タタ・スチール、予測制御装置で焼鈍炉を運用し燃料を8%削減

連続焼鈍は、タタ・スチールで最も価値の高い流れである冷延鋼板の機械的品質を決定し、自動車メーカーが購入するグレードでもある。炉は温度変化が緩慢である一方、鋼種が次々と切り替わるにつれてストリップの質量流量は絶えず変化する。標準的な対策である、温度がずれた後に反応するPID制御では、まさに鋼種の切り替わり時に規格外のストリップが生じていた。

タタ・スチールとインド工科大学ボンベイ校は、毎分、有限期間の最適制御問題を解き、操業上の制約を守りながら切り替えを見越して炉温を導くモデル予測制御（MPC）の監視層を構築した。システムは2023年1月に完全稼働した。

結果は推定ではなく測定された。焼鈍製品の20%がプレミアム品質基準を満たし、燃料消費量とCO2排出量はそれぞれ年間で鋼材1トン当たり8%減少した。このプロジェクトにより、タタ・スチールとインド工科大学ボンベイ校は2024年INFORMS Franz Edelman賞の最終候補となり、Franz Edelman Academyに選出された。

炉に反応するのではなく、1分先を予測する

地味な方法はPIDループをより強く調整することだったが、それでも損害が生じた後にしか反応できない。

MPCは炉の予測可能性を活用する。切り替えは計画されているため、外乱は到来する前に分かっている。

品質と燃料は、責任を押し付け合う2つの部門ではなく、1つの最適化として扱われた。

効果は物理的かつ監査済みである。トン当たり燃料8%削減、生産量の20%がプレミアムグレード。

緩慢な産業プロセスは反応型制御に勝る。プラントが操作盤より数分遅れる場合、勝者は先を計画する。切り替えを予測し、後から修正しない。

2023年1月から完全稼働しているMPCシステムは、鋼種変更時に焼鈍ラインを制約内に保っている。この取り組みは2024年Franz Edelman賞の最終候補となり、タタ・スチールとインド工科大学ボンベイ校をFranz Edelman Academyに選出し、自動車用鋼材におけるタタ・スチールの地位を強化した。