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WO2021105364A2 - Control system for an industrial plant, in particular for a plant for producing or processing metal strips or plates and method for controlling an industrial plant, in particular a plant for producing or processing metal strips or plates - Google Patents

Control system for an industrial plant, in particular for a plant for producing or processing metal strips or plates and method for controlling an industrial plant, in particular a plant for producing or processing metal strips or plates Download PDF

Info

Publication number
WO2021105364A2
WO2021105364A2 PCT/EP2020/083634 EP2020083634W WO2021105364A2 WO 2021105364 A2 WO2021105364 A2 WO 2021105364A2 EP 2020083634 W EP2020083634 W EP 2020083634W WO 2021105364 A2 WO2021105364 A2 WO 2021105364A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
industrial plant
product
manufactured
quality
controlling
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/083634
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2021105364A3 (en
Inventor
Carsten Andreas Klein
Original Assignee
Sms Group Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sms Group Gmbh filed Critical Sms Group Gmbh
Publication of WO2021105364A2 publication Critical patent/WO2021105364A2/en
Publication of WO2021105364A3 publication Critical patent/WO2021105364A3/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • G05B13/027—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using neural networks only
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41875—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by quality surveillance of production
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00—Machine learning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32177—Computer assisted quality surveyance, caq
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • Control system for an industrial plant in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets
  • method for controlling an industrial plant in particular a plant for the production or processing of metallic strips or sheets
  • the invention relates to a control system for an industrial plant, in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, and a method for controlling an industrial plant, in particular a plant for the production or processing of metallic strips or sheets.
  • Industrial plants in particular for the production or processing of metallic strips, are for example hot rolling mills, cold rolling mills, pickling plants, annealing lines, galvanizing lines, tinning lines or the like.
  • surface inspection can be carried out, for example, by means of camera systems.
  • the present invention is based on the object of providing a control system for an industrial plant and a method for controlling an industrial plant, which continuously adapts the process parameters during production, taking into account detected surface defects of the manufactured product and avoids the disadvantages of the prior art.
  • a control system for an industrial plant in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, comprising: a surface inspection device for detecting properties of the product currently being manufactured in the industrial plant, an evaluation system for evaluating the quality of the currently manufactured product based on the properties recorded by means of the surface inspection device, an analysis system to record relationships between process parameters of the industrial plant and the quality of the manufactured product according to the evaluation system and to derive rules for controlling the industrial plant to achieve a quality of the manufactured product , and an automation system for converting rules for controlling the industrial plant into control and regulating processes for the industrial plant.
  • the control system according to the invention is designed to continuously monitor the properties of the product currently being manufactured in the industrial plant.
  • At least one surface inspection device is provided, which can be arranged at different positions in the process part of the industrial plant, in particular at the end of the process part for monitoring the properties of the currently finished product.
  • a quality of the currently manufactured product is determined from the recorded properties by means of the evaluation system.
  • the analysis system of the control system according to the invention takes on the task of detecting relationships between process parameters of the industrial plant and the quality of the manufactured product according to the assessment.
  • the analysis system derives rules for controlling the industrial plant from the recorded relationships in order to achieve a specified or desired quality of the product to be manufactured.
  • the quality of the currently manufactured product and / or the quality of products to be manufactured in the future can be influenced by the rules derived.
  • the automation system of the control system according to the invention takes on the task of converting the derived rules into individual control and regulation processes for the industrial plant, so that the desired quality is achieved.
  • the surface inspection device is a camera.
  • the surface of the currently manufactured product can be easily recorded using a camera.
  • the evaluation system can evaluate the quality of the currently manufactured product.
  • control system comprises several surface inspection devices, the several surface inspection devices preferably being arranged at different locations in the industrial plant.
  • the use of several surface inspection devices at different locations in the industrial plant has the advantage that the properties of the surface of the currently manufactured product are recorded at different times or in different production stages and then evaluated and the
  • Production stages can be compared with one another and interdependencies can be recorded.
  • the surface inspection device detects the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and / or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant.
  • the evaluation system evaluates the quality of the product produced in a binary, ordinal or continuous manner.
  • a binary quality assessment is, for example, “good” or “bad” or “1” or “0”.
  • An ordinal rating divides the quality of the manufactured product into, for example, “very good”, “good”, “satisfactory”, “sufficient”, “poor” and “unsatisfactory” and a continuous rating is for example “3.74 / 10”.
  • other evaluations are also possible which enable a distinction between at least two, preferably several, areas.
  • the evaluation system takes into account a number of surface defects and / or the type of surface defects in order to evaluate the quality of the manufactured product. The number and / or type of defects is decisive for the quality of the manufactured product, although there is no interaction. A large number of small ones
  • Surface flaws are not necessarily worse than a small number of larger surface flaws, e.g. if the larger surface flaws have a more serious influence on the quality of the manufactured product.
  • the evaluation system determines a defect density for evaluating the quality of the manufactured product.
  • a high defect density indicates a locally limited defect in the production process and in the analysis, in particular, the process parameters that have an influence on this local area with increased defect density must be taken into account.
  • the evaluation system divides the manufactured product into different areas during the evaluation, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the longitudinal or width direction of the manufactured product or comparable areas. As with the defect density, this simplifies the finding of process parameters that are the cause of detected surface defects, so that these process parameters can be adapted or avoided accordingly.
  • the industrial installation and / or the analysis system comprises sensors for recording process parameters of the industrial installation.
  • the current process parameters can be determined in the simplest way at any time, in particular continuously.
  • the relationships to the recorded surface qualities can be determined.
  • the rules derived from the analysis system for controlling the industrial installation include a parameter range of permitted values and / or values to be avoided. Preferred parameter ranges can thus be determined which guarantee a certain surface quality of the product to be manufactured and / or values or parameter ranges to be avoided are defined which have a negative influence on the surface quality of the product to be manufactured.
  • the analysis system is based on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear regression model with or without regularization, a closest neighbor model or similar systems or models.
  • the analysis system is expediently suitable for uncovering even complex relationships between the surface qualities and current process parameters and deriving appropriate rules for controlling the industrial system from this, so that surface defects are minimized or eliminated.
  • the automation system includes a recipe management system, which includes technological recipes for the production of products with predetermined properties in the industrial plant.
  • the technological recipes include, for example, process steps and / or process parameters, in particular target value specifications that are used as target variables for the control and regulation systems of the industrial plant.
  • the recipe management thus provides information regarding the manufacture of products with certain quality parameters and the associated process parameters. Based on the technological recipes in the recipe management, the industrial system can be set up to manufacture a special product with specified quality parameters.
  • the technological recipes of the recipe management are adapted on the basis of the rules derived from the analysis system. So during the Manufacture of a product with certain quality parameters derives a certain rule for its manufacture from the analysis system, the technological recipe in the recipe management is adjusted accordingly so that the next time the product is manufactured according to this technological recipe, the findings from the current analysis are taken into account. In this way, the technological recipes from the recipe management are continuously improved.
  • the automation system automatically converts the rules derived from the analysis system into control and regulation processes for controlling the industrial plant.
  • the production of the products in the industrial plant is thus automatically and preferably continuously adapted in order to ensure a certain surface quality of the products produced.
  • manual activation of the changed process parameters by the operating personnel of the industrial system can be provided.
  • manual activation is not limited to safety-critical adjustments to the process parameters.
  • the industrial installation transmits position data on the product currently being manufactured in the industrial installation to the evaluation system.
  • the current process parameters can be assigned more easily and / or more precisely to the recorded surface properties or surface qualities.
  • the rules for controlling the industrial plant influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like.
  • the object is also achieved by a method for controlling an industrial plant, in particular a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, comprising the steps:
  • Implementation of the derived rules for controlling the industrial plant in control and regulation processes for the industrial plant is achieved.
  • the properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial plant are recorded.
  • the acquisition can take place at different locations in the industrial plant and is not limited to the finished product.
  • the quality of the currently manufactured product is derived from the recorded properties of the currently manufactured product.
  • relationships between the derived quality and the current process parameters of the industrial plant are derived. In this way, for example, process parameters can be identified that have a negative impact on the quality of the product manufactured in the industrial plant.
  • Rules for controlling the industrial plant are derived from the recorded relationships in order to achieve a specified or desired quality of the product to be manufactured.
  • the quality of the currently manufactured product and / or the quality of products to be manufactured in the future can be influenced by the rules derived.
  • the derived rules are converted into individual control and regulation processes for the industrial system so that the desired quality is achieved.
  • the detection of the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant is based on an image evaluation.
  • an image evaluation the properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial plant can be recorded in the simplest possible way.
  • the image evaluation is based on an evaluation of the visible part of the light spectrum and / or at least partially the invisible part of the light spectrum, in particular X-rays, IR radiation and / or UV radiation.
  • the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant are recorded continuously.
  • the process according to the invention is thus carried out continuously and the production of the products in the industrial plant is continuously controlled. This ensures that the products manufactured in the industrial plant meet the desired quality requirements.
  • the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant are recorded at several locations in the industrial plant.
  • the quality of the product currently being manufactured in the industrial system can be recorded at different locations in the industrial system and correlations with Process parameters of the industrial plant are revealed.
  • process parameters can be taken into account that have an influence on the quality of the manufactured product up to this location of the industrial installation.
  • the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and / or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant are recorded.
  • the quality of the manufactured product is assessed on the basis of the recorded properties in a binary, ordinal or continuous manner.
  • a binary quality assessment is, for example, “good” or “bad” or “1” or “0”.
  • An ordinal rating divides the quality of the manufactured product into, for example, "very good”, “good”, “satisfactory”,
  • “Sufficient”, “Inadequate” and “Inadequate” and a continuous rating is, for example, “3.74 / 10”.
  • the evaluation takes into account a number of surface defects and / or the type of surface defects in order to evaluate the quality of the product produced. By taking into account the number of surface defects and the type of surface defects, the quality of the product manufactured in the industrial plant can be recorded much more precisely. The number and type of
  • Defects are independent of one another, so that a high number of small surface defects does not necessarily mean a lower quality than a small number of larger surface defects, or vice versa.
  • a defect density is determined for evaluating the quality of the manufactured product. Due to the defect density, locally occurring defects can be identified and associated with process parameters that influence precisely this local area with a higher defect density.
  • the manufactured product is divided into different areas during the assessment, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the longitudinal or width direction of the manufactured product or comparable areas. This means that locally occurring errors can also be identified and associated with process parameters that influence precisely this local area.
  • the method further comprises the step of recording process parameters in the industrial plant. This can be done, for example, by means of suitable sensors.
  • process parameters are always available to the method according to the invention, which are associated with the specific quality of the product currently being manufactured in the industrial plant.
  • the derived rules for controlling the industrial installation include a parameter range of permitted values and / or values to be avoided.
  • parameter ranges are determined by means of which a certain quality of the manufactured product can be achieved and / or parameter ranges are determined which have a negative influence on the quality of the manufactured product and should therefore be avoided.
  • the detection of relationships between process parameters in the industrial plant and the quality of the manufactured product and / or the derivation of rules for controlling the industrial plant is based on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine , a linear Regression model with or without regularization, a nearest neighbor model or similar systems or models.
  • the method according to the invention comprises the step of managing technological recipes in a recipe management system, the technological recipes describing the production of products with predetermined properties in the industrial plant.
  • the technological recipes preferably include process steps and / or process parameters, in particular target value specifications that are used as target variables for control and regulation systems of the industrial plant.
  • the recipe management thus provides information regarding the manufacture of products with certain quality parameters and the associated process parameters. Based on the technological recipes in the recipe management, the industrial system can be set up to manufacture a special product with specified quality parameters.
  • the technological recipes are adapted on the basis of the rules derived for controlling the industrial plant.
  • the rules for its manufacture determined by the analysis system during the manufacture of a product with certain quality parameters are used at the same time to adapt the technological recipe in the recipe management accordingly, so that the next time the product is manufactured according to this technological recipe, the findings from the current analysis are taken into account become. In this way, the technological recipes from the recipe management are continuously improved.
  • the derived rules for controlling the industrial plant are automatically converted into control and regulation processes.
  • the production of the products in the industrial plant is thus automatically and preferably continuously adapted in order to ensure a certain surface quality of the products produced.
  • manual activation can also be provided, for example by the operating personnel of the industrial system, in particular in the case of safety-critical adjustments to process parameters.
  • the method according to the invention comprises the step of acquiring position data on the products currently being manufactured in the industrial plant and taking into account the acquired position data when evaluating the quality of the product manufactured.
  • the current process parameters can be assigned more easily and / or more precisely to the recorded surface properties or surface qualities.
  • the rules for controlling the industrial plant influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a control system according to the invention for an industrial plant.
  • 1 shows a block diagram of a control system 1 according to the invention for an industrial plant 2, in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets.
  • the industrial installation 2 comprises a surface inspection device 3 for recording properties of the product currently being manufactured in the industrial installation 2.
  • the surface inspection device 3 is, for example, a camera.
  • the surface inspection device 3 can be designed to detect the visible part of the light spectrum and / or at least partially a non-visible part of the light spectrum, in particular X-ray radiation, IR radiation and / or UV radiation.
  • Several surface inspection devices 3 can also be provided in the industrial installation 2 in order to record the properties of the product currently being manufactured in the industrial installation 2 at several locations in the industrial installation 2.
  • the at least one surface inspection device 3 detects in particular the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial installation 2.
  • the control system 1 comprises an evaluation system 4 for evaluating the quality of the currently manufactured product on the basis of the properties recorded by means of the surface inspection device 3.
  • the evaluation system 4 evaluates the quality of the manufactured product, for example binary, ordinal or continuously.
  • the evaluation system 4 can take into account a number of surface defects and / or the type of surface defects.
  • the evaluation system 4 can determine a defect density for evaluating the quality of the manufactured product.
  • the evaluation system 4 divides the manufactured product into different areas during the evaluation, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the longitudinal or width direction of the manufactured product or comparable areas.
  • the industrial installation 2 transmits position data relating to the product currently being manufactured in the industrial installation 2 to the evaluation system 4, whereby the accuracy of the evaluation can be improved.
  • the control system 1 also includes an analysis system 5 for detecting relationships between process parameters of the industrial plant 2 and the quality of the manufactured product according to the evaluation system 4 and for deriving rules for controlling the industrial plant 2 to achieve a quality of a product to be manufactured.
  • the analysis system 5 and / or the industrial installation 2 can comprise suitable sensors. According to the exemplary embodiment from FIG. 1, the process parameters are recorded by the industrial installation 2 and transmitted to the analysis system 5.
  • the rules derived from the analysis system 5 for controlling the industrial installation 2 include, for example, a parameter range of permitted values and / or values to be avoided.
  • the analysis system 5 is based, for example, on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear regression model with or without regularization, a closest neighbor model or similar systems or models.
  • the control system 1 also includes an automation system 6 for converting rules for controlling the industrial plant 2 into control and regulating processes for the industrial plant 2.
  • the automation system 6 includes a
  • Recipe management 7 include process steps and / or process parameters, in particular target value specifications as target values for the control and
  • Control systems of the industrial plant 2 are used.
  • the technological recipes of the recipe management 7 are adapted on the basis of the rules derived from the analysis system 5.
  • the automation system 6 converts the rules derived from the analysis system 5, preferably automatically, into control and regulating processes for controlling the industrial plant 2.
  • the rules for controlling the industrial plant 2 influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, Weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like.
  • the properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial installation 2 are thus first recorded.
  • the quality of the currently manufactured product is assessed on the basis of the recorded properties.
  • relationships between process parameters of industrial plant 2 and the quality of the currently manufactured product are recorded according to the assessment.
  • rules for controlling the industrial system 2 are derived in order to achieve a quality of the manufactured product.
  • the rules created for controlling the industrial plant 2 are implemented in control and regulating processes for the industrial plant 2.
  • the detection of the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant 2 is based, for example, on an image evaluation, the image evaluation being based on an evaluation of the visible part of the light spectrum and / or at least partially of the invisible part of the light spectrum, in particular X-rays, IR Radiation and / or UV radiation.
  • the properties of the surface of the product manufactured in the industrial installation 2 are recorded continuously. Furthermore, the properties of the surface of the product manufactured in the industrial installation 2 can be recorded at several locations in the industrial installation 2.
  • the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant 2 in particular the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and / or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant 2 are detected.
  • the evaluation of the quality of the manufactured product on the basis of the recorded properties takes place in particular in binary, ordinal or continuous mode.
  • the evaluation preferably takes into account a number of surface imperfections and / or the type of surface imperfections to evaluate the quality of the manufactured product. In this regard, a defect density is particularly determined.
  • the manufactured product is expediently divided into different areas during the assessment, for example the bottom and top of a strip or sheet metal, along the lengthwise or widthwise direction of the manufactured product or comparable areas.
  • the process parameters are recorded in the industrial installation 2 and transmitted to the analysis system 5. This takes place in particular continuously, for example by means of suitable sensors.
  • the derived rules for controlling the industrial installation 2 include a parameter range of permitted values and / or values to be avoided.
  • the detection of relationships between process parameters in the industrial plant 2 and the quality of the manufactured product and / or the derivation of rules for controlling the industrial plant 2 is preferably based on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear one Regression model with or without regularization, a nearest neighbor model or similar systems or models.
  • technological recipes are managed in a recipe management 7, the technological recipes describing the manufacture of products with predetermined properties in the industrial plant 2.
  • the technological recipes include process steps and / or process parameters, in particular setpoint specifications that are used as target variables for control and regulation systems of the industrial plant 2.
  • the technological recipes are adapted on the basis of the rules derived for controlling the industrial plant 2.
  • the derived rules for controlling the industrial plant 2 are preferably automatically converted into control and regulating processes.
  • the rules for controlling the industrial plant 2 influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like.
  • control system 1 according to the invention and / or the method according to the invention can be used, for example, for the following application examples:
  • Controlling a hot rolling mill whereby the surface quality is assessed with regard to the occurrence of scale residues and / or rolled-in scale.
  • the derived rules for controlling the hot rolling mill relate, for example, to the process parameters (temperatures, gas atmosphere, etc.) for the operation of a reheating furnace of the hot rolling mill and / or the process parameters (pressure, volume flow, impact, movement, etc.) for the operation of a scale washer of the hot rolling mill .
  • Controlling a pickle for a produced metallic strip whereby the surface quality is examined with regard to the occurrence of scale residues.
  • the derived rules for controlling the pickling concern, for example, the process parameters (reel temperatures, cooling conditions after winding, etc.) of a hot rolling mill (see example 1), the process parameters (immersion depth of the rolls, degree of stretching, strip tension (absolute / specific), etc.) of a Scale breaker, and / or the process parameters (bath temperature, turbulence, pressure, chemical composition, process speed, etc.) of the pickle.
  • Controlling a cold rolling mill whereby the surface quality is assessed in terms of roughness, the appearance of dents, or similar properties.
  • the derived rules for controlling the cold rolling mill relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2) and / or the process parameters (forming speed, lubricant, lubricant quantity, acceptance distribution, roll texture, permissible roll mileage before roll change, etc.) of the cold rolling mill.
  • Controlling an annealing line whereby the surface quality is examined with regard to the appearance of oxide spots or similar properties.
  • the derived rules for controlling the annealing line relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2), the process parameters for a cold rolling mill (see example 3) and / or the process parameters (temperature of the furnace, Temperature of the strip, process speed, furnace atmosphere, oxygen partial pressure, hydrogen partial pressure, dew point, etc.) of the annealing line.
  • Controlling a galvanizing line whereby the surface quality is assessed with regard to the occurrence of uncoated areas and / or defective layer thicknesses.
  • the derived rules for controlling the galvanizing line relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2), the process parameters for a cold rolling mill (see example 3), the process parameters of the annealing line (see example 4) and / or the process parameters (Process speed, air knife setting, zinc bath chemical composition, zinc bath temperature, etc.) of the galvanizing line.
  • Controlling a tinning line whereby the surface quality is assessed with regard to the occurrence of uncoated areas and / or defective layer thicknesses.
  • the derived rules for controlling the galvanizing line relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2), the process parameters for a cold rolling mill (see example 3), the process parameters of the annealing line (see example 4) , the process parameters of a galvanizing line (see example 5) and / or the process parameters (chemical composition of the electrolyte bath, bath temperature, current density, process speed, etc.) of the tinning line.

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Abstract

The invention relates to a control system (1) for an industrial plant (2), in particular for a plant for producing or processing metal strips or plates, comprising: a surface inspection device (3) for detecting properties of the product currently produced in the industrial plant (2), an evaluation system (4) for evaluating the quality of the currently produced product on the basis of the properties detected by means of the surface inspection device (3), an analysis system (5) for detecting connections between process parameters of the industrial plant (2) and the quality of the produced product according to the evaluation system (4) and for deriving rules for controlling the industrial plant (2) in order to achieve a quality of a product to be produced, and an automation system (6) for implementing rules for controlling the industrial plant (2) in open-loop and closed-loop control processes for the industrial plant (2). The invention furthermore relates to a method for controlling an industrial plant (2), in particular a plant for producing or processing metal strips or plates.

Description

Steuerungssystem für eine industrielle Anlage, insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen und Verfahren zum Steuern einer industriellen Anlage, insbesondere einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen Control system for an industrial plant, in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, and method for controlling an industrial plant, in particular a plant for the production or processing of metallic strips or sheets
Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für eine industrielle Anlage, insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen und ein Verfahren zum Steuern einer industriellen Anlage, insbesondere einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen. The invention relates to a control system for an industrial plant, in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, and a method for controlling an industrial plant, in particular a plant for the production or processing of metallic strips or sheets.
Industrielle Anlagen, insbesondere zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern, sind beispielsweise Warmwalzwerke, Kaltwalzwerke, Beizanlagen, Glühlinien, Verzinkungslinien, Verzinnungslinien oder dergleichen. Bei der Qualitätssicherung bezüglich der in der industriellen Anlage hergestellten Produkte ist es aus dem Stand der Technik bekannt Oberflächeninspektionen durchzuführen. Die Oberflächeninspektion kann beispielsweise mittels Kamerasysteme durchgeführt werden. Es ist jedoch üblicherweise keine direkte Kopplung an die Anlagenautomation vorgesehen; vielmehr erfolgt diese durch das Bedienpersonal der industriellen Anlage auf Basis der separat durchgeführten Oberflächeninspektion. Industrial plants, in particular for the production or processing of metallic strips, are for example hot rolling mills, cold rolling mills, pickling plants, annealing lines, galvanizing lines, tinning lines or the like. In quality assurance with regard to the products manufactured in the industrial plant, it is known from the prior art to carry out surface inspections. The surface inspection can be carried out, for example, by means of camera systems. However, there is usually no direct coupling to the system automation provided; rather, this is done by the operating personnel of the industrial system on the basis of the surface inspection carried out separately.
Für einzelne Anlagenarten sind Kopplungen zwischen der Oberflächeninspektion und der Anlagenautomation bekannt, wie beispielsweise aus der EP 2231 899 A1 für Beizanlagen. Jedoch weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen den Nachteil auf, dass die Oberflächeninspektion hinter dem Prozessteil der industriellen Anlage erfolgt, wodurch ein nennenswerter Abschnitt des hergestellten oder verarbeiteten Produkts noch mit Prozessparametern bearbeitet wird, die zu dem aktuell detektierten Fehlerbild führen. Zudem ist gemäß dem Stand der Technik eine stufenweise Anpassung der Prozessparameter vorgesehen. Dies weist jedoch den Nachteil auf, dass einige Zeit vergeht, bis ein Produkt mit vollständig angepassten Prozessparametern zur Oberflächeninspektion gelangt. Dies kann bei mehrstufiger Anpassung der Prozessparameter in einen nicht unerheblichen Materialverlust resultieren. Ferner sind die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, insbesondere die stufenweise Anpassung der Prozessparameter, nur bedingt für stationäre Prozesse geeignet. For individual types of systems, couplings between the surface inspection and the system automation are known, for example from EP 2231 899 A1 for pickling systems. However, the solutions known from the prior art have the disadvantage that the surface inspection takes place behind the process part of the industrial plant, as a result of which a significant section of the manufactured or processed product is still processed with process parameters that lead to the currently detected defect pattern. In addition, according to the prior art, a step-by-step adaptation of the process parameters is provided. However, this has the disadvantage that it takes some time for a Product reaches the surface inspection with fully adjusted process parameters. If the process parameters are adjusted in several stages, this can result in a not inconsiderable loss of material. Furthermore, the solutions known from the prior art, in particular the step-by-step adaptation of the process parameters, are only suitable to a limited extent for stationary processes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssystem für eine industrielle Anlage und ein Verfahren zur Steuerung einer industriellen Anlage bereitzustellen, welches die Prozessparameter kontinuierlich während der Produktion unter Berücksichtigung von detektierten Oberflächenfehlern des hergestellten Produkts anpasst und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. The present invention is based on the object of providing a control system for an industrial plant and a method for controlling an industrial plant, which continuously adapts the process parameters during production, taking into account detected surface defects of the manufactured product and avoids the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuerungssystem für eine industrielle Anlage, insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen, umfassend: ein Oberflächeninspektionsgerät zur Erfassung von Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts, ein Bewertungssystem zur Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der mittels des Oberflächeninspektionsgeräts erfassten Eigenschaften, ein Analysesystem zur Erfassung von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage und der Qualität des hergestellten Produkts gemäß dem Bewertungssystem und zur Ableitung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage zur Erreichung einer Qualität des hergestellten Produkts, und ein Automationssystem zur Umsetzung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem ist dazu ausgebildet kontinuierlich die Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts zu überwachen. Dazu ist wenigstens ein Oberflächeninspektionsgerät vorgesehen, welches an unterschiedlichen Positionen im Prozessteil der industriellen Anlage angeordnet werden kann, insbesondere am Ende des Prozessteils zur Überwachung der Eigenschaften des aktuell fertiggestellten Produkts. Aus den erfassten Eigenschaften wird mittels des Bewertungssystems eine Qualität des aktuell hergestellten Produkts bestimmt. Das Analysesystem des erfindungsgemäßen Steuerungssystems übernimmt die Aufgabe, Zusammenhänge zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage und der Qualität des hergestellten Produkts gemäß der Bewertung zu erfassen. Aus den erfassten Zusammenhängen leitet das Analysesystem Regeln zur Steuerung der industriellen Anlage ab, um dadurch eine vorgegebene bzw. gewünschte Qualität des herzustellenden Produkts zu erreichen. Je nach Position des Oberflächeninspektionsgeräts im Prozessteil der industriellen Anlage kann die Qualität des aktuell hergestellten Produkts und/oder die Qualität von zukünftig herzustellenden Produkten durch die abgeleiteten Regeln beeinflusst werden. Das Automationssystem des erfindungsgemäßen Steuerungssystems übernimmt die Aufgabe der Umsetzung der abgeleiteten Regeln in einzelne Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage, so dass die gewünschte Qualität erreicht wird. The object is achieved according to the invention by a control system for an industrial plant, in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, comprising: a surface inspection device for detecting properties of the product currently being manufactured in the industrial plant, an evaluation system for evaluating the quality of the currently manufactured product based on the properties recorded by means of the surface inspection device, an analysis system to record relationships between process parameters of the industrial plant and the quality of the manufactured product according to the evaluation system and to derive rules for controlling the industrial plant to achieve a quality of the manufactured product , and an automation system for converting rules for controlling the industrial plant into control and regulating processes for the industrial plant. The control system according to the invention is designed to continuously monitor the properties of the product currently being manufactured in the industrial plant. For this purpose, at least one surface inspection device is provided, which can be arranged at different positions in the process part of the industrial plant, in particular at the end of the process part for monitoring the properties of the currently finished product. A quality of the currently manufactured product is determined from the recorded properties by means of the evaluation system. The analysis system of the control system according to the invention takes on the task of detecting relationships between process parameters of the industrial plant and the quality of the manufactured product according to the assessment. The analysis system derives rules for controlling the industrial plant from the recorded relationships in order to achieve a specified or desired quality of the product to be manufactured. Depending on the position of the surface inspection device in the process part of the industrial plant, the quality of the currently manufactured product and / or the quality of products to be manufactured in the future can be influenced by the rules derived. The automation system of the control system according to the invention takes on the task of converting the derived rules into individual control and regulation processes for the industrial plant, so that the desired quality is achieved.
Nach einer Variante der Erfindung ist das Oberflächeninspektionsgerät eine Kamera. Mittels einer Kamera lässt sich auf einfach Art und Weise die Oberfläche des aktuell hergestellten Produkts erfassen. Auf Basis einer Bildauswertung kann das Bewertungssystem die Qualität des aktuell hergestellten Produkts bewerten.According to a variant of the invention, the surface inspection device is a camera. The surface of the currently manufactured product can be easily recorded using a camera. On the basis of an image evaluation, the evaluation system can evaluate the quality of the currently manufactured product.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung erfasst dasAccording to a preferred variant of the invention, the
Oberflächeninspektionsgerät den sichtbaren Teil des Lichtspektrums und/oder mindestens teilweise einen nicht-sichtbaren Teil des Lichtspektrums, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. Dadurch lassen sich eine Vielzahl von Eigenschaften der Oberfläche des aktuell hergestellten Produkts erfassen und anschließend vom Bewertungssystem auswerten. Surface inspection device the visible part of the light spectrum and / or at least partially a non-visible part of the light spectrum, in particular X-rays, IR radiation and / or UV radiation. This allows a large number of properties of the surface of the current Record the manufactured product and then evaluate it by the evaluation system.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst das Steuerungssystem mehrere Oberflächeninspektionsgeräte, wobei die mehreren Oberflächeninspektionsgeräte vorzugsweise an unterschiedlichen Orten in der industriellen Anlage angeordnet sind. Die Verwendung von mehreren Oberflächeninspektionsgeräten an unterschiedlichen Orten in der industriellen Anlage hat den Vorteil, dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. in unterschiedlichen Produktionsstadien die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell hergestellten Produkts erfasst und anschließend bewertet und dieIn an advantageous variant of the invention, the control system comprises several surface inspection devices, the several surface inspection devices preferably being arranged at different locations in the industrial plant. The use of several surface inspection devices at different locations in the industrial plant has the advantage that the properties of the surface of the currently manufactured product are recorded at different times or in different production stages and then evaluated and the
Zusammenhänge mit den aktuellen Prozessparametern erfasst werden können. Die dem Steuerungssystem zur Verfügung stehenden Daten sind somit deutlich umfangreicher und die abgeleiteten Regeln können unterschiedliche Produktionsstadien berücksichtigen. Ferner können Regeln für die unterschiedlichen Produktionsstadien erstellt werden und die verschiedenenRelationships with the current process parameters can be recorded. The data available to the control system are therefore significantly more extensive and the rules derived can take into account different stages of production. Furthermore, rules can be created for the different production stages and the different ones
Produktionsstadien können untereinander abgeglichen werden bzw. Abhängigkeiten untereinander erfasst werden. Production stages can be compared with one another and interdependencies can be recorded.
Nach einer zweckmäßigen Variante erfasst das Oberflächeninspektionsgerät die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts. According to an expedient variant, the surface inspection device detects the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and / or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant.
In einer erfindungsgemäßen Variante bewertet das Bewertungssystem die Qualität des hergestellten Produkts binär, ordinal oder kontinuierlich. Eine binäre Qualitätsbewertung ist beispielsweise „gut“ oder „schlecht“ bzw. „1“ oder „0“. Eine ordinale Bewertung unterteilt die Qualität des hergestellten Produkts beispielsweise in „sehr gut“, „gut“, „befriedigend“, „ausreichend“, „mangelhaft“ und „ungenügend“ und eine kontinuierliche Bewertung ist beispielsweise „3,74/10“. Es sind aber auch andere Bewertungen möglich, welche eine Unterscheidung zwischen wenigstens zwei, vorzugsweise mehreren, Bereichen ermöglichen. Gemäß einer Variante der Erfindung berücksichtigt das Bewertungssystem eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Die Anzahl und/oder Art der Fehler ist dabei maßgebend für die Qualität des hergestellten Produkts, wobei jedoch keine Wechselwirkung besteht. Eine hohe Anzahl von kleinenIn a variant according to the invention, the evaluation system evaluates the quality of the product produced in a binary, ordinal or continuous manner. A binary quality assessment is, for example, “good” or “bad” or “1” or “0”. An ordinal rating divides the quality of the manufactured product into, for example, “very good”, “good”, “satisfactory”, “sufficient”, “poor” and “unsatisfactory” and a continuous rating is for example “3.74 / 10”. However, other evaluations are also possible which enable a distinction between at least two, preferably several, areas. According to a variant of the invention, the evaluation system takes into account a number of surface defects and / or the type of surface defects in order to evaluate the quality of the manufactured product. The number and / or type of defects is decisive for the quality of the manufactured product, although there is no interaction. A large number of small ones
Oberflächenfehler ist nicht zwangsläufig schlechter als eine kleine Anzahl von größeren Oberflächenfehlern, z.B. wenn die größeren Oberflächenfehler einen gravierenderen Einfluss auf die Qualität des hergestellten Produkts haben. Surface flaws are not necessarily worse than a small number of larger surface flaws, e.g. if the larger surface flaws have a more serious influence on the quality of the manufactured product.
Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung bestimmt das Bewertungssystem eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Eine hohe Fehlerdichte deutet auf einen lokal begrenzten Fehler im Produktionsprozess hin und bei der Analyse sind insbesondere die Prozessparameter zu berücksichtigen, die einen Einfluss auf diesen lokalen Bereich mit erhöhter Fehlerdichte haben. In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung teilt das Bewertungssystem das hergestellte Produkt bei der Bewertung in unterschiedliche Bereiche auf, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produktes oder vergleichbare Bereiche. Dies vereinfacht wie bei der Fehlerdichte das Auffinden von Prozessparameter die ursächlich für erfasste Oberflächenfehler sind, so dass diese Prozessparameter entsprechend angepasst bzw. vermieden werden können. According to an expedient variant of the invention, the evaluation system determines a defect density for evaluating the quality of the manufactured product. A high defect density indicates a locally limited defect in the production process and in the analysis, in particular, the process parameters that have an influence on this local area with increased defect density must be taken into account. In a further advantageous variant of the invention, the evaluation system divides the manufactured product into different areas during the evaluation, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the longitudinal or width direction of the manufactured product or comparable areas. As with the defect density, this simplifies the finding of process parameters that are the cause of detected surface defects, so that these process parameters can be adapted or avoided accordingly.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die industrielle Anlage und/oder das Analysesystem Sensoren zur Erfassung von Prozessparametern der industriellen Anlage. Dadurch können auf einfachste Art und Weise jederzeit, insbesondere kontinuierlich, die aktuellen Prozessparameter bestimmt werden. Mit den aktuellen Prozessparametern können die Zusammenhänge zu den erfassten Oberflächenqualitäten ermittelt werden. Nach einer zweckmäßigen Variante umfassen die vom Analysesystem abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten. Es können somit bevorzugte Parameterbereiche bestimmt werden, welche eine bestimmte Oberflächenqualität des herzustellenden Produkts garantieren und/oder es werden zu vermeidende Werte oder Parameterbereiche definiert, welche einen negativen Einfluss auf die Oberflächenqualität des herzustellenden Produkts haben. According to an advantageous variant of the invention, the industrial installation and / or the analysis system comprises sensors for recording process parameters of the industrial installation. As a result, the current process parameters can be determined in the simplest way at any time, in particular continuously. With the current process parameters, the relationships to the recorded surface qualities can be determined. According to an expedient variant, the rules derived from the analysis system for controlling the industrial installation include a parameter range of permitted values and / or values to be avoided. Preferred parameter ranges can thus be determined which guarantee a certain surface quality of the product to be manufactured and / or values or parameter ranges to be avoided are defined which have a negative influence on the surface quality of the product to be manufactured.
In einer erfindungsgemäßen Variante basiert das Analysesystem auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support- Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächsten-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen. Zweckmäßigerweise ist das Analysesystem geeignet selbst komplexe Zusammenhänge zwischen den Oberflächenqualitäten und aktuellen Prozessparametern aufzudecken und daraus entsprechende Regeln zum Steuern der industriellen Anlage abzuleiten, so dass Oberflächenfehler minimiert oder eliminiert werden. In a variant according to the invention, the analysis system is based on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear regression model with or without regularization, a closest neighbor model or similar systems or models. The analysis system is expediently suitable for uncovering even complex relationships between the surface qualities and current process parameters and deriving appropriate rules for controlling the industrial system from this, so that surface defects are minimized or eliminated.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung umfasst das Automationssystem eine Rezepturverwaltung, welche technologische Rezepturen zur Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage umfasst. Die technologischen Rezepturen umfassen beispielsweise Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für die Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage genutzt werden. Die Rezepturverwaltung stellt somit Informationen bezüglich der Herstellung von Produkten mit bestimmten Qualitätsparametern und die zugehörigen Prozessparameter bereit. Ausgehend von den technologischen Rezepturen in der Rezepturverwaltung kann die industrielle Anlage eingerichtet werden, um ein spezielles Produkt mit vorgegebenen Qualitätsparametern herzustellen. According to a further variant of the invention, the automation system includes a recipe management system, which includes technological recipes for the production of products with predetermined properties in the industrial plant. The technological recipes include, for example, process steps and / or process parameters, in particular target value specifications that are used as target variables for the control and regulation systems of the industrial plant. The recipe management thus provides information regarding the manufacture of products with certain quality parameters and the associated process parameters. Based on the technological recipes in the recipe management, the industrial system can be set up to manufacture a special product with specified quality parameters.
Nach einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung werden die technologischen Rezepturen der Rezepturverwaltung auf Basis der vom Analysesystem abgeleiteten Regeln angepasst. Wird also während der Herstellung eines Produkts mit bestimmten Qualitätsparametern vom Analysesystem eine bestimmte Regel zu dessen Herstellung abgeleitet, so wird die technologische Rezeptur in der Rezepturverwaltung entsprechend angepasst, so dass bei der nächsten Herstellung des Produkts gemäß dieser technologischen Rezeptur die Erkenntnisse aus der aktuellen Analyse berücksichtigt werden. Somit werden die technologischen Rezepturen aus der Rezepturverwaltung kontinuierlich verbessert. According to a particularly preferred variant of the invention, the technological recipes of the recipe management are adapted on the basis of the rules derived from the analysis system. So during the Manufacture of a product with certain quality parameters derives a certain rule for its manufacture from the analysis system, the technological recipe in the recipe management is adjusted accordingly so that the next time the product is manufactured according to this technological recipe, the findings from the current analysis are taken into account. In this way, the technological recipes from the recipe management are continuously improved.
In einer zweckmäßigen Variante der Erfindung setzt das Automationssystem die vom Analysesystem abgeleiteten Regeln automatisch zum Steuern der industriellen Anlage in Steuer- und Regelvorgänge um. Es wird somit automatisch und vorzugsweise kontinuierlich die Herstellung der Produkte in der industriellen Anlage angepasst, um eine bestimmte Oberflächenqualität der hergestellten Produkte zu gewährleisten. Beispielsweise bei sicherheitsrelevanten Anpassungen der Prozessparameter kann eine manuelle Freischaltung der geänderten Prozessparameter durch das Bedienpersonal der industriellen Anlage vorgesehen sein. Die manuelle Freischaltung ist jedoch nicht auf sicherheitskritische Anpassungen der Prozessparameter beschränkt. In an expedient variant of the invention, the automation system automatically converts the rules derived from the analysis system into control and regulation processes for controlling the industrial plant. The production of the products in the industrial plant is thus automatically and preferably continuously adapted in order to ensure a certain surface quality of the products produced. For example, in the case of safety-relevant adjustments to the process parameters, manual activation of the changed process parameters by the operating personnel of the industrial system can be provided. However, manual activation is not limited to safety-critical adjustments to the process parameters.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung überträgt die industrielle Anlage Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkt an das Bewertungssystem. Dadurch lassen sich beispielsweise die aktuellen Prozessparameter einfacher und/oder genauer den erfassten Oberflächeneigenschaften bzw. der Oberflächenqualitäten zuordnen. According to an advantageous variant of the invention, the industrial installation transmits position data on the product currently being manufactured in the industrial installation to the evaluation system. In this way, for example, the current process parameters can be assigned more easily and / or more precisely to the recorded surface properties or surface qualities.
Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung beeinflussen die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Steuern einer industriellen Anlage, insbesondere einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen, umfassend die Schritte: According to an expedient variant of the invention, the rules for controlling the industrial plant influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like. The object is also achieved by a method for controlling an industrial plant, in particular a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, comprising the steps:
Erfassen von Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts, Recording of properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial plant,
Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften, Evaluation of the quality of the currently manufactured product on the basis of the recorded properties,
Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage und der Qualität des aktuell hergestellten Produkts gemäß der Bewertung, Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage zur Erreichung einer Qualität eines herzustellenden Produkts auf Basis der erfassten Zusammenhänge, und Detecting relationships between process parameters of the industrial plant and the quality of the currently manufactured product according to the assessment, deriving rules for controlling the industrial plant to achieve a quality of a product to be manufactured on the basis of the detected relationships, and
Umsetzen der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts erfasst. Die Erfassung kann an unterschiedlichen Orten der industriellen Anlage erfolgen und ist nicht auf das fertig hergestellte Produkt begrenzt. Aus den erfassten Eigenschaften des aktuell hergestellten Produkts wird die Qualität des aktuell hergestellten Produkts abgeleitet. Nachfolgend werden Zusammenhänge zwischen der abgeleiteten Qualität und den aktuellen Prozessparametern der industriellen Anlage abgeleitet. Dadurch können beispielsweise Prozessparameter identifiziert werden, die einen negativen Einfluss auf die Qualität des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts haben. Aus den erfassten Zusammenhängen werden Regeln zur Steuerung der industriellen Anlage abgeleitet, um dadurch eine vorgegebene bzw. gewünschte Qualität des herzustellenden Produkts zu erreichen. Je nach Position der Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts im Prozessteil der industriellen Anlage kann die Qualität des aktuell hergestellten Produkts und/oder die Qualität von zukünftig herzustellenden Produkten durch die abgeleiteten Regeln beeinflusst werden. Die abgeleiteten Regeln werden in einzelne Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage umgewandelt, so dass die gewünschte Qualität erreicht wird. Implementation of the derived rules for controlling the industrial plant in control and regulation processes for the industrial plant. According to the method according to the invention, the properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial plant are recorded. The acquisition can take place at different locations in the industrial plant and is not limited to the finished product. The quality of the currently manufactured product is derived from the recorded properties of the currently manufactured product. In the following, relationships between the derived quality and the current process parameters of the industrial plant are derived. In this way, for example, process parameters can be identified that have a negative impact on the quality of the product manufactured in the industrial plant. Rules for controlling the industrial plant are derived from the recorded relationships in order to achieve a specified or desired quality of the product to be manufactured. Depending on the position of the detection of the properties of the surface of what is currently being produced in the industrial plant Product in the process part of the industrial plant, the quality of the currently manufactured product and / or the quality of products to be manufactured in the future can be influenced by the rules derived. The derived rules are converted into individual control and regulation processes for the industrial system so that the desired quality is achieved.
Nach einer Variante der Erfindung basiert die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts auf einer Bildauswertung. Mittels einer Bildauswertung lassen sich auf einfachste Art und Weise die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts erfassen. According to a variant of the invention, the detection of the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant is based on an image evaluation. By means of an image evaluation, the properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial plant can be recorded in the simplest possible way.
In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung basiert die Bildauswertung auf einer Auswertung des sichtbaren Teils des Lichtspektrums und/oder wenigstens teilweise des nicht-sichtbaren Teils des Lichtspektrums, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. Durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Lichtspektren lassen sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Eigenschaften der Oberfläche des hergestellten Produkts erfassen. In a particularly advantageous variant of the invention, the image evaluation is based on an evaluation of the visible part of the light spectrum and / or at least partially the invisible part of the light spectrum, in particular X-rays, IR radiation and / or UV radiation. By taking different light spectra into account, a large number of different properties of the surface of the manufactured product can be recorded.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung erfolgt die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts kontinuierlich. Das erfindungsgemäße Verfahren wird somit kontinuierlich ausgeführt und die Herstellung der Produkte in der industriellen Anlage wird kontinuierlich gesteuert. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die in der industriellen Anlage hergestellten Produkte die gewünschten Qualitätsanforderungen erfüllen. Nach einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts an mehreren Orten in der industriellen Anlage. Dadurch kann die Qualität des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts an unterschiedlichen Orten der industriellen Anlage erfasst und Zusammenhänge mit Prozessparametern der industriellen Anlage aufgedeckt werden. Dabei können bezüglich der Qualität des hergestellten Produkts an einem Ort der industriellen Anlage insbesondere Prozessparameter berücksichtigt werden, die einen Einfluss auf die Qualität des hergestellten Produkts bis zu diesem Ort der industriellen Anlage haben. Insgesamt verbessert die Erfassung der Eigenschaften derAccording to a preferred variant of the invention, the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant are recorded continuously. The process according to the invention is thus carried out continuously and the production of the products in the industrial plant is continuously controlled. This ensures that the products manufactured in the industrial plant meet the desired quality requirements. According to an advantageous variant of the method according to the invention, the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant are recorded at several locations in the industrial plant. As a result, the quality of the product currently being manufactured in the industrial system can be recorded at different locations in the industrial system and correlations with Process parameters of the industrial plant are revealed. With regard to the quality of the manufactured product at a location in the industrial installation, in particular process parameters can be taken into account that have an influence on the quality of the manufactured product up to this location of the industrial installation. Overall, the detection of the properties of the
Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts an mehreren Orten in der industriellen Anlage die Genauigkeit des Verfahrens. Surface of the product manufactured in the industrial plant in several places in the industrial plant the accuracy of the process.
In einer zweckmäßigen Variante werden die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts erfasst. In an expedient variant, the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and / or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant are recorded.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante erfolgt die Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften binär, ordinal oder kontinuierlich. Eine binäre Qualitätsbewertung ist beispielsweise „gut“ oder „schlecht“ bzw. „1“ oder „0“. Eine ordinale Bewertung unterteilt die Qualität des hergestellten Produkts beispielsweise in „sehr gut“, „gut“, „befriedigend“,According to a variant according to the invention, the quality of the manufactured product is assessed on the basis of the recorded properties in a binary, ordinal or continuous manner. A binary quality assessment is, for example, “good” or “bad” or “1” or “0”. An ordinal rating divides the quality of the manufactured product into, for example, "very good", "good", "satisfactory",
„ausreichend“, „mangelhaft“ und „ungenügend“ und eine kontinuierliche Bewertung ist beispielsweise „3,74/10“. Es sind aber auch andere Bewertungen möglich, welche eine Unterscheidung zwischen wenigstens zwei, vorzugsweise mehreren, Bereichen ermöglichen. In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt die Bewertung eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Durch die Berücksichtigung der Anzahl von Oberflächenfehlern und der Art der Oberflächenfehler lässt sich die Qualität des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts wesentlich genauer erfassen. Die Anzahl und Art der“Sufficient”, “Inadequate” and “Inadequate” and a continuous rating is, for example, “3.74 / 10”. However, other evaluations are also possible which enable a distinction between at least two, preferably several, areas. In an advantageous variant of the method according to the invention, the evaluation takes into account a number of surface defects and / or the type of surface defects in order to evaluate the quality of the product produced. By taking into account the number of surface defects and the type of surface defects, the quality of the product manufactured in the industrial plant can be recorded much more precisely. The number and type of
Fehler sind unabhängig voneinander, so dass eine hohe Anzahl von kleinen Oberflächenfehlern nicht zwangsläufig eine geringere Qualität bedeutet als eine kleine Anzahl von größeren Oberflächenfehlern, oder umgekehrt. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung wird eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts bestimmt. Durch die Fehlerdichte können lokal gehäuft auftretende Fehler erkannt und mit Prozessparametern in Verbindung gebracht werden, die genau diesen lokalen Bereich mit höherer Fehlerdichte beeinflussen. Defects are independent of one another, so that a high number of small surface defects does not necessarily mean a lower quality than a small number of larger surface defects, or vice versa. According to a preferred variant of the invention, a defect density is determined for evaluating the quality of the manufactured product. Due to the defect density, locally occurring defects can be identified and associated with process parameters that influence precisely this local area with a higher defect density.
Nach einer Variante der Erfindung wird während der Bewertung das hergestellte Produkt in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produkts oder vergleichbare Bereiche. Dadurch können ebenfalls lokal auftretende Fehler identifiziert und mit Prozessparametern in Verbindung gebracht werden, die genau diesen lokalen Bereich beeinflussen.According to a variant of the invention, the manufactured product is divided into different areas during the assessment, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the longitudinal or width direction of the manufactured product or comparable areas. This means that locally occurring errors can also be identified and associated with process parameters that influence precisely this local area.
In einer Variante der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt des Erfassens von Prozessparametern in der industriellen Anlage. Dies kann beispielsweise mittels geeigneter Sensoren erfolgen. Dem erfindungsgemäßen Verfahren stehen dadurch immer aktuelle Prozessparameter zur Verfügung, welche mit der bestimmten Qualität des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkt in Verbindung gebracht werden. In a variant of the invention, the method further comprises the step of recording process parameters in the industrial plant. This can be done, for example, by means of suitable sensors. As a result, current process parameters are always available to the method according to the invention, which are associated with the specific quality of the product currently being manufactured in the industrial plant.
Gemäß einer zweckmäßigen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten. Es werden also Parameterbereiche ermittelt, mittels welchen eine bestimmte Qualität des hergestellten Produkts erreicht werden kann und/oder es werden Parameterbereiche ermittelt, die einen negativen Einfluss auf die Qualität des hergestellten Produkts haben und daher vermieden werden sollten. In einer zweckmäßigen Variante der Erfindung basiert das Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparameter in der industriellen Anlage und der Qualität des hergestellten Produkts und/oder das Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächste-Nachbar- Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen. According to an expedient variant of the method according to the invention, the derived rules for controlling the industrial installation include a parameter range of permitted values and / or values to be avoided. Thus, parameter ranges are determined by means of which a certain quality of the manufactured product can be achieved and / or parameter ranges are determined which have a negative influence on the quality of the manufactured product and should therefore be avoided. In an expedient variant of the invention, the detection of relationships between process parameters in the industrial plant and the quality of the manufactured product and / or the derivation of rules for controlling the industrial plant is based on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine , a linear Regression model with or without regularization, a nearest neighbor model or similar systems or models.
Nach einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Verwaltens von technologischen Rezepturen in einer Rezepturverwaltung, wobei die technologischen Rezepturen die Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage beschreiben. Die technologischen Rezepturen umfassen vorzugsweise Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage genutzt werden. Die Rezepturverwaltung stellt somit Informationen bezüglich der Herstellung von Produkten mit bestimmten Qualitätsparametern und die zugehörigen Prozessparameter bereit. Ausgehend von den technologischen Rezepturen in der Rezepturverwaltung kann die industrielle Anlage eingerichtet werden, um ein spezielles Produkt mit vorgegebenen Qualitätsparametern herzustellen. According to a particularly preferred variant of the invention, the method according to the invention comprises the step of managing technological recipes in a recipe management system, the technological recipes describing the production of products with predetermined properties in the industrial plant. The technological recipes preferably include process steps and / or process parameters, in particular target value specifications that are used as target variables for control and regulation systems of the industrial plant. The recipe management thus provides information regarding the manufacture of products with certain quality parameters and the associated process parameters. Based on the technological recipes in the recipe management, the industrial system can be set up to manufacture a special product with specified quality parameters.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung werden die technologischen Rezepturen auf Basis der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage angepasst. Die während der Herstellung eines Produkts mit bestimmten Qualitätsparametern vom Analysesystem bestimmten Regeln zu dessen Herstellung werden also gleichzeitig dazu genutzt, die technologische Rezeptur in der Rezepturverwaltung entsprechend anzupassen, so dass bei der nächsten Herstellung des Produkts gemäß dieser technologischen Rezeptur die Erkenntnisse aus der aktuellen Analyse berücksichtigt werden. Somit werden die technologischen Rezepturen aus der Rezepturverwaltung kontinuierlich verbessert. According to an advantageous variant of the invention, the technological recipes are adapted on the basis of the rules derived for controlling the industrial plant. The rules for its manufacture determined by the analysis system during the manufacture of a product with certain quality parameters are used at the same time to adapt the technological recipe in the recipe management accordingly, so that the next time the product is manufactured according to this technological recipe, the findings from the current analysis are taken into account become. In this way, the technological recipes from the recipe management are continuously improved.
In einer erfindungsgemäßen Variante werden die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage automatisch in Steuer- und Regelvorgänge umgesetzt. Es wird somit automatisch und vorzugsweise kontinuierlich die Herstellung der Produkte in der industriellen Anlage angepasst, um eine bestimmte Oberflächenqualität der hergestellten Produkte zu gewährleisten. Es kann jedoch auch eine manuelle Freischaltung, beispielsweise durch das Bedienpersonal der industriellen Anlage, vorgesehen sein, insbesondere bei sicherheitskritischen Anpassungen von Prozessparametern. In a variant according to the invention, the derived rules for controlling the industrial plant are automatically converted into control and regulation processes. The production of the products in the industrial plant is thus automatically and preferably continuously adapted in order to ensure a certain surface quality of the products produced. It However, manual activation can also be provided, for example by the operating personnel of the industrial system, in particular in the case of safety-critical adjustments to process parameters.
Gemäß einer zweckmäßigen Variante der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Erfassens von Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkte und Berücksichtigen der erfassten Positionsdaten bei der Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Dadurch lassen sich beispielsweise die aktuellen Prozessparameter einfacher und/oder genauer den erfassten Oberflächeneigenschaften bzw. der Oberflächenqualitäten zuordnen. According to an expedient variant of the invention, the method according to the invention comprises the step of acquiring position data on the products currently being manufactured in the industrial plant and taking into account the acquired position data when evaluating the quality of the product manufactured. In this way, for example, the current process parameters can be assigned more easily and / or more precisely to the recorded surface properties or surface qualities.
Nach einer erfindungsgemäßen Variante beeinflussen die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen. According to a variant of the invention, the rules for controlling the industrial plant influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the figure. It shows:
Fig. 1 ein Blockdiagram eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems für eine industrielle Anlage. Fig. 1 zeigt ein Blockdiagram eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems 1 für eine industrielle Anlage 2, insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen. 1 shows a block diagram of a control system according to the invention for an industrial plant. 1 shows a block diagram of a control system 1 according to the invention for an industrial plant 2, in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets.
Die industrielle Anlage 2 umfasst ein Oberflächeninspektionsgerät 3 zur Erfassung von Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts. Das Oberflächeninspektionsgerät 3 ist beispielsweise eine Kamera. Das Oberflächeninspektionsgerät 3 kann ausgebildet sein, um den sichtbaren Teil des Lichtspektrums und/oder mindestens teilweise einen nicht-sichtbaren Teil des Lichtspektrums zu erfassen, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. Auch können mehrere Oberflächeninspektionsgeräte 3 in der industriellen Anlage 2 vorgesehen sein, um die Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts an mehreren Orten der industriellen Anlage 2 zu erfassen. Das wenigstens eine Oberflächeninspektionsgerät 3 erfasst insbesondere die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts. The industrial installation 2 comprises a surface inspection device 3 for recording properties of the product currently being manufactured in the industrial installation 2. The surface inspection device 3 is, for example, a camera. The surface inspection device 3 can be designed to detect the visible part of the light spectrum and / or at least partially a non-visible part of the light spectrum, in particular X-ray radiation, IR radiation and / or UV radiation. Several surface inspection devices 3 can also be provided in the industrial installation 2 in order to record the properties of the product currently being manufactured in the industrial installation 2 at several locations in the industrial installation 2. The at least one surface inspection device 3 detects in particular the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial installation 2.
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 1 umfasst ein Bewertungssystem 4 zur Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der mittels des Oberflächeninspektionsgeräts 3 erfassten Eigenschaften. Das Bewertungssystem 4 bewertet die Qualität des hergestellten Produkts beispielsweise binär, ordinal oder kontinuierlich. Bei der Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts kann das Bewertungssystem 4 eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern berücksichtigen. Insbesondere kann vom Bewertungssystem 4 eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts bestimmt werden. Nach einer erfindungsgemäßen Variante teilt das Bewertungssystem 4 das hergestellte Produkt bei der Bewertung in unterschiedliche Bereiche auf, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produktes oder vergleichbare Bereiche. The control system 1 according to the invention comprises an evaluation system 4 for evaluating the quality of the currently manufactured product on the basis of the properties recorded by means of the surface inspection device 3. The evaluation system 4 evaluates the quality of the manufactured product, for example binary, ordinal or continuously. When evaluating the quality of the manufactured product, the evaluation system 4 can take into account a number of surface defects and / or the type of surface defects. In particular, the evaluation system 4 can determine a defect density for evaluating the quality of the manufactured product. According to a variant according to the invention, the evaluation system 4 divides the manufactured product into different areas during the evaluation, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the longitudinal or width direction of the manufactured product or comparable areas.
Nach einer erfindungsgemäßen Variante überträgt die industrielle Anlage 2 Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkt an das Bewertungssystem 4, wodurch sich die Genauigkeit der Bewertung verbessern lässt. According to a variant according to the invention, the industrial installation 2 transmits position data relating to the product currently being manufactured in the industrial installation 2 to the evaluation system 4, whereby the accuracy of the evaluation can be improved.
Ferner umfasst das Steuerungssystem 1 ein Analysesystem 5 zur Erfassung von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage 2 und der Qualität des hergestellten Produkts gemäß dem Bewertungssystem 4 und zur Ableitung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 zur Erreichung einer Qualität eines herzustellenden Produkts. Zur Erfassung der Prozessparameter kann das Analysesystem 5 und/oder die industrielle Anlage 2 geeignete Sensoren umfassen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 werden die Prozessparameter von der industriellen Anlage 2 erfasst und an das Analysesystem 5 übermittelt. Die vom Analysesystem 5 abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 umfassen beispielsweise einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten. Das Analysesystem 5 basiert beispielsweise auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächsten-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen. The control system 1 also includes an analysis system 5 for detecting relationships between process parameters of the industrial plant 2 and the quality of the manufactured product according to the evaluation system 4 and for deriving rules for controlling the industrial plant 2 to achieve a quality of a product to be manufactured. For recording the process parameters The analysis system 5 and / or the industrial installation 2 can comprise suitable sensors. According to the exemplary embodiment from FIG. 1, the process parameters are recorded by the industrial installation 2 and transmitted to the analysis system 5. The rules derived from the analysis system 5 for controlling the industrial installation 2 include, for example, a parameter range of permitted values and / or values to be avoided. The analysis system 5 is based, for example, on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear regression model with or without regularization, a closest neighbor model or similar systems or models.
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 1 umfasst weiterhin ein Automationssystem 6 zur Umsetzung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage 2. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 umfasst das Automationssystem 6 eineThe control system 1 according to the invention also includes an automation system 6 for converting rules for controlling the industrial plant 2 into control and regulating processes for the industrial plant 2. According to the exemplary embodiment from FIG. 1, the automation system 6 includes a
Rezepturverwaltung 7, wobei die Rezepturverwaltung 7 technologischeRecipe management 7, with recipe management 7 technological
Rezepturen zur Fierstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage 2 umfasst. Die technologischen Rezepturen in derContains recipes for the production of products with predetermined properties in the industrial plant 2. The technological recipes in the
Rezepturverwaltung 7 umfassen Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für die Steuer- undRecipe management 7 include process steps and / or process parameters, in particular target value specifications as target values for the control and
Regelsysteme der industriellen Anlage 2 genutzt werden. Insbesondere werden die technologischen Rezepturen der Rezepturverwaltung 7 auf Basis der vom Analysesystem 5 abgeleiteten Regeln angepasst. Control systems of the industrial plant 2 are used. In particular, the technological recipes of the recipe management 7 are adapted on the basis of the rules derived from the analysis system 5.
Das Automationssystem 6 setzt die vom Analysesystem 5 abgeleiteten Regeln vorzugsweise automatisch in Steuer- und Regelvorgänge um, zum Steuern der industriellen Anlage 2. The automation system 6 converts the rules derived from the analysis system 5, preferably automatically, into control and regulating processes for controlling the industrial plant 2.
Die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 beeinflussen ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen. The rules for controlling the industrial plant 2 influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, Weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like.
Es werden also erfindungsgemäß zunächst die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts erfasst. Auf Basis der erfassten Eigenschaften wird die Qualität des aktuell hergestellten Produkts bewertet. Nachfolgend werden Zusammenhänge zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage 2 und der Qualität des aktuell hergestellten Produkts gemäß der Bewertung erfasst. Auf Basis der erfassten Zusammenhänge werde Regeln zum Steuer der industriellen Anlage 2 zur Erreichung einer Qualität des hergestellten Produkts abgeleitet. Nachfolgend werden die erstellten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage 2 umgesetzt. According to the invention, the properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial installation 2 are thus first recorded. The quality of the currently manufactured product is assessed on the basis of the recorded properties. In the following, relationships between process parameters of industrial plant 2 and the quality of the currently manufactured product are recorded according to the assessment. On the basis of the recorded relationships, rules for controlling the industrial system 2 are derived in order to achieve a quality of the manufactured product. In the following, the rules created for controlling the industrial plant 2 are implemented in control and regulating processes for the industrial plant 2.
Die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts basiert beispielsweise auf einer Bildauswertung, wobei die Bildauswertung auf einer Auswertung des sichtbaren Teils des Lichtspektrums und/oder wenigstens teilweise des nicht-sichtbaren Teils des Lichtspektrums basiert, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung.The detection of the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant 2 is based, for example, on an image evaluation, the image evaluation being based on an evaluation of the visible part of the light spectrum and / or at least partially of the invisible part of the light spectrum, in particular X-rays, IR Radiation and / or UV radiation.
Insbesondere erfolgt die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts kontinuierlich. Ferner kann die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts an mehreren Orten in der industriellen Anlage 2 erfolgen.In particular, the properties of the surface of the product manufactured in the industrial installation 2 are recorded continuously. Furthermore, the properties of the surface of the product manufactured in the industrial installation 2 can be recorded at several locations in the industrial installation 2.
Bei der Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts werden insbesondere die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts erfasst. When detecting the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant 2, in particular the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and / or other properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant 2 are detected.
Die Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften erfolgt insbesondere binär, ordinal oder kontinuierlich. Die Bewertung berücksichtigt vorzugsweise eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Diesbezüglich wird insbesondere eine Fehlerdichte bestimmt. The evaluation of the quality of the manufactured product on the basis of the recorded properties takes place in particular in binary, ordinal or continuous mode. The evaluation preferably takes into account a number of surface imperfections and / or the type of surface imperfections to evaluate the quality of the manufactured product. In this regard, a defect density is particularly determined.
Zweckmäßigerweise wird während der Bewertung das hergestellte Produkt in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produkts oder vergleichbare Bereiche. The manufactured product is expediently divided into different areas during the assessment, for example the bottom and top of a strip or sheet metal, along the lengthwise or widthwise direction of the manufactured product or comparable areas.
Die Prozessparameter werden in der industriellen Anlage 2 erfasst und an das Analysesystem 5 übermittelt. Dies erfolgt insbesondere kontinuierlich, beispielsweise mittels geeigneter Sensoren. The process parameters are recorded in the industrial installation 2 and transmitted to the analysis system 5. This takes place in particular continuously, for example by means of suitable sensors.
Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 umfassen einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten. The derived rules for controlling the industrial installation 2 include a parameter range of permitted values and / or values to be avoided.
Das Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparameter in der industriellen Anlage 2 und der Qualität des hergestellten Produkts und/oder das Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 basiert vorzugsweise auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächste-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 werden technologische Rezepturen in einer Rezepturverwaltung 7 verwaltet, wobei die technologischen Rezepturen die Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage 2 beschreiben. Die technologischen Rezepturen umfassen Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage 2 genutzt werden. Insbesondere werden die technologischen Rezepturen auf Basis der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 angepasst. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 werden vorzugsweise automatisch in Steuer- und Regelvorgänge umgesetzt. Die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 beeinflussen ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen. The detection of relationships between process parameters in the industrial plant 2 and the quality of the manufactured product and / or the derivation of rules for controlling the industrial plant 2 is preferably based on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear one Regression model with or without regularization, a nearest neighbor model or similar systems or models. According to the exemplary embodiment from FIG. 1, technological recipes are managed in a recipe management 7, the technological recipes describing the manufacture of products with predetermined properties in the industrial plant 2. The technological recipes include process steps and / or process parameters, in particular setpoint specifications that are used as target variables for control and regulation systems of the industrial plant 2. In particular, the technological recipes are adapted on the basis of the rules derived for controlling the industrial plant 2. The derived rules for controlling the industrial plant 2 are preferably automatically converted into control and regulating processes. The rules for controlling the industrial plant 2 influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, voltages, distances, volume flows or the like.
Ferner können erfindungsgemäß Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkt erfasst und bei der Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts berücksichtigt werden. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 1 und/oder das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise für die folgenden Anwendungsbeispiele eingesetzt werden: Furthermore, according to the invention, position data relating to the product currently being manufactured in the industrial installation 2 can be recorded and taken into account when assessing the quality of the product being manufactured. The control system 1 according to the invention and / or the method according to the invention can be used, for example, for the following application examples:
Beispiel 1 example 1
Steuern eines Warmwalzwerks, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von Zunderresten und/oder eingewalztem Zunder begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern des Warmwalzwerks betreffen beispielsweise die Prozessparameter (Temperaturen, Gasatmosphäre, usw.) für die Fahrweise eines Wiedererwärmungsofens des Warmwalzwerks und/oder die Prozessparameter (Druck, Volumenstrom, Impact, Bewegung, usw.) für die Fahrweise eines Zunderwäschers des Warmwalzwerks. Controlling a hot rolling mill, whereby the surface quality is assessed with regard to the occurrence of scale residues and / or rolled-in scale. The derived rules for controlling the hot rolling mill relate, for example, to the process parameters (temperatures, gas atmosphere, etc.) for the operation of a reheating furnace of the hot rolling mill and / or the process parameters (pressure, volume flow, impact, movement, etc.) for the operation of a scale washer of the hot rolling mill .
Beispiel 2 Example 2
Steuern einer Beize für ein hergestelltes metallisches Band, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von Zunderresten begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Beize betreffen beispielsweise die Prozessparameter (Haspeltemperaturen, Abkühlbedingungen nach dem Wickeln, usw.) eines Warmwalzwerks (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter (Eintauchtiefe der Rollen, Streckgrad, Bandzug (absolut/spezifisch), usw.) eines Zunderbrechers, und/oder die Prozessparameter (Badtemperatur, Turbulenz, Druck, chemische Zusammensetzung, Prozessgeschwindigkeit, usw.) der Beize.Controlling a pickle for a produced metallic strip, whereby the surface quality is examined with regard to the occurrence of scale residues. The derived rules for controlling the pickling concern, for example, the process parameters (reel temperatures, cooling conditions after winding, etc.) of a hot rolling mill (see example 1), the process parameters (immersion depth of the rolls, degree of stretching, strip tension (absolute / specific), etc.) of a Scale breaker, and / or the process parameters (bath temperature, turbulence, pressure, chemical composition, process speed, etc.) of the pickle.
Beispiel 3 Example 3
Steuern eines Kaltwalzwerks, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich der Rauheit, des Auftretens von Dellen, oder ähnlichen Eigenschaften begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern des Kaltwalzwerks betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2) und/oder die Prozessparameter (Umformgeschwindigkeit, Schmiermittel, Schmiermittelmenge, Abnahmeverteilung, Walzentextur, zulässige Walzenlaufleistung vor Walzenwechsel, usw.) des Kaltwalzwerks. Controlling a cold rolling mill, whereby the surface quality is assessed in terms of roughness, the appearance of dents, or similar properties. The derived rules for controlling the cold rolling mill relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2) and / or the process parameters (forming speed, lubricant, lubricant quantity, acceptance distribution, roll texture, permissible roll mileage before roll change, etc.) of the cold rolling mill.
Beispiel 4 Example 4
Steuern einer Glühlinie, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von Oxidflecken oder ähnlichen Eigenschaften begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Glühlinie betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2), die Prozessparameter für ein Kaltwalzwerk (siehe Beispiel 3) und/oder die Prozessparameter (Temperatur des Ofens, Temperatur des Bandes, Prozessgeschwindigkeit, Ofenatmosphäre, Sauerstoffpartialdruck, Wasserstoffpartialdruck, Taupunkt, usw.) der Glühlinie. Controlling an annealing line, whereby the surface quality is examined with regard to the appearance of oxide spots or similar properties. The derived rules for controlling the annealing line relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2), the process parameters for a cold rolling mill (see example 3) and / or the process parameters (temperature of the furnace, Temperature of the strip, process speed, furnace atmosphere, oxygen partial pressure, hydrogen partial pressure, dew point, etc.) of the annealing line.
Beispiel 5 Example 5
Steuern einer Verzinkungslinie, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von unbeschichteten Stellen und/oder fehlerhaften Schichtdicken begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Verzinkungslinie betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2), die Prozessparameter für ein Kaltwalzwerk (siehe Beispiel 3), die Prozessparameter der Glühlinie (siehe Beispiel 4) und/oder die Prozessparameter (Prozessgeschwindigkeit, Einstellung Air Knife, chemische Zusammensetzung Zinkbad, Temperatur Zinkbad, usw.) der Verzinkungslinie. Controlling a galvanizing line, whereby the surface quality is assessed with regard to the occurrence of uncoated areas and / or defective layer thicknesses. The derived rules for controlling the galvanizing line relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2), the process parameters for a cold rolling mill (see example 3), the process parameters of the annealing line (see example 4) and / or the process parameters (Process speed, air knife setting, zinc bath chemical composition, zinc bath temperature, etc.) of the galvanizing line.
Beispiel 6 Example 6
Steuern einer Verzinnungslinie, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von unbeschichteten Stellen und/oder fehlerhaften Schichtdicken begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Verzinkungslinie betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2), die Prozessparameter für ein Kaltwalzwerk (siehe Beispiel 3), die Prozessparameter der Glühlinie (siehe Beispiel 4), die Prozessparameter einer Verzinkungslinie (siehe Beispiel 5) und/oder die Prozessparameter (chemische Zusammensetzung des Elektrolytbades, Badtemperatur, Stromdichte, Prozessgeschwindigkeit, usw.) der Verzinnungslinie. Controlling a tinning line, whereby the surface quality is assessed with regard to the occurrence of uncoated areas and / or defective layer thicknesses. The derived rules for controlling the galvanizing line relate, for example, to the process parameters for a hot rolling mill (see example 1), the process parameters of a pickling line (see example 2), the process parameters for a cold rolling mill (see example 3), the process parameters of the annealing line (see example 4) , the process parameters of a galvanizing line (see example 5) and / or the process parameters (chemical composition of the electrolyte bath, bath temperature, current density, process speed, etc.) of the tinning line.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Steuerungssystem 1 control system
2 Industrielle Anlage 3 Oberflächeninspektionsgerät2 Industrial plant 3 Surface inspection device
4 Bewertungssystem 4 rating system
5 Analysesystem 5 analysis system
6 Automationssystem 6 automation system
7 Rezepturverwaltung 7 Recipe management

Claims

Ansprüche Expectations
1. Steuerungssystem (1 ) für eine industrielle Anlage (2), insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen, umfassend: ein Oberflächeninspektionsgerät (3) zur Erfassung von Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkts, ein Bewertungssystem (4) zur Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der mittels des Oberflächeninspektionsgeräts (3) erfassten Eigenschaften, ein Analysesystem (5) zur Erfassung von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage (2) und der Qualität des hergestellten Produkts gemäß dem Bewertungssystem (4) und zur Ableitung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) zur Erreichung einer Qualität eines herzustellenden Produkts, und ein Automationssystem (6) zur Umsetzung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage (2). 1. Control system (1) for an industrial plant (2), in particular for a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, comprising: a surface inspection device (3) for detecting properties of the product currently being manufactured in the industrial plant (2) , an evaluation system (4) for evaluating the quality of the currently manufactured product on the basis of the properties recorded by means of the surface inspection device (3), an analysis system (5) for recording relationships between process parameters of the industrial plant (2) and the quality of the manufactured product according to the evaluation system (4) and for deriving rules for controlling the industrial plant (2) to achieve a quality of a product to be manufactured, and an automation system (6) for converting rules for controlling the industrial plant (2) into control and regulation processes for the industrial plant (2).
2. Steuerungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Oberflächeninspektionsgerät (3) eine Kamera ist. 2. Control system (1) according to claim 1, wherein the surface inspection device (3) is a camera.
3. Steuerungssystem (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Oberflächeninspektionsgerät (3) den sichtbaren Teil des Lichtspektrums und/oder mindestens teilweise einen nicht-sichtbaren Teil des Lichtspektrums erfasst, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. 3. Control system (1) according to claim 1 or claim 2, wherein the surface inspection device (3) the visible part of the light spectrum and / or at least partially a non-visible part of the light spectrum detected, in particular X-rays, IR radiation and / or UV radiation.
4. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend mehrere Oberflächeninspektionsgeräte (3), wobei die mehreren4. Control system (1) according to one of claims 1 to 3, comprising a plurality of surface inspection devices (3), wherein the plurality
Oberflächeninspektionsgeräte (3) vorzugsweise an unterschiedlichen Orten in der industriellen Anlage (2) angeordnet sind. Surface inspection devices (3) are preferably arranged at different locations in the industrial plant (2).
5. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Oberflächeninspektionsgerät (3) die Oberflächenrauheit, die5. Control system (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the surface inspection device (3) the surface roughness, the
Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkts erfasst. Color, brightness, chemical composition and other properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant (2) are recorded.
6. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bewertungssystem (4) die Qualität des hergestellten Produkts binär, ordinal oder kontinuierlich bewertet. 6. Control system (1) according to one of claims 1 to 5, wherein the evaluation system (4) evaluates the quality of the manufactured product binary, ordinal or continuously.
7. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bewertungssystem (4) eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts berücksichtigt. 7. Control system (1) according to one of claims 1 to 6, wherein the evaluation system (4) takes into account a number of surface defects and / or the type of surface defects for evaluating the quality of the product produced.
8. Steuerungssystem (1) nach Anspruch 7, wobei das Bewertungssystem (4) eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts bestimmt. 8. control system (1) according to claim 7, wherein the evaluation system (4) determines a defect density for evaluating the quality of the manufactured product.
9. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bewertungssystem (4) das hergestellte Produkt bei der9. Control system (1) according to one of claims 1 to 8, wherein the evaluation system (4) the manufactured product in the
Bewertung in unterschiedliche Bereiche aufteilt, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produktes oder vergleichbare Bereiche. The assessment is divided into different areas, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the length or width direction of the manufactured product or comparable areas.
10. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die industrielle Anlage (2) und/oder das Analysesystem (5) Sensoren zur Erfassung von Prozessparametern der industriellen Anlage (2) umfasst. 10. Control system (1) according to one of claims 1 to 9, wherein the industrial plant (2) and / or the analysis system (5) comprises sensors for detecting process parameters of the industrial plant (2).
11. Steuersystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die vom Analysesystem (5) abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten umfassen. 11. Control system (1) according to one of claims 1 to 10, wherein the rules derived from the analysis system (5) for controlling the industrial plant (2) comprise a parameter range of permitted values and / or values to be avoided.
12. Steuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Analysesystem (5) auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächsten-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen basiert. 12. Control system (1) according to one of claims 1 to 11, wherein the analysis system (5) is based on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear regression model with or without regularization, a nearest neighbor model or similar systems or models.
13. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Automationssystem (6) eine Rezepturverwaltung (7) umfasst, welche technologische Rezepturen zur Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage (2) umfasst. 13. Control system (1) according to one of claims 1 to 12, wherein the automation system (6) comprises a recipe management (7) which comprises technological recipes for the production of products with predetermined properties in the industrial plant (2).
14. Steuerungssystem (1) nach Anspruch 13, wobei die technologischen Rezepturen in der Rezepturverwaltung (7) Prozessschritte und/oder Prozessparameter umfassen, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für die Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage (2) genutzt werden. 14. Control system (1) according to claim 13, wherein the technological recipes in the recipe management (7) include process steps and / or process parameters, in particular setpoint specifications that are used as target variables for the control and regulation systems of the industrial plant (2).
15. Steuerungssystem (1 ) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die technologischen Rezepturen der Rezepturverwaltung (7) auf Basis der vom Analysesystem (5) abgeleiteten Regeln angepasst werden. 15. Control system (1) according to claim 13 or claim 14, wherein the technological recipes of the recipe management (7) are adapted on the basis of the rules derived from the analysis system (5).
16. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Automationssystem (6) die vom Analysesystem (5) abgeleiteten Regeln automatisch zum Steuern der industriellen Anlage (2) in Steuer- und Regelvorgänge umsetzt. 16. Control system (1) according to one of claims 1 to 15, wherein the automation system (6) automatically converts the rules derived from the analysis system (5) for controlling the industrial plant (2) into control and regulation processes.
17. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die industrielle Anlage (2) Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkt an das Bewertungssystem (4) überträgt. 17. Control system (1) according to one of claims 1 to 16, wherein the industrial plant (2) transmits position data on the product currently being manufactured in the industrial plant (2) to the evaluation system (4).
18. Steuerungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter beeinflussen: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen. 18. Control system (1) according to one of claims 1 to 17, wherein the rules for controlling the industrial plant (2) influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds , Currents, voltages, distances, volume flows or the like.
19. Verfahren zum Steuern einer industriellen Anlage (2), insbesondere einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen, umfassend die Schritte: 19. A method for controlling an industrial plant (2), in particular a plant for the production or processing of metallic strips or sheets, comprising the steps:
Erfassen von Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkts, Recording of properties of the surface of the product currently being manufactured in the industrial plant (2),
Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften, Evaluation of the quality of the currently manufactured product on the basis of the recorded properties,
Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage (2) und der Qualität des aktuell hergestellten Produkts gemäß der Bewertung, Recording of relationships between process parameters of the industrial plant (2) and the quality of the currently manufactured product according to the assessment,
Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) zur Erreichung einer Qualität eines herzustellenden Produkts auf Basis der erfassten Zusammenhänge, und Deriving rules for controlling the industrial plant (2) to achieve a quality of a product to be manufactured on the basis of the recorded relationships, and
Umsetzen der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage (2). Implementation of the derived rules for controlling the industrial plant (2) in control and regulating processes for the industrial plant (2).
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkts auf einer Bildauswertung basiert. 20. The method according to claim 19, wherein the detection of the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant (2) is based on an image evaluation.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bildauswertung auf einer Auswertung des sichtbaren Teils des Lichtspektrums und/oder wenigstens teilweise des nicht-sichtbaren Teils des Lichtspektrums basiert, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. 21. The method according to claim 20, wherein the image evaluation is based on an evaluation of the visible part of the light spectrum and / or at least partially the invisible part of the light spectrum, in particular X-rays, IR radiation and / or UV radiation.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , wobei die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkts kontinuierlich erfolgt. 22. The method according to any one of claims 19 to 21, wherein the detection of the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant (2) takes place continuously.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkts an mehreren Orten in der industriellen Anlage (2) erfolgt. 23. The method according to any one of claims 19 to 22, wherein the detection of the properties of the surface of the product manufactured in the industrial plant (2) takes place at several locations in the industrial plant (2).
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkts erfasst werden. 24. The method according to any one of claims 19 to 23, wherein the surface roughness, the color, the brightness, the chemical composition and / or other properties of the surface of the product produced in the industrial plant (2) are recorded.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei die Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften binär, ordinal oder kontinuierlich erfolgt. 25. The method according to any one of claims 19 to 24, wherein the evaluation of the quality of the product produced on the basis of the recorded properties is binary, ordinal or continuous.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei die Bewertung eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts berücksichtigt. 26. The method according to any one of claims 19 to 25, wherein the evaluation takes into account a number of surface defects and / or the type of surface defects for evaluating the quality of the product produced.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts bestimmt wird. 27. The method according to claim 26, wherein a defect density for evaluating the quality of the manufactured product is determined.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei während der Bewertung das hergestellte Produkt in unterschiedliche28. The method according to any one of claims 19 to 27, wherein during the evaluation, the product produced in different
Bereiche aufgeteilt wird, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produkts oder vergleichbare Bereiche. Areas is divided, for example the bottom and top of a strip or sheet, along the length or width direction of the manufactured product or comparable areas.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 28, umfassend den Schritt des Erfassens von Prozessparametern in der industriellen Anlage (2). 29. The method according to any one of claims 19 to 28, comprising the step of recording process parameters in the industrial plant (2).
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten umfassen. 30. The method according to any one of claims 19 to 29, wherein the derived rules for controlling the industrial plant (2) include a parameter range of permitted values and / or values to be avoided.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, wobei das Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparameter in der industriellen Anlage (2) und der Qualität des hergestellten Produkts und/oder das Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächste-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen basiert. 31. The method according to any one of claims 19 to 30, wherein the detection of relationships between process parameters in the industrial plant (2) and the quality of the manufactured product and / or the derivation of rules for controlling the industrial plant (2) on a decision tree, an artificial neural network, a support vector machine, a linear regression model with or without regularization, a closest neighbor model or similar systems or models.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 31 , umfassend den Schritt des Verwaltens von technologischen Rezepturen in einer Rezepturverwaltung (7), wobei die technologischen Rezepturen die Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage (2) beschreiben. 32. The method according to any one of claims 19 to 31, comprising the step of managing technological recipes in a recipe management system (7), the technological recipes describing the manufacture of products with predetermined properties in the industrial plant (2).
33. Verfahren nach Anspruch 31 , wobei die technologischen Rezepturen Prozessschritte und/oder Prozessparameter umfassen, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage (2) genutzt werden. 33. The method according to claim 31, wherein the technological recipes include process steps and / or process parameters, in particular target value specifications that are used as target variables for control and regulation systems of the industrial plant (2).
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder Anspruch 33, wobei die technologischen Rezepturen auf Basis der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) angepasst werden. 34. The method according to claim 32 or claim 33, whereby the technological recipes are adapted on the basis of the derived rules for controlling the industrial plant (2).
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 34, wobei die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) automatisch in Steuer- und Regelvorgänge umgesetzt werden. 35. The method according to any one of claims 19 to 34, wherein the derived rules for controlling the industrial plant (2) are automatically converted into control and regulation processes.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 35, umfassend den Schritt des Erfassens von Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage (2) hergestellten Produkt und Berücksichtigen der erfassten Positionsdaten bei der Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. 36. The method according to any one of claims 19 to 35, comprising the step of acquiring position data on the product currently being manufactured in the industrial plant (2) and taking into account the acquired position data when evaluating the quality of the product being manufactured.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 36, wobei die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage (2) ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter beeinflussen: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen. 37. The method according to any one of claims 19 to 36, wherein the rules for controlling the industrial plant (2) influence one or more of the following process parameters: temperatures, thicknesses, widths, lengths, weights, forces, moments, pressures, speeds, currents, Tensions, distances, volume flows or the like.
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