(57)【要約】【課題】  プロセスの状態を適切に把握し誤判断を防止する。【解決手段】  本発明の一態様は、評価値計算部１５とグラフ作成部１６を備える。評価値計算部１５は、各計測装置５１から出力される多次元のプロセスデータに基づいて分類されたクラスターに対し、評価値を計算する対象範囲を示す評価値計算範囲においてクラスターごとに評価値を計算する。グラフ作成部１６は、各クラスターのグラフ要素の色相を、上記評価値計算範囲におけるクラスターの評価値と、グラフ要素の基準となる色相に対応する色基準評価値とに基づいて決定し、指定された表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターに属するノードの数を表すグラフを作成して出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象プラントに設置された複数種類の計測装置から出力される多次元のプロセスデータに基づいて分類されたクラスターに対し、前記クラスターの評価項目の値である評価値を計算する対象範囲を示す評価値計算範囲において、前記クラスターごとに評価値を計算する評価値計算部と、
前記評価値計算部で計算された前記評価値計算範囲における前記クラスターの評価値と、グラフ要素の基準となる色相に対応する色基準評価値とに基づいて、各クラスターの前記グラフ要素の色相を決定し、指定された表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターに属するノードの数を表すグラフを作成して出力するグラフ作成部と、を備える
プロセス状態解析装置。
【請求項２】
前記評価値計算部は、前記評価値計算範囲が変更された場合には、変更後の評価値計算範囲において前記クラスターごとに評価値を再計算し、
前記グラフ作成部は、前記評価値計算範囲内の前記クラスターごとに再計算した前記評価値を用いて、前記指定された表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターに属するノードの数を表すグラフを再作成する
請求項１に記載のプロセス状態解析装置。
【請求項３】
前記グラフ作成部は、前記色基準評価値が変更された場合には、前記評価値計算範囲における前記クラスターの評価値と、変更後の色基準評価値とに基づいて、各クラスターのグラフ要素の色相を決定し、指定された表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターに属するノードの数を表すグラフを再作成する
請求項１に記載のプロセス状態解析装置。
【請求項４】
前記クラスターのグラフ要素の色相は、前記評価値計算範囲における前記クラスターの評価値と前記色基準評価値との、大小関係及び差分の大きさによって決定される
請求項２又は３に記載のプロセス状態解析装置。
【請求項５】
前記グラフ作成部は、色限度評価値が設定されている場合には、前記クラスターの評価値と前記色基準評価値との差分の大きさが、前記色限度評価値と前記色基準評価値との差分の大きさを超える前記クラスターのグラフ要素の色相を、前記色限度評価値に対応する色相と同じ色相に決定する
請求項４に記載のプロセス状態解析装置。
【請求項６】
前記評価値計算範囲及び前記色基準評価値を入力する入力部と、
前記グラフ作成部で作成された前記グラフを含む画面を表示する表示部と、を備える
請求項２又は３に記載のプロセス状態解析装置。
【請求項７】
対象プラントに設置された複数種類の計測装置から出力される多次元のプロセスデータに基づいて分類されたクラスターに対し、前記クラスターの評価項目の値である評価値を計算する対象範囲を示す評価値計算範囲において、前記クラスターごとに評価値を計算する処理と、
前記評価値計算範囲における前記クラスターの評価値と、グラフ要素の基準となる色相に対応する色基準評価値とに基づいて、各クラスターの前記グラフ要素の色相を決定し、指定された表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターに属するノードの数を表すグラフを作成する処理と、
前記グラフを表示部に出力する処理と、を含む
プロセス状態表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視対象プラントのプロセスの状態を解析するプロセス状態解析装置及びプロセス状態表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の製造工程において、不良品が発生した際、不良要因の探索に時間を要すると損失が拡大する。損失抑制のためには、不良要因の早期絞り込み及び品質変化の早期発見が必要である。これを支援するために、製造プラントに、各種計測装置（センサー）を設置し、各種計測装置から各製造プロセスの実績値を収集して多変量解析する方法が検討されている。例えば、特許文献１及び特許文献２に記載された技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、製造プロセスデータにマハラノビダス・タグチ法（ＭＴ法）を適用して正常／異常（品質が合格／不合格）の判定処理を行い、判定結果を表示画面に表示することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、プラントの運転データをクラスタリングしてカテゴリーに分類し、カテゴリーごとに運転データの代表値を計算し、代表値の類似度に応じて各カテゴリーの識別情報を２次元にマッピングし、運転データに基づく各カテゴリーの評価値を第３の軸とする３次元のグラフで示す方法が記載されている。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、プラントに設置された計測装置の計測値（製造プロセスデータ、運転データ）に基づいて評価値を算出している。これらの２つの特許文献に記載された方法は、プラントの異常診断に特に有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１７５４３７号
【特許文献２】特開２０１８−０４９３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、工業製品の製造工程では、購入部材の品質、プロセス制御指示、設備状態、作業員の技能等、プロセス状態の変化は多種多様であり、不連続な変化が頻繁に起こったり消滅したりする。変化のパターンとしては、少数、多種、未経験という特徴がある。
【０００８】
一方、工業製品の製造工程では、例えば設備の校正による計測ベース値のシフト、製品型式の切り替えによるプロセス制御指示の切り替え等、計測値が大きく変化してもよいプロセス状態の変化も多い。そのため、計測値に基づく評価値を用いた異常診断には、正常であるのに異常と判断するいわゆる虚報が多く含まれることになる。逆に言うと、計測値に基づく評価値を用いた異常診断は、品質不良につながる変化が埋もれて見逃される可能性がある。未計測因子の変化は、多次元データ解析で直接見つけることはできない。
【０００９】
上記の状況に鑑み、本発明は、プロセスの状態を適切に把握し誤判断を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様のプロセス状態解析装置は、評価値計算部とグラフ作成部を備える。
評価値計算部は、対象プラントに設置された複数種類の計測装置から出力される多次元のプロセスデータに基づいて分類されたクラスターに対し、そのクラスターの評価項目の値である評価値を計算する対象範囲を示す評価値計算範囲において、クラスターごとに評価値を計算する。
グラフ作成部は、各クラスターのグラフ要素の色相を、上記評価値計算部で計算された評価値計算範囲におけるクラスターの評価値と、グラフ要素の基準となる色相に対応する色基準評価値とに基づいて決定し、指定された表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターに属するノードの数を表すグラフを作成して出力する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の少なくとも一態様によれば、プロセスの状態を適切に把握し誤判断を防止することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】シンプソンのパラドックスの一例を示す。
【図２】シンプソンのパラドックスの別の例を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るプラント監視システムの全体構成例及びプロセス状態解析装置の機能構成例を示す図である。
【図４】プロセス実績データベースに格納されるプロセス実績データの例を示す図である。
【図５】プロセス実績データを前処理した状態を示す図である。
【図６】クラスター結果データ格納部に格納されるクラスターデータの例を示す図である。
【図７】適応共鳴理論（ＡＲＴ）を利用したクラスタリングの概要を示す図である。
【図８】グラフ表示画面作成部が作成するグラフ表示画面（積上げ棒グラフ）の例を示す図である。
【図９】プロセス状態解析装置が行う処理の手順例を示すフローチャートである。
【図１０】評価値計算部及びグラフ表示画面作成部による処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】グラフ表示画面作成部が行う、各クラスターのグラフ要素の色相の計算処理を示すフローチャートである。
【図１２】第１の実施形態の第１の変形例に係るグラフ（折れ線グラフ）の例を示す図である。
【図１３】第１の実施形態の第２の変形例に係るグラフ表示画面（ヒストグラム）の例を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係るグラフ（積上げ棒グラフ）の一例を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係るグラフ（積上げ棒グラフ）の他の例を示す図である。
【図１６】第２の実施形態の第１の変形例に係るグラフ（積上げ棒グラフ）の例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態の第２の変形例に係るグラフ（積上げ棒グラフ）の例を示す図である。
【図１８】第４の実施形態に係るプロセス状態解析装置の機能構成例を示す図である。
【図１９】プロセス状態解析装置が備えるコンピューターのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
上述したように、工業製品の製造工程では、プロセスの変化は多種多様であり、不連続な変化が頻繁に起こったり消滅したりする。また、変化のパターンとしては、少数、多種、及び未経験という特徴がある。発明者らは、これらの点を考慮し、プロセスの変化を適切に抽出するには教師なしクラスタリングが適すると考えた。すなわち、工業製品の製造工程における状態を表す評価値には、結局そのクラスターで不良品が生じた製品の割合を示す不良率が適する。ここで、以下の問題がある。
【００１５】
製造プロセスは状態の変化が多く、同一の製造ライン及び製造製品であっても、問題とされる不良率の閾値は一定しない。例えば、不良品を判定する閾値は、歩留まりと生産高のバランスから、製造プラントが最も利益率の高い状態を維持する値に設定される。それゆえ、計測値から異常値を判断したり、異常の程度を予め閾値として決めたりすることが困難である。また、不良の発生が問題になる場合でも、プロセスの状態の変化は計測されていないことが多い。
【００１６】
上記問題を解決する手段の一つとして、本発明の第１の実施形態は次のように構成される。
（１）製品個体又はロット等と紐づく複数の製造実績データを、（既知の）教師なしクラスタリング法によりクラスターに分類
（２）集計単位時間（設定時間）ごとに各クラスターのノード数を積み上げた棒グラフを作成
（３）棒グラフの色は、各クラスターの評価値(本実施形態では不良率)と色分け基準値に基づき計算
（４）クラスターの評価値を計算する対象期間を示す評価値計算範囲（後述する図１０参照）と色分け基準値とを、グラフ表示画面から人が入力可能とし、入力値に応じて評価値とグラフ色を計算（再計算）し描画内容を更新。
【００１７】
上記の構成（３）及び（４）は、同一のクラスターでも、評価値計算範囲の違いによって評価値が逆転しうる、シンプソンのパラドックスと呼ばれる判断ミスを減らすことが可能となる。また、上記の構成（３）及び（４）は、評価値に影響を与える計測されていない因子の存在を人が推定することを助ける。以下にその詳細を説明する。
【００１８】
［評価値計算範囲］
図１は、シンプソンのパラドックスの一例を示す。図１は、クラスタリングした結果の２つのクラスターを想定し、評価値として不良率［％］を算出した例である。対象製品について、毎日クラスターごとに、最終検査結果が良（Ｐａｓｓ）又は不良（Ｆａｌｓｅ）の個数が集計される。この例では、図１に示すように、１月３日〜１月７日の５日間において、クラスター１は、日々の評価値（不良率）は１０％で一定している。クラスター２では、前半の３日間は不良率がゼロであり、後半の２日間は不良率が２５％と比較的高い。
【００１９】
この場合、５日間全体を対象に不良率を算出すると、クラスター１の不良率は１０％、クラスター２の不良率は６．９％となり、クラスター１の方が高い。しかし、１月６日〜１月７日の２日間を対象とすると、クラスター１の不良率は１０％、クラスター２の不良率は２５％となり、クラスター２の方が高くなる。このように、クラスターというパラメーターの他に期間（時間）というパラメーターを追加したことで、評価値が逆転する、いわゆるシンプソンのパラドックスが生じうる。
【００２０】
図２は、シンプソンのパラドックスの別の例を示す。この例では、図２に示すように、１月３日〜１月７日の５日間について、日々の不良率は、クラスター１とクラスター２とで同一である。それにもかかわらず、５日間全体の不良率は、クラスター１では８．７％、クラスター２では２０．４％と、クラスター２の方が高くなる。５日間全体の不良率は、日々の生産高のばらつきの影響を受けたもので、適切な評価値とは言えない。これに対し、１月６日〜１月７日の２日間を対象とすると、クラスター１及びクラスター２ともに不良率は２５％である。
【００２１】
以上の２つの例についてさらに考察すると、図１の例では、１月６日〜１月７日の２日間に、クラスター２だけが影響を受ける、非計測の（収集済みのプロセスデータに現れない）何らかの変化が生じた可能性が示唆される。一方、図２の例では、クラスターの種類に関わらず、不良率が日を追うごとに上昇しており、非計測の何らかの変化が増大している状況が示唆される。
【００２２】
このように、評価値計算範囲を即座に広げたり狭めたりしてクラスター間の評価値の変化を比較できるようにすることで、非計測因子の異常の存在に管理者が気づくことを助ける。なお、評価値計算範囲の定義は、日時などの時間軸に限定されない。評価値計算範囲を、データ数、型式、製造サイト等、プロセスデータを分割可能な他のパラメーターを用いて定義してもよい。
【００２３】
［色基準評価値］
次に、色基準評価値及び色上限評価値について説明する。
上述したように本発明は、設定された評価値計算範囲に基づく評価値に応じてグラフ要素の色相を変化させる構成である。色基準評価値は、グラフ要素の色を複数の色相で表し、その程度を濃さで示すための基準値である。例えばグラフ要素の色を赤と青の２色相で表す場合、評価値が色基準評価値より大きいほど赤を濃く（赤の成分を多く）、色基準評価値より小さいほど青を濃くする（青の成分を多くする）。以下の説明において、色相を単に「色」と称することがある。
【００２４】
例えば、評価値に不良率を適用した場合、その下限値は０％であるため、計算された評価値が色基準評価値と同じときに青の濃さ（成分）を０として、評価値が０％に近づくほど青を濃くする。
【００２５】
一方、不良率の上限値は理論的には１００％であるが、実際には低いレベルであることが多い。また、不良率以外のパラメーターの場合は上限が無い場合もある。色基準評価値を低く設定した場合でもクラスター間の色（濃さ）の違いを管理者が見分けやすくするため、また、評価値に上限値がないパラメーターが使われた場合のため、赤を最も濃くする色上限評価値を指定する。計算された評価値が色上限評価値と同じか超えるときに赤の濃さを最大とし、評価値が色基準評価値に近いほど赤を薄くする。
【００２６】
このように、図１及び図２の例に対し、評価値計算範囲を変えながらクラスター１及びクラスター２の評価値の違い、並びに評価値の大小が逆転する様子を確認しようとする場合、色基準評価値及び／又は色上限評価値を適宜変更することで、管理者は、プロセス状態を直観的に素早く把握することが可能となる。これは、上述した非計測因子の異常（変化）の存在に管理者が気づくことを助ける。
【００２７】
［プラント監視装置の全体構成］
以下、本発明の第１の実施形態に係るプラント監視システムの全体構成及びプロセス状態解析装置の機能構成について説明する。本実施形態では、プラント監視システムの監視対象として製造プラントを想定している。ただし、本発明は、製造プラント等の計測値（プラントデータ）のばらつきや変化が多いプラントに適用して好適であるので、製造プラント以外のプラントにも適用可能であることは勿論である。
【００２８】
図３は、第１の実施形態に係るプラント監視システム１の全体構成例及びプロセス状態解析装置１０の機能構成例を示す図である。プラント監視システム１は、プロセス状態解析装置１０、入出力装置３０、プロセス実績データ収集装置４０、及びプロセスデータ計測装置群５０から構成される。
【００２９】
入出力装置３０は、例えば、キーボード又はマウスなどの入力装置を有する入力部であり、管理者がプロセス状態解析装置１０に対しデータを入力及び／又は登録する際に用いられる。また、入出力装置３０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイなどの表示装置（表示部）、及びプリンターなどの印字出力装置を有する出力部である。入出力装置３０は、プロセス状態解析装置１０による解析対象の製造プラントの解析結果、或いはプロセス状態解析装置１０の管理者のための対話的な処理のための画面を表示する。
【００３０】
プロセス実績データ収集装置４０は、ネットワーク回線Ｎを介してプロセスデータ計測装置群５０と接続されているデータサーバーシステムである。プロセス実績データ収集装置４０は、プロセスデータ計測装置群５０の複数種類の計測装置５１から送信されたプロセスデータを、通信Ｉ／Ｆ４１を介して取得し、プロセス実績データベース４２に格納する。プロセス実績データベース４２は、プロセスデータを時系列に格納する。本明細書では、プロセス実績データベース４２に格納されたプロセスデータを「プロセス実績データ」と称する。
【００３１】
また、プロセス実績データ収集装置４０は、通信Ｉ／Ｆ４１とネットワーク回線Ｎを介して、プロセス実績データ要求に応じたプロセス実績データを返す。プロセス実績データ収集装置４０として、一般的にＭＥＳ（Manufacturing Execution System）と呼ばれるシステムが市販され広く用いられている。
【００３２】
プロセスデータ計測装置群５０は、製造ラインに配置された計測装置５１の集まりである。計測装置５１は、各々が不図示の通信Ｉ／Ｆとデータ処理部とを有し、製造設備又は検査設備に設置されたセンサが読み取った計測値又は現場作業員が入力した情報を、デジタル化処理し、ネットワーク回線Ｎへ送信する。また、計測装置５１は、例えばＡ／Ｄ変換処理、平滑化処理（ノイズ除去）、或いは正規化処理などを実行してもよい。
【００３３】
計測装置５１は、データの汎用的な取得、処理、及び通信の機能があればよい。そのため、加工設備、洗浄設備、組立設備、及び検査設備等のオートメーション化された設備の他、現場作業員が操作する携帯電話端末、タブレット型端末、及びＰＣ（Personal Computer）等の端末装置を計測装置５１として使用できる。
【００３４】
このように、プロセス実績データベース４２に格納されるプロセス実績データは、プロセスデータ計測装置群５０及びプロセス実績データ収集装置４０の連携により収集、蓄積される。
【００３５】
図４に、プロセス実績データベース４２に格納されているプロセス実績データ４２Ｄの例を示す。プロセス実績データ４２Ｄは、計測装置５１が計測値を取得した「日時」、「計測項目」及び「計測値」（図４では「値」）が、製造ラインで製造される製品の「個体識別番号」と紐づいた形で保存されたものである。プロセス実績データ４２Ｄの各レコードに付与された「プロセス識別コード」は、前処理条件の決定及び前処理を効率化するための情報であるが、必須ではない。
【００３６】
図４の例は、プロセス実績データ４２Ｄの各レコードを見やすく並べている状態である。実際のプロセス実績データ４２Ｄの格納状態は、データベースシステムの書式に合わせて保存されたものとなる。また、データベースには、例えばリレーショナル形式でデータの保存が行われるリレーショナルデータベースを用いることができる。
【００３７】
［プロセス状態解析装置］
プロセス状態解析装置１０は、図３に示すように、データ処理手段として、入出力制御部１１、データ取得部１２、データ前処理部１３、クラスター分析部１４、評価値計算部１５、及びグラフ表示画面作成部１６を備える。また、プロセス状態解析装置１０は、データ格納手段として、プロセス実績データ格納部１８、クラスター条件格納部１９、及びクラスター結果データ格納部２０を備える。さらに、プロセス状態解析装置１０は、データインターフェースとして通信Ｉ／Ｆ１７、ユーザーインターフェースとして入出力装置３０を備える。これらは相互に内部バス２５を介してアクセス可能に接続されている。
【００３８】
入出力制御部１１は、入出力装置３０から入力及び／又は登録されるデータを受け付ける処理を行う。また、入出力制御部１１は、クラスター条件の入力画面、クラスター結果の表示画面、及びグラフ表示画面等の画像データを入出力装置３０へ送信する。
【００３９】
データ取得部１２は、プロセス実績データ収集装置４０のプロセス実績データベース４２に蓄積されたプロセス実績データを、ネットワーク回線Ｎ及び通信Ｉ／Ｆ１７を介して取得し、プロセス実績データ格納部１８に格納する。
【００４０】
データ前処理部１３は、内部バス２５を介してプロセス実績データ格納部１８へアクセスし、プロセス実績データ格納部１８に格納されたプロセス実績データから、クラスター条件格納部１９のクラスター条件に基づいて後述する適応共鳴理論（Adaptive Resonance Theory;ART）によるクラスター処理の入力ノードとなるデータを取り込む。そして、データ前処理部１３は、その取り込んだデータを、クラスター処理（以下「ＡＲＴ処理」とも称する。）の入力ノードとなるように０から１の間の値に規格化する。そして、データ前処理部１３は、内部バス２５を介してクラスター分析部１４へ規格化後のデータを転送する。
【００４１】
図５は、プロセス実績データ４２Ｄを前処理した状態を示す。前処理済みのプロセス実績データ１３Ｄは、「データ識別番号」と、各計測項目の「計測値」とが紐づいて構成される。図５の例では、計測項目として、“部品Ａ圧入圧力”、及び“部品Ａ圧入距離”が記載されている。
【００４２】
クラスター分析部１４は、入出力制御部１１を介して入出力装置３０からクラスター条件を受け付け、クラスター条件格納部１９に格納する。また、クラスター分析部１４は、クラスター条件格納部１９に格納されたクラスター条件に基づき、プロセス実績データに対して相互に近い関係にあるデータをまとめて、グループ（クラスター）を定義するクラスタリングを行う。そして、クラスター分析部１４は、クラスタリングにより作成したクラスターデータを、クラスター結果データ格納部２０に格納する。このようにクラスター分析部１４は、監視対象の製造プラントに設置された各種計測装置５１から出力される多次元の計測データ（プロセスデータ）を、クラスター条件に従って、データ相互の関係の近さ（類似度）に応じて複数のクラスター（「カテゴリー」とも呼ばれる）に分類する。
【００４３】
図６は、クラスター結果データ格納部２０に格納されるクラスターデータ２０Ｄの例を示す。クラスターデータ２０Ｄは、「データ識別番号」によって、「クラスター番号」、計測値を取得した「日時」、及び製品に対する「最終検査結果」が紐づけられている。なお、本実施形態では、クラスターを番号（数字）により識別しているが、識別情報には文字又は記号を用いてもよい。
【００４４】
［クラスタリング］
以下、適応共鳴理論（ＡＲＴ）を利用したクラスタリングの概要について説明する。本実施形態のクラスタリングでは、前処理済みのプロセス実績データから、クラスター条件に従って、類似度に応じてクラスター番号を求めたクラスターデータをクラスター結果データ格納部２０に格納する。クラスタリング技術としていくつかの手法が公知である。本実施形態では、そのうちＡＲＴを用いるが、他のクラスタリング技術を用いてもよい。
【００４５】
本発明は、教師なしクラスタリングの弱点を補完するために発明されたものである。しかし、本発明は、教師ありクラスタリング、決定木、サポートベクターマシン等、各種のパターン分類技術を使用して分類したグループ（クラスター）に対しても、未計測の因子の変化を探索したり、評価値の基準を変えてグループ（クラスター）を評価したりする上で有効に働く。
【００４６】
（ＡＲＴ）
ＡＲＴは、多次元のデータをその類似度に基づき複数のクラスターに分類する。ＡＲＴの構成及びＡＲＴを用いたデータ分類方法の一例は、例えば特開２００５−２５８６４９号公報に記載されている。したがって、ここでは詳細な説明を割愛し、ＡＲＴを用いたデータ分類方法の概要のみ図７を用いて説明する。
【００４７】
図７は、適応共鳴理論（ＡＲＴ）を利用したクラスタリングの概要を示す。図７上段は前処理済みのデータをグラフ化したもので、横軸は時刻、縦軸は正規化済みのデータの値（計測値）を示す。
【００４８】
ＡＲＴは多次元のデータを扱うことができるが、ここでは、データを単純化し、図７上段に示す２次元のデータ（計測項目ａ、計算項目ｂ）を分類する場合について考える。この２次元のデータをクラスター分析部１４に入力すると、例えば、計測項目ａの値が大きくかつ計測項目ｂの値が小さい、領域１のデータは同一のクラスター（クラスター番号“１”）に分類される（図７下段）。
【００４９】
また、領域２のデータは、領域１のデータとは計測項目ａと計測項目ｂの関係（差分）が異なるため、別のクラスター（クラスター番号“２”）に分類される。同様に、領域３及び領域４のデータは、それぞれ別のクラスターに分類される。クラスター分析部１４は、図５に示す、多次元の前処理済みのプロセス実績データをＡＲＴにより分類する。
【００５０】
ＡＲＴ処理では、既存クラスター（カテゴリー）に該当しないデータが入力されると、新規にクラスターを作成して番号を割り当てる。すなわち、クラスター分析部１４が判定したクラスター番号が、既に分類されたクラスター番号とは異なるとき、何らかの理由でプロセス実績データに変化が生じたと考えられる。
【００５１】
評価値計算部１５は、監視対象プラントに設置された各種計測装置５１から出力される多次元のプロセスデータの分布に基づいて分類されたクラスターに対し、後述する評価値計算範囲において、クラスターごとに評価値を計算する。
【００５２】
グラフ表示画面作成部１６（グラフ作成部の一例）は、各クラスターのグラフ要素の色相を、評価値計算部１５で計算された、評価値計算範囲におけるクラスターの評価値と、グラフ要素の基準となる色相に対応する評価値である色基準評価値とに基づいて決定する。そして、グラフ表示画面作成部１６は、指定された表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターに属するノードの数を表すグラフを含む表示画面（後述する図８のグラフ表示画面６０１）を作成して出力する。評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６は、後述する指定された条件に従って評価値を数秒間隔で再計算し、グラフを再描画する。
【００５３】
［プロセス状態解析装置の処理］
次に、プロセス状態解析装置１０が行う処理の手順について説明する。
図９は、プロセス状態解析装置１０が行う処理の手順例を示すフローチャートである。まず、プロセス状態解析装置１０が待機状態にあるとき（Ｓ１）、解析開始のトリガーを受けるとプロセス状態解析装置１０はステップＳ２に進む。以降、プロセス状態解析装置１０は、順にステップを進んでいく。
【００５４】
次いで、データ取得部１２が、プロセス実績データ収集装置４０に収集されプロセス実績データベース４２に蓄積されたプロセス実績データを、ネットワーク回線Ｎ及び通信Ｉ／Ｆ１７を介して取得し、プロセス実績データ格納部１８に格納する（Ｓ２）。
【００５５】
次いで、データ前処理部１３が、入出力制御部１１を介して入出力装置３０から前処理条件を受け付けて、クラスター条件格納部１９に格納する（Ｓ３）。
【００５６】
次いで、データ前処理部１３は、プロセス実績データ格納部１８に格納されたプロセス実績データを読み出し、クラスター条件格納部１９に格納された前処理条件に基づき前処理し、前処理したデータをプロセス実績データ格納部１８に追加、格納する（Ｓ４）。
【００５７】
ここで、ステップＳ４におけるデータ前処理部１３によるデータの前処理の手順について説明する。データの前処理は、以下の手順による。まず、データ前処理部１３は、プロセス実績データにデータ識別番号（図５参照）を付与する。そして、データ前処理部１３は、データ識別番号を付与したプロセス実績データを個体識別番号（図４参照）と一意に紐づけ、日時の古い順に並べる。このとき、一つの製品個体が複数のプロセスを通るため、個体識別番号と紐づく日時も複数存在する。そこで、並べ替えに用いる日時は、予め複数のプロセスの中から決めた一つのプロセスの通過日時に統一する。
【００５８】
次に、データ前処理部１３は、プロセス実績データに対し、計測項目ごとに計測値が０から１の範囲に分布するように計測値を正規化する。計測項目等の文字データの項目は除外する。なお、正規化後の計測値が重複する場合には、日時が新しいデータを残し、他のデータは除外する。その他、データ前処理部１３は、管理者によって予め入出力装置３０から入力されて、クラスター条件格納部１９に格納されている前処理条件（図示略）に基づいてデータの抽出、計算を行う。
【００５９】
本実施形態で利用する前処理条件の情報には、クラスタリングの対象とするプロセス実績データの時系列的範囲、クラスタリングの対象とする計測項目、及び各計測項目の正規化の上限値及び下限値がある。
【００６０】
図９のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ４の処理後、クラスター分析部１４が、入出力制御部１１を介して入出力装置３０からクラスター条件を受け付けて、クラスター条件格納部１９に格納する（Ｓ５）。
【００６１】
次いで、クラスター分析部１４が、クラスター条件格納部１９に格納されたクラスター条件に基づいて、前処理済みのプロセス実績データをクラスタリングしてクラスターデータを作成し、クラスター結果データ格納部２０に格納する（Ｓ６）。
【００６２】
次いで、クラスター分析部１４は、クラスター結果データ格納部２０に格納されたクラスターデータと前処理済みのプロセス実績データとを結合し、クラスター結果データ格納部２０に追加、格納する（Ｓ７）。
【００６３】
次いで、プロセス状態解析装置１０は、予め決めた初期値の評価値条件（評価値計算範囲、集計単位時間等）及び色条件（色基準評価値、色上限評価値等）に基づいて、クラスターの評価値及びグラフ要素の色を計算し、グラフ表示画面を作成する（Ｓ８）。ここでは、評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６が、クラスターデータと、入出力制御部１１を介して入出力装置３０から取得した評価値条件及び色条件とに基づき、クラスターの評価値及びグラフ要素の色を計算してグラフ表示画面を作成する。このステップＳ８の処理の詳細については後述する。
【００６４】
ステップＳ８の処理後、プロセス状態解析装置１０は処理を終了し（Ｓ９）、待機状態（Ｓ１）に戻る。入出力制御部１１は、グラフ表示画面作成部１６により作成されたグラフ表示画面の画像データを入出力装置３０に出力する。これにより、入出力装置３０においてグラフ表示画面が表示される。
【００６５】
［グラフ表示画面］
ここで、グラフ表示画面作成部１６により作成されるグラフ表示画面について説明する。
図８は、グラフ表示画面作成部１６が作成するグラフ表示画面６０１の例を示す。グラフ表示画面６０１には、評価開始日時入力枠６０４、評価終了日時入力枠６０５、色基準評価値入力枠６０６、色上限評価値入力枠６０７、グラフ６０２、及びグラフ凡例６０３が配置される。さらに、グラフ表示画面６０１には、集計単位時間入力枠６１０、グラフ表示開始日時入力枠６０８、及びグラフ表示終了日時入力枠６０９が配置される。各入力枠６０４〜６１０には、管理者が値を入力する前は、予め決めた初期値が入力されている。
【００６６】
評価開始日時入力枠６０４は、管理者が入出力装置３０を操作して、クラスターの評価を開始する日時を指定するための入力欄である。また、評価終了日時入力枠６０５は、クラスターの評価を終了する日時を指定するための入力欄である。本実施形態では、評価開始日時と評価終了日時によって設定される期間を、評価値計算範囲とする。評価値計算範囲は、分類されたクラスターに対し、当該クラスターの評価値を計算する対象期間である。評価値計算部１５は、評価値計算範囲において、クラスターごとに評価値を計算する。
【００６７】
色基準評価値入力枠６０６は、管理者が入出力装置３０を操作して、グラフ要素の基準となる色相に対応する評価値（色基準評価値）を指定するための入力欄である。また、色上限評価値入力枠６０７は、第２の色（例えば赤）の成分を最大とする上限の評価値（以下「色上限評価値」と称す。）を指定するための入力欄である。ここでは、色上限評価値入力枠６０７を例に挙げたが、色上限評価値入力枠６０７に代えて又は色上限評価値入力枠６０７の他に、第１の色（例えば青）の成分を最大とする下限の評価値（以下「色下限評価値」と称す。）を指定するための入力欄を設けてもよい。色上限評価値及び色下限評価値は、色限度評価値の一例である。
【００６８】
本実施形態では、グラフ要素の色相を決定するために、色基準評価値と色上限評価値を管理者が入力する入力枠が設けてある。そして、色基準評価値（色分け基準値）に対応するグラフ要素の色を白とし、評価値が色基準評価値よりも低くなるほど第１の色（青）の成分が多くなるように構成されている。また、評価値が色基準評価値よりも高くなるほど第２の色（赤）の成分を多くし、評価値が色上限評価値と同じ（実質的に同じ場合を含む）又は色上限評価値を超えるとき第２の色（赤）の成分が最大となるように構成される。
【００６９】
集計単位時間入力枠６１０は、管理者が入出力装置３０を操作して、プロセス実績データの集計を行う単位となる時間を指定するための入力欄である。
【００７０】
グラフ表示開始日時入力枠６０８とグラフ表示終了日時入力枠６０９は、グラフの表示期間を指定するためのものである。グラフ表示開始日時入力枠６０８は、管理者が入出力装置３０を操作して、グラフの表示を開始する日時を指定するための入力欄である。また、グラフ表示終了日時入力枠６０９は、グラフの表示を終了する日時を指定するための入力欄である。
【００７１】
グラフ６０２には、プロセス状態を示すグラフが表示される。図８の例では、グラフ６０２として、時系列（日時順）の積み上げ棒グラフが表示されている。グラフ６０２の横軸は日時、縦軸は製品数［個］を表す。グラフ凡例６０３は、クラスター番号と色相との対応が示されている。色相は、当該クラスターの評価値と、色基準評価値及び色上限評価値とに応じて決定される。図中の（Ｂ）及び（Ｒ）はそれぞれ、グラフ要素の色味が青及び赤であることを表し、（Ｗ）は白を表す。これらの文字は実際のグラフ表示画面には表示されない。
【００７２】
図８の例では、クラスター３の評価値が色上限評価値“２０”と同じ又はそれを超える値であり、クラスター３のグラフ要素の赤が、クラスター４の赤よりも濃いことを示している。以下、データ処理の詳細を説明する。
【００７３】
［評価値計算部及びグラフ表示画面作成部の処理］
次に、ステップＳ８における評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６による処理の詳細について説明する。図１０は、ステップＳ８における評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６による処理の詳細な手順例を示すフローチャートである。
【００７４】
（評価値計算）
まず、評価値計算部１５は、グラフ表示画面６０１（図８参照）のグラフ表示開始日時入力枠６０８とグラフ表示終了日時入力枠６０９に入力された、グラフ表示開始日時及びグラフ表示終了日時に基づき、クラスター結果データ格納部２０から、グラフ表示期間内のクラスターデータを抽出する（Ｓ１１）。
【００７５】
次いで、評価値計算部１５は、集計単位時間入力枠６１０に入力された集計単位時間ごとに、各クラスターに属するノード（本実施形態では製品）の個数を算出する（Ｓ１２）。
【００７６】
次いで、評価値計算部１５は、評価開始日時入力枠６０４及び評価終了日時入力枠６０５に入力された評価開始日時及び評価終了日時に基づき、評価値計算期間（評価値計算範囲）内のクラスターデータを抽出する（Ｓ１３）。
【００７７】
次いで、評価値計算部１５は、抽出したクラスターデータについて、予め指定された計測項目の値に基づき、各クラスターの評価値を算出する（Ｓ１４）。本実施形態では、計測項目として“最終検査結果”の値を用いる。
【００７８】
次いで、グラフ表示画面作成部１６は、クラスターデータと、色基準評価値入力枠６０６に入力された色基準評価値と、色上限評価値入力枠６０７に入力された色上限評価値とに基づき、各クラスターのグラフ要素の色相を算出する（Ｓ１５）。
【００７９】
最後に、グラフ表示画面作成部１６は、日時（グラフ表示期間）を横軸にし、集計単位時間ごとのクラスター数を積み上げた棒グラフを描画する（Ｓ１６）。各クラスターのグラフ要素の色相は、ステップＳ１５で算出した色相とする。ステップＳ１６の処理後、プロセス状態解析装置１０は待機状態に移行する（図９のＳ１）。
【００８０】
（グラフ要素の色相の計算）
次に、ステップＳ１５におけるグラフ表示画面作成部１６による処理の詳細について説明する。図１１は、グラフ表示画面作成部１６が行う、ステップＳ１５における各クラスターのグラフ要素の色相の計算処理を示すフローチャートを示す。
【００８１】
まず、グラフ表示画面作成部１６は、クラスターｉの評価値Ｅｉが色基準評価値以下であるかどうかを判定（Ｓ２１）する。そして、グラフ表示画面作成部１６は、評価値Ｅｉが色基準評価値以下であると判定した場合（Ｓ２１のＹＥＳ）にはステップＳ２２へ進み、評価値Ｅｉが色基準評価値を超えると判定した場合（Ｓ２１のＮＯ）にはステップＳ２３へ進む。
【００８２】
評価値Ｅｉが色基準評価値以下である場合には（Ｓ２１のＹＥＳ）、グラフ表示画面作成部１６は、色を３原色で定義するＲＧＢ値において、グラフ要素のＲＧＢ値を次式により求める（Ｓ２２）。ここで、Ｅｉ：クラスターｉの評価値、Ｃｓ：色基準評価値、Ｃｕ：色上限評価値である。Ｒ値の計算結果に小数点が含まれる場合には、小数点以下を切り捨てる。
【００８３】
Ｒ値＝２５５×（Ｅｉ÷Ｃｓ）
Ｇ値＝Ｒ値
Ｂ値＝２５５
【００８４】
一方、評価値Ｅｉが色基準評価値を超える場合には（Ｓ２１のＮＯ）、グラフ表示画面作成部１６は、グラフ要素のＲＧＢ値を次式により求める（Ｓ２３）。Ｂ値の計算結果に小数点が含まれる場合には、小数点以下を切り捨てる。また、Ｂ値の計算結果が負である場合には、Ｂ値＝０とする。
【００８５】
Ｒ値＝２５５
Ｇ値＝Ｂ値
Ｂ値＝２５５−｛２５５×（Ｅｉ−Ｃｓ）÷（Ｃｕ−Ｃｓ）｝
【００８６】
グラフ表示画面作成部１６は、このようにして得られたＲＧＢ値を、クラスターｉのグラフ要素の色相とする。ステップＳ２２の処理後又はステップＳ２３の処理後、グラフ表示画面作成部１６は、算出したクラスターｉのグラフ要素のＲＧＢ値を元に積み上げ棒グラフを作成し、グラフ表示画面６０１にグラフ６０２（図８参照）を表示する（図１０のＳ１６）。
【００８７】
上記計算式から理解されるように、クラスターのグラフ要素の色相は、評価値計算範囲の入力値に基づくクラスターの評価値と色基準評価値との、大小関係及び差分の大きさによって決定される。大小関係によって色相の方向性（本実施形態では、青又は赤）が決定され、差分の大きさによって特定の色の成分の値が決定される。グラフ表示画面作成部１６は、色限度評価値（例えば図８の色上限評価値）が設定されている場合には、クラスターの評価値と色基準評価値との差分の大きさが、色限度評価値と色基準評価値との差分の大きさを超えるクラスターのグラフ要素の色相を、色限度評価値に対応する色相と同じ色相に決定する。
【００８８】
本実施形態では、評価値計算部１５が評価値計算範囲内のクラスターｉについて評価値を算出し、グラフ表示画面作成部１６がその評価値と色基準評価値及び色限度評価値とを元に、クラスターｉのグラフ要素の色相を決定する。そして、グラフ表示画面作成部１６は、評価値計算範囲外の同一番号のクラスターｉに、評価値計算範囲内の場合と同一のグラフ要素の色相を割り当てる。例えば、図８のグラフ表示画面６０１では、７月６日及び７月７日のクラスター１〜４について算出した評価値とグラフ要素の色相を、７月３日から７月５日のクラスター１〜３にも適用し、グラフ６０２を表示している。
【００８９】
評価値計算部１５は、評価値計算範囲が変更された場合には、変更後の評価値計算範囲においてクラスターごとに評価値を再計算する。そして、グラフ表示画面作成部１６は、評価値計算範囲内のクラスターごとに再計算した評価値を用いて、指定されたグラフ表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターのノード数を表す、グラフを再作成及び再描画する。
【００９０】
また、グラフ表示画面作成部１６は、色基準評価値が変更された場合には、各クラスターのグラフ要素の色相を、評価値計算範囲におけるクラスターの評価値と、変更後の色基準評価値とに基づいて決定する。そして、グラフ表示画面作成部１６は、指定されたグラフ表示期間における集計単位時間ごとの各クラスターのノード数を表す、グラフを再作成及び再描画する。
【００９１】
評価値計算範囲と色基準評価値の両方が変更された場合には、評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６はそれぞれ、上記の処理を実施して、グラフを再作成及び再描画する。
【００９２】
上述のように構成された第１の実施形態は、計測値のばらつき及び変化が多い製造プラントの製造ラインを対象に、管理者が指定した評価値計算範囲に基づいて、プロセスの状態として製品の品質不良の状態（不良率）をクラスターの色で判別する。それにより、第１の実施形態は、クラスターの出現、増減、及び消滅等を可視化することができる。それゆえ、管理者は、プロセスの状態を直観的に認識し、プロセスの状態を適切に把握することが可能となる。このように第１の実施形態により、管理者による不良要因及び不良予兆の迅速な推定を支援し、プロセスの状態に対する誤判断を防ぐことができる。
【００９３】
また、第１の実施形態によれば、評価値計算範囲を変更して各クラスターの評価値の推移をグラフ表示することで、特定の時期に生じた、評価値に影響する未計測因子の存在を管理者が推定することを支援し、製品の品質維持に貢献することができる。
【００９４】
第１の実施形態の用途は、リアルタイムのプロセス状態の解析に限定されない。第１の実施形態は、グラフ表示期間及び／又は評価値計算範囲を変更して各クラスターの評価値の推移をグラフ表示することができるため、後日の解析作業やケーススタディなどに利用することができる。
【００９５】
なお、第１の実施形態では、グラフ表示画面６０１のグラフ６０２として積み上げ棒グラフを描画しているが、グラフの種類は、折れ線、ヒストグラム等、他の種類でもよい。以下に、他のグラフの例を記す。
【００９６】
［第１の実施形態の第１の変形例］
第１の実施形態の第１の変形例として、折れ線グラフを使用した場合について説明する。
図１２は、第１の実施形態の第１の変形例に係るグラフの例を示す。図１２は、図８に示した積み上げ棒グラフを使用したグラフ６０２の代わりに、同一の情報を折れ線グラフ６１１で表示した例である。横軸は日時、縦軸は製品数［個］を表す。折れ線グラフ６１１の各プロット点に配置された図形及び図形間を結ぶ線分の色は、該当クラスターの評価値（不良率）に基づくものであり、図８のグラフ凡例６０３に示された色と同じである。
【００９７】
図１２の例では、７月６日からクラスターｃ４が出現していること、７月６日と７月７日にクラスターｃ３の製品数が前日よりも減少していることがわかる。このように、折れ線グラフ６１１により表示することで、各クラスターに属する製品数（ノード数）の増減が見やすくなる。
【００９８】
［第１の実施形態の第２の変形例］
第１の実施形態の第２の変形例として、ヒストグラムを使用した場合について説明する。
図１３は、第１の実施形態の第２の変形例に係るグラフ表示画面６０１の例を示す。図１３は、図８に示した時系列の積み上げ棒グラフによるグラフ６０２に計測値の分布の情報を加えて、ヒストグラム６１２ａ〜６１２ｄで表示した例である。
【００９９】
ヒストグラムを含むグラフ６０２を表示する場合には、グラフ表示開始日時入力枠６０８、グラフ表示終了日時入力枠６０９、及び集計単位時間入力枠６１０の入力値に基づいて計測値を集計し、集計単位時間ごとにヒストグラム６１２ａ〜６１２ｄを作成して時系列（日時順）に並べる。以下、ヒストグラム６１２ａ〜６１２ｄを区別しない場合には、ヒストグラム６１２と称する。
【０１００】
クラスター分析部１４は、個体識別番号をキーにして、図６に示したクラスターデータに、図５に示した前処理済みのプロセス実績データを結合することで、計測値（計測項目の値）を取得する。グラフ表示される計測値の種類は、グラフ表示画面６０１の中に設置した項目選択枠６１３の入力値に従う。図１３の例では、ヒストグラム６１２の内訳（頻度の項目）としてクラスターに属する製品数を示している。ヒストグラム６１２のグラフ要素の色は、該当クラスターの評価値に基づくものであり、グラフ凡例６０３に示された色と同じである。
【０１０１】
このように、プロセスの状態変化を、計測値の分布の情報を加えたヒストグラム６１２を使用したグラフ６０２により表示することで、計測値の分布が徐々に変化するのに伴い各クラスターの製品数が増減する様子を把握しやすい。
【０１０２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るグラフ表示について説明する。
第１の実施形態では、クラスター番号が同じであれば、クラスターを表示する日時が異なっても同一の評価値に基づくため、該当クラスターのグラフ要素には同一の色を割り当てる。これに対し、第２の実施形態では、集計単位時間入力枠６１０に入力された集計単位時間ごとに評価値を計算する。そのため、クラスター番号が同じであっても、グラフ表示されるクラスターの日時が違えばそれらのクラスターは異なる色で表示される。
【０１０３】
第４の実施形態では、図１０の評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６の処理を示したフローチャートにおいて、ステップＳ１３で取得する評価値計算範囲は、ステップＳ１２で用いる集計単位時間と同一とする。
【０１０４】
図１４は、第２の実施形態に係るグラフの一例を示す。図１４は、評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６が作成する積み上げ棒グラフ６２３の例である。積み上げ棒グラフ６２３は、色だけではグラフ要素のクラスターの区別がつかないため、各グラフ要素にクラスター番号を表示する。図中の（Ｂ）は、グラフ要素が青色であることを表す。図１４の例では、集計単位時間は“２４時間”としている。
【０１０５】
上述の第２の実施形態によれば、同じクラスター即ち類似の計測値分布を持つ個体集団（製品のグループ）であっても、時期により評価値が異なる箇所を見つけやすい。例えば、図１４の例では以下のような可能性が示唆されている。そのため製造ラインでは、環境が変化した可能性があり、状況を調査すべきと考えられる。
【０１０６】
図１４において、７月６日から７月７日にかけて、クラスターｃ１の評価値がそれ以前よりも減少（薄い赤から白に変化）した一方で、クラスターｃ３の評価値が増大（白からやや濃い赤、そして濃い赤へと変化）している。このようなグラフ表示により、管理者は、評価値に影響する未計測因子が存在する可能性に気づくことができる。
【０１０７】
また、クラスターｃ２の評価値に変化がないことから、クラスターｃ２は環境変化の影響を受けていない。上記の未計測因子はクラスターｃ１，ｃ３には影響するが、クラスターｃ２には影響しないことも示されている。
【０１０８】
さらに、７月６日から７月７日にかけてクラスターｃ４が出現していることから、プロセス（製造工程）や材料等が変化した可能性が考えられる。
【０１０９】
このように、第４の実施形態は、評価値に影響する未計測因子の存在とその未計測因子が何であるかを推測する手がかりを、管理者に提供することができる。
【０１１０】
図１５に、第２の実施形態に係るグラフの他の例を示す。図１５は、図１４に示した２次元の積み上げ棒グラフ６２３の代わりに、同一の情報を３次元グラフ６２３Ｄで表したものである。
【０１１１】
図１５において、第１の軸と第２の軸からなる２次元平面に「日時」と「クラスター番号」を表し、２次元平面に直交する第３の軸に「製品数」を表す。このグラフ表示の方法によればクラスターの分布が見やすく、クラスターｃ１〜ｃ４の各クラスターに属する製品数の推移を比較しやすい。
【０１１２】
［第２の実施形態の第１の変形例］
図１６は、第２の実施形態の第１の変形例に係るグラフの例を示す。図１６の例は、集計単位時間を“１２時間”として、図１４のグラフと同一の情報をグラフ表示したものである。この場合、図１６に示すように、１日の中で“０：００−１１：５９”の時間帯の第１の積み上げ棒グラフが作成され、“１２：００−２３：５９”の時間帯の第２の積み上げ棒グラフが作成される。なお、図１６では、７月５日の“０：００−１１：５９”の積み上げ棒グラフの表示を省略している。
【０１１３】
図１６の積み上げ棒グラフ６２４によれば、７月３日の後半の時間帯（１２：００−２３：５９）は７月３日の前半の時間帯（０：００−１１：５９）と比較して、クラスターｃ１の評価値が増大し、クラスターｃ３の評価値が減少したことが確認できる。一方、７月４日の中でも後半の時間帯（１２：００−２３：５９）にクラスターｃ１，ｃ３の製品数が大きく変化したことがわかる。
【０１１４】
ここで、集計単位時間を短時間に設定すると、指定されたグラフ表示期間に含まれる全ての日時の積み上げ棒グラフを、グラフ表示画面内に表示できないことも考えられる。その場合には、管理者が入出力装置３０に対して、積み上げ棒グラフ６２４の下側に配置されたスライドバー６２４ｓを横方向に移動させる操作を行う。これにより、グラフ表示画面作成部１６は、グラフ表示期間内の積み上げ棒グラフを横方向にスクロールしながら表示する処理を行う。横方向は、日時を表す軸と平行な方向である。例えば図１６の例では、スライドバー６２４ｓを右方向に操作することにより、積み上げ棒グラフ６２４の内容が左方向にスクロールし、７月５日の“１２：００−２３：５９”以降の積み上げ棒グラフが表示される。
【０１１５】
このようなグラフ表示により、管理者は、各クラスターの製品数及び評価値の推移を、集計単位時間ごとに詳細に把握することができる。
【０１１６】
［第２の実施形態の第２の変形例］
図１７は、第２の実施形態の第２の変形例に係るグラフの例を示す。図１７の例は、図１６と同様に、集計単位時間を“１２時間”として、図１４のグラフと同一の情報をグラフ表示したものである。ただし、図１７の積み上げ棒グラフ６２５では、１日分の表示領域に、２つの時間帯“０：００−１１：５９”と“１２：００−２３：５９”のそれぞれの積み上げ棒グラフを隣接させて表示している。
【０１１７】
このように、１日分の表示領域に、集計単位時間ごとに積み上げ棒グラフを隣接させて表示することにより、管理者は、１日の中での各クラスターの評価値の推移を直観的に把握することが容易となる。
【０１１８】
集計単位時間入力枠６１０に任意の時間を入力することで、集計単位時間を“６時間”など細かく設定することが可能である。集計単位時間を“６時間”に設定した場合、２４時間稼働のプラントであれば１日につき４つの積み上げ棒グラフを描画することが可能である。グラフ表示画面作成部１６は、４つの中から任意の数の積み上げ棒グラフを描画するようにしてもよい。例えば、２４時間を４分割した時間帯から管理者が任意の時間帯を選択できる機能（ＧＵＩ要素）をグラフ表示画面内に用意し、グラフ表示画面作成部１６は、管理者によって選択された時間帯（個数）の積み上げ棒グラフを表示する。これにより、管理者は、プロセス状態の変化を、注意すべき時間帯を絞り込んで集中的に監視することが可能となる。
【０１１９】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１〜第２の実施形態に対して、グラフ表示画面６０１に評価開始日時入力枠６０４、及び評価終了日時入力枠６０５が配置されない構成である。
【０１２０】
評価値計算部１５及びグラフ表示画面作成部１６は、評価開始日時及び評価終了日時を、予め設定された時間ごとに予め設定された値に更新し、評価値及びグラフ要素の色を再計算し、グラフを再描画する。例えば、初期値として、グラフ表示期間を１週間、評価値計算範囲を直近の２日間に設定しておく。これらの設定値は、例えば後述するＲＯＭ７２又は不揮発性ストレージ７７に格納される。
【０１２１】
上述した第３の実施形態によれば、評価開始日時及び評価終了日時を管理者が入力する手間を省くことができる。管理者は、グラフ表示画面を眺めて、特にグラフの色が濃い状態が出現したときのみ、グラフの更新を止めて詳細を確認すればよいため、プロセス状態の監視が容易となる。
【０１２２】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、図３に示したプロセス状態解析装置１０に対し、更に未知因子探索部を追加する。
【０１２３】
図１８は、第４の実施形態に係るプラント解析システム１Ａのプロセス状態解析装置１０Ａの機能構成例を示す。未知因子探索部２１は、探索型の機械学習プログラム（人工知能含む）により構成することができる。未知因子探索部２１は、クラスター結果データ格納部２０に格納されたクラスターデータを対象に、目的変数を評価値（例えば不良率）とし、説明変数を評価開始日時、評価終了日時及びクラスター番号とし、機械学習を行う。そして、未知因子探索部２１は、目的変数が最適解に向かう方向へ説明変数を少しずつ変えながら評価値を繰り返し計算することで、評価値が最大となる評価値計算期間とクラスター番号との組合せを抽出する。
【０１２４】
そして、グラフ表示画面作成部１６は、未知因子探索部２１が抽出した評価開始日時及び評価終了日時を、評価開始日時入力枠６０４及び評価終了日時入力枠６０５に表示する。また、グラフ表示画面作成部１６は、抽出された最大の評価値を色上限評価値の初期値、全クラスターの評価値の平均を色基準評価値の初期値に設定及び表示する。この初期値の設定は、評価値計算部１５が実施してもよい。他の動作は、第１の実施形態の場合と同じである。
【０１２５】
上述した第４の実施形態によれば、未知の変化が生じた時期と、未知の変化に敏感なクラスターが抽出され、管理者が不良要因を探索するのを助ける。
【０１２６】
＜その他＞
上述したプロセス状態解析装置１０，１０Ａの各構成及び機能による一連の処理は、ソフトウェアにより実行することができる。
【０１２７】
図１９は、上述した一連の処理をソフトウェアにより実行するプロセス状態解析装置１０，１０Ａが備えるコンピューター７０のハードウェアの構成例を示すブロック図である。コンピューター７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、表示部７５、操作部７６、不揮発性ストレージ７７、及びネットワークインターフェース７８を備える。各部は、システムバス７４（内部バス２５に相当）を介して相互にデータの送受信が可能に接続されている。
【０１２８】
ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、及びＲＡＭ７３は制御部を構成する。ＣＰＵ７１は、演算処理装置の一例である。ＲＯＭ７２は、不揮発性メモリ（記録媒体）の一例であり、ＣＰＵ７１が動作するために必要な各種プログラムやデータを格納する。ＲＡＭ７３は、ＣＰＵ７１による演算処理の過程で発生した変数やパラメーター等を一時的に格納する。ＣＰＵ７１が、ＲＯＭ７２に格納された各種プログラムを読み出して実行することにより、プロセス状態解析装置１０，１０Ａを構成する、データ取得部１２、データ前処理部１３、クラスター分析部１４、評価値計算部１５、及びグラフ表示画面作成部１６が実現される。プロセス状態解析装置１０Ａの未知因子探索部２１についても同様である。なお、ＣＰＵ７１に代えて、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の他の演算処理装置を用いてもよい。
【０１２９】
表示部７５及び操作部７６は、入出力装置３０を構成する。不揮発性ストレージ７７は、記録媒体の一例であり、プロセス実績データ格納部１８、クラスター条件格納部１９、及びクラスター結果データ格納部２０として機能する。不揮発性ストレージ７７に、ＣＰＵ７１が実行する各種プログラムが格納されていてもよい。不揮発性ストレージ７７としては、例えば、半導体メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気や光を利用する記録媒体等が用いられる。ネットワークインターフェース７８は、通信Ｉ／Ｆ１７に相当する。
【０１３０】
また、本発明は上述した各実施形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
【０１３１】
例えば、上述した各実施形態例は本発明を分かりやすく説明するためにプロセス状態解析装置及びプラント監視システムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成要素に置き換えることは可能である。また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成要素を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成要素の追加、削除、置換をすることも可能である。
【０１３２】
また、上述したプロセス状態解析装置の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、上述したプロセス状態解析装置１０，１０Ａの各構成要素は、それぞれのハードウェアがネットワークを介して互いに情報を送受信できるならば、いずれのハードウェアに実装されてもよい。また、ある処理部により実施される処理が、１つのハードウェアにより実現されてもよいし、複数のハードウェアによる分散処理により実現されてもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１，１Ａ…プラント解析システム、  １０，１０Ａ…プロセス状態解析装置、  １４…クラスター分析部、  １５…評価値計算部、  １６…グラフ表示画面作成部（グラフ作成部）、  １８…プロセス実績データ格納部、  ２０…クラスター結果データ格納部、  ２０Ｄ…クラスター結果データ、  ４２…プロセス実績データベース、  ４２Ｄ…プロセス実績データ、  ５１…計測装置、  ６０１…グラフ表示画面、  ６０２…グラフ、  ６０３…グラフ凡例、  ６０４…評価開始日時入力枠、  ６０５…評価終了日時入力枠、  ６０６…色基準評価値入力枠、  ６０７…色上限評価値入力枠、  ６０８…表示開始日時入力枠、  ６０９…表示終了日時入力枠、  ６１０…集計単位時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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