(57)【要約】  システムは、１つの処理設備１００、５００に関連する複数の処理１１０、５１０〜５７０を監視し、処理設備を最適化するための制御データを生成するよう構成された第１のコントローラ１２０を含む。システムは、制御データの少なくとも一部を変更するために変動計算の確率解析を使用するよう構成された第２のコントローラ１３０も含む。第２のコントローラは、離散供給チェーンの制御および最適化を処理設備に提供し、離散供給チェーン製造処理によって製造される製品に対する複数の需要要件および複数の出荷要件のうちの少なくとも１つを記録するよう構成されている。システムは、さらに複数の処理を制御し、処理設備を最適化するために制御データに従って動作するよう構成された複数の第３のコントローラ１２５ａ〜１２５ｆも含む。
2011522304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの処理設備（１００、５００）に関連する複数の処理（１１０、５１０〜５７０）を監視し、前記処理設備を最適化するための制御データを生成するよう構成された第１のコントローラ（１２０）と、
前記制御データの少なくとも一部を変更するための変動計算の確率解析を使用するよう構成され、また、離散供給チェーンの制御および最適化を前記処理設備に提供し、離散供給チェーン製造処理によって製造される製品に対する複数の需要要件および複数の出荷要件のうちの少なくとも１つを記録するよう構成された第２のコントローラ（１３０）と、
前記複数の処理を制御し、前記処理設備を最適化するために前記制御データに従って動作するよう構成された複数の第３のコントローラ（１２５ａ〜１２５ｆ）と、
を含むシステム。
【請求項２】
前記第２のコントローラは、
在庫放出の追跡を続けるためにスケジュール機能を実行するよう構成された第１のモジュール（９１０）を含み、前記在庫放出は、前記離散供給チェーン製造処理における前記製品に関して指定された１つのスケジュールを満たすために行われる、
前記第１のモジュールは、製品の注文を表すための変動変数と、未処理の製品の注文を表すための制御変数と、製品の注文を満たすための少なくとも１つの操作変数とを使用するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のコントローラは、
複数の未処理の放出を使用する目標放出機能と、１つの間隔放出について１つの目標値を計算するために現期間に残された複数の制御間隔とを実行するよう構成された第２のモジュール（９２０）をさらに含み、
前記第２のモジュールは、前記目標値を指定するために操作変数または制御変数を使用するよう構成されており、目標スケジュールに合わせるために最適化目標と制御目標のうちの１つを構成する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のコントローラは、
複数の履歴処理値を含むデータベースから前記第２のコントローラを初期化する初期化機能を実行するよう構成された第３のモジュール（９３０）と、
１つの物流サブシステムに複数の優先を与える出荷優先機能を実行するよう構成された第４のモジュール（９４０）と、
前記製品の数量が指定値より少ない場合に、前記製品の放出を除去する出荷閾値機能を実行するよう構成された第５のモジュール（９５０）と、
ユーザの見通しからコントローラの見通しに予想値を変換する予想更新機能を実行するよう構成された第６のモジュール（９６０）と、
をさらに含む請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のコントローラは、
予測／状態推定アルゴリズムユニット（１１１０）と、
外部の変動変数予想値を前記予測／状態推定アルゴリズムユニットに提供するよう構成された第１のコントローラモジュール（１１３０）と、
外部操作変数予想値（１１６０）を前記予測／状態推定アルゴリズムユニットに提供するよう構成された第２のコントローラモジュールと、
をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
１つの処理設備（１００、５００）に関連する複数の処理（１１０、５１０〜５７０）を監視するステップ（４１５）、および、前記処理設備を最適化するための制御データを生成するステップ（４２０）と、
離散供給チェーンの制御および最適化を前記処理設備に提供し、離散供給チェーン製造処理によって製造される製品に対する複数の需要要件および複数の出荷要件のうちの少なくとも１つを記録するために、変動計算の確率解析を使用して前記制御データの少なくとも一部を変更するステップ（４３５）と、
前記処理設備を最適化するために前記変更された制御データに従って、前記複数の処理を制御するステップ（４５０）と、
を含む方法。
【請求項７】
前記離散供給チェーン製造処理で、前記製品に関して指定された１つのスケジュールを満たすために行われる、在庫放出の追跡するためにスケジュール機能を実行するステップ（１０３０）をさらに含み、
前記スケジュール機能は、製品の注文を表すための変動変数と、未処理の製品の注文を表すための制御変数と、製品の注文を満たすための少なくとも１つの操作変数とを使用する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
複数の未処理の放出と、１つの間隔放出について１つの目標値を計算するために現期間に残された複数の制御間隔とを使用する目標放出機能を実行するステップ（１０４０）と、
前記目標値を指定するために操作変数と制御変数のうちの１つを使用するステップと、
目標スケジュールに合わせるために最適化目標と制御目標のうちの１つを構成するステップと、
をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の履歴処理値を含むデータベースを使用してコントローラを初期化する初期化機能を実行するステップ（１０２０）と、
１つの物流サブシステムに対して相対的優先を決定するために、各出荷先の相対的緊急度、複数の在庫予測、複数の在庫管理限界、および需要予想のうちの少なくとも１つを使用する出荷優先機能を実行するステップ（１０７０）と、
前記製品の数量が指定値より少ない場合に、前記製品の放出を除去する出荷閾値機能を実行するステップ（１０８０）と、
をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
離散供給チェーン製造処理（１００、５００）で製品に関して指定された１つのスケジュールを満たすために行われる、在庫放出の追跡するためにスケジュール機能を実行するよう構成された第１のモジュール（９１０）と、
複数の未処理の放出を使用する目標放出機能と、１つの間隔放出について１つの目標値を計算するために現期間に残された複数の制御間隔とを実行するよう構成された第２のモジュール（９２０）と、
を含み、
前記第１のモジュールは、製品の注文を表すための変動変数と、未処理の製品の注文を表すための制御変数と、製品の注文を満たすための少なくとも１つの操作変数を使用するよう構成されており、
前記第２のモジュールは、前記目標値を指定するために操作変数と制御変数のうちの１つを使用するよう構成されている、
装置（１３０）。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本願は、参照により本明細書に組み込まれる、２００８年４月７日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＩＳＣＲＥＴＥ  ＯＲ  ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ  ＳＵＰＰＬＹ  ＣＨＡＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＡＮＤ  ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＳＴＯＣＨＡＳＴＩＣ  ＣＡＬＣＵＬＵＳ  ＯＦ  ＶＡＲＩＡＴＩＯＮＳ  ＡＰＰＲＯＡＣＨ（変分手法の確率解析を使用した離散または連続供給チェーンの制御および最適化のためのシステムおよび方法）」という名称の米国特許出願番号１２／０９８，９２９（整理番号Ｈ００１８２５５−０１０４）に関する。
【０００２】
コンピュータプログラム一覧付録
[0002]コンピュータプログラム一覧を付録に記載する。コンピュータプログラム一覧は、米国情報交換標準コード（ＡＳＣＩＩ）準拠のテキストファイルとして提供される。付録のテキストファイルに記載したコンピュータプログラム一覧は、参照により本明細書に組み込まれている。付録のテキストファイル名はＨ００１８２５５．ｔｘｔである。付録のテキストファイルの作成日は２００８年４月７日である。付録のテキストファイルのサイズは１９９キロバイトである。
【０００３】
著作権表示
[0003]本特許文献の開示内容の一部（コンピュータプログラム一覧付録テキストファイル内）には、著作権保護の対象となる資料が含まれる。著作権者は、本特許文献または付録のテキストファイルのいかなる者による複製も、米国特許商標庁において特許ファイルまたは特許記録に載っている場合、これに異議を申し立てないが、その他の場合、すべての著作権はいかなる場合にも保護される。
【技術分野】
【０００４】
[0004]本開示は、一般に、処理設備の制御システムを対象とする。より詳細には、本開示は、モデル予測制御を使用した離散供給チェーンの制御および最適化のためのシステムおよび方法を対象とする。
【背景技術】
【０００５】
[0005]多くの処理設備（製造工場または原油精油所）は、分散型制御システムを使用して管理されることが多い。現代の制御システムは、それら処理設備に関連する様々な処理を制御または監視するように調整した非常に多数のモデルを含む場合が多い。従来のシステムでは、それら制御システムを分散型にするため、それらのモジュールを相互に関連付けている。このことは、変化し続ける設備の要求を満たすために、制御システムの性能を向上させ、また制御システムを拡張または縮小する機能を提供するものである。
【０００６】
[0006]一部の制御システムには、広範囲に亘る処理要件（グローバル、ローカル、その他）や複数の設備の種類（製造設備、精油所など）を満たすように調整できるものがある。その種の制御システムは、２つの本質的な目的のもとに設計されることが多い。１つは、設備の全体的な効率を向上させるために、できる限り多くの処理の制御を集中化することである。もう１つは、それらの処理を制御し、または監視する様々なモジュール間で、またいかなる集中コントローラまたはオペレータセンタとでもデータを伝達する、共通インターフェースに対応することである。
【０００７】
[0007]制御対象となる、各処理または関連付けられた各処理群は、いくつかの入力特性（流量、供給量、または電力など）といくつかの出力特性（温度、または圧力など）とを有する場合が多い。近年では、そのような特性に応じていくつかの処理を最適化するために、モデル予測制御（「ＭＰＣ」）技術が使用されている。あるＭＰＣ技術は、いくつかの処理をより良好に制御するために、それらの処理に関連付けられた特徴値（パラメータ、プロセス変量、または推定観測結果で表現される「制御変数」と称することが多い）を推定するために、それらの処理のアルゴリズム表現を使用する。近年では、それらの関連付けられた処理に関して、制御システムに物理的要因、経済的要因、および他の要因が組み込まれている。
【０００８】
[0008]一部の処理設備制御システムには、連続供給チェーンを有する処理設備内の作業を扱うように設計されたものがある。連続供給チェーンとは、処理に対してその処理の原材料（供給材料、または燃料供給）が連続して供給されるものである。連続供給チェーンを採用する工業プラントの一例として、石油精油所がある。しかし、多くの生産システムは、連続供給チェーンではなく離散供給チェーンを採用している。離散供給チェーンとは、１つの処理に対してその処理の原材料が連続して供給されないものである。離散供給チェーンを採用する工業製造処理の一例として、半導体製造処理がある。離散供給チェーン処理は、関連製品群の大域的な製造と分配を達成するために使用されるような、様々な地区（場合によっては大域的に分散した）における処理群のシステムである場合が多い。
【０００９】
[0009]半導体製造処理は、トランジスタのような構成要素を製造し、それら構成要素を連結し、初期の機能性に関してそれら構成要素をテストすることにより半導体デバイスを製造し得る。製造処理では、数百ステップもの多くの処理ステップが実行される場合がある。これら製造ステップは、非常に再入可能であり、数カ月に亘り数十もの異なる種類の機械を使用するなど、長期間に亘り多くの異なる種類の機械を採用することができる。
【００１０】
[0010]次に、半導体製造処理の組み立て部において、半導体デバイスがパッケージに取り付けられ、最終的な機能性に関してテストが行われる。ここには、１週間または２週間に亘り２０種類もの機械で数十のパッケージングステップが実行されるなど、長期間に亘る多くのパッケージングステップと多くの種類の機械とが必要になる場合がある。最終的に、デバイスが構成され、商標が付けられ、パッケージングされ、顧客に向けて出荷される。これには、数日に亘り１０種類以上の機械で１０以上のステップを実行することが必要になる場合がある。
【００１１】
[0011]離散供給チェーンを採用する製造処理では、連続供給チェーンを採用する製造処理と比べて、複雑性が多様化する。例えば、離散供給チェーンでは、システムダイナミクスは、非常に再入可能な処理フローによって複雑化する場合がある。離散供給チェーンは、一時的に無作為にもなる。すなわち、各ステップの間の時間量が無作為に変化する場合がある。さらに、処理における生産量が不確実な場合や、製品に対する顧客からの需要が不確実な場合がある。加えて、製品製造用に構成要素を調達するための供給網が複雑化する場合もある。これらの要因が、離散供給チェーンを採用する製造処理に関して、製造を制御し、最適化することを難しくしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
[0012]本開示は、モデル予測制御を使用した離散供給チェーンの制御および最適化のためのシステムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
[0013]第１の実施形態では、システムは、処理設備に関連する複数の処理を監視し、その処理設備を最適化するための制御データを生成するよう構成された第１のコントローラを含む。このシステムは、制御データの少なくとも一部を変更するための変動計算値の確率解析を使用するよう構成された第２のコントローラも含む。第２のコントローラは、離散供給チェーンの制御および最適化を処理設備に提供し、離散供給チェーン製造処理によって製造される製品に対する複数の需要要件および複数の出荷要件のうちの少なくとも１つを記録するよう構成されている。さらに、このシステムは、複数の処理を制御し、処理設備を最適化するために制御データに従って動作するよう構成された第３のコントローラも含む。
【００１４】
[0014]第２の実施形態では、方法は、処理設備に関連する複数の処理を監視するステップと、処理設備を最適化するための制御データを生成するステップとを含む。この方法は、離散供給チェーンの制御および最適化を処理設備に提供するために、また離散供給チェーン製造処理によって製造される製品に対する複数の需要要件および複数の出荷要件のうちの少なくとも１つを記録するために、変動計算値の確率解析を使用する制御データの少なくとも一部を変更するステップも含む。この方法は、さらに、処理設備を最適化するために、変更された制御データに従って処理を制御するステップも含む。
【００１５】
[0015]第３の実施形態では、装置は、在庫放出を追跡するためにスケジュール機能を実行するよう構成された第１のモジュールを含むが、ここで、在庫放出は、離散供給チェーン製造処理で、１つの製品に関して指定された１つのスケジュールを満たすために行われる。この装置は、複数の未処理の放出と、１つの間隔放出について１つの目標値を計算するために現期間に残された複数の制御間隔とを使用する目標放出機能を実行するよう構成された第２のモジュールも含む。第１のモジュールは、製品の注文を表すための変動変数と、未処理の製品の注文を表す制御変数と、製品の注文を満たすための少なくとも１つの操作変数とを使用するよう構成されている。第２のモジュールは、目標値を指定するために操作変数と制御変数のうちの１つを使用するよう構成されている。
【００１６】
[0016]この他の技術的特徴は、以下の図面、明細書、特許請求の範囲から、当業者には容易に明らかになろう。
[0017]本開示およびその効果のさらに徹底した理解のために、添付の図面と共に以下の説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示による連続供給チェーンにより動作を実行する処理設備の一例を示す図である。
【図２】本開示による処理設備の一部を制御する際に使用するためのコントローラの一例を示す図である。
【図３】本開示による処理設備を制御するための制御システムの一例を示す図である。
【図４】本開示による処理設備を制御するための方法の一例を示す図である。
【図５】本開示による離散供給チェーンにより動作を実行する処理設備の一例を示す図である。
【図６】本開示による基礎的供給チェーンリンクの表現例を示す図である。
【図７】本開示による基礎的供給チェーンリンクの表現例を示す図である。
【図８】本開示による半導体デバイスの製造用離散供給チェーンを形成する複数の供給チェーンリンクの表現例を示す図である。
【図９】本開示による統合コントローラの一例を示す図である。
【図１０】本開示による統合コントローラを使用する処理設備を制御するための方法例を示す図である。
【図１１】本開示による予想するための統合コントローラ内のモジュール例を示す図である。
【図１２】本開示による予想するための方法例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[0029]本特許文献で本発明の原理を説明するために使用した図１から１２と各実施形態は、本発明の例示に過ぎず、その範囲を限定するいかなる手段とも解釈されるべきではない。当業者には、本発明の原理が、適切に構成された処理設備または設備網であればいかなる種類のものにおいても実施することができることが理解されよう。
【００１９】
[0030]図１は、本開示による連続供給チェーンにより動作を実行する処理設備１００の一例を示す。図１に示す処理設備１００の実施形態は、例示のみを目的としたものである。処理設備１００の他の実施形態も、本開示の範囲を逸脱せずに使用することができる。
【００２０】
[0031]本実施例では、処理設備１００は、制御システムを共に使用することのできる連続供給チェーンと協同で動作を実行する。処理設備１００は、制御センタ１０５、３段階に構成された６個の関連付けられた処理１１０ａ〜１１０ｆ、および制御システム１１５を含み、原料を加工する。
【００２１】
[0032]制御センタ１０５は、上記３つの処理段階を監視し、制御するための一人または複数のオペレータが一般に構成された、中央または他の領域を表し得る。本実施例の第１の処理段階は、原料の「供給」を受け、その原料を微粉砕機または砥石車を使用するなどしてより細かい粒子に粉砕するよう動作する、原料グラインダ１１０ａ〜１１０ｃを含む。第２の処理段階は、粉砕された原料を受け取るよう動作し、また第１の段階から残渣を除去するために、粉砕された原料を取り除くよう動作する洗浄機１１０ｄを含む。第３の処理段階は、洗浄された原料を受け取り、その原料を所望の鉱物と残りの原料とに分離するよう動作する一対のセパレータ１１０ｅ〜１１０ｆを含む。この種の処理設備１００は説明のみを目的として提供されており、このような設備の原理は周知のため、同設備のこれ以上の説明は本特許文献の範囲を超えるものであり不要である。
【００２２】
[0033]本実施例における制御システム１１５は、グローバルコントローラ１２０と６個のローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆとを含む。これらのコントローラはそれぞれ、いかなるハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを使用して実施することができる。特定の例として、コントローラはそれぞれ、少なくとも１つのプロセッサと、そのコントローラが使用し、生成し、または収集した命令およびデータを格納することのできる少なくとも１つのメモリとを含むことができる。また、コントローラはそれぞれ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔインターフェースのような少なくとも１つのネットワークを介して通信するための少なくとも１つのネットワークインターフェースも含むことができる。これらの実施形態では、コントローラの制御機能は、ソフトウェアで実施することができ、適切な計算機システム（スタンドアロンまたはネットワークシステムなど）によって実行することができる。この例としては、ＡＭ  Ｋ２ＬＣＮ、ＡＭ  Ｋ４ＬＣＮ、ＡＭ  ＨＭＰＵ、ＡｘＭ、またはＨＯＮＥＹＷＥＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＩＮＣ．製の類似のシステムのいずれかを含む。
【００２３】
[0034]本実施例のグローバルコントローラ１２０は、統合コントローラ１３０と、比較コントローラ１３５とを含む（但し、どちらもグローバルコントローラ１２０および処理設備１００から遠隔の場所など、他の場所に置くことができる）。処理設備１００から遠隔にある場合、制御システム１１５との通信は、１つまたは複数の有線または無線接続を使用して行う場合がある。
【００２４】
[0035]グローバルコントローラ１２０は、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆおよび統合コントローラ１３０間の情報通信を可能にするために、これらコントローラのそれぞれと関連付けられている。グローバルコントローラ１２０は、関連付けられた処理１１０ａ〜１１０ｆの特徴（状態、温度、圧力、流量、在庫、電流、電圧、電力、稼働率、効率、または原価および他の経済的要因）を、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆを介するなどして直接的または間接的に監視する。特定の実施態様に応じて、この監視は、個別の処理の監視であっても、一群の処理、設備１００、複数の設備１００の監視であってもよい。
【００２５】
[0036]また、グローバルコントローラ１２０は、関連付けられた処理１１０ａ〜１１０ｆのそれぞれとローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆのそれぞれを介して通信し、統合コントローラ１３０とも通信する。グローバルコントローラ１２０は、さらに、処理設備１００を最適化するために制御データを生成する。次いで、制御データの少なくとも一部は統合コントローラ１３０により変更され得る。「制御データ」という用語は、処理設備またはその一部を制御するために生成されるいかなる数値、質的な値、または他の１つまたは複数の値をも含む。制御は、１つの処理、処理群、設備、設備群、処理段階、段階群、または一連の処理または一連の段階を指示すること、管理すること、変更すること、推奨すること、規制すること、提案すること、監督すること、またはそれと協同することなど様々な形式をとることができる。一部の実施形態では、制御データは動的に生成され、所与の設備の効率、生産率、または経済的費用（場合により、これら３つすべて）に少なくとも基づいている。
【００２６】
[0037]確率過程（不規則過程とも称する）は、確率分布と説明される将来の進化においてある程度の不確定性のある処理である。確率過程の当初の出発点が分かっていたとしても、処理が向かう可能性のある方向は多数ある。一般に、それら可能性のある経路には蓋然性の高いものと低いものとがある。この点において、確率過程は確率理論の確定的過程と異なっている。確定的過程には、向かうべき可能性のある方向が１つだけある。
【００２７】
[0038]連続供給チェーン処理では、ステップ／インパルス応答値は確定的過程に従う。例えば、ある処理における温度は、その処理に対する入熱変化に完全に反応して温度Ａから温度Ｂに連続的に移る。離散供給チェーン処理では、ステップ／インパルス応答に発生確率を割り当てることができる。例えば、出荷元Ａから出荷先Ｂに輸送される荷の輸送時間が３日以内であるという見込みに確率を割り当てることができる。便宜上、発生確率をｐとして明示されている。確率応答特性を有する連続または離散処理の場合、ｐは１より小さく０より大きい実数値をとる。決定論的応答特性を有するいかなる処理も、その応答特性の確率ｐが１に等しい確率過程の特例と見なすことができる。離散供給チェーンのステップ／インパルス応答の例を、以下で説明する図９Ａおよび９Ｂに示す。
【００２８】
[0039]離散製造または供給チェーン処理では、特別なステップ／インパルス応答の確率値ｐは経時的に変化する場合がある。本開示では、ある応答が発生することが期待される時間を応答ホライズンと称する。したがって、離散供給チェーン処理では、特別なステップ／インパルス応答の確率値ｐは応答ホライズン内に変化する可能性がある。多くの種類の離散処理では、応答ホライズンが無限大に近づくにつれ、確率値ｐは値１に近づく。しかし、制御と最適化のためには、ある程度の有限応答ホライズンで確率は十分に１に近似している。
【００２９】
[0040]連続処理と離散処理との間にはいくつかの大きな違いがある。例えば、連続処理では、複数の動的モデルを調達することが容易でない場合がある。連続処理のための動的モデルを調達するには、多大な労力と費用が要求される場合がある。対照的に、離散処理のための動的モデルはより容易に調達されることが多い。すなわち、離散処理のための動的モデルを調達するには、より少ない労力と費用で済む場合がある。また、連続処理では、モデルの質は、一般に、構造上とパラメータ上の両方で低い場合がある。離散処理では、モデルの質は、完璧ではないにせよ一般に高いが、但し、離散処理ではパラメータの不確定性も高くなる場合がある。さらに、連続処理ではモデルは経時的に変化することが多く、連続処理のモデルは、ロバスト制御と、優良な維持方式を有する場合が多い。離散処理では、多くの異なるグレード、行程、またはバッチがあることが多く、離散処理でのそれぞれに対するモデルは、適切にスケジュールされる必要がある。最後に、連続処理では、実行頻度は、通常は分単位、秒単位と高い場合が多い。離散供給チェーン処理では、実行頻度は、通常は時間単位、日単位、または週単位と低い場合が多い。
【００３０】
[0041]ここで、統合コントローラ１３０は、距離制御を使用してモデル予測制御（ＭＰＣ）を提供する。統合コントローラ１３０は、離散供給チェーンまたは連続供給チェーンの制御および最適化を処理設備に提供するための変数の確率解析方法を使用してこれを行う。この変数の確率解析理論は、「マリアヴァン解析」とも呼ばれる。マリアヴァン解析は、確率変数の微分係数を計算するために使用できる数学的手法を提供する。
【００３１】
[0042]統合コントローラ１３０は、供給チェーン力学の離散システム特性を在庫の管理および最適化の問題として、距離制御を使用して扱う。統合コントローラ１３０は、連続システム特性と離散システム特性の両方を扱うことができる。統合コントローラ１３０によって実行される動作の一例は、添付のソフトウェア付録の命令によって定義される。オペレーティングシステムインターフェースプログラムは、ソフトウェア付録の命令による動作を、統合コントローラ１３０のオペレーティングシステムと整合させることができる。
【００３２】
[0043]統合コントローラ１３０は、需給予想に関して入手可能なデータを使用して多大な不確定性を扱うことができる。また、統合コントローラ１３０は、相応の時間内に大きな供給チェーンシステムを解決することもできる。統合コントローラ１３０は、グローバルコントローラ１２０から制御データを受け取り、変更して、その制御データをローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆに提供する。ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆも、関連付けられた処理１１０ａ〜１１０ｆを監視しており、関連付けられた処理を制御するため、より詳細には、関連付けられた処理１１０ａ〜１１０ｆの１つまたは複数を変更し、監視された特性および設備１００の全体を改善するために、制御データに従って様々な度合いで動作する。したがって、制御システム１１５は、様々な度合いで制御データに従い、関連付けられた処理１１０ａ〜１１０ｆの大域的かつローカル的な監視と協同による制御を可能にする。統合コントローラ１３０は、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＩＮＣ．製のＰＲＯＦＩＴ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲとソフトウェア付録に列挙した命令とを使用するなど、適切な方法であればいかなる方法でも実施することができる。統合コントローラ１３０は、米国特許第５，３５１，１８４号、第５，５６１，５９９号、第５，５７２，４２０号、第５，５７４，６３８号、第５，７５８，０７４号、第６，０５５，４８３号、第６，１２２，５５５号、第６，３４７，２５４号、第６，５４２，７８２号、および第６，２５３，１１３号に記載の技術を使用して実施することもできる。
【００３３】
[0044]制御システム１１５の一態様は、処理１１０ａ〜１１０ｆの１つまたは複数および設備１００の全体（または複数のそのような設備）を、ローカル的かつ大域的な最適化努力により動的にかつ協同して制御することができるというものである。また、そのような動的なかつ協同した制御は、グローバルコントローラ１２０と特定のローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆとの間の関係と独立させることもできる。グローバルコントローラ１２０と処理コントローラ１２５ａ〜１２５ｆのいずれかとの間の関係は、マスタースレーブ（完全コンプライアンス）、協同（関連付けられた処理を制御する際に一要因として監視データを使用することによるなどの、コンプライアンスを変えること）、または完全な無関係（非コンプライアンス）であってよい。所与の設備１００の特定の実施態様および要求に応じて、グローバルコントローラ１２０と特定のローカルコントローラの間の関係は、静的（コンプライアンス、協同、非コンプライアンスの常に１つのみなど）、動的（コンプライアンスと非コンプライアンスの間の範囲内またはそれ以下の範囲内のように、経時的に変化するなど）、または静的期間と動的期間の切り換えであってよい。
【００３４】
[0045]図１は連続供給チェーンを使用して動作を実行する処理設備１００の一例を示しているが、図１には様々な変更を行うことができる。例えば、処理設備１００は、処理、制御システム、およびコントローラをいくつ含んでもよい。
【００３５】
[0046]図２は、本開示による処理設備の一部を制御する際に使用するためのコントローラ１２５の一例を示す。具体的には、図２は、図１のシステム１００のローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｆのうちの１つの一例を示している。図２に示すコントローラ１２５の実施形態は、例示のみを目的としている。コントローラ１２５の他の実施形態も、本開示の範囲を逸脱することなく使用することができる。
【００３６】
[0047]本実施例では、コントローラ１２５は、１つまたは一群の処理１１０に関連付けられている。コントローラ１２５は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせのいずれを使用しても実施することができる。特定の例として、コントローラ１２５は、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＩＮＣ．製のＰＲＯＦＩＴ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲを使用して実施することができる。
【００３７】
[0048]図示した実施形態では、ローカルコントローラ１２５は、入力制御／最適化仕様２００（限界、距離、公差、または制御点）およびフィードバックデータ２０５（関連付けられた処理１１０の出力など）として受け取る。制御／最適化仕様２００は、関連付けられた処理または一群の処理１１０、設備１００、または他の要因に応じて、複数の供給元のいずれからでも受け取ることができる。例えば、制御／最適化仕様２００はいずれも、制御センタ１０５のオペレータから受け取ることも、データベースまたはデータレポジトリから検索することも、他のローカルコントローラから受け取ることも、またはグローバルコントローラ１２０から受け取ることもできる。
【００３８】
[0049]制御／最適化仕様２００は、（１）流量、供給温度、または空気ブロワ速度など操作可能な操作変数（「ＭＶ」）と（２）燃焼割合、単位あたりの燃料品質、または周囲温度など操作不可能な変動変数（「ＤＶ」）の２種類の変数を含む。フィードバックデータ２０５は、ＭＶとＤＶに応じた制御変数（「ＣＶ」）を表す。ＣＶは、圧力、温度、または在庫など関連付けられた１つまたは複数の処理１１０の出力である。ＭＶ、ＤＶ、およびＣＶのいずれかまたはすべては、ローカルコントローラ１２５により適切に監視することも、またグローバルコントローラ１２０により直接的または間接的に監視することもできる、関連付けられた１つまたは複数の処理１１０の特徴を表す。
【００３９】
[0050]ローカルコントローラ１２５は、状態推定による動的予測タスク２１０、ローカル線形プログラム／二次プログラム（「ＬＰ／ＱＰ」）最適化タスク２１５、および動的制御／最適化拡張距離制御アルゴリズム（「ＲＣＡ」）２２０を含む。動的予測タスク２１０は、ＣＶを受け取り、一連の多数の予測（または動的な非強制予測）と、関連付けられた１つまたは複数の処理１１０に関する値についての非強制な予測とを生成するよう動作する。非強制予測は、「５タウ」（完全な応答に近い応答時間）で行うことができる。ローカルＬＰ／ＱＰ最適化タスク２１５は、最適化仕様２００ａを受け取り、関連付けられた１つまたは複数の処理１１０（５タウなど）に関連付けられた最適値を非強制予測に応じて生成する。最適化仕様２００ａは、関連付けられた１つまたは複数の処理１１０の出力の経済的価値と、直接的または間接的に関連付けることができる。動的制御／最適化拡張ＲＣＡ２２０は、制御仕様２００ｂを受け取るが、さらに動的予測タスク２１０から一連の多数の予測を受け取り、ローカルＬＰ／ＱＰ最適化タスク２１５から最適値を受け取ると、関連付けられた１つまたは複数の処理１１０に入力される複数の制御値を生成する。ここで、ローカルコントローラ１２５は、特定の１つの処理または一群の処理に対して動的にＭＰＣ（モデル予測制御）による経済的／操作最適化をローカル的に統合するために、制御／最適化仕様２００およびフィードバック２０５を使用することができる。
【００４０】
[0051]図３は、本開示による処理設備を制御するための制御システム１１５の一例を示す。図３に示すように、制御システム１１５は、グローバルコントローラ１２０（グローバル動的ＬＰ／ＱＰプログラムコントローラなど）、複数のローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎ（図２に示すように実施されるような）、統合コントローラ１３０、および比較コントローラ１３５を含む。
【００４１】
[0052]本実施例では、制御データおよび関連付けられた複数の処理１１０の特徴の通信は、同期であっても非同期であってもよい通信経路３００ａ〜３００ｎを介して行われる。先述の通り、図１に示す処理設備１００は、協同して原料を処理する３つの処理段階（粉砕、洗浄、および分離）を含む。これら３段階は相互関連しており、図示する実施形態によれば、縦続されている。縦続された複数の処理は、少なくとも１つの処理の出力が少なくとも１つの他の処理（下位の処理も縦続されている）の入力に供給する複数の処理を全体的に表している。ＭＶ、ＤＶ、ＣＶの概念を使用し、同時に図１を参照して、図示した処理の縦続を以下のように説明することができる。
（１）粉砕処理に関連付けられたＭＶおよびＤＶ（グラインダ１１０ａ〜１１０ｃ）が粉砕処理に入力される
（２）複数の粉砕処理（グラインダ１１０ａ〜１１０ｃ）のいずれかにＭＶおよびＤＶのいずれかが入力されるが、その結果得られたＣＶのいずれかは、洗浄処理（洗浄機１１０ｄ）に関連付けられたＭＶおよびＤＶと共にＤＶとして洗浄処理に入力することができる
（３）粉砕処理（グラインダ１１０ａ〜１１０ｃ）のいずれかにＭＶおよびＤＶのいずれかが入力され、その結果得られたＣＶのいずれかとＭＶおよびＤＶのいずれかは洗浄処理（洗浄機１１０ｄ）に入力されるが、その結果得られたＣＶのいずれかは、分離処理（セパレータ１１０ｅ〜１１０ｆ）に入力されたＭＶおよびＤＶと共にＤＶとして、複数の分離処理のいずれかに入力することができる。
【００４２】
[0053]図４は、本開示による処理設備を制御するための方法４００の一例を示す。方法４００は、処理設備１００を大域的に最適化するよう（制御システム１１５内などで）動作する。方法４００は、処理設備１００を大域的に最適化するよう（制御システム１１５など）動作する。説明のため、図１〜３を同時に参照する。方法４００の始めに、ステップ４０４で、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎのそれぞれは、それぞれが関連付けられた１つまたは複数の処理１１０を連続して監視する。これには、出力およびそれに付随して起こる他の測定可能なデータ（圧力、温度、または他のＣＶを含む）など、関連付けられた１つまたは複数の処理１１０を各ローカルコントローラが監視する特徴を含めることができる。
【００４３】
[0054]ステップ４１０で、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎは、そのような監視した特徴をグローバルコントローラ１２０に伝達する。ステップ４１５で、グローバルコントローラ１２０は、複数の関連付けられた処理１１０の特徴を、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎを介して大域的に監視する。他の実施形態では、グローバルコントローラ１２０は、複数の関連付けられた処理１１０を適宜大域的に直接監視することができる。
【００４４】
[0055]グローバルコントローラ１２０は、経済的目的関数（Ｊ）を含むか、またはこれに対応する。例えば、経済的目的関数は、以下に示すように、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎの動的ＬＰ／ＱＰ係数（線形／二次目的関数）の和に等しく（５タウで）することができる。
Ｊ  ＝  ＬＰ／ＱＰ１  ＋  ＬＰ／ＱＰ２  ＋  ＬＰ／ＱＰ３  ＋  ...  ＋  ＬＰ／ＱＰｎ
ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎのそれぞれは、図２に示す実施形態により、そのＣＶ予測および制約を更新し、モデル情報（オンザフライモデル更新など）、動的予測、現行ＣＶ／ＭＶ／ＤＶ値、状況および制約、ならびに目的関数を伝達することができる。
【００４５】
[0056]ステップ４２０で、グローバルコントローラ１２０は、受け取った監視した特徴に応じて、処理設備１００を動的に最適化するための制御データを生成する。例えば、グローバルコントローラ１２０は、グローバルＬＰ／ＱＰ（図示した実施形態による制御データ）について解決するように、上記したような複数の動的に受け取ったＬＰ／ＱＰ係数を結合することができる。したがって、グローバルコントローラ１２０は、経済ベースの最適化パラメータを使用することができるが、但し、いかなる適切な最適化アルゴリズム、プロシージャ、または方程式などを使用することができる（少なくとも非常に大域的な設備規模のものなど）。
【００４６】
[0057]少なくとも制御データの一部が統合コントローラ１３０に伝達される。ステップ４２５で、制御データは、関連付けられた複数の処理１１０の複数の特徴の値を予測するために、関連付けられた複数の処理１００間の複数の関係に応じて処理される。例えば、統合コントローラ１３０は、関連付けられた複数の処理１１０に関する制御データとして、制御データの一部に関する現在時間値（ｔ0）と未来時間値（ｔx）のそれぞれを予測することができる。統合コントローラ１３０は、制御データの一部（一連の予測値など）に関して所与の１つの処理または一群の処理の予測された傾斜または傾向を供給するための、現在値と未来値の間にある十分な数点を提供することもできる。
【００４７】
[0058]ステップ４３０で、比較コントローラ１３５は、関連付けられた複数の処理１１０の特徴の予測値を表す制御データのそれら複数部分を、ローカルコントローラにより監視されたそれぞれの実際の（現行の実数）値と比較する。例えば、比較コントローラ１３５は、制御データのその部分の実際の時間値（時間ｔ0）を、統合コントローラ１３０により予測された部分の現在値および未来値と比較することができる。ステップ４３５で、統合コントローラ１３０は、処理設備１００をさらに最適化するために、それに応じて制御データのその部分を変更することができる。
【００４８】
[0059]ステップ４４０で、グローバルコントローラ１２０は、統合コントローラ１３０の少なくとも一部分に係わる効率（生産性、原価、性能、価値、または利益など）を比較コントローラ１３５が決定した比較結果に応じて、統合コントローラ１３０を変更することができる。そのような動的変更には、統合コントローラ１３０の効率を向上させ、また処理設備１００をさらに最適化する作用がある。例えば、制御システム１１５のグローバルコントローラ１２０または他の部分の一部は、統合コントローラ１３０の性能特性を記録し、その性能特性をある閾値などと比較することができる。性能特性の方に不利な比較結果が出た場合、統合コントローラ１３０または統合コントローラ１３０の性能に乏しい部分を、その性能を向上させるために動的に変更することができる。
【００４９】
[0060]統合コントローラ１３０は、グローバルコントローラ１２０から制御データを変更するために、いかなる適切なモデルまたはモデリング技術を使用することもできる。例えば、統合コントローラ１３０は、関連付けられた複数の処理１１０間の関連付け、挙動、機能、動作、または性能などを把握または予測するために、いかなる適切なモデルまたはモデリング技術をも使用することができる。
【００５０】
[0061]ステップ４４５で、グローバルコントローラ１２０は、制御データをローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎに伝達する。ステップ４５０で、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎは、処理設備１００を最適化するよう、関連付けられた複数の処理１１０を様々な度合いでローカル的に制御するために制御データを使用する。最適化ソリューションは、このように、各ローカルコントローラ（ローカルコントローラのＰＲＯＦＩＴ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ制御ソリューションなど）に統合される。
【００５１】
[0062]ここで制御データは、処理設備１００において、動的に更新されたグローバル最適化ソリューションを「ｓｔｅａｄ  ｓｔａｔｅ」最適化ホライズンに提供することに留意されたい。グローバルソリューションは、主として経済ベースである場合のある所望の設備規模の最適化ソリューションに応じて、関連付けられた複数の処理１１０を最適化するために、ローカルコントローラによって様々な度合いで使用される。先に指摘した通り、制御データに対する様々な度合いによるコンプライアンスは、制御データに対するコンプライアンスと非コンプライアンスの間で適宜に変動する場合がある。ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎは、それぞれのコンプライアンスの度合い（範囲）を動的に変更することができる。したがって、特定のローカルコントローラは、制御データとの協力的な関連付け、直接的な関連付け、または「Ｐｒｏ−Ｏｎｌｙ」（自分独自の）関連付けを有することができる。これらについては、米国特許第６，１２２，５５５号に、さらに詳細に記載されている。他の実施形態では、複数のローカルコントローラは、様々な静的度合いによるコンプライアンス、または複数の度合いによるコンプライアンスのいくつかの組み合わせを有することができる。
【００５２】
[0063]グローバルコントローラ１２０が「グローバル」と名付けられているのは、すべての（または相当数の）関連付けられた複数の処理１１０を直接的、間接的、またはそれらの適切な組み合わせにより監視するからであるということにも留意されたい。加えて、グローバルコントローラ１２０の複数の機能が集中化されているように説明してあるが、グローバルコントローラ１２０の機能性は処理設備１００全体に適宜分散することもできる。同様に、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎが「ローカル」と名付けられているのは、そのそれぞれが特定の１つの処理、一群の処理、またはそれらの一部に関連付けられているからである。これは、関連付けられた複数の処理１１０に対するローカルコントローラの物理的位置または近接性に係わらずこの通りであり得る。ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎの複数の機能が分散されているように説明してあるが、ローカルコントローラ１２５ａ〜１２５ｎの機能性は処理設備１００の何処かに集中化してもよい。加えて、コントローラ１２０および１２５の機能性は、制御されるべき処理設備１００の要求に応じて、全体的に分散し、または集中化することも、部分的に分散し、または集中化することもできる。
【００５３】
[0064]グローバルコントローラ１２０とローカルコントローラ１２５の間の協力関係を向上させるためのモデリング技術の使用は、適切な種類のものであればいかなるものであってもよいということにも留意されたい。例えば、関連付けられた複数の処理１１０間の関係に応じて制御データの少なくとも一部を変更するものであれば、いかなる統合コントローラ１３０でも使用することができる。この機能性は、分散し、局在させ、集中化し、または他の形態で実施することができる。
【００５４】
[0065]図５は、本開示による離散供給チェーンにより動作を実行する処理設備５００の一例を示す。図５に示す処理設備５００の実施形態は、説明のみを目的としている。処理設備１００の他の複数の実施形態も、本開示の範囲を逸脱せずに使用することができる。
【００５５】
[0066]前述の統合コントローラ１３０は、連続供給チェーンと離散供給チェーンの両方で動作する。処理設備５００は、半導体デバイスを製造するために離散供給チェーンと共に動作する。
【００５６】
[0067]図５に示すように、処理設備５００は、一般に、テスト処理５２０の前に製造処理５１０を含んでいる。次いで産出量分離／構成処理５３０が実行され、引き続き組み立て処理５４０と追加テスト処理５５０が実行される。その後、パッケージング処理５６０が実行され、引き続き出荷処理５７０が実行される。このようないくつかの処理は、同一設備または別個の設備で設備を共有し合いながら並行して実行することができる。離散供給チェーン製造処理設備５００の様々な処理５１０〜５７０は、前述の方法で制御システム１１５（統合コントローラ１３０を含む）により制御することができる。
【００５７】
[0068]図６および７は、本開示による基礎的供給チェーンリンクの表現例を示す。図６は、基礎的供給チェーンリンク６００を示す。基礎的供給チェーンリンク６００の第１の部分は、第１の在庫（在庫１  ６１０として明示されている）を含む。在庫１  ６１０にある製品は、在庫から放出６２０として明示されているステップで放出される。在庫１  ６１０から放出された製品は、処理６３０として明示されている製造処理で処理される。製造処理６３０は、製造処理、組み立て処理、パッケージング処理、または仕上げ処理など（図５に示すものなど）を含むことができる。製造処理６３０は、１つまたは複数のテスト処理（図５に示すものなど）も含むことができる。
【００５８】
[0069]製造処理６３０の完了後、製造された製品は新しい在庫に輸送される。図６に示すように、第１の輸送ステップ６４０は、製品を第２の在庫（在庫２  ６５０として明示されている）に移動する。第２の輸送ステップ６５０は、製品を第３の在庫（在庫６７０として明示されている）に移動する。
【００５９】
[0070]したがって、図６に示す基礎的供給チェーンリンク６００は、図７に示す表現７００を使用して要約することができる。第１の在庫６１０は、図７にＩ−１として明示されている枠で表されている。在庫から放出ステップ６２０は、Ｒ−１として明示されているバルブで表されている。製造およびテスト処理６３０は、Ｐ−１として明示されている長方形で表されている。輸送ステップ６４０はＴ−１で示される。輸送ステップ６６０はＴ−２で示される。第２の在庫６５０は、Ｉ−２として明示されている枠で表されている。第３の在庫６７０は、Ｉ−３として明示されている枠で表されている。
【００６０】
[0071]図８は、本開示による半導体デバイスの製造用離散供給チェーンを形成する複数の供給チェーンリンクの表現例８００を示す。図８に示すように、基礎的供給チェーンリンク６００の表現７００は、半導体デバイスを製造するための１つの処理を要約するために使用することができる。図８で、供給（Ｓ）として明示されている矢印は、第１の在庫Ｉ１（供給および予想として明示されている）に供給される製品を表している。Ｒ−１として明示されている制御点は、製品を第１の在庫Ｉ１から製造処理Ｐ１（製造として明示されている）に放出する。輸送Ｔ１は、製造された製品を第２の在庫Ｉ２（未加工製品として明示されている）に輸送する。
【００６１】
[0072]Ｒ２として明示されている制御点は、製品を第２の在庫Ｉ２からテストおよび分離処理Ｐ２（テストおよび分離として明示されている）に放出する。輸送Ｔ２は、テスト済みの製品を第３の在庫Ｉ３（テスト済み部品として明示されている）に輸送する。Ｒ３として明示されている制御点は、製品を第３の在庫Ｉ３から構成および組み立て処理Ｐ３（構成および組み立てとして明示されている）に放出する。輸送Ｔ３は、構成され組み立てられた製品を第４の在庫Ｉ４（半加工構成要素として明示されている）に輸送する。
【００６２】
[0073]Ｒ４で示される制御点は、製品を第４の在庫Ｉ４からパッケージング処理Ｐ４（パッケージングとして明示されている）に放出する。輸送Ｔ４は、パッケージングされた製品を第５の在庫Ｉ５（製品倉庫として明示されている）に輸送する。Ｒ５で示される制御点は、製品を第５の在庫Ｉ５から出荷処理Ｐ５（出荷として明示されている）に放出する。輸送Ｔ５は、製品を顧客の注文に従い輸送する。顧客の注文は、顧客注文および予想（文字Ｄとして明示されている）で示される。図８に需要（Ｄ）として明示されている矢印は、顧客からの（実際の、および予期／予想される）製品の注文を表している。
【００６３】
[0074]制御システム１１５（統合コントローラ１３０を含む）は、離散供給チェーン製造処理と連続供給チェーン製造処理の様々な処理を、前述の方法で制御する。このシステムおよび方法は、製造処理の連続力学と製造処理の離散力学の両方を扱うことができる。このシステムおよび方法はまた、決定論的システム挙動（連続供給チェーンの制御および最適化について）と確率論的システム挙動（離散供給チェーンの制御および最適化について）の両方を扱うこともできる。当然ながら、制御システム１１５は、離散供給チェーン製造処理のみ、または連続供給チェーン製造処理のみを使用するシステムで実施することができる。このシステムおよび方法は、さらに、一部の処理設備で発生する再入可能力学および再入可能システム挙動を扱うことができる。
【００６４】
[0075]図９は、本開示による統合コントローラ１３０の一例を示す。図９に示す統合コントローラ１３０の実施形態は、説明のみを目的としている。統合コントローラ１３０の他の実施形態は、本開示の範囲を逸脱せずに使用することができる。
【００６５】
[0076]図９に示す統合コントローラ１３０内の複数のモジュールは、単一の処理ステップまたは複数ステップのネットワークに適用できるように、１つまたは複数の製造された製品に関する需給予想を効率的に記録することができる。これらのモジュールは、スケジュールモジュール９１０、目標放出モジュール９２０、履歴初期化モジュール９３０、出荷優先モジュール９４０、出荷閾値モジュール９５０、および予想更新モジュール９６０を含む。
【００６６】
[0077]一部の実施形態では、スケジュールモジュール９１０は、週間スケジュールなど特定のスケジュールを満足させるために行われる在庫放出を記録する。一週間の開始曜日および時間を指定することができ、スケジュールモジュール９１０は一週間の現在の曜日を記録する。スケジュールモジュール９１０は、また、次の一週間が始まる際に、未処理または過処理の数量を前の週から繰り越すことも可能にする。ここでは「週」を例に用いているが、「月」「四半期」など他の限定された時間間隔を使用することもできる。
【００６７】
[0078]スケジュールモジュール９１０は、注文期間中の注文を表すために変動変数（ＤＶ）を使用する。注文は、前の予想間隔の最終時点で変動変数（ＤＶ）にパルスで変更される。将来の期間に関する注文は、ＤＶ予測ベクトル内で各期間に対するパルスで表される。
【００６８】
[0079]スケジュールモジュール９１０は、未処理注文を表すために制御変数（ＣＶ）を使用する。制御変数（ＣＶ）を０（安全在庫を表す他の値）に等しい設定値に与えることができる。所望の閉ループ応答時間が、注文期間を超えないように指定される。制御変数（ＣＶ）の値が、スケジュールモジュール９１０により計算される。注文を満たすために出荷が行われると、制御変数（ＣＶ）の値が減分される。
【００６９】
[0080]スケジュールモジュール９１０は、注文を満たすために、少なくとも１つの操作変数（ＭＶ）、１つまたは複数の出荷元を使用する。過剰出荷を緩和するために、スケジュールモジュール９１０は、１つまたは複数の操作変数の管理上限を未処理注文量（制御変数ＣＶの値）に対してプログラムに基づいて設定する。複数の操作変数が注文を満たすことができる場合、スケジュールモジュール９１０は、管理上限が注文制御変数値である制御変数を組み入れる。
【００７０】
[0081]目標放出モジュール９２０は、複数の未処理の放出と、間隔放出について１つの目標値を計算するために現在の週（または他の期間）に残された制御間隔数とを使用する。週間スケジュールが所望の場合、目標放出モジュール９２０は、未処理の放出と当該週に残された間隔とを記録するスケジュールモジュール９１０の出力を使用する。この情報は、目標放出モジュール９２０に渡される。
【００７１】
[0082]目標放出モジュール９２０は、放出目標を満たすか、または満たそうとするために、統合コントローラ１３０から自由度を除去する内部コントローラとして機能するよう構成されている。目標値が指定され、また、目標値を満たすために必要な期間が指定される。放出目標を指定するために操作変数目標が使用される場合、操作変数を目標値に与えることができる。最適化目標は最適化速度で目標スケジュールを満たそうとするよう構成することができ、または制御目標は目標スケジュールを満たすよう構成することができる。
【００７２】
[0083]制御目標が構成される場合、操作変数に指定値が与えられ、操作変数は統合コントローラ１３０の最適化アルゴリズムによる使用から除去される。十分な供給が入手可能な場合はスケジュールが満たされる。最適化目標が構成される場合、操作変数は目標値を満たそうとすることができるが、競合する目標があるためプログラムされた放出を満たすことはできない。
【００７３】
[0084]放出目標を指定するために制御変数目標が使用される場合、制御変数に目標値を与えることができる。最適化目標を構成することができ、または制御目標を構成することができる。最適化目標構成と制御目標構成のいずれにおいても、競合する制御目標と最適化目標が目標の達成を減速させる場合がある。
【００７４】
[0085]履歴初期化モジュール９３０は、履歴処理値を含むデータベースから統合コントローラ１３０を初期化する。モデル予測コントローラ（統合コントローラ１３０を含む）は、システムの自然な完全応答時間にほぼ等しい予測初期化期間を有することができる。予測初期化期間は、通常は１０から１００回のコントローラ実行間隔の長さである。コントローラソリューションは、初期化が完了する前には不適切である場合がある。したがって、初期化完了前のコントローラソリューションの使用は、注意深く行うべきである。統合された制御変数によるシステムは、この趣旨では特に敏感な場合がある。約１時間の完全応答時間によるシステムの場合は、１時間の待機は、通常、さほどの重大な不都合ではない。応答時間が数日、数週間、数カ月に及ぶ供給チェーンシステムの場合、そのような待機時間は容認できないことになる。さらに、統合された制御変数は、通常、そのようなシステムで広く用いられている。
【００７５】
[0086]この問題を解決するためには、データベースで履歴データが入手可能であるため、履歴初期化モジュール９３０は、統合コントローラ１３０を（数分など）短期間で完全に初期化できるように、履歴データベースから複数の値を読み出して統合コントローラ１３０を初期化することができる。履歴初期化モジュール９３０は、また、スケジュールモジュール９１０および予想更新モジュール９６０を初期化するために使用することができる。
【００７６】
[0087]出荷優先モジュール９４０は、システムの下層の物流サブシステムに優先権を与える。統合コントローラ１３０は、指定された制御期間に亘り１つの特定供給ストリームのどの程度の分量が異なる複数の地区に出荷されるべきかを指定するよう構成することができる。このソリューションは、出荷の決定が数量と同様に優先権にも基づく下層の出荷制御（物流）サブシステムに渡すことができる。出荷優先モジュール９４０は、各出荷先の相対的緊急度を計算する。出荷優先モジュール９４０は、相対的優先権を決定するために、複数の在庫予測、複数の在庫管理限界、および需要予想を使用する。出荷優先は、下層の出荷サブシステムに渡すことができる。
【００７７】
[0088]出荷閾値モジュール９５０は、統合コントローラ１３０により計算された数量が指定値より少ない場合、在庫から製品を放出することの指定を除去する。一部のシステムでは離散した構成要素を大量にパッケージングして出荷する必要があるが、コントローラソリューションが比較的少量の構成要素しか必要でないことを示す場合に１つの完全なパッケージング品を出荷することは不利な場合がある。ここで、これらのパッケージング品は、より大量に需要のある宛先に出荷するために入手可能である。出荷閾値モジュール９５０は、操作変数のソリューション値が指定の閾値より小さい場合は、そのソリューション値を０に設定する。
【００７８】
[0089]予想更新モジュール９６０は、ユーザの見通しからコントローラの見通しに予想値を変換する。予想更新モジュール９６０の機能は、供給予想信号と需要予想信号の両方に等しく適用可能である。例えば、ユーザの見通しが「月曜日午前６時に始まる現行予想週に対する部分Ａの期待供給量」である場合がある。ユーザの見通しの別の例として、「今から２４時間の一日あたりの立方メートル単位による供給流量に期待される変化」の場合がある。コントローラの見通しの例としては、「将来の１、２、４、８、１２、および２０の制御変数での変動変数の期待値」となる。予想機能は、週（または他の期間）の現在時刻および曜日と、週（または他の期間）内の規定された開始曜日および時刻とを記録する。各制御間隔で、それぞれの予想からの実際の需給量の偏差に関して（ユーザが構成可能な方法で）予想を調整することができる。各週または他の期間の始めに、将来の週間予想または他の予想を同様に調整することができる。予想機能の一例は、複数の予想期間が混合されたものを調節し、優先順位を付けることができる。例えば、現在の週および現在の月に到達することが期待される総供給と同様に、以後４つの動作シフト期間のそれぞれに到着することが期待される供給に基づいて、予想値を提供することができる。
【００７９】
[0090]図１０は、本開示による統合コントローラ１３０を使用する処理設備を制御するための方法例１０００を示す。ステップ１０１０で、統合コントローラ１３０を初期化中か否かの判定が行われる。初期化中の場合、ステップ１０２０で、履歴初期化モジュール９３０は、履歴処理値を含むデータベースから統合コントローラ１３０を初期化する。この初期化は、統合コントローラの状況と制御変数予測との初期化を含むことができる。また、スケジュールモジュール９１０と予想更新モジュール９６０の初期化も含むことができる。
【００８０】
[0091]ステップ１０３０で、スケジュールモジュール９１０は、指定されたスケジュールを満たすために在庫放出を記録する。ステップ１０４０で、目標放出モジュール９２０は、間隔放出について１つの目標値を計算するために複数の未処理の放出と、現期間に残された制御間隔数とを使用する。ステップ１０５０で、予想更新モジュール９６０は、予想値をユーザの見通しからコントローラの見通しに変換する。次いでステップ１０６０で、統合コントローラ１３０は、受け取ったデータに基づいて処理設備を制御するための動作など、その標準計算を実行する。ステップ１０７０で、優先モジュール９４０は、下層の物流サブシステムに優先権を与え、また、指定された制御期間に亘り１つの特定供給ストリームのどの程度の分量が異なる複数の地区に出荷されるかを指定する。ステップ１０８０で、出荷閾値モジュール９５０は、統合コントローラ１３０により計算された量が指定値より少ない場合、材料が在庫から放出されることを指定する放出を除去する。
【００８１】
[0092]処理システムは、その処理入力における変化によって影響を受ける。モデル予測コントローラは、操作変数および変動変数のような入力を調節する。操作変数は、指定された制御目標を満たすために処理に対して実施されるべきコントローラのソリューションを含む。変動変数は、制御変数に対する外部の影響を表す。制御変数値に対する現行の変動変数値の作用が、コントローラアルゴリズムに含まれている。
【００８２】
[0093]図１１は、本開示による予想するための統合コントローラ１３０内のモジュール例を示す。所与のコントローラソリューションの場合、変動変数がその現行値を将来も維持することが共通して想定される。操作変数がコントローラから決定変数として除去される場合、それは、すべての意向および目的のために、変動変数となる。ここで、統合コントローラ１３０は、外部信号を変動変数の将来値の予想として受け取り使用する機能を有する、予測／状態推定アルゴリズムユニット１１１０を含む。図１１は、予想値を外部変動変数に提供し、予想値を外部操作変数に提供する、統合コントローラ１３０内のモジュールの略図を示す。
【００８３】
[0094]図１１に示すように、予測／状態推定アルゴリズムユニット１１１０は、以下のものを受け取ることができる。
（１）グローバルコントローラ（参照番号１１２０として明示されている）などからの変動変数予測、または
（２）外部変動変数予想値（参照番号１１３０として明示されている）、および
（３）変動変数現行値（参照番号１１４０として明示されている）、および
（４）操作変数現行値（参照番号１１５０として明示されている）、および
（５）外部操作変数予想値（参照番号１１６０として明示されている）
（１）と（２）の両方が入手可能な場合、どちらを使用すべきかを、設計技師または他の人員が決定することができる。
【００８４】
[0095]外部変動変数予想値１１３０は、予測された（または予想された）変動変数の将来値を提供する。外部操作変数予想値１１６０は、ＤＶとして使用されている、ＭＶに関する操作変数の予測された（または予想された）将来値を提供する。ＭＶが代替コントローラからのソリューションを有するか、または手動でスケジュールが組まれる場合、ＭＶはＤＶとして使用することができる。これらの予想は、制御変数に対して期待される外乱を予測するというコントローラの機能を向上させることができ、ひいてはコントローラの性能を向上させることができる。
【００８５】
[0096]図１２は、本開示による予想するための方法例１２００を示す。本方法のステップは連続的に列挙してあるが、ステップ１２１０から１２４０の順番は重要ではない。ステップ１２１０で、統合コントローラ１３０の動的予測／状態推定アルゴリズムユニット１１１０は、変動変数の現行値１１４０と操作変数の現行値１１５０とを受け取る。ステップ１２２０で、予測／状態推定アルゴリズムユニット１１１０は、グローバルコントローラから、そのような予測を受け取るように構成されたＤＶに関して、変動変数予測１１２０を受け取る。ステップ１２３０で、動的予測／状態推定アルゴリズムユニット１１１０は、外部変動変数予想値１１３０を受け取る。統合コントローラ１３０は、同じＤＶに関して、外部ＤＶ予想値１１３０とＤＶ予測１１２０の両方をグローバルコントローラから受け取ることができない場合があるということに留意されたい。ステップ１２４０で、予測／状態推定アルゴリズムユニット１１１０は、そのような予測を受け取るよう構成されたフィードフォワードモードのＭＶに関して、外部操作変数予想値１１６０を受け取る。ＭＶが統合コントローラ１３０のアクティブな決定変数である場合、ＭＶ予想値１１６０は無視することができる。
【００８６】
[0097]ステップ１２５０で、外部ＤＶ予想値１１３０と外部ＭＶ予想値１１６０とは、制御変数の期待外乱を予測するために、予測／状態アルゴリズムユニット１１１０の機能を向上させる。ステップ１２６０で、制御変数の期待外乱の予測が、統合コントローラ１３０の性能を向上させる。
【００８７】
[0098]いくつかの実施形態では、コンピュータ可読プログラムコードにより形成されコンピュータ可読媒体で具体化されるコンピュータプログラムによって、上記の様々な機能が実施され、またはサポートされる。「コンピュータ可読プログラムコード」という用語は、ソースコード、オブジェクトコード、および実行可能コードを含めていかなる種類のコンピュータコードをも含む。「コンピュータ可読媒体」という用語は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、またはいかなる他の種類のメモリなど、コンピュータによってアクセスすることのできるいかなる種類の媒体をも含む。
【００８８】
[0099]本特許文献を通して使用される単語および用語の定義を示すと有利であろう。用語「カップル」およびその派生語は、複数の要素間に物理的な接触があるか否かに係わらず、それら要素間にあるいかなる直接的または間接的な通信を意味するものである。用語「アプリケーション」および「プログラム」は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令セット、プロシージャ、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、または適切なコンピュータコードで実施するよう構成されたその一部（ソースコード、オブジェクトコード、または実行可能コードを含めて）を意味する。用語「送信する」「受信する」および「通信する」は、それらの派生語と同様に、直接的な通信と間接的な通信の両方を包含している。用語「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅ）および「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）は、それらの派生語と同様に、無制限な包含を意味する。用語「または」（ｏｒ）は包括的であり、および／または、を意味する。用語「関連付けられた」および「それに関連付けられた」は、それらの派生語と同様に、含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）、含まれる（ｂｅ  ｉｎｃｌｕｄｅｄ  ｗｉｔｈｉｎ）、相互に連結した、含む（ｃｏｎｔａｉｎ）、含まれる（ｂｅ  ｃｏｎｔａｉｎｅｄ  ｗｉｔｈｉｎ）、接続された、結合された、通信する、協同する、インターリーブする、並置する、近接する、拘束された、有する、または所有権を有する、などを意味する場合がある。用語「コントローラ」は、少なくとも１つの動作を制御するいかなる装置、システム、またはその一部を意味する。コントローラは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの少なくとも２つの組み合わせで実施することができる。いかなる特定のコントローラに関連付けられた機能も、ローカルに、または遠隔に、集中化し、または分散することができる。
【００８９】
[00100]本開示では複数の実施形態および全体的に関連付けられた方法を説明したが、当業者には、これらの実施形態および方法の改変および置換が明らかになろう。したがって、実施形態例の上記の説明は、本開示を限定するものでも制限するものでもない。他の変更、置換、および改変は、添付の特許請求の範囲に記載のように、本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく可能である。
【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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【国際調査報告】
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