(57)【要約】【課題】部品実装ラインの不正状態を検知することができる不正検知システムおよび部品実装ラインの不正検知方法を提供することを目的とする。【解決手段】部品実装装置を含む複数の設備を有する部品実装ラインの不正状態を検知する部品実装ラインの不正検知方法は、部品実装ラインからデータを収集する第２のデータ収集工程（ＳＴ４）と、第２のデータ収集工程（ＳＴ４）において収集されたデータに含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する判定工程（ＳＴ５）と、判定工程（ＳＴ５）において正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると（Ｙｅｓ）、部品実装ラインが不正状態であると通知する通知工程（ＳＴ６）と、を含んでいる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品実装装置を含む複数の設備を有する部品実装ラインからデータを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部により収集されたデータに含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると、前記部品実装ラインが不正状態であると通知する通知部と、を備える、不正検知システム。
【請求項２】
前記判定部は、少なくとも正常時の特徴量データおよび不正時の特徴量データを含む学習データセットを用いて作成される検知モデルに基づいて判定を行う、請求項１に記載の不正検知システム。
【請求項３】
前記特徴量データは、前記部品実装ラインの制御コマンドに関するデータ、前記複数の設備の設備イベントに関するデータ、前記複数の設備の操作画面の画面遷移に関するデータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の不正検知システム。
【請求項４】
前記不正状態は、前記部品実装ラインのネットワークへの不正なアクセス、前記複数の設備の不正な操作の少なくともいずれかを含む、請求項１から３のいずれかに記載の不正検知システム。
【請求項５】
部品実装装置を含む複数の設備を有する部品実装ラインの不正状態を検知する部品実装ラインの不正検知方法であって、
前記部品実装ラインからデータを収集するデータ収集工程と、
前記データ収集工程において収集されたデータに含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると、前記部品実装ラインが不正状態であると通知する通知工程と、を含む、部品実装ラインの不正検知方法。
【請求項６】
前記判定工程において、少なくとも正常時の特徴量データおよび不正時の特徴量データを含む学習データセットを用いて作成される検知モデルに基づいて判定が行われる、請求項５に記載の部品実装ラインの不正検知方法。
【請求項７】
前記特徴量データは、前記部品実装ラインの制御コマンドに関するデータ、前記複数の設備の設備イベントに関するデータ、前記複数の設備の操作画面の画面遷移に関するデータのうちの少なくとも１つを含む、請求項５または６に記載の部品実装ラインの不正検知方法。
【請求項８】
前記不正状態は、前記部品実装ラインのネットワークへの不正なアクセス、前記複数の設備の不正な操作の少なくともいずれかを含む、請求項５から７のいずれかに記載の部品実装ラインの不正検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装ラインにおける不正な動作を検知する不正検知システムおよび部品実装ラインの不正検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に部品を実装した実装基板を製造する部品実装ラインを構成する部品実装装置において、部品実装装置のいずれかのデバイス（部位）に異常（エラー）が発生したことを検知すると、その旨を作業者に報知する機能を有している部品実装装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の部品実装装置は、デバイスの異常を検知するセンサ（異常検知装置）を備えており、センサが異常を検知するとエラーの発生を作業者に報知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、部品実装ラインのネットワークへの不正なアクセスや部品実装装置の不正な操作などの不正状態を検知することができず、さらなる改善の余地があった。
【０００５】
そこで本発明は、部品実装ラインの不正状態を検知することができる不正検知システムおよび部品実装ラインの不正検知方法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】
【０００６】
本発明の不正検知システムは、部品実装装置を含む複数の設備を有する部品実装ラインからデータを収集するデータ収集部と、前記データ収集部により収集されたデータに含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると、前記部品実装ラインが不正状態であると通知する通知部と、を備える。
【０００７】
本発明の部品実装ラインの不正検知方法は、部品実装装置を含む複数の設備を有する部品実装ラインの不正状態を検知する部品実装ラインの不正検知方法であって、前記部品実装ラインからデータを収集するデータ収集工程と、前記データ収集工程において収集されたデータに含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する判定工程と、前記判定工程において前記正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると、前記部品実装ラインが不正状態であると通知する通知工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、部品実装ラインの不正状態を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図
【図２】本発明の一実施の形態の不正検知システムの構成を示すブロック図
【図３】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の不正検知システムにおける制御コマンドに関する特徴量データと検知モデルの一例の説明図
【図４】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の不正検知システムにおける設備イベントに関する特徴量データと検知モデルの一例の説明図
【図５】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の不正検知システムにおける画面遷移に関する特徴量データと検知モデルの一例の説明図
【図６】本発明の一実施の形態の不正検知方法のフローを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装システム、部品実装ラインの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
まず図１を参照して部品実装システム１について説明する。部品実装システム１は、基板搬送方向の上流側（図１における左側）から順番に、製造設備である部品実装装置Ｍ１、部品実装装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３を備えている。部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３はベルトコンベア等の基板搬送機構を有しており、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３の基板搬送機構で基板を上流から下流へ搬送しながら実装基板を製造する。部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３は、有線または無線による通信ネットワーク２によって管理コンピュータ３と接続されており、他の部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３、管理コンピュータ３との間でデータの送受信を行う。
【００１２】
なお、部品実装ラインＬ１が備える部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３は３台に限定されることなく、１台、２台、４台以上であってもよい。また、部品実装ラインＬ１は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３の他に基板にクリームはんだを印刷する印刷装置、部品が実装された基板を加熱して部品を基板にはんだ付けするリフロー装置などの装置を有してもよい。このように、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３と管理コンピュータ３は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３を含む複数の設備を有する部品実装ラインＬ１を構成する。
【００１３】
図１において、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３は、実装ヘッドに装着された吸着ノズルよって部品供給部から供給される部品をピックアップして、クリームはんだが印刷（塗布）された基板に移送搭載する機能を有する。部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３は、タッチパネル４、複数のボタン５、シグナルタワー６を備えている。タッチパネル４は、その表示部に各種情報を表示し、また作業者は表示部に表示される操作ボタン等でデータ入力や部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３の操作を行うことができる。
【００１４】
複数のボタン５には、それぞれ「作業開始」「一時停止」「操作権取得」「緊急停止」などに対応するコードが割り当てられており、作業者がボタン５を操作することで、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３を操作することができる。シグナルタワー６は、シグナルランプの点灯、消灯、点滅などの視覚表現によって、作業者に装置エラーなどの発生を報知する。
【００１５】
図１において、管理コンピュータ３は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３に対して実装基板の生産に必要なプログラムやデータの送信などの処理を実行する。また、管理コンピュータ３は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３から通信ネットワーク２を介して送信される通信データを収集して、通信ネットワーク２への不正なアクセス、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３の不正な操作など、部品実装ラインＬ１で不正が行われていないかを監視する。
【００１６】
図１において、管理コンピュータ３は、通信ネットワーク２とは異なる上位通信ネットワーク７によって他の部品実装ラインＬ２，Ｌ３、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３で共通のデータなどを管理する上位コンピュータ８と接続されており、相互にデータの送受信を行うことができる。
【００１７】
次に図２を参照して、管理コンピュータ３の構成について説明する。管理コンピュータ３は、処理部１０、記憶装置である収集データ記憶部１６、学習データセット記憶部１８、モデル記憶部２２の他、ライン内通信部２４、上位通信部２５、表示部２６を備えている。処理部１０はＣＰＵなどのデータ処理装置であり、内部処理部としてデータ収集部１１、学習データセット作成部１２、検知モデル作成部１３、判定部１４、通知処理部１５を備えている。
【００１８】
ライン内通信部２４は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３との間でデータの送受信を行う。上位通信部２５は通信インターフェースであり、上位通信ネットワーク７を介して他の部品実装ラインＬ２，Ｌ３、上位コンピュータ８との間でデータの送受信を行う。表示部２６は、液晶ディスプレイなどの表示装置である。
【００１９】
図２において、データ収集部１１は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３から送信されたデータ、管理コンピュータ３が部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３に送信したデータ、上位通信ネットワーク７を介して部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３に送信されたデータなど、通信ネットワーク２および上位通信ネットワーク７を介して送信されているデータを収集して、通信データ１７として収集データ記憶部１６に記憶させる。すなわち、データ収集部１１は、部品実装ラインＬ１からデータを収集する。
【００２０】
図２において、学習データセット作成部１２は、通信データ１７から部品実装ラインＬ１の制御コマンド（図３参照）に関するデータを抽出する。そして、学習データセット作成部１２は、その通信データ１７を収集した時の部品実装ラインＬ１の状態（正常状態または不正状態）と関連付けて制御コマンドデータ１９として学習データセット記憶部１８に記憶させる。
【００２１】
また、学習データセット作成部１２は、通信データ１７から部品実装ラインＬ１が備える複数の設備（部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３）の設備イベント（図４参照）に関するデータを抽出する。そして、学習データセット作成部１２は、その通信データ１７を収集した時の部品実装ラインＬ１の状態（正常状態または不正状態）と関連付けて設備イベントデータ２０として学習データセット記憶部１８に記憶させる。
【００２２】
また、学習データセット作成部１２は、通信データ１７から部品実装ラインＬ１が備える複数の設備（部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３）のタッチパネル４の表示部に表示される操作画面の画面遷移（図５参照）に関するデータを抽出する。そして、学習データセット作成部１２は、その通信データ１７を収集した時の部品実装ラインＬ１の状態（正常状態または不正状態）と関連付けて画面遷移データ２１として学習データセット記憶部１８に記憶させる。
【００２３】
図２において、検知モデル作成部１３は、制御コマンドデータ１９に含まれる制御コマンドに関する正常時の特徴量データおよび不正時の特徴量データを用いて後述する検知モデル２３を作成する。また、検知モデル作成部１３は、設備イベントデータ２０に含まれる設備イベントに関する正常時の特徴量データおよび不正時の特徴量データを用いて検知モデル２３を作成する。また、検知モデル作成部１３は、画面遷移データ２１に含まれる画面遷移に関する正常時の特徴量データおよび不正時の特徴量データを用いて検知モデル２３を作成する。検知モデル作成部１３は、作成した検知モデル２３をモデル記憶部２２に記憶させる。
【００２４】
図２において、判定部１４は、検知モデル２３に基づいて、データ収集部１１によって収集された通信データ１７に含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する。すなわち、特性量データは、部品実装ラインＬ１の制御コマンドに関するデータ、複数の設備（部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３）の設備イベントに関するデータ、複数の設備の操作画面の画面遷移に関するデータのうちの少なくとも１つを含んでいる。そして、判定部１４は、少なくとも正常時の特徴量データおよび不正時の特徴量データを含む学習データセット（制御コマンドデータ１９、設備イベントデータ２０、画面遷移データ２１）を用いて作成される検知モデル２３に基づいて判定を行う。
【００２５】
図２において、通知処理部１５は、判定部１４が特徴量データの傾向が正常時の傾向から外れていると判定すると、部品実装ラインＬ１が不正状態であると表示部２６に通知させる。すなわち、通知処理部１５と表示部２６は、判定部１４により特徴量データが正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると、部品実装ラインＬ１が不正状態であると通知する通知部である。なお、通知処理部１５は、作業者が所持する携帯端末（図示省略）に通知するようにしてもよい。
【００２６】
次に図３を参照して、制御コマンドデータ１９（学習データセット）に含まれる特徴量データの例、検知モデル２３の作成、判定部１４による不正状態の検出について説明する。図３（ａ）は、検知モデル２３を作成している時（学習時）の特徴量データの統計量を示し、図３（ｂ）は、判定部１４によって不正状態が検出された時の特徴量データの統計量を示している。図３（ａ）において、特徴量データとして、「生産データ送信」「生産データ読み込み」「生産データ受信結果通知」「生産停止」「生産開始」「シグナルタワー状態送信」「マシンステータス通信」の各制御コマンドが選択されている。
【００２７】
「生産データ送信」は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３が管理コンピュータ３に送信する制御コマンドである。「生産データ読み込み」「生産データ受信結果通知」「シグナルタワー状態送信」「マシンステータス通信」は、管理コンピュータ３が部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３に送信する制御コマンドである。「生産停止」「生産開始」は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３が他の部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３に送信する制御コマンドである。
【００２８】
図３（ａ）において、検知モデル作成部１３は、各特徴量データにおいて、正常時と不正時のデータをそれぞれ統計処理する。この例では、所定期間の頻度を統計量として算出している。検知モデル作成部１３は、算出した統計量から部品実装ラインＬ１が正常状態であることが期待される統計量の範囲を表す最小値と最大値を算出し、特徴量データと関連付けて検知モデル２３を作成する。図３（ａ）に白丸で示す実測値は、正常時の特徴量データの統計量（頻度）である。
【００２９】
図３（ｂ）において、判定部１４は、判定期間の通信データ１７から特徴量データを抽出して、検知モデル２３の作成と同様の統計処理を実行して統計量（頻度）を算出し、算出された統計量が検知モデル２３の含まれる特徴量データの統計量の範囲内か否か判定する。そして、統計量の範囲から外れた場合は、正常時の特徴量データの傾向から外れたと判定し、部品実装ラインＬ１が不正状態であると通知する。
【００３０】
この例では、「シグナルタワー状態送信」の頻度が検知モデル２３の最小値よりも小さくて異常と判定される。また、「マシンステータス通知」の頻度が検知モデル２３の最大値よりも大きくて異常と判定される。すなわち、正常状態の頻度を超えたマシンステータス通知の要求がされており、判定部１４は、部品実装ラインＬ１のネットワーク（通信ネットワーク２）への不正なアクセスが行われている不正状態と判定する。
【００３１】
次に図４を参照して、設備イベントデータ２０（学習データセット）に含まれる特徴量データの例、検知モデル２３の作成、判定部１４による不正状態の検出について説明する。図４は、学習データセットが部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３における設備イベントに関するデータであることが図３と異なる。図４（ａ）において、特徴量データとして、「自動運転状態」「停止状態」「前工程待ち状態」「基板搬入」「基板搬出」「アラーム」「吸着エラー」の各設備イベントが選択されている。各設備イベントは、その設備イベントが発生した時、または、定期的な状態報告として、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３から管理コンピュータ３に送信される。
【００３２】
「自動運転状態」は装置が自動運転中であること、「停止状態」は装置が停止中であること、「前工程待ち状態」は装置に上流側の装置から基板が搬送されるのを待っている状態であることが定期的に送信される。「基板搬入」は基板が上流側の装置から搬入された時に、「基板搬出」は基板を下流側の装置に搬出した時に、「アラーム」はシグナルタワー６が点灯する装置エラーが発生した時に、「吸着エラー」は吸着エラーが検出された時に送信される。
【００３３】
検知モデル作成部１３による検知モデル２３の作成、判定部１４による判定は制御コマンドデータ１９と同様であり説明を省略する。図４（ｂ）において、この例では、「自動運転状態」の頻度が検知モデル２３の最小値よりも小さく、「停止状態」と「アラーム」の頻度が検知モデル２３の最大値よりも大きくて、それぞれ異常と判定される。すなわち、正常状態の頻度を超えて装置エラーが発生して装置が停止しており、判定部１４は、部品実装ラインＬ１のネットワーク（通信ネットワーク２）への不正なアクセス、または、作業者による部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３の不正な操作が行われている不正状態と判定する。
【００３４】
次に図５を参照して、画面遷移データ２１（学習データセット）に含まれる特徴量データの例、検知モデル２３の作成、判定部１４による不正状態の検出について説明する。図５は、学習データセットが部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３のタッチパネル４に表示されている操作画面の画面遷移に関するデータであることが図３と異なる。図５（ａ）において、特徴量データとして、「操作レベル変更画面」「生産準備画面」「残数モニタ画面」「データエディット」「基板データ画面」「ボタン操作（コード：００１）」「ボタン操作（コード：００３）」の各画面遷移が選択されている。
【００３５】
「操作レベル変更画面」「生産準備画面」「残数モニタ画面」「データエディット」「基板データ画面」は、作業者がタッチパネル４を操作して各画面に遷移した時に送信される。「ボタン操作（コード：００１）」「ボタン操作（コード：００３）」は、作業者がボタン５を操作して各画面に遷移した時に送信される。検知モデル作成部１３による検知モデル２３の作成、判定部１４による判定は制御コマンドデータ１９と同様であり説明を省略する。
【００３６】
図５（ｂ）において、この例では、「ボタン操作（コード：００３）」の頻度が検知モデル２３の最小値よりも小さく、「操作レベル変更画面」、「生産準備画面」、「データエディット」、「ボタン操作（コード：００１）」の頻度が検知モデル２３の最大値よりも大きくて、それぞれ異常と判定される。すなわち、正常状態の頻度を超える作業者によるデータ操作が行われており、判定部１４は、作業者による部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３の不正な操作が行われている不正状態と判定する。
【００３７】
次に図６のフローに沿って、部品実装ラインＬ１の不正状態を検知する部品実装ラインの不正検知方法について説明する。まず、データ収集部１１は、部品実装ラインＬ１から学習データセット作成用のデータを収集する（ＳＴ１：第１のデータ収集工程）。収集されたデータは通信データ１７として収集データ記憶部１６に記憶される。次いで学習データセット作成部１２は、通信データ１７に基づいて、少なくとも正常時の特徴量データおよび不正時の特徴量データを含む学習データセット（制御コマンドデータ１９、設備イベントデータ２０、画面遷移データ２１）を作成する（ＳＴ２：学習データセット作成工程）。
【００３８】
次いで検知モデル作成部１３は、学習データセットを用いて検知モデル２３を作成する（ＳＴ３：検知モデル作成工程）。次いでデータ収集部１１は、部品実装ラインＬ１から不正状態の判定用の通信データ１７を収集する（ＳＴ４：第２のデータ収集工程）。なお、判定用のデータは、検知モデル２３を作成した後に収集した通信データ１７のみの他、学習データセット作成用として既に収集していた通信データ１７の一部と併せてもよい。
【００３９】
次いで判定部１４は、検知モデル２３に基づいて、第２のデータ収集工程（ＳＴ４）および第１のデータ収集工程において収集された通信データ１７に含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する（ＳＴ５：判定工程）。正常時の特徴量データの傾向から外れていない場合（ＳＴ５においてＮｏ）、第２のデータ収集工程（ＳＴ４）に戻って定期的な判定が行われる。
【００４０】
判定工程（ＳＴ５）において正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると（Ｙｅｓ）、通知処理部１５は、部品実装ラインＬ１が不正状態であると表示部２６に通知させる（ＳＴ６：通知工程）。これによって、部品実装ラインＬ１の不正状態を検知することができる。
【００４１】
上記説明したように、本実施の形態の管理コンピュータ３は、部品実装装置Ｍ１〜Ｍ３を含む複数の設備を有する部品実装ラインＬ１から通信データ１７を収集するデータ収集部１１と、収集された通信データ１７に含まれる１以上の特徴量データの傾向が正常時の特徴量データの傾向から外れているか否かを判定する判定部１４と、判定部１４により正常時の特徴量データの傾向から外れていると判定されると、部品実装ラインＬ１が不正状態であると通知する通知部（通知処理部１５、表示部２６）と、を備える、不正検知システムである。これによって、部品実装ラインＬ１の不正状態を検知することができる。
【００４２】
なお、不正検知システムは、上位コンピュータ８がデータ収集部１１、学習データセット作成部１２、検知モデル作成部１３を備える構成であってもよい。すなわち、上位コンピュータ８が部品実装ラインＬ１〜Ｌ３から通信データ１７を収集し、検知モデル２３を作成する。そして、作成された検知モデル２３は部品実装ラインＬ１〜Ｌ３が備える管理コンピュータ３に送信され、管理コンピュータ３が不正を検出する構成であってもよい。これによって、複数の部品実装ラインＬ１〜Ｌ３の通信データ１７に基づいて、より詳細な検知モデル２３を作成することができ、不正の検知の精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の不正検知システムおよび部品実装ラインの不正検知方法は、部品実装ラインの不正状態を検知することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。
【符号の説明】
【００４４】
２  通信ネットワーク（ネットワーク）
３  管理コンピュータ（不正検知システム）
Ｌ１  部品実装ライン
Ｍ１〜Ｍ３  部品実装装置
【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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