JP7761026B2 - Blending condition setting method, blending condition setting program, blending condition setting device, and polyester resin film manufacturing system - Google Patents
Blending condition setting method, blending condition setting program, blending condition setting device, and polyester resin film manufacturing systemInfo
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Description
本発明は、学習済みモデル生成方法、配合条件設定方法、学習済みモデル生成プログラム、配合条件設定プログラム、学習装置、配合条件設定装置、樹脂フィルムの製造方法、樹脂フィルムの製造システムおよび樹脂フィルムに関するものである。 The present invention relates to a trained model generation method, a blending condition setting method, a trained model generation program, a blending condition setting program, a learning device, a blending condition setting device, a resin film manufacturing method, a resin film manufacturing system, and a resin film.
樹脂フィルムは、耐熱性、難燃性、耐薬品性、電気絶縁性、耐湿熱性および機械的強度や寸法安定性などに優れたフィルムである。このような樹脂フィルムは、例えば、樹脂チップを溶解して、一方の方向に延伸させた後、該一方の方向とは直交する方向に延伸させることによって製造する二軸延伸によって製造される(例えば、特許文献1、2を参照)。この二軸延伸によって、フィルムの縦方向および横方向の強度を高くしたフィルムが得られる。 Resin films are films that have excellent heat resistance, flame retardancy, chemical resistance, electrical insulation, moist heat resistance, mechanical strength, and dimensional stability. Such resin films are produced, for example, by biaxial stretching, in which resin chips are melted, stretched in one direction, and then stretched in a direction perpendicular to the melted resin chips (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This biaxial stretching process results in a film with increased strength in both the longitudinal and transverse directions.
ところで、上述した樹脂フィルムは、目的の物性となる樹脂フィルムを得るため、技術者による幾多にわたる試行錯誤によって配合比率等の配合条件が設計されており、その設計を効率化することが望まれていた。 However, in order to obtain the resin film described above with the desired physical properties, engineers have to go through extensive trial and error to design the compounding ratios and other compounding conditions, and there has been a demand for more efficient design.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、樹脂フィルムの配合条件を効率的に設定することができる学習済みモデル生成方法、配合条件設定方法、学習済みモデル生成プログラム、配合条件設定プログラム、学習装置、配合条件設定装置、樹脂フィルムの製造方法、樹脂フィルムの製造システムおよび樹脂フィルムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a trained model generation method, a blending condition setting method, a trained model generation program, a blending condition setting program, a learning device, a blending condition setting device, a resin film manufacturing method, a resin film manufacturing system, and a resin film that can efficiently set blending conditions for resin films.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る学習済みモデル生成方法は、コンピュータが、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性及び配合比率を含む配合条件を説明変数、前記樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより学習済みモデルを生成する。 To solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the trained model generation method of the present invention generates a trained model by having a computer train using training data in which the compounding conditions, including the physical properties and compounding ratios of the thermoplastic resin that makes up the resin film, are used as explanatory variables, and the physical properties of the resin film are used as objective variables.
また、本発明に係る学習済みモデル生成方法は、上記発明において、前記熱可塑性樹脂の物性は、前記熱可塑性樹脂の固有粘度および溶液ヘイズを含む。 Furthermore, in the trained model generation method according to the present invention, in the above invention, the physical properties of the thermoplastic resin include the intrinsic viscosity and solution haze of the thermoplastic resin.
また、本発明に係る学習済みモデル生成方法は、上記発明において、前記樹脂フィルムの物性は、前記樹脂フィルムの固有粘度およびフィルムヘイズを含む。 Furthermore, in the trained model generation method according to the present invention, in the above invention, the physical properties of the resin film include the intrinsic viscosity and film haze of the resin film.
また、本発明に係る学習済みモデル生成方法は、上記発明において、熱可塑性樹脂は、リサイクル樹脂を含む。 Furthermore, in the trained model generation method according to the present invention, in the above invention, the thermoplastic resin includes recycled resin.
また、本発明に係る学習済みモデル生成方法は、上記発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂である。 Furthermore, in the trained model generation method according to the present invention, in the above invention, the thermoplastic resin is polyester resin.
また、本発明に係る学習済みモデル生成方法は、上記発明において、前記樹脂フィルムは、二軸延伸ポリエステルフィルムである。 Furthermore, in the trained model generation method according to the present invention, in the above invention, the resin film is a biaxially oriented polyester film.
また、本発明に係る配合条件設定方法は、コンピュータが、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、前記樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより生成された学習済みモデルを含む探索部に目的とする樹脂フィルムの物性を入力し、前記探索部の出力結果に基づいて配合条件を設定する。 In addition, the compounding condition setting method of the present invention involves inputting the physical properties of the target resin film into a search unit that includes a trained model generated by a computer learning using training data in which compounding conditions, including the physical properties and compounding ratios of the thermoplastic resin that makes up the resin film, are used as explanatory variables, and the physical properties of the resin film are used as target variables, and setting the compounding conditions based on the output results of the search unit.
また、本発明に係る配合条件設定方法は、上記発明において、前記配合条件を設定するステップは、前記出力結果に複数の配合条件が存在する場合、各配合条件のうち、リサイクル樹脂の割合が大きい配合条件を選択する。 Furthermore, in the blending condition setting method according to the present invention, in the above invention, when the output result contains multiple blending conditions, the step of setting the blending conditions selects the blending condition with the highest proportion of recycled resin.
また、本発明に係る配合条件設定方法は、上記発明において、前記熱可塑性樹脂の物性は、前記熱可塑性樹脂の固有粘度および溶液ヘイズを含む。 Furthermore, in the blending condition setting method according to the present invention, in the above invention, the physical properties of the thermoplastic resin include the intrinsic viscosity and solution haze of the thermoplastic resin.
また、本発明に係る配合条件設定方法は、上記発明において、前記樹脂フィルムの物性は、前記樹脂フィルムの固有粘度およびフィルムヘイズを含む。 In addition, in the blending condition setting method according to the present invention, the physical properties of the resin film include the intrinsic viscosity and film haze of the resin film.
また、本発明に係る配合条件設定方法は、上記発明において、前記熱可塑性樹脂は、リサイクル樹脂を含む。 Furthermore, in the blending condition setting method according to the present invention, the thermoplastic resin includes recycled resin.
また、本発明に係る配合条件設定方法は、上記発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂である。 Furthermore, in the blending condition setting method according to the present invention, the thermoplastic resin is a polyester resin.
また、本発明に係る配合条件設定方法は、上記発明において、前記樹脂フィルムは、二軸延伸ポリエステルフィルムである。 Furthermore, in the blending condition setting method according to the present invention, the resin film is a biaxially oriented polyester film.
また、本発明に係る学習済みモデル生成プログラムは、コンピュータに、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、前記樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成ステップ、を実行させる。 The trained model generation program of the present invention also causes a computer to execute a trained model generation step of generating a trained model by learning using training data in which the blending conditions, including the physical properties and blending ratios of the thermoplastic resin that constitutes the resin film, are used as explanatory variables, and the physical properties of the resin film are used as objective variables.
また、本発明に係る配合条件設定プログラムは、コンピュータに、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、前記樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより生成された学習済みモデルを含む探索部に目的とする樹脂フィルムの物性を入力し、前記探索部の出力結果に基づいて配合条件を設定する配合条件設定ステップ、を実行させる。 The compounding condition setting program of the present invention also causes a computer to execute a compounding condition setting step of inputting the physical properties of the target resin film into a search unit that includes a trained model generated by learning using training data in which compounding conditions, including the physical properties and compounding ratios of the thermoplastic resins that make up the resin film, are used as explanatory variables and the physical properties of the resin film are used as target variables, and setting compounding conditions based on the output results of the search unit.
また、本発明に係る学習装置は、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、前記樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより学習済みモデルを生成する学習部、を備える。 The learning device according to the present invention also includes a learning unit that generates a trained model by learning using training data in which the blending conditions, including the physical properties and blending ratios of the thermoplastic resin that constitutes the resin film, are explanatory variables, and the physical properties of the resin film are objective variables.
また、本発明に係る配合条件設定装置は、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、前記樹脂フィルムの物性の物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより生成された学習済みモデルを有し、該学習済みモデルに目的とする樹脂フィルムの物性を入力して、物性に適した配合条件を探索する探索部と、前記学探索部の出力結果に基づいて配合条件を設定する設定部と、を備える。 The blending condition setting device according to the present invention also includes a trained model generated by training using training data in which blending conditions, including the physical properties and blending ratios of the thermoplastic resins that make up the resin film, are used as explanatory variables, and the physical properties of the resin film are used as target variables. The device also includes a search unit that inputs the desired physical properties of the resin film into the trained model to search for blending conditions suitable for the properties, and a setting unit that sets the blending conditions based on the output results of the search unit.
また、本発明に係る樹脂フィルムの製造方法は、上記発明に係る配合条件設定方法によって設定された前記熱可塑性樹脂の配合条件にしたがって、樹脂フィルムを製造する。 The resin film manufacturing method according to the present invention also produces a resin film according to the thermoplastic resin blending conditions set by the blending condition setting method according to the above invention.
また、本発明に係る樹脂フィルムの製造システムは、上記発明に係る配合条件設定装置と、前記配合条件設定装置によって設定された前記熱可塑性樹脂の配合条件にしたがって、樹脂フィルムを製造するフィルム製造装置と、を備える。 The resin film manufacturing system according to the present invention also includes the blending condition setting device according to the above invention, and a film manufacturing device that manufactures a resin film in accordance with the blending conditions for the thermoplastic resin set by the blending condition setting device.
また、本発明に係る樹脂フィルムは、上記発明に係る配合条件設定方法によって設定された前記熱可塑性樹脂の配合条件にしたがって各熱可塑性樹脂を混合し、シート状に成形してなる。 The resin film according to the present invention is produced by mixing the thermoplastic resins according to the blending conditions set by the blending condition setting method according to the above invention, and molding the mixture into a sheet.
本発明によれば、樹脂フィルムの配合条件を効率的に設定することができる。 The present invention makes it possible to efficiently set the compounding conditions for resin films.
以下に、本発明に係る配合条件設定システムの実施の形態を、図面に基づいて、詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Below, an embodiment of the compounding condition setting system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態に係る配合条件設定システムの概略構成を示す図である。配合条件設定システム1は、学習用データを作成し、該作成した学習用データを用いて学習した学習済みモデルを生成する学習装置2と、学習装置2が生成した学習済みモデルを用いて、ユーザが所望する樹脂フィルムの物性を与える配合条件を設定する配合条件設定装置3と、配合条件設定装置3の設定結果を含む情報を表示する表示装置4と、入力装置5とを備える。
(Embodiment)
1 is a diagram showing a schematic configuration of a blending condition setting system according to one embodiment of the present invention. The blending condition setting system 1 includes a learning device 2 that creates training data and generates a trained model trained using the created training data, a blending condition setting device 3 that sets blending conditions that will give the resin film properties desired by the user using the trained model generated by the learning device 2, a display device 4 that displays information including the setting results of the blending condition setting device 3, and an input device 5.
配合条件設定装置3が設定する配合条件は、樹脂フィルムを構成する原料(樹脂)の種類、および、その配合比率を含むものである。 The blending conditions set by the blending condition setting device 3 include the types of raw materials (resins) that make up the resin film and their blending ratios.
樹脂フィルムを構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は、熱溶融成形や加熱処理等の加工処理が施されていない新品の樹脂や、熱溶融成形や加熱処理等の加工処理が施されたリサイクル樹脂を含む。リサイクル樹脂は、例えば、製品化された際に発生した工程廃材や、破棄・回収された製品から使用することができる。その形態は限定されないが、溶融押出したペレットの形や、圧着フレークの形で用いられる。 The resin that constitutes the resin film can be a thermoplastic resin. Examples of thermoplastic resins include polyester resin. Thermoplastic resins include new resins that have not been subjected to processing such as hot melt molding or heat treatment, and recycled resins that have been processed such as hot melt molding or heat treatment. Recycled resins can be used, for example, from process waste materials generated during product production or discarded or recovered products. There are no limitations on the form, but they can be used in the form of melt-extruded pellets or compressed flakes.
図2は、本発明の一実施の形態に係る配合条件設定システムが行う配合条件設定処理の流れを説明するための図である。学習装置2は、学習用データLDを用いて学習して生成された学習済みモデル100を生成する。
配合条件設定装置3は、学習済みモデル100に、目的の物性を示す物性条件IPを入力して配合条件(予測条件)を取得し、樹脂フィルムの物性(予測)を満たす配合条件OPを設定して出力する。
または、配合条件設定装置3は、学習済みモデル100に、目的の物性を示す物性条件IPを入力して配合条件(予測条件)を取得し、得られた一つまたは複数の配合条件OPを出力する。
2 is a diagram illustrating the flow of a blending condition setting process performed by a blending condition setting system according to an embodiment of the present invention. The learning device 2 generates a trained model 100 by learning using training data LD.
The blending condition setting device 3 inputs physical property conditions IP indicating the desired physical properties into the trained model 100 to obtain blending conditions (predicted conditions), and sets and outputs blending conditions OP that satisfy the physical properties (predictions) of the resin film.
Alternatively, the formulation condition setting device 3 inputs physical property conditions IP indicating the desired physical properties into the trained model 100 to obtain formulation conditions (prediction conditions), and outputs the obtained one or more formulation conditions OP.
ここで、樹脂フィルムの製造方法の一例について、図3を参照して説明する。図3は、二軸延伸による製造方法の一例について説明するための図である。なお、図3では、処理工程において樹脂が送られるフィルム長手方向をX軸方向、樹脂フィルムの幅方向(次工程に送るロールの回転軸と同じ)をY軸方向、X軸方向およびY軸方向と直交する高さ方向をZ軸方向とする。 Here, an example of a method for manufacturing a resin film will be described with reference to Figure 3. Figure 3 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method using biaxial stretching. In Figure 3, the longitudinal direction of the film along which the resin is fed in the processing step is the X-axis direction, the width direction of the resin film (the same as the rotation axis of the roll that feeds it to the next step) is the Y-axis direction, and the height direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions is the Z-axis direction.
樹脂フィルムの製造装置200は、製造部201と、制御部202とを備える。
また、配合条件設定装置3および製造装置200は、樹脂フィルムの製造システムを構成する。なお、製造装置200は、図3に示す製造部201のような二軸延伸によって樹脂フィルムの製造する製造部に限らない。
The resin film manufacturing apparatus 200 includes a manufacturing unit 201 and a control unit 202 .
The blending condition setting device 3 and the manufacturing device 200 constitute a resin film manufacturing system. The manufacturing device 200 is not limited to a manufacturing unit that manufactures a resin film by biaxial stretching, such as the manufacturing unit 201 shown in FIG. 3 .
製造部201は、ペレット(樹脂)中の水分を除去する真空乾燥部211と、真空乾燥後のペレットを貯蔵する貯蔵部212と、貯蔵部212から送り込まれるペレットを溶融して押し出す押出部213と、押出部213から送り込まれる溶融樹脂をろ過するろ過フィルター214と、ろ過後の溶融樹脂をシート状に成形するダイ215と、ダイ215からのシート状の樹脂を巻き付けて冷却固化させるキャスティングドラム216と、シート状の樹脂をX軸方向に延伸する第1延伸部217と、第1延伸部217による延伸方向と直交するY軸方向に延伸する第2延伸部218と、第2延伸部218を通過した二軸延伸フィルムを冷却しながら搬送する渡り搬送部219と、渡り搬送部219から送り込まれる延伸後の樹脂を巻き取る巻取部220とを備える。 The manufacturing section 201 includes a vacuum drying section 211 that removes moisture from the pellets (resin), a storage section 212 that stores the vacuum-dried pellets, an extrusion section 213 that melts and extrudes the pellets sent from the storage section 212, a filtration filter 214 that filters the molten resin sent from the extrusion section 213, a die 215 that forms the filtered molten resin into a sheet, a casting drum 216 that wraps the sheet-like resin from the die 215 around and cools and solidifies it, a first stretching section 217 that stretches the sheet-like resin in the X-axis direction, a second stretching section 218 that stretches in the Y-axis direction perpendicular to the stretching direction by the first stretching section 217, a transfer conveying section 219 that conveys the biaxially stretched film that has passed through the second stretching section 218 while cooling it, and a winding section 220 that winds up the stretched resin sent from the transfer conveying section 219.
押出部213は、ペレットを混合して溶融し、ダイ215に流す。
キャスティングドラム216は、Y軸方向の軸のまわりに回転し、樹脂を冷却固化してシート状の樹脂をフィルム長手方向(X軸方向)に送る。
The extrusion section 213 mixes and melts the pellets and forces them through a die 215 .
The casting drum 216 rotates around an axis in the Y-axis direction, cools and solidifies the resin, and sends the sheet-like resin in the film longitudinal direction (X-axis direction).
第1延伸部217は、キャスティングドラム216から送られるシート状の樹脂を、複数のロールを用いて、必要に応じて加熱しながらフィルム長手方向(X軸方向)に延伸して一軸延伸フィルムとする。 The first stretching section 217 stretches the sheet-like resin delivered from the casting drum 216 in the longitudinal direction (X-axis direction) of the film using multiple rolls, while heating as necessary, to form a uniaxially stretched film.
第2延伸部218は、第1延伸部217から送られる一軸延伸フィルム(221)を、必要に応じて加熱しながらクリップを用いてフィルム長手方向と直交する方向に延伸する。ここでは、Y軸方向(フィルム幅方向・ロールの回転軸方向)に延伸して二軸延延伸フィルムとする。 The second stretching unit 218 stretches the uniaxially stretched film (221) sent from the first stretching unit 217 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the film using clips, while heating it as necessary. Here, it is stretched in the Y-axis direction (the film width direction/direction of the roll rotation axis) to form a biaxially stretched film.
巻取部220は、第2延伸部218による延伸処理後の二軸延伸フィルムを、渡り搬送部219を経て巻き取るロールである。この一連の処理によって、原料である複数の樹脂を混合・溶融・延伸してシート状に成形することによって、直交する二方向に延伸された二軸延伸樹脂フィルムが生成される。二軸延伸樹脂フィルムは、異なる方向に延伸しているため、一軸延伸されたフィルムと比して高い等方性を示し、例えば、優れた寸法安定性を示す。 The winding section 220 is a roll that winds up the biaxially stretched film after stretching in the second stretching section 218 via the transfer conveying section 219. Through this series of processes, multiple resin raw materials are mixed, melted, stretched, and formed into a sheet, producing a biaxially stretched resin film that is stretched in two perpendicular directions. Because biaxially stretched resin film is stretched in different directions, it exhibits higher isotropy than uniaxially stretched film, and exhibits, for example, excellent dimensional stability.
制御部202は、製造部201の動作を制御する。制御部202は、例えば、配合条件設定装置3においてロールの温度や回転速度等、二軸延伸における製造条件が設定されている場合、配合条件を取得して、その製造条件にしたがって製造部201を駆動する。制御部202は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の1または複数のハードウェア、および、各種プログラム等があらかじめインストールしたメモリを用いて構成されるコンピュータである。 The control unit 202 controls the operation of the production unit 201. For example, when production conditions for biaxial stretching, such as roll temperature and rotation speed, are set in the blending condition setting device 3, the control unit 202 acquires the blending conditions and drives the production unit 201 in accordance with those production conditions. The control unit 202 is a computer configured using one or more hardware components, such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), and memory on which various programs are pre-installed.
続いて、学習装置2の構成について図4を参照して説明する。学習装置2は、配合条件設定装置3と電気的に接続されている。図4は、本発明の一実施の形態に係る配合条件設定システムが備える学習装置の構成を示すブロック図である。学習装置2は、学習用データ生成部21、学習部22、制御部23および記憶部24を有する。 Next, the configuration of the learning device 2 will be described with reference to Figure 4. The learning device 2 is electrically connected to the blending condition setting device 3. Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the learning device provided in a blending condition setting system according to one embodiment of the present invention. The learning device 2 has a learning data generation unit 21, a learning unit 22, a control unit 23, and a memory unit 24.
学習用データ生成部21は、記憶部24に記憶されているデータから、樹脂フィルムを構成する複数の原料の種類および物性、該原料の配合比率からなる配合条件と、当該配合条件によって製造される樹脂フィルムの物性とが対応付いているデータを学習用データとして生成する。すなわち、学習用データは、物性が既知の樹脂フィルムのデータである。なお、学習用データ生成部21は、入力装置5を介して入力された条件にしたがってデータを抽出し、学習用データを生成してもよい。
学習用データ生成部21は、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、配合条件に対応する樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを生成する。
この際、配合条件である原料の種別、物性、配合比等は、数値化または画像化したものを用いてもよい。また、これら配合条件を複数組み合わせて数値化または画像化することで、一つの配合条件として表現してもよい。
例えば、原料の種別と配合比率の組み合わせが40通り存在する場合、各組み合わせに対応する番号を割り振ることで、1~40の番号を取得し、この番号を原料の種別と配合比に関する一つの配合条件として数値化するなどの表現方法があげられる。上記のような表現を用いることで、生成される学習用データの説明変数の削減や、多重共線性を低減することができるため、高精度な学習済みモデルの構築に繋がる。
また、樹脂フィルムの物性は、数値化または画像化したものを用いてもよい。さらに、樹脂フィルムの物性が、複数種類設定される場合には、これらの物性を組み合わせて一つの樹脂フィルムの物性として表現してもよい。
記憶部24に格納された、配合条件と物性が混在している実験データは、学習用データ生成部21において、説明変数(x1、x2、・・・)と目的変数(y)とに分けられる。この際、説明変数とする配合条件は、複数種類あってもよく、各配合条件について物性と関連付けられている。なお、複数の配合条件を纏めて一つとして扱ってもよい。また、説明変数と目的変数とは、記憶部において予め分けて格納されていてもよい。
The learning data generation unit 21 generates, from the data stored in the memory unit 24, data that associates the types and physical properties of multiple raw materials that make up the resin film, the blending conditions consisting of the blending ratios of the raw materials, and the physical properties of the resin film manufactured under those blending conditions, as learning data. In other words, the learning data is data on resin films whose physical properties are known. Note that the learning data generation unit 21 may extract data according to conditions input via the input device 5 and generate learning data.
The learning data generation unit 21 generates learning data in which the compounding conditions, including the physical properties and compounding ratio of the thermoplastic resin that constitutes the resin film, are explanatory variables, and the physical properties of the resin film corresponding to the compounding conditions are objective variables.
In this case, the blending conditions such as the type of raw material, physical properties, blending ratio, etc. may be quantified or visualized. In addition, a plurality of blending conditions may be combined and quantified or visualized to be expressed as a single blending condition.
For example, if there are 40 possible combinations of ingredient types and blending ratios, one way to express this is to assign a number corresponding to each combination, obtain a number from 1 to 40, and then quantify this number as a single blending condition related to ingredient types and blending ratios. Using the above-mentioned representation makes it possible to reduce the number of explanatory variables in the generated training data and reduce multicollinearity, leading to the construction of a highly accurate trained model.
The physical properties of the resin film may be expressed numerically or as an image. Furthermore, when a plurality of physical properties of the resin film are set, these physical properties may be combined and expressed as a single physical property of the resin film.
The experimental data stored in the memory unit 24, which contains a mixture of formulation conditions and physical properties, is separated into explanatory variables (x1, x2, ...) and a response variable (y) in the learning data generation unit 21. In this case, there may be multiple types of formulation conditions used as explanatory variables, and each formulation condition is associated with a physical property. Note that multiple formulation conditions may be collectively treated as one. Furthermore, the explanatory variables and the response variable may be stored separately in the memory unit in advance.
ここで、既知の樹脂フィルムの配合比率とは、過去に蓄積された、樹脂フィルム中の原料の組成比を重量比で表したデータのことをさし、必要に応じて樹脂比率や添加剤比率を含むものである。 Here, the known blending ratio of a resin film refers to data accumulated in the past that expresses the composition ratio of raw materials in a resin film as a weight ratio, and includes resin ratios and additive ratios as necessary.
学習用データとして用いられる物性は、原料の物性や、樹脂フィルムの物性がある。原料の物性としては、固有粘度、溶液ヘイズ(濁度)、色調が挙げられる。また、樹脂フィルムの物性は、固有粘度、フィルムヘイズ(濁度)、色調や、厚さ、機械強度が挙げられる。機械強度は、二軸延伸を用いて製造されている場合、各延伸方向の強度を含む。また、リサイクル樹脂において、過去に施された処理内容(加熱条件等)を物性として含めてもよい。
この際、新品の樹脂と、リサイクル樹脂とは、例えば同じ製品であったとしても、固有粘度、溶液ヘイズ(濁度)、色調の少なくとも一部の物性が互いに異なるものがある。特に、リサイクルが繰り返されているリサイクル樹脂は、新品の樹脂と比して、固有粘度、フィルムヘイズ(濁度)、色調等の物性の差が比較的大きくなる場合がある。
The physical properties used as training data include the physical properties of the raw materials and the physical properties of the resin film. Examples of the physical properties of the raw materials include intrinsic viscosity, solution haze (turbidity), and color tone. Examples of the physical properties of the resin film include intrinsic viscosity, film haze (turbidity), color tone, thickness, and mechanical strength. When the resin is manufactured using biaxial stretching, the mechanical strength includes the strength in each stretching direction. For recycled resins, the physical properties may also include the details of previous treatments (heating conditions, etc.).
In this case, even if a new resin and a recycled resin are the same product, they may differ from each other in at least some of their physical properties, such as intrinsic viscosity, solution haze (turbidity), and color tone. In particular, recycled resins that have been recycled repeatedly may have relatively large differences in physical properties, such as intrinsic viscosity, film haze (turbidity), and color tone, compared to new resins.
樹脂フィルムの原料は、目的の物性に合わせて、複数の樹脂が混合される。例えば、ポリエステル樹脂を用いてフィルムを作成する場合でも、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate:PET)、ポリエチレンナフタレート(Polyethylene naphthalate:PEN)、ポリトリメチレンテレフタレート(Polytrimethylen terephthalate:PTT)、ポリブチレンテレフタレート(Polybutylene terephthalate:PBT)等、異なる種類の原料が存在する。また、同一のポリエステル樹脂であっても、リサイクルされたものであるか否かによって、物性が異なる。 The raw materials for resin films are a mixture of multiple resins to achieve the desired physical properties. For example, even when creating a film using polyester resin, there are different types of polyester resin raw materials available, such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polytrimethylene terephthalate (PTT), and polybutylene terephthalate (PBT). Furthermore, even the same polyester resin can have different physical properties depending on whether it is recycled or not.
ここで、原料のパラメータの一例について、表1を参照して説明する。表1は、ポリエステル樹脂の原料の物性(固有粘度、溶液ヘイズ(濁度)、色調(b値))、および、リサイクルの該否の一例を示す。表1では、No.1、No.2が新品の樹脂の物性を示し、No.3~No.7がリサイクル樹脂の物性を示している。表1に示すように、同じポリエステル樹脂であっても、その種別が異なれば、物性も異なる。
学習部22は、学習用データを用いて学習を行って学習済みモデルを生成する。学習部22が行う学習は、公知の学習方法を採用することができる。学習に採用される統計モデルとしては、例えば、単純線形回帰モデル、Ridge回帰、Lasso回帰、Elastic Net回帰、一般加法モデル、ランダムフォレスト回帰、ルールフィット回帰、勾配ブースティング木、エクストラツリー、サポートベクトル回帰、ガウス過程回帰、k最近傍法による回帰、カーネルリッジ回帰、ニューラルネットワーク等が挙げられる。 The learning unit 22 performs learning using the learning data to generate a trained model. The learning performed by the learning unit 22 can employ known learning methods. Statistical models that can be used for learning include, for example, simple linear regression models, ridge regression, Lasso regression, elastic net regression, general additive models, random forest regression, rule-fit regression, gradient boosting trees, extra trees, support vector regression, Gaussian process regression, k-nearest neighbor regression, kernel ridge regression, and neural networks.
例えば、学習部22が正則化を用いた学習によって学習済みモデルを生成する場合、学習部22は、学習済みモデルのハイパーパラメータの候補値を複数与え、与えられたハイパーパラメータの候補値のそれぞれに対して学習を実行し、目的変数(樹脂フィルムの物性)について学習済みモデルを生成し、記憶部24に格納する。その後、学習部22は、各候補値によって学習して得たモデルに対し、学習用データを用いて、交差検証またはホールドアウト検証による予測誤差を算出し、最小の予測誤差を与える学習済みモデルを選択する。なお、ここでいうハイパーパラメータは、学習部22が学習を行うためにあらかじめ設定しておくパラメータであり、例えば正則化の係数などを含む。また、ニューラルネットワークを用いた学習済みモデルの場合のハイパーパラメータには、ニューラルネットワークの層の数なども含まれる。 For example, when the learning unit 22 generates a trained model through learning using regularization, the learning unit 22 is given multiple candidate values for the hyperparameters of the trained model, performs learning for each of the given candidate values for the hyperparameters, generates a trained model for the target variable (physical properties of the resin film), and stores it in the storage unit 24. The learning unit 22 then uses the training data to calculate the prediction error through cross-validation or holdout validation for the models obtained by learning using each candidate value, and selects the trained model that provides the smallest prediction error. Note that the hyperparameters referred to here are parameters that are set in advance by the learning unit 22 for learning, and include, for example, regularization coefficients. In addition, in the case of a trained model using a neural network, the hyperparameters also include, for example, the number of layers in the neural network.
制御部23は、学習装置2の動作を統括して制御する。 The control unit 23 controls the overall operation of the learning device 2.
記憶部24は、学習装置2を動作させるための各種プログラム、および学習装置2の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する。各種プログラムには、学習済みモデルを生成するための学習用データを生成する学習用データ生成プログラム、学習用データを用いて学習して学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成プログラムも含まれる。各種パラメータには、ハイパーパラメータや、学習部22が学習することによって取得したパラメータ等が含まれる。また、記憶部24は、学習用データを構成するためのデータ(例えば、上述した配合条件や物性)を記憶する。 The memory unit 24 stores various programs for operating the learning device 2, as well as data including various parameters necessary for the operation of the learning device 2. The various programs include a learning data generation program that generates learning data for generating a trained model, and a trained model generation program that uses the training data to learn and generate a trained model. The various parameters include hyperparameters and parameters acquired by the learning unit 22 through learning. The memory unit 24 also stores data for constituting the training data (for example, the above-mentioned formulation conditions and physical properties).
記憶部24は、各種プログラム等があらかじめインストールしたROM(Read Only Memory)、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等を用いて構成される。 The storage unit 24 is composed of a ROM (Read Only Memory) in which various programs are pre-installed, a RAM (Random Access Memory) for storing calculation parameters and data for each process, a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), etc.
各種プログラムは、HDD、フラッシュメモリ、CD-ROM、DVD-ROM、Blu-ray(登録商標)等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等を用いて構成されるものであり、有線、無線を問わない。 The various programs can also be recorded on computer-readable recording media such as HDDs, flash memory, CD-ROMs, DVD-ROMs, and Blu-ray (registered trademark) for widespread distribution. The communications network referred to here can be configured using, for example, existing public line networks, LANs (Local Area Networks), WANs (Wide Area Networks), etc., and can be either wired or wireless.
以上の機能構成を有する学習装置2は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の1または複数のハードウェアを用いて構成されるコンピュータである。 The learning device 2 having the above functional configuration is a computer configured using one or more pieces of hardware, such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), etc.
続いて、配合条件設定装置3について、図5を参照して説明する。図5は、本発明の一実施の形態に係る配合条件設定システムが備える配合条件設定装置の構成を示すブロック図である。配合条件設定装置3は、学習装置2および表示装置4と電気的に接続されている。配合条件設定装置3は、設定部31、探索部32、制御部33および記憶部34を有する。 Next, the blending condition setting device 3 will be described with reference to Figure 5. Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the blending condition setting device provided in a blending condition setting system according to one embodiment of the present invention. The blending condition setting device 3 is electrically connected to the learning device 2 and the display device 4. The blending condition setting device 3 has a setting unit 31, a search unit 32, a control unit 33, and a memory unit 34.
配合条件設定装置3は、予測対象とする物性と、学習装置2から取得した学習済みモデルを用いて、条件に適した原料の種類やその配合比率を含む配合条件を設定する。 The blending condition setting device 3 uses the physical properties to be predicted and the trained model acquired from the learning device 2 to set blending conditions, including the types of ingredients and their blending ratios that are suitable for the conditions.
設定部31は、設定入力された物性を、学習済みモデルを含む探索部32に入力し、該探索部32から出力された配合条件候補を配合条件に設定する。なお、この際に設定する配合条件は、設定される物性の条件を満たす複数の配合条件のうち最も好適な一つの配合条件であってもよいし、物性の条件を満たすすべての配合条件であってもよい。 The setting unit 31 inputs the set physical properties to the search unit 32, which includes a trained model, and sets the candidate blending conditions output from the search unit 32 as the blending conditions. The blending conditions set at this time may be the most suitable blending condition out of multiple blending conditions that satisfy the set physical property conditions, or may be all blending conditions that satisfy the physical property conditions.
探索部32は、設定部31から入力された物性に基づき、学習済みモデルを用いて配合条件候補を探索することで最適な配合条件を抽出し、設定部31へ出力する。ここで、学習済みモデルを用いた配合条件候補の探索とは、後述する探索アルゴリズムに基づき生成された配合条件候補を学習済みモデルに入力し、該学習済みモデルから出力された樹脂フィルムの物性から、設定部31から入力された物性を達成するのに最適な配合条件を抽出することを示す。 The search unit 32 uses the trained model to search for candidate blending conditions based on the physical properties input from the setting unit 31, extracting the optimal blending conditions and outputting them to the setting unit 31. Here, searching for candidate blending conditions using the trained model means inputting candidate blending conditions generated based on the search algorithm described below into the trained model, and extracting the optimal blending conditions to achieve the physical properties input from the setting unit 31 from the physical properties of the resin film output from the trained model.
ここで、最適な配合条件とは、目的とする物性が、最も好ましい値になった状態となることであり、本実施の形態において、例えば強度の場合は最大化または設定値に最近接化させることと同義である。好ましい範囲がある場合には、その範囲内に物性が収まることである。また、設定された条件が複数種別の物性を含む場合、それぞれの物性値との差や、各物性に付される優先度等にしたがって配合条件候補が抽出される。 Here, optimal blending conditions refer to a state in which the target physical property is at its most desirable value. In the present embodiment, for example, in the case of strength, this is synonymous with maximizing or bringing the property closest to a set value. If there is a desirable range, the physical property must fall within that range. Furthermore, if the set conditions include multiple types of physical properties, candidate blending conditions are extracted based on the difference between the respective physical property values, the priority assigned to each physical property, etc.
最適な配合条件を得る探索アルゴリズムとしては、学習済みモデルから目的とする樹脂フィルムの物性が目標域を満たす配合条件を選定するグリッドサーチ法、または、予め探索回数の上限を決めてランダムに配合条件を抽出し、物性が最大化/最小化される配合条件を得るランダムサーチ法が挙げられる。また、物性の予測誤差が考慮された、物性値平均±予測誤差で表される信頼区間を対象にして蓄積データの極値付近を選択して評価し、探索を繰り返すベイズ最適化法を探索方法として用いることができる。また、目的とする物性に近い配合条件を選択し、その配合条件の一部を変えながら配合条件の探索を繰り返す遺伝的アルゴリズム選択法を探索方法として用いることもできる。ここで、ベイズ最適化法や遺伝的アルゴリズム選択法などの探索前に開始点を必要とする探索アルゴリズムを実施する場合、開始点として、グリッドサーチ、ランダムプロットにより生成したデータのほか、学習済みモデルの生成に用いた学習用データを用いてもよい。 Search algorithms for obtaining optimal formulation conditions include a grid search method, which selects formulation conditions from a trained model that satisfy the target range for the physical properties of the desired resin film, and a random search method, which determines a predetermined upper limit on the number of searches and randomly extracts formulation conditions to obtain formulation conditions that maximize or minimize the physical properties. Another search method that can be used is the Bayesian optimization method, which selects and evaluates extreme values in the accumulated data within a confidence interval represented by the average physical property value ± prediction error, taking into account the prediction error of the physical properties, and then repeats the search. Another search method that can be used is the genetic algorithm selection method, which selects formulation conditions close to the desired physical properties and repeatedly searches for formulation conditions while changing some of those formulation conditions. Here, when using search algorithms that require a starting point before searching, such as the Bayesian optimization method or the genetic algorithm selection method, the starting point can be the data generated by grid search or random plotting, or the training data used to generate the trained model.
制御部33は、配合条件設定装置3の動作を統括して制御する。制御部33は、設定部31の設定結果を表示装置4に表示させる表示制御部331を有する。表示制御部331は、設定結果に加えて、原料や、該原料および予測される物性等の情報を表示装置4に表示させてもよい。 The control unit 33 controls the overall operation of the blending condition setting device 3. The control unit 33 has a display control unit 331 that displays the setting results of the setting unit 31 on the display device 4. In addition to the setting results, the display control unit 331 may also display information such as raw materials, the raw materials, and their predicted physical properties on the display device 4.
記憶部34は、配合条件設定装置3を動作させるための各種プログラム、および配合条件設定装置3の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する。各種プログラムには、学習済みモデルを用いて実行される配合条件設定プログラムも含まれる。また、記憶部34は、学習済みモデルを記憶してもよい。この際、学習済みモデルは、学習装置2と同期をとって更新してもよい。記憶部34は、各種プログラム等があらかじめインストールされたROM、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するRAM、HDD、SSD等を用いて構成される。 The memory unit 34 stores various programs for operating the blending condition setting device 3, as well as data including various parameters necessary for the operation of the blending condition setting device 3. The various programs include a blending condition setting program that is executed using a trained model. The memory unit 34 may also store trained models. In this case, the trained models may be updated in synchronization with the learning device 2. The memory unit 34 is composed of a ROM in which various programs are pre-installed, and a RAM, HDD, SSD, etc. that stores calculation parameters and data for each process.
各種プログラムは、HDD、フラッシュメモリ、CD-ROM、DVD-ROM、Blu-ray(登録商標)等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。また、配合条件設定装置3が、通信ネットワークを介して各種プログラムを取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、LAN、WAN等を用いて構成されるものであり、有線、無線を問わない。 The various programs can be recorded on computer-readable recording media such as HDDs, flash memory, CD-ROMs, DVD-ROMs, and Blu-ray (registered trademark) for widespread distribution. The blending condition setting device 3 can also obtain the various programs via a communications network. The communications network referred to here may be configured using, for example, an existing public line network, LAN, WAN, etc., and may be wired or wireless.
以上の機能構成を有する配合条件設定装置3は、CPU、GPU、ASIC、FPGA等の1または複数のハードウェアを用いて構成されるコンピュータである。 The blending condition setting device 3, which has the above functional configuration, is a computer configured using one or more hardware components such as a CPU, GPU, ASIC, FPGA, etc.
表示装置4は、液晶や有機EL(Electro Luminescence)などからなるディスプレイであり、配合条件設定装置3と電気的に接続されている。表示装置4は、表示制御部331の制御のもとで配合条件設定装置3から出力される表示用データを取得して表示する。なお、表示装置4がスピーカ等の音声出力機能を有してもよい。 The display device 4 is a display such as a liquid crystal or organic electroluminescence (EL) display, and is electrically connected to the blending condition setting device 3. The display device 4 acquires and displays display data output from the blending condition setting device 3 under the control of the display control unit 331. The display device 4 may also have an audio output function such as a speaker.
入力装置5は、配合条件を設定する処理に関する設定機械物性値等の情報を含む各種情報の入力を受け付け、受け付けた情報を学習装置2および配合条件設定装置3に出力する。入力装置5は、キーボード、マウス、マイク、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて構成される。 The input device 5 accepts input of various information, including information such as set mechanical property values related to the process of setting blending conditions, and outputs the accepted information to the learning device 2 and blending condition setting device 3. The input device 5 is configured using a user interface such as a keyboard, mouse, microphone, and touch panel.
次に、学習装置2が行う学習処理の流れについて、図6を参照して説明する。図6は、本発明の一実施の形態に係る学習装置が行う学習処理の概要を示すフローチャートである。まず、学習装置2は、記憶部24を参照して、学習に用いるデータセットを生成する(ステップS11)。ここでは、学習用データ生成部21が、樹脂フィルムにおける原料の種類や物性、配合比率を含む配合条件と、その配合条件によって製造された樹脂フィルムの物性とを組とするデータセットを生成する。このデータセットは、学習済みモデル生成のための学習用データとして用いられる。学習用データ生成部21は、樹脂フィルムごとに、学習用データを生成する。 Next, the flow of the learning process performed by the learning device 2 will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a flowchart showing an overview of the learning process performed by a learning device according to one embodiment of the present invention. First, the learning device 2 generates a dataset to be used for learning by referencing the storage unit 24 (step S11). Here, the learning data generation unit 21 generates a dataset that pairs the blending conditions, including the types, physical properties, and blending ratios of the raw materials in the resin film, with the physical properties of the resin film manufactured under those blending conditions. This dataset is used as learning data for generating a trained model. The learning data generation unit 21 generates learning data for each resin film.
学習部22は、ステップS11において生成された学習用データを用いて機械学習を実行することによって学習済みモデルを生成する(ステップS12)。学習部22は、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習を行って、学習済みモデルを生成する。 The learning unit 22 generates a trained model by performing machine learning using the training data generated in step S11 (step S12). The learning unit 22 performs learning using the compounding conditions, including the physical properties and compounding ratio of the thermoplastic resin that constitutes the resin film, as explanatory variables and the physical properties of the resin film as objective variables, to generate a trained model.
その後、配合条件設定装置3において、設定対象の物性に適した樹脂フィルムの最適な原料の種類、およびその配合比率からなる配合条件を設定する。図7は、本発明の一実施の形態に係る配合条件設定装置が行う配合条件設定処理の概要を示すフローチャートである。 Then, the blending condition setting device 3 sets blending conditions consisting of the optimal raw material types and blending ratios for the resin film that are suited to the physical properties being set. Figure 7 is a flowchart showing an overview of the blending condition setting process performed by the blending condition setting device according to one embodiment of the present invention.
設定部31は、学習装置2から学習済みモデルを取得し、目的の樹脂フィルムの物性を探索部32に入力する(ステップS21)。探索部32は、学習時に目的変数として扱った物性について、設定された物性が入力され、配合条件を出力する。このように、目的の樹脂フィルムの物性が探索部に入力されると、その物性に適した配合条件(予測条件)が出力される。この際に入力される目的の物性は、例えば、配合条件設定装置3の入力部を介してユーザが入力した情報に基づくものである。
例えば、原料Aおよび原料Bを用いた配合条件であって、その配合比率がA:B=○○(%):△△%(%)である配合条件が設定・出力される。この際、原料の総量に対するリサイクル樹脂の割合(リサイクル率)等を表示してもよい。なお、学習済みモデルが数値化または画像化された配合条件を出力し、設定部31等が上記の配合条件の表現となるように変換してもよい。
The setting unit 31 acquires the trained model from the learning device 2 and inputs the physical properties of the target resin film to the search unit 32 (step S21). The search unit 32 receives the set physical properties treated as the target variables during learning and outputs the blending conditions. When the physical properties of the target resin film are input to the search unit in this way, blending conditions (prediction conditions) suitable for those properties are output. The target physical properties input at this time are based on, for example, information input by the user via the input unit of the blending condition setting device 3.
For example, a blending condition using raw materials A and B, where the blending ratio is A:B = XX (%): △△% (%), is set and output. At this time, the proportion of recycled resin to the total amount of raw materials (recycle rate) may also be displayed. The trained model may output the blending conditions in the form of digits or images, and the setting unit 31 or the like may convert them to represent the blending conditions.
設定部31は、探索部32の予測結果に基づいて配合条件を設定する(ステップS22)。本実施の形態において、設定部31は、目的の物性に対し複数の配合条件が存在する場合、最も目的の物性に近い、最適な一つの配合条件が設定されてもよいし、目的の物性や、その許容設定範囲を満たす配合条件を設定してもよいし、目的の物性を満たす上位数個の配合条件を選択して設定してもよい。配合条件は、例えば物性の種別ごとに優先度が設定されている場合、当該優先度が高い物性と、目的の物性との差が小さい条件が優先的に選択される。 The setting unit 31 sets the blending conditions based on the prediction results of the search unit 32 (step S22). In this embodiment, when there are multiple blending conditions for the target physical property, the setting unit 31 may set a single optimal blending condition that is closest to the target physical property, may set a blending condition that satisfies the target physical property or its allowable setting range, or may select and set the top few blending conditions that satisfy the target physical property. For example, when priorities are set for each type of physical property, the blending conditions are preferentially selected based on the physical property with the highest priority and the condition that is closest to the target physical property.
表示制御部331は、設定部31から設定結果を取得すると、この設定結果を表示装置4に出力し、該表示装置4に設定結果を表示させる表示制御を行う。表示装置4は、目的の物性を示すことが予測される最適な樹脂フィルムの原料の種類、その配合比率を含む配合条件を表示する。 When the display control unit 331 acquires the setting results from the setting unit 31, it outputs the setting results to the display device 4 and performs display control to display the setting results on the display device 4. The display device 4 displays the blending conditions, including the types of raw materials for the optimal resin film that are predicted to exhibit the desired physical properties and their blending ratios.
その後、例えば、上記の設定方法によって設定された配合条件に合わせて原料を用意し、上述した製造装置200を用いて樹脂フィルムが製造される。 Then, for example, raw materials are prepared according to the blending conditions set by the setting method described above, and a resin film is produced using the manufacturing apparatus 200 described above.
以上説明した実施の形態では、原料の種類や物性、およびその配合比率を説明変数、目的の物性を目的変数とする学習を行って生成された学習済みモデルに、目的の物性を入力することによって、目的の物性を有する樹脂フィルムの配合条件を設定するようにした。本実施の形態によれば、樹脂フィルムの配合条件を効率的に設定することができる。 In the embodiment described above, the compounding conditions for a resin film with the desired physical properties are set by inputting the desired physical properties into a trained model generated by training using the type and physical properties of raw materials and their blending ratios as explanatory variables and the desired physical properties as the objective variable. This embodiment allows the compounding conditions for a resin film to be set efficiently.
また、実施の形態では、樹脂フィルムの原料として、新品の樹脂に加え、リサイクル樹脂を含めて配合条件を探索し、該リサイクル樹脂を含む配合条件が設定可能であるため、製造における原料のリサイクル率を向上させることができる。この際、原料を選別するうえで、リサイクル樹脂の優先度を、新品の樹脂の優先度よりも高く設定してもよい。 Furthermore, in the embodiment, blending conditions can be searched for that include recycled resins in addition to new resins as raw materials for the resin film, and blending conditions that include the recycled resins can be set, thereby improving the recycling rate of raw materials in manufacturing. In this case, when selecting raw materials, the priority of recycled resins can be set higher than the priority of new resins.
なお、実施の形態では、目的変数が樹脂フィルムの物性、説明変数が原料の物性や配合条件であるものとして説明したが、これらのほか、分光スペクトル強度や、製造時のプロセス条件値(例えば延伸倍率等)等をさらに含んでもよいし、さらに測定条件値を含んでもよい。 In the embodiments, the objective variables are described as the physical properties of the resin film, and the explanatory variables are the physical properties and blending conditions of the raw materials. However, in addition to these, the objective variables may also include spectral intensity, process condition values during manufacturing (e.g., stretching ratio, etc.), and measurement condition values.
この際、分光スペクトル強度とは、樹脂フィルムの分光スペクトル測定により得られる各波長におけるスペクトルの強度を示し、例えば、赤外光、近赤外光、可視光、紫外光、X線といった各波長領域の光源を用いて測定される分光測定が挙げられる。 In this case, the spectral intensity refers to the intensity of the spectrum at each wavelength obtained by spectral measurement of the resin film, and examples include spectral measurements taken using light sources in each wavelength range, such as infrared light, near-infrared light, visible light, ultraviolet light, and X-rays.
プロセス条件値とは、樹脂フィルムを製造するための制御パラメータのことを示し、例えば、二軸延伸を使用する際の温度や樹脂の送り速度(ロールの回転速度)、クリップのフィルム幅方向の間隔等の製造条件を含む。また、目的とする物性において、等方性等が指定された場合、二軸延伸の要否等を配合条件に含めるようにしてもよい。 Process condition values refer to control parameters for producing resin films, and include, for example, manufacturing conditions such as the temperature when using biaxial stretching, the resin feed speed (roll rotation speed), and the distance between clips in the film width direction. Furthermore, if isotropy or other properties are specified as the desired physical properties, the need for biaxial stretching may also be included in the formulation conditions.
また、樹脂フィルムの各原料固有の物性値や性質とその配合条件から計算可能な値、および分子量、ガラス転移点や融点といった物理量のいずれかを含むようにしてもよい。ここで、各原料固有の物理量は、各原料の有する特定の官能基量や部分構造の個数、もしくは化学構造から計算が可能である。 These may also include values that can be calculated from the physical properties and characteristics specific to each raw material of the resin film and its blending conditions, as well as physical quantities such as molecular weight, glass transition point, and melting point. Here, the physical quantities specific to each raw material can be calculated from the amount of specific functional groups or the number of partial structures contained in each raw material, or from the chemical structure.
また、樹脂フィルム中に含まれる樹脂成分の化学構造に由来する寄与が想定される場合には、成分の配合比率だけではなく、成分の化学構造式を元に算出される特定の官能基量や部分構造の個数やそれに関連する値、または各成分の化学構造から計算が可能な分子量、またはガラス転移点や融点等の物性値を含む物理量を説明変数として用いることで、得られる学習済みモデルの更なる精度向上が期待できる。 In addition, when contributions from the chemical structure of the resin components contained in the resin film are expected, further improvements in the accuracy of the trained model can be expected by using as explanatory variables not only the component blend ratios but also the amount of specific functional groups calculated based on the chemical structural formula of the components, the number of partial structures and related values, or molecular weights that can be calculated from the chemical structure of each component, or physical quantities including physical property values such as glass transition point and melting point.
(変形例)
次に、実施の形態の変形例について、図8を参照して説明する。変形例では、上述した実施の形態と比して、配合条件設定処理が異なる。配合条件設定処理以外の処理やシステム構成は、実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
(Modification)
Next, a modified example of the embodiment will be described with reference to Fig. 8. In the modified example, the compounding condition setting process is different from the above-described embodiment. The processes and system configuration other than the compounding condition setting process are the same as in the embodiment, so the description will be omitted.
図8は、本発明の実施の形態の変形例に係る配合条件設定装置が行う配合条件設定処理の概要を示すフローチャートである。設定部31は、ステップS21と同様にして、学習装置2から学習済みモデルを取得し、目的の物性を探索部32に入力する(ステップS31)。目的の樹脂フィルムの物性が探索部32に入力されると、その物性に適した配合条件(予測条件)が出力される。 Figure 8 is a flowchart showing an overview of the blending condition setting process performed by a blending condition setting device according to a modified embodiment of the present invention. Similar to step S21, the setting unit 31 acquires a trained model from the learning device 2 and inputs the target physical properties to the search unit 32 (step S31). When the physical properties of the target resin film are input to the search unit 32, blending conditions (prediction conditions) appropriate for those physical properties are output.
設定部31は、学習済みモデルが出力した配合条件が複数であるか否かを判断する(ステップS32)。設定部31は、配合条件が複数ではないと判断した場合(ステップS32:No)、ステップS34に移行する。これに対し、設定部31は、配合条件が複数であると判断した場合(ステップS32:Yes)、ステップS33に移行する。 The setting unit 31 determines whether the combination conditions output by the trained model are multiple (step S32). If the setting unit 31 determines that there are not multiple combination conditions (step S32: No), it proceeds to step S34. On the other hand, if the setting unit 31 determines that there are multiple combination conditions (step S32: Yes), it proceeds to step S33.
ステップS33において、設定部31は、各配合条件について、リサイクル率を算出し、最もリサイクル率が高い配合条件を選択する。設定部31は、例えば、配合する原料におけるリサイクル樹脂の割合を算出し、これをリサイクル率とする。割合は、例えば、リサイクル樹脂の配合率または質量%を合算して算出される。設定部31は、リサイクル率を算出後、ステップS34に移行する。 In step S33, the setting unit 31 calculates the recycle rate for each blending condition and selects the blending condition with the highest recycle rate. The setting unit 31, for example, calculates the proportion of recycled resin in the raw materials to be blended and sets this as the recycle rate. The proportion is calculated, for example, by adding up the blending rate or mass percentage of recycled resin. After calculating the recycle rate, the setting unit 31 proceeds to step S34.
ステップS34において、設定部31は、配合条件を設定する。本変形例において、設定部31は、ステップS32において配合条件が一つであった場合はその配合条件を設定し、ステップS33において配合条件が選択されている場合は、その選択された配合条件を設定する。 In step S34, the setting unit 31 sets the compounding conditions. In this modified example, if there is only one compounding condition in step S32, the setting unit 31 sets that compounding condition, and if a compounding condition is selected in step S33, the setting unit 31 sets the selected compounding condition.
その後、表示制御部331は、設定部31から設定結果を取得すると、この設定結果を表示装置4に出力し、該表示装置4に設定結果を表示させる表示制御を行う。表示装置4は、目的の樹脂フィルムの物性を示すことが予測される最適な樹脂フィルムの原料の種類、その配合比率を含む配合条件を表示する。 Then, when the display control unit 331 acquires the setting results from the setting unit 31, it outputs the setting results to the display device 4 and performs display control to display the setting results on the display device 4. The display device 4 displays the optimal resin film raw material types that are predicted to exhibit the physical properties of the target resin film, as well as the blending conditions, including their blending ratios.
その後、例えば、上記の設定方法によって設定された配合条件に合わせて原料を用意し、上述した製造装置200を用いて樹脂フィルムが製造される。 Then, for example, raw materials are prepared according to the blending conditions set by the setting method described above, and a resin film is produced using the manufacturing apparatus 200 described above.
以上説明した変形例では、実施の形態と同様に、原料の種類や物性、およびその配合比率を説明変数、樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習を行って生成された学習済みモデルを用いて、目的の物性を有する樹脂フィルムの配合条件を設定するようにした。本変形例によれば、樹脂フィルムの配合条件を効率的に設定することができる。 In the modified example described above, as in the embodiment, the compounding conditions for a resin film with the desired physical properties are set using a trained model generated by training using the type and physical properties of the raw materials and their compounding ratio as explanatory variables and the physical properties of the resin film as the target variable. This modified example makes it possible to efficiently set the compounding conditions for a resin film.
また、変形例では、樹脂フィルムの原料として、リサイクル樹脂に使用割合または使用料が多くなるような配合条件が設定されるため、製造における原料のリサイクル率を向上させることができる。 In addition, in this modified example, the compounding conditions are set so that a higher proportion or amount of recycled resin is used as a raw material for the resin film, thereby improving the recycling rate of raw materials during manufacturing.
(その他の実施の形態)
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、配合条件設定装置が学習部の機能を備えてもよい。この場合、配合条件設定装置は、設定対象の配合条件を設定することに加え、学習済みモデルを逐次更新する。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention should not be limited to the above-described embodiments. For example, the compounding condition setting device may have the function of a learning unit. In this case, the compounding condition setting device not only sets the compounding conditions to be set, but also sequentially updates the trained model.
1 配合条件設定システム
2 学習装置
3 配合条件設定装置
4 表示装置
5 入力装置
21 学習用データ生成部
22 学習部
23、33、202 制御部
24、34 記憶部
31 設定部
32 探索部
200 製造装置
201 製造部
331 表示制御部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Blending condition setting system 2 Learning device 3 Blending condition setting device 4 Display device 5 Input device 21 Learning data generation unit 22 Learning unit 23, 33, 202 Control unit 24, 34 Storage unit 31 Setting unit 32 Search unit 200 Manufacturing device 201 Manufacturing unit 331 Display control unit
Claims (4)
ポリエステル樹脂フィルムを構成する、リサイクル樹脂を含むポリエステル樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、前記ポリエステル樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより生成された学習済みモデルを含む探索部に目的とするポリエステル樹脂フィルムの物性を入力し、
前記探索部の出力結果に複数の配合条件が存在する場合、各配合条件のうち、リサイクル樹脂の割合が大きい配合条件を選択し、該選択した配合条件を設定する、
配合条件設定方法。 The computer
Inputting the physical properties of a target polyester resin film into a search unit including a trained model generated by training using training data in which the physical properties and blending conditions, including the blending ratio, of a polyester resin including a recycled resin constituting a polyester resin film are used as explanatory variables, and the physical properties of the polyester resin film are used as objective variables;
When a plurality of blending conditions are present in the output result of the search unit, a blending condition having a high proportion of recycled resin is selected from among the blending conditions, and the selected blending condition is set.
How to set compounding conditions.
ポリエステル樹脂フィルムを構成する、リサイクル樹脂を含むポリエステル樹脂の物性および配合比率を含む配合条件を説明変数、前記ポリエステル樹脂フィルムの物性を目的変数とする学習用データを用いて学習することにより生成された学習済みモデルを含む探索部に目的とするポリエステル樹脂フィルムの物性を入力し、前記探索部の出力結果に複数の配合条件が存在する場合、各配合条件のうち、リサイクル樹脂の割合が大きい配合条件を選択し、該選択した配合条件を設定する配合条件設定ステップ、
を実行させる配合条件設定プログラム。 On the computer,
a blending condition setting step of inputting the physical properties of the target polyester resin film into a search unit including a trained model generated by learning using learning data in which blending conditions including the physical properties and blending ratio of polyester resins including recycled resins constituting the polyester resin film are used as explanatory variables and the physical properties of the polyester resin film are used as objective variables, and selecting, from among the blending conditions and in which the proportion of recycled resin is high, a blending condition in which the selected blending condition is set;
A compounding condition setting program that executes the above.
前記探索部の出力結果に複数の配合条件が存在する場合、各配合条件のうち、リサイクル樹脂の割合が大きい配合条件を選択し、該選択した配合条件を設定する設定部と、
を備える配合条件設定装置。 a search unit that has a trained model generated by training using training data in which the physical properties and blending conditions, including the blending ratio, of the polyester resin, including the recycled resin, that constitutes the polyester resin film are used as explanatory variables, and the physical properties of the polyester resin film are used as objective variables, and that inputs the physical properties of the target polyester resin film into the trained model to search for blending conditions that are suitable for the physical properties;
a setting unit that selects a blending condition having a high proportion of recycled resin from among the blending conditions when a plurality of blending conditions are present in the output result of the search unit, and sets the selected blending condition;
A compounding condition setting device comprising:
前記配合条件設定装置によって設定された前記ポリエステル樹脂の配合条件にしたがって、ポリエステル樹脂フィルムを製造するフィルム製造装置と、
を備えるポリエステル樹脂フィルムの製造システム。 The blending condition setting device according to claim 3 ;
a film manufacturing device that manufactures a polyester resin film in accordance with the blending conditions of the polyester resin set by the blending condition setting device;
A polyester resin film manufacturing system comprising:
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