configuration as in the first embodiment described above.

機械学習装置5は、機械学習方法M2を実施するための装置である。機械学習方法M2は、データロガー2から提供されたデータを用いて学習用データセットである混練パラメータセットPSを構築すると共に、混練パラメータセットPSを用いた機械学習(教師あり学習)によって学習済モデルLM1を構築するための方法である。学習済モデルLM1としては、例えば、畳み込みニューラルネットワークや再帰型ニューラルネットワークなどのニューラルネットワークモデル、線形回帰などの回帰モデル、又は、回帰木などの木モデルなどのアルゴリズムを用いることができる。機械学習装置5の構成及び機械学習方法M2の流れの詳細については、参照する図面を代えて後述する。 The machine learning device 5 is a device for implementing the machine learning method M2. The machine learning method M2 is a method for constructing a kneading parameter set PS, which is a learning dataset, using data provided by the data logger 2, and for constructing a learned model LM1 through machine learning (supervised learning) using the kneading parameter set PS. The learned model LM1 can be based on algorithms such as neural network models such as convolutional neural networks and recurrent neural networks, regression models such as linear regression, or tree models such as regression trees. Details of the configuration of the machine learning device 5 and the flow of the machine learning method M2 will be described later with reference to the accompanying drawings.

学習済モデルLM1は、入力データと出力データとの相関関係を機械学習した学習済モデルである。学習済モデルLM1の入力は、複数の混練パラメータのうちの一部のパラメータである。学習済モデルLM1の入力は例えば、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xn、及び、制御不能な混練パラメータy1,y2,…,ymを含む。 The trained model LM1 is a trained model that has machine-learned the correlation between input data and output data. The input of the trained model LM1 is a subset of multiple blending parameters. The input of the trained model LM1 includes, for example, controllable blending parameters x1, x2, ..., xn, and uncontrollable blending parameters y1, y2, ..., ym.

学習済モデルLM1の出力は、複数の混練パラメータのうちの残りの混練パラメータを含む。学習済モデルLM1の出力は、例えば、混練砂性状zを含む。 The output of the trained model LM1 includes the remaining mixing parameters from among the multiple mixing parameters. The output of the trained model LM1 includes, for example, the mixed sand property z.

〔パラメータ特定装置〕
パラメータ特定装置3Bは、データ収集装置311を備える。データ収集装置311は、学習済モデルLM1への入力データと学習済モデルLM1からの出力データとを一時的に保持し、次段の非線形回帰アルゴリズム(例えば、遺伝的アルゴリズムGA)に保持した入力データと出力データとを入力する。データ収集装置311は例えば、半導体メモリ、ハードディスク等の情報記憶手段(例えば、二次メモリ33)と入出力手段を備えたバッファである。なお、図12の例では、データ収集装置311がパラメータ特定装置3Bに含まれる構成を例示しているが、データ収集装置311がパラメータ特定装置3Bと別体の装置として構成されていてもよい。また、データ収集装置311は、ハードウェア単体で構成されてもよく、また、ハードウェアとソフトウェアとにより構成されてもよい。
[Parameter Identification Device]
The parameter identification device 3B includes a data collection device 311. The data collection device 311 temporarily stores input data to the learned model LM1 and output data from the learned model LM1, and inputs the stored input data and output data to a nonlinear regression algorithm (e.g., a genetic algorithm GA) in the next stage. The data collection device 311 is, for example, a buffer equipped with information storage means (e.g., secondary memory 33) such as a semiconductor memory or a hard disk, and input/output means. Note that, although the example in FIG. 12 illustrates a configuration in which the data collection device 311 is included in the parameter identification device 3B, the data collection device 311 may be configured as a device separate from the parameter identification device 3B. Furthermore, the data collection device 311 may be configured as a hardware unit, or may be configured as a combination of hardware and software.

データ収集装置311がパラメータ特定装置3Bと別体の装置として構成される場合、データ収集装置311は、例えばメモリ(図示略)とプロセッサ(図示略)とを含む。 When the data collection device 311 is configured as a device separate from the parameter identification device 3B, the data collection device 311 includes, for example, a memory (not shown) and a processor (not shown).

パラメータ特定装置3Bは、パラメータ特定方法MB1を実施する。パラメータ特定方法MB1の流れの詳細については、参照する図面を代えて後述する。パラメータ特定装置3Bの二次メモリ33には、パラメータ特定プログラムP2、混練パラメータセットPSに加えて、学習済モデルLM1が格納されている。プロセッサ31は、二次メモリ33に格納されている学習済モデルLM1を一次メモリ32上に展開する。一次メモリ32上に展開された学習済モデルLM1は、パラメータ特定方法MB1の推定ステップMB11(後述)をプロセッサ31が実行する際に利用される。なお、学習済モデルLM1が二次メモリ33に格納されているとは、学習済モデルLM1を規定するパラメータが二次メモリ33に格納されていることを指す。 The parameter identification device 3B executes the parameter identification method MB1. The flow of the parameter identification method MB1 will be described in detail later with reference to the accompanying drawings. In addition to the parameter identification program P2 and the kneading parameter set PS, the secondary memory 33 of the parameter identification device 3B stores the learned model LM1. The processor 31 expands the learned model LM1 stored in the secondary memory 33 onto the primary memory 32. The learned model LM1 expanded onto the primary memory 32 is used when the processor 31 executes the estimation step MB11 (described below) of the parameter identification method MB1. Note that the learned model LM1 being stored in the secondary memory 33 means that the parameters defining the learned model LM1 are stored in the secondary memory 33.

〔パラメータ特定方法の流れ〕
パラメータ特定方法MB1の流れについて、図13を参照して説明する。図13は、パラメータ特定方法MB1の流れを示すフローチャートである。パラメータ特定方法MB1は、推定ステップMB11、関係式特定ステップMB12、関係式出力ステップM12、判定ステップM13、パラメータ特定ステップM14、制御ステップM15、を含む。これらのステップのうち、関係式出力ステップM12、判定ステップM13、パラメータ特定ステップM14、及び制御ステップM15の処理は、上述の第1の実施形態において図4で説明した各ステップの処理と同じである。
[Flow of parameter identification method]
The flow of the parameter identification method MB1 will be described with reference to FIG. 13. FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the parameter identification method MB1. The parameter identification method MB1 includes an estimation step MB11, a relational equation identification step MB12, a relational equation output step M12, a determination step M13, a parameter identification step M14, and a control step M15. Of these steps, the processes of the relational equation output step M12, the determination step M13, the parameter identification step M14, and the control step M15 are the same as the processes of the respective steps described in FIG. 4 in the first embodiment.

推定ステップMB11は、プロセッサ31が、学習済モデルLM1を用いて、入力データから出力データを推定するステップである。推定ステップMB11において、プロセッサ31は、データロガー2が収集した混練パラメータを取得し、取得した混練パラメータの一部を含む入力データを学習済モデルLM1に入力することにより、出力データを取得する。プロセッサ31が取得する混練パラメータは、データロガー2が収集した混練パラメータのうちの一部であり、例えばランダムに選択される。学習済モデルLM1に入力される入力データは、例えば、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xn、及び、制御不能な混練パラメータy1,y2,…,ymを含む。学習済モデルLM2が出力する出力データは、例えば、混練砂性状zを含む。 Estimation step MB11 is a step in which processor 31 estimates output data from input data using trained model LM1. In estimation step MB11, processor 31 acquires mixing parameters collected by data logger 2 and inputs input data including some of the acquired mixing parameters into trained model LM1 to acquire output data. The mixing parameters acquired by processor 31 are some of the mixing parameters collected by data logger 2 and are selected, for example, randomly. The input data input to trained model LM1 includes, for example, controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn and uncontrollable mixing parameters y1, y2, ..., ym. The output data output by trained model LM2 includes, for example, mixed sand properties z.

学習済モデルLM1に入力された入力データと、学習済モデルLM1から出力された出力データとの組である混練パラメータのセットPS1,PS2,…,PSkは、データ収集装置311に一時的に保持される。 The set of blending parameters PS1, PS2, ..., PSk, which is a combination of input data input to the learned model LM1 and output data output from the learned model LM1, is temporarily stored in the data collection device 311.

関係式特定ステップMB12は、プロセッサ31が、学習済モデルLM1に入力した入力データを表す数値と、推定ステップMB11において推定した出力データを表す数値との関係を表す非線形の関係式を、遺伝的アルゴリズムGAを用いた非線形回帰により特定するステップである。データ収集装置311は、一時的に保持していた学習済モデルLM1の入力データと出力データとを、遺伝的アルゴリズムGAに時間的同期をつけて入力する。このように、データ収集装置311は、学習済モデルLM1のデータを纏めて(ある程度の情報単位にして)次段の遺伝的アルゴリズムGAに入力する、一種のバッファとして動作する。 The relational equation identification step MB12 is a step in which the processor 31 identifies, by nonlinear regression using a genetic algorithm GA, a nonlinear relational equation that represents the relationship between the numerical values representing the input data input to the learned model LM1 and the numerical values representing the output data estimated in the estimation step MB11. The data collection device 311 inputs the temporarily stored input and output data of the learned model LM1 into the genetic algorithm GA in a time-synchronized manner. In this way, the data collection device 311 acts as a kind of buffer, collecting the data of the learned model LM1 (in certain information units) and inputting it to the next-stage genetic algorithm GA.

図14は、学習済モデルLM1と遺伝的アルゴリズムGAとを例示する図である。学習済モデルLM1は、複数の層により構成されるディープニューラルネットワークである。学習済モデルLM1は、入力データが入力される入力層LX、隠れ層LY、出力データを出力する出力層LZを含む複数の層を含む。各層は複数のノードがエッジで結ばれる構造となっている。 Figure 14 is a diagram illustrating a trained model LM1 and a genetic algorithm GA. The trained model LM1 is a deep neural network composed of multiple layers. The trained model LM1 includes multiple layers, including an input layer LX to which input data is input, a hidden layer LY, and an output layer LZ that outputs output data. Each layer has a structure in which multiple nodes are connected by edges.

各層は、活性化関数と呼ばれる関数を持ち、エッジは重みを持つことができる。各ノードの出力値は、そのノードと接続する前の層のノードの出力値から計算される。すなわち、前の層のノードの出力値、接続エッジの重みの値、そして層が持つ活性化関数から各ノードの出力値が計算される。 Each layer has a function called an activation function, and edges can have weights. The output value of each node is calculated from the output value of the node connected to it in the previous layer. In other words, the output value of each node is calculated from the output value of the node in the previous layer, the weight value of the connecting edge, and the activation function of the layer.

図14の例において、入力層LXは、ノードX1、X2、X3、X4を含む。すなわち、この例で、学習済モデルLM1に入力される入力データは、ノードX1、X2、X3、X4の出力値x1、x2、x3、x4を含む。 In the example of Figure 14, the input layer LX includes nodes X1, X2, X3, and X4. That is, in this example, the input data input to the trained model LM1 includes output values x1, x2, x3, and x4 of nodes X1, X2, X3, and X4.

隠れ層LYは、ノードY1、Y2、Y3を含む。ノードY1、Y2、Y3の出力値y1、y2、y3は、隠れ層LYの前の層である入力層LXのノードの出力値x1、x2、x3、x4から計算される。 The hidden layer LY includes nodes Y1, Y2, and Y3. The output values y1, y2, and y3 of nodes Y1, Y2, and Y3 are calculated from the output values x1, x2, x3, and x4 of the nodes in the input layer LX, which is the layer preceding the hidden layer LY.

出力層LZは、ノードZ1を含む。ノードZ1の出力値z1は、出力層LZの前の層である隠れ層LYのノードの出力値y1、y2、y3、y4から計算される。すなわち、この例で、学習済モデルLM1の出力データは、ノードZ1の出力値z1である。ノードZ1の出力値z1は、例えば混練砂性状zである。 The output layer LZ includes node Z1. The output value z1 of node Z1 is calculated from the output values y1, y2, y3, and y4 of the nodes in the hidden layer LY, which is the layer preceding the output layer LZ. That is, in this example, the output data of the trained model LM1 is the output value z1 of node Z1. The output value z1 of node Z1 is, for example, the mixed sand property z.

データ収集装置311は、学習済モデルLM1への入力データと学習済モデルLM1の出力データを一時的に保持し、保持したデータを次段の遺伝的アルゴリズムGAに入力する。 The data collection device 311 temporarily stores input data to the learned model LM1 and output data from the learned model LM1, and inputs the stored data into the next stage of the genetic algorithm GA.

関係式特定ステップMB12における関係式の特定方法は、上述した第1の実施形態で示した関係式特定ステップM11の特定方法と同様である。関係式を特定すると、プロセッサ31は、関係式出力ステップM12以降の処理を実行する。特に、パラメータ特定ステップM14では、プロセッサ31は、砂性状パラメータを含む複数の混練パラメータの一部を、特定した関係式に代入して演算することにより、複数の混練パラメータの残りを特定する。また、制御ステップM15において、プロセッサ31は、特定した混練パラメータを用いて混練システム1を制御する。 The method for identifying the relational equation in relational equation identification step MB12 is the same as the method for identifying the relational equation in relational equation identification step M11 described in the first embodiment. Once the relational equation has been identified, processor 31 executes the processes from relational equation output step M12 onwards. In particular, in parameter identification step M14, processor 31 identifies the remaining mixing parameters by substituting some of the mixing parameters, including the sand property parameters, into the identified relational equation and performing calculations. Furthermore, in control step M15, processor 31 controls mixing system 1 using the identified mixing parameters.

本実施形態によれば、パラメータ特定装置3は、遺伝的アルゴリズムGAを用いた非線形回帰により特定した非線形の関係式を用いて、学習済モデルLM1の出力を推定し、推定した学習済モデルLM1の出力を用いて、砂性状を維持するための制御可能な混練パラメータの一部又は全部を特定する。すなわち、パラメータ特定装置3は、学習済モデルLM1を用いることなく、入力データから制御可能な混練パラメータを推定することができる。そのため、例えば、パラメータ特定装置3の演算装置が高度な演算処理に対応していない場合であっても、パラメータ特定装置3が制御可能な混練パラメータを推定することができる。 According to this embodiment, the parameter identification device 3 estimates the output of the learned model LM1 using a nonlinear relational expression identified by nonlinear regression using a genetic algorithm (GA), and identifies some or all of the controllable mixing parameters for maintaining the sand properties using the estimated output of the learned model LM1. In other words, the parameter identification device 3 can estimate the controllable mixing parameters from the input data without using the learned model LM1. Therefore, for example, even if the calculation device of the parameter identification device 3 does not support advanced calculation processing, the parameter identification device 3 can estimate the controllable mixing parameters.

また、本実施形態では、データ収集装置311が学習済モデルLM1の入力データと出力データとをバッファリングし、遺伝的アルゴリズムGAに時間的同期をつけて入力する。学習済モデルLM1からの出力と遺伝的アルゴリズムGAへの入力の時間的同期を図ることができるため、次段の遺伝的アルゴリズムGAが最終解を出力するまでの時間を先読みすることができる。 In addition, in this embodiment, the data collection device 311 buffers the input data and output data of the learned model LM1 and inputs them to the genetic algorithm GA in a time-synchronized manner. Because the output from the learned model LM1 and the input to the genetic algorithm GA can be time-synchronized, it is possible to predict the time until the next-stage genetic algorithm GA outputs the final solution.

また、本実施形態では、データ収集装置311が、学習済モデルLM1のデータを纏めて(ある程度の情報単位にして)次段の遺伝的アルゴリズムGAに入力する一種のバッファとして働く。これにより、次段の遺伝的アルゴリズムGAの世代演算処理において無駄なメモリ空間及び無駄な演算処理を削減でき、遺伝的アルゴリズムの世代演算処理を効率化できる。 In addition, in this embodiment, the data collection device 311 acts as a kind of buffer that collects data from the learned model LM1 (in certain information units) and inputs it to the next-stage genetic algorithm GA. This reduces wasted memory space and unnecessary calculations in the generation calculation processing of the next-stage genetic algorithm GA, making it possible to improve the efficiency of the generation calculation processing of the genetic algorithm.

(機械学習装置の構成)
機械学習装置5の構成について、図15を参照して説明する。図15は、機械学習装置5の構成を示すブロック図である。
(Configuration of machine learning device)
The configuration of the machine learning device 5 will be described with reference to Fig. 15. Fig. 15 is a block diagram showing the configuration of the machine learning device 5.

機械学習装置5は、汎用コンピュータを用いて実現されており、プロセッサ51と、一次メモリ52と、二次メモリ53と、入出力インタフェース54と、通信インタフェース55と、バス56とを備えている。プロセッサ51、一次メモリ52、二次メモリ53、入出力インタフェース54、及び通信インタフェース55は、バス56を介して相互に接続されている。 The machine learning device 5 is implemented using a general-purpose computer and includes a processor 51, a primary memory 52, a secondary memory 53, an input/output interface 54, a communication interface 55, and a bus 56. The processor 51, the primary memory 52, the secondary memory 53, the input/output interface 54, and the communication interface 55 are interconnected via the bus 56.

二次メモリ53には、機械学習プログラムP5及び学習用データセットDSが格納されている。学習用データセットDSは、教師データDS1,DS2…の集合である。教師データDS1,DS2…は、混練パラメータのセットである。プロセッサ51は、二次メモリ53に格納されている機械学習プログラムP5を一次メモリ52上に展開する。そして、プロセッサ51は、一次メモリ52上に展開された機械学習プログラムP5に含まれる命令に従って、機械学習方法M2に含まれる各ステップを実行する。二次メモリ53に格納された学習用データセットDSは、機械学習方法M2の学習用データセット構築ステップM21(後述)にて構築され、機械学習方法M2の学習済モデル構築ステップM22(後述)において利用される。また、機械学習方法M2の学習済モデル構築ステップM22にて構築された学習済モデルLM1も、二次メモリ53に格納される。なお、機械学習プログラムP5が二次メモリ53に格納されているとは、ソースコード、又は、ソースコードをコンパイルすることにより得られた実行形式ファイルが二次メモリ53に記憶されていることを指す。また、学習済モデルLM1が二次メモリ53に格納されているとは、学習済モデルLM1を規定するパラメータが二次メモリ53に格納されていることを指す。 The secondary memory 53 stores a machine learning program P5 and a training dataset DS. The training dataset DS is a collection of training data DS1, DS2, etc. The training data DS1, DS2, etc. are sets of blending parameters. The processor 51 expands the machine learning program P5 stored in the secondary memory 53 onto the primary memory 52. The processor 51 then executes each step of the machine learning method M2 in accordance with the instructions contained in the machine learning program P5 expanded onto the primary memory 52. The training dataset DS stored in the secondary memory 53 is constructed in a training dataset construction step M21 (described below) of the machine learning method M2 and is used in a trained model construction step M22 (described below) of the machine learning method M2. The trained model LM1 constructed in the trained model construction step M22 of the machine learning method M2 is also stored in the secondary memory 53. Note that the machine learning program P5 being stored in the secondary memory 53 refers to the source code or an executable file obtained by compiling the source code being stored in the secondary memory 53. Furthermore, the learned model LM1 being stored in the secondary memory 53 means that the parameters that define the learned model LM1 are stored in the secondary memory 53.

プロセッサ51として利用可能なデバイスとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphic Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、MPU(Micro Processing Unit)、FPU(Floating point number Processing Unit)、PPU(Physics Processing Unit)、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせを挙げることができる。プロセッサ51は、「演算装置」と呼ばれることもある。 Devices that can be used as the processor 51 include, for example, a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), MPU (Micro Processing Unit), FPU (Floating Point Number Processing Unit), PPU (Physics Processing Unit), microcontroller, or a combination of these. The processor 51 is sometimes called a "computing device."

また、一次メモリ52として利用可能なデバイスとしては、例えば、半導体RAM(Random Access Memory)を挙げることができる。一次メモリ52は、「主記憶装置」と呼ばれることもある。また、二次メモリ53として利用可能なデバイスとしては、例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、ODD(Optical Disk Drive)、FDD(Floppy Disk Drive)、又は、これらの組み合わせを挙げることができる。二次メモリ53は、「補助記憶装置」と呼ばれることもある。なお、二次メモリ53は、機械学習装置5に内蔵されていてもよいし、入出力インタフェース54又は通信インタフェース55を介して機械学習装置5と接続された他のコンピュータ(例えば、クラウドサーバを構成するコンピュータ)に内蔵されていてもよい。なお、本実施形態においては、機械学習装置5における記憶を2つのメモリ(一次メモリ52及び二次メモリ53)により実現しているが、これに限定されない。すなわち、機械学習装置5における記憶を1つのメモリにより実現してもよい。この場合、例えば、そのメモリの或る記憶領域を一次メモリ52として利用し、そのメモリの他の記憶領域を二次メモリ53として利用すればよい。 Devices that can be used as the primary memory 52 include, for example, semiconductor RAM (Random Access Memory). The primary memory 52 is sometimes referred to as a "main storage device." Devices that can be used as the secondary memory 53 include, for example, flash memory, HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), ODD (Optical Disk Drive), FDD (Floppy Disk Drive), or a combination thereof. The secondary memory 53 is sometimes referred to as an "auxiliary storage device." The secondary memory 53 may be built into the machine learning device 5, or may be built into another computer (e.g., a computer constituting a cloud server) connected to the machine learning device 5 via the input/output interface 54 or the communication interface 55. In this embodiment, the storage in the machine learning device 5 is realized using two memories (primary memory 52 and secondary memory 53), but this is not limited to this. In other words, the storage in the machine learning device 5 may be realized using a single memory. In this case, for example, one storage area of the memory can be used as primary memory 52, and another storage area of the memory can be used as secondary memory 53.

入出力インタフェース54には、入力デバイス及び/又は出力デバイスが接続される。入出力インタフェース54としては、例えば、USB(Universal Serial Bus)、ATA(Advanced Technology Attachment)、SCSI(Small Computer System Interface)、PCI(Peripheral Component Interconnect)などのインタフェースが挙げられる。入出力インタフェース54に接続される入力デバイスとしては、データロガー2が挙げられる。機械学習方法M2において取得するデータは、データロガー2を介して機械学習装置5に入力され、一次メモリ52に記憶される。また、入出力インタフェース54に接続される入力デバイスとしては、キーボード、マウス、タッチパッド、マイク、又は、これらの組み合わせが挙げられる。入出力インタフェース54に接続される出力デバイスとしては、ディスプレイ、プロジェクタ、プリンタ、スピーカ、ヘッドホン、又は、これらの組み合わせが挙げられる。機械学習方法M2においてユーザに提供する情報は、これらの出力デバイスを介して機械学習装置5から出力される。なお、機械学習装置5は、ラップトップ型コンピュータのように、入力デバイスとして機能するキーボードと、出力デバイスとして機能するディスプレイとを、それぞれ内蔵してもよい。或いは、機械学習装置5は、タブレット型コンピュータのように、入力デバイス及び出力デバイスの両方として機能するタッチパネルを内蔵していてもよい。 An input device and/or an output device are connected to the input/output interface 54. Examples of the input/output interface 54 include interfaces such as USB (Universal Serial Bus), ATA (Advanced Technology Attachment), SCSI (Small Computer System Interface), and PCI (Peripheral Component Interconnect). An example of an input device connected to the input/output interface 54 is a data logger 2. Data acquired in the machine learning method M2 is input to the machine learning device 5 via the data logger 2 and stored in the primary memory 52. Examples of input devices connected to the input/output interface 54 include a keyboard, mouse, touchpad, microphone, or a combination thereof. Examples of output devices connected to the input/output interface 54 include a display, projector, printer, speakers, headphones, or a combination thereof. Information provided to the user in the machine learning method M2 is output from the machine learning device 5 via these output devices. Note that the machine learning device 5 may have a built-in keyboard that functions as an input device and a built-in display that functions as an output device, like a laptop computer. Alternatively, the machine learning device 5 may have a built-in touch panel that functions as both an input device and an output device, like a tablet computer.

通信インタフェース55には、ネットワークを介して他のコンピュータが有線接続又は無線接続される。通信インタフェース55としては、例えば、イーサネット(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)などのインタフェースが挙げられる。利用可能なネットワークとしては、PAN(Personal Area Network)、LAN(Local Area Network)、CAN(Campus Area Network)、MAN(Metropolitan Area Network)、WAN(Wide Area Network)、GAN(Global Area Network)、又は、これらのネットワークを含むインターネットワークが挙げられる。インターネットワークは、イントラネットであってもよいし、エクストラネットであってもよいし、インターネットであってもよい。機械学習装置5が他のコンピュータ(例えば、パラメータ特定装置3)に提供するデータ(例えば、学習済モデルLM1)は、これらのネットワークを介して送受信される。 Other computers are connected to the communication interface 55 via a network, either wired or wirelessly. Examples of the communication interface 55 include interfaces such as Ethernet (registered trademark) and Wi-Fi (registered trademark). Available networks include a PAN (Personal Area Network), LAN (Local Area Network), CAN (Campus Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network), GAN (Global Area Network), or an internetwork including these networks. The internetwork may be an intranet, an extranet, or the Internet. Data (e.g., the trained model LM1) provided by the machine learning device 5 to other computers (e.g., the parameter identification device 3) is sent and received via these networks.

なお、本実施形態においては、単一のプロセッサ(プロセッサ51)を用いて機械学習方法M2を実行する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、複数のプロセッサを用いて機械学習方法M2を実行する構成を採用してもよい。この場合、連携して機械学習方法M2を実行する複数のプロセッサは、単一のコンピュータに設けられ、バスを介して相互に通信可能に構成されていてもよいし、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相互に通信可能に構成されていてもよい。一例として、クラウドサーバを構成するコンピュータに内蔵されたプロセッサと、そのクラウドサーバの利用者が所有するコンピュータに内蔵されたプロセッサとが、連携して機械学習方法M2を実行する態様などが考えられる。 Note that while this embodiment employs a configuration in which machine learning method M2 is executed using a single processor (processor 51), the present invention is not limited to this. That is, a configuration in which machine learning method M2 is executed using multiple processors may also be employed. In this case, the multiple processors that cooperate to execute machine learning method M2 may be provided on a single computer and configured to be able to communicate with each other via a bus, or may be distributed across multiple computers and configured to be able to communicate with each other via a network. As an example, a processor built into a computer that constitutes a cloud server and a processor built into a computer owned by a user of that cloud server may cooperate to execute machine learning method M2.

また、本実施形態においては、機械学習方法M2を実行するプロセッサ(プロセッサ51)と同じコンピュータに内蔵されたメモリ(二次メモリ53)に学習用データセットDSを格納する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、機械学習方法M2を実行するプロセッサと異なるコンピュータに内蔵されたメモリに学習用データセットDSを格納する構成を採用してもよい。この場合、学習用データセットDSを格納するメモリが内蔵されたコンピュータは、機械学習方法M2を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータとネットワークを介して相互に通信可能に構成される。一例として、クラウドサーバを構成するコンピュータに内蔵されたメモリに学習用データセットDSを格納し、そのクラウドサーバの利用者が所有するコンピュータに内蔵されたプロセッサが機械学習方法M2を実行する態様などが考えられる。 Furthermore, while this embodiment employs a configuration in which the training dataset DS is stored in memory (secondary memory 53) built into the same computer as the processor (processor 51) that executes machine learning method M2, the present invention is not limited to this. That is, a configuration in which the training dataset DS is stored in memory built into a computer different from the processor that executes machine learning method M2 may also be employed. In this case, the computer incorporating the memory that stores the training dataset DS is configured to be able to communicate with a computer incorporating the processor that executes machine learning method M2 via a network. As an example, the training dataset DS may be stored in memory built into a computer that constitutes a cloud server, and the machine learning method M2 may be executed by a processor built into a computer owned by a user of the cloud server.

また、本実施形態においては、単一のメモリ(二次メモリ53)に学習用データセットDSを格納する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、複数のメモリに学習用データセットDSを分散して格納する構成を採用してもよい。この場合、学習用データセットDSを格納する複数のメモリは、単一のコンピュータ(機械学習方法M2を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータであってもよいし、そうでなくてもよい)に設けられていてもよいし、複数のコンピュータ(機械学習方法M2を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータを含んでいてもよいし、そうでなくてもよい)に分散して設けられていてもよい。一例として、クラウドサーバを構成する複数のコンピュータの各々に内蔵されたメモリに学習用データセットDSを分散して格納する構成などが考えられる。 Furthermore, while this embodiment employs a configuration in which the training dataset DS is stored in a single memory (secondary memory 53), the present invention is not limited to this. That is, a configuration in which the training dataset DS is distributed and stored in multiple memories may also be employed. In this case, the multiple memories that store the training dataset DS may be provided in a single computer (which may or may not be a computer with a built-in processor that executes machine learning method M2), or may be distributed and stored in multiple computers (which may or may not include a computer with a built-in processor that executes machine learning method M2). As an example, a configuration in which the training dataset DS is distributed and stored in memory built into each of multiple computers that make up a cloud server is conceivable.

また、本実施形態においては、パラメータ特定方法M1及び機械学習方法M2を異なるプロセッサ(プロセッサ31及びプロセッサ51)を用いて実行する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、パラメータ特定方法M1及び機械学習方法M2を同一のプロセッサを用いて実行してもよい。この場合、機械学習方法M2を実行することによって、このプロセッサと同じコンピュータに内蔵されたメモリに学習済モデルLM1が格納さる。そして、このプロセッサは、パラメータ特定方法M1を実行する際に、このメモリに格納された学習済モデルLM1を利用し、関係式及びパラメータを特定する。 Furthermore, in this embodiment, a configuration is adopted in which parameter identification method M1 and machine learning method M2 are executed using different processors (processor 31 and processor 51), but the present invention is not limited to this. That is, parameter identification method M1 and machine learning method M2 may be executed using the same processor. In this case, by executing machine learning method M2, the learned model LM1 is stored in memory built into the same computer as this processor. Then, when executing parameter identification method M1, this processor uses the learned model LM1 stored in this memory to identify relational expressions and parameters.

〔機械学習方法の流れ〕
機械学習方法M2の流れについて、図16を参照して説明する。図16は、機械学習方法M2の流れを示すフローチャートである。
[Machine learning method flow]
The flow of the machine learning method M2 will be described with reference to Fig. 16. Fig. 16 is a flowchart showing the flow of the machine learning method M2.

機械学習方法M2は、学習用データセット構築ステップM21と、学習済モデル構築ステップM22と、を含んでいる。 The machine learning method M2 includes a learning dataset construction step M21 and a trained model construction step M22.

学習用データセット構築ステップM21は、プロセッサ51が、教師データDS1,DS2,…の集合である学習用データセットDSを構築するステップである。各教師データDSi(i=1,2,…)には、複数の混練パラメータが含まれている。学習用データセット構築ステップM21において、プロセッサ51は、パラメータ特定装置3と同様の方法で混練パラメータを取得し、二次メモリ33に格納する。以上のプロセスをプロセッサ31が繰り返すことによって、学習用データセットDSが構築される。 The learning dataset construction step M21 is a step in which the processor 51 constructs a learning dataset DS, which is a collection of training data DS1, DS2, .... Each training data DSi (i = 1, 2, ...) includes multiple blending parameters. In the learning dataset construction step M21, the processor 51 acquires the blending parameters in the same manner as the parameter identification device 3 and stores them in the secondary memory 33. The processor 31 repeats the above process to construct the learning dataset DS.

学習済モデル構築ステップM22は、プロセッサ51が、学習済モデルLM1を構築するステップである。学習済モデル構築ステップM22において、プロセッサ51は、学習用データセットDSを用いた教師あり学習によって、学習済モデルLM1を構築する。そして、プロセッサ31は、構築した学習済モデルLM1を二次メモリ53に格納する。 The trained model construction step M22 is a step in which the processor 51 constructs a trained model LM1. In the trained model construction step M22, the processor 51 constructs the trained model LM1 through supervised learning using the training dataset DS. The processor 31 then stores the constructed trained model LM1 in the secondary memory 53.

〔まとめ〕
態様1に係るパラメータ特定装置は、鋳物砂、水、及び添加剤を混練して混練砂を生成する混練システムに関する複数のパラメータであって、前記混練砂の砂性状を表すパラメータを含む複数のパラメータについて、一部のパラメータから、残りのパラメータを特定するパラメータ特定ステップを実行する一又は複数のプロセッサを備えている。
〔summary〕
The parameter identification device of aspect 1 includes one or more processors that execute a parameter identification step of identifying the remaining parameters from among a plurality of parameters related to a mixing system that mixes foundry sand, water, and additives to produce mixed sand, including parameters that represent the sand properties of the mixed sand.

上記の構成によれば、パラメータ特定装置は、混練砂の砂性状を維持するためのパラメータを特定することができる。 With the above configuration, the parameter identification device can identify parameters for maintaining the sand properties of mixed sand.

態様2に係るパラメータ特定装置は、態様1に係るパラメータ特定装置の特徴に加えて、以下の特徴を有している。すなわち、態様2に係るパラメータ特定装置において、前記プロセッサは、前記複数のパラメータのセットを参照して、当該複数のパラメータの関係を表す非線形の関係式を、非線形回帰アルゴリズムを用いて特定する関係式特定ステップ、を更に実行し、前記パラメータ特定ステップにおいて、前記混練砂の砂性状を表すパラメータを含む前記複数のパラメータの一部を前記関係式に代入して演算することにより、前記複数のパラメータの残りを特定する。 The parameter identification device according to Aspect 2 has the following features in addition to the features of the parameter identification device according to Aspect 1. That is, in the parameter identification device according to Aspect 2, the processor further executes a relational equation identification step in which, by referencing the set of parameters, a nonlinear relational equation expressing the relationship between the parameters is identified using a nonlinear regression algorithm, and in the parameter identification step, the remaining parameters are identified by substituting some of the parameters, including parameters expressing the sand properties of the mixed sand, into the relational equation and performing a calculation.

上記の構成によれば、パラメータ特定装置は、混練砂の砂性状を維持するためのパラメータを特定することができる。 With the above configuration, the parameter identification device can identify parameters for maintaining the sand properties of mixed sand.

態様3に係るパラメータ特定装置は、態様1又は2に係るパラメータ特定装置の特徴に加えて、以下の特徴を有している。すなわち、態様3に係るパラメータ特定装置において、前記プロセッサは、前記パラメータ特定ステップにおいて特定したパラメータを用いて前記混練システムを制御する制御ステップ、を実行する。 The parameter specifying device according to Aspect 3 has the following features in addition to the features of the parameter specifying device according to Aspect 1 or 2. That is, in the parameter specifying device according to Aspect 3, the processor executes a control step of controlling the kneading system using the parameters specified in the parameter specifying step.

上記の構成によれば、パラメータ特定装置は、特定したパラメータを用いて混練システムを制御することにより、混練砂の砂性状を維持することができる。 With the above configuration, the parameter identification device can maintain the sand properties of the mixed sand by controlling the mixing system using the identified parameters.

態様4に係るパラメータ特定装置は、態様1~3の何れかに係るパラメータ特定装置の特徴に加えて、以下の特徴を有している。すなわち、態様4に係るパラメータ特定装置において、前記複数のパラメータは、前記混練砂の砂性状を表すパラメータに加えて、前記鋳物砂の砂性状、前記鋳物砂の投入量、前記添加剤の投入量、水の投入量、混練条件、及び前記混練システムの外部環境の少なくともいずれかを表すパラメータを含んでいる。 The parameter specifying device according to Aspect 4 has the following characteristics in addition to the characteristics of the parameter specifying device according to any one of Aspects 1 to 3. That is, in the parameter specifying device according to Aspect 4, the plurality of parameters include, in addition to a parameter representing the sand properties of the mixed sand, parameters representing at least one of the sand properties of the foundry sand, the amount of foundry sand charged, the amount of additives charged, the amount of water charged, the mixing conditions, and the external environment of the mixing system.

上記の構成によれば、パラメータ特定装置は、特定したパラメータを用いて混練システムを制御することにより、混練砂の砂性状を維持することができる。 With the above configuration, the parameter identification device can maintain the sand properties of the mixed sand by controlling the mixing system using the identified parameters.

態様5に係るパラメータ特定装置は、態様2に係るパラメータ特定装置の特徴に加えて、以下の特徴を有している。すなわち、態様5に係るパラメータ特定装置において、前記プロセッサは、前記関係式特定ステップにおいて、遺伝的アルゴリズムを用いた非線形回帰によって、前記非線形の関係式を特定する。 The parameter specifying device according to Aspect 5 has the following features in addition to the features of the parameter specifying device according to Aspect 2. That is, in the parameter specifying device according to Aspect 5, in the relational expression specifying step, the processor specifies the nonlinear relational expression by nonlinear regression using a genetic algorithm.

上記の構成によれば、パラメータ特定装置は、混練砂の砂性状を維持するためのパラメータを特定することができる。 With the above configuration, the parameter identification device can identify parameters for maintaining the sand properties of mixed sand.

態様6に係るパラメータ特定装置は、態様2又は5に係るパラメータ特定装置の特徴に加えて、以下の特徴を有している。すなわち、態様6に係るパラメータ特定装置において、前記プロセッサは、前記複数のパラメータのうちの一部を含む入力データと、当該複数のパラメータのうちの残りのパラメータを含む出力データとの相関関係を機械学習した学習済モデルを用いて、前記入力データから前記出力データを推定する推定ステップ、を更に実行し、前記プロセッサは、前記関係式特定ステップにおいて、前記学習済モデルに入力した入力データを表す数値と、前記推定ステップにおいて推定した出力データを表す数値との関係を表す前記非線形の関係式を特定する。 A parameter identification device according to Aspect 6 has the following features in addition to the features of the parameter identification device according to Aspect 2 or 5. That is, in the parameter identification device according to Aspect 6, the processor further executes an estimation step of estimating the output data from the input data using a trained model that has learned by machine learning the correlation between input data that includes some of the plurality of parameters and output data that includes the remaining parameters of the plurality of parameters, and in the relational expression identification step, the processor identifies the nonlinear relational expression that represents the relationship between numerical values that represent the input data input to the trained model and numerical values that represent the output data estimated in the estimation step.

上記の構成によれば、パラメータ特定装置は、学習済モデルを用いることなく、混練砂の砂性状を維持するためのパラメータを特定することができる。 With the above configuration, the parameter identification device can identify parameters for maintaining the sand properties of mixed sand without using a trained model.

態様7に係るパラメータ特定方法は、一又は複数のプロセッサが、鋳物砂、水、及び添加剤を混練して混練砂を生成する混練システムに関する複数のパラメータについて、一部のパラメータから、残りのパラメータを特定するパラメータ特定ステップ、を含んでいる。 The parameter identification method according to aspect 7 includes a parameter identification step in which one or more processors identify, from among a plurality of parameters related to a mixing system that mixes foundry sand, water, and additives to produce mixed sand, the remaining parameters.

上記の構成によれば、混練砂の砂性状を維持するためのパラメータを特定することができる。 The above configuration makes it possible to identify parameters for maintaining the sand properties of mixed sand.

〔付記事項1〕
上述の各実施形態では、パラメータ特定ステップM14において、プロセッサ31は、関係式z=f(x1,x2,…,xn,y1,y2,…,ym)に混練砂性状zの目標値と制御不能な混練パラメータy1,y2,…,ymの測定値とを代入することによって、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnを未知数とする方程式を得た。そして、プロセッサ31は、この方程式を解くことによって、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnの設定値を得た。関係式に代入する混練パラメータは、上述した実施形態で示したものに限られない。例えば、混練砂性状zの目標値と制御不能な混練パラメータy1,y2,…,ymの測定値に加えて、制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnの一部の設定値が上記関係式に代入されてもよい。この場合、プロセッサ31は、関係式に各値を代入することにより得られる方程式を解くことにより、制御制御可能な混練パラメータx1,x2,…,xnの残りの設定値を得る。
[Additional Note 1]
In each of the above-described embodiments, in the parameter identification step M14, the processor 31 obtains an equation with the controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn as unknowns by substituting the target value of the mixed sand property z and the measured values of the uncontrollable mixing parameters y1, y2, ..., ym into the relational equation z=f(x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., ym). The processor 31 then solves this equation to obtain the set values of the controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn. The mixing parameters substituted into the relational equation are not limited to those described in the above-described embodiments. For example, in addition to the target value of the mixed sand property z and the measured values of the uncontrollable mixing parameters y1, y2, ..., ym, some set values of the controllable mixing parameters x1, x2, ..., xn may be substituted into the relational equation. In this case, the processor 31 obtains the remaining set values of the controllable kneading parameters x1, x2, . . . , xn by solving an equation obtained by substituting each value into the relational expression.

〔付記事項2〕
上述の第2の実施形態では、学習済モデルLM1として、教師あり学習により機械学習された学習済モデルを用いたが、教師なし学習により機械学習された学習済モデルが用いられてもよい。教師なし学習により機械学習された学習済モデルについても、プロセッサ31が、学習済モデルの入力と出力との関係を表す非線形の関係式を、遺伝的アルゴリズムを用いた非線形回帰により特定する。
[Additional Note 2]
In the second embodiment described above, a trained model trained by supervised learning is used as the trained model LM1, but a trained model trained by unsupervised learning may also be used. For a trained model trained by unsupervised learning, the processor 31 also identifies a nonlinear relational expression that represents the relationship between the input and output of the trained model by nonlinear regression using a genetic algorithm.

〔付記事項3〕
上述の第2の実施形態では、機械学習装置5が、学習済モデルLM1を構築したが、学習済モデルLM1は、機械学習装置5以外の他の装置により予め構築されていてもよい。この場合、パラメータ特定装置3は、他の装置により予め構築された学習済モデルを用いて上述のパラメータ特定方法MB1を実施する。
[Appendix 3]
In the second embodiment described above, the machine learning device 5 constructs the trained model LM1, but the trained model LM1 may be constructed in advance by a device other than the machine learning device 5. In this case, the parameter identifying device 3 performs the parameter identifying method MB1 described above using the trained model constructed in advance by the other device.

〔付記事項4〕
上述の第2の実施形態では、プロセッサ31が、学習済モデルの入力データと出力データとの関係を表す非線形の関係式を解の候補とする遺伝的アルゴリズムを用いた非線形回帰により、当該関係式を特定したが、入力データと出力データとの関係を表す関係式の特定方法は上述の第2の実施形態で示した方法に限られない。例えば、プロセッサ31が、入力データを表す数値と隠れ層に属する一部又は全部のノードの各々の出力値との関係を表す非線形の第1の関係式、及び、当該ノードの各々の出力値と出力データを表す数値との関係を表す非線形の第2の関係式を解の候補とする遺伝的アルゴリズムを用いた非線形回帰により、当該第1の関係式及び当該第2の関係式を特定してもよい。この場合、プロセッサ31は、例えば特定した第1の関係式と第2の関係式との連立方程式を解くことにより、入力データを表す数値と出力データを表す数値との関係を表す非線形の関係式を特定する。
[Appendix 4]
In the second embodiment described above, the processor 31 identifies a nonlinear relational equation representing the relationship between input data and output data of a trained model by nonlinear regression using a genetic algorithm, with the nonlinear relational equation being a candidate solution. However, the method for identifying the relational equation representing the relationship between input data and output data is not limited to the method described in the second embodiment. For example, the processor 31 may identify the first relational equation and the second relational equation by nonlinear regression using a genetic algorithm, with the candidate solutions being a first nonlinear relational equation representing the relationship between numerical values representing input data and output values of some or all nodes belonging to a hidden layer, and a second nonlinear relational equation representing the relationship between the output values of the nodes and numerical values representing output data. In this case, the processor 31 identifies a nonlinear relational equation representing the relationship between numerical values representing input data and output data, for example, by solving a simultaneous equation of the identified first relational equation and second relational equation.

また、学習済モデルの入力データと出力データとの関係を表す非線形の関係式を特定するためのアルゴリズムは、遺伝的アルゴリズムに限られず、他の非線形アルゴリズムであってもよい。一例として、プロセッサ11は、入力データと出力データとの関係を表す非線形の関係式を、モンテカルロ法を用いて特定してもよい。この場合、一例として、プロセッサ11は、関係式の長さ、および、関係式の要素(変数や演算子など)をランダムに選択することによって複数の関係式を作成し、作成した複数の関係式のなかから、最も誤差の小さい関係式を選択することによって、入力データから出力データを導出する関係式を構築する。 Furthermore, the algorithm for identifying the nonlinear relational equation that represents the relationship between input data and output data of the trained model is not limited to a genetic algorithm, and may be another nonlinear algorithm. As one example, processor 11 may identify the nonlinear relational equation that represents the relationship between input data and output data using the Monte Carlo method. In this case, as one example, processor 11 creates multiple relational equations by randomly selecting the length of the relational equation and elements of the relational equation (variables, operators, etc.), and constructs a relational equation that derives output data from input data by selecting the relational equation with the smallest error from the multiple relational equations created.

また、上述の第2の実施形態では、プロセッサ11が学習済モデルLM1の入力と出力との関係を表す非線形の関係式を非線形回帰により特定し、特定した関係式にパラメータの一部を代入して演算することにより、複数のパラメータの残りを特定した。複数のパラメータの残りを特定する方法は上述した実施形態で示したものに限られない。一例として、プロセッサ11は、学習済モデルLM1に複数のパラメータの一部を入力することにより、複数のパラメータの残りを特定してもよい。 Furthermore, in the second embodiment described above, the processor 11 identifies a nonlinear relational equation representing the relationship between the input and output of the learned model LM1 by nonlinear regression, and identifies the remaining multiple parameters by substituting some of the parameters into the identified relational equation and performing a calculation. The method of identifying the remaining multiple parameters is not limited to that described in the above embodiment. As an example, the processor 11 may identify the remaining multiple parameters by inputting some of the multiple parameters into the learned model LM1.

〔付記事項5〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる他の実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Appendix 5]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Other embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the above-described embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

1 混練システム
2 データロガー
3、3B パラメータ特定装置
5 機械学習装置
10 鋳物砂性状測定装置
11 鋳物砂投入装置
12 添加剤投入装置
13 注水装置
14 混練機
15 混練砂性状測定装置
16 センサ群
31、51 プロセッサ
32、52 一次メモリ
33、53 二次メモリ
34、54 入出力インタフェース
35、55 通信インタフェース
36、56 バス
M1、MB1 パラメータ特定方法
M11、MB12 関係式特定ステップ
M12 関係式出力ステップ
M13 判定ステップ
M14 パラメータ特定ステップ
M15 制御ステップ
M2 機械学習方法
M21 学習用データセット構築ステップ
M22 学習済モデル構築ステップ
MB11 推定ステップ
S1 砂性状制御システム
1 Mixing system 2 Data logger 3, 3B Parameter identification device 5 Machine learning device 10 Molding sand property measurement device 11 Molding sand injection device 12 Additive injection device 13 Water injection device 14 Mixer 15 Mixed sand property measurement device 16 Sensor group 31, 51 Processor 32, 52 Primary memory 33, 53 Secondary memory 34, 54 Input/output interface 35, 55 Communication interface 36, 56 Bus M1, MB1 Parameter identification method M11, MB12 Relational equation identification step M12 Relational equation output step M13 Judgment step M14 Parameter identification step M15 Control step M2 Machine learning method M21 Learning dataset construction step M22 Learned model construction step MB11 Estimation step S1 Sand property control system

Claims (6)

鋳物砂、水、及び添加剤を混練して混練砂を生成する混練システムに関する複数のパラメータであって、前記混練砂の砂性状を表すパラメータを含む複数のパラメータについて、一部のパラメータから、残りのパラメータを特定するパラメータ特定ステップを実行する一又は複数のプロセッサを備え、
前記残りのパラメータは、前記混練システムにおける混練条件であって前記混練砂を混練する混練機の混練羽根の回転数及び回転時間の少なくともいずれか一方を含む混練条件を表すパラメータを含み、
前記複数のパラメータは、前記混練砂の砂性状を表すパラメータに加えて、前記混練システムにより混練される前記鋳物砂の投入量、前記添加剤の投入量、水の投入量、前記混練条件、及び前記混練システムの外部環境の少なくともいずれかを表すパラメータを含
前記プロセッサは、前記パラメータ特定ステップにて特定されたパラメータが表す混練条件で混練するよう前記混練機を制御する、
ことを特徴とするパラメータ特定装置。
a parameter specifying step of specifying, from among a plurality of parameters related to a mixing system that mixes foundry sand, water, and additives to produce mixed sand, the plurality of parameters including parameters that represent sand properties of the mixed sand, the remaining parameters;
The remaining parameters include parameters representing mixing conditions in the mixing system, including at least one of the rotation speed and rotation time of a mixing blade of a mixer that mixes the mixed sand,
the plurality of parameters include, in addition to a parameter representing the sand properties of the mixed sand, a parameter representing at least one of the amount of the foundry sand to be mixed by the mixing system, the amount of the additives to be added, the amount of water to be added, the mixing conditions, and the external environment of the mixing system;
the processor controls the mixer so as to mix under the mixing conditions represented by the parameters identified in the parameter identification step.
A parameter specifying device characterized by:
前記プロセッサは、
前記複数のパラメータのセットを参照して、当該複数のパラメータの関係を表す非線形の関係式を、非線形回帰アルゴリズムを用いて特定する関係式特定ステップ、を更に実行し、
前記パラメータ特定ステップにおいて、前記混練砂の砂性状を表すパラメータを含む前記複数のパラメータの一部を前記関係式に代入して演算することにより、前記複数のパラメータの残りを特定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のパラメータ特定装置。
The processor:
a relational expression specifying step of specifying a nonlinear relational expression representing a relationship between the plurality of parameters by using a nonlinear regression algorithm with reference to the set of the plurality of parameters;
In the parameter specifying step, a part of the plurality of parameters including a parameter representing the sand properties of the mixed sand is substituted into the relational expression for calculation, thereby specifying the remaining part of the plurality of parameters.
2. The parameter specifying device according to claim 1.
前記プロセッサは、前記パラメータ特定ステップにおいて特定したパラメータを用いて前記混練システムを制御する制御ステップ、を実行する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパラメータ特定装置。
3. The parameter specifying device according to claim 1, wherein the processor executes a control step of controlling the kneading system using the parameters specified in the parameter specifying step.
前記プロセッサは、前記関係式特定ステップにおいて、遺伝的アルゴリズムを用いた非線形回帰によって、前記非線形の関係式を特定する、
ことを特徴とする請求項2に記載のパラメータ特定装置。
In the relational expression specifying step, the processor specifies the nonlinear relational expression by nonlinear regression using a genetic algorithm.
3. The parameter specifying device according to claim 2.
前記プロセッサは、前記複数のパラメータのうちの一部を含む入力データと、当該複数のパラメータのうちの残りのパラメータを含む出力データとの相関関係を機械学習した学習済モデルを用いて、前記入力データから前記出力データを推定する推定ステップ、を更に実行し、
前記プロセッサは、前記関係式特定ステップにおいて、前記学習済モデルに入力した入力データを表す数値と、前記推定ステップにおいて推定した出力データを表す数値との関係を表す前記非線形の関係式を特定する、
ことを特徴とする請求項2又は4に記載のパラメータ特定装置。
the processor further executes an estimation step of estimating the output data from the input data using a trained model that has undergone machine learning to determine a correlation between input data including a portion of the plurality of parameters and output data including the remaining parameters of the plurality of parameters;
In the relational expression identification step, the processor identifies the nonlinear relational expression that represents a relationship between a numerical value representing input data input to the trained model and a numerical value representing output data estimated in the estimation step.
5. The parameter specifying device according to claim 2 or 4.
一又は複数のプロセッサが、鋳物砂、水、及び添加剤を混練して混練砂を生成する混練システムに関する複数のパラメータであって、前記混練砂の砂性状を表すパラメータを含む複数のパラメータについて、一部のパラメータから、残りのパラメータを特定するパラメータ特定ステップ、
を含み、
前記残りのパラメータは、前記混練システムにおける混練条件であって前記混練砂を混練する混練機の混練羽根の回転数及び回転時間の少なくともいずれか一方を含む混練条件を表すパラメータを含み、
前記複数のパラメータは、前記混練砂の砂性状を表すパラメータに加えて、前記混練システムにより混練される前記鋳物砂の投入量、前記添加剤の投入量、水の投入量、前記混練条件、及び前記混練システムの外部環境の少なくともいずれかを表すパラメータを含
前記プロセッサは、前記パラメータ特定ステップにて特定されたパラメータが表す混練条件で混練するよう前記混練機を制御する、
ことを特徴とするパラメータ特定方法。
a parameter identification step in which one or more processors identify, from among a plurality of parameters related to a mixing system that mixes foundry sand, water, and additives to produce mixed sand, the plurality of parameters including parameters that represent sand properties of the mixed sand, the remaining parameters;
Including,
The remaining parameters include parameters representing mixing conditions in the mixing system, including at least one of the rotation speed and rotation time of a mixing blade of a mixer that mixes the mixed sand,
the plurality of parameters include, in addition to a parameter representing the sand properties of the mixed sand, a parameter representing at least one of the amount of the foundry sand to be mixed by the mixing system, the amount of the additives to be added, the amount of water to be added, the mixing conditions, and the external environment of the mixing system;
the processor controls the mixer so as to mix under the mixing conditions represented by the parameters identified in the parameter identification step.
A parameter specifying method comprising:
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