EP3513263A2 - Verwendung umfassender künstlicher intelligenz bei anlagen der grundstoffindustrie - Google Patents

Verwendung umfassender künstlicher intelligenz bei anlagen der grundstoffindustrie

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EP3513263A2
EP3513263A2 EP17762085.3A EP17762085A EP3513263A2 EP 3513263 A2 EP3513263 A2 EP 3513263A2 EP 17762085 A EP17762085 A EP 17762085A EP 3513263 A2 EP3513263 A2 EP 3513263A2
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EP
European Patent Office
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data
artificial intelligence
automation system
machine interface
anl
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Ceased
Application number
EP17762085.3A
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English (en)
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Günther Winter
Dieter Bettinger
Kurt Herzog
Thomas Kuehas
Matthias Kurz
Andreas Maierhofer
Thomas Matschullat
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Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Technologies Germany GmbH
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G05B19/4184—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 fault tolerance, reliability of production system
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    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33002—Artificial intelligence AI, expert, knowledge, rule based system KBS

Definitions

  • the present invention is based on an operating method for a plant of the basic industry
  • an automation system determines control data and outputs them to controlled elements of the installation and thereby controls and / or monitors the installation
  • the automation system at least partially receives the measurement data and takes into account the received measurement data as part of the determination of the control data
  • a human-machine interface outputs measurement data of the sensor devices and / or data of the automation system and / or planning data of a production planning system to a person and / or receives control commands from the person and forwards them to the automation system
  • the artificial intelligence utilizing the received data and commands, determines evaluation results and makes the evaluation results available to the person via the man-machine interface and / or an independent output device and / or makes them available to the production planning system for the plant of the basic industry; or directly or through the Man-machine interface pretends to the automation system in the form of control commands,
  • the data received from artificial intelligence are at least partially dimensional data.
  • Dimensional data in the sense of the present invention are similar data which follow one another sequentially in at least one dimension.
  • the dimension can be a local dimension.
  • the dimensional data form, for example, a local distribution, for example a temperature distribution.
  • the distribution can be one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional.
  • a Fourier transform of the place is to be understood as a dimension.
  • the dimension may be a temporal dimension.
  • the dimensional data form, for example, a time course, for example a temperature profile.
  • Even a Fourier transform of time is to be understood as a dimension.
  • An example is a frequency spectrum.
  • a combination (at least) of a local dimension with a time dimension is possible, so for example, the time course of a local distribution.
  • the temperature is only an example. Instead of the temperature also other sizes can be utilized, for example, a pressure or train course and / or a corresponding distribution. Also, a crowning over the bandwidth or the length of the roll bale of a roll of a rolling stand - possibly in addition as a time course - is possible. Likewise, other sizes can be used.
  • the present invention is further based on a computer program comprising machine code which can be processed by a computer, wherein the processing of the machine code by the computer causes the computer to implement an artificial intelligence, which Measured data acquired by sensor devices of a plant of the basic industry in the operation of the basic industry plant, control data and / or internal data determined by an automation system controlling and / or monitoring the plant of the basic industry and in the case of control data for controlling the plant Basic industries are issued to controlled elements of the basic industry plant, and of a
  • Man-machine interface of the basic industry plant at least partially accepts data output to a person
  • the data received from artificial intelligence are at least partially dimensional data.
  • the present invention is further based on a computing device, wherein the computing device is programmed with such a computer program and connected for the transmission of information at least with an automation system, sensor devices and a man-machine interface of a plant of the basic industries.
  • the present invention is further based on a plant of the basic industry,
  • the system has an automation system, which determines control data and outputs to controlled elements of the system and thereby controls the system and / or monitored, - wherein the system comprises sensor devices which detect measurement data of the system,
  • the automation system at least partially receives the measurement data and takes into account the received measurement data as part of the determination of the control data
  • the system has a man-machine interface that outputs measurement data of the sensor devices and / or data of the automation system to a person and / or receives control commands from the person and forwards them to the automation system,
  • the system has such a computing device.
  • the primary industry may be an installation of the steel industry or a plant of the metal-producing industry.
  • examples of such systems are an iron production plant such as a blast furnace or a direct reduction plant, such as a Finex, Corex or Midrex type direct rotary kiln or rotary hearth with or without Submerged Are Furnace.
  • Further plants are, for example, downstream facilities in which steel is produced from pig iron. Examples of such systems are an electric arc furnace, a converter and plants in which Pfannenvone done such as a vacuum treatment plant.
  • Further plants are the steelmaking subordinate institutions in which a primary shaping of the metal and a transformation of the urgeformten metal take place.
  • the rolling mills may, for example, be a rolling mill for rolling a flat rolled stock such as a roughing train, a finishing train, a Steckel mill and others. Furthermore, the rolling mills may be a rolling mill for rolling a different cross section act, for example, a billet cross-section.
  • the rolling mill may alternatively be a metal rolling mill, a cold rolling mill, or a combined rolling mill where the metal is first hot and then cold rolled. Even a cooling section - possibly in combination with a rolling mill - can be regarded as an investment in steelmaking.
  • Other plants upstream or downstream of a rolling mill are also suitable, for example a glow or a pickle.
  • Process automation usually involves several levels. Level 0 is formed by the sensors and the actuators. Level 1 is the so-called basic automation, which implements the control loops. Level 2 contains the technological automation, which includes the process models and determines the setpoints for the control loops. There are also other levels known, for example, concern the production planning.
  • the object of the present invention is to provide opportunities to automate the operation of the plant of the basic industry not only in normal operating conditions, but also in exceptional operating conditions automisie ren. Ideally, any control intervention should be avoided. At least the number of control interventions should be reduced.
  • an operating method of the type mentioned in the introduction is configured in that the dimensional data comprise an image output to the person via the human-machine interface, a temporal sequence of such images, a part of such an image or a temporal sequence of such a part.
  • the picture can be an op- be a table or an infrared image.
  • the images may be in the form of pixel arrays, 2D surfaces, or 3D volumes. Also, a specification of local or temporal curves is possible.
  • the dimensional data may include an acoustic oscillation or a spectrum of such oscillation.
  • the dimensional data extend at least partially in at least two dimensions-in particular in at least two local dimensions-and that the artificial intelligence determines curves of the same value and / or gradient for the determination of the evaluation results for the dimensional data in the case of temperatures, for example, isotherms or temperature gradients.
  • the dimensional data from the automation system may include computed data based on a model. Examples of such data are a calculated temperature profile or a calculated temperature distribution of a metal strip in a finishing train or in a cooling section. Optionally, in addition, the consideration of the phase of the metal strip can take place. Other calculated data can be used, for example, not directly measurable, but calculated by means of a so-called soft sensor data.
  • Artificial intelligence is, generally speaking, a unit implemented by a computing device that acts on outsiders like a human intelligence. Artificial intelligence includes in particular machine learning (ma- chine learning), machine vision and object recognition (computer vision), speech processing and robotics.
  • Learning Machines is an Artificial Intelligence that can learn how to behave in order to get the highest possible score based on a variety of situations or processes, together with the associated evaluation (or a criterion for determining the rating).
  • the evaluation can either be given to Artificial Intelligence or independently determined by Artificial Intelligence on the basis of a valuation criterion known to Artificial Intelligence.
  • the Artificial Intelligence accumulates and thus contains the knowledge of a suitable, optimal operation of the plant of basic material theory.
  • Machine vision and recognition of objects is in particular the extraction of objects in images and their assignment to a general category.
  • Objects in this context are two-dimensional elements that can be moved without influencing other elements.
  • Speech processing in particular includes the independent recognition of words and in the context of the present invention also generally the analysis of acoustic vibrations.
  • the present invention shows its full strength in the case where the artificial intelligence, in parallel with the determination of the evaluation results, determines an evaluation of the evaluation results and retrains itself based on the evaluation. As a result, an increasingly better evaluation of the data and commands received by artificial intelligence takes place.
  • Data sources for learning can be, in particular, the automation system, the sensor devices and the human-machine interface.
  • the data includes - at least the dimensional data - both for learning and in later operation.
  • singular data - that is, individual values (as opposed to sequential values) - can also be exploited.
  • the artificial intelligence used can be determined as needed and according to the application.
  • the nature of artificial intelligence can be different.
  • artificial intelligence may be referred to as an artificial neural network, a support vector machine, a decision tree, Bayesian belief network, as so-called k-nearest neighbors, as a self-organizing map, case-based reasoning, case-based learning, or as a so-called hidden Markov model. Combinations of such embodiments are possible.
  • CNN deepening neural network
  • an artificial intelligence in particular dimensionala le data such as image data or acoustic vibrations can be well processed.
  • the artificial intelligence with several neural networks using different network types, for example at least one normal neural network with only one or two hidden layers of neurons and additionally at least one neural network of the type DNN or CNN.
  • the latter neural networks are also suitable for traj ectorial control.
  • a neural network comprises an input layer, an output layer and at least one hidden layer of neurons. Via the input layer, data can be transferred to the neural network; the output layer can be used to retrieve the answers and results of the neural network.
  • Knowledge storage takes place in the hidden layers. Learning takes place through changes in the weights with which the neurons interact. Such learning is often referred to as training.
  • a deep neural network is a neural network in which there are at least three hidden layers of neurons. This is in contrast to a normal or flat neural network with a maximum of two hidden layers. Often, even a single hidden layer is present in a normal neural network.
  • a deep neural network allows the storage of complex relationships and thus the analysis of complex tasks.
  • a folding neural network is another very common form of neural network. It is particularly suitable for processing dimensional data.
  • Such a neural network consists of an input layer, several alternating convolutional and subsampling layers (hidden layers) and an output layer.
  • the network is divided into the areas Input, Feature Extraction and Classification.
  • the input data is convolved by means of a convolutional layer.
  • the information from neighboring data points is bundled and passed on to the next layer.
  • the corresponding data points of the input matrix are compared with the coefficients of a convolution kernel multiplied. From the sum of a new data point formed in the next layer. This results in several parallel convolutions that cause generalization. This results in several independent feature maps.
  • a subsequent subsampling layer can further compress the feature maps, for example halve them.
  • Each subsequent convolutional layer can then contain further feature maps.
  • the last convolution or subsampling layer is fully connected to the neurons of a classification layer, ie each neuron is connected to each feature map.
  • the output layer provides the result of the analysis.
  • a folding neural network in contrast to a normal neural network, instead of the weights of the connections between the neurons, the coefficients of the convolution kernels are determined.
  • a known backpropagation learning algorithm can be used.
  • a folding neural network is a special case of a deep neural network. In particular, it makes use of the circumstance that relevant relationships and thus connections often only exist between locally and / or temporally closely adjacent quantities. Such structures are particularly advantageous for constructing increasingly abstract, localized representations of an image. In particular for the processing of dimensional input data - as explained above - such neural networks are advantageous.
  • a description of a folding neural network can be found, for example, in the paper "Deep Learning” by Yann LeCun et al., Published in Nature, Vol. 521, 28.05.2015, pages 436 to 444.
  • neural networks are the reduced time required for the learning process.
  • very large neural networks which have, for example, 5, 8 or 10 hidden layers (or even more hidden layers) and have a total of 10 4 or 10 5 neurons, with a reasonable time in practice (usually only a few hours) trainable.
  • RNN recurrent neural network.
  • Such a neural network is suitable, in particular, for data which is available as a time sequence.
  • the data received by the artificial intelligence and / or its reference in the dimension are unitless or are converted by the artificial intelligence into such data.
  • dimensions in the strip width direction of a metal strip-preferably starting from the middle of the metal strip- can be normalized to the width of the metal strip. Similar approaches are possible for other dimensions of the metal strip.
  • Bale center - be standardized to the bale length of the respective roller.
  • locations within an image may be normalized to the overall dimensions of the particular image.
  • the reference reference is preferably the center of the image.
  • a gray level of a pixel value may be normalized to a value between 0 and 1 (or alternatively between -0.5 and +0.5).
  • a setting range of an actuator can also be normalized.
  • Other standards are possible. It is also possible to combine different quantities to determine unitless sizes. kidney. Examples are a standardization of chemical analyzes, temperatures, heat transfer and flows.
  • This configuration makes it possible in a simple manner to transfer the knowledge stored in the artificial intelligence for a particular plant of the basic industry to another, similar plant of the basic industry
  • the data received from the artificial intelligence to comprise at least one image by means of which the lateral position of a metal strip between two rolling stands of a multi-stand rolling train can be determined, and a difference manipulated variable of the upstream of the two rolling stands, and evaluation results determined by the Artificial Intelligence include a tape travel control strategy.
  • the control of the lateral position is often difficult in the prior art and is often still done manually.
  • the present invention remedy can be created by the present invention remedy.
  • the data received from artificial intelligence can include dimensional data describing wear of a component of the plant of the basic industry and for the evaluation results determined by the artificial intelligence to include a prediction of a remaining lifetime of the component of the plant of the basic industry.
  • the component can be, for example, a work roll of a rolling stand.
  • the data taken by the artificial intelligence includes a roll bale contour as a function of the roll travel of the work roll and the stitch plan data of the roll stand. Based on these data, artificial intelligence can predict when to change the respective work roll (usually together with the other work roll of the respective stand, ie as a set of work rolls). This prediction can For example, be used for the adjustment and optimization of production planning.
  • a quantity and / or a composition of an exiting the converter vessel exhaust gas as a function of time at least one stam from the area of the converter vessel ⁇ Mende acoustic vibration and / or its spectrum, at least one the area of a Konverterhutes included image (visible spectrum or infra-red),
  • the evaluation results determined by the artificial intelligence provide a prediction of a probability, a time, a degree of expected slopping from the converter vessel, an expected final level of oxygen and / or carbon of the metal in the converter vessel, a a Abstichzeityak predicted temperature of the vessel located in Konverterge metal, a result of taking place in the converter vessel Entphosphorungsreaes and / or metallurgi see sizes during a blowing process within the converter vessel include.
  • a computer program of the type mentioned in the introduction comprises dimensional data of an image output to the person via the human-machine interface, a temporal sequence of such images, a part of such an image or a temporal sequence of such a part.
  • the image may be an optical or an infrared image.
  • the images may be in the form of pixel arrays, 2D surfaces, or 3D volumes.
  • a specification of local or temporal curves is possible.
  • the dimensional data may include an acoustic vibration or a spectrum of such vibration.
  • the processing of the machine code by the computing device causes the artificial intelligence implemented by the computing device to implement the above-explained advantageous embodiments of the operating method.
  • the object is further achieved by a computing device having the features of claim 14.
  • a computing device of the type mentioned above is programmed with a computer program according to the invention.
  • the computing device may alternatively be a single
  • FPGAs field programmable gate array
  • An (alternative or additional) use of a TPU ( tensor processing unit) or several TPUs is also possible.
  • the computing device will be in the area of the plant of the primary industry and will be permanently assigned to the plant. However, it is also conceivable to arrange the computing device completely or partially at a remote location, for example at a manufacturer of the basic industry plant or "somewhere" in a cloud.
  • the object is further achieved by a plant of the basic industry with the features of claim 15.
  • the system has a computing device according to the invention.
  • FIG. 11 shows an integration of an artificial intelligence into a comprehensive data processing concept.
  • a system ANL of the basic industry which is in principle arbitrary, has an automation system 1, sensor devices 2 and a human-machine interface 3.
  • PDA Process Data Acquisition
  • a PDA system saves recorded process data in the sense of a history, so that later on even earlier incurred process data can be accessed. As a result, in particular, for example, in the context of troubleshooting, a determination of the underlying cause can be made. Furthermore, all the process variables as well as the previous time histories are available.
  • the sensor devices 2 acquire measured data M of the system ANL.
  • the measurement data M may be individual values such as a singular temperature or a singular velocity or a singular force. Alternatively, it may be dimensional data such as a temporal temperature profile or a local temperature distribution. Other sizes are also possible.
  • the measured data M acquired by means of the sensor devices 2 are at least partially supplied to the automation system 1, which receives the measured data M supplied to it.
  • the measured data M acquired by means of the sensor devices 2 are furthermore transmitted at least partially to the human-machine interface 3.
  • the human-machine interface 3 outputs the measured data M transmitted to it to a person 4.
  • the person 4 may be, for example, an operator of the plant ANL of the basic industry, a fitter, an in-company or another person or belong to the maintenance personnel.
  • the human-machine interface 3 furthermore receives data D from the automation system 1 and outputs it to the person 4. Furthermore, the human-machine interface 3 receives control commands S from the person 4. The received control commands S forwards the human-machine interface 3 to the automation system 1.
  • the automation system 1 determines based on the information available to him control data S '.
  • the control data S ' outputs the automation system 1 to controlled elements 5 of the system ANL.
  • the system ANL is controlled and / or monitored by the automation system 1.
  • the automation system 1 takes into account both the received measurement data M and the control commands S forwarded by the human-machine interface 3.
  • the automation system 1 often takes into account internal data I as part of the determination of the control data S'. ie data that is available only within the automation system 1. This internal data 1 are (within the control process as such) received by the automation system 1 neither from the outside nor delivered to the outside. It may be, for example, data that is model-based determined by the automation system 1.
  • the information by means of which the automation system 1 determines the control data S ' may include, for example, planning data P, which are transmitted to the automation system by a production planning system 11.
  • the system ANL furthermore has a computing device 6.
  • the computing device 6 is for the transmission of information to the automation system 1, the sensor devices
  • the computing device 6 is programmed with a computer program 7.
  • the computer program 7 comprises machine code 8, which can be processed by the computer 6.
  • the processing of the machine code 8 by the computing device 6 causes the computing device 6 to implement an artificial intelligence 9.
  • Artificial Intelligence 9 is designed as a neural network.
  • Artificial Intelligence could also be designed as a support vector machine, as a decision tree, as a Bayesian reliability network, as a self-organizing map, as a case-oriented consideration, as a case-oriented learning, as a so-called hidden Markov model or as a so-called k-nearest neighbor.
  • the Artificial Intelligence 9 works as follows:
  • the artificial intelligence 9 receives - at least partially - against:
  • the artificial intelligence 9 continues to receive from the man-machine interface 3 or the automation system 1, the control commands S. Utilizing the received data M, S ', I and
  • the evaluation results A outputs the artificial intelligence 9.
  • the artificial intelligence 9 can provide the evaluation results A via the human-machine interface 3 and / or an independent output device 10 of the person 4.
  • the independent output device 10 may be designed, for example, as a smartphone or the like.
  • the artificial intelligence 9 can make the evaluation results A available to the production planning system 11.
  • the evaluation results A of the artificial intelligence 9 can be the reproduction of digitally stored knowledge. Digitally stored knowledge is taken to mean specialist knowledge that operators 4 have built up over many years, but which has not been previously documented, ie is (so far) only in the minds of operators 4.
  • control commands S takes place directly.
  • the specification of the control commands S via the man-machine Interface 3 done.
  • the control commands S to be first offered to the person 4 and then to be validly connected or supplied to the automation system 1 when the person 4 activates the control commands S" by a confirmation command C.
  • the artificial intelligence 9 outputs the evaluation results A only on specific request by the person 4.
  • the artificial intelligence 9 does not normally output evaluation results A, but continuously and automatically checks whether it recognizes or predicts a suboptimal or even critical state of the plant based on the data supplied to it.
  • the artificial intelligence 9 can output the evaluation results A together with an alarm or notification message to the person 4 in the event of detection of such a plant condition.
  • the evaluation results A may also include a suggestion as to how the detected sub-optimal or even critical state of the system can be counteracted.
  • the Artificial Intelligence 9 can thus - depending on its design and integration - implement an "artificial helmsman.”
  • the "artificial helmsman” can act on the automation system 1 directly or indirectly via the human-machine interface 3.
  • Artificial Intelligence 9 can act as a "digital assistant” to the (human) helmsman who points the helmsman to suboptimal / critical equipment conditions and / or makes suggestions to the helmsman for control commands that the helmsman can only implement, or possibly even only must confirm.
  • the Artificial Intelligence 9 can act as a "digital expert" of the (human) helmsman, who provides the helmsman on request his knowledge.
  • the data M, I received by the artificial intelligence 9 are at least partially dimensional data. This will be explained in more detail in conjunction with FIG 2 using several examples.
  • the dimensional data may include, for example, a time profile of a measured value or of an internal value.
  • the corresponding data is one-dimensional and the dimension is time.
  • An example is a temperature profile.
  • the temperature profile can be measured or calculated.
  • Artificial Intelligence 9 the appropriate time course as a pure sequence of values.
  • Artificial Intelligence 9 needs to know the time base.
  • predefine the corresponding temporal course of the artificial intelligence 9 as a sequence of pairs of values, wherein for each value pair of one of the two values the respective time and the other value is the respective measured value M. It is even possible to specify the corresponding time course of the artificial intelligence 9 as an image, on the basis of which the artificial intelligence 9 determines the time course. This will become apparent from the following explanations.
  • the dimensional data may also extend in at least two dimensions.
  • this is shown in the illustration for a data field that extends in two local dimensions.
  • An example of such a data field is the surface temperature of a metal strip, spatially resolved in the bandwidth direction and band length direction.
  • the artificial intelligence 9 in the context of determining the evaluation results A for such data in particular curves equal value 12 (in the case of a temperature field so isotherms) or gradient 13 determine. It is also possible, as can be seen from the representation in FIG. 2 within the artificial intelligence 9, that to determine both the curves of the same value 12 and the gradients 13.
  • the dimensional data can be an acoustic oscillation (ie the temporal
  • the dimensional data may comprise a spectrum of such an acoustic oscillation.
  • the dimensional data may also include a local profile of a measured value or of an internal value.
  • the corresponding data is one-dimensional, but the dimension is the location.
  • An example is a contour of a roll gap. The contour curve will usually be determined by calculation.
  • the dimensional data may, for example, comprise an image captured by a sensor device 2 (or a part of such an image). As can be seen from the multiple representation of the image, the dimensional data may also comprise a temporal sequence of such an image or of such a part of an image.
  • An example of such an image is an image showing a metal strip between two stands of a multi-stand rolling mill.
  • an infrared image is advantageous here. It can also be an image in the visible spectrum.
  • the dimensional data may comprise, for example, an image (or a part of such an image) output to the person 4 via the man-machine interface 3. Again, the evaluation of a sequence of such image or such a part of an image is possible again.
  • artificial intelligence 9 can also be supplied with further data, for example data from a chemical analysis.
  • the chemical analysis may include, for example, feedstocks (which chemical composition, for example, does the steel supplied to a converter?), Production results (which chemical composition, for example, does the steel have after a ladle process?), Or by-products (for example, which chemical composition has an effluent gas? ) be.
  • the dimensional data may include not only measurement data M but also data calculated by the automation system 1 on the basis of a model.
  • An example of such data is a temperature profile across the thickness inside a metal strip.
  • the dimensional data comprise at least one image (be it an image acquired by a sensor device 2 or an image output via the human-machine interface 3), a part of such an image, a temporal sequence of such images, or a temporal sequence of a Part of such images or an acoustic oscillation or a spectrum of an acoustic oscillation.
  • image be it an image acquired by a sensor device 2 or an image output via the human-machine interface 3
  • a part of such an image a temporal sequence of such images, or a temporal sequence of a Part of such images or an acoustic oscillation or a spectrum of an acoustic oscillation.
  • artificial intelligence 9 are fed exclusively such dimensional data.
  • artificial intelligence 9 is also supplied with other, non-dimensional data.
  • this data will also be evaluated by Artificial Intelligence 9.
  • the following statements always refer to situations which either exclusively concern the dimensional data. or, in addition to non-dimensional data, also affect the dimensional data.
  • the artificial intelligence 9 is preferably capable of performing a machine learning.
  • the artificial intelligence 9 is thus preferably a (suitably programmed) computing device 6, which only sufficiently often a respective fact and a rating B of the respective facts must be specified and can independently determine rules from the large number of predetermined circumstances together with the associated rating B, such the best possible rating can be achieved.
  • Machine learning is thus a method to learn from sample data. This approach is often referred to in the art as "programming by input-output examples rather than by coding.”
  • Such artificial intelligence 9 is well known to those skilled in the art, and once such artificial intelligence 9 has learned its expertise, it can continue to learn.
  • the artificial intelligence 9 determines the corresponding evaluation B of the evaluation results A in parallel with the determination of the evaluation results A.
  • the artificial intelligence 9 can train itself on the basis of the evaluation B determined by it. In principle, however, the artificial intelligence 9 can also be designed differently.
  • Artificial Intelligence 9 For the implementation of Artificial Intelligence 9 different possibilities are given. At the present time, as shown in FIGS. 3 and 4, it is preferred to construct Artificial Intelligence 9 as an artificial neural network.
  • the artificial neural network may in particular, according to the illustration in FIG. 3, be a deep neural network or, as shown in FIG. 4, it may even be a folding neural network.
  • a neural network as shown in FIGS. 3 and 4, has a number of input neurons e and a number of output neurons a. Zwisehen the entrance neuro- At least one layer s of hidden neurons n is located at the e and output neurons a.
  • the neurons e, n, a are linked together in a manner known per se. Of the neurons e, n, a are only a few provided with their reference numerals in Figures 3 and 4.
  • a deep neural network as shown in FIG. 3, is a neural network having a plurality of layers s (layers) of hidden neurons n.
  • the number of layers s with hidden neurons n is at least three. It can also be larger, for example 5, 8 or 10. As a rule, 15 layers are completely sufficient.
  • a convolutional neural network is a deep neural network having an input layer (input), a plurality of convolutional and subsampling layers (hidden layers) and an output layer (output or classification).
  • the convolutional and subsampling layers represent the actual intelligence in the narrower sense, which extracts the relevant facts from the information provided via the input layer.
  • the output layer provides the result of the analysis.
  • the complexity of the neural network compared to a deep neural network can be significantly reduced without reducing the performance of the neural network related to the respective application.
  • the concrete representation in FIG. 4 is used to identify, based on an image, which digit is shown in the image. However, the principle of FIG. 4 can also be applied to other circumstances if the folding neural network is designed accordingly.
  • Unit-related quantities are quantities to which a physical unit belongs. ordered, for example, the unit meters, the unit meters per second, Newton, Newton / mm 2 and more.
  • the data received by the artificial intelligence 9 and / or its reference in the dimension are unitless or are converted by the artificial intelligence 9 into such data. This process will be explained in more detail with reference to FIG 5.
  • FIG. 5 shows a locally one-dimensional variable, namely a contour of a work roll of a rolling mill over the bale length L.
  • the length of the bale L is-in principle arbitrarily-assumed to be exactly 2.00 m.
  • the location on the roll bale is plotted, upwards the crown, i. the deviation 5R from a base radius R.
  • This type of representation is not uniform.
  • the crowning 5R must be related to the basic radius R and the location on the roll barrel to the bale length L.
  • the data accepted by the artificial intelligence 9 include, inter alia a profile of a flat rolled stock before execution of a plurality of rolling passes, with which a flat rolling stock is rolled successively,
  • the rolling stock may alternatively be a heavy plate or a strip.
  • the number of rolling passes is generally between 3 and 20, for example between 4 and 7, in particular 5, 6 or 7.
  • the stitches are carried out in a multistage finishing mill.
  • the rule - each rolling pass is executed by its own rolling stand.
  • the reversing stand or in some cases a pair of reversing stands) performs the stitches. In this case, therefore, several rolling passes are carried out by a rolling stand
  • the artificial intelligence 9 is given the contour of the roll gap and / or the roll bales of the work rolls of the roll stand which carries out the respective roll pass in a spatially resolved manner over the rolling stock width.
  • the spatial resolution is such that viewed over the Walzgutbreite the roll gap or the respective radius (or diameter) of the two work rolls over the Walzgutbreite for at least 5 places is specified.
  • a default is made for at least 10 digits. In the simplest case, the default is static. However, it can be defined as a function of time. In the last-mentioned case, it is possible, in particular, to associate the respective contour or the respective roll bales via a path tracking of the rolling stock to specific points of the finished rolled rolled stock.
  • the stitch plan data in particular comprise the respective nominal roll gap, the respective rolling force, possibly the respective return bending force, possibly a respective wedge setting and a respective work roll displacement.
  • the stitch plan data include the static and dynamic data of the rolling stock.
  • the static data of the rolling stock comprise at least its chemical composition, possibly also its width.
  • the dynamic data comprise (in up to 3 dimensions spatially resolved and / or temporally resolved) the temperature of the rolling stock during the execution of the respective rolling pass as well as the thickness of the rolling stock before and after the respective rolling pass and possibly additionally the width of the rolling stock before and after the respective rolling pass.
  • the artificial intelligence 9, the initial profile of the rolling stock - ie before the execution of rolling passes - specified.
  • the initial profile is spatially resolved at least across the width. It may additionally be spatially resolved over the length of the rolling stock.
  • the resolution over the width of the rolling stock is such that, viewed over the rolling stock width, the respective thickness of the rolling stock is predetermined for at least 5 places. Preferably, a default is made for at least 10 digits. Viewed over the length of the rolling stock, either no spatial resolution or at least one occurs
  • Spatial resolution for the head, the center piece and the foot of the rolling stock In particular, in the case of a strip, it is still possible to make a spatial resolution over the length of the rolling stock over many (often more than 100) sections.
  • the individual sections may in this case be determined, for example, by a uniform length, a uniform mass or a working cycle.
  • the initial profile of the rolling stock can be given to the artificial intelligence 9 in particular by an image which is displayed to the operator 4 via the man-machine interface 3.
  • the flatness and / or the profile of the finished rolled rolled stock are given to the artificial intelligence 9 with spatial resolution at least over the width of the rolling stock, preferably also over the length of the rolled stock.
  • the evaluation results A determined by the artificial intelligence 9 may include, for example, a strategy S1 for displacing the work rolls and / or intermediate rolls of the rolling stands executing the respective rolling passes for a subsequent rolling operation of another flat rolled stock.
  • the determined displacements can then be used for the next rolling process - possibly for the next similar rolling process.
  • the determination of the displacement takes place separately for each rolling pass.
  • the rolling stock is usually a band.
  • the rolling of the strip is usually done in a tandem mill in which the strip is cold rolled.
  • the number of rolling passes is usually between 3 and 8, for example between 4 and 7, in particular 5 or 6.
  • the turn list data include in particular for each rolling pass the respective nominal rolling gap, the respective rolling force, possibly a respective return force, possibly one Wedge adjustment and possibly a work roll shift. They also include static and dynamic data of the rolling stock for each rolling pass.
  • the static data of the rolling stock may comprise, for example, its chemical composition and possibly also its width.
  • the dynamic data include the thickness of the rolling stock before and after the respective rolling pass and possibly also the width of the rolling stock before and after the respective rolling pass.
  • the artificial intelligence 9 is given the contour of the roll gap and / or the roll bales of the work rolls of the roll stand carrying out the respective roll pass in a spatially resolved manner over the rolling stock width.
  • the spatial resolution is such that, viewed over the rolling stock width, the roll gap or the respective radius (or diameter) of the two work rolls is predetermined over the rolling stock width for at least 5 places. Preferably, a default is made for at least 10 digits.
  • Artificial Intelligence 9 will become the profile and / or planarity of the flat
  • Artificial Intelligence 9 determines during operation - ie during rolling of the rolling stock a control for a segmented work roll cooling of at least one of the rolling stands, a set displacement of the work rolls of at least one of the rolling stands and / or a set deflection of the work rolls of at least one of the rolling stands.
  • the Artificial Intelligence 9 thus implements a strategy S2 for segmented cooling of rolls of at least one of the rolling mills and / or a work roll shifting strategy S3 and / or a work roll bending strategy S4.
  • the strategies S2, S3 and / or S4 thus represent an intelligent controller.
  • the data received by the artificial intelligence 9 include, among other things, at least one image.
  • the picture shows the area between two successive stands 15 of a multi-stand rolling train.
  • the image (visible spectrum or, preferably, infrared) need not necessarily include the rolling stands 15. It is only necessary to be able to determine the lateral position of the metal strip 14 from the image.
  • the artificial intelligence 9 is supplied with a difference manipulated variable of the upstream of the two rolling stands 15.
  • the differential control variable may be, for example, a differential rolling force or a differential rolling gap.
  • the evaluation results A determined by the artificial intelligence 9 can be a threading-in control strategy S5 of the metal band 14.
  • the strategy S5 can be determined in such a way that the metal strip 14 enters the downstream rolling stand 15 in the center and possibly without any transverse component of the speed. This procedure makes it possible in particular to avoid high-altitude walkers.
  • the evaluation results A determined by the artificial intelligence 9 may include a strategy S6 for controlling the meandering during the "normal" rolling of the metal strip 14.
  • the artificial intelligence 9 is further supplied with a difference train, if possible which prevails in the metal strip 14 between the two rolling stands 15.
  • the differential train can be detected, for example, by means of a loop lifter which is arranged between the two rolling stands 15.
  • the corresponding procedure can also be carried out simultaneously for several such rolling stands at the same time.
  • the artificial intelligence 9 for each rolling stand in which the appropriate procedure is carried out, the corresponding data (image, difference control variable and possibly Differenzzug) supplied.
  • the artificial intelligence 9 can in particular perform a rolling stand-spanning determination of the difference manipulated variable.
  • the data received by the artificial intelligence 9 include, inter alia, dimensional data describing wear of a component of the plant ANL of the basic industry.
  • the evaluation results A determined by the artificial intelligence 9 can include a prediction VI of a remaining lifetime of the component of the plant ANL of the basic industry.
  • the component may be a work roll of a rolling stand.
  • the data received from the artificial intelligence 9 comprises a roll bale contour as a function of the roll travel of the work roll as well as the stitch plan data of the roll stand.
  • roll travel has a fixed significance for the person skilled in the art: It is the total distance traveled since the roll has been installed in the roll stand on the rolling stock (or another rolling stock)
  • the roll bale contour is preferably broken down into a basic contour, supplemented by a contour change by backbending and a contour change by temperature effects and wear 9 predicted when to change the respective work roll (or roll set, respectively) .This prediction can be used, for example, to tailor and optimize production planning, particularly in continuous rolling and semi-continuous rolling.
  • the data received by the artificial intelligence comprise at least one of the following dimensional data:
  • the substance may be, for example, a gas (oxygen, air, nitrogen, argon,...) Or a solid such as lime, ore or others.
  • a gas oxygen, air, nitrogen, argon, etc.
  • a solid such as lime, ore or others.
  • it may be sufficient to specify only individual times and the amount of solid fed in each case instead of a continuous time course.
  • a position of a lance in the converter vessel as a function of time may include the location as such and / or the orientation of the lance.
  • a cooling water temperature of the converter as a function of time.
  • At least one coming from the region of the converter vessel acoustic vibration and / or their spectrum.
  • the acoustic vibration can be detected for example by means of a conventional microphone (sound, noise) or as structure-borne noise (acoustic body vibration).
  • At least one image containing the area of a converter hatch (visible spectrum or, preferably, infrared), often even a temporal sequence of such images.
  • the image of the converter hat can contain, for example, the flame image of the converter. From the flame pattern conclusions can be drawn about the progress of the process taking place in the converter vessel, similar to the quantity and composition of the exhaust gas.
  • these data may be locally spatially resolved data.
  • the spatial resolution can in particular be two- or three-dimensional.
  • artificial intelligence 9 is supplied with several of the above-mentioned data. However, not all data have to be supplied to Artificial Intelligence 9. Furthermore, the artificial intelligence 9 are often also supplied with other, non-dimensional data such as the so-called scrap rate, the type of scrap, the amount of scrap and the chemical analysis of the scrap, comparable information including the temperature of the pig iron, data on a subjective assessment of expected and / or or already made by the operator 4 ejection behavior or other boundary conditions such as humidity, ambient temperature and more. Which data is actually fed into artificial intelligence 9 can vary from case to case.
  • the evaluation results A determined by the artificial intelligence 9 in this case may include a prediction V2 to V4 about a probability, a time and / or an extent of an expected ejection from the converter vessel.
  • a prediction V2 to V4 about a probability, a time and / or an extent of an expected ejection from the converter vessel.
  • the artificial intelligence 9 can, for example, compare the quantities supplied to it. evaluate that it proposes control and regulation commands or possibly even directly implemented, for example, to avoid converter ejection.
  • the control and regulation commands may include, for example, an adjustment of the lance position, a volume or mass flow of oxygen, timing and amount of addition of solid additives and the like.
  • the addition of solid aggregates such as lime or dolomite and the like, which are used for dephosphorization, takes place only in the lower temperature range of the process of the converter (up to a maximum of approx.
  • the task for Artificial Intelligence 9 may be based on (among other things) the dimensional data - i. Among other things, based on the originating from the area of the converter vessel acoustic vibrations and / or their spectrum and / or based on the converter hat showing image or the corresponding sequence of images - to determine the right time for the addition of the right amount of aggregate and pretend the operator 4. The determination can be made, for example, based on the time profile of the measured or model-based determined mass flow of carbon in the exhaust gas, the temperature profile as a function of time (calculated or measured) and / or the time course of at least one vibration spectrum. In an analogous manner, the artificial intelligence 9 can also determine other variables, such as a specification for the lance position or the supply of oxygen. Known time profiles for the melt of similar boundary conditions can be used in addition to increasing the probability of the statement made by artificial intelligence 9.
  • the artificial intelligence 9 can be used to make target sizes in temperature and chemical composition of the molten metal at the time of tapping more reproducible, to avoid Nachblasraten and the like.
  • a target window for the temperature and the carbon content for the time point of tapping can be achieved better.
  • the time course of the mass flow of oxygen, the time course of the position of the lance in conjunction with a measurement of the oxygen content and the temperature measurement can be utilized.
  • a reclassification of a melt (due to a non-achieved chemical composition) or a return to the pig iron mixer or the converter (with less deviation of the actual chemical composition of the desired) can be avoided.
  • a transformer temperature as a function of time a state of the supply network as a function of time, a cooling water temperature of the arc furnace as a function of time,
  • At least one image containing the area of the upper side of the arc furnace (visible spectrum or, preferably, infrared, for example for evaluating a flame image, in particular as a function of time),
  • artificial intelligence 9 is supplied with several of the above-mentioned data. However, not all data have to be supplied to Artificial Intelligence 9. Furthermore, the artificial intelligence 9 are often also supplied with other, non-dimensional data such as the so-called scrap rate, the type of scrap, the amount of scrap and the chemical analysis of the scrap, comparable information including the temperature of the pig iron, data on a subjective assessment of expected and / or or foaming behavior of the slag in the electric arc furnace by the operator 4 or others has already taken place
  • Boundary conditions such as humidity, ambient temperature and more. Which data is actually supplied to Artificial Intelligence 9 can vary from case to case.
  • control and regulation commands may include, for example, an adjustment of the electrode position, a switching stage of the furnace transformer, an operating voltage or an operating current and the like. Also, a supply of a fuel gas (for example, natural gas) and / or oxygen is possible.
  • a fuel gas for example, natural gas
  • THD Total Harmonie Distortion
  • artificial intelligence 9 it is also possible for artificial intelligence 9 to supply dimensional data (and, in addition, often non-dimensional data) across systems, for example data from a blast furnace or an electric arc furnace as well as data from a ladle furnace as well as data from a continuous casting plant as well as data from one rolling mill. As a result, artificial intelligence 9 can even be used to optimize plant operation across plants. It is also possible for Artificial Intelligence 9 in addition to the dimensional data (and possibly also non-dimensional data) of the respective plant of the primary industry to supply comparable data to another plant of the basic industry and additionally to have these evaluated by Artificial Intelligence 9.
  • An overall intelligence 16 may include a single Artificial Intelligence 9 or, as shown in FIG. 11, multiple Artificial Intelligents 9.
  • the individual artificial intelligences 9 can be designed as explained above. In principle, any desired combinations of different embodiments of artificial intelligence 9 are possible.
  • the embodiment of artificial intelligence 9 shown in FIG. 11 as neural networks is therefore only an example.
  • the artificial intelligences 9 can be arranged parallel to one another in accordance with FIG. Additionally, within the overall intelligence 16, there may be 16 other components 17, such as a model or rule-based system. It is possible to pre-process the data (this not only, but also for the dimensional data) before feeding it to the total intelligence 16 in a preprocessing device 18.
  • the preprocessing can be, for example, a filtering or a static or dynamic averaging. Also, an error correction, normalization and / or structuring of the input data can take place.
  • the total intelligence 16 can be arranged downstream of an evaluation device 19. In this case, based on the results determined by means of the total intelligence 16, a further evaluation is carried out. As such, this evaluation does not have to meet the requirements placed on Artificial Intelligence.
  • the control of the overall arrangement of FIG. 11 is effected by a data flow control device 21.
  • An automation system 1 determines control data S ', outputs these to controlled elements 5 of the system ANL and thereby controls the system ANL.
  • Sensor devices 2 acquire measurement data M of the system ANL, which they supply at least partially to the automation system 1 and to a human-machine interface 3.
  • the man-machine interface 3 furthermore receives planning data (P) from a production planning system (11) and / or from the automation system 1 receives control data S 'and / or internal data I. It outputs the data M, S ', I to a person 4. Furthermore, it receives control commands S from the person 4 and forwards them to the automation system 1.
  • the automation system 1 processes the measurement data M and the control commands S as part of the determination of the control data S '.
  • An artificial intelligence 9 at least partially accepts the measurement data M, the control data S 'and / or the internal data I and the data output to the person 4. It also accepts the control commands S.
  • the data M, S ', I received by the artificial intelligence 9 are at least partially dimensional data the man-machine interface 3 output a picture, a part of such an image, a temporal sequence of such images or a temporal sequence of a part of such images or an acoustic oscillation or a spectrum of an acoustic oscillation.
  • the present invention has many advantages. In particular, the robustness of the plant operation is increased. Productivity and product quality are guaranteed at a high level.
  • the manual control actions of person 4 required in the prior art are reduced. in the Ideally, they can even be completely eliminated.
  • the procedure according to the invention additionally reduces the psychological burden on the person 4. There is therefore a lower risk of incorrect operation by the person 4.
  • the invention is not only feasible for new systems ANL, but can also be retrofitted to existing systems ANL. It can no longer happen that knowledge about the operation and operation of the plant ANL of the basic industry is lost through a generational change of the operating personnel. This also applies to knowledge that is accumulated in the prior art in a few experienced operators 4, but otherwise is not documented. For example, commissioning a new ANL system is often faster. Furthermore, employees with less knowledge of the ANL system can also be used. Furthermore, employees can also be trained faster. The time within which it responds to changing operating conditions is often shortened. Finally, personnel expenses are significantly reduced overall.

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Abstract

Ein Automatisierungssystem (1) ermittelt Steuerdaten (S'), gibt diese an gesteuerte Elemente (5) der Anlage (ANL) aus und steuert dadurch die Anlage (ANL). Sensoreinrichtungen (2) erfassen Messdaten (M) der Anlage (ANL), die sie zumindest teilweise dem Automatisierungssystem (1) und einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) zuführen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) nimmt weiterhin Planungsdaten (P) eines Produktionsplanungssystems (11) und/oder von dem Automatisierungssystem (1) Steuerdaten (S') und/oder interne Daten (I) entgegen. Sie gibt die Daten (M, S', I) an eine Person (4) aus. Weiterhin nimmt sie von der Person (4) Steuerbefehle (S) entgegen und leitet sie an das Automatisierungssystem (1) weiter. Das Automatisierungssystem (1) verarbeitet die Messdaten (M) und die Steuerbefehle (S) im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten (S'). Eine Künstliche Intelligenz (9) nimmt die Messdaten (M), die Steuerdaten (S') und/oder die internen Daten (I) und die an die Person (4) ausgegebenen Daten zumindest teilweise entgegen. Sie nimmt ferner die Steuerbefehle (S) entgegen. Die Künstliche Intelligenz (9) ermittelt unter Verwertung der von ihr entgegengenommenen Daten (M, S', I) und Befehle (S) Auswertungsergebnisse (A) und stellt diese der Person (4) und/oder dem Produktionsplanungssystem (11) zur Verfügung und/oder gibt sie direkt oder über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) dem Automatisierungssystem (1) in Form von Steuerbefehlen (S") vor. Die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S', I) sind zumindest teilweise dimensionale Daten. Die dimensionalen Daten (M, S', I) umfassen zumindest ein von einer Sensoreinrichtung (2) erfasstes Bild oder ein über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) ausgegebenes Bild, ein Teil eines derartigen Bildes, eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder oder eine zeitliche Sequenz eines Teils derartiger Bilder oder eine akustische Schwingung oder ein Spektrum einer akustischen Schwingung.

Description

Beschreibung
Verwendung umfassender Künstlicher Intelligenz bei Anlagen der Grundstoffindustrie
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Anlage der Grundstoffindustrie,
- wobei ein Automatisierungssystem Steuerdaten ermittelt und an gesteuerte Elemente der Anlage ausgibt und die Anlage dadurch steuert und/oder überwacht,
- wobei Sensoreinrichtungen Messdaten der Anlage erfassen,
- wobei das Automatisierungssystem die Messdaten zumindest teilweise entgegennimmt und die entgegengenommenen Messdaten im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten berücksichtigt,
- wobei eine Mensch-Maschine-Schnittstelle Messdaten der Sensoreinrichtungen und/oder Daten des Automatisierungssystems und/oder Planungsdaten eines Produktionsplanungssystems an eine Person ausgibt und/oder von der Person Steuerbefehle entgegennimmt und an das Automatisierungssystem weiterleitet,
- wobei das Automatisierungssystem die weitergeleiteten Steuerbefehle im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten berücksichtigt,
- wobei eine Künstliche Intelligenz von den Sensoreinrichtungen die Messdaten der Anlage und vom Automatisierungssystem die Steuerdaten und/oder interne Daten des Automatisierungssystems und von der Mensch-Maschine-Schnittstelle die an die Person ausgegebenen Daten zumindest teilweise entgegennimmt und von der Mensch-Maschine-Schnittstelle oder dem Automatisierungssystem die Steuerbefehle entgegennimmt,
- wobei die Künstliche Intelligenz unter Verwertung der entgegengenommenen Daten und Befehle Auswertungsergebnisse ermittelt und die Auswertungsergebnisse über die Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder eine eigenständige Ausgabeeinrichtung der Person zur Verfügung stellt und/oder dem Produktionsplanungssystem für die Anlage der Grundstoffindustrie zur Verfügung stellt und/oder direkt oder über die Mensch-Maschine-Schnittstelle dem Automatisierungssystem in Form von Steuerbefehlen vorgibt,
- wobei die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten zumindest teilweise dimensionale Daten sind.
Dimensionale Daten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind gleichartige Daten, die in mindestens einer Dimension sequen- ziell aufeinanderfolgen. Es kann sich bei der Dimension um eine örtliche Dimension handeln. In diesem Fall bilden die dimensionalen Daten beispielsweise eine örtliche Verteilung, beispielsweise eine Temperaturverteilung. Die Verteilung kann eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional sein. Auch eine Fouriertransformierte des Ortes ist als Dimension zu verstehen. Alternativ kann es sich bei der Dimension um eine zeitliche Dimension handeln. In diesem Fall bilden die dimensionalen Daten beispielsweise einen zeitlichen Verlauf, beispielsweise einen Temperaturverlauf. Auch eine Fouriertransformierte der Zeit ist als Dimension zu verstehen. Ein Beispiel ist ein Frequenzspektrum. Weiterhin ist auch eine Kombinationen (mindestens) einer örtlichen Dimension mit einer zeitlichen Dimension möglich, also beispielsweise der zeitliche Verlauf einer örtlichen Verteilung.
Die obenstehende Nennung der Temperatur ist nur beispielhaft. Anstelle der Temperatur können auch andere Größen verwertet werden, beispielsweise ein Druck- oder Zugverlauf und/oder eine entsprechende Verteilung. Auch ein Balligkeitsverlauf über die Bandbreite oder die Länge des Walzenballens einer Walze eines Walzgerüsts - gegebenenfalls zusätzlich als zeitlicher Verlauf - ist möglich. Ebenso können andere Größen herangezogen werden.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Recheneinrichtung abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Recheneinrichtung bewirkt, dass die Recheneinrichtung eine Künstliche Intelligenz implementiert, die - Messdaten, die von Sensoreinrichtungen einer Anlage der Grundstoffindustrie im Betrieb der Anlage der Grundstoffindustrie erfasst werden, Steuerdaten und/oder interne Daten, die von einem die Anlage der Grundstoffindustrie steuernden und/oder überwachenden Automatisierungssystem ermittelt und im Falle der Steuerdaten zur Steuerung der Anlage der Grundstoffindustrie an gesteuerte Elemente der Anlage der Grundstoffindustrie ausgegeben werden, und von einer
Mensch-Maschine-Schnittstelle der Anlage der Grundstoffindustrie an eine Person ausgegebene Daten zumindest teilweise entgegennimmt,
- von der Mensch-Maschine-Schnittstelle oder dem Automatisierungssystem von der Mensch-Maschine-Schnittstelle an das Automatisierungssystem weitergeleitete Steuerbefehle entgegennimmt,
- unter Verwertung der entgegengenommenen Daten und Befehle Auswertungsergebnisse ermittelt und die Auswertungsergebnisse über die Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder eine eigenständige Ausgabeeinrichtung der Person zur Verfügung stellt und/oder einem Produktionsplanungssystem für die Anlage der Grundstoffindustrie zur Verfügung stellt und/oder direkt oder über die Mensch-Maschine-Schnittstelle dem Automatisierungssystem Steuerbefehle vorgibt,
- wobei die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten zumindest teilweise dimensionale Daten sind.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Recheneinrichtung, wobei die Recheneinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist und zur Übermittlung von Informationen zumindest mit einem Automatisierungssystem, Sensoreinrichtungen und einer Mensch-Maschine-Schnittstelle einer Anlage der Grundstoffindustrie verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Anlage der Grundstoffindustrie,
- wobei die Anlage ein Automatisierungssystem aufweist, das Steuerdaten ermittelt und an gesteuerte Elemente der Anlage ausgibt und die Anlage dadurch steuert und/oder überwacht, - wobei die Anlage Sensoreinrichtungen aufweist, die Messdaten der Anlage erfassen,
- wobei das Automatisierungssystem die Messdaten zumindest teilweise entgegennimmt und die entgegengenommenen Messdaten im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten berücksichtigt,
- wobei die Anlage eine Mensch-Maschine-Schnittstelle aufweist, die Messdaten der Sensoreinrichtungen und/oder Daten des Automatisierungssystems an eine Person ausgibt und/oder von der Person Steuerbefehle entgegennimmt und an das Automatisierungssystem weiterleitet,
- wobei das Automatisierungssystem die weitergeleiteten Steuerbefehle im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten berücksichtigt,
- wobei die Anlage eine derartige Recheneinrichtung aufweist.
Bei der Anlage der Grundstoffindustrie kann es sich - sowohl im Stand der Technik als auch bei der vorliegenden Erfindung - beispielsweise um eine Anlage der Stahlindustrie oder eine Anlage der metallerzeugenden Industrie handeln. Beispiele derartiger Anlagen sind eine Anlage zur Eisenerzeugung wie beispielsweise ein Hochofen oder eine Direktreduktionsanlage, beispielsweise eine Direktreduktionsanlage des Typs Finex, des Typs Corex oder des Typs Midrex, vom Typ Drehrohr oder Drehherd mit oder ohne Submerged Are Furnace. Weitere Anlagen sind beispielsweise nachgeordnete Einrichtungen, in denen aus Roheisen Stahl erzeugt wird. Beispiele derartiger Anlagen sind ein Lichtbogenofen, ein Konverter und Anlagen, in denen Pfannenprozesse erfolgen wie beispielsweise eine Vakuumbehandlungsanlage. Weitere Anlagen sind der Stahlerzeugung nachgeordnete Einrichtungen, in denen ein Urformen des Metalls und ein Umformen des urgeformten Metalls erfolgen. Beispiele derartiger Anlagen sind eine Stranggießanlage und Walzwerke. Bei den Walzwerken kann es sich beispielsweise um ein Walzwerk zum Walzen eines flachen Walzguts wie beispielsweise eine Vorstraße, eine Fertigstraße, ein Steckelwalzwerk und andere mehr handeln. Weiterhin kann es sich bei den Walzwerken um ein Walzwerk zum Walzen eines anderen Querschnitts handeln, beispielsweise eines Knüppelquerschnitts. Bei dem Walzwerk kann es sich alternativ um ein Walzwerk zum Warmwalzen von Metall, ein Walzwerk zum Kaltwalzen von Metall oder ein kombiniertes Walzwerk handeln, in dem das Metall zunächst warm- und sodann kaltgewalzt wird. Auch eine Kühlstrecke - gegebenenfalls in Kombination mit einem Walzwerk - kann als Anlage der Stahlerzeugung angesehen werden. Auch andere einem Walzwerk vor- oder nachgeordnete Anlagen kommen in Frage, beispielsweise eine Glühe oder eine Beize.
Anlagen der Grundstoffindustrie verfügen in aller Regel über eine Prozessautomatisierung. Die Prozessautomatisierung um- fasst meist mehrere Levels. Level 0 wird von der Sensorik und der Aktorik gebildet. Level 1 ist die sogenannte Basisautomatisierung, welche die Regelkreise implementiert. Level 2 enthält die technologische Automatisierung, welche die Prozessmodelle umfasst und die Sollwerte für die Regelkreise ermittelt. Es sind auch weitere Levels bekannt, die beispielsweise die Produktionsplanung betreffen.
Der Betrieb der Anlagen der Grundstoffindustrie ist in der Regel zwar hochautomatisiert, aber nicht vollständig automatisiert. Insbesondere besteht für eine Person stets die Möglichkeit, bei besonderen Situationen wie beispielsweise Störungen in die automatische Steuerung der Anlage einzugreifen Der Eingriff erfolgt mit dem Ziel, einen sicheren Anlagenbetrieb aufrechtzuerhalten und negative Folgen auf die Produktion als solche, die Produktivität der Anlage und die Produktqualität möglichst zu vermeiden. Da die Eingriffe durch die Person noch erforderlich sind, ist die Robustheit der Prozessautomatisierung gegen Störungen und bei Abweichungen vom regulären Betrieb noch nicht hinreichend ausgebildet, um einen vollautomatischen Betrieb gewährleisten zu können.
Zur Verbesserung des Betriebs ist es bekannt, Künstliche In- telligenz beispielsweise in Form eines neuronalen Netzes in die Prozessautomatisierung einzubinden. Die Künstliche Intel- ligenz enthält auch das Wissen über die situationsabhängigen manuellen Bedieneingriffe der Person. Durch den Einsatz einer derartigen Künstlichen Intelligenz kann die automatisierte Steuerung der Anlage der Grundstoffindustrie verbessert werden. Auf diese Verbesserung führt jedoch noch nicht zu einem vollautomatischen Betrieb. Auch heute noch sind daher Steuereingriffe des Bedienpersonals erforderlich.
In jüngerer Zeit hat sich weiterhin herausgestellt, dass bei vielen Anlagen der Grundstoffindustrie das Fachwissen und Ex pertenwissen nicht oder nur unzureichend gespeichert und dokumentiert ist, sondern sich zum Großteil in den Köpfen der Personen befindet. Eine Dokumentation erweist sich insbesondere deshalb als schwierig, weil die Bedienpersonen oftmals intuitiv aufgrund ihrer Erfahrung reagieren, ohne sich jemal bewusst zu machen, warum sie so und nicht anders reagieren. Derartiges oftmals intuitives Wissen kann auch mittels der bisher verwendeten Künstlichen Intelligenz nicht gelernt wer den .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, den Betrieb der Anlage der Grundstoffindustrie nicht nur in normalen Betriebszuständen, sondern auch in außergewöhnlichen Betriebszuständen automatisie ren zu können. Im Idealfall soll jeglicher Steuerungseingrif vermieden werden können. Zumindest soll die Anzahl an Steuerungseingriffen jedoch reduziert werden.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die dimensionalen Daten ein über die Mensch-Maschine-Schnittstelle an die Person ausgegebenes Bild, eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder, einen Teil eines derartigen Bildes oder eine zeitliche Sequenz eines derartigen Teils umfassen. Das Bild kann ein op- tisches oder ein Infrarot-Bild sein. Die Bilder können beispielsweise in Form von Pixel-Arrays , als 2D-Flächen oder a 3D-Volumina vorliegen. Auch eine Vorgabe von örtlichen oder zeitlichen Kurven ist möglich. Alternativ oder zusätzlich können die dimensionalen Daten eine akustische Schwingung o der ein Spektrum einer derartigen Schwingung umfassen.
Aufgrund der Auswertung derartiger Daten, die im Stand der Technik üblicherweise von einem Menschen mit seinen Sinnesorganen unmittelbar wahrgenommen werden und dementsprechend auch von dem Menschen intellektuell ausgewertet werden, kann insbesondere auch eine Auswertung komplexer Sachverhalte erfolgen .
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die dimensionalen Daten sich zumindest teilweise in mindestens zwei Dimensionen - insbesondere in mindestens zwei örtlichen Dimensionen - erstrecken und dass die Künstliche Intelligenz im Rahmen der Ermittlung der Auswertungsergebnisse für die dimensionalen Daten Kurven gleichen Wertes und/oder Gradienten ermittelt, im Falle von Temperaturen beispielsweise Isothermen oder Temperaturgradienten.
Zusätzlich können die dimensionalen Daten vom Automatisierungssystem anhand eines Modells errechnete Daten umfassen. Beispiele derartiger Daten sind ein errechneter Temperaturverlauf oder eine errechnete Temperaturverteilung eines Metallbandes in einer Fertigstraße oder in einer Kühlstrecke. Gegebenenfalls kann zusätzlich auch die Berücksichtigung der Phase des Metallbandes erfolgen. Auch andere errechnete Daten können verwendet werden, beispielsweise nicht direkt messbare, sondern mittels eines sogenannten Softsensors errechnete Daten .
Künstliche Intelligenz ist - allgemein gesprochen - eine durch eine Recheneinrichtung implementierte Einheit, die auf Außenstehende wie eine menschliche Intelligenz wirkt. Künstliche Intelligenz umfasst insbesondere Maschinenlernen (Ma- chine learning) , maschinelles Sehen und Erkennen von Objekte (Computer Vision), Sprachverarbeitung und Robotik. Maschinen lernen ist eine Künstliche Intelligenz, die anhand einer Vielzahl von Situationen oder Verläufen nebst zugehöriger Be wertung (oder einem Kriterium zur Ermittlung der Bewertung) selbst lernen kann, wie sie sich verhalten muss, um eine mög liehst hohe Bewertung zu erlangen. Die Bewertung kann entweder der Künstlichen Intelligenz vorgegeben werden oder von der Künstlichen Intelligenz anhand eines der Künstlichen Intelligenz bekannten Bewertungskriteriums eigenständig ermittelt werden. Die Künstliche Intelligenz akkumuliert und enthält somit das Wissen über einen der jeweiligen Situation an gepassten, optimalen Betrieb der Anlage der Grundstoffindust rie. Maschinelles Sehen und Erkennen von Objekten ist insbesondere das Extrahieren der Objekte in Bildern und deren Zuordnung zu einer allgemeinen Kategorie. Objekte sind in diesem Zusammenhang zweidimensionale Elemente, die ohne Beeinflussung anderer Elemente bewegt werden können. Sprachverarbeitung umfasst insbesondere das selbstständige Erkennen von Worten und im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch allgemein die Analyse von akustischen Schwingungen.
Es ist möglich, dass die Künstliche Intelligenz vorab trainiert wird. Es ist sogar möglich, dass die Künstliche Intelligenz ausschließlich vorab trainiert wird und im Rahmen des Betriebsverfahrens unverändert bleibt. Ihre volle Stärke zeigt die vorliegende Erfindung jedoch in dem Fall, dass die Künstliche Intelligenz parallel zur Ermittlung der Auswertungsergebnisse eine Bewertung der Auswertungsergebnisse ermittelt und sich selbst anhand der Bewertung nachtrainiert. Denn dadurch erfolgt nach und nach eine immer bessere Auswertung der von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten und Befehle.
Datenquellen für das Lernen können insbesondere das Automati- sierungssystem, die Sensoreinrichtungen und die Mensch-Ma- schine-Schnittstelle sein. Die Daten umfassen - sowohl zum Lernen als auch im späteren Betrieb - zumindest die dimensionalen Daten. Zusätzlich können auch singuläre Daten - das heißt einzelne Werte (im Gegensatz zu sequenziell aufeinanderfolgenden Werten) - verwertet werden.
Die zur Anwendung kommende Künstliche Intelligenz kann nach Bedarf und je nach Anwendungsfall bestimmt werden. Die Art der künstlichen Intelligenz kann hierbei verschiedener Natur sein. Beispielsweise kann die Künstliche Intelligenz als Künstliches Neuronales Netz oder Netzwerk (artificial neural network) , als Stützvektormaschine (Support Vector Maschine) , als Entscheidungsbaum (Decision Tree) , als Bayes'sches Zuverlässigkeitsnetzwerk (Bayesian belief network) , als sogenannte k-nächste Nachbarn, als sich selbst organisierende Karte (self-organizing map) , als fallorientierte Überlegung (case- based reasoning) , als fallorientiertes Lernen (instance-based learning) oder als sogenanntes hidden Markov-Modell ausgebildet sein. Auch Kombinationen derartiger Ausgestaltungen sind möglich .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindun ist die Künstliche Intelligenz als künstliches neuronales Netz ausgebildet, insbesondere als tiefes neuronales Netz oder als faltendes neuronales Netz (DNN = deep neural network, CNN = convoluntional neural network) . Mit einer derartigen Künstlichen Intelligenz können insbesondere dimensiona le Daten wie Bilddaten oder akustische Schwingungen gut verarbeitet werden. Es ist auch möglich, die Künstliche Intelli genz mit mehreren neuronalen Netzen auszugestalten, wobei verschiedene Netztypen zur Anwendung kommen, beispielsweise mindestens ein normales neuronales Netz mit nur einer oder zwei verborgenen Schichten von Neuronen und zusätzlich mindestens ein neuronales Netz vom Typ DNN oder CNN. Insbesonde re die letztgenannten neuronalen Netze eignen sich auch für eine Traj ektoriensteuerung . Neuronale Netzwerke basieren auf einem System von Knotenpunkten (= Neuronen) , die über unterschiedliche Leitungen mit Gewichtungsfaktoren aufeinander wirken. Die Neuronen sind in Schichten angeordnet. Ein neuronales Netzwerk weist eine Eingabeschicht, eine Ausgabeschicht und mindestens eine versteckte Schicht (hidden layer) von Neuronen auf. Über die Eingabeschicht gelangen Daten in das neuronale Netzwerk, über die Ausgabeschicht können die Antworten und Ergebnisse des Neuronalen Netzwerks abgegriffen werden. Die Wissensspeiche- rung erfolgt in den verdeckten Schichten. Das Lernen erfolgt durch Veränderungen der Gewichte, mit denen die Neuronen aufeinander wirken. Ein derartiges Lernen wird oftmals auch als Trainieren bezeichnet.
Die Begriffe „tiefes neuronales Netz" und „faltendes neuronales Netz" haben für den Fachmann auf dem Gebiet der Computertechnik eine fest definierte Bedeutung. Insbesondere ist ein tiefes neuronales Netz ein neuronales Netz, bei dem mindestens drei versteckte Schichten von Neuronen vorhanden sind. Dies steht im Gegensatz zu einem normalen oder flachen Neuronalen Netzwerk, bei dem maximal zwei verdeckte Schichten vorhanden sind. Oftmals ist bei einem normalen Neuronalen Netzwerk sogar nur eine einzige verdeckte Schicht vorhanden. Ein tiefes neuronales Netz ermöglicht insbesondere die Speicherung von komplexen Zusammenhängen und damit die Analyse von komplexen Aufgabenstellungen. Ein faltendes neuronales Netz (CNN) ist eine weitere sehr verbreitete besondere Form eines neuronalen Netzes. Es eignet sich besonders zur Verarbeitung von dimensionalen Daten. Ein derartiges neuronales Netz besteht aus einer Eingangsschicht, mehreren sich abwechselnden Convolutional und Subsampling Schichten (Versteckte Schichten) und einer Ausgangschicht. Das Netzwerk wird in die Bereiche Input, Feature Extraktion und Classification unterteilt. Zunächst werden die Eingangsdaten mittels einer Convolutional Schicht gefaltet. Dabei werden die Informationen von benachbarten Datenpunkten gebündelt an die nächste Schicht weitergegeben. Die korrespondierenden Datenpunkte des Eingangsmatrix werden mit den Koeffizienten eines Faltungskerns multipliziert. Aus der Summe ein neuer Datenpunkt in der jeweils nächsten Schicht gebildet. Dadurch erhält man mehrere parallele Faltungen, die eine Generalisierung bewirken. Dies resultiert in mehreren voneinander unabhängigen feature maps . Eine nachfolgende Subsamplingsschicht kann die feature maps weiter komprimieren, beispielsweise halbieren. Jede nachfolgende Convolutional Schicht kann dann weitere feature maps enthalten. Die letzte Convolution- bzw. Subsamplingsschicht wird mit den Neuronen einer Klassifikationsschicht voll verbunden, d.h. jedes Neuron ist mit jeder feature map verbunden. Die Ausgangsschicht liefert das Ergebnis der Analyse. Bei einem faltenden neuronalen Netz werden im Gegensatz zu einem normalen neuronalen Netzwerk anstatt der Gewichte der Verbindungen zwischen den Neuronen die Koeffizienten der Faltungskerne bestimmt. Hierfür kann beispielsweise ein an sich bekannter Backpropagation-Lern-Algorithmus angewendet werden. Ein faltendes neuronales Netz ist ein Spezialfall eines tiefen neuronalen Netzes. Es nutzt insbesondere den Umstand aus, dass relevante Zusammenhänge und damit Verbindungen oftmals nur zwischen örtlich und/oder zeitlich nahe benachbarten Größen bestehen. Derartige Strukturen sind insbesondere von Vorteil, um zunehmend abstrakte, lokalisierte Darstellungen eines Bildes zu konstruieren. Insbesondere für die Verarbeitung von dimensionalen Eingangsdaten - so wie vorstehend erläutert - sind derartige neuronale Netze von Vorteil. Eine Beschreibung eines faltenden neuronalen Netzes findet sich beispielsweise in dem Fachaufsatz „Deep learning" von Yann LeCun et al . , veröffentlicht in Nature, Band 521, 28.05.2015, Seiten 436 bis 444.
Der Vorteil derartiger neuronaler Netze ist der reduzierte Zeitaufwand für den Lernvorgang. Dadurch werden auch sehr große neuronale Netzwerke, die beispielsweise 5, 8 oder 10 verborgenen Schichten (oder noch mehr verborgenen Schichten) aufweisen und insgesamt 104 oder 105 Neuronen aufweisen, mit einem in der Praxis vertretbaren Zeitaufwand (in der Regel nur wenige Stunden) trainierbar. Möglich wird dies unter anderem durch die Verfügbarkeit von parallel arbeitender Soft- wäre und Hardware, beispielsweise in einer oder mehreren GPUs (GPU = graphical processing unit) .
Ein weiteres, für die Implementierung der vorliegenden Erfin- dung gut geeignetes neuronales Netz ist ein sogenanntes RNN = recurrent neural network. Ein derartiges neuronales Netz eig- net sich insbesondere für Daten, die als zeitliche Abfolge vorliegen .
Es ist auch möglich, unterschiedliche Architekturen miteinander zu kombinieren, z.B. ein CNN und ein RNN.
Die nachfolgenden Ausführungen werden allgemein für die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten getroffen. Es ist möglich, dass diese Ausführungen nur für einen Teil der Daten zutreffen. Sie gelten jedoch zumindest für einen Teil der dimensionalen Daten.
Vorzugsweise sind die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten und/oder deren Bezug in der Dimension einheitslos oder werden von der Künstlichen Intelligenz in derartige Daten umgewandelt. Beispielsweise können Abmessungen in Bandbreitenrichtung eines Metallbandes - vorzugsweise ausgehend von der Mitte des Metallbandes - auf die Breite des Metallbandes normiert sein. Ähnliche Vorgehensweisen sind für andere Dimensionen des Metallbandes möglich. Auch können beispielsweise bei auf Walzen eines Walzgerüsts bezogenen Angaben der jeweilige Ort - vorzugsweise ausgehend von der
Ballenmitte - auf die Ballenlänge der jeweiligen Walze normiert sein. Orte innerhalb eines Bildes können beispielsweise auf die Gesamtabmessungen des jeweiligen Bildes normiert sein. Auch hier ist der Referenzbezug vorzugsweise die Mitte des Bildes. Eine Graustufe eines Pixelwertes kann auf einen Wert zwischen 0 und 1 (oder alternativ zwischen -0,5 und +0,5) normiert sein. In analoger Weise kann auch ein Stellbereich eines Stellgliedes normiert sein. Auch andere Normierungen sind möglich. Es ist auch möglich, zur Ermittlung einheitsloser Größen verschiedene Größen miteinander zu kombi- nieren. Beispiele sind eine Normierung von chemischen Analysen, Temperaturen, Wärmeübergängen und Strömungen.
Durch diese Ausgestaltung ist es auf einfache Weise möglich, das in der Künstlichen Intelligenz für eine bestimmte Anlage der Grundstoffindustrie gespeicherte Wissen auf eine andere, gleichartige Anlage der Grundstoffindustrie zu transferieren
In einer besonderen Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, dass die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten mindestens ein Bild, anhand dessen die laterale Position eines Metallbandes zwischen zwei Walzgerüsten einer mehrgerüstigen Walzstraße ermittelbar ist, und eine Differenzstellgröße des stromaufwärts gelegenen der beiden Walzgerüste umfassen und dass die von der Künstlichen Intelligenz ermittelten Auswertungsergebnisse eine Strategie zum Steuern des Bandlaufs umfassen. Insbesondere die Steuerung der lateralen Position ist im Stand der Technik oftmals schwierig und erfolgt oft noch manuell. Hier kann durch die vorliegende Erfindung Abhilfe geschaffen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, dass die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten einen Verschleiß eines Bauelements der Anlage der Grundstoffindustrie beschreibende dimensionale Daten umfassen und dass die von der Künstlichen Intelligenz ermittelten Auswertungsergebnisse eine Vorhersage einer Restlaufzeit des Bauelements der Anlage der Grundstoffindustrie umfassen. Das Bauelement kann beispielsweise eine Arbeitswalze eines Walz- gerüsts sein. In diesem Fall umfassen die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten eine Walzenballenkontur als Funktion der Walzenreise der Arbeitswalze sowie die Stichplandaten des Walzgerüsts. Anhand dieser Daten kann von der künstlichen Intelligenz vorhergesagt werden, wann die jeweilige Arbeitswalze (in der Regel zusammen mit der anderen Arbeitswalze des betreffenden Walzgerüsts, also als Satz von Arbeitswalzen) gewechselt werden muss. Diese Vorhersage kann beispielsweise zur Anpassung und Optimierung der Produktions planung verwendet werden .
In einer weiteren Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, dass die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenom¬ menen Daten
mindestens einen Massenstrom und/oder mindestens einen Vo lumenstrom eines einem Konvertergefäß zugeführten Stoffes als Funktion der Zeit,
eine Position einer im Konvertergefäß befindlichen Lanze als Funktion der Zeit,
eine Kühlwassertemperatur des Konvertergefäßes als Funkti on der Zeit,
eine Menge und/oder eine Zusammensetzung eines aus dem Konvertergefäß austretenden Abgases als Funktion der Zeit mindestens eine aus dem Bereich des Konvertergefäßes stam¬ mende akustische Schwingung und/oder deren Spektrum, mindestens ein den Bereich eines Konverterhutes enthaltenes Bild (sichtbares Spektrum oder Infrarot) ,
dimensionale Modelldaten aus einem physikalisch-chemische Modell eines im Konvertergefäß befindlichen Metalls und/ oder hiermit korrespondierende vorab bestimmte Vergleichs daten und/oder
eine ortsaufgelöste Darstellung eines Konverterfutterzu- stands
umfassen und dass die von der Künstlichen Intelligenz ermittelten Auswertungsergebnisse eine Vorhersage über eine Wahrscheinlichkeit, einen Zeitpunkt, ein Ausmaß eines zu erwartenden Auswurfs (slopping) aus dem Konvertergefäß, einen zu erwartenden Endgehalt an Sauerstoff und/oder Kohlenstoff des im Konvertergefäß befindlichen Metalls, eine für einen Abstichzeitpunkt prognostizierte Temperatur des im Konverterge fäß befindlichen Metalls, ein Ergebnis eines im Konvertergefäß erfolgenden Entphosphorungsprozesses und/oder metallurgi sehe Größen während eines Blasvorgangs innerhalb des Konvertergefäßes umfassen. In der Praxis dürfte es vermutlich von Vorteil sein, die der Künstlichen Intelligenz zugeführten dimensionalen Daten vor dem Zuführen zur Künstlichen Intelligenz in einer Vorverarbeitungseinrichtung vorzuverarbeiten . Weiterhin dürfte es - alternativ oder zusätzlich zur Vorverarbeitung - von Vorteil sein, die von der Künstlichen Intelligenz ermittelten Auswertungsergebnisse zunächst in einer Auswertungseinrichtung auszuwerten und/oder mittels einer Optimierungseinrichtung die Auswertungsergebnisse im Sinne einer Optimierung auszuwerten und erst dann der Person und/oder dem Produktionsplanungssystem zur Verfügung zu stellen und/oder dem Automatisierungssystem vorzugeben.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Computerprogramms ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 13.
Erfindungsgemäß wird ein Computerprogramm der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, die dimensionalen Daten ein über die Mensch-Maschine-Schnittstelle an die Person ausgegebenes Bild, eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder, einen Teil eines derartigen Bildes oder eine zeitliche Sequenz eines derartigen Teils umfassen. Das Bild kann ein optisches oder ein Infrarot-Bild sein. Die Bilder können beispielsweise in Form von Pixel-Arrays , als 2D-Flächen oder als 3D-Volumina vorliegen. Auch eine Vorgabe von örtlichen oder zeitlichen Kurven ist möglich. Alternativ oder zusätzlich können die dimensionalen Daten eine akustische Schwingung oder ein Spektrum einer derartigen Schwingung umfassen.
In der bevorzugten Ausgestaltung des Computerprogramms bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Recheneinrichtung, dass die von der Recheneinrichtung implementierte Künstliche Intelligenz die obenstehend erläuterten vorteilhaften Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens implementiert. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Recheneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist eine Recheneinrichtung der eingangs genannten Art mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert. Bei der Re- cheneinrichtung kann es sich alternativ um einen einzelnen
Rechner oder um eine Gruppe von Rechnern handeln. Die Rechner können CPUs und/oder GPUs umfassen. Sie können - alternativ oder zusätzlich - auch spezielle, anwendungsspezifische Schaltkreise umfassen, beispielsweise FPGAs (= field pro- grammable gate array) . Auch eine (alternative oder zusätzliche) Verwendung einer TPU (= tensor processing unit) oder mehrerer TPUs ist möglich.
Im Regelfall wird Recheneinrichtung sich im Bereich der Anla- ge der Grundstoffindustrie befinden und der Anlage fest zugeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, die Recheneinrichtung vollständig oder teilweise an einem entfernten Ort anzuordnen, beispielsweise bei einem Hersteller der Anlage der Grundstoffindustrie oder „irgendwo" in einer Cloud.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Anlage der Grundstoffindustrie mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Anlage eine erfindungsgemäße Recheneinrichtung auf.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
FIG 1 den strukturellen Aufbau einer Anlage der
Grundstoffindustrie,
FIG 2 eine Künstliche Intelligenz und mögliche der
Künstlichen Intelligenz zugeführte Eingangsdaten, FIG 3 eine mögliche Ausgestaltung einer Künstlichen
Intelligenz ,
FIG 4 eine weitere mögliche Ausgestaltung einer
Künstlichen Intelligenz,
FIG 5 ein Beispiel einer Umwandlung einheitenbehafteter Größen in einheitenlose Größen,
FIG 6 bis 10 mögliche konkrete Anwendungen der Künstlichen
Intelligenz und
FIG 11 eine Einbindung einer Künstlichen Intelligenz in ein übergreifendes Datenverarbeitungskonzept .
Gemäß FIG 1 weist eine - prinzipiell beliebige - Anlage ANL der Grundstoffindustrie ein Automatisierungssystem 1, Sensoreinrichtungen 2 und eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 auf. Das Automatisierungssystem 1 kann hierbei unter anderem ein PDA-System (PDA = Process Data Acquisition) mit beinhalten. Ein PDA-System speichert erfasste Prozessdaten im Sinne einer Historie ab, so dass auch nachträglich noch auf früher angefallene Prozessdaten zugegriffen werden kann. Dadurch kann insbesondere beispielsweise im Rahmen einer Fehlersuche eine Ermittlung der zugrunde liegenden Ursache erfolgen. Ferner stehen dadurch von allen Prozessgrößen auch die bisherigen zeitlichen Verläufe zur Verfügung.
Die Sensoreinrichtungen 2 erfassen Messdaten M der Anlage ANL. Die Messdaten M können einzelne Werte sein wie beispielsweise eine singuläre Temperatur oder eine singuläre Geschwindigkeit oder eine singuläre Kraft. Alternativ kann es sich um dimensionale Daten handeln wie beispielsweise einen zeitlichen Temperaturverlauf oder eine örtliche Temperaturverteilung. Auch andere Größen kommen in Frage. Die mittels der Sensoreinrichtungen 2 erfassten Messdaten M werden zumindest teilweise dem Automatisierungssystem 1 zugeführt, das die ihm zugeführten Messdaten M entgegennimmt. Die mittels der Sensoreinrichtungen 2 erfassten Messdaten M werden weiterhin zumindest teilweise an die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 übermittelt. Die Mensch-Maschine Schnittstelle 3 gibt die an sie übermittelten Messdaten M an eine Person 4 aus. Die Person 4 kann beispielsweise eine Bedienperson der Anlage ANL der Grundstoffindustrie, ein Monteur, ein Inbe- triebnehmer oder eine andere Person sein oder zum Wartungspersonal gehören.
Es ist möglich, dass alle von den Sensoreinrichtungen 2 erfassten Messdaten M sowohl dem Automatisierungssystem 1 als auch der Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 zugeführt werden. In der Regel wird jedoch nur ein Teil der von den Sensoreinrichtungen 2 erfassten Messdaten M sowohl dem Automatisierungssystem 1 als auch der Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 zugeführt. In der Regel werden andere der von den Sensoreinrichtungen 3 erfassten Messdaten M ausschließlich dem Automatisierungssystem 1, nicht aber auch der Mensch-Maschine- Schnittstelle 3 zugeführt. Bei wieder anderen von den Sensoreinrichtungen 2 erfassten Messdaten M kann es umgekehrt sein .
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 nimmt weiterhin von dem Automatisierungssystem 1 Daten D entgegen und gibt sie an die Person 4 aus. Weiterhin nimmt die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 von der Person 4 Steuerbefehle S entgegen. Die entgegengenommenen Steuerbefehle S leitet die Mensch-Maschine- Schnittstelle 3 an das Automatisierungssystem 1 weiter.
Das Automatisierungssystem 1 ermittelt anhand der ihm zur Verfügung stehenden Informationen Steuerdaten S' . Die Steuerdaten S' gibt das Automatisierungssystem 1 an gesteuerte Elemente 5 der Anlage ANL aus. Dadurch wird die Anlage ANL von dem Automatisierungssystem 1 gesteuert und/oder überwacht. Im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten S' berücksichtigt das Automatisierungssystem 1 sowohl die entgegengenommenen Messdaten M als auch die von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 weitergeleiteten Steuerbefehle S. Das Automatisierungssystem 1 berücksichtigt im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten S' oftmals auch interne Daten I, d.h. Daten, die nur innerhalb des Automatisierungssystems 1 vorliegen. Diese internen Daten 1 werden (im Rahmen des Steuerungsprozesses als solchem) von dem Automatisierungssystem 1 weder von außen entgegengenommen noch nach außen abgegeben. Es kann sich beispielsweise um Daten handeln, die von dem Automatisierungssystem 1 modellgestützt ermittelt werden. Auch kann es sich um Daten handeln, die von dem Automatisierungssystem 1 ohne Modellbildung lediglich mitgerechnet werden, beispielsweise Werte von Timern oder Merkern. Die Informationen, anhand derer das Automatisierungssystem 1 die Steuerdaten S' ermittelt, können beispielsweise Planungsdaten P umfassen, die dem Automatisierungssystem von einem Produktionsplanungssystem 11 übermittelt werden.
Die Anlage ANL weist weiterhin eine Recheneinrichtung 6 auf. Die Recheneinrichtung 6 ist zur Übermittlung von Informationen mit dem Automatisierungssystem 1, den Sensoreinrichtungen
2 und der Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 verbunden. Die Recheneinrichtung 6 ist mit einem Computerprogramm 7 programmiert. Das Computerprogramm 7 umfasst Maschinencode 8, der von der Recheneinrichtung 6 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 8 durch die Recheneinrichtung 6 bewirkt, dass die Recheneinrichtung 6 eine Künstliche Intelligenz 9 implementiert. Gemäß den nachstehenden Ausführungen ist die Künstliche Intelligenz 9 als neuronales Netz ausgebildet. Die Künstliche Intelligenz könnte jedoch auch als Stützvektormaschine, als Entscheidungsbaum, als Bayes'sches Zuverlässigkeitsnetzwerk, als sich selbst organisierende Karte, als fallorientierte Überlegung, als fallorientiertes Lernen, als sogenanntes hidden Markov-Modell oder als sogenannte k- nächste Nachbarn ausgebildet sein.
Die Künstliche Intelligenz 9 arbeitet wie folgt:
Die Künstliche Intelligenz 9 nimmt - zumindest teilweise - entgegen :
- von den Sensoreinrichtungen 2 die Messdaten M der Anlage ANL, - vom Automatisierungssystem 1 die Steuerdaten S' und/oder die internen Daten I und
- von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 die an die Person 4 ausgegebenen Daten.
Die Künstliche Intelligenz 9 nimmt weiterhin von der Mensch- Maschine-Schnittstelle 3 oder dem Automatisierungssystem 1 die Steuerbefehle S entgegen. Unter Verwertung der entgegengenommenen Daten M, S' , I und
Befehle S ermittelt die Künstliche Intelligenz 9 Auswertungsergebnisse A. Die Auswertungsergebnisse A gibt die Künstliche Intelligenz 9 aus. Beispielsweise kann die Künstliche Intelligenz 9 die Auswertungsergebnisse A über die Mensch-Maschi- ne-Schnittstelle 3 und/oder eine eigenständige Ausgabeeinrichtung 10 der Person 4 zur Verfügung stellen. Die eigenständige Ausgabeeinrichtung 10 kann beispielsweise als Smart- phone oder dergleichen ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Künstliche Intelligenz 9 die Auswertungser- gebnisse A dem Produktionsplanungssystem 11 zur Verfügung stellen. Beispielsweise können die Auswertungsergebnisse A der Künstlichen Intelligenz 9 die Wiedergabe von digital abgespeichertem Wissen sein. Unter digital abgespeichertem Wissen wird Fachwissen verstanden, das Bedienpersonen 4 über lange Jahre aufgebaut haben, das jedoch zuvor nicht dokumentiert worden ist, sich also (bisher) nur in den Köpfen der Bedienpersonen 4 befindet. Es kann sich auch um Wissen handeln, das aus der Bedienung und/oder dem Betrieb der Anlage ANL der Grundstoffindustrie gelernt wurde und danach abge- speichert wurde. Dieses Wissen kann der Person 4 auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden. Die Anfrage als solche kann in Textform vorliegen. Sie sollte jedoch durch weitere, von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten M, I ergänzt werden. Alternativ kann die Künstliche Intelligenz 9 die Auswertungsergebnisse A dem Automatisierungssystem 1 in
Form von Steuerbefehlen S" vorgeben. Es ist möglich, dass die Vorgabe der Steuerbefehle S" direkt erfolgt. Alternativ kann die Vorgabe der Steuerbefehle S" über die Mensch-Maschine- Schnittstelle 3 erfolgen. Im letztgenannten Fall ist es insbesondere möglich, dass die Steuerbefehle S" zunächst der Person 4 angeboten werden und dann und erst dann gültig geschaltet bzw. dem Automatisierungssystem 1 zugeführt werden, wenn die Person 4 die Steuerbefehle S" durch einen Bestätigungsbefehl C freischaltet.
Es ist möglich, dass die Künstliche Intelligenz 9 die Auswertungsergebnisse A nur auf konkrete Anfrage durch die Person 4 ausgibt. Alternativ ist es möglich, dass die Künstliche Intelligenz 9 zwar im Regelfall keine Auswertungsergebnisse A ausgibt, jedoch laufend und automatisch überprüft, ob sie anhand der ihr zugeführten Daten einen suboptimalen oder sogar kritischen Anlagenzustand erkennt oder prognostiziert. In diesem Fall kann die Künstliche Intelligenz 9 im Falle der Erkennung eines derartigen Anlagenzustands die Auswertungsergebnisse A zusammen mit einer Alarm- oder Hinweismeldung an die Person 4 ausgeben. Die Auswertungsergebnisse A können beispielsweise auch einen Vorschlag mit umfassen, wie dem erkannten suboptimalen oder sogar kritischen Anlagenzustand entgegengewirkt werden kann.
Die Künstliche Intelligenz 9 kann somit - je nach ihrer Auslegung und Einbindung - einen „künstlichen Steuermann" implementieren. Der „künstliche Steuermann" kann direkt oder indirekt über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 auf das Automatisierungssystem 1 wirken. Auch kann die Künstliche Intelligenz 9 als „digitaler Assistent" des (menschlichen) Steuermanns wirken, der den Steuermann auf suboptimale/kritische Anlagenzustände hinweist und/oder dem Steuermann Vorschläge für Steuerbefehle S" macht, die der Steuermann nur noch umsetzen oder eventuell sogar nur noch bestätigen muss. Auch kann die Künstliche Intelligenz 9 als „digitaler Experte" des (menschlichen) Steuermanns wirken, der dem Steuermann auf Anfrage sein Wissen zur Verfügung stellt.
Die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten M, I sind zumindest teilweise dimensionale Daten. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit FIG 2 anhand mehrerer Beispiele näher erläutert.
Wie in FIG 2 links ganz oben dargestellt ist, können die di- mensionalen Daten beispielsweise einen zeitlichen Verlauf eines Messwerts oder eines internen Wertes umfassen. In diesem Fall sind die entsprechenden Daten eindimensional und die Dimension ist die Zeit. Ein Beispiel ist ein Temperaturverlauf. Der Temperaturverlauf kann gemessen oder rechnerisch ermittelt sein. Es ist möglich, der Künstlichen Intelligenz 9 den entsprechenden zeitlichen Verlauf als reine Sequenz von Werten vorzugeben. In diesem Fall muss der Künstlichen Intelligenz 9 die Zeitbasis bekannt sein. Es ist weiterhin möglich, der Künstlichen Intelligenz 9 den entsprechenden zeitlichen Verlauf als Sequenz von Wertepaaren vorzugeben, wobei pro Wertepaar einer der beiden Werte der jeweilige Zeitpunkt und der andere Wert der jeweilige Messwert M ist. Es ist sogar möglich, den entsprechenden zeitlichen Verlauf der Künstlichen Intelligenz 9 als Bild vorzugeben, anhand dessen von der künstlichen Intelligenz 9 der zeitliche Verlauf ermittelt wird. Dies wird aus den nachfolgenden Ausführungen noch ersichtlich werden.
Wie in FIG 2 unmittelbar darunter dargestellt ist, können die dimensionalen Daten sich auch in mindestens zwei Dimensionen erstrecken. Rein beispielhaft ist dies in der Darstellung für ein Datenfeld gezeigt, das sich in zwei örtlichen Dimensionen erstreckt. Ein Beispiel eines derartigen Datenfeldes ist die Oberflächentemperatur eines Metallbandes ortsaufgelöst in Bandbreitenrichtung und Bandlängenrichtung.
Im Falle eines derartigen Datenfeldes, das sich in mindestens zwei Dimensionen erstreckt, kann die Künstliche Intelligenz 9 im Rahmen der Ermittlung der Auswertungsergebnisse A für derartige Daten insbesondere Kurven gleichen Wertes 12 (im Falle eines Temperaturfeldes also Isothermen) oder Gradienten 13 ermitteln. Es ist, wie aus der Darstellung in FIG 2 innerhalb der Künstlichen Intelligenz 9 ersichtlich ist, auch möglich, sowohl die Kurven gleichen Wertes 12 als auch die Gradienten 13 zu ermitteln.
Wie in FIG 2 darunter dargestellt ist, können die dimensiona- len Daten eine akustische Schwingung (also den zeitlichen
Verlauf des Schallpegels oder dergleichen) umfassen. Alternativ zum zeitlichen Verlauf können die dimensionalen Daten, wie in FIG 2 darunter dargestellt ist, ein Spektrum einer derartigen akustischen Schwingung umfassen.
Wie in FIG 2 rechts ganz oben dargestellt ist, können die dimensionalen Daten auch einen örtlichen Verlauf eines Messwerts oder eines internen Wertes umfassen. In diesem Fall sind die entsprechenden Daten eindimensional, wobei jedoch die Dimension der Ort ist. Ein Beispiel ist ein Konturverlauf eines Walzspaltes. Der Konturverlauf wird in der Regel rechnerisch ermittelt sein.
Wie in FIG 2 rechts unmittelbar darunter dargestellt ist, können die dimensionalen Daten beispielsweise ein von einer Sensoreinrichtung 2 erfasstes Bild (oder einen Teil eines derartigen Bildes) umfassen. Wie aus der mehrfachen Darstellung des Bildes erkennbar ist, können die dimensionalen Daten auch eine zeitliche Sequenz eines derartigen Bildes oder ei- nes derartigen Teils eines Bildes umfassen. Ein Beispiel eines derartigen Bildes ist ein Bild, das ein Metallband zwischen zwei Walzgerüsten einer mehrgerüstigen Walzstraße zeigt. Hier ist insbesondere ein Infrarot-Bild von Vorteil. Es kann sich aber auch um ein Bild im sichtbaren Spektrum handeln.
Wie in FIG 2 rechts darunter dargestellt ist, können die dimensionalen Daten beispielsweise ein über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 an die Person 4 ausgegebenes Bild (oder einen Teil eines derartigen Bildes) umfassen. Auch hier ist wieder die Auswertung einer Sequenz eines derartigen Bildes oder eines derartigen Teils eines Bildes möglich. Weiterhin können der Künstlichen Intelligenz 9 auch weitere Daten zugeführt werden, beispielsweise Daten einer chemischen Analyse. Die chemische Analyse kann beispielsweise auf Einsatzstoffe (welche chemische Zusammensetzung weist beispielsweise der einem Konverter zugeführte Stahl auf?), Produktionsergebnisse (welche chemische Zusammensetzung weist beispielsweise der Stahl nach einem Pfannenprozess auf?) oder Nebenprodukte (welche chemische Zusammensetzung weist beispielsweise ein entstehendes Abgas auf?) sein.
Auch die Auswertung anderer dimensionaler Daten ist möglich. Weiterhin können die dimensionalen Daten nicht nur Messdaten M umfassen, sondern auch Daten, die vom Automatisierungssystem 1 anhand eines Modells errechnet werden. Ein Beispiel derartiger Daten ist ein Temperaturverlauf über die Dicke im Inneren eines Metallbandes.
In aller Regel umfassen die dimensionalen Daten zumindest ein Bild (sei es ein von einer Sensoreinrichtung 2 erfasstes Bild oder ein über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 ausgegebenes Bild) , ein Teil eines derartigen Bildes, eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder oder eine zeitliche Sequenz eines Teils derartiger Bilder oder eine akustische Schwingung oder ein Spektrum einer akustischen Schwingung. Insbesondere die Auswertung derartiger, bisher in der Regel einem Menschen zugeführter dimensionaler Daten vergrößert das potentielle Anwendungsspektrum der vorliegenden Erfindung erheblich. Die anderen dimensionalen Daten können nach Bedarf hinzutreten.
Es ist denkbar, dass der Künstlichen Intelligenz 9 ausschließlich derartige dimensionale Daten zugeführt werden. In der Regel werden der Künstlichen Intelligenz 9 jedoch zusätzlich auch andere, nicht dimensionale Daten zugeführt. In diesem Fall werden von der Künstlichen Intelligenz 9 selbstverständlich auch diese Daten mit ausgewertet. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich jedoch stets auf Sachverhalte, welche entweder ausschließlich die dimensionalen Daten be- treffen oder aber zusätzlich zu nicht dimensionalen Daten auch die dimensionalen Daten betreffen.
Die Künstliche Intelligenz 9 ist vorzugsweise fähig, ein Maschinenlernen auszuführen. Die künstliche Intelligenz 9 ist somit vorzugsweise eine (entsprechend programmierte) Recheneinrichtung 6, der lediglich hinreichend oft ein jeweiliger Sachverhalt und eine Bewertung B des jeweiligen Sachverhalts vorgegeben werden müssen und die aus der Vielzahl von vorgegebenen Sachverhalten nebst zugehöriger Bewertung B eigenständig Regeln ermitteln kann, wie eine möglichst gute Bewertung erzielt werden kann. Maschinenlernen ist also eine Methode, um aus Beispieldaten zu lernen. Diese Vorgehensweise wird in Fachkreisen oftmals auch als „programming by input- output examples rather than by coding" bezeichnet. Derartige Künstliche Intelligenzen 9 sind Fachleuten allgemein bekannt. Sobald eine derartige Künstliche Intelligenz 9 ihr Expertenwissen gelernt hat, kann sie auch ständig weiter lernen.
Hierfür ist es lediglich erforderlich, dass die Künstliche Intelligenz 9 parallel zur Ermittlung der Auswertungsergebnisse A auch die entsprechende Bewertung B der Auswertungsergebnisse A ermittelt. Dadurch kann die Künstliche Intelligenz 9 sich selbst anhand der von ihr ermittelten Bewertung B nachtrainieren. Prinzipiell kann die Künstliche Intelligenz 9 jedoch auch andersartig ausgebildet sein.
Für die Implementierung der Künstlichen Intelligenz 9 sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Derzeit ist entsprechend der Darstellung in den FIG 3 und 4 bevorzugt, die Künstliche Intelligenz 9 als künstliches neuronales Netz auszubilden. Bei dem künstlichen neuronalen Netz kann es sich insbesondere entsprechend der Darstellung in FIG 3 um ein tiefes neuronales Netz oder entsprechend der Darstellung in FIG 4 sogar um ein faltendes neuronales Netz handeln.
Ein neuronales Netz weist entsprechend der Darstellung in den FIG 3 und 4 eine Anzahl von Eingangsneuronen e und eine Anzahl von Ausgangsneuronen a auf. Zwisehen den Eingangsneuro- nen e und den Ausgangsneuronen a befindet sich mindestens eine Schicht s von verborgenen Neuronen n. Die Neuronen e, n, a sind in an sich bekannter Weise miteinander verknüpft. Von den Neuronen e, n, a sind in den FIG 3 und 4 nur einige mit ihren Bezugszeichen versehen. Ein tiefes neuronales Netz ist entsprechend der Darstellung in FIG 3 ein neuronales Netz, das eine Vielzahl an Schichten s (Layern) von verborgenen Neuronen n aufweist. Die Anzahl an Schichten s mit verborgenen Neuronen n beträgt mindestens drei. Sie kann auch größer sein, beispielsweise bei 5, 8 oder 10 liegen. In der Regel sind 15 Schichten s völlig ausreichend. Die Anzahl an Schichten s mit verborgenen Neuronen n liegt daher vorzugsweise zwischen diesen beiden Grenzen, also zwischen 3 und 15. Es kann im Einzelfall jedoch auch ein neuronales Netz mit mehr als 15 Schichten s von verborgenen Neuronen n verwendet werden. Ein faltendes neuronales Netz ist entsprechend der Darstellung in FIG 4 ein tiefes neuronales Netz, das eine Eingangsschicht (Input) , mehrere sich abwechselnde Convolutional und Subsampling Schichten (Versteckte Schichten) und eine Ausgangschicht (Output bzw. Classification) aufweist. Die Convolutional und Subsampling Schichten stellen die eigentliche Intelligenz im engeren Sinne dar, welche aus der über die Eingangsschicht zur Verfügung gestellten Informationen die relevanten Sachverhalte extrahiert. Die Ausgangsschicht liefert das Ergebnis der Analyse. Bei geeigneter Anpassung des faltenden neuronalen Netzes an die jeweilige Anwendung kann die Komplexität des neuronalen Netzes gegenüber einem tiefen neuronalen Netz deutlich verringert werden, ohne die auf die jeweilige Anwendung bezogene Leistungsfähigkeit des neuronalen Netzes zu verringern. Die konkrete Darstellung in FIG 4 dient dazu, anhand eines Bildes zu erkennen, welche Ziffer in dem Bild dargestellt ist. Das Prinzip von FIG 4 ist bei entsprechender Ausgestaltung des faltenden neuronalen Netzes jedoch auch auf andere Sachverhalte anwendbar.
Es ist möglich, dass die Künstliche Intelligenz 9 einheitenbehaftete Größen entgegennimmt und auswertet. Einheitenbehaftete Größen sind Größen, denen eine physikalische Einheit zu- geordnet ist, beispielsweise eine die Einheit Meter, die Einheit Meter pro Sekunde, Newton, Newton/mm2 und andere mehr. Vorzugsweise sind die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten und/oder deren Bezug in der Dimension jedoch einheitslos oder werden von der Künstlichen Intelligenz 9 in derartige Daten umgewandelt. Dieser Vorgang wird anhand von FIG 5 näher erläutert.
FIG 5 zeigt als Beispiel für eine dimensionale Größe eine örtlich eindimensionale Größe, nämlich einen Konturverlauf einer Arbeitswalze eines Walzgerüsts über die Ballenlänge L. Als Ballenlänge L ist - prinzipiell willkürlich - angenommen, dass diese exakt 2,00 m beträgt. Nach rechts ist im oberen Teil von FIG 5 der Ort auf dem Walzenballen aufgetragen, nach oben die Balligkeit, d.h. die Abweichung 5R von einem Grundradius R. Diese Art der Darstellung ist nicht einheitslos. Denn sowohl der Ort auf dem Walzenballen als solcher als auch die Balligkeit weisen die Einheit Meter (m) auf. Es ist jedoch auf einfache Weise möglich, sowohl den Ort auf dem Wal- zenballen als solcher als auch die Balligkeit 5R in einheitslose Größen umzurechnen. Insbesondere müssen hierfür lediglich, wie in FIG 5 in der unteren Darstellung gezeigt, die Balligkeit 5R auf den Grundradius R und der Ort auf dem Walzenballen auf die Ballenlänge L bezogen werden.
Ähnliche Vorgehensweisen sind für nahezu beliebige andere Größen möglich.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den FIG 6 bis 10 mehrere Möglichkeiten zur Implementierung der vorliegenden Erfindung anhand konkreter Beispiele erläutert. Die Beispiele sind jedoch nicht in dem Sinne zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nur bei diesen Anwendungsfällen einsetzbar ist. Gemäß FIG 6 umfassen die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten unter anderem - ein Profil eines flachen Walzguts vor einer Ausführung einer Mehrzahl von Walzstichen, mit denen ein flaches Walzgut nacheinander gewalzt wird,
- für die Mehrzahl an Walzstichen die jeweiligen Stichplanda- ten und die jeweilige Kontur des Walzspaltes und/oder der
Walzenballen der Arbeitswalzen des den jeweiligen Walzstich ausführenden Walzgerüsts sowie
- Profil und/oder Planheit des flachen Walzguts nach der Ausführung der Mehrzahl von Walzstichen.
Das Walzgut kann alternativ ein Grobblech oder ein Band sein. Die Anzahl an Walzstichen liegt in der Regel zwischen 3 und 20, beispielsweise zwischen 4 und 7, insbesondere bei 5, 6 oder 7. In der Regel werden die Stiche in einer mehrgerüsti- gen Fertigstraße ausgeführt. In diesem Fall - dem Regelfall - wird jeder Walzstich von einem eigenen Walzgerüst ausgeführt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, die Walzstiche rever- sierend auszuführen. In diesem Fall führt das Reversiergerüst (oder in Einzelfällen ein Paar von Reversiergerüsten) die Stiche aus. In diesem Fall werden also von einem Walzgerüst mehrere Walzstiche ausgeführt
Für jeden Stich werden der Künstlichen Intelligenz 9 die Kontur des Walzspaltes und/oder der Walzenballen der Arbeitswal- zen des den jeweiligen Walzstich ausführenden Walzgerüsts ortsaufgelöst über die Walzgutbreite vorgegeben. Die Ortsauflösung ist derart, dass über die Walzgutbreite gesehen der Walzspalt bzw. der jeweilige Radius (oder Durchmesser) der beiden Arbeitswalzen über die Walzgutbreite für mindestens 5 Stellen vorgegeben wird. Vorzugsweise erfolgt eine Vorgabe für mindestens 10 Stellen. Im einfachsten Fall ist die Vorgabe statisch. Sie kann jedoch als Funktion der Zeit definiert sein. Im letztgenannten Fall ist es insbesondere möglich, die jeweilige Kontur bzw. die jeweiligen Walzenballen über eine Wegverfolgung des Walzguts bestimmten Stellen des fertig gewalzten Walzguts zuzuordnen. Für jeden Stich werden der Künstlichen Intelligenz 9 weiterhin die Stichplandaten zugeführt. Die Stichplandaten umfassen insbesondere den jeweiligen Sollwalzspalt, die jeweilige Walzkraft, eventuell die jeweilige Rückbiegekraft, eventuell eine jeweilige Keilanstellung und eine jeweilige Arbeitswalzenverschiebung. Weiterhin umfassen die Stichplandaten die statischen und dynamischen Daten des Walzguts. Die statischen Daten des Walzguts umfassen zumindest dessen chemische Zusammensetzung, eventuell auch dessen Breite. Die dynamischen Da- ten umfassen (in bis zu 3 Dimensionen ortsaufgelöst und/oder zeitlich aufgelöst) die Temperatur des Walzguts während der Ausführung des jeweiligen Walzstichs sowie die Dicke des Walzguts vor und nach dem jeweiligen Walzstich und eventuell zusätzlich die Breite des Walzguts vor und nach dem jeweili- gen Walzstich.
Weiterhin wird der Künstlichen Intelligenz 9 das anfängliche Profil des Walzguts - also vor der Ausführung der Walzstiche - vorgegeben. Das anfängliche Profil ist zumindest über die Breite ortsaufgelöst. Es kann zusätzlich auch über die Länge des Walzguts ortsaufgelöst sein. Die Auflösung über die Breite des Walzguts ist derart, dass über die Walzgutbreite gesehen die jeweilige Dicke des Walzguts für mindestens 5 Stellen vorgegeben wird. Vorzugsweise erfolgt eine Vorgabe für min- destens 10 Stellen. Über die Länge des Walzguts gesehen erfolgt entweder keine Ortsauflösung oder zumindest eine
Ortsauflösung für den Kopf, das Mittelstück und den Fuß des Walzguts. Es ist insbesondere im Falle eines Bandes weiterhin möglich, eine Ortsauflösung über die Länge des Walzguts gese- hen über viele (oftmals über 100) Abschnitte vorzunehmen. Die einzelnen Abschnitte können in diesem Fall beispielsweise durch eine einheitliche Länge, eine einheitliche Masse oder einen Arbeitstakt bestimmt sein. Das anfängliche Profil des Walzguts kann der Künstlichen Intelligenz 9 insbesondere durch ein Bild vorgegeben werden, das dem Bediener 4 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 angezeigt wird. Weiterhin werden der Künstlichen Intelligenz 9 die Planheit und/oder das Profil des fertig gewalzten Walzguts (also nach der Ausführung der Walzstiche) ortsaufgelöst zumindest über die Breite des Walzguts, vorzugsweise auch über die Länge des Walzguts, vorgegeben. Bezüglich der Genauigkeit der Ortsauflösung in Länge und Breite sind die obigen Aussagen zum anfänglichen Profil des Walzguts analog gültig. Auch die Planheit und das Profil des fertig gewalzten Walzguts können der Künstlichen Intelligenz 9 - analog zum anfänglichen Profil des Walzguts - durch entsprechende Bilder vorgegeben werden, die dem Bediener 4 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 angezeigt werden.
Die von der Künstlichen Intelligenz 9 ermittelten Auswertungsergebnisse A können in diesem Fall beispielsweise eine Strategie Sl zum Verschieben der Arbeitswalzen und/oder von Zwischenwalzen der die jeweiligen Walzstiche ausführenden Walzgerüste für einen nachfolgenden Walzvorgang eines weiteren flachen Walzguts umfassen. Die ermittelten Verschiebungen können dann für den nächsten Walzvorgang - eventuell für den nächsten gleichartigen Walzvorgang - angewendet werden. Im einfachsten Fall erfolgt die Ermittlung der Verschiebung separat für jeden Walzstich. Es ist jedoch ebenso möglich, die Verschiebungen walzstichübergreifend zu ermitteln. Es kann weiterhin im Einzelfall ausreichen, die Walzenverschiebung nur für einen Teil der Walzgerüste bzw. Walzstiche zu ermitteln .
Durch diese Vorgehensweise können insbesondere Konturverläufe und Planheitsverläufe gewalzter Metallbänder optimiert werden. Unter Umständen können zusätzlich Walzenwechselintervalle maximiert werden. Die Vorgehensweise von FIG 6 kann insbesondere beim Warmwalzen von Stahl oder Aluminium angewendet werden .
Gemäß FIG 7 umfassen die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten für eine Mehrzahl von Walzgerüsten, mittels derer ein flaches Walzgut nacheinander gewalzt wird, die jeweiligen Stichplandaten.
Das Walzgut ist in der Regel ein Band. Das Walzen des Bandes erfolgt in der Regel in einer Tandemstraße, in der das Band kaltgewalzt wird. Die Anzahl an Walzstichen liegt in der Regel zwischen 3 und 8, beispielsweise zwischen 4 und 7, insbesondere bei 5 oder 6. Die Stichplandaten umfassen insbesondere für jeden Walzstich den jeweiligen Sollwalz spalt , die je- weilige Walzkraft, eventuell eine jeweilige Rückbiegekraft, eventuell eine Keilanstellung und eventuell eine Arbeitswalzenverschiebung. Sie umfassen weiterhin für jeden Walzstich statische und dynamische Daten des Walzguts. Die statischen Daten des Walzguts umfassen können beispielsweise dessen che- mische Zusammensetzung und eventuell auch dessen Breite umfassen. Die dynamischen Daten umfassen insbesondere die Dicke des Walzguts vor und nach dem jeweiligen Walzstich und eventuell zusätzlich die Breite des Walzguts vor und nach dem jeweiligen Walzstich.
Für jeden Stich werden der Künstlichen Intelligenz 9 die Kontur des Walzspaltes und/oder der Walzenballen der Arbeitswalzen des den jeweiligen Walzstich ausführenden Walzgerüsts ortsaufgelöst über die Walzgutbreite vorgegeben. Die Ortsauf- lösung ist derart, dass über die Walzgutbreite gesehen der Walzspalt bzw. der jeweilige Radius (oder Durchmesser) der beiden Arbeitswalzen über die Walzgutbreite für mindestens 5 Stellen vorgegeben wird. Vorzugsweise erfolgt eine Vorgabe für mindestens 10 Stellen. Weiterhin werden der Künstlichen Intelligenz 9 das Profil und/oder die Planheit des flachen
Walzguts nach dem Durchlaufen der Walzgerüste zugeführt. Die Konturen der Walzspalte, das Profil und die Planheit des flachen Walzguts können der Künstlichen Intelligenz 9 insbesondere entsprechende Bilder vorgegeben werden, die dem Bediener 4 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 angezeigt werden.
Anhand dieser Größen ermittelt die Künstliche Intelligenz 9 im laufenden Betrieb - also während des Walzens des Walzguts - eine Ansteuerung für eine segmentierte Arbeitswalzenkühlung mindestens eines der Walzgerüste, eine einzustellende Verschiebung der Arbeitswalzen mindestens eines der Walzgerüste und/oder eine einzustellende Rückbiegung der Arbeitswalzen mindestens eines der Walzgerüste. Die Künstliche Intelligenz 9 implementiert somit eine Strategie S2 zum segmentierten Kühlen von Walzen mindestens eines der Walzgerüste und/oder eine Strategie S3 für eine Arbeitswalzenverschiebung und/oder eine Strategie S4 für eine Arbeitswalzenrückbiegung . Die Strategien S2, S3 und/oder S4 stellen somit einen intelligenten Regler dar.
Durch diese Vorgehensweise können insbesondere Konturverläufe und Planheitsverläufe kaltgewalzter Metallbänder optimiert werden. Die Vorgehensweise ist aber auch beim Warmwalzen von Bändern anwendbar, insbesondere beim Warmwalzen von Aluminiumsbändern .
Auch gemäß FIG 8 umfassen die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten unter anderem mindestens ein Bild. Das Bild zeigt den Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten 15 einer mehrgerüstigen Walzstraße. Das Bild (sichtbares Spektrum oder - bevorzugt - Infrarot) muss die Walzgerüste 15 nicht notwendigerweise enthalten. Es muss lediglich aus dem Bild die laterale Position des Metallbandes 14 ermittelbar sein. Weiterhin wird der Künstlichen Intelligenz 9 eine Differenzstellgröße des stromaufwärts gelegenen der beiden Walzgerüste 15 zugeführt. Die Differenzstellgröße kann beispielsweise eine Differenzwalzkraft oder ein Differenzwalzspalt sein.
Es ist möglich, dass das Bild den Bandkopf des Metallbandes 14 zeigt, während also das Metallband 14 zwar bereits aus dem stromaufwärts gelegenen der beiden Walzgerüste 15 ausgelaufen ist, das stromabwärts gelegene der beiden Walzgerüste 15 aber noch nicht erreicht hat. In diesem Fall können die von der Künstlichen Intelligenz 9 ermittelten Auswertungsergebnisse A eine Strategie S5 zum Steuern des Bandlaufs beim Einfädeln des Metallbandes 14 umfassen. Insbesondere kann die Strategie S5 derart bestimmt sein, dass das Metallband 14 in das stromabwärts gelegene Walzgerüst 15 mittig und möglichst ohne Querkomponente der Geschwindigkeit einläuft. Durch diese Vor- gehensweise können insbesondere Hochgeher besser vermieden werden .
Es ist ebenso möglich, dass das Bild das Metallband 14 zeigt, während das Metallband 14 zwischen den beiden Walzgerüsten 15 eingespannt ist. In diesem Fall können die von der Künstlichen Intelligenz 9 ermittelten Auswertungsergebnisse A eine Strategie S6 zum Steuern des Bandlaufs (meandering) beim „normalen" Walzen des Metallbandes 14 umfassen. Im Rahmen dieser Strategie wird der Künstlichen Intelligenz 9 , sofern möglich, weiterhin ein Differenzzug zugeführt, der im Metallband 14 zwischen den beiden Walzgerüsten 15 herrscht. Der Differenzzug kann beispielsweise mittels eines Schlingenhe- bers erfasst werden, der zwischen den beiden Walzgerüsten 15 angeordnet ist. Durch diese Vorgehensweise kann insbesondere ein möglichst mittiger Bandlauf erreicht werden.
Wenn das Metallband 14 zwischen den beiden Walzgerüsten eingespannt ist, kann die entsprechende Vorgehensweise auch parallel für mehrere derartige Walzgerüste gleichzeitig ausge- führt werden. In diesem Fall werden der Künstlichen Intelligenz 9 für jedes Walzgerüst, bei dem die entsprechende Vorgehensweise ausgeführt wird, die entsprechenden Daten (Bild, Differenzstellgröße und eventuell Differenzzug) zugeführt. In diesem Fall kann die Künstliche Intelligenz 9 insbesondere eine walzgerüstübergreifende Ermittlung der Differenzstellgröße vornehmen.
In beiden Fällen - sowohl für die Ermittlung der Strategie S5 als auch für die Ermittlung der Strategie S6 - können der Künstlichen Intelligenz 9 weitere Stichplandaten zugeführt werden. In beiden Fällen ermittelt die Künstliche Intelligenz 9 die Differenzwalzkraft oder die Differenzanstellung - allgemein die Differenzstellgröße - des stromaufwärts gelegenen Walzgerüsts 15. Ziel der Ermittlung ist es, ein Optimum der Bandzentrierung und der Planheit zu erreichen.
Gemäß FIG 9 umfassen die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten unter anderem dimensionale Daten, die einen Verschleiß eines Bauelements der Anlage ANL der Grundstoffindustrie beschreiben. Die von der Künstlichen Intelligenz 9 ermittelten Auswertungsergebnisse A können in diesem Fall eine Vorhersage VI einer Restlaufzeit des Bauelements der Anlage ANL der Grundstoffindustrie umfassen.
Beispielsweise kann das Bauelement eine Arbeitswalze eines Walzgerüsts sein. In diesem Fall umfassen die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten eine Walzenballenkontur als Funktion der Walzenreise der Arbeitswalze sowie die Stichplandaten des Walzgerüsts. Der Begriff „Walzenreise" hat für den Fachmann eine feste Bedeutung. Es ist die seit dem Einbau der Walze in das Walzgerüst auf dem Walzgut (oder einem anderen Walzgut) insgesamt zurückgelegte Wegstrecke. Die Walzenballenkontur ist, wie bereits obenstehend in Verbindung mit den FIG 6 und 7 erläutert, ortsaufgelöst über die Länge des Walzenballens. Die Walzenballenkontur ist vorzugsweise aufgeschlüsselt in eine Grundkontur, ergänzt um eine Konturänderung durch Rückbiegung sowie eine Konturänderung durch Temperatureffekte und Verschleiß. Stichplandaten sind ebenfalls bereits erläutert. Anhand der ihr zugeführten Daten kann von der künstlichen Intelligenz 9 vorhergesagt werden, wann die jeweilige Arbeitswalze (bzw. der entsprechende Walzensatz) gewechselt werden muss. Diese Vorhersage kann beispielsweise zur Anpassung und Optimierung der Produktionsplanung verwendet werden, insbesondere beim Endloswalzen und beim Semi-Endloswalzen .
Es ist möglich, die Vorgehensweise von FIG 9 separat für je- des Walzgerüst 15 durchzuführen. Alternativ ist es möglich, sie gerüstübergreifend durchzuführen. Gemäß FIG 10 umfassen die von der Künstlichen Intelligenz entgegengenommenen Daten mindestens eine der nachfolgend nannten dimensionalen Daten:
Mindestens einen Massenstrom und/oder mindestens einen Volumenstrom eines einem Konvertergefäß zugeführten Stoffes als Funktion der Zeit. Bei dem Stoff kann es sich beispielsweise um ein Gas (Sauerstoff, Luft, Stickstoff, Argon, ...) oder um einen Feststoff wie beispielsweise Kalk, Erz oder andere handeln. Für Feststoffe kann es ausreichen, anstelle eines kontinuierlichen zeitlichen Verlauf jeweils nur einzelne Zeitpunkte und die jeweils zugeführte Menge an Feststoff anzugeben.
Eine Position einer im Konvertergefäß befindlichen Lanze als Funktion der Zeit. Die Position kann den Ort als solchen und/oder die Orientierung der Lanze umfassen.
Eine Kühlwassertemperatur des Konverters als Funktion der Zeit.
Eine Menge und/oder eine Zusammensetzung eines aus dem Konvertergefäß austretenden Abgases als Funktion der Zeit. Über die Menge und die Zusammensetzung des Abgases können insbesondere Rückschlüsse auf den Fortschritt des im Konvertergefäß ablaufenden Prozesses gezogen werden.
Mindestens eine aus dem Bereich des Konvertergefäßes stammende akustische Schwingung und/oder deren Spektrum. Die akustische Schwingung kann beispielsweise mittels eines üblichen Mikrofons (Ton, Geräusch) oder als Körperschall (akustische Körperschwingung) erfasst werden.
Mindestens ein den Bereich eines Konverterhutes enthaltenes Bild (sichtbares Spektrum oder - bevorzugt - Infrarot) , oftmals sogar eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder. Das Bild des Konverterhutes kann beispielsweise das Flammenbild des Konverters mit enthalten. Aus dem Flammenbild können - ähnlich wie aus Menge und Zusammensetzung des Abgases - Rückschlüsse auf den Fortschritt des im Konvertergefäß ablaufenden Prozesses gezogen werden.
Dimensionale Modelldaten aus einem physikalisch-chemischen Modell eines im Konvertergefäß befindlichen Metalls und/oder hiermit korrespondierend vorab bestimmte Vergleichsdaten. Bei diesen Daten kann es sich insbesondere um örtlich ortsaufgelöste Daten handeln. Die Ortsauflösung kann insbesondere zwei- oder dreidimensional sein.
- Eine ortsaufgelöste Darstellung eines Konverterfutterzu- stands .
In der Regel werden der Künstlichen Intelligenz 9 mehrere der oben genannten Daten zugeführt. Es müssen der Künstlichen In- telligenz 9 jedoch nicht alle Daten zugeführt werden. Weiterhin werden der künstlichen Intelligenz 9 oftmals auch weitere, nicht dimensionale Daten zugeführt wie beispielsweise der sogenannte Schrottsatz, die Schrottart, die Schrottmenge und die chemische Analyse des Schrottes, vergleichbare Angaben einschließlich der Temperatur bezüglich des Roheisens, Daten über eine subjektive Einschätzung des erwarteten und/oder bereits erfolgten Auswurfverhaltens durch die Bedienperson 4 oder andere Randbedingungen wie beispielsweise die Luftfeuchtigkeit, die Umgebungstemperatur und andere mehr. Welche Da- ten der Künstlichen Intelligenz 9 konkret zugeführt werden, kann von Einzelfall zu Einzelfall verschieden sein.
Die von der Künstlichen Intelligenz 9 ermittelten Auswertungsergebnisse A können in diesem Fall eine Vorhersage V2 bis V4 über eine Wahrscheinlichkeit, einen Zeitpunkt und/oder ein Ausmaß eines zu erwartenden Auswurfs aus dem Konvertergefäß umfassen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mittels der Künstlichen Intelligenz 9 einen zu erwartenden Endgehalt an Sauerstoff und/oder Kohlenstoff des im Konverterge- fäß befindlichen Metalls, eine für einen Abstichzeitpunkt prognostizierte Temperatur des im Konvertergefäß befindlichen Metalls, ein Ergebnis eines im Konvertergefäß erfolgenden Entphosphorungsprozesses und/oder metallurgische Größen während eines Blasvorgangs innerhalb des Konvertergefäßes zu er- mittein.
Zum Ermitteln der Vorhersagen V2 bis V4 kann die Künstliche Intelligenz 9 beispielsweise die ihr zugeführten Größen da- hingehend auswerten, dass sie Steuer- und Regelbefehle vorschlägt oder eventuell sogar direkt umsetzt, um beispielsweise Konverterauswurf zu vermeiden. Die Steuer- und Regelbefehle können beispielsweise eine Anpassung der Lanzenposition, eines Volumen- oder Massenstroms an Sauerstoff, Zeitpunkt und Menge der Zugabe von festen Zuschlagstoffen und dergleichen mehr umfassen. So erfolgt beispielsweise die Zugabe von festen Zuschlagstoffen wie Kalk oder Dolomit und dergleichen, die der Entphosphorung dienen, nur im unteren Temperaturbe- reich des Prozessverlaufs des Konverters (bis maximal ca.
1600 °C) . In diesem Fall kann sich für die Künstliche Intelligenz 9 die Aufgabe ergeben, anhand (unter anderem) der di- mensionalen Daten - d.h. unter anderem anhand der aus dem Bereich des Konvertergefäßes stammenden akustischen Schwingun- gen und/oder deren Spektrum und/oder anhand des den Konverterhut zeigenden Bildes bzw. der entsprechenden Sequenz von Bildern - den richtigen Zeitpunkt für die Zugabe der richtigen Menge an Zuschlagstoff zu ermitteln und der Bedienperson 4 vorzugeben. Die Ermittlung kann beispielsweise anhand des zeitlichen Verlaufs des gemessenen oder modellgestützt ermittelten Massenstroms an Kohlenstoff im Abgas, des Temperaturverlaufs als Funktion der Zeit (gerechnet oder gemessen) und/oder des zeitlichen Verlaufs mindestens eines Schwingungsspektrums erfolgen. In analoger Weise kann die Künstli- che Intelligenz 9 auch andere Größen ermitteln, wie beispielsweise eine Vorgabe für die Lanzenstellung oder die Zufuhr von Sauerstoff. Bekannte Zeitprofile für die Schmelze ähnlicher Randbedingungen können abgleichend zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der von der Künstlichen Intelligenz 9 er- mittelten Aussage genutzt werden.
Darüber hinaus kann die Künstliche Intelligenz 9 dazu genutzt werden, Zielgrößen in Temperatur und chemischer Zusammensetzung der Metallschmelze zum Zeitpunkt des Abstichs reprodu- zierbarer zu gestalten, Nachblasraten zu vermeiden und dergleichen mehr. Insbesondere kann anhand der dimensionalen Daten und weiterer, nicht dimensionaler Daten ein Zielfenster für die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt für den Zeit- punkt des Abstichs besser erreicht werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise der zeitliche Verlauf des Massenstroms an Sauerstoff, der zeitliche Verlauf der Position der Lanze in Verbindung mit einer Messung des Sauerstoffgehalts und der Temperaturmessung verwertet werden. Eine Umklassifizierung einer Schmelze (wegen einer nicht erreichten chemischen Zusammensetzung) oder eine Rückführung in den Roheisenmischer oder den Konverter (bei geringerer Abweichung der tatsächlichen chemischen Zusammensetzung von der gewünschten) können vermieden werden .
Auch weitere Anwendungen sind ohne weiteres möglich. Beispiele derartiger Anwendungen sind verschiedenste Anlagen der Grundstoffindustrie, insbesondere der stahl- und metallerzeugenden Industrie wie beispielsweise eine Sinteranlage, eine Direktreduktionsanlage oder ein Hochofen. Auch Anlagen der Sekundärmetallurgie wie beispielsweise Vakuumanlagen (RH oder VD) , Pfannenöfen, AOD-Konverter, VOD-Anlagen, Legierungs- und Homogenisierungsstände, eine Stranggießanlage oder ein Walzwerk (Warmwalzwerk, gegebenenfalls einschließlich der Wärmöfen, Kaltwalzwerk, Prozesslinien) kommen in Frage. Beispielsweise bei einem Lichtbogenofen können der Künstlichen Intelligenz 9 eine oder mehrere der nachfolgenden dimensiona- len Daten zugeführt werden:
Mindestens ein Massenstrom und/oder mindestens ein Volumenstrom eines dem Lichtbogenofen zugeführten Stoffes als Funktion der Zeit,
eine Position der Lichtbogenelektroden als Funktion der Zeit,
Leistungsprofile oder Transformatorschaltstufen als Funktion der Zeit,
ein durch den Betrieb des Lichtbogenofens hervorgerufenes Flickersignal als Funktion der Zeit und/oder dessen Spektrum,
eine Transformatortemperatur als Funktion der Zeit, ein Zustand des Versorgungsnetzes als Funktion der Zeit, eine Kühlwassertemperatur des Lichtbogenofens als Funktion der Zeit,
eine Menge und/oder eine Zusammensetzung eines aus dem Lichtbogenofen austretenden Abgases als Funktion der Zeit, - mindestens eine aus dem Bereich des Lichtbogenofens stammende akustische Schwingung (auch hierbei kann es sich alternativ um Luftschall oder um Körperschall handeln) und/oder dessen Spektrum,
mindestens ein den Bereich der Oberseite des Lichtbogen- ofens enthaltenes Bild (sichtbares Spektrum oder - bevorzugt - Infrarot, beispielsweise zur Auswertung eines Flammenbildes, insbesondere als Funktion der Zeit) ,
dimensionale Modelldaten aus einem physikalisch-chemischen Modell eines im Konvertergefäß befindlichen Metalls und/ oder hiermit korrespondierend vorab bestimmte Vergleichsdaten und/oder
eine ortsaufgelöste Darstellung eines Futterzustands des Lichtbogenofens . In der Regel werden der Künstlichen Intelligenz 9 mehrere der oben genannten Daten zugeführt. Es müssen der Künstlichen Intelligenz 9 jedoch nicht alle Daten zugeführt werden. Weiterhin werden der künstlichen Intelligenz 9 oftmals auch weitere, nicht dimensionale Daten zugeführt wie beispielsweise der sogenannte Schrottsatz, die Schrottart, die Schrottmenge und die chemische Analyse des Schrottes, vergleichbare Angaben einschließlich der Temperatur bezüglich des Roheisens, Daten über eine subjektive Einschätzung des erwarteten und/oder bereits erfolgten Schäumverhaltens der im Lichtbogenofen be- findlichen Schlacke durch die Bedienperson 4 oder andere
Randbedingungen wie beispielsweise die Luftfeuchtigkeit, die Umgebungstemperatur und andere mehr. Welche Daten der Künstlichen Intelligenz 9 konkret zugeführt werden, kann von Einzelfall zu Einzelfall verschieden sein.
Bei einem Lichtbogenofen ist es beispielsweise möglich, dass die Künstliche Intelligenz 9 Steuer- und Regelbefehle vorschlägt oder eventuell sogar direkt umsetzt, um beispielswei- se einen minimalen Elektrodenabbrand, einen minimalen Energieverbrauch, eine möglichst geringe Netzrückwirkung, eine Vermeidung gefährlicher Zustände (beispielsweise Wassereintritt in den Lichtbogenofen) und dergleichen mehr zu erreichen. Die Steuer- und Regelbefehle können beispielsweise eine Anpassung der Elektrodenposition, einer Schaltstufe des Ofentransformators, einer Betriebsspannung oder eines Betriebsstroms und dergleichen mehr umfassen. Auch eine Zufuhr eines Brenngases (beispielsweise Erdgas) und/oder von Sauerstoff ist möglich. Die Ermittlung kann beispielsweise anhand des Temperaturverlaufs als Funktion der Zeit (gerechnet oder gemessen) und/oder des zeitlichen Verlaufs mindestens eines Flickerspektrums oder THD-Spektrums (THD = Total Harmonie Distortion) oder anderen, auch akustischen, Schwingungsspektrums erfolgen. Bekannte Zeitprofile für die Schmelze ähnlicher Randbedingungen können abgleichend zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der von der Künstlichen Intelligenz 9 ermittelten Aussage genutzt werden.
Es ist auch möglich, der Künstlichen Intelligenz 9 anlagenübergreifend dimensionale Daten (und ergänzend oftmals auch nicht-dimensionale Daten) zuzuführen, beispielsweise sowohl Daten von einem Hochofen oder einem Lichtbogenofen als auch Daten von einem Pfannenofen als auch Daten von einer Stranggießanlage als auch Daten von einem Walzwerk. Dadurch kann durch die Künstliche Intelligenz 9 sogar anlagenübergreifend eine Optimierung des Betriebs erfolgen. Auch ist es möglich, der Künstlichen Intelligenz 9 zusätzlich zu den dimensionalen Daten (und gegebenenfalls auch nicht-dimensionalen Daten) der jeweiligen Anlage der Grundstoffindustrie vergleichbare Daten einer anderen Anlage der Grundstoffindustrie zuzuführen und zusätzlich auch diese durch die Künstliche Intelligenz 9 auswerten zu lassen.
Die Künstliche Intelligenz 9 ist in der Praxis oftmals in ein umfassendes Datenverarbeitungskonzept eingebunden. Dies wird nachstehend in Verbindung mit FIG 11 näher erläutert. Eine Gesamtintelligenz 16 kann eine einzelne Künstliche Intelligenz 9 oder, wie in FIG 11 dargestellt, mehrere Künstliche Intelligenzen 9 umfassen. Die einzelnen Künstlichen Intelligenzen 9 können so wie vorstehend erläutert ausgebildet sein. Es sind prinzipiell beliebige Kombinationen verschiedener Ausgestaltungen Künstlicher Intelligenzen 9 möglich. Die in FIG 11 gezeigte Ausbildung der Künstlichen Intelligenzen 9 als neuronale Netze ist also nur beispielhaft. Die künstlichen Intelligenzen 9 können entsprechend der Darstellung FIG 11 einander parallelgeordnet sein. Zusätzlich können innerhalb der Gesamtintelligenz 16 weitere Komponenten 17 vorhanden sein, beispielsweise ein Modell oder ein regelbasiertes System. Es ist möglich, die Daten (dies gilt zwar nicht nur, wohl aber auch für die dimensionalen Daten) vor dem Zuführen zur Gesamtintelligenz 16 in einer Vorverarbeitungseinrichtung 18 vorzuverarbeiten . Die Vorverarbeitung kann beispielsweise eine Filterung oder eine statische oder dynamische Mittelwertbildung sein. Auch können eine Fehlerkorrektur, eine Normierung und/oder eine Strukturierung der Eingangsdaten erfolgen. Weiterhin kann der Gesamtintelligenz 16 eine Auswertungseinrichtung 19 nachgeordnet sein. In diesem Fall erfolgt anhand der mittels der Gesamtintelligenz 16 ermittelten Ergebnisse eine weitergehende Auswertung. Diese Auswertung muss als solche nicht den Anforderungen genügen, die an eine Künstliche Intelligenz gestellt werden. Weiterhin kann der Gesamtintelligenz 16 - zusätzlich oder alternativ zur Auswertungseinrichtung 19 - eine Optimierungseinrichtung 20 nach geordnet sein. Mittels der Optimierungseinrichtung 20 können beispielsweise mehrere gleichartige Ergebnisse der Gesamtintelligenz 16 miteinander verglichen und weiter im Sinne einer Optimierung ausgewertet werden. Die Steuerung der Gesamtanordnung von FIG 11 erfolgt durch eine Datenflusssteuerein- richtung 21.
Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt: Ein Automatisierungssystem 1 ermittelt Steuerdaten S' , gibt diese an gesteuerte Elemente 5 der Anlage ANL aus und steuert dadurch die Anlage ANL. Sensoreinrichtungen 2 erfassen Messdaten M der Anlage ANL, die sie zumindest teilweise dem Automatisierungssystem 1 und einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 zuführen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 nimmt weiterhin Planungsdaten (P) eines Produktionsplanungssystems (11) und/oder von dem Automatisierungssystem 1 Steuerdaten S' und/oder interne Daten I entgegen. Sie gibt die Daten M, S' , I an eine Person 4 aus. Weiterhin nimmt sie von der Person 4 Steuerbefehle S entgegen und leitet sie an das Automatisierungssystem 1 weiter. Das Automatisierungssystem 1 verarbeitet die Messdaten M und die Steuerbefehle S im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten S' . Eine Künstliche Intelligenz 9 nimmt die Messdaten M, die Steuerdaten S' und/oder die internen Daten I und die an die Person 4 ausgegebenen Daten zumindest teilweise entgegen. Sie nimmt ferner die Steuerbefehle S entgegen. Die Künstliche Intelligenz 9 ermittelt unter Verwertung der von ihr entgegengenommenen Daten M, S' , I und Befehle S Auswertungsergebnisse A und stellt diese der Person 4 und/oder dem Produktionsplanungssystem 11 zur Verfügung und/ oder gibt direkt oder über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 die Auswertungsergebnisse A dem Automatisierungssystem 1 in Form von Steuerbefehlen S" vor. Die von der Künstlichen Intelligenz 9 entgegengenommenen Daten M, S', I sind zumindest teilweise dimensionale Daten. Die dimensionalen Daten umfassen zumindest ein von einer Sensoreinrichtung 2 erfasstes Bild oder ein über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 3 ausgegebenes Bild, ein Teil eines derartigen Bildes, eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder oder eine zeitliche Sequenz eines Teils derartiger Bilder oder eine akustische Schwingung oder ein Spektrum einer akustischen Schwingung.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So wird insbesondere die Robustheit des Anlagenbetriebes erhöht. Die Produktivität und die Produktqualität werden auf einem hohen Niveau gewährleistet. Die im Stand der Technik erforderlichen manuellen Steuereingriffe der Person 4 werden reduziert. Im Idealfall können sie sogar vollständig entfallen. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird zusätzlich auch die psychische Belastung der Person 4 verringert. Es besteht daher eine geringere Gefahr einer Fehlbedienung durch die Person 4. Die Erfindung ist nicht nur bei neuen Anlagen ANL realisierbar, sondern kann auch bei bestehenden Anlagen ANL nachgerüstet werden. Es kann nicht mehr geschehen, dass durch einen Generationswechsel des Bedienpersonals Wissen über die Bedienung und den Betrieb der Anlage ANL der Grundstoffindustrie verloren geht. Dies gilt auch bei Wissen, das im Stand der Technik bei wenigen erfahrenen Bedienpersonen 4 akkumuliert ist, ansonsten aber nicht dokumentiert ist. Eine Inbetriebnahme einer neuen Anlage ANL ist beispielsweise oftmals schneller möglich. Weiterhin können auch Mitarbeiter geringe- ren Kenntnissen der Anlage ANL eingesetzt werden. Weiterhin können Mitarbeiter auch schneller angelernt werden. Die Zeit, innerhalb derer auf veränderte Betriebsbedingungen reagiert wird, wird oftmals verkürzt. Schließlich ist der Personalaufwand insgesamt deutlich reduziert.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so is die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugszeichenliste
1 AutomatisierungsSystem
2 Sensoreinrichtungen
3 Mensch-Maschine Schnittstelle
4 Person
5 gesteuerte Elemente der Anlage
6 Recheneinrichtung
7 Computerprogramm
8 Maschinencode 9 Künstliche Intelligenz
10 eigenständige Ausgabeeinrichtung
11 Produktionsplanungssystem
12 Kurven gleichen Wertes
13 Gradienten
14 Metallband
15 Walzgerüste
16 Gesamtintelligenz
17 weitere Komponenten
18 Vorverarbeitungseinrichtung
19 Auswertungseinrichtung
20 Optimierungseinrichtung
21 Datenflusssteuereinrichtung A Auswertungsergebnisse
ANL Anlage
a Ausgangsneuronen
B Bewertung
C Bestätigungsbefehl
D Daten
e Eingangsneuronen
I interne Daten
L Ballenlänge
M Messdaten
n verborgene Neuronen
P Planungsdaten
R Grundradius
S, S" Steuerbefehle
S' Steuerdaten
s Schichten
Sl bis S6 Strategien
VI bis V4 Vorhersagen
5R Balligkeit

Claims

Patentansprüche
1. Betriebsverfahren für eine Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie,
- wobei ein Automatisierungssystem (1) Steuerdaten (S' ) ermittelt und an gesteuerte Elemente (5) der Anlage (ANL) ausgibt und die Anlage (ANL) dadurch steuert und/oder überwacht,
- wobei Sensoreinrichtungen (2) Messdaten (M) der Anlage
(ANL) erfassen,
- wobei das Automatisierungssystem (1) die Messdaten (M) zumindest teilweise entgegennimmt und die entgegengenommenen Messdaten (M) im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten (S') berücksichtigt ,
- wobei eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) Messdaten (M) der Sensoreinrichtungen (2) und/oder Daten (S' , I) des Automatisierungssystems (1) und/oder Planungsdaten (P) eines Produktionsplanungssystems (11) an eine Person (4) ausgibt und/oder von der Person (4) Steuerbefehle (S) entgegennimmt und an das Automatisierungssystem (1) weiterleitet,
- wobei das Automatisierungssystem (1) die weitergeleiteten Steuerbefehle (S) im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten (S' ) berücksichtigt,
- wobei eine Künstliche Intelligenz (9) von den Sensorein- richtungen (2) die Messdaten (M) der Anlage (ANL) und vom
Automatisierungssystem (1) die Steuerdaten (S' ) und/oder interne Daten (I) des Automatisierungssystems (1) und von der Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) die an die Person (4) ausgegebenen Daten zumindest teilweise entgegennimmt und von der Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) oder dem Automatisierungssystem (1) die Steuerbefehle (S) entgegennimmt,
- wobei die Künstliche Intelligenz (9) unter Verwertung der entgegengenommenen Daten (M, S' , I) und Befehle (S) Auswertungsergebnisse (A) ermittelt und die Auswertungsergebnisse (A) über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) und/oder eine eigenständige Ausgabeeinrichtung (10) der Person (4) zur Verfügung stellt und/oder dem Produktionsplanungssystem (11) zur Verfügung stellt und/oder direkt oder über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) dem Automatisierungssystem (1) in Form von Steuerbefehlen (S") vorgibt,
- wobei die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S' , I) zumindest teilweise dimensionale
Daten sind,
d a d u r c h k e n n z e i c h n e t
dass die dimensionalen Daten (M, S' , I) ein von einer Sensoreinrichtung (2) erfasstes Bild oder ein über die Mensch- Maschine-Schnittstelle (3) an die Person (4) ausgegebenes Bild, eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder, einen Teil eines derartigen Bildes oder eine zeitliche Sequenz eines derartigen Teils umfassen und/oder eine akustische Schwingung oder ein Spektrum einer akustischen Schwingung umfassen.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die dimensionalen Daten (M, S' , I) sich zumindest teilweise in mindestens zwei Dimensionen - insbesondere in mindestens zwei örtlichen Dimensionen - erstrecken und dass die Künstliche Intelligenz (9) im Rahmen der Ermittlung der Auswertungsergebnisse (A) für die dimensionalen Daten (M, S' , I) Kurven gleichen Wertes (12) und/oder Gradienten (13) ermittelt .
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die dimensionalen Daten (M, S' , I) vom Automatisierungssystem (1) anhand eines Modells errechnete Daten umfassen.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Künstliche Intelligenz (9) als künstliches neuronales Netz - insbesondere als tiefes neuronales Netz und/oder als faltendes neuronales Netz - und/oder als Stützvektorma- schine und/oder als Entscheidungsbaum und/oder als
Bayes'sches Zuverlässigkeitsnetzwerk und/oder als sich selbst organisierende Karte und/oder als fallorientierte Überlegung und/oder als fallorientiertes Lernen und/oder als sogenanntes hidden Markov-Modell und/oder als sogenannte k-nächste Nachbarn ausgebildet ist.
5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Künstliche Intelligenz (9) parallel zur Ermittlung der Auswertungsergebnisse (A) eine Bewertung (B) der Auswertungsergebnisse (H) ermittelt und sich selbst anhand der Bewertung (B) nachtrainiert.
6. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S' , I) und/oder deren Bezug in der Dimension einheitslos sind oder von der Künstlichen Intelligenz (9) in derartige Daten umgewandelt werden.
7. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S' , I) mindestens ein Bild, anhand dessen die laterale Position eines Metallbandes (14) zwischen zwei Walzgerüsten (15) einer mehrgerüstigen Walzstraße ermittelbar ist, und eine Differenzstellgröße des stromaufwärts gelegenen der beiden Walzgerüste (15) umfassen und dass die von der
Künstlichen Intelligenz (9) ermittelten Auswertungsergebnisse (A) eine Strategie (S5) zum Steuern des Bandlaufs umfassen.
8. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S' , I) einen Verschleiß eines Bauelements der Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie beschreibende dimensio- nale Daten umfassen und dass die von der Künstlichen Intelli- genz (9) ermittelten Auswertungsergebnisse (A) eine Vorhersage (VI) einer Restlaufzeit des Bauelements der Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie umfassen.
9. Betriebsverfahren nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Bauelement eine Arbeitswalze eines Walzgerüsts ist und dass die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S' , I) eine Walzenballenkontur als Funktion der Walzenreise der Arbeitswalze sowie die Stichplandaten des Walzgerüsts umfassen.
10. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S' , I)
mindestens einen Massenstrom und/oder mindestens einen Volumenstrom eines einem Konvertergefäß zugeführten Stoffes als Funktion der Zeit,
eine Position einer im Konvertergefäß befindlichen Lanze als Funktion der Zeit,
eine Kühlwassertemperatur des Konverters als Funktion der Zeit,
eine Menge und/oder eine Zusammensetzung eines aus dem Konvertergefäß austretenden Abgases als Funktion der Zeit, mindestens eine aus dem Bereich des Konvertergefäßes stammende akustische Schwingung und/oder deren Spektrum, mindestens ein den Bereich eines Konverterhutes enthaltenes Bild,
dimensionale Modelldaten aus einem physikalisch-chemischen Modell eines im Konvertergefäß befindlichen Metalls und/oder hiermit korrespondierend vorab bestimmte Vergleichsdaten und/oder
eine ortsaufgelöste Darstellung eines Konverterfutterzu- stands
umfassen und dass die von der Künstlichen Intelligenz (9) ermittelten Auswertungsergebnisse (A) eine Vorhersage (V2 bis V4 ) über eine Wahrscheinlichkeit, einen Zeitpunkt, ein Ausmaß eines zu erwartenden Auswurfs aus dem Konvertergefäß, einen zu erwartenden Endgehalt an Sauerstoff und/oder Kohlenstoff des im Konvertergefäß befindlichen Metalls, eine für einen Abstichzeitpunkt prognostizierte Temperatur des im Konverter- gefäß befindlichen Metalls, ein Ergebnis eines im Konvertergefäß erfolgenden Entphosphorungsprozesses und/oder metallurgische Größen während eines Blasvorgangs innerhalb des Konvertergefäßes umfassen.
11. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die der Künstlichen Intelligenz (9) zugeführten dimensi- onalen Daten (M, S', I) vor dem Zuführen zur Künstlichen In- telligenz (9) in einer Vorverarbeitungseinrichtung (18) vorverarbeitet werden und/oder dass die von der Künstlichen Intelligenz (9) ermittelten Auswertungsergebnisse (A) zunächst in einer Auswertungseinrichtung (19) ausgewertet werden und/oder mittels einer Optimierungseinrichtung (20) die Aus- wertungsergebnisse (A) im Sinne einer Optimierung ausgewertet werden und erst dann der Person (4) und/oder dem Produktionsplanungssystem (11) zur Verfügung gestellt und/oder dem Automatisierungssystem (1) vorgegeben werden.
12. Computerprogramm, das Maschinencode (8) umfasst, der von einer Recheneinrichtung (6) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (8) durch die Recheneinrichtung (6) bewirkt, dass die Recheneinrichtung (6) eine Künstliche Intelligenz (9) implementiert, die
- Messdaten (M) , die von Sensoreinrichtungen (2) einer Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie im Betrieb der Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie erfasst werden, Steuerdaten (S' ) und/oder interne Daten (I), die von einem die Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie steuernden und/oder überwachenden Automatisierungssystem (1) ermittelt und im Falle der Steuerdaten (S') zur Steuerung der Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie an gesteuerte Elemente (5) der Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie ausgegeben werden, und von einer
Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) der Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie an eine Person (4) ausgegebene Daten zumindest teilweise entgegennimmt,
- von der Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) oder dem Automatisierungssystem (1) von der Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) an das Automatisierungssystem (1) weitergeleite Steuerbefehle (S) entgegennimmt,
- unter Verwertung der entgegengenommenen Daten (M, S' , I) und Befehle (S) Auswertungsergebnisse (A) ermittelt und die Auswertungsergebnisse (A) über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) und/oder eine eigenständige Ausgabeeinrichtung (10) der Person (4) zur Verfügung stellt und/oder einem Produktionsplanungssystem (11) für die Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie zur Verfügung stellt und/oder direkt oder über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) dem Automatisierungssystem (1) in Form von Steuerbefehlen (S") vorgibt,
- wobei die von der Künstlichen Intelligenz (9) entgegengenommenen Daten (M, S' , I) zumindest teilweise dimensionale Daten sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die dimensionalen Daten (M, S' , I) ein von einer Sensoreinrichtung (2) erfasstes Bild oder ein über die Mensch- Maschine-Schnittstelle (3) an die Person (4) ausgegebenes Bild, eine zeitliche Sequenz derartiger Bilder, einen Teil eines derartigen Bildes oder eine zeitliche Sequenz eines derartigen Teils umfassen und/oder eine akustische Schwingung oder ein Spektrum einer akustischen Schwingung umfassen.
13. Computerprogramm nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Abarbeitung des Maschinencodes (8) durch die Recheneinrichtung (6) bewirkt, dass die von der Recheneinrichtung (6) implementierte Künstliche Intelligenz (9) die zusätzli- chen Merkmale mindestens eines der Ansprüche 2 bis 11 implementiert .
14. Recheneinrichtung, wobei die Recheneinrichtung mit einem Computerprogramm (7) nach Anspruch 12 oder 13 programmiert ist und zur Übermittlung von Informationen zumindest mit einem Automatisierungssystem (1), Sensoreinrichtungen (2) und einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) einer Anlage (ANL) der Grundstoffindustrie verbunden ist.
15. Anlage der Grundstoffindustrie,
- wobei die Anlage ein Automatisierungssystem (1) aufweist, das Steuerdaten (S' ) ermittelt und an gesteuerte Elemente (5) der Anlage ausgibt und die Anlage dadurch steuert und/oder überwacht,
- wobei die Anlage Sensoreinrichtungen (2) aufweist, die
Messdaten (M) der Anlage erfassen,
- wobei das Automatisierungssystem (1) die Messdaten (M) zu- mindest teilweise entgegennimmt und die entgegengenommenen
Messdaten (M) im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten (S') berücksichtigt ,
- wobei die Anlage eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (3) aufweist, die Messdaten (M) der Sensoreinrichtungen (2) und/oder Daten (S' , I) des Automatisierungssystems (1) an eine Person (4) ausgibt und/oder von der Person (4) Steuerbefehle (S) entgegennimmt und an das Automatisierungssystem (1) weiterleitet,
- wobei das Automatisierungssystem (1) die weitergeleiteten Steuerbefehle (S) im Rahmen der Ermittlung der Steuerdaten
(S' ) berücksichtigt,
- wobei die Anlage eine Recheneinrichtung (6) nach Anspruch 14 aufweist.
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