KR100597306B1 - 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석도원판 혹은 냉연강판을 제조하는 극박 이단 냉간압연기(Double Cold Reduction Mill)에서 생산 데이터를 수집 및 분석하는 방법으로, 강판에 가해지는 압하력, 장력 등의 압연 설정 항목에 대한 작업자의 초기 설정값과 실제 극박 이단 냉간압연기에서 측정된 측정값이 분석시스템에 저장되고, 이 저장된 데이터와 작업자의 초기 설정값을 별도의 분석 시스템에 저장하여 이 초기 설정값과 측정값의 관계를 분석하여, 생산라인의 각각의 공정에서의 설정항목의 조정여부를 결정하고, 생산공정에서 프로세스 컴퓨터의 압하 실린더의 압하력과 장력을 정량적으로 판단할 수 있으며, 압하력과 장력 설정값의 추가적인 조정 여부를 판단할 수 있어, 제품의 품질을 향상시키고 고객의 요구 조건에 보다 근접한 제품을 생산할 수 있는 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법에 관한 것이다.

극박 이단 냉간압연 생산라인, 적중률분석, 데이터 분석, 압하력, 장력

Description

극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법{Analytical method of production data at double cold reduction line}

도 1은 본 발명상의 분석방법이 사용되는 극박 이단 냉간압연 생산라인의 공정.

도 2는 도 1의 극박 이단 냉간압연 생산라인에 설치되는 생산 데이터 시스템을 도시한 분석 시스템의 개요도.

도 3은 본 발명상으로 실시되는 동작 흐름도.

도 4는 적중률 분석시스템에 의한 적중률 값에 대한 분석을 도시한 일례.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 권해기 2. 작업용 소재 코일 3. 강판 

4. 권해 장력기 5. 입측 브라이들 롤 6. 입측 장력기

7. No1 스탠드 작업롤 8. No1 스탠드 압하 실린더

9. 스탠드간 장력기 10. No2 스탠드 작업롤

11. No2 스탠드 압하 실린더 12. 출측 장력기

13. 출측 브라이들 롤 14. 권취 장력기 15. 작업완료된 코일

16. 권취기 100. 프로세스 컴퓨터

101. 본 발명 생산 데이터 분석시스템 102. 제어계 네트워크 허브

103. 각종 제어 및 데이터 처리용 PLC 104. HMI

105. 센서 106. 극박 이단 냉간압연기

본 발명은 석도원판 혹은 냉연강판을 제조하는 극박 이단 냉간압연기(Double Cold Reduction Mill)에서 생산 데이터를 수집 및 분석하는 방법으로, 강판에 가해지는 압하력, 장력 등의 압연 설정 항목에 대한 작업자의 초기 설정값과 실제 극박 이단 냉간압연기에서 측정된 측정값이 분석시스템에 저장되고, 이 저장된 데이터와 작업자의 초기 설정값을 이용한 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법에 관한 것이다.

석도원판 또는 냉연강판을 제조하기 위해서는 도 2와 같은 공정을 거치며, 전(前)공정에서 생산된 강판코일을 입측에 장착하고, 이때 코일형태로 감긴 강판이 풀리면서 권해 장력기(4)를 거쳐 입측 브라이들 롤(5)을 통과하고, 입측 장력기(6)를 거처 No 1. 스탠드에서 압하 실린더(8)에 의해 가해진 압하력이 작업롤(7)을 거쳐 강판(3)에 전달되어 냉간 압연작업이 이루어지고, 그 이후에 스탠드간 장력기(9)를 거쳐 No 2. 스탠드에서 압하 실린더(11)에 의해 가해진 압하력이 작업롤(10)을 거쳐 강판에 전달되어 냉간 압연작업이 이루어지며, 출측 장력기(12)를 거쳐 출 측 브라이들 롤(14)을 통과하고, 권취 장력기(14)를 거쳐 코일 형태로 권취기(16)에 감기어 극박 이단 압연작업이 완료된 완제품 코일(15)이 생산되었다.

상기와 같은 일련의 공정으로 제품이 생산되는 생산라인에서 이 제품의 품질에 지대한 영향을 미치는 인자로는 압하력과 장력이 있다. 상기 압하력과 장력은 강판의 강종, 강판의 두께, 강판의 폭과 같은 작업조건에 따라 그 초기 설정값을 별도로 설정하여야 한다.

종래의 극박 이단 냉간압연 생산라인에서의 초기 설정값은 압연시 발생하는 강판의 물리적 현상, 제조 설비의 특성과 조업 경험치에 의존하게되나, 상기 제조 설비의 특성과 조업 경험치는 시간의 흐름과 소재의 특성에 따라서 그 영향도가 변화하기 때문에 초기 설정값을 주기적으로 조정하여야 하며, 만약 조정시기에 적절한 조정을 하지 못하면, 현장 작업자가 수동 설정 개입으로 극박 이단 냉간압연 생산라인 공정의 자동화 작업이 원활이 이루어질 수가 없었다.

또한 종래의 극박 이단 냉간압연 생산라인의 기술자는 압연 설정항목에 대하여 초기 설정값을 적절한 시기에 조정작업을 실시하여야 하지만, 실제 생산라인에서는 그 설정값을 정하는 기준에 대한 항목만 있고 설정값을 조정하는 기술적인 기준이 없어서, 이에 대한 명확한 기준을 정하고 이를 시스템화하여 압연 설정값을 주기적으로 조정하는 기준을 확립하여야 하는 실정이다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 극박 이단 냉간압연 생산라 인에서 초기 설정값의 입력 후, 생산라인에서 압연작업이 진행되는 동안 제품 품질의 가장 중요한 인자인 압하력과 장력을 측정하여 이 측정값을 별도의 분석 시스템에 저장하고, 초기 설정값과 측정값의 관계를 분석해 생산라인 각각의 공정에서의 설정항목에 대한 조정여부를 결정하여서 극박 이단 냉간압연 생산라인의 공정을 원활하게 이루어질 수 있도록하는 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 작업조건을 분석하기 위한 분석조건을 입력하는 단계(20); 적중률 분석시스템의 데이터베이스에서 입력된 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 단계(30); 선별된 데이터로 총 작업코일의 개수를 계수하는 단계(40); 분석 조건별 작업코일의 개수를 계수하는 단계(50); 측정된 압하력과 장력을 선별된 초기 설정값을 대상으로 분석조건별 적중률을 계산하는 단계(60); 분석 조건별 적중률을 각 단계에 속하는 코일의 개수로 계수하고, 각각의 코일의 총 작업코일의 개수로 나누어, 각각의 단계에 속하는 코일의 비율로 계산하여 적중률을 계산하는 단계(70); 적중률의 값이 각각의 설정항목에 대한 적중률 값이 조건별 대비하여 작업 충족 범위에 존재 유무를 판단하는 단계(80); 작업 충족 범위의 유무를 판단하여 만족할 경우 결과를 출력하고 종료하고, 만족하지 못할 경우 다시 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 상위 단계로의 이동을 판단하는 단계로 이루어지고, 상기와 같이 이루어지는 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법은 생산공정에서 프로세스 컴퓨터는 압하 실린더의 압하력과 장력을 정량적으로 판단할 수 있으며, 생산라인에 가해지는 압하력과 장력 설정값의 추가적인 조정 여부를 판단할 수 있어, 제품의 품질을 향상시키고 고객의 요구 조건에 보다 근접한 제품을 생산하는 효과를 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명상의 분석방법이 사용되는 극박 이단 냉간압연 생산라인의 공정을 도시한 공정도이다. 도 2는 극박 이단 냉간압연 생산라인에 설치되는 생산 데이터 분석 시스템의 개요도이다.

상기 도 1에서 도시된 바와 같이 극박 이단 냉간압연 생산라인에는 강판 코일에 장력을 가하는 다수개(도면상 5개)의 장력기와 압하력을 가하는 다수개(도면상 2개)의 압하 실린더가 구비된다. 상기 장력과 압하력은 제품의 품질에 지대한 영향을 미치는 인자이며, 각각의 장력기와 압하 실린더에는 현장 작업자에 의해 각각의 초기 설정값이 입력된다.

초기 설정값은 도 2에 도시된 것과 같이 작업자가 프로세스 컴퓨터(100)를 통해서 No1. 스탠드 압하력, No2. 스탠드 압하력, 권해 장력, 입측 장력, 스탠드간 장력, 출측 장력과 권취 장력에 대한 초기 설정값을 각각 입력하면, 이 초기 설정값은 제어계 네트워트 허브(102)를 통하여 적중률 분석 시스템(101)에 저장되고, 이 초기 설정값은 제어계 네트워크를 통해 각종 제어 및 데이터 처리용 PLC(Programmable Logical Controller)(103)를 거쳐 극박 이단 냉간압연기(106)에 전송되어 압연 작업이 자동으로 수행된다.

극박 이단 냉간압연 생산라인에의 설정 항목은 No1. 스탠드 압하력, No2. 스탠드 압하력, 권해 장력, 입측 장력, 스탠드간 장력, 출측 장력과 권취 장력에 대한 값으로, 상기 초기 설정값은 작업할 강판의 강종, 강판의 두께와 강판의 폭에 따라서 작업조건에 따른 초기 설정값이 구분된다.

강판의 강종은 강판의 용도에 따라서 9가지로 구분되고, 강판의 두께는 압연작업이 가능한 강판 두께의 최소값과 최대값의 범위를 10가지로 구분하며, 강판의 폭은 압연작업이 가능한 강판폭의 최소값과 최대값의 범위를 6가지로 구분하여 각각의 설정항목별 압하력과 장력의 초기 설정값이 입력된다.

종래의 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산되는 모든 코일에 대한 초기 설정값과 측정값은 생산라인과 연결된 네트워크를 통해 저장되어졌으며, 이 설정값과 측정값에 대한 저장 데이터는 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 년간 수 만 코일의 압연작업이 실시되므로, 수 만건의 설정값과 측정값이 데이터 베이스에 저장되고, 이 저장된 데이터 베이스는 본 발명상의 적중률 분석시스템의 기초 자료가 된다.

도 3은 본 발명에서 실시되는 극박 이단 냉간압연 생산라인에서의 적중률 분석시스템의 흐름도로,

작업조건을 분석하기 위한 분석조건을 입력하는 단계(20),

적중률 분석시스템의 데이터베이스에서 입력된 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 단계(30),

선별된 데이터로 총 작업코일의 개수를 계수하는 단계(40),

분석 조건별 작업코일의 개수를 계수하는 단계(50),

측정된 압하력과 장력을 선별된 초기 설정값을 대상으로 분석조건별 적중률을 계산하는 단계(60),

분석 조건별 적중률을 각 단계에 속하는 코일의 개수로 계수하고, 각각의 코일의 총 작업코일의 개수로 나누어, 각각의 단계에 속하는 코일의 비율로 계산하여 적중률을 계산하는 단계(70),

적중률의 값이 각각의 설정항목에 대한 적중률 값이 조건별 대비하여 작업 충족 범위에 존재 유무를 판단하는 단계(80),

작업 충족 범위의 유무를 판단하여 만족할 경우에는 결과 출력 후, 적중률 분석 시스템을 종료하고, 만족하지 못할 경우 다시 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 상위 단계로의 이동을 판단하는 단계로 이루어진다.

먼저, 작업조건을 분석하기 위해 분석 조건을 입력하는 단계(20)에서는, 압연 작업 기간, 강판의 강종, 강판의 소재 메이커, 압연 작업조, 강판의 표면의 종류 등을 입력시켜 준다.

적중률 분석시스템의 데이터베이스에서 입력된 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 단계(30)에서는 생산라인의 기술자에 의해 입력된 분석조건 값에 따라 본 적중률 분석시스템은 종래의 실제 작업을 통해서 축적된 데이터베이스에서 해당되는 데이터를 선별하게 된다.

선별된 데이터로 총 작업코일의 개수를 계수하는 단계(40)에서는 적중률 분류 범위에 속하는지를 판단하기 위해 선별된 데이터로 총 작업코일 개수를 계수하고, 작업 이 완료된 코일에 대하여 설정값과 측정값이 적중률 분석시스템의 데이터베이스에 저장·누적되고, 저장되어 누적된 모든 코일에 대하여 그 개수를 계수합니다.

분석 조건별 작업코일의 개수를 계수하는 단계(50)에서는 적중률 분석시스템의 데이터베이스에 저장된 데이터는 작업자가 입력한 분석조건에 해당하는 항목에 대한 값을 포함하고 있으므로 데이터베이스의 값과 분석조건의 값을 비교하여 일치하는 값을 선별하여 취하고 그 개수를 계수한다.

측정된 압하력과 장력을 선별된 초기 설정값을 대상으로 분석조건별 적중률을 계산하는 단계(60)와, 분석 조건별 적중률을 각 단계에 속하는 코일의 개수로 계수하고, 각각의 코일의 총 작업코일의 개수로 나누어, 각각의 단계에 속하는 코일의 비율로 계산하여 적중률을 계산하는 단계(70)에서는 압연 설정한목인 No1. 스탠드 압하력, No2. 스탠드 압하력, 권해 장력, 입측 장력, 스탠드간 장력, 출측 장력과 권취 장력의 각각의 작업 코일에 대한 초기 설정값으로 생산라인에서 각각 측정된 측정값을 나눈 후 그것을 백분율로 표시하여 적중률을 표시하고 그 계산식은 식 (1)과 같다.

적중률 = 측정값 / 설정값 × 100 ‥‥‥‥‥‥‥ 식 (1)

적중률의 값이 각각의 설정항목에 대한 적중률 값이 조건별 대비하여 작업 충족 범위에 존재 유무를 판단하는 단계에서는 본 적중률 분석시스템은 적중률 값을 분류하기 위해 50%미만, 50%~60%, 60~70%, 70~80%, 80~90%, 90%~100%, 100~110%, 110~120%, 120~130%, 130~140%, 140~150%, 150%이상의 12 단계로 구분하고, 적중률을 분석조건별, 작업공정별로 계수된 코일 개수에 대비하여 그 분포를 도시하고, 도 4는 적중률 분석시스템에 의한 적중률 값에 대한 분석을 도시한 일례이다.

작업 충족 범위의 유무를 판단하여 만족할 경우 결과를 출력한 후 종료하고, 만족하지 못할 경우 분석조건에 따른 데이터를 선별하여 작업조건을 분석하기 위한 분석조건을 입력하는 단계(20)로의 이동을 판단하는 단계에서는 각 설정항목의 적중률 값 중 90%~100%, 100%~110%에 해당되는 적중률값이 90% 이상이 되는지를 판단한 후 해당하는 설정항목의 조정여부를 결정한다.

12단계의 적중률 분류범위 중에서 90%~100%와 100%~110%에 해당하는 값을 합한 값 즉, 해당값 중 합산된 값이 전체 값의 90% 이상이 되면, 초기 설정값에 대비하여 측정값의 차이가 작아서, 분석조건에 따른 데이터를 올바르게 선택하여 프로세스 컴퓨터에서 지시한 값에 근접하게 압연작업이 이루어진 것으로 판단하여 추가적인 설정값의 조정작업이 필요없다.

하지만, 12단계의 적중률 분류범위중에서 90%~100%와 100%~110%에 해당하는 값을 합한 값이 90% 미만이면, 초기 설정값 대비해 측정값의 차이가 커서 프로세스 컴퓨터에서 지시한 값과 큰 차이로 압연 작업이 이루어진 것으로 판단하여 추가적인 설정값의 조정작업이 필요함을 판단하여서 다시 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 상위 단계로 이동하게 된다

전 단계에서 분석한 적중률 분포범위중에서 90~110%에 해당하는 값이 90% 미만이 되면, 데이터베이스에서90%에서 110%에 해당하는 개별 코일을 선별하고 선별 한 코일의 No1. 스탠드 압하력, No2. 스탠드 압하력, 권해 장력, 입측 장력, 스탠드간 장력, 출측 장력과 권취 장력에 대한 값들을 각각 취한 후, 그 각각의 항목에 대한 값들의 평균값을 계산하여 그 계산된 값을 새로운 설정값으로 정하고 기존의 설정값을 새로운 설정값으로 대체하는 조정작업을 실시한다.

상기와 같은 단계로 적중률 분석시스템(101)이 이루어지며, 새로이 조정된 설정값은 적중률 분석시스템(101)에 저장되고, 각종 제어 및 데이터 처리용 PLC(Programmable Logical Controller)(103)를 거쳐 극박 이단 냉각압연 생산공정이 이루어지며, 압연작업이 자동으로 진행되는 동안에는 No1. 스탠드 압하력, No2. 스탠드 압하력, 권해 장력, 입측 장력, 스탠드간 장력, 출측 장력과 권취 장력에서의 각각의 측정값은 각종 제어 및 데이터 처리용 PLC(103)를 거쳐 적중률 분석 시스템(101)에 저장된다.

적중률이 올바르게 나오지 못한 값은 데이터베이스에서 삭제되지는 않고, 추후 다른 작업자가 유사한 분석작업을 수행할 때 분석자료로서 이용된다.

본 발명의 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법은 초기 설정값 이후에 생산라인에서 압연작업이 진행되는 동안 제품 품질의 가장 중요한 인자인 압하력과 장력을 측정하여, 이 측정값을 별도의 분석 시스템에 저장하여 초기 설정값과 측정값의 관계를 분석하고, 생산라인의 각각의 공정에서의 설정항목의 조정여부를 결정하여, 생산공정에서 프로세스 컴퓨터의 압하 실린더의 압하력과 장 력을 정량적으로 판단할 수 있으며, 압하력과 장력 설정값의 추가적인 조정 여부를 판단할 수 있어, 제품의 품질을 향상시키고 고객의 요구 조건에 보다 근접한 제품을 생산하는 효과를 가진다.

Claims (2)

1. 극박 이단 냉간압연 생산공정에서, 작업조건을 분석하기 위한 분석조건을 입력하는 단계(20); 적중률 분석시스템의 데이터베이스에서 입력된 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 단계(30); 선별된 데이터로 총 작업코일의 개수를 계수하는 단계(40); 분석 조건별 작업코일의 개수를 계수하는 단계(50); 측정된 압하력과 장력을 선별된 초기 설정값을 대상으로 분석조건별 적중률을 계산하는 단계(60); 분석 조건별 적중률을 각 단계에 속하는 코일의 개수로 계수하고, 각각의 코일의 총 작업코일의 개수로 나누어, 각각의 단계에 속하는 코일의 비율로 계산하여 적중률을 계산하는 단계(70); 적중률의 값이 각각의 설정항목에 대한 적중률 값이 조건별 대비하여 작업 충족 범위에 존재 유무를 판단하는 단계(80); 작업 충족 범위의 유무를 판단하여 만족할 경우 결과를 출력하고 종료하고, 만족하지 못할 경우 다시 분석조건에 따른 데이터를 선별하는 상위 단계로의 이동을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법.
2. 제 1항에 있어서, 적중률 분석은 초기 설정값(압하력과 장력)으로 생산공정상의 측정값(압하력과 장력)을 나눈 후 백분율로 표시하는 것을 특징으로 하는 극박 이단 냉간압연 생산라인에서 생산 데이터의 분석방법.

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