(57)【要約】【課題】早期に製品の最終特性を安定化させることができ、不良品の製造を未然に防止することが可能なデータ解析装置を提供すること。【解決手段】第１要因分析部２２は、第１マハラノビス距離計算部２１によって計算されたマハラノビスの距離ＭＤ１の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定する。第２要因分析部２４は、第２マハラノビス計算部２３によって計算されたマハラノビスの距離ＭＤ２の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定する。そして、製造パラメータ項目調整部２５は、第２マハラノビス計算部２３によって計算されたマハラノビスの距離ＭＤ２が減少するように、第２要因分析部２４によって特定された製造パラメータ項目を調整する。したがって、早期に製品の最終特性を安定化させることができ、不良品の製造を未然に防止することが可能となる。【選択図】図３
2011110799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算する第１の計算手段と、
前記第１の計算手段によって計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定する第１の分析手段と、
前記中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算する第２の計算手段と、
前記第１の分析手段によって特定された評価特性に対して、前記第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定する第２の分析手段と、
前記第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、前記第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整する調整手段とを含むデータ解析装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記第１の計算手段によって計算された第１のマハラノビスの距離がしきい値以下となるように、前記第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整する、請求項１記載のデータ解析装置。
【請求項３】
前記第１の分析手段は、前記評価特性の項目を直交表に割り当てて、項目の組み合わせごとに計算された第１のマハラノビスの距離に応じて、当該第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを特定する、請求項１または２記載のデータ解析装置。
【請求項４】
前記第２の分析手段は、前記製造パラメータの項目を直交表に割り当てて、項目の組み合わせごとに計算された第２のマハラノビスの距離に応じて、当該第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータ項目を特定する、請求項１〜３のいずれかに記載のデータ解析装置。
【請求項５】
押出し成形機における製品の良否を判定する製造装置であって、
金属材料に樹脂コーティングを施す押出し成形機と、
前記押出し成形機によって製造された成形製品を冷却する冷却機と、
前記押出し成形機によって製造された成形製品の樹脂厚を測定する第１の測定機と、
前記押出し成形機によって製造された成形製品の断面形状を測定する第２の測定機と、
前記押出し成形機、前記冷却機、前記第１の測定機および前記第２の測定機から収集されたデータを解析するデータ解析装置とを含み、
前記データ解析装置は、少なくとも前記第１の測定機および前記第２の測定機によって測定された評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算する第１の計算手段と、
前記第１の計算手段によって計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定する第１の分析手段と、
少なくとも前記押出し成形機および前記冷却機において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算する第２の計算手段と、
前記第１の分析手段によって特定された評価特性に対して、前記第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定する第２の分析手段と、
前記第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、前記第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整する調整手段とを含む、製造装置。
【請求項６】
製品の良否の判定をコンピュータに行なわせるデータ解析方法であって、
前記コンピュータに、最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算させるステップと、
前記コンピュータに、前記計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定させるステップと、
前記コンピュータに、前記中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算させるステップと、
前記コンピュータに、前記特定された評価特性に対して、前記第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定させるステップと、
前記コンピュータに、前記計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、前記特定された製造パラメータ項目を調整させるステップとを含む、データ解析方法。
【請求項７】
製品の良否の判定をコンピュータに行なわせるためのコンピュータ・プログラムであって、
前記コンピュータに、最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算させるステップと、
前記コンピュータに、前記計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定させるステップと、
前記コンピュータに、前記中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算させるステップと、
前記コンピュータに、前記特定された評価特性に対して、前記第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定させるステップと、
前記コンピュータに、前記計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、前記特定された製造パラメータ項目を調整させるステップとを含む、コンピュータ・プログラム。
【請求項８】
製品の良否の判定をコンピュータに行なわせるためのコンピュータ・プログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、
前記コンピュータに、最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算させるステップと、
前記コンピュータに、前記計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定させるステップと、
前記コンピュータに、前記中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算させるステップと、
前記コンピュータに、前記特定された評価特性に対して、前記第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定させるステップと、
前記コンピュータに、前記計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、前記特定された製造パラメータ項目を調整させるステップとを含む、記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造中の製品の良否判定を行なう技術に関し、特に、ＭＴＳ（マハラノビス・タグチシステム）法を用いて製品の良否判定を行なうデータ解析装置、それを用いた製造装置、データ解析方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の生産システムにおいて、ＭＴＳ法を用いて製品の良否を判定する技術が盛んに開発されている。これに関連する技術として、下記の特許文献１〜３に開示された発明がある。
【０００３】
特許文献１は、半導体製造装置の異常動作を正確に判定することのできる管理方法を提供することを目的とする。半導体製造装置の正常動作状態下で少なくとも１つのパラメータについて複数のデータをサンプリングし、サンプリングされたデータ群に基づいてマハラノビス空間Ａを作成する。そして、このマハラノビス空間に基づいて、半導体製造装置の動作状態で得られるパラメータについての測定値からマハラノビス距離Ｄ２を算出し、当該マハラノビス距離の値が所定の値を超えたとき、半導体製造装置が異常動作を生じたと判定する。
【０００４】
特許文献２は、現象の変化に対応するためにＭＴＳ法を利用して製造回毎に判別に使用する項目をダイナミックに変化させることにより、製品の良否判別を精度良く行うことができるようにすることを目的とする。射出成形機の場合、直交表の組み合わせに従い、毎ショットの複数項目Ｍの実績値を使ってｎ通りのマハラノビスの距離を算出する。そして、マハラノビスの距離からｎ通り分のＳＮ比を算出する。そして、算出されたＳＮ比を使って各項目の水準平均（直交表における第１水準、第２水準）を算出し、水準平均差（第１水準平均−第２水準平均）の大きいものからｍ項目見つける。これら最適なｍ項目を使って、再度マハラノビスの距離をｍ個計算し、ｍ個の距離のうちいずれか１つでも基準値を越えている場合不良とする。
【０００５】
特許文献３は、時間の経過や環境変化によって樹脂の可塑化状態等に変動が生じた場合であっても適確に製品の良否を判別することのできる射出成形機の製品良否判別方法を提供することを目的とする。製品の品質に影響を与える成形データのうち相互に関連して変動する成形データを２項目以上選択し、これらの成形データを複合して乗算、除算等の関数式により演算を行い、その演算結果に基いて良品成形の許容範囲を上限値と下限値で定め、射出成形機の制御装置に設定する。成形作業に際し、各成形サイクル毎に成形データ項目の値を検出して同様の関数式により演算を行い、その演算結果が許容範囲内にあるか否かによって、各成形サイクル毎の製品の良否を判別する。複数の成形データを複合して評価した結果により製品の良否が判別されるため、時間の経過や環境変化によって成形データの値に変動が生じたような場合であっても、製品の良否が適確に判別できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１１４１３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８１８７４号公報
【特許文献３】特開平７−１０８５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１〜３に開示された製品の良否判別方法においては、製品の最終段階で良否判定を実施することになるため、製品が不良と判定された場合には、その製品を廃棄したり、手直ししたりする必要があるため、経済性が悪くなるといった問題点があった。
【０００８】
また、製品の製造過程が複数にわたっており、製造の中間段階において半製品の状態を経る場合には、半製品の状態での良否判定や、製造パラメータ単体で最終製品の良否判定を行なうことができず、製造プロセス中の修正が困難であるといった問題点もあった。
【０００９】
さらに、特許文献２および３は、射出成形品の良否判定に関するものであり、射出成形における良品の製造データから基準空間を作成する。そして、作成した基準空間を用いて、現在製造中の製品の良否を判定するものである。しかしながら、最終製品である射出成形品が半製品の状態を経る場合には、半製品の状態での良否判定や、製造パラメータ単体で最終製品の良否判定を行なうことができず、製造プロセス中の修正が困難である。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、早期に製品の最終特性を安定化させることができ、不良品の製造を未然に防止することが可能なデータ解析装置、それを用いた製造装置、データ解析方法、そのコンピュータ・プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある局面に従えば、データ解析装置は、最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算する第１の計算手段と、第１の計算手段によって計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定する第１の分析手段と、中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算する第２の計算手段と、第１の分析手段によって特定された評価特性に対して、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定する第２の分析手段と、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整する調整手段とを含む。
【００１２】
好ましくは、調整手段は、第１の計算手段によって計算された第１のマハラノビスの距離がしきい値以下となるように、第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整する。
【００１３】
好ましくは、第１の分析手段は、評価特性の項目を直交表に割り当てて、項目の組み合わせごとに計算された第１のマハラノビスの距離に応じて、当該第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを特定する。
【００１４】
好ましくは、第２の分析手段は、製造パラメータの項目を直交表に割り当てて、項目の組み合わせごとに計算された第２のマハラノビスの距離に応じて、当該第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータ項目を特定する。
【００１５】
本発明の別の局面に従えば、押出し成形機における製品の良否を判定する製造装置であって、金属材料に樹脂コーティングを施す押出し成形機と、押出し成形機によって製造された成形製品を冷却する冷却機と、押出し成形機によって製造された成形製品の樹脂厚を測定する第１の測定機と、押出し成形機によって製造された成形製品の断面形状を測定する第２の測定機と、押出し成形機、冷却機、第１の測定機および第２の測定機から収集されたデータを解析するデータ解析装置とを含み、データ解析装置は、少なくとも第１の測定機および第２の測定機によって測定された評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算する第１の計算手段と、第１の計算手段によって計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定する第１の分析手段と、少なくとも押出し成形機および冷却機において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算する第２の計算手段と、第１の分析手段によって特定された評価特性に対して、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定する第２の分析手段と、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整する調整手段とを含む。
【００１６】
本発明のさらに別の局面に従えば、製品の良否の判定をコンピュータに行なわせるデータ解析方法であって、コンピュータに、最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算させるステップと、計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定させるステップと、中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算させるステップと、特定された評価特性に対して、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定させるステップと、計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、特定された製造パラメータ項目を調整させるステップとを含む。
【００１７】
本発明のさらに別の局面に従えば、製品の良否の判定をコンピュータに行なわせるためのコンピュータ・プログラムであって、コンピュータに、最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算させるステップと、計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定させるステップと、中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算させるステップと、特定された評価特性に対して、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定させるステップと、計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、特定された製造パラメータ項目を調整させるステップとを含む。
【００１８】
本発明のさらに別の局面に従えば、製品の良否の判定をコンピュータに行なわせるためのコンピュータ・プログラムを記録したコンピュータで読取可能な記録媒体であって、コンピュータに、最終製品の特性との相関が大きい中間工程における評価特性データから第１のマハラノビスの距離を計算させるステップと、計算された第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを要因分析によって特定させるステップと、中間工程において測定された製造パラメータデータから第２のマハラノビスの距離を計算させるステップと、特定された評価特性に対して、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータデータを要因分析によって特定させるステップと、計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、特定された製造パラメータ項目を調整させるステップとを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のある局面によれば、調整手段が、第２の計算手段によって計算された第２のマハラノビスの距離が減少するように、第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整するので、早期に製品の最終特性を安定化させることができ、不良品の製造を未然に防止することが可能となる。
【００２０】
また、調整手段が、第１の計算手段によって計算された第１のマハラノビスの距離がしきい値以下となるように、第２の分析手段によって特定された製造パラメータ項目を調整するので、目的に応じた製造パラメータ項目の調整を行なうことが可能となる。
【００２１】
また、第１の分析手段が、評価特性の項目を直交表に割り当てて、項目の組み合わせごとに計算された第１のマハラノビスの距離に応じて、当該第１のマハラノビスの距離の増加要因となる評価特性データを特定するので、的確に評価特性データの特定を行なうことが可能となる。
【００２２】
また、第２の分析手段が、製造パラメータの項目を直交表に割り当てて、項目の組み合わせごとに計算された第２のマハラノビスの距離に応じて、当該第２のマハラノビスの距離の増加要因となる製造パラメータ項目を特定するので、的確に製造パラメータ項目の特定を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態におけるデータ解析装置の良否判定方法の概念を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるデータ解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるデータ解析装置を機能的構成によって示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるデータ解析装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】要因分析を行なう際に用いられる直交表の一例を示す図である。
【図６】目標値がある場合の損失関数を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるデータ解析装置を用いた製造装置の具体例を示す図である。
【図８】押出し成形機３１によって製造される成形製品の断面形状を示す図である。
【図９】製造過程におけるＭＤ１の経時変化を示す図である。
【図１０】図９に示すＰ１時点で要因分析を実施した結果を示すグラフである。
【図１１】樹脂厚３に関して、樹脂温度、金型温度、冷却水温度など、１２項目の製造パラメータデータを用い、被覆厚３が安定である領域を基準空間とした場合に求めたマハラノビスの距離ＭＤ２の経時変化を示す図である。
【図１２】図１１に示すパラメータ調整の実施時点で要因分析を行なった結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態におけるデータ解析装置の良否判定方法の概念を説明するための図である。たとえば、最終製品に求められる特性Ｙとの相関が大きい中間製品（半製品）の評価特性Ａ〜Ｍが存在するとする。また、中間製品の製造過程において製造パラメータの項目ａ〜ｍが存在するとする。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示すような、最終製品の特性Ｙとの相関が大きい中間工程（半製品の製造工程）における評価データＡ〜Ｍから、マハラノビスの距離ＭＤ１を計算する。このとき、基準空間には、最終製品の特性Ｙが安定する領域のデータを用いる。
【００２６】
図１（ｂ）は、マハラノビスの距離ＭＤ１と最終製品の特性Ｙとの関係をグラフにしたものであり、ＭＤ１と特性Ｙとの相関が大きいことを示している。また、図１（ｃ）は、ＭＤ１の計算結果をグラフにしたものである。
【００２７】
また、図１（ｄ）に示すような、中間製品の製造パラメータ項目のデータａ〜ｍから、マハラノビスの距離ＭＤ２を計算する。このとき、評価特性Ａ〜Ｍが安定する領域を基準空間とし、それぞれについてＭＤ２を計算する。図１（ｅ）は、ＭＤ２の計算結果をグラフにしたものである。
【００２８】
次に、中間工程におけるＭＤ１の値を監視し、要因分析によって、ＭＤ１の増加に寄与の大きい評価データの項目を特定する。ここで、図１（ｆ）に示すように、たとえば評価データの項目Ａが、ＭＤ１の増加に寄与の大きい評価データの項目として特定されたとする。
【００２９】
項目Ａの安定領域を基準空間として、製造パラメータ項目のデータａ〜ｍを用いてマハラノビスの距離ＭＤ２を計算する。そして、ＭＤ２について要因分析を行ない、項目ＡのＭＤ２の増加に寄与の大きい製造パラメータ項目を特定する。図１（ｇ）は、製造パラメータ項目ａ〜ｍ毎の要因分析図である。製造パラメータ項目ｃが、項目ＡのＭＤ２の増加に寄与の大きい製造パラメータ項目として特定されたことを示している。
【００３０】
最後に、ＭＤ２が小さくなる方向に製造パラメータ項目ｃを調整する。ＭＤ２が減少することによって、ＭＤ１も減少する。その結果、最終製品の特性Ｙも安定化させることができるようになる。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態におけるデータ解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。このデータ解析装置は、一般的なコンピュータによって実現され、コンピュータ本体１と、ディスプレイ装置２と、ＦＤ（Flexible Disk）４が装着されるＦＤドライブ３と、キーボード５と、マウス６と、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）８が装着されるＣＤ−ＲＯＭ装置７と、ネットワーク通信装置９とを含む。
【００３２】
データ解析プログラムは、ＦＤ４またはＣＤ―ＲＯＭ８等の記録媒体によって供給される。データ解析プログラムはコンピュータ本体１によって実行され、データ解析が行なわれる。また、データ解析プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体１に供給されてもよい。
【００３３】
なお、記録媒体はＦＤ４、ＣＤ−ＲＯＭ８に限定されるものではなく、磁気テープ、ＭＯ（Magnetic Optical disk）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＩＣ（Integrated Circuit）カードなどであってもよい。
【００３４】
また、コンピュータ本体１は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ（Read Only Memory)１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２およびハードディスク１３を含む。ＣＰＵ１０は、ディスプレイ装置２、ＦＤドライブ３、キーボード５、マウス６、ＣＤ−ＲＯＭ装置７、ネットワーク通信装置９、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２またはハードディスク１３との間でデータを入出力しながら処理を行なう。ＦＤ４またはＣＤ−ＲＯＭ８に記録されたデータ解析プログラムは、ＣＰＵ１０によりＦＤドライブ３またはＣＤ−ＲＯＭ装置７を介してハードディスク１３に格納される。ＣＰＵ１０は、ハードディスク１３から適宜データ解析プログラムをＲＡＭ１２にロードして実行することによってデータ解析を行なう。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態におけるデータ解析装置を機能的構成によって示したブロック図である。このデータ解析装置は、第１マハラノビス距離計算部２１と、第１要因分析部２２と、第２マハラノビス距離計算部２３と、第２要因分析部２４と、製造パラメータ項目調整部２５とを含む。これらの構成は、ＣＰＵ１０がデータ解析プログラムを実行することによって実現される。また、データ解析装置はさらに、データ記憶部２７を含む。
【００３６】
データ記憶部２７は、製造工程に配置されたセンサによって測定された評価特性や、製造パラメータ項目のデータなどを記憶する。このデータ記憶部２７は、図２に示すハードディスク１３、ＲＡＭ１２などに対応している。
【００３７】
第１マハラノビス距離計算部２１は、データ記憶部２７に格納される、最終製品の特性との相関が大きい中間工程（半製品の製造工程）における評価データを取得し、評価データからマハラノビスの距離ＭＤ１を計算する。
【００３８】
第１要因分析部２２は、第１マハラノビス距離計算部２１によって計算されたＭＤ１の値を監視する。そして、データ記憶部２７に格納されるデータを参照しながらＭＤ１について要因分析を行なうことによって、ＭＤ１の増加に寄与の大きい評価データの項目を特定する。
【００３９】
第２マハラノビス距離計算部２３は、データ記憶部２７に格納される、中間製品の製造パラメータ項目のデータを取得し、製造パラメータ項目のデータからマハラノビスの距離ＭＤ２を計算する。
【００４０】
第２要因分析部２４は、データ記憶部２７に格納されるデータを参照しながらＭＤ２について要因分析を行なうことによって、ＭＤ２の増加に寄与の大きい製造パラメータ項目を特定する。
【００４１】
製造パラメータ項目調整部２５は、第２要因分析部２４によってＭＤ２の増加に寄与の大きいと判定された製造パラメータ項目について、ＭＤ２が小さくなる方向にその製造パラメータ項目を調整する。
【００４２】
図４は、本発明の実施の形態におけるデータ解析装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。ここで、最終製品Ｚは、複数の工程を経て製造され、要求される製品特性Ｙを有する。最終製品Ｚの中間工程における半製品をＶ，Ｗ，Ｘとする。また、最終製品Ｚに求められる製品特性Ｙと相関の高い評価特性をＡ〜Ｍとする。
【００４３】
まず、第１マハラノビス距離計算部２１は、製品特性Ｙが安定する場合の評価特性Ａ〜Ｍのデータを用いて、半製品Ｖ，Ｗ，Ｘのそれぞれについてマハラノビスの距離ＭＤ１を計算する（Ｓ１１）。
【００４４】
ここで、マハラノビスの距離の計算方法について、簡単に説明する。
製造工程に配置されたセンサによって得られたデータをＹｉｐ、データ項目数をｉ＝１〜ｋ、データセット数をｐ＝１〜ｎとし、データ項目ごとにデータＹｉｐの平均値ｍｉと、標準偏差σｉとを計算する。
【００４５】
次に、平均値ｍｉおよび標準偏差σｉを用いて、次式（１）により基準化値ｙｉｐを計算する。
【００４６】
【数１】
2011110799.tif 000003
【００４７】
次に、基準化値ｙｉｐを用いて、次式（２）および（３）により基準化値の相関行列Ｒを作成する。
【００４８】
【数２】
2011110799.tif 000004
【００４９】
次に、次式（４）により相関行列Ｒの逆行列Ａを作成する。
【００５０】
【数３】
2011110799.tif 000005
【００５１】
最後に、次式（５）によりマハラノビスの距離Ｄ２を計算する。
【００５２】
【数４】
2011110799.tif 000006
【００５３】
再び、図４に示す処理手順の説明に戻る。次に、第１要因分析部２２は、第１マハラノビス距離計算部２１によって計算された半製品Ｖ，Ｗ，ＸのそれぞれのＭＤ１を監視し、要因分析によりＭＤ１の増加に寄与の大きい評価特性を特定する（Ｓ１２）。
【００５４】
ここで、要因分析の方法について簡単に説明する。
図５は、要因分析を行なう際に用いられる直交表の一例を示す図である。マハラノビスの距離ＭＤの演算に使用する項目がｋ個あるとすると、項目Ｉ１〜Ｉｋのそれぞれを直交表の１〜ｋ列に割り当てる。このとき使用する直交表は、列数が項目数よりも大きい直交表の中で最小のものを使用する。図５に示すように、項目数ｍ＝９の場合には、Ｌ１２の直交表が使用される。
【００５５】
ここで、直交表の２つの水準に対して、第１水準＝その項目を使用する、第２水準＝その項目を使用しない、として直交表のそれぞれの行ごとにＭＤ演算に使用する項目を記載する。
【００５６】
次に、直交表から選択したＭＤ演算に使用する項目の組み合わせごとに、基準空間データを用いて平均値、標準偏差、相関行列の逆行列を計算する。
【００５７】
次に、指定したｎ個分のサンプリングデータ群ｙｉ＝（ｙｉ１，ｙｉ２，ｙｉ３，...，ｙｉｋ）（ｉ＝１〜ｎ）に対して、ＭＤ値であるＤ２ｊｉ（ｊ＝１〜Ｌ，ｉ＝１〜ｎ）を直交表で設定された項目の組み合わせごとに計算する。
【００５８】
そして、次式（６）により項目の組み合わせごとのＳＮ比η＝（η１，η２，...，ηＬ）を求める。
【００５９】
【数５】
2011110799.tif 000007
【００６０】
次に、項目Ｉ１〜Ｉｋごとに、水準１である行のηｊ平均値、水準２である行のηｊ平均値をそれぞれ計算し、その値をそれぞれのＳＮ比とする。このとき、項目を割り当てていない直交表の列に対してもＳＮ比を計算する。たとえば、図５に示す表の項目Ｉ２の場合は、次のようになる。
【００６１】
水準１のＳＮ比＝（η１＋η２＋η３＋η７＋η８＋η９）／６    ・・・（７）
水準２のＳＮ比＝（η４＋η５＋η６＋η１０＋η１１＋η１２）／６    ・・・（８）
ここで、（水準１のＳＮ比）−（水準２のＳＮ比）の値が大きいものが、ＭＤの増加に対する原因項目であると推定できる。
【００６２】
再び、図４に示す処理手順の説明に戻る。次に、第２マハラノビス距離計算部２３は、データ記憶部２７に格納される、半製品Ｖ，Ｗ，Ｘの製造過程において測定された製造パラメータ項目のデータａ〜ｍを取得し、製造パラメータデータからマハラノビス距離ＭＤ２を計算する（Ｓ１３）。このとき、評価特性Ａ〜Ｍの各項目でそれぞれ安定な領域を基準空間とし、上述の式（１）〜（５）を用いてＭＤ２を計算する。
【００６３】
次に、第２要因分析部２４は、ＭＤ１の増加に寄与の高い評価特性に対して、ＭＤ２の増加要因となる製造パラメータ項目を要因分析によって特定する（Ｓ１４）。このとき、図５を用いて説明した原因分析と同様の方法が用いられる。
【００６４】
次に、製造パラメータ項目調整部２５は、第２要因分析部２４によって特定された製造パラメータ項目に関し、ＭＤ２が減少するように製造パラメータの値を調整する（Ｓ１５）。
【００６５】
そして、ＭＤ１の値を再度計算し、ＭＤ１がしきい値以下となっているか否かを判定する（Ｓ１６）。ＭＤ１がしきい値よりも大きければ（Ｓ１６，Ｎｏ）、ステップＳ１５に戻って製造パラメータ項目の調整を行なう。また、ＭＤ１がしきい値以下であれば（Ｓ１６，Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００６６】
ＭＤ１のしきい値として、次式（９）の損失関数を用いて損失Ｌを計算し、ＬがＡ０（消費者損失）に達する値を用いる。
【００６７】
【数６】
2011110799.tif 000008
【００６８】
ここで、Δは製品の目的特性の許容差、Ａは目的特性が許容差外になったときの損失（円）、Ｂは工程における特性の１回あたりの点検コスト（円）、Ｃは工程における特性の修正コスト（円）、ｎ０は工程における特性の現状の測定間隔、ｕ０は工程における特性の現状の平均修正間隔を示す。
【００６９】
また、ｎは工程における特性の最適測定間隔、ｕは工程における特性の最適平均修正間隔、Ｄ０は工程における特性の修正限界、Ｄは工程における特性の最適修正限界、ｌは工程における特性のタイムラグ、σｍは工程における特性の測定誤差の標準偏差を示す。
【００７０】
なお、工程における特性の最適測定間隔ｎ、最適平均修正間隔ｕ、最適修正限界Ｄは、次式（１０）〜（１２）によって表される。
【００７１】
【数７】
2011110799.tif 000009
【００７２】
図６は、目標値がある場合の損失関数を説明するための図である。図６において、目標値であるｍが０（円）であり、許容差が大きくなるに従って損失Ｌ（円）が大きくなることを示している。本実施の形態においては、損失Ｌが消費者損失Ａ０（許容限界上限ｍ＋Δ０）に達するときのＭＤ１の値をしきい値とする。
【００７３】
（具体例）
図７は、本発明の実施の形態におけるデータ解析装置を用いた製造装置の具体例を示す図である。この製造装置は、データ解析装置１と、押出し成形機３１と、データ収集装置３２と、パラメータ制御部３３と、予備加熱機３４と、冷却機３５と、樹脂厚測定機３６と、外側形状測定機３７とを含む。
【００７４】
この製造装置は、押出し成形機３１によって金属材料に複数回樹脂コーティングを施し、金属材料と樹脂との複合材料を作成して、他部品との接触磨耗や疲労劣化を防止し、成形製品を長寿命化させるものである。
【００７５】
押出し形成機３１は、被覆する金属材料表面にポリエチレン樹脂（ＰＥ樹脂）３８を被覆コーティングする。このとき、硬化のために架橋反応材３９が用いられる。製品を連続して生産するため、１つの製品の全長は数１００ｍ〜数１０００ｍに達する。
【００７６】
予備加熱機３４は、金属材料などを予備加熱して押出し成形機３１に搬送する。冷却機３５は、押出し成形機３１によって成形された中間製品や最終製品を冷却する。樹脂厚測定機３６は、中間製品や最終製品の被覆厚を測定する。また、外側形状測定機３７は、中間製品や最終製品の外側形状を測定する。
【００７７】
データ収集装置３２は、予備加熱機３４による予備加熱温度、押出し成形機３１における成形温度、押出し速度、成形圧力、モータ電流、樹脂温度、架橋材量、冷却機３５による冷却温度、膜厚測定機３６および外側形状測定機３７による測定結果である製品特定データなどを収集して、データ解析装置１に出力する。なお、予備加熱機３４、押出し成形機３１、冷却機３５などにはセンサが設けられており、センサによる測定結果がデータ収集装置３２に出力される。
【００７８】
パラメータ制御部３３は、データ解析装置１から出力されるフィードバック信号によって押出し成形機３１の製造パラメータ項目を制御する。
【００７９】
図８は、押出し成形機３１によって製造される成形製品の断面形状を示す図である。図８（ａ）は、ＰＥ樹脂３８を１回被覆した後の中間製品を示している。図８（ｂ）に示すように、金属材料で表面をコーティングし、ＰＥ樹脂３８による被覆を３回繰り返すことによって最終製品が製造される。
【００８０】
図７に示すような製造装置において、最終製品の製造後の引張強度、および曲げ疲労試験後の引張強度が最終製品の評価特性となる。しかしながら、最終製品特性である引張強度と、中間製品（半製品）の製造パラメータデータである、樹脂温度、金型温度、冷却温度等との相関は低い。
【００８１】
本実施の形態においては、図８に示すように、ＰＥ樹脂３８による被覆を実施する際に被覆の厚さを４箇所、被覆後の製品断面形状を２箇所測定し、これらを評価特性データとしてデータ収集装置３２が収集する。この評価特性データは、実際の製品特性である引張強度、曲げ疲労試験後の引張強度と相関係数０．７以上の高い相関を有している。
【００８２】
第１マハラノビス距離計算部２１は、これら被覆厚さデータおよび被覆後の断面形状データを用いて、マハラノビスの距離ＭＤ１を計算する。ここで、ＭＤ１の基準空間に用いるデータとして、引張強度および曲げ疲労試験後の引張強度が高い場合の評価特性データを使用することにする。
【００８３】
図９は、製造過程におけるＭＤ１の経時変化を示す図である。図９に示すように、経過時間の増加とともにＭＤ１が増加する傾向がある。
【００８４】
図１０は、図９に示すＰ１時点で要因分析を実施した結果を示すグラフである。図１０に示すように、樹脂厚３を項目として使用した場合（水準１）と、使用しない場合（水準２）とでＭＤ値の差が大きく、原因項目であると推定される。
【００８５】
図１１は、被覆厚３に関して、樹脂温度、金型温度、冷却水温度など、１２項目の製造パラメータデータを用い、被覆厚３が安定である領域を基準空間とした場合に求めたマハラノビスの距離ＭＤ２の経時変化を示す図である。図１１に示すように、ＭＤ２に関しても、経過時間とともに増加する傾向が観察される。
【００８６】
図１２は、図１１に示すパラメータ調整の実施時点で要因分析を行なった結果を示すグラフである。図１２に示すように、ＭＤ２の増加の原因項目を分析した結果、樹脂圧力、押出し成形機３１のスクリュー回転数、冷却温度が原因項目であることが推定される。その結果から、製造パラメータ項目調整部２５は、樹脂圧力、押出し成形機３１のスクリュー回転数、冷却温度を初期の値に近くなるように製造パラメータ項目の値を調整する。そして、フィードバック信号によってその製造パラメータ項目が調整されるようにパラメータ制御部３３を制御する。
【００８７】
図１１に示すように、パラメータ調整の実施後にＭＤ２の値が減少した。また、図９に示すように、ＭＤ１の値も減少した。このように、最終製品特性においても、不良品を製造することなく、安定して良品を製造することができるようになる。
【００８８】
以上説明したように、本実施の形態におけるデータ解析装置によれば、ＭＤ１の増加に寄与の高い評価特性に対して、ＭＤ２の増加要因となる製造パラメータ項目を要因分析によって特定し、その製造パラメータ項目を調整するようにしたので、早期に製品の最終特性を安定化させることができ、不良品の製造を未然に防止することが可能となった。
【００８９】
また、最終製品が複数の中間工程（半製品）を経て製造され、製品の最終評価までに長い時間を要する場合であっても、製造の中間段階で最終製品の特性を安定化させることが可能となった。
【００９０】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１  コンピュータ本体、２  ディスプレイ装置、３  ＦＤドライブ、４  ＦＤ、５  キーボード、６  マウス、７  ＣＤ−ＲＯＭ装置、８  ＣＤ−ＲＯＭ、９  ネットワーク通信装置、１０  ＣＰＵ、１１  ＲＯＭ、１２  ＲＡＭ、１３  ハードディスク、２１  第１マハラノビス距離計算部、２２  第１要因分析部、２３  第２マハラノビス距離計算部、２４  第２要因分析部、２５  製造パラメータ項目調整部、２７  データ記憶部、３１  押出し成形機、３２  データ収集装置、３３  パラメータ制御部、３４  予備加熱機、３５  冷却機、３６  樹脂厚測定機、３７  外側形状測定機。
【図１】
2011110799.tif 000010
【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】
2011110799.tif 000019
【図１１】
2011110799.tif 000020
【図１２】
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