(57)【要約】【課題】基準となる最良のバッチの挙動を捉えて基準バッチとし、それを用いて製品製造の品質を管理するバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法および装置を提供する。【解決手段】ある工程における最良のバッチの挙動（トレンド）をとらえ、それを基準バッチ（ゴールデンバッチ）として登録する。そして登録した基準バッチ５１のデータを表示する。またこの基準バッチ５１に対して下に信頼区間幅５２および上に信頼区間幅５３を設定し、これらも表示する。これに、運用のバッチの実データ５４を重ねて表示する。運用のバッチの実データ５４と基準バッチ５１のデータとの差異が信頼区間幅、この例では上に設定した信頼区間幅５３を超えた時点（アラーム検出点５５）で、アラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知する（図示せず）ようにしている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッチのデータを監視しているなかで、最良の動きをしているバッチのデータを基準バッチデータとして登録し、登録した前記基準バッチデータ及び該基準バッチデータに設定される所定の信頼区間幅と、運用のバッチデータとを重ねて表示し、該運用のバッチデータが前記信頼区間幅を超えたときアラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知することを特徴とするバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法。
【請求項２】
複数の前記バッチデータを対象にその値を平均して基準バッチデータとして決めて登録するとともに、該基準バッチデータに設定される所定の信頼区間幅を、前記複数のバッチデータのそれぞれのばらつきの標準偏差を所定倍した値より決定することを特徴とする請求項１または２記載のバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法。
【請求項３】
あるバッチの監視領域を、立ち上り領域、定常領域、及び立下り領域に区分けし、該区分けしたそれぞれの領域で所定の信頼区間幅を持つ基準バッチデータと運用のバッチデータとを比較し、該運用のバッチデータが前記信頼区間幅を超えたときアラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知することを特徴とする請求項１または２記載のバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法。
【請求項４】
前記基準バッチデータに設定される所定の信頼区間幅は、前記基準バッチデータを挟んで上下に設定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法。
【請求項５】
バッチで製造する品目ごとおよび生産量パターンごとに前記基準バッチデータを持ち、当該基準バッチデータに対応する監視パターンを設定する情報テーブルを生成し、該情報テーブルにおいて前記監視パターンを運用で使用するかまたは使用しないかを設定可能とした請求項１ないし４のいずれか一項に記載のバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法。
【請求項６】
前記情報テーブルにおいて、各ゾーンにおける監視の有効／無効を設定可能とした請求項５に記載のバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法。
【請求項７】
前記ゾーンにおける監視が有効である場合、有効である設定範囲および閾値範囲を設定可能とした請求項６に記載のバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法。
【請求項８】
バッチのデータを監視しているなかで、最良の動きをしているバッチのデータを基準バッチデータとして登録する基準バッチ登録手段と、該基準バッチ登録手段により登録した前記基準バッチデータ及び該基準バッチデータに設定される所定の信頼区間幅と、運用のバッチデータとを重ねて表示するバッチデータ表示手段と、該バッチデータ表示手段による表示中に前記運用のバッチデータが前記信頼区間幅を超えたときアラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知するアラーム検出通知手段と、を有することを特徴とするバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理装置。
【請求項９】
バッチで製造する品目ごとおよび生産量パターンごとに前記基準バッチデータを持ち、当該基準バッチデータに対応する監視パターンを設定する情報テーブルを生成する監視パターン情報テーブル生成手段と、該監視パターン情報テーブル生成手段により生成された情報テーブルにおいて前記監視パターンを運用で使用するかまたは使用しないかを設定する監視パターン運用設定手段とを有することを特徴とする請求項８に記載のバッチプロセ
スにおける基準バッチ登録による品質管理装置。
【請求項１０】
前記監視パターン情報テーブル生成手段により生成された情報テーブルにおいて、ゾーンに区分けされた前記バッチの監視領域の各ゾーンにおける監視の有効／無効を設定する監視有効／無効設定手段を有することを特徴とする請求項９に記載のバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッチプロセスにおける不具合の早期発見と、品質管理の向上を図ることが可能なバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から製造工程における品質のばらつきを管理する手法として各種の方法が採られており、その一つとしてＳＰＣ(Statistical Process Control)(統計的工程管理)による管理手法が知られている。一般にＳＰＣによる品質管理は、製造工程の中の品質に関わるデータを基に、統計的手法を用いた管理図を作成する。なお管理図の代表例には、シューハート管理図が有名で、Xbar-R管理図、X-Rs管理図などの管理図が知られている。
【０００３】
そのうち、Xbar-R管理図は、略規則的な間隔でサンプリングを行い、データを収集する。そしてほぼ同じ間隔で採られた複数のデータをまとめて群とし、この群からコンピュータシステムを用いて、平均値（Xbar（バー））や、最大値と最小値の差であるばらつきの範囲（R）を算出する。そしてこれらを管理図として品質を管理する端末などのディスプレイに表示する。表示される管理図には、中心線、上方管理限界線、下方管理限界線が描かれ、群の順番に上記の計算により求まった値を採取した順に並べて表示する。
【０００４】
シューハート管理図は、上下の管理限界値に、採取したサンプルの標準偏差σの３倍の値（３σ）（一般に、管理限界と言われる）を用いている。これは、管理外れが発生する確率が約0.3％、すなわち1000回のサンプルの内、管理外れが発生する回数が３回以内となるように管理するものである。そして、平均値Xbarが±３σの範囲を外れた場合や、その管理限界の範囲内においても一定期間上昇／下降が連続したような場合など、定義したルール（監視ロジック）（必要なら、JIS Z 9021参照）に違反する場合にはアラームを検出し、通知する。これにより、製造不具合を未然に防ぐようにしている。
【０００５】
そんな中、下記特許文献１は、工程モジュールが、工程動作の模擬表現を計算する際に実際のプロセス計測（例えばプロセス入力）の一組を利用し、シミュレーションモデルに関連する入力データとしてこのデータを使用することにより、マルチウェイPCA（主成分分析）に適用される平均または経時的最適プロフィルまたは従来計測法による他の平均値に基づいて、従来行われていたものよりも標的の絞られた且つ柔軟な比較を行うことを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６５８２１号公報（０１４１段落，図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のＳＰＣにおける監視ロジックには、傾向監視などのいくつかの監視ロジックがあるが、その監視ロジックはそれぞれが独立したものとなっており、全部の監視ロジックについて監視するには長い時間を要するため、従来のＳＰＣにおける監視ロジックを用いてバッチプロセスにおける不具合の未然発見を行って品質を管理するには効率的で無いという問題があった。
【０００８】
またバッチプロセスにおける品質管理では、最良の動きをしているバッチのデータを基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）として登録し、運用で得られるバッチのデータが前記基
準バッチの信頼区間幅内にあるかで品質を管理する機能が必要であるが、上記特許文献１にはこのような基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）の使用法について言及していない。
【０００９】
そこで本発明は、基準となる最良のバッチの挙動（トレンド）を捉えて基準バッチとし、それを用いて製品製造の品質を管理するバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の一態様は、バッチのデータを監視しているなかで、最良の動きをしているバッチのデータを基準バッチデータとして登録し、登録した前記基準バッチデータ及び該基準バッチデータに設定される所定の信頼区間幅と、運用のバッチデータとを重ねて表示し、該運用のバッチデータが前記信頼区間幅を超えたときアラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知するようにしている。
【００１１】
また本発明の別の態様は、複数の前記バッチデータを対象にその値を平均して基準バッチデータとして決めて登録するとともに、該基準バッチデータに設定される所定の信頼区間幅を、前記複数のバッチデータのそれぞれのばらつきの標準偏差を所定倍した値より決定するようにしている。
【００１２】
また本発明のさらに別の態様は、あるバッチの監視領域を、立ち上り領域、定常領域、及び立下り領域に区分けし、該区分けしたそれぞれの領域で所定の信頼区間幅を持つ基準バッチデータと運用のバッチデータとを比較し、該運用のバッチデータが前記信頼区間幅を超えたときアラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知するようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基準バッチデータによる運用のバッチデータとの差異が信頼区間幅を超えたときアラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知するので、バッチプロセスにおける不具合の早期発見、品質管理の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
また本発明によれば、１つのバッチデータだけではなく、複数のバッチデータを対象にした平均値で基準バッチデータを決めるとともに信頼区間幅を、複数のバッチデータから求めたばらつき（３σなど）をもとに決めるので、ＳＰＣ(統計的工程管理)によりバッチプロセスを管理することが可能となる。
【００１５】
また本発明によれば、あるバッチの監視領域を、立ち上り領域、定常領域、及び立ち下り領域に区分けし、該区分けしたそれぞれの領域で所定の信頼区間幅を持つ基準バッチデータと比較を行うので、より運用に近い形での製造品質の管理・向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法を具現する品質管理システムの構成概要を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る製造工程例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係るバッチSPC設定情報一覧を説明するための設定画面を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る監視パターンの設定の様子を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係るバッチSPC設定編集画面を示す図である。
【図６】図４に示した本発明の実施形態に係るバッチSPC設定情報一覧に設定された監視パターンの運用/非運用の設定の様子を示す図である。
【図７】図４に示した本発明の実施形態に係るバッチSPC設定情報一覧で運用するに設定された監視パターンの参照時のイメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法を具現する品質管理システムの構成概要を示す図である。図１において本発明の実施形態に係るバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法を具現する品質管理システムは、工程Ａ〜工程Ｍ(検査工程は図示せず)を経て製品が製造される製造現場において、ＬＡＮ等のローカルなネットワーク１１で相互に接続され、工程Ａ〜工程Ｍごとに、監視制御装置１２とＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ：programmable logic controller）１３とが配置され、監視制御装置１２は、ＰＬＣ１３を監視・制御するとともにＰＬＣ１３を通じて得た製造実績データを収集して蓄積する監視制御部１０と、監視制御装置１２にログされている各工程の実績データをサーバ２１がネットワーク１１に接続されているルータ(図示せず)を介して収集し、当該実績データをデータベース(ＤＢ：database)２２に格納するデータ収集部２０と、インターネット等のグローバルなネットワーク３１を介してサーバ２１経由でデータ収集部２０に接続されるウェブ端末３２を持ち、ウェブ端末３２内に格納されたプログラムを基にサーバ２１経由でＤＢ２２に格納された各工程の実績データを参照して工程ごとの品質の分析を行う品質監視部３０とで構成されている。なお、データ収集部２０は、具体的にはサーバ２１のデータベースサーバ機能によりデータ収集を行うようにしているが、サーバ２１はウェブサーバ機能も有するよう構成されている。また品質監視部３０は、具体的にはコンピュータ機能を有するウェブ端末３２をクライアントとし上記サーバ２１に接続されるクライアント・サーバシステムにより構成され各工程ごとに基準バッチと運用のバッチとを比較して品質分析を行うもので、ウェブ端末３２では、最良のバッチの挙動（トレンド）をとらえ、それを基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）として登録しており、この登録した基準バッチデータと、運用のバッチデータを重ねて表示し、運用のバッチデータと基準バッチデータとの差異が信頼区間幅を超えたときにアラームを検出し、基準から外れていることを通知し、これにより、バッチプロセスにおける不具合の早期発見、品質管理の向上を図るようにしている。図中における基準バッチ監視画面３３はある工程における基準バッチデータと、運用のバッチデータを重ねて表示した例を示すもので、後で詳しく説明する。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態に係る製造工程例を示す図であり、工程Ａ（４１）〜工程Ｍ（４４）および検査工程４５を経て製品が製造される例を示している。そして本発明の実施形態に係るバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法は、工程Ａ（４１）〜工程Ｍ（４４）のある１つの工程で、複数のバッチを繰り返し、次の工程に渡す中で、ある工程ごとに、基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）、実績データを管理する。つまり、ある１つの工程に着目して、当該工程における最良のバッチの挙動（トレンド）をとらえ、それを基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）として登録し、この基準バッチに対して上下に信頼区間幅を設定し、この信頼区間幅を持つ登録した基準バッチデータと、運用のバッチデータとを重ねて表示し、運用のバッチデータと基準バッチデータとの差異が信頼区間幅を超えたときにアラームを検出し、基準から外れていることを通知する。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係るバッチプロセスにおける基準バッチ登録による品質管理方法を説明する図である。図３では、図２に示した製造工程中のある工程、例えば、工程Ａ（４１）について、縦軸に、温度、圧力など製品品質に関わるプロセス値を、横軸に、時間をとり、複数のバッチを繰り返し、次の工程に渡す中で、工程Ａ（４１）における基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）、実績データを管理する。つまり、工程Ａ（４１）に
着目して、当該工程における最良のバッチの挙動（トレンド）をとらえ、それを基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）として登録する。そして登録した基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）５１のデータを表示する。またこの基準バッチ５１に対して下に信頼区間幅５２および上に信頼区間幅５３を設定し、これらも表示する。これに、運用のバッチの実データ５４を重ねて表示する。運用のバッチの実データ５４と基準バッチ５１のデータとの差異が信頼区間幅、この例では上に設定した信頼区間幅５３を超えた時点（アラーム検出点５５）で、アラームを検出し、基準から外れていることを通知する（図示せず）ようにしている。なお、オンラインで動作させる場合には、基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）と比較すべき運用のバッチのデータが取得できるまで、比較動作を待機状態とし、比較すべき運用のバッチのデータが取得できたら、重ね表示、信頼区間幅との比較でアラームを出すように構成する。
【００２０】
ここで基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）について説明する。基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）とは、本発明の実施形態の説明では、一例として工程Ａ（４１）に着目し、工程Ａ（４１）におけるあるバッチにおいて、最良の製品をつくるための基準となる最良の動きをしているバッチのデータ（トレンドデータ）を意味し、さらに工程Ａ（４１）のバッチにおいて、基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）を１つの監視パターンだけでなく、品目ごと、生産量パターンごとに登録管理する。複数バッチのデータをもとに、その平均値をとり、基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）とすることもできる。ここで品目ごととは、例えば、飲料では、ウーロン茶、緑茶などの製品の種類ごとを意味する。また生産量パターンごととは、同じ品目でも、１バッチにおける生産量（例えば、10t 製造, 20t製造など）が違う監視パターンを意味する。これは、同じ品目でも、１バッチにおける生産量が違うと監視パターンがそれぞれ異なることに起因しており、これを登録し管理する必要があるからである。これにより、きめ細かい監視パターンでバッチを管理できるため、バッチプロセスにおける不具合の早期発見や、より運用に近い形での製造品質の管理・向上を図ることが可能となる。
【００２１】
次に、図３では、対象となっている工程Ａ（４１）のバッチの監視領域を３つの領域（ゾーン）に分けて管理しているので、これについて説明する。図示例では、Ａゾーン：立ち上り領域５６，Ｂゾーン：定常(安定)領域５７，Ｃゾーン：立ち下り領域５８のように３つの領域に分けている。これを基本としているが、プラントにより特性が違うためゾーン数は可変設定できるようにしている。また、各ゾーンにおけるデータ点数も可変できるようにしている。さらに、運用時にはゾーン（領域）ごとに、ゾーンにおける監視を有効／無効を設定する。これについては後述する。これにより、管理不要な領域（ゾーン）でアラームを出さないようにできる。
【００２２】
次に、図３の基準バッチ５１に対し上下に設定される信頼区間幅５３，５２について説明する。信頼区間幅の決め方について、本発明は、次の二つを採用している。
(１) 固定値
基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）の各値に対し、±αの固定の閾値を設定する。このαは、バッチプロセスから得る経験則に基づいて決められるものである。
【００２３】
(２) ｎ×σ値 (nは整数)
過去の複数のバッチデータの各ゾーンのデータのばらつきを基にその変動幅を求め、その変動幅を信頼区間幅とする。ｎの値としては、上述したSPC (統計的工程管理)における管理限界(±３σ)を参考にしながら、n：1〜5に設定することが望ましい。
【００２４】
σ：過去の複数のバッチのデータを基に算出した標準偏差である。
nを大きい数値にすることにより、アラーム検出の閾値がゆるくなる。
なお、この信頼区間幅は、上記したゾーンごとに個別に設定することでより運用に近い
形での製造品質の管理・向上に貢献できる。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態に係るバッチSPC設定情報一覧(テーブル)を説明するための設定画面を示す図である。このようなバッチSPC設定情報一覧(テーブル)を形成し得る根源は、上述したように、ある工程のバッチにおいて、基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）を１つの監視パターンだけでなく、品目ごと、生産量パターンごとに登録管理しなければならないことに端がある。そして基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）も、複数バッチのデータをもとにその平均値をとって決めることによりSPC (統計的工程管理)化している。そのため監視対象となるバッチもバッチSPC (統計的工程管理)として設定されたゴールデンバッチと比較される。
【００２６】
これを具体的に説明すると、図４において比較対象の基準バッチ（＝ゴールデンバッチ）６１ごとに、図４の監視パターン名称６３に定義される複数（図示例では５つ）の監視パターンが、設定した監視パターンごとに、運用に使用する/使用しない（運用/非運用）を設定できる監視選択チェックボックス６４、設定済みパターンの内容を修正する場合に修正であることを指示する内容修正ボタン６５により選択可能にするとともに、監視パターン名称６３の監視パターンが監視データアイテム６８、監視開始・終了イベント６９、および、ゾーン監視設定６２における各項目への設定により設定されるよう構成されている。またこの表に無い新たな監視パターンを追加する場合には、新規追加ボタン６６を押下する。さらに、設定した内容をシステム（図示せず）に反映させる場合には、設定内容反映ボタン６７を押下する。
【００２７】
ここでゾーン監視設定６２における設定内容について説明する。図４においてゾーン監視設定６２には、ゾーン１、ゾーン２およびゾーン３が記述されているが、これらは図３におけるＡゾーン：立ち上り領域５６，Ｂゾーン：定常(安定)領域５７，Ｃゾーン：立ち下り領域５８にそれぞれ対応するものである。そして図４の一番上に記述されている「ＡＡＡ部品(生産量１０ｔパターン)」の場合には、ゾーン１が有効、ゾーン２が有効、ゾーン３が無効に設定され、有効とされたゾーン１は、データ点数として１〜２０ポイントが採取され、同じく有効とされたゾーン２は、データ点数として３０〜５０ポイントが採取されることを表している。また、閾値範囲、すなわちαの値として、有効とされたゾーン１では、α= ±１０が設定され、また有効とされたゾーン２では、α= ±５が設定されている。他の監視パターンについても同様に設定されるが、その説明は省略する。
【００２８】
図５Ａ及び図５Ｂは、図４に示した本発明の実施形態に係るバッチSPC設定情報一覧(テーブル)への設定操作の流れを説明するための画面遷移を示す図である。図５Ａは、本発明の実施形態に係る監視パターンの設定の様子を示す図であり、図４に示したバッチSPC設定情報一覧(テーブル)画面において、新規パターン設定登録なら、図４に示した新規追加ボタン６６を押下することで、図５Ｂの画面に遷移し、また、設定内容の修正なら、図４に示した内容修正ボタン６５を選択し、当該選択した監視パターンの内容を修正するために図５Ｂの画面に遷移する。
【００２９】
図５Ｂでは、本発明の実施形態に係るバッチSPC設定編集画面が表示されて、新規追加の監視パターンまたは設定内容修正の監視パターンの項目が表示され、それに対する追加または修正が施される。そして必要ならば、図５Ｂの参照ボタンを押下することでデータアイテム、イベントの検索画面（図示せず）に遷移することができることをイメージ的に示している。
【００３０】
図６は、図４に示した本発明の実施形態に係るバッチSPC設定情報一覧(テーブル)に設定された監視パターンの運用/非運用の設定の様子を示す図である。図６は、図４に示したバッチSPC設定情報一覧(テーブル)に示された設定リストの中から、監視選択チェック
ボックス６４にチェックを入れることで運用に使用を設定登録する。これは、運転開始前にロットサイズなどから日々監視パターンを選択する必要があるためであり、監視パターンの運用/非運用の設定を行った場合には、図４に示した設定内容反映ボタン６７を押下してシステム（図示せず）に設定内容を反映させる。
【００３１】
図７は、図４に示した本発明の実施形態に係るバッチSPC設定情報一覧(テーブル)で運用するに設定された監視パターンの参照時のイメージを示す図である。図７における画面表示では、運用するに設定された監視パターンのゾーン１およびゾーン２が有効のため信頼区間幅が設定され、ゾーン３は無効のため信頼区間幅が設定されていない。そして、図中、上下に信頼区間幅５３，５２を持つ登録した基準バッチデータ５１と、運用のバッチデータ５４とが重ねて表示され、ゾーン１において、運用のバッチデータ５４が上に設定された信頼区間幅５３を超えた箇所でアラームを検出し、基準から外れていることを所定の部署に通知する例をイメージとして示している。
【符号の説明】
【００３２】
１０  監視制御部
１１  ローカルネットワーク(ＬＡＮ)
１２  監視制御装置
１３  ＰＬＣ(programmable logic controller）
２０  データ収集部
２１  サーバ
２２  データベース
３０  品質監視部
３１  グローバルネットワーク(インターネット)
３２  ウェブ端末
３３  基準バッチ監視画面
４１  工程Ａ
４２  工程Ｂ
４３  工程Ｎ
４４  工程Ｍ
４５  検査工程
５１  基準バッチ(ゴールデンバッチ)
５２  信頼区間幅(下)
５３  信頼区間幅(上）
５４  実データ
５５  アラーム検出点
５６  立ち上り領域
５７  定常(安定)領域
５８  立ち下り領域
６５  内容修正ボタン
６６  新規追加ボタン
６７  設定内容反映ボタン
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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