(57)【要約】【課題】緩やかな長期の変動を許容し、短期の変動は異常として検出したい場合の傾向管理を適切に行う。【解決手段】順番に供給される管理対象データ（Ｘｉ）を受け、管理対象データ（Ｘｉ）の指数重み付き移動平均を示すＥＷＭＡデータ（Ｚｉ）を生成するＥＷＭＡ計算部（１１）と、管理対象データ（Ｘｉ）とＥＷＭＡデータ（Ｚｉ）との差を示す差分データ（差ｉ）を計算する差計算部（１２）と、管理対象データ（Ｘｉ）に基づいて算出された累積和データ（Ｙｉ）と差分データ（差ｉ）とに基づいて、プロット用累積和データ（Ｙ１〜Ｙｉ）を生成する累積和計算部（１３）と、プロット用累積和データ（Ｙ１〜Ｙｉ）に基づいて、管理図を生成する管理図作成部（１４）と、管理図を参照し、予め保持された判定用パラメータに基づいて管理工程の異常の有無を判定する異常傾向判定部（１５）とを具備する管理図作成装置を構成する。【選択図】図１１
2010146197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順番に供給される管理対象データを受け、前記管理対象データの指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）を示すＥＷＭＡデータを生成するＥＷＭＡ計算部と、
前記管理対象データと前記ＥＷＭＡデータとの差を示す差分データを計算する差計算部と、
前記管理対象データに基づいて算出された累積和データと前記差分データとに基づいて、プロット用累積和データを生成する累積和計算部と、
前記プロット用累積和データに基づいて、管理図を生成する管理図作成部と、
前記管理図を参照し、予め保持された判定用パラメータに基づいて管理工程の異常の有無を判定する異常傾向判定部と
を具備する
管理図作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の管理図作成装置において、
前記管理対象データは、
現在の処理対象となる処理対象データと、
前記処理対象データの前に供給され、前回の処理対象であった処理済みデータと
を含み、
前記ＥＷＭＡ計算部は、前記処理対象データを受け取ったとき、
前記処理済みデータの指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）を示す基準ＥＷＭＡデータを読み出し、前記基準ＥＷＭＡデータと前記処理対象データとに基づいて、前記処理対象データの指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）を示す処理対象ＥＷＭＡデータを生成し、
前記差計算部は、前記処理対象データを受け取ったとき、
前記基準ＥＷＭＡデータを読み出し、前記基準ＥＷＭＡデータと前記処理対象データとに基づいて算出される処理対象差分データを前記累積和計算部に供給し、
前記累積和計算部は、
前記処理対象差分データを、前記処理済みデータに対応する処理済みプロット用累積和データに加算して処理対象プロット用累積和データを生成する
管理図作成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の管理図作成装置において、
前記処理対象データをデータＸｉとし、
前記処理済みデータをデータＸｉ−１とし、
前記基準ＥＷＭＡデータをＥＭＷＡデータＺｉ−１とするとき、
前記ＥＷＭＡ計算部は、
前記処理対象ＥＷＭＡデータＺｉを、λを加重割合とした下記式
Ｚｉ＝λＸｉ＋（１−λ）Ｚｉ−１
より求め、
前記差計算部は、
前記処理対象差分データを差ｉとするとき、前記処理対象差分データを下記式
差ｉ＝Ｘｉ−Ｚｉ−１
より求め、
前記累積和計算部は、
前記処理済みプロット用累積和データを累積和データＹｉ−１とするとき、前記処理対象プロット用累積和データＹｉを下記式
Ｙｉ＝Ｙｉ−１＋差ｉ
より求める
管理図作成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の管理図作成装置において、更に、
計算データ記憶部を備え、
前記ＥＷＭＡ計算部は、
前記処理対象ＥＷＭＡデータを前記基準ＥＷＭＡデータとして読み出せるように前記計算データ記憶部に格納し、
前記累積和計算部は、
前記前記処理対象プロット用累積和データを前記処理済みプロット用累積和データとして読み出せるように前記計算データ記憶部に格納する
管理図作成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の管理図作成装置において、
前記異常傾向判定部は、
前記処理対象プロット用累積和データを生成するごとに管理限界線を生成し、前記管理限界線の範囲内か否かに基づいて管理工程の異常の有無を検出する
管理図作成装置。
【請求項６】
コンピュータを、管理図作成装置として機能させるための手順を示す管理図作成プログラムであって、
（ａ）順番に供給される管理対象データを受け、前記管理対象データの指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）を示すＥＷＭＡデータを生成するステップと、
（ｂ）前記管理対象データと前記ＥＷＭＡデータとの差を示す差分データを計算するステップと、
（ｃ）前記管理対象データに基づいて算出された累積和データと前記差分データとに基づいて、プロット用累積和データを生成するステップと、
（ｄ）前記プロット用累積和データに基づいて、管理図を生成するステップと、
（ｅ）前記管理図を参照し、予め保持された判定用パラメータに基づいて管理工程の異常の有無を判定するステップと
で示される手順に従ってコンピュータを管理図作成装置として機能させる
管理図作成プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の管理図作成プログラムにおいて、
前記管理対象データは、
現在の処理対象となる処理対象データと、
前記処理対象データの前に供給され、前回の処理対象であった処理済みデータと
を含み、
前記（ａ）ステップは、前記処理対象データを受け取ったとき、
前記処理済みデータの指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）を示す基準ＥＷＭＡデータを読み出し、前記基準ＥＷＭＡデータと前記処理対象データとに基づいて、前記処理対象データの指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）を示す処理対象ＥＷＭＡデータを生成するステップを含み、
前記（ｂ）ステップは、前記処理対象データを受け取ったとき、
前記基準ＥＷＭＡデータを読み出し、前記基準ＥＷＭＡデータと前記処理対象データとに基づいて算出される処理対象差分データを前記累積和計算部に供給するステップを含み、
前記（ｃ）ステップは、前記処理対象差分データを、前記処理済みデータに対応する処理済みプロット用累積和データに加算して処理対象プロット用累積和データを生成するステップを含む
管理図作成プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の管理図作成プログラムにおいて、
前記処理対象データをデータＸｉとし、
前記処理済みデータをデータＸｉ−１とし、
前記基準ＥＷＭＡデータをＥＭＷＡデータＺｉ−１とするとき、
前記（ａ）ステップは、
前記処理対象ＥＷＭＡデータＺｉを、λを加重割合とした下記式
Ｚｉ＝λＸｉ＋（１−λ）Ｚｉ−１
より求め、
前記（ｂ）ステップは、
前記処理対象差分データを差ｉとするとき、前記処理対象差分データを下記式
差ｉ＝Ｘｉ−Ｚｉ−１
より求め、
前記（ｃ）ステップは、
前記処理済みプロット用累積和データを累積和データＹｉ−１とするとき、前記処理対象プロット用累積和データＹｉを下記式
Ｙｉ＝Ｙｉ−１＋差ｉ
より求める
管理図作成プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載の管理図作成プログラムにおいて、
前記（ａ）ステップは、
前記処理対象ＥＷＭＡデータを前記基準ＥＷＭＡデータとして読み出せるように計算データ記憶部に格納するステップを含み、
前記（ｃ）ステップは、
前記前記処理対象プロット用累積和データを前記処理済みプロット用累積和データとして読み出せるように前記計算データ記憶部に格納するステップを含む
管理図作成プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の管理図作成プログラムにおいて、
前記（ｅ）ステップは、
前記処理対象プロット用累積和データを生成するごとに管理限界線を生成し、前記管理限界線の範囲内か否かに基づいて管理工程の異常の有無を検出するステップを含む
管理図作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管理図作成装置、及び管理図作成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品を大量に製造する大量生産の現場などにおいては、個々の製品ごとにバラツキが出てくることがある。例えば、同一の規格に基づいて、同一の製造方法で、同一の製品を製造した場合であっても、完成した複数の製品に僅かなバラツキが生じることがある。その僅かなバラツキは、定められた規格の範囲内であれば、検査の段階でも問題視されること無く、規格の範囲内の製品は、全て市場に流通することとなる。
【０００３】
品質管理（ＱＣ：Quality Control）において、そのような僅かなバラツキの傾向を、時間経過に対応する変動として把握しておくことは、非常に重要である。その変動を把握するための手法として、管理図を使用することが一般的である。管理図には、多くの種類が存在する。近年では、一般的に広く用いられているＸ管理図の他、統計的プロセス管理（ＳＰＣ：Statistical Process Control）に基づいた管理手法も採用され、例えば、統計的プロセス管理の考え方を取り入れた管理手法として、指数重み付け移動平均（ＥＷＭＡ）管理図や累積和（ＣＵＳＵＭ）管理図などが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１には、機械の劣化を診断するための異常診断パラメータとして、指数重み付け移動平均（ＥＷＭＡ）管理値を使用した技術が記載されている。また、特許文献２には、入出庫管理に関する技術が記載され、その管理方法として移動平均法と累積和管理とを使用する技術が開示されている。
【０００５】
品質管理における管理項目には、設備パラメータの管理など、狙い値が無い管理項目もある。そのような管理項目に対し、緩やかな長期の変動は許容し、短期の変動は異常として検出したいという要求が生じることがある。例えば、ポリシリコン炉の成長レート、ランプアニールの電力等は、石英部品に膜が堆積することで、緩やかな変動が起きる。したがって、それらに対する長期の変動は容認し、設備故障による短期変動は異常とする管理が求められる。
【０００６】
従来の管理図（Ｘ管理図、Ｘｂａｒ−Ｒ管理図、ＥＷＭＡ管理図等）においては、長期変動を考慮した管理限界線を直線で引くことで、長期の変動を許容するような管理を実行する。また、長期変動にあわせて、管理限界を頻繁に計算し、引き直すことで、長期の変動を許容するような管理を実行する。累積和管理図（ＣＵＳＵＭ管理図）を使用した管理では、長期変動を許容するように、Ｖマスクの管理限界を設定することで、長期の変動を許容するような管理を実行する。
【０００７】
図１は、長期変動を考慮した管理限界が設定された管理図の構成を例示する図である。管理図（Ｘ管理図、Ｘｂａｒ−Ｒ管理図、ＥＷＭＡ管理図等）は、管理限界線を横軸に平行な直線で引く。管理限界線を計算する際は、通常、過去の異常点を除いた数十〜数ヶ月間のグラフプロットデータから、標準偏差（σ）を推定し、管理図の管理項目で平均値±３σ相当となるように管理限界線を求める。図１に示されているように、長期変動を考慮して、長期変動を含めて管理限界を計算し、管理限界を引くと、管理限界線と中心（全平均）との幅が広くなる。
【０００８】
図２は、長期変動にあわせて、頻繁に管理限界の設定を変更した管理図の構成を例示する図である。管理図（Ｘ管理図、Ｘｂａｒ−Ｒ管理図、ＥＷＭＡ管理図等）で、長期変動にあわせて適切な管理幅で管理をする場合、長期変動の影響の少ない、短い期間のデータを用いて、管理限界を頻繁に計算する。図２は、７プロット毎に、直前７プロットから平均値と標準偏差を計算して管理限界を求めた場合を例示している。その計算結果に基づいて、管理限界線を引き直すという作業をおこない、長期変動にあわせて、頻繁に管理限界の設定が変更されている。
【０００９】
図３は、長期変動を含まない偶発変動（長期変動、異常変動を含まない変動）の標準偏差が求められている場合の管理図を例示している。図３に示されているように、その標準偏差を使い、７プロット毎に、直前７プロットから平均値を計算することで、管理限界線が求められている。
【００１０】
図４は、累積和管理図において、長期変動を考慮したＶマスクの管理限界を設定した場合の管理図の構成を例示する図である。累積和管理図は、固定の狙い値または平均値と観測値の差を累積した値をグラフにプロットした図である。累積和管理図に、Ｖマスクによる管理限界線を儲け、過去のプロットがＶマスク外に出たときに、狙い値または平均値からズレが発生したことを検知する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２７８１０５号公報
【特許文献２】特開２００６−３４４１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の管理手法において、長期変動を考慮して管理限界を設定した場合、異常としたい短期変動を検出できない場合がある。例えば、図１に示されるような方法で管理限界線を計算する場合、長期変動を考慮した管理限界線を計算すると、長期変動が全平均から離れることになる。そのために、標準偏差の推定が大きくなり、結果として、管理限界線と中心（全平均）との幅が広くなる。したがって、異常としたい短期変動を検出できないという問題が発生することがある。
【００１３】
また、図２に示されるように、管理データから平均値と標準偏差を計算する場合においては、計算するプロット数が少ないために、平均値と標準偏差の推定値の精度が悪く、管理限界幅が毎回異なり、管理限界線を引き直した直後であっても、管理中心と推移中心があわないことになる。そのため、不要なアラームが発生してしまうことがある（１８〜２１プロット目）。さらに、検出したい推移変動（３１プロット目）が検出できないという問題が発生することがある。
【００１４】
また、図３に示されるように、偶発変動の標準偏差が得られており、管理データから平均値のみを計算する場合でも、計算するプロット数が少ないために、平均値の推定値の精度が悪くなることがある。このとき、管理限界線を引き直した直後であっても、管理中心と推移中心があわないことから、不要なアラーム（２１プロット目）や検出したい推移変動（３１プロット目）が検出できないという問題が発生することがある。
【００１５】
また、図４に示されるように、長期変動を許容するように、甘くＶマスクの管理限界を引くと、標準偏差の推定が大きくなりことがある。この場合、管理限界線のＶマスク角度が大きくなり、短期の変動が検知されないという問題が発生することがある。さらに、狙い値方向への短期変動が検知しにくいという問題が発生することがある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１７】
上記の課題を解決するために、順番に供給される管理対象データ（Ｘｉ）を受け、前記管理対象データ（Ｘｉ）の指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）を示すＥＷＭＡデータ（Ｚｉ）を生成するＥＷＭＡ計算部（１１）と、前記管理対象データ（Ｘｉ）と前記ＥＷＭＡデータ（Ｚｉ）との差を示す差分データ（差ｉ）を計算する差計算部（１２）と、前記管理対象データ（Ｘｉ）に基づいて算出された累積和データ（Ｙｉ）と前記差分データ（差ｉ）とに基づいて、プロット用累積和データ（Ｙ１〜Ｙｉ）を生成する累積和計算部（１３）と、前記プロット用累積和データ（Ｙ１〜Ｙｉ）に基づいて、管理図を生成する管理図作成部（１４）と、前記管理図を参照し、予め保持された判定用パラメータに基づいて管理工程の異常の有無を判定する異常傾向判定部（１５）とを具備する管理図作成装置を構成する。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、指数重み付き移動平均と観測値の差を累積和する管理図によって、緩やかな長期の変動を許容し、短期の変動は異常として検出したい場合の傾向管理を適切に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態の構成］
図５は、本実施形態の管理図作成装置１の構成を例示するブロック図である。管理図作成装置１は、情報処理装置２と、データ入力装置３と、データ出力装置４とを備えている。
【００２０】
情報処理装置２は、管理図の作成と、その管理図に基づいた異常／傾向判定を実行する。データ入力装置３は、情報処理装置２の外部に備えられたマンマシンインターフェースである。データ入力装置３は、ユーザの操作に応答して管理したい項目のデータを情報処理装置２に供給する。データ出力装置４は、情報処理装置２の外部に備えられたマンマシンインターフェースである。データ入力装置３は、情報処理装置２によって実行された演算結果を、ユーザが認識できるような形式で出力する。
【００２１】
情報処理装置２は、ＥＷＭＡ計算部１１と、差計算部１２と、累積和計算部１３と、管理図作成部１４と、異常傾向判定部１５と、設定パラメータ記憶部１６と、計算データ記憶部１７とを含んでいる。
【００２２】
ＥＷＭＡ計算部１１は、指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）となるデータＺｉを計算する。そのＥＷＭＡ計算部１１には、管理したい項目のデータＸｉが、データ入力装置３を介して供給される。なお、データＸｉの添え字ｉは、グラフ上ｉ番目に位置するデータを示すものとする。そのデータＺｉは次式によって計算される。λは加重割合で０＜λ≦１の値（例えば０．２）を使用する。
Ｚｉ＝λＸｉ＋（１−λ）Ｚｉ−１
計算された結果Ｚｉは、計算データ記憶部１７に保存される。
【００２３】
差計算部１２は、データ入力装置３を介して供給されるデータＸｉと１つ前の入力データ時に計算されたＥＷＭＡ結果Ｚｉ−１から、下記の式に基づいて差ｉを計算する。
差ｉ＝Ｘｉ−Ｚｉ−１
【００２４】
累積和計算部１３は、１つ前の入力データ時に計算された累積和結果Ｙｉ−１に差ｉを足し、管理図にプロットするＹｉを下記式に基づいて計算する。
Ｙｉ＝Ｙｉ−１＋差ｉ
計算されたＹｉは計算データ記憶部１７に保存されるとともに管理図作成部１４に送られる。
【００２５】
管理図作成部１４は、過去のプロットデータ（Ｙ１〜Ｙｉ−１）を計算データ記憶部１７から取得し、管理図グラフを作成する。異常傾向判定部１５にて、作成された管理図と従来の累積和管理図（ＣＵＳＵＭ管理図）の異常判定用Ｖマスクを用いて、異常の有無を判定する。設定パラメータ記憶部１６は、異常傾向判定部１５が実行する判定に用いられるパラメータを保持する。
【００２６】
図６は、Ｖマスクの管理限界を設定したときの累積和管理図を例示する図である。また、図７は、累積和管理図で、累積する観測値と狙い値の差を例示する図である。累積和管理図は、図７に示されるような固定の狙い値（または平均値）と観測値との差を累積した値をグラフにプロットする。
【００２７】
図６に戻ると、図６の（ａ）は、上述の計算データ記憶部１７に保持されるパラメータを例示している。図６の（ｂ）は、異常傾向判定部１５で実行される異常点の判定に対応した異常判定用Ｖマスクを備える累積和管理図の構成を例示している。異常傾向判定部１５は、累積和管理図にＶマスクによる管理限界線を儲け、過去のプロットが、Ｖマスク外に出たときに、狙い値（または平均値）からズレが発生したことを検知する。
【００２８】
［実施の形態の動作］
以下に、本実施形態の管理図作成装置１の動作について、図面を参照して説明を行う。図８は、本実施形態の管理図作成装置１の処理の対象となるデータを例示するグラフである。管理したい項目のデータは、短期的な変動と長期的な変動とを有しながら推移している。図８に示されている破線は、長期的な変動を示している。図８を参照すると、３１プロット目で急に推移が上方に変化し、短期の変動を起こしていることが示されている。
【００２９】
図９は、ＥＷＭＡ計算部１１の動作に対応して生成されるデータＺｉの推移を例示するグラフである。ＥＷＭＡ計算部１１は、データ入力装置３から供給される管理したい項目のデータＸｉを受け、指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）として計算結果を出力する。図９は、ＥＷＭＡ計算部１１が図８に示されるようなデータＸｉを受け取ったときの出力を表している。
【００３０】
図１０は、差計算部１２が、計算する差ｉの構成を例示するグラフである。図１０は、管理したい項目のデータＸｉと、図９に示される指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ結果Ｚｉ−１）との差を示している。上述のように、差計算部１２、はデータ入力装置３を介して供給されるデータＸｉと１つ前の入力データ時に計算されたＥＷＭＡ結果Ｚｉ−１から、差ｉを計算する。差計算部１２の出力は、累積和計算部１３に供給され、累積和計算部１３は、１つ前の入力データ時に計算された累積和結果Ｙｉ−１に差ｉを足し、管理図にプロットするＹｉを計算する。計算されたＹｉは計算データ記憶部１７に保存されるとともに管理図作成部１４に送られる。
【００３１】
図１１は、管理図作成部１４が生成する管理図グラフの構成を例示する図である。管理図作成部１４は、過去のプロットデータ（Ｙ１〜Ｙｉ−１）を計算データ記憶部１７から取得し、管理図グラフを作成する。異常傾向判定部１５は、図１１に示されている管理図グラフを参照し、３１プロット目の短期の変化点において、Ｖマスクによる管理限界外れが発生していること基づいて異常を検知する。
【００３２】
上述したように、従来の累積和管理図では、固定の狙い値または平均値と観測値の差を累積していくのに対し、本発明では、直近のデータまでで計算された指数重み付き移動平均と観測値の差を累積し管理図としてプロットする。それにより、長期の変動による変動量が累積値に及ぼす影響が少なく、短期の変動を感度良く検出することができる。
【００３３】
以上、本願発明の実施の形態を具体的に説明した。本願発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、長期変動を考慮した管理限界が設定された管理図の構成を例示する図である。
【図２】図２は、長期変動にあわせて、頻繁に管理限界の設定を変更した管理図の構成を例示する図である。
【図３】図３は、長期変動を含まない偶発変動の標準偏差が求められている場合の管理図を例示している。
【図４】図４は、長期変動を考慮したＶマスクの管理限界を設定した場合の累積和管理図の構成を例示する図である。
【図５】図５は、本実施形態の管理図作成装置１の構成を例示するブロック図である。
【図６】図６は、Ｖマスクの管理限界を設定したときの累積和管理図を例示する図である。
【図７】図７は、累積和管理図で、累積する観測値と狙い値の差を例示する図である。
【図８】図８は、本実施形態の管理図作成装置１の処理の対象となるデータを例示するグラフである。
【図９】図９は、ＥＷＭＡ計算部１１の動作に対応して生成されるデータＺｉの推移を例示するグラフである。
【図１０】図１０は、差計算部１２が、計算する差ｉの構成を例示するグラフである。
【図１１】図１１は、管理図作成部１４が生成する管理図グラフの構成を例示する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…管理図作成装置
２…情報処理装置
３…データ入力装置
４…データ出力装置
１１…ＥＷＭＡ計算部
１２…差計算部
１３…累積和計算部
１４…管理図作成部
１５…異常傾向判定部
１６…設定パラメータ記憶部
１７…計算データ記憶部
【図１】
2010146197.tif 000003
【図２】
2010146197.tif 000004
【図３】
2010146197.tif 000005
【図４】
2010146197.tif 000006
【図５】
2010146197.tif 000007
【図６】
2010146197.tif 000008
【図７】
2010146197.tif 000009
【図８】
2010146197.tif 000010
【図９】
2010146197.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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