Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für eine industrielle Anlage, insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen und ein Verfahren zum Steuern einer industriellen Anlage, insbesondere einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen.

Industrielle Anlagen, insbesondere zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern, sind beispielsweise Warmwalzwerke, Kaltwalzwerke, Beizanlagen, Glühlinien, Verzinkungslinien, Verzinnungslinien oder dergleichen. Bei der Qualitätssicherung bezüglich der in der industriellen Anlage hergestellten Produkte ist es aus dem Stand der Technik bekannt Oberflächeninspektionen durchzuführen. Die Oberflächeninspektion kann beispielsweise mittels Kamerasysteme durchgeführt werden. Es ist jedoch üblicherweise keine direkte Kopplung an die Anlagenautomation vorgesehen; vielmehr erfolgt diese durch das Bedienpersonal der industriellen Anlage auf Basis der separat durchgeführten Oberflächeninspektion.

Für einzelne Anlagenarten sind Kopplungen zwischen der Oberflächeninspektion und der Anlagenautomation bekannt, wie beispielsweise aus der EP 2231 899 A1 für Beizanlagen. Jedoch weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen den Nachteil auf, dass die Oberflächeninspektion hinter dem Prozessteil der industriellen Anlage erfolgt, wodurch ein nennenswerter Abschnitt des hergestellten oder verarbeiteten Produkts noch mit Prozessparametern bearbeitet wird, die zu dem aktuell detektierten Fehlerbild führen. Zudem ist gemäß dem Stand der Technik eine stufenweise Anpassung der Prozessparameter vorgesehen. Dies weist jedoch den Nachteil auf, dass einige Zeit vergeht, bis ein Produkt mit vollständig angepassten Prozessparametern zur Oberflächeninspektion gelangt. Dies kann bei mehrstufiger Anpassung der Prozessparameter in einen nicht unerheblichen Materialverlust resultieren. Ferner sind die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, insbesondere die stufenweise Anpassung der Prozessparameter, nur bedingt für stationäre Prozesse geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssystem für eine industrielle Anlage und ein Verfahren zur Steuerung einer industriellen Anlage bereitzustellen, welches die Prozessparameter kontinuierlich während der Produktion unter Berücksichtigung von detektierten Oberflächenfehlern des hergestellten Produkts anpasst und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuerungssystem für eine industrielle Anlage, insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen, umfassend: ein Oberflächeninspektionsgerät zur Erfassung von Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts, ein Bewertungssystem zur Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der mittels des Oberflächeninspektionsgeräts erfassten Eigenschaften, ein Analysesystem zur Erfassung von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage und der Qualität des hergestellten Produkts gemäß dem Bewertungssystem und zur Ableitung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage zur Erreichung einer Qualität des hergestellten Produkts, und ein Automationssystem zur Umsetzung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem ist dazu ausgebildet kontinuierlich die Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts zu überwachen. Dazu ist wenigstens ein Oberflächeninspektionsgerät vorgesehen, welches an unterschiedlichen Positionen im Prozessteil der industriellen Anlage angeordnet werden kann, insbesondere am Ende des Prozessteils zur Überwachung der Eigenschaften des aktuell fertiggestellten Produkts. Aus den erfassten Eigenschaften wird mittels des Bewertungssystems eine Qualität des aktuell hergestellten Produkts bestimmt. Das Analysesystem des erfindungsgemäßen Steuerungssystems übernimmt die Aufgabe, Zusammenhänge zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage und der Qualität des hergestellten Produkts gemäß der Bewertung zu erfassen. Aus den erfassten Zusammenhängen leitet das Analysesystem Regeln zur Steuerung der industriellen Anlage ab, um dadurch eine vorgegebene bzw. gewünschte Qualität des herzustellenden Produkts zu erreichen. Je nach Position des Oberflächeninspektionsgeräts im Prozessteil der industriellen Anlage kann die Qualität des aktuell hergestellten Produkts und/oder die Qualität von zukünftig herzustellenden Produkten durch die abgeleiteten Regeln beeinflusst werden. Das Automationssystem des erfindungsgemäßen Steuerungssystems übernimmt die Aufgabe der Umsetzung der abgeleiteten Regeln in einzelne Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage, so dass die gewünschte Qualität erreicht wird.

Nach einer Variante der Erfindung ist das Oberflächeninspektionsgerät eine Kamera. Mittels einer Kamera lässt sich auf einfach Art und Weise die Oberfläche des aktuell hergestellten Produkts erfassen. Auf Basis einer Bildauswertung kann das Bewertungssystem die Qualität des aktuell hergestellten Produkts bewerten.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung erfasst das

Oberflächeninspektionsgerät den sichtbaren Teil des Lichtspektrums und/oder mindestens teilweise einen nicht-sichtbaren Teil des Lichtspektrums, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. Dadurch lassen sich eine Vielzahl von Eigenschaften der Oberfläche des aktuell hergestellten Produkts erfassen und anschließend vom Bewertungssystem auswerten.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst das Steuerungssystem mehrere Oberflächeninspektionsgeräte, wobei die mehreren Oberflächeninspektionsgeräte vorzugsweise an unterschiedlichen Orten in der industriellen Anlage angeordnet sind. Die Verwendung von mehreren Oberflächeninspektionsgeräten an unterschiedlichen Orten in der industriellen Anlage hat den Vorteil, dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. in unterschiedlichen Produktionsstadien die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell hergestellten Produkts erfasst und anschließend bewertet und die

Zusammenhänge mit den aktuellen Prozessparametern erfasst werden können. Die dem Steuerungssystem zur Verfügung stehenden Daten sind somit deutlich umfangreicher und die abgeleiteten Regeln können unterschiedliche Produktionsstadien berücksichtigen. Ferner können Regeln für die unterschiedlichen Produktionsstadien erstellt werden und die verschiedenen

Produktionsstadien können untereinander abgeglichen werden bzw. Abhängigkeiten untereinander erfasst werden.

Nach einer zweckmäßigen Variante erfasst das Oberflächeninspektionsgerät die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts.

In einer erfindungsgemäßen Variante bewertet das Bewertungssystem die Qualität des hergestellten Produkts binär, ordinal oder kontinuierlich. Eine binäre Qualitätsbewertung ist beispielsweise „gut“ oder „schlecht“ bzw. „1“ oder „0“. Eine ordinale Bewertung unterteilt die Qualität des hergestellten Produkts beispielsweise in „sehr gut“, „gut“, „befriedigend“, „ausreichend“, „mangelhaft“ und „ungenügend“ und eine kontinuierliche Bewertung ist beispielsweise „3,74/10“. Es sind aber auch andere Bewertungen möglich, welche eine Unterscheidung zwischen wenigstens zwei, vorzugsweise mehreren, Bereichen ermöglichen. Gemäß einer Variante der Erfindung berücksichtigt das Bewertungssystem eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Die Anzahl und/oder Art der Fehler ist dabei maßgebend für die Qualität des hergestellten Produkts, wobei jedoch keine Wechselwirkung besteht. Eine hohe Anzahl von kleinen

Oberflächenfehler ist nicht zwangsläufig schlechter als eine kleine Anzahl von größeren Oberflächenfehlern, z.B. wenn die größeren Oberflächenfehler einen gravierenderen Einfluss auf die Qualität des hergestellten Produkts haben.

Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung bestimmt das Bewertungssystem eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Eine hohe Fehlerdichte deutet auf einen lokal begrenzten Fehler im Produktionsprozess hin und bei der Analyse sind insbesondere die Prozessparameter zu berücksichtigen, die einen Einfluss auf diesen lokalen Bereich mit erhöhter Fehlerdichte haben. In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung teilt das Bewertungssystem das hergestellte Produkt bei der Bewertung in unterschiedliche Bereiche auf, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produktes oder vergleichbare Bereiche. Dies vereinfacht wie bei der Fehlerdichte das Auffinden von Prozessparameter die ursächlich für erfasste Oberflächenfehler sind, so dass diese Prozessparameter entsprechend angepasst bzw. vermieden werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die industrielle Anlage und/oder das Analysesystem Sensoren zur Erfassung von Prozessparametern der industriellen Anlage. Dadurch können auf einfachste Art und Weise jederzeit, insbesondere kontinuierlich, die aktuellen Prozessparameter bestimmt werden. Mit den aktuellen Prozessparametern können die Zusammenhänge zu den erfassten Oberflächenqualitäten ermittelt werden. Nach einer zweckmäßigen Variante umfassen die vom Analysesystem abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten. Es können somit bevorzugte Parameterbereiche bestimmt werden, welche eine bestimmte Oberflächenqualität des herzustellenden Produkts garantieren und/oder es werden zu vermeidende Werte oder Parameterbereiche definiert, welche einen negativen Einfluss auf die Oberflächenqualität des herzustellenden Produkts haben.

In einer erfindungsgemäßen Variante basiert das Analysesystem auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support- Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächsten-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen. Zweckmäßigerweise ist das Analysesystem geeignet selbst komplexe Zusammenhänge zwischen den Oberflächenqualitäten und aktuellen Prozessparametern aufzudecken und daraus entsprechende Regeln zum Steuern der industriellen Anlage abzuleiten, so dass Oberflächenfehler minimiert oder eliminiert werden.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung umfasst das Automationssystem eine Rezepturverwaltung, welche technologische Rezepturen zur Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage umfasst. Die technologischen Rezepturen umfassen beispielsweise Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für die Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage genutzt werden. Die Rezepturverwaltung stellt somit Informationen bezüglich der Herstellung von Produkten mit bestimmten Qualitätsparametern und die zugehörigen Prozessparameter bereit. Ausgehend von den technologischen Rezepturen in der Rezepturverwaltung kann die industrielle Anlage eingerichtet werden, um ein spezielles Produkt mit vorgegebenen Qualitätsparametern herzustellen.

Nach einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung werden die technologischen Rezepturen der Rezepturverwaltung auf Basis der vom Analysesystem abgeleiteten Regeln angepasst. Wird also während der Herstellung eines Produkts mit bestimmten Qualitätsparametern vom Analysesystem eine bestimmte Regel zu dessen Herstellung abgeleitet, so wird die technologische Rezeptur in der Rezepturverwaltung entsprechend angepasst, so dass bei der nächsten Herstellung des Produkts gemäß dieser technologischen Rezeptur die Erkenntnisse aus der aktuellen Analyse berücksichtigt werden. Somit werden die technologischen Rezepturen aus der Rezepturverwaltung kontinuierlich verbessert.

In einer zweckmäßigen Variante der Erfindung setzt das Automationssystem die vom Analysesystem abgeleiteten Regeln automatisch zum Steuern der industriellen Anlage in Steuer- und Regelvorgänge um. Es wird somit automatisch und vorzugsweise kontinuierlich die Herstellung der Produkte in der industriellen Anlage angepasst, um eine bestimmte Oberflächenqualität der hergestellten Produkte zu gewährleisten. Beispielsweise bei sicherheitsrelevanten Anpassungen der Prozessparameter kann eine manuelle Freischaltung der geänderten Prozessparameter durch das Bedienpersonal der industriellen Anlage vorgesehen sein. Die manuelle Freischaltung ist jedoch nicht auf sicherheitskritische Anpassungen der Prozessparameter beschränkt.

Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung überträgt die industrielle Anlage Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkt an das Bewertungssystem. Dadurch lassen sich beispielsweise die aktuellen Prozessparameter einfacher und/oder genauer den erfassten Oberflächeneigenschaften bzw. der Oberflächenqualitäten zuordnen.

Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung beeinflussen die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Steuern einer industriellen Anlage, insbesondere einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen, umfassend die Schritte:

Erfassen von Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts,

Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften,

Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage und der Qualität des aktuell hergestellten Produkts gemäß der Bewertung, Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage zur Erreichung einer Qualität eines herzustellenden Produkts auf Basis der erfassten Zusammenhänge, und

Umsetzen der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts erfasst. Die Erfassung kann an unterschiedlichen Orten der industriellen Anlage erfolgen und ist nicht auf das fertig hergestellte Produkt begrenzt. Aus den erfassten Eigenschaften des aktuell hergestellten Produkts wird die Qualität des aktuell hergestellten Produkts abgeleitet. Nachfolgend werden Zusammenhänge zwischen der abgeleiteten Qualität und den aktuellen Prozessparametern der industriellen Anlage abgeleitet. Dadurch können beispielsweise Prozessparameter identifiziert werden, die einen negativen Einfluss auf die Qualität des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts haben. Aus den erfassten Zusammenhängen werden Regeln zur Steuerung der industriellen Anlage abgeleitet, um dadurch eine vorgegebene bzw. gewünschte Qualität des herzustellenden Produkts zu erreichen. Je nach Position der Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts im Prozessteil der industriellen Anlage kann die Qualität des aktuell hergestellten Produkts und/oder die Qualität von zukünftig herzustellenden Produkten durch die abgeleiteten Regeln beeinflusst werden. Die abgeleiteten Regeln werden in einzelne Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage umgewandelt, so dass die gewünschte Qualität erreicht wird.

Nach einer Variante der Erfindung basiert die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts auf einer Bildauswertung. Mittels einer Bildauswertung lassen sich auf einfachste Art und Weise die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts erfassen.

In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung basiert die Bildauswertung auf einer Auswertung des sichtbaren Teils des Lichtspektrums und/oder wenigstens teilweise des nicht-sichtbaren Teils des Lichtspektrums, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. Durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Lichtspektren lassen sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Eigenschaften der Oberfläche des hergestellten Produkts erfassen.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung erfolgt die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts kontinuierlich. Das erfindungsgemäße Verfahren wird somit kontinuierlich ausgeführt und die Herstellung der Produkte in der industriellen Anlage wird kontinuierlich gesteuert. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die in der industriellen Anlage hergestellten Produkte die gewünschten Qualitätsanforderungen erfüllen. Nach einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts an mehreren Orten in der industriellen Anlage. Dadurch kann die Qualität des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkts an unterschiedlichen Orten der industriellen Anlage erfasst und Zusammenhänge mit Prozessparametern der industriellen Anlage aufgedeckt werden. Dabei können bezüglich der Qualität des hergestellten Produkts an einem Ort der industriellen Anlage insbesondere Prozessparameter berücksichtigt werden, die einen Einfluss auf die Qualität des hergestellten Produkts bis zu diesem Ort der industriellen Anlage haben. Insgesamt verbessert die Erfassung der Eigenschaften der

Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts an mehreren Orten in der industriellen Anlage die Genauigkeit des Verfahrens.

In einer zweckmäßigen Variante werden die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts erfasst.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante erfolgt die Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften binär, ordinal oder kontinuierlich. Eine binäre Qualitätsbewertung ist beispielsweise „gut“ oder „schlecht“ bzw. „1“ oder „0“. Eine ordinale Bewertung unterteilt die Qualität des hergestellten Produkts beispielsweise in „sehr gut“, „gut“, „befriedigend“,

„ausreichend“, „mangelhaft“ und „ungenügend“ und eine kontinuierliche Bewertung ist beispielsweise „3,74/10“. Es sind aber auch andere Bewertungen möglich, welche eine Unterscheidung zwischen wenigstens zwei, vorzugsweise mehreren, Bereichen ermöglichen. In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt die Bewertung eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Durch die Berücksichtigung der Anzahl von Oberflächenfehlern und der Art der Oberflächenfehler lässt sich die Qualität des in der industriellen Anlage hergestellten Produkts wesentlich genauer erfassen. Die Anzahl und Art der

Fehler sind unabhängig voneinander, so dass eine hohe Anzahl von kleinen Oberflächenfehlern nicht zwangsläufig eine geringere Qualität bedeutet als eine kleine Anzahl von größeren Oberflächenfehlern, oder umgekehrt. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung wird eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts bestimmt. Durch die Fehlerdichte können lokal gehäuft auftretende Fehler erkannt und mit Prozessparametern in Verbindung gebracht werden, die genau diesen lokalen Bereich mit höherer Fehlerdichte beeinflussen.

Nach einer Variante der Erfindung wird während der Bewertung das hergestellte Produkt in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produkts oder vergleichbare Bereiche. Dadurch können ebenfalls lokal auftretende Fehler identifiziert und mit Prozessparametern in Verbindung gebracht werden, die genau diesen lokalen Bereich beeinflussen.

In einer Variante der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt des Erfassens von Prozessparametern in der industriellen Anlage. Dies kann beispielsweise mittels geeigneter Sensoren erfolgen. Dem erfindungsgemäßen Verfahren stehen dadurch immer aktuelle Prozessparameter zur Verfügung, welche mit der bestimmten Qualität des aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkt in Verbindung gebracht werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten. Es werden also Parameterbereiche ermittelt, mittels welchen eine bestimmte Qualität des hergestellten Produkts erreicht werden kann und/oder es werden Parameterbereiche ermittelt, die einen negativen Einfluss auf die Qualität des hergestellten Produkts haben und daher vermieden werden sollten. In einer zweckmäßigen Variante der Erfindung basiert das Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparameter in der industriellen Anlage und der Qualität des hergestellten Produkts und/oder das Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächste-Nachbar- Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen.

Nach einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Verwaltens von technologischen Rezepturen in einer Rezepturverwaltung, wobei die technologischen Rezepturen die Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage beschreiben. Die technologischen Rezepturen umfassen vorzugsweise Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage genutzt werden. Die Rezepturverwaltung stellt somit Informationen bezüglich der Herstellung von Produkten mit bestimmten Qualitätsparametern und die zugehörigen Prozessparameter bereit. Ausgehend von den technologischen Rezepturen in der Rezepturverwaltung kann die industrielle Anlage eingerichtet werden, um ein spezielles Produkt mit vorgegebenen Qualitätsparametern herzustellen.

Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung werden die technologischen Rezepturen auf Basis der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage angepasst. Die während der Herstellung eines Produkts mit bestimmten Qualitätsparametern vom Analysesystem bestimmten Regeln zu dessen Herstellung werden also gleichzeitig dazu genutzt, die technologische Rezeptur in der Rezepturverwaltung entsprechend anzupassen, so dass bei der nächsten Herstellung des Produkts gemäß dieser technologischen Rezeptur die Erkenntnisse aus der aktuellen Analyse berücksichtigt werden. Somit werden die technologischen Rezepturen aus der Rezepturverwaltung kontinuierlich verbessert.

In einer erfindungsgemäßen Variante werden die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage automatisch in Steuer- und Regelvorgänge umgesetzt. Es wird somit automatisch und vorzugsweise kontinuierlich die Herstellung der Produkte in der industriellen Anlage angepasst, um eine bestimmte Oberflächenqualität der hergestellten Produkte zu gewährleisten. Es kann jedoch auch eine manuelle Freischaltung, beispielsweise durch das Bedienpersonal der industriellen Anlage, vorgesehen sein, insbesondere bei sicherheitskritischen Anpassungen von Prozessparametern.

Gemäß einer zweckmäßigen Variante der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Erfassens von Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage hergestellten Produkte und Berücksichtigen der erfassten Positionsdaten bei der Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Dadurch lassen sich beispielsweise die aktuellen Prozessparameter einfacher und/oder genauer den erfassten Oberflächeneigenschaften bzw. der Oberflächenqualitäten zuordnen.

Nach einer erfindungsgemäßen Variante beeinflussen die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagram eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems für eine industrielle Anlage. Fig. 1 zeigt ein Blockdiagram eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems 1 für eine industrielle Anlage 2, insbesondere für eine Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung von metallischen Bändern oder Blechen.

Die industrielle Anlage 2 umfasst ein Oberflächeninspektionsgerät 3 zur Erfassung von Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts. Das Oberflächeninspektionsgerät 3 ist beispielsweise eine Kamera. Das Oberflächeninspektionsgerät 3 kann ausgebildet sein, um den sichtbaren Teil des Lichtspektrums und/oder mindestens teilweise einen nicht-sichtbaren Teil des Lichtspektrums zu erfassen, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung. Auch können mehrere Oberflächeninspektionsgeräte 3 in der industriellen Anlage 2 vorgesehen sein, um die Eigenschaften des aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts an mehreren Orten der industriellen Anlage 2 zu erfassen. Das wenigstens eine Oberflächeninspektionsgerät 3 erfasst insbesondere die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 1 umfasst ein Bewertungssystem 4 zur Bewertung der Qualität des aktuell hergestellten Produkts auf Basis der mittels des Oberflächeninspektionsgeräts 3 erfassten Eigenschaften. Das Bewertungssystem 4 bewertet die Qualität des hergestellten Produkts beispielsweise binär, ordinal oder kontinuierlich. Bei der Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts kann das Bewertungssystem 4 eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern berücksichtigen. Insbesondere kann vom Bewertungssystem 4 eine Fehlerdichte zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts bestimmt werden. Nach einer erfindungsgemäßen Variante teilt das Bewertungssystem 4 das hergestellte Produkt bei der Bewertung in unterschiedliche Bereiche auf, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produktes oder vergleichbare Bereiche.

Nach einer erfindungsgemäßen Variante überträgt die industrielle Anlage 2 Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkt an das Bewertungssystem 4, wodurch sich die Genauigkeit der Bewertung verbessern lässt.

Ferner umfasst das Steuerungssystem 1 ein Analysesystem 5 zur Erfassung von Zusammenhängen zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage 2 und der Qualität des hergestellten Produkts gemäß dem Bewertungssystem 4 und zur Ableitung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 zur Erreichung einer Qualität eines herzustellenden Produkts. Zur Erfassung der Prozessparameter kann das Analysesystem 5 und/oder die industrielle Anlage 2 geeignete Sensoren umfassen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 werden die Prozessparameter von der industriellen Anlage 2 erfasst und an das Analysesystem 5 übermittelt. Die vom Analysesystem 5 abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 umfassen beispielsweise einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten. Das Analysesystem 5 basiert beispielsweise auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächsten-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 1 umfasst weiterhin ein Automationssystem 6 zur Umsetzung von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage 2. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 umfasst das Automationssystem 6 eine

Rezepturverwaltung 7, wobei die Rezepturverwaltung 7 technologische

Rezepturen zur Fierstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage 2 umfasst. Die technologischen Rezepturen in der

Rezepturverwaltung 7 umfassen Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für die Steuer- und

Regelsysteme der industriellen Anlage 2 genutzt werden. Insbesondere werden die technologischen Rezepturen der Rezepturverwaltung 7 auf Basis der vom Analysesystem 5 abgeleiteten Regeln angepasst.

Das Automationssystem 6 setzt die vom Analysesystem 5 abgeleiteten Regeln vorzugsweise automatisch in Steuer- und Regelvorgänge um, zum Steuern der industriellen Anlage 2.

Die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 beeinflussen ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen.

Es werden also erfindungsgemäß zunächst die Eigenschaften der Oberfläche des aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts erfasst. Auf Basis der erfassten Eigenschaften wird die Qualität des aktuell hergestellten Produkts bewertet. Nachfolgend werden Zusammenhänge zwischen Prozessparametern der industriellen Anlage 2 und der Qualität des aktuell hergestellten Produkts gemäß der Bewertung erfasst. Auf Basis der erfassten Zusammenhänge werde Regeln zum Steuer der industriellen Anlage 2 zur Erreichung einer Qualität des hergestellten Produkts abgeleitet. Nachfolgend werden die erstellten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 in Steuer- und Regelvorgänge für die industrielle Anlage 2 umgesetzt.

Die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts basiert beispielsweise auf einer Bildauswertung, wobei die Bildauswertung auf einer Auswertung des sichtbaren Teils des Lichtspektrums und/oder wenigstens teilweise des nicht-sichtbaren Teils des Lichtspektrums basiert, insbesondere Röntgenstrahlung, IR-Strahlung und/oder UV-Strahlung.

Insbesondere erfolgt die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts kontinuierlich. Ferner kann die Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts an mehreren Orten in der industriellen Anlage 2 erfolgen.

Bei der Erfassung der Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts werden insbesondere die Oberflächenrauheit, die Farbe, die Helligkeit, die chemische Zusammensetzung und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche des in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkts erfasst.

Die Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts auf Basis der erfassten Eigenschaften erfolgt insbesondere binär, ordinal oder kontinuierlich. Die Bewertung berücksichtigt vorzugsweise eine Anzahl von Oberflächenfehlern und/oder die Art von Oberflächenfehlern zur Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts. Diesbezüglich wird insbesondere eine Fehlerdichte bestimmt.

Zweckmäßigerweise wird während der Bewertung das hergestellte Produkt in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt, beispielsweise Unter- und Oberseite eines Bandes oder Bleches, entlang der Längs- oder Breitenrichtung des hergestellten Produkts oder vergleichbare Bereiche.

Die Prozessparameter werden in der industriellen Anlage 2 erfasst und an das Analysesystem 5 übermittelt. Dies erfolgt insbesondere kontinuierlich, beispielsweise mittels geeigneter Sensoren.

Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 umfassen einen Parameterbereich von erlaubten Werten und/oder zu vermeidenden Werten.

Das Erfassen von Zusammenhängen zwischen Prozessparameter in der industriellen Anlage 2 und der Qualität des hergestellten Produkts und/oder das Ableiten von Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 basiert vorzugsweise auf einem Entscheidungsbaum, einem künstlichen neuronalen Netzwerk, einer Support-Vektor-Maschine, einem linearen Regressionsmodell mit oder ohne Regularisierung, einem nächste-Nachbar-Modell oder ähnlichen Systemen oder Modellen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 werden technologische Rezepturen in einer Rezepturverwaltung 7 verwaltet, wobei die technologischen Rezepturen die Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Eigenschaften in der industriellen Anlage 2 beschreiben. Die technologischen Rezepturen umfassen Prozessschritte und/oder Prozessparameter, insbesondere Sollwertvorgaben die als Zielgrößen für Steuer- und Regelsysteme der industriellen Anlage 2 genutzt werden. Insbesondere werden die technologischen Rezepturen auf Basis der abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 angepasst. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 werden vorzugsweise automatisch in Steuer- und Regelvorgänge umgesetzt. Die Regeln zum Steuern der industriellen Anlage 2 beeinflussen ein oder mehrere der folgenden Prozessparameter: Temperaturen, Dicken, Breiten, Längen, Gewichte, Kräfte, Momente, Drücke, Geschwindigkeiten, Stromstärken, Spannungen, Abstände, Volumenströme oder dergleichen.

Ferner können erfindungsgemäß Positionsdaten zu dem aktuell in der industriellen Anlage 2 hergestellten Produkt erfasst und bei der Bewertung der Qualität des hergestellten Produkts berücksichtigt werden. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 1 und/oder das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise für die folgenden Anwendungsbeispiele eingesetzt werden:

Beispiel 1

Steuern eines Warmwalzwerks, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von Zunderresten und/oder eingewalztem Zunder begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern des Warmwalzwerks betreffen beispielsweise die Prozessparameter (Temperaturen, Gasatmosphäre, usw.) für die Fahrweise eines Wiedererwärmungsofens des Warmwalzwerks und/oder die Prozessparameter (Druck, Volumenstrom, Impact, Bewegung, usw.) für die Fahrweise eines Zunderwäschers des Warmwalzwerks.

Beispiel 2

Steuern einer Beize für ein hergestelltes metallisches Band, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von Zunderresten begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Beize betreffen beispielsweise die Prozessparameter (Haspeltemperaturen, Abkühlbedingungen nach dem Wickeln, usw.) eines Warmwalzwerks (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter (Eintauchtiefe der Rollen, Streckgrad, Bandzug (absolut/spezifisch), usw.) eines Zunderbrechers, und/oder die Prozessparameter (Badtemperatur, Turbulenz, Druck, chemische Zusammensetzung, Prozessgeschwindigkeit, usw.) der Beize.

Beispiel 3

Steuern eines Kaltwalzwerks, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich der Rauheit, des Auftretens von Dellen, oder ähnlichen Eigenschaften begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern des Kaltwalzwerks betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2) und/oder die Prozessparameter (Umformgeschwindigkeit, Schmiermittel, Schmiermittelmenge, Abnahmeverteilung, Walzentextur, zulässige Walzenlaufleistung vor Walzenwechsel, usw.) des Kaltwalzwerks.

Beispiel 4

Steuern einer Glühlinie, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von Oxidflecken oder ähnlichen Eigenschaften begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Glühlinie betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2), die Prozessparameter für ein Kaltwalzwerk (siehe Beispiel 3) und/oder die Prozessparameter (Temperatur des Ofens, Temperatur des Bandes, Prozessgeschwindigkeit, Ofenatmosphäre, Sauerstoffpartialdruck, Wasserstoffpartialdruck, Taupunkt, usw.) der Glühlinie.

Beispiel 5

Steuern einer Verzinkungslinie, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von unbeschichteten Stellen und/oder fehlerhaften Schichtdicken begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Verzinkungslinie betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2), die Prozessparameter für ein Kaltwalzwerk (siehe Beispiel 3), die Prozessparameter der Glühlinie (siehe Beispiel 4) und/oder die Prozessparameter (Prozessgeschwindigkeit, Einstellung Air Knife, chemische Zusammensetzung Zinkbad, Temperatur Zinkbad, usw.) der Verzinkungslinie.

Beispiel 6

Steuern einer Verzinnungslinie, wobei die Oberflächenqualität hinsichtlich des Auftretens von unbeschichteten Stellen und/oder fehlerhaften Schichtdicken begutachtet wird. Die abgeleiteten Regeln zum Steuern der Verzinkungslinie betreffen beispielsweise die Prozessparameter für ein Warmwalzwerk (siehe Beispiel 1), die Prozessparameter einer Beize (siehe Beispiel 2), die Prozessparameter für ein Kaltwalzwerk (siehe Beispiel 3), die Prozessparameter der Glühlinie (siehe Beispiel 4), die Prozessparameter einer Verzinkungslinie (siehe Beispiel 5) und/oder die Prozessparameter (chemische Zusammensetzung des Elektrolytbades, Badtemperatur, Stromdichte, Prozessgeschwindigkeit, usw.) der Verzinnungslinie.

Bezugszeichenliste

1 Steuerungssystem

2 Industrielle Anlage 3 Oberflächeninspektionsgerät

4 Bewertungssystem

5 Analysesystem

6 Automationssystem

7 Rezepturverwaltung