(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象設備で製品の製造を行う装置についての稼働状態を電力消費量で診断する際に、
前記対象設備ごとの１時間あたりの消費エネルギーの基準値を予め設定する工程と、
前記対象設備ごとの前記製品の製造個数を随時計測する工程と、
全ての前記対象設備の消費エネルギーを合わせた合計消費エネルギーを随時計測する工程と、
前記対象設備ごとの１時間あたりの消費エネルギーである設備消費エネルギーを前記製造個数に比例エネルギーを乗じた値と固定エネルギーとの和で定義する工程と、
前記合計消費エネルギーの計測結果から１時間ごとの前記合計消費エネルギーを全ての前記対象設備の前記設備消費エネルギーの和で定義する工程と、
前記１時間ごとの前記合計消費エネルギーを前記対象設備の個数の２倍時間について連続して定義して前記対象設備ごとの前記固定エネルギーおよび前記対象設備ごとの前記比例エネルギーを連立方程式を解くことにより算出する工程と、
前記対象設備ごとの前記固定エネルギーと前記対象設備ごとの前記比例エネルギーとの和が前記消費エネルギーの基準値より大きい場合に前記装置に電力異常が生じたと判断する工程と
を有することを特徴とする設備稼働状態診断方法。
【請求項２】
前記対象設備ごとの１時間あたりの固定エネルギーの基準値を予め設定しておき、
算出した前記固定エネルギーが前記固定エネルギーの基準値より大きい場合にも前記装置に電力異常が生じたと判断することを特徴とする請求項１記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項３】
前記固定エネルギーの基準値を前記装置の稼働中に更新することを特徴とする請求項２記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項４】
前記対象設備ごとに１時間あたりの前記消費エネルギーと前記製造個数との関係を随時求める工程と、
前記消費エネルギーと前記製造個数との関係から第１の回帰直線を随時求める工程と、
直前までに求めた前記第１の回帰直線上に一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係が２回以上続いた場合に前記一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係のみで第２の回帰直線を求める工程と
を有し、前記電力異常が生じたことの判断を行う際に、前記第２の回帰直線のｙ軸切片の値を前記固定エネルギー、傾きを前記比例エネルギーとして前記電力異常が生じたことの判断を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項５】
求めた前記消費エネルギーが前記第１の回帰直線における前記製造個数に対応する前記消費エネルギーに対して２０％以上背離したときに前記第１の回帰直線と一致しないと判断することを特徴とする請求項４記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項６】
複数の対象設備で製品の製造を行う装置についての稼働状態を電力消費量で診断する際に、
前記対象設備ごとの前記製品の製造個数を随時計測する工程と、
全ての前記対象設備の消費エネルギーを合わせた合計消費エネルギーを随時計測する工程と、
前記対象設備ごとの１時間あたりの消費エネルギーである設備消費エネルギーを前記製造個数に比例エネルギーを乗じた値と固定エネルギーとの和で定義する工程と、
前記合計消費エネルギーの計測結果から１時間ごとの前記合計消費エネルギーを全ての前記対象設備の前記設備消費エネルギーの和で定義する工程と、
前記１時間ごとの前記合計消費エネルギーを前記対象設備の個数の２倍時間について連続して定義して前記対象設備ごとの前記固定エネルギーおよび前記対象設備ごとの前記比例エネルギーを連立方程式を解くことにより算出する工程と、
算出した前記固定エネルギーを１時間ごとに算出および記録して過去最小の算出した前記固定エネルギーに所定の割合を付加した値を基準値に設定する工程と、
前記対象設備ごとの前記固定エネルギーが前記基準値より大きい場合に前記装置に電力異常が生じたと判断する工程と
を有することを特徴とする設備稼働状態診断方法。
【請求項７】
算出した前記比例エネルギーを１時間ごとに算出および記録して過去最小の算出した前記比例エネルギーを規定する工程をさらに備え、
過去最小の算出した前記固定エネルギーと過去最小の算出した前記比例エネルギーとの和に所定の割合を付加した値を合計基準値と設定して、算出した前記固定エネルギーと前記比例エネルギーとの和が前記合計基準値より大きい場合にも前記装置に電力異常が生じたと判断することを特徴とする請求項６記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項８】
前記対象設備ごとに１時間あたりの前記消費エネルギーと前記製造個数との関係を随時求める工程と、
前記消費エネルギーと前記製造個数との関係から第１の回帰直線を随時求める工程と、
直前までに求めた前記第１の回帰直線上に一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係が２回以上続いた場合に前記一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係のみで第２の回帰直線を求める工程と
を有し、前記基準値または前記合計基準値を設定する際に、前記第２の回帰直線のｙ軸切片の値を前記固定エネルギー、傾きを前記比例エネルギーとして前記過去最小の算出した前記固定エネルギーまたは前記過去最小の算出した前記比例エネルギーを求めることにより前記基準値または前記合計基準値を設定することを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項９】
求めた前記消費エネルギーが前記第１の回帰直線における前記製造個数に対応する前記消費エネルギーに対して２０％以上背離したときに前記第１の回帰直線と一致しないと判断することを特徴とする請求項８記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項１０】
前記所定の割合が２０パーセント以上であることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項１１】
前記連立方程式を逆行列関数を用いて解くことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の設備稼働状態診断方法。
【請求項１２】
製品の製造を行う複数の対象設備と、
前記対象設備ごとに設けられて前記各対象設備で製造される前記製品の製造個数を計測する物流カウンターと、
全ての前記対象設備で消費する合計消費エネルギーを随時計測する電力計と、
前記合計消費エネルギーおよび前記製造個数から前記各対象設備の電力異常を診断して稼働状態を診断する電力異常診断部と
を有し、電力異常診断部が、１時間ごとの前記合計消費エネルギーと前記対象設備ごとの１時間あたりの製造個数から前記各対象設備の１時間ごとの固定エネルギーと比例エネルギーとを算出し、前記固定エネルギーと前記比例エネルギーとから前記電力異常を診断することを特徴とする設備稼働状態診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備や機械を利用して生産等を行う際に、設備稼働状態の診断を行う方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模で温暖化などの環境問題が話題となっており、その原因である温室効果ガスを削減することが必要不可欠になってきている。また、日本の省エネ法でも単位活動量に対する温室効果ガスの排出量である原単位での削減目標が義務付けられており、生産活動の増減に伴って増減する使用電力等のエネルギーの増減を正確に可視化し、無駄に消費しているエネルギーを削減する取組みが必要になっている。
【０００３】
また、装置の故障等により消費電力が大きくなることもあり、消費電力の異常から装置の故障を診断することも行われていた。
従来の設備稼働状態診断方法としては、図１２に示すような各設備に消費エネルギー量計測装置を用いる方式があった。
【０００４】
図１２は従来の設備稼働状態診断方法に用いる設備稼働状態診断装置の構成を説明する図である。
図１２に示すように、従来の設備稼働状態診断装置は、データ入出力装置５１と省エネ支援処理装置５２および消費エネルギー量計測装置５３から構成され、それらが通信線５５によって接続される。ここで、消費エネルギー量計測装置５３は製造装置等の対象設備５４の電力供給ケーブル類に対して電力計測センサー等を接続して、消費エネルギー量を計測する。この対象設備５４が２つ以上ある場合、同様に各対象設備５４に消費エネルギー量計測装置５３を電力供給ケーブル類でつなぎ、通信線５５を経由して各対象設備５４のエネルギー量データが省エネ支援処理装置５２で読み込まれる。このような設備稼働状態診断装置を用い、データ入出力装置５１から入力された消費エネルギー計測時の生産量等のデータから特性グラフなどを作成し、設備稼働状態診断を行っていた（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３２１１９号公報
【特許文献２】特開２００９−９８９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の方法では、対象設備５４からの情報は、消費エネルギー量計測装置５３での情報のみであり、実際に装置が稼動しているのか、停止しているのかが不明であり、更に生産数量に関する情報も別途入力する必要があるため、各対象設備５４の稼動状態をリアルタイムに診断することができないという課題を有していた。また、複数の対象設備５４が存在する場合、各対象設備５４に消費エネルギー量計測装置５３を個別に設置しなければならなかった。ＣＯ２排出量を削減する対象設備５４や、複数の対象設備５４を稼働させる工程が増える程、この消費エネルギー量計測装置５３の設置数量も増加せざるをえないという問題点を有していた。
【０００７】
本発明の設備稼働状態診断方法は、上記従来の課題に鑑み、対象設備を複数備える装置構成においても、必要最小限の計測器により、リアルタイムに対象設備の稼動状態を診断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の設備稼働状態診断方法は、複数の対象設備で製品の製造を行う装置についての稼働状態を電力消費量で診断する際に、前記対象設備ごとの１時間あたりの消費エネルギーの基準値を予め設定する工程と、前記対象設備ごとの前記製品の製造個数を随時計測する工程と、全ての前記対象設備の消費エネルギーを合わせた合計消費エネルギーを随時計測する工程と、前記対象設備ごとの１時間あたりの消費エネルギーである設備消費エネルギーを前記製造個数に比例エネルギーを乗じた値と固定エネルギーとの和で定義する工程と、前記合計消費エネルギーの計測結果から１時間ごとの前記合計消費エネルギーを全ての前記対象設備の前記設備消費エネルギーの和で定義する工程と、前記１時間ごとの前記合計消費エネルギーを前記対象設備の個数の２倍時間について連続して定義して前記対象設備ごとの前記固定エネルギーおよび前記対象設備ごとの前記比例エネルギーを連立方程式を解くことにより算出する工程と、前記対象設備ごとの前記固定エネルギーと前記対象設備ごとの前記比例エネルギーとの和が前記消費エネルギーの基準値より大きい場合に前記装置に電力異常が生じたと判断する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記対象設備ごとの１時間あたりの固定エネルギーの基準値を予め設定しておき、算出した前記固定エネルギーが前記固定エネルギーの基準値より大きい場合にも前記装置に電力異常が生じたと判断しても良い。
【００１０】
また、前記固定エネルギーの基準値を前記装置の稼働中に更新しても良い。
また、前記対象設備ごとに１時間あたりの前記消費エネルギーと前記製造個数との関係を随時求める工程と、前記消費エネルギーと前記製造個数との関係から第１の回帰直線を随時求める工程と、直前までに求めた前記第１の回帰直線上に一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係が２回以上続いた場合に前記一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係のみで第２の回帰直線を求める工程とを有し、前記電力異常が生じたことの判断を行う際に、前記第２の回帰直線のｙ軸切片の値を前記固定エネルギー、傾きを前記比例エネルギーとして前記電力異常が生じたことの判断を行うことも可能である。
【００１１】
また、本発明の設備稼働状態診断方法は、複数の対象設備で製品の製造を行う装置についての稼働状態を電力消費量で診断する際に、前記対象設備ごとの前記製品の製造個数を随時計測する工程と、全ての前記対象設備の消費エネルギーを合わせた合計消費エネルギーを随時計測する工程と、前記対象設備ごとの１時間あたりの消費エネルギーである設備消費エネルギーを前記製造個数に比例エネルギーを乗じた値と固定エネルギーとの和で定義する工程と、前記合計消費エネルギーの計測結果から１時間ごとの前記合計消費エネルギーを全ての前記対象設備の前記設備消費エネルギーの和で定義する工程と、前記１時間ごとの前記合計消費エネルギーを前記対象設備の個数の２倍時間について連続して定義して前記対象設備ごとの前記固定エネルギーおよび前記対象設備ごとの前記比例エネルギーを連立方程式を解くことにより算出する工程と、算出した前記固定エネルギーを１時間ごとに算出および記録して過去最小の算出した前記固定エネルギーに所定の割合を付加した値を基準値に設定する工程と、前記対象設備ごとの前記固定エネルギーが前記基準値より大きい場合に前記装置に電力異常が生じたと判断する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、算出した前記比例エネルギーを１時間ごとに算出および記録して過去最小の算出した前記比例エネルギーを規定する工程をさらに備え、過去最小の算出した前記固定エネルギーと過去最小の算出した前記比例エネルギーとの和に所定の割合を付加した値を合計基準値と設定して、算出した前記固定エネルギーと前記比例エネルギーとの和が前記合計基準値より大きい場合にも前記装置に電力異常が生じたと判断しても良い。
【００１３】
また、前記対象設備ごとに１時間あたりの前記消費エネルギーと前記製造個数との関係を随時求める工程と、前記消費エネルギーと前記製造個数との関係から第１の回帰直線を随時求める工程と、直前までに求めた前記第１の回帰直線上に一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係が２回以上続いた場合に前記一致しない前記消費エネルギーと前記製造個数との関係のみで第２の回帰直線を求める工程とを有し、前記基準値または前記合計基準値を設定する際に、前記第２の回帰直線のｙ軸切片の値を前記固定エネルギー、傾きを前記比例エネルギーとして前記過去最小の算出した前記固定エネルギーまたは前記過去最小の算出した前記比例エネルギーを求めることにより前記基準値または前記合計基準値を設定することも可能である。
【００１４】
また、求めた前記消費エネルギーが前記第１の回帰直線における前記製造個数に対応する前記消費エネルギーに対して２０％以上背離したときに前記第１の回帰直線と一致しないと判断しても良い。
【００１５】
また、前記所定の割合が２０パーセント以上であることが好ましい。
また、前記連立方程式を逆行列関数を用いて解くことが好ましい。
さらに、本発明の設備稼働状態診断装置は、製品の製造を行う複数の対象設備と、前記対象設備ごとに設けられて前記各対象設備で製造される前記製品の製造個数を計測する物流カウンターと、全ての前記対象設備で消費する合計消費エネルギーを随時計測する電力計と、前記合計消費エネルギーおよび前記製造個数から前記各対象設備の電力異常を診断して稼働状態を診断する電力異常診断部とを有し、電力異常診断部が、１時間ごとの前記合計消費エネルギーと前記対象設備ごとの１時間あたりの製造個数から前記各対象設備の１時間ごとの固定エネルギーと比例エネルギーとを算出し、前記固定エネルギーと前記比例エネルギーとから前記電力異常を診断することを特徴とする。
【００１６】
以上により、対象設備を複数備える装置構成においても、必要最小限の計測器により、リアルタイムに対象設備の稼動状態を診断することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、全ての対象設備が消費する合計消費エネルギーおよび各対象設備の製造個数から、１時間あたりの各対象設備の固定エネルギーおよび比例エネルギーを算出し、それらを用いて対象設備の稼動状態を診断することにより、対象設備を複数備える装置構成においても、必要最小限の計測器により、リアルタイムに対象設備の稼動状態を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の設備稼働状態診断方法を実施する装置構成例を示す概略図
【図２】本発明の対象設備ごとのエネルギー消費量の処理個数との関係を例示する図
【図３】本発明の対象設備ごとの固定エネルギーおよび比例エネルギーと処理個数との関係を例示する図
【図４】対象設備の電源投入タイミングを例示する図
【図５】対象設備の稼働状態を例示するタイミングチャート
【図６】対象設備の１時間ごとの消費エネルギーの変化を例示する図
【図７】対象設備の１時間ごとの処理結果を例示する図
【図８】本発明の設備稼働状態診断方法の具体例を説明する図
【図９】本発明の設備稼働状態診断方法を示すフロー図
【図１０】固定エネルギーに異常が生じた場合に回帰グラフにより異常を検出する方法を説明する図
【図１１】比例エネルギーに異常が生じた場合に回帰グラフにより異常を検出する方法を説明する図
【図１２】従来の設備稼働状態診断方法に用いる設備稼働状態診断装置の構成を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の設備稼働状態診断方法について、図１〜図９を用いて説明する。
図１は本発明の設備稼働状態診断方法を実施する装置構成例を示す概略図である。図２は本発明の対象設備ごとのエネルギー消費量の処理個数との関係を例示する図、図３は本発明の対象設備ごとの固定エネルギーおよび比例エネルギーと処理個数との関係を例示する図、図４は対象設備の電源投入タイミングを例示する図、図５は対象設備の稼働状態を例示するタイミングチャート、図６は対象設備の１時間ごとの消費エネルギーの変化を例示する図、図７は対象設備の１時間ごとの処理結果を例示する図、図８は本発明の設備稼働状態診断方法の具体例を説明する図、図９は本発明の設備稼働状態診断方法を示すフロー図である。
【００２０】
まず、対象設備が実装装置である場合を例に本発明の設備稼働状態診断方法を実施する装置構成について説明する。
図１において、実装装置１，２，３は、基板に電子部品を実装する装置で、それぞれ個別に実装処理を行う装置である。実装装置１の入口には物流センサー４が設置されている。同様に実装装置２の入口には、物流センサー５が設置され、さらに実装装置３の入口には、物流センサー６が設置されている。物流センサー４〜６はそれぞれが設置された実装装置１〜３に基板が搬送されたことを検出しており、実装装置１〜３に処理対象となる基板が入ったことを認識できる。この物流センサー４〜６は、実装装置１〜３に基板が搬入された際に信号を出力し、基板が搬入されると実装装置１〜３にて実装処理が開始される。ただし、基板は１枚ずつ実装が行われる。さらに、物流センサー４，５，６には、それぞれ物流カウンター７，８，９が併設されており、実装装置１，２，３で処理した基板の枚数を実装装置ごとに積算カウントする。また、各実装装置１〜３の入口にある物流センサー４〜６が信号を出力してから、次に信号を出力するまでの間が基板を１枚実装するのに要する時間、すなわち処理タクトを意味する。実装装置１，２，３は電源盤１０に繋がっており、電源盤１０に接続される電力計１１によりリアルタイムに実装装置１〜３が消費した合計のエネルギーを計測することができるようになっている。また、各物流センサー４〜６が出力する情報と電力計１１が計測する情報が、通信線１２を介して、リアルタイムで電力異常診断処理装置１３へと集められる。
【００２１】
次に、本発明における電力異常診断方法について詳細に説明する。
実装装置１と実装装置２および実装装置３における、実装処理時間と基板が移動する時間の和、すなわち処理タクトが、それぞれ実装装置１＝６０秒、実装装置２＝４０秒、実装装置３＝５０秒である場合を例に説明する。また、各実装装置で１枚処理するのに必要なエネルギーを１時間あたりのエネルギーに換算した規格エネルギー（固定エネルギーと比例エネルギーの和）は、実装装置１＝２ｋＷｈ、実装装置２＝１ｋＷｈ、実装装置３は１．５ｋＷｈであるとする。
【００２２】
図２に上記の想定における各実装装置の１時間当りのエネルギー消費を示す。図２に示すように、各実装装置の１時間当りのエネルギー消費は、実装装置を１時間稼動させた場合の固定エネルギーと、実装処理を連続的に１時間行った場合の比例エネルギーの合計となる。上記想定においては、実装装置１が１時間に６０枚処理する際に消費するエネルギーは１２０ｋＷｈであり、実装装置２が１時間に９０枚処理するのに消費するエネルギーは９０ｋＷｈ、同様に実装装置３が１時間に７２枚処理するのに必要なエネルギーは１０８ｋＷｈとなる。ここで、Ｅ１ｋは実装装置１を１時間稼働させたときの固定エネルギー、Ｅ２ｋは実装装置２を１時間稼働させたときの固定エネルギー、Ｅ３ｋは実装装置３を１時間稼働させたときの固定エネルギーである。本発明では、このような１時間あたりの規格エネルギーをあらかじめ規定し、後述の設備稼働状態診断方法に用いる（図９のステップ１）。
【００２３】
図３に、処理枚数に応じて消費する固定エネルギーと比例エネルギーの関係図を示す。図３において、ある実装装置で消費するエネルギーを固定エネルギーＥｋ２１と比例エネルギーＥｈ２２と定義する。このうち、固定エネルギーＥｋ２１は実装する基板枚数に関係せずに稼働時間に応じて発生するエネルギーであり、１時間ごとに消費するエネルギーと定義する。同様に、比例エネルギーＥｈ２２は実装する基板枚数に比例して増加するするエネルギーであり、１枚の基板を実装処理した場合に消費するエネルギーを１時間あたりのエネルギーに換算したものと定義する。さらに、比例エネルギーにおいて、１時間で１枚の基板を実装するとした時に消費するエネルギーを単位比例エネルギーと定義する。したがって、上記定義においては、図３に示すように、１時間に１枚の基板を実装処理すると、消費する設備消費エネルギー＝固定エネルギー＋比例エネルギー＝Ｅｋ＋Ｅｈとなり、１時間に２枚の基板を実装処理すると、消費するエネルギー＝Ｅｋ＋２Ｅｈとなり、１時間に３枚の基板を実装処理すると、消費するエネルギー＝Ｅｋ＋３Ｅｈとなる。
【００２４】
例えば、実装装置１においては、消費する固定エネルギーをＥ１ｋ、比例エネルギーをＥ１ｈとすると、物流センサー４が信号を出力してから、１時間後に信号を出力するまでの間に実装装置１で消費するエネルギーはＥ１ｋ＋Ｅ１ｈとなる。一方、基板が搬入されず実装装置１が待機状態となる物流センサー４が信号を出力しない時は、実装装置１では１時間当たり固定エネルギーＥ１ｋを消費している。実装装置２も同様に、固定エネルギーをＥ２ｋ、比例エネルギーをＥ２ｈ、実装装置３も同様に固定エネルギーをＥ３ｋ、比例エネルギーをＥ３ｈとし、実装装置２が１時間に１枚の基板を実装処理する場合に消費するエネルギーはＥ２ｋ＋Ｅ２ｈ、実装装置３が１時間に１枚の基板を実装処理する場合に消費するエネルギーはＥ３ｋ＋Ｅ３ｈとなる。そして、実装装置１〜３において、１時間の間に処理する基板の数が１枚増すごとにそれぞれＥ１ｈ、Ｅ２ｈ、Ｅ３ｈが増加し、実装処理する基板の枚数に関わらず、１時間の稼働状態における固定エネルギーＥ１ｋ、Ｅ２ｋ、Ｅ３ｋは一定となる。
【００２５】
図４には各実装装置のメイン電源をＯＮにした時のタイミングチャートを示し、図９のステップ１における基準値の具体的な規定方法の例を示す。まず、０時から実装装置１のみのメイン電源をＯＮに立上げて実装処理をしない状態で、任意の時間ｔ１［分］経過後に電力計１１で測定した実装装置１、実装装置２、実装装置３の合計消費エネルギーである積算エネルギーＥ（ｔ１）を測定する。この場合、比例エネルギーは発生しないので、１時間当たりのエネルギーに換算して、実装装置１の固定エネルギーＥ１ｋ＝Ｅ（ｔ１）×（６０／ｔ１）［ｋＷｈ］と表せる。続いて、ｔ２［分］で装置２を立上げた時、Ｅ（ｔ２）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ２ｋであるから、Ｅ２ｋ＝Ｅ（ｔ２）−Ｅ（ｔ１）＝Ｅ（ｔ２）×（６０／ｔ２）−Ｅ１ｋ×（６０／ｔ１）［ｋＷｈ］で算出できる。同様に、ｔ３［分］で装置３を立上げた時に、Ｅ（ｔ３）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ２ｋ＋Ｅ３ｋであるから、Ｅ３ｋ＝Ｅ（ｔ３）×（６０／ｔ３）−Ｅ（ｔ２）×（６０／ｔ２）［ｋＷｈ］で算出することができる。
【００２６】
このように、各実装装置のメイン電源を順次ＯＮに立ち上げて一定時間実装処理しない待機状態で、各実装装置の設備消費エネルギーの合計である積算エネルギーを測定し、動作中の実装装置の固定エネルギーを算出することにより、各実装装置の固定エネルギーを算出する。本発明では、この固定エネルギーを図２で説明した固定エネルギーの規定値として後述の設備稼働状態診断方法に用いる。
【００２７】
図５には各実装装置の実装開始から稼動中のタイミングチャートを示し、動作中の積算エネルギーから消費エネルギーを算出し、設備稼働状態診断を行う方法を説明する。各装置の搬送時間を含めたタクトはそれぞれ実装装置１＝６０秒、実装装置２＝４０秒、実装装置３＝５０秒であり、それぞれ個別に実装を開始してから、途中で実装装置１，２，３の実装処理が一時停止し、さらに再開する場合を考える。図６には、図５に示すように装置１，２，３のそれぞれ各１時間当りに消費したエネルギーを示す。さらに、図７には各１時間当りに実装装置１，２，３で生産した枚数を示す。図５，６，７より、実装開始Ｔ時間後における消費エネルギーは（Ｔ−１）時からＴ時までの積算エネルギーであるとすると、（Ｔ−１）時から（Ｔ＋５）時までの１時間毎のエネルギー消費は以下のように、６時間分の６つの方程式で表せる。
Ｅ（Ｔ−１〜Ｔ）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ１ｈ×５５＋Ｅ２ｋ＋Ｅ２ｈ×９０＋Ｅ３ｋ＋Ｅ３ｈ×６５
Ｅ（Ｔ〜Ｔ＋１）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ１ｈ×５８＋Ｅ２ｋ＋Ｅ２ｈ×３５＋Ｅ３ｋ＋Ｅ３ｈ×６２
Ｅ（Ｔ＋１〜Ｔ＋２）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ１ｈ×５７＋Ｅ２ｋ＋Ｅ２ｈ×６２＋Ｅ３ｋ＋Ｅ３ｈ×４８
Ｅ（Ｔ＋２〜Ｔ＋３）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ１ｈ×５０＋Ｅ２ｋ＋Ｅ２ｈ×４５＋Ｅ３ｋ＋Ｅ３ｈ×３０
Ｅ（Ｔ＋３〜Ｔ＋４）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ１ｈ×４０＋Ｅ２ｋ＋Ｅ２ｈ×３５
Ｅ（Ｔ＋４〜Ｔ＋５）＝Ｅ１ｋ＋Ｅ１ｈ×３０＋Ｅ２ｋ
ここで、（Ｔ＋３〜Ｔ＋４）時には実装装置３のメイン電源を停止し、（Ｔ＋４〜Ｔ＋５）時には装置２，３共にメイン電源停止の状態である。ここで、（Ｔ＋５）時までの１時間ごとの電力積算値（単位；ｋＷｈ）が以下のような値であった場合を考える。
（Ｅ（Ｔ−１〜Ｔ）、Ｅ（Ｔ〜Ｔ＋１）、Ｅ（Ｔ＋１〜Ｔ＋２）、Ｅ（Ｔ＋２〜Ｔ＋３）、Ｅ（Ｔ＋３〜Ｔ＋４）、Ｅ（Ｔ＋４〜Ｔ＋５））＝
（３２２、２６４、２６８、２０５．１、１２３．５、６４．２）
この場合、（Ｔ−１〜Ｔ＋５）時における各実装装置の固定／比例エネルギー（Ｅ１ｈ、Ｅ１ｋ、Ｅ２ｈ、Ｅ２ｋ、Ｅ３ｈ、Ｅ３ｋ）を行列式で表すと以下のようになる。
【００２８】
【数１】
0005269215.tif 000002
式１から逆行列を用いて算出すると、
【００２９】
【数２】
0005269215.tif 000003
となる（図９のステップ２）。そして、このように、リアルタイムに算出した実装装置ごとの固定エネルギーと比例エネルギーとの合計と規格エネルギーを比較する。この場合、図２で示した実装装置１が１個の稼動処理をするのに必要な規格エネルギー２．０ｋＷｈ／枚に対して、実装装置１ではＥ１ｈ＋Ｅ１ｋ＝２．５３ｋＷｈとなり、（Ｔ＋５）時到達までの１時間では生産１枚当りの消費エネルギーが、Ｔ時到達１時間の値よりも、０．５３ｋＷ超過していることになる。同様に、実装装置２では、Ｅ２ｈ＋Ｅ２ｋ＝１．２９ｋＷｈとなり、図２で示した実装装置２が１枚の実装をするのに必要なエネルギー１．０ｋＷｈ／枚に対して、０．２９ｋＷｈ超過していることになる。さらに装置３ではＥ３ｈ＋Ｅ３ｋ＝１．７７ｋＷｈとなり、図２で示した実装装置３が１枚の実装をするのに必要なエネルギー１．５ｋＷｈ／枚に対して、０．２７ｋＷ超過していることになる（図９のステップ３）。
【００３０】
以後、このように、単位時間ごとに各実装装置の固定エネルギーと比例エネルギーの算出を行い、リアルタイムに診断を継続する。
なお、行列関数において、式１に示すように０の成分を含まない場合、すなわち、実装装置が停止している場合の式を含まない場合には逆行列を求めることができない。そのため、行列を用いて時間毎の積算エネルギーを表す式から各実装装置の固定エネルギーと比例エネルギーとを算出する際には、いずれかの実装装置が停止している状態の積算エネルギーを表す式を含むようにする。例えば、３台の装置を観測する場合は、１台のみ稼動している事象と更に他の１台を加えた２台が稼動している事象を含めて行列式を作成する。上記の場合、（Ｔ＋３〜Ｔ＋４）時と（Ｔ＋４〜Ｔ＋５）時の２条件における式をそのまま残し、その後、全装置が稼動している事象における式を１時間ずつ行列の一番左の行へ追加していく。この際、全装置が稼動している事象の最も古い事象を削除していくことになる。
【００３１】
このように、行列を用いて固定エネルギーと比例エネルギーとを算出する際に、対象設備がＡ台とすると、０台から（Ａ−１）台までの少なくともＡ通り（Ａ種類）の対象設備が停止した状態の式を含めて行列式を作成することにより、行列を用いて各対象設備の固定エネルギーおよび比例エネルギーを求めることができる。例えば、対象設備が３台の場合、対象設備の内、任意に０台、１台、２台が停止する３種類の状態の式を含めて行列式を作成する。
【００３２】
以上のように、実装装置ごとに固定エネルギーと比例エネルギーを定義し、実装装置の台数の２倍の時間連続稼働させ、１時間ごとの積算エネルギーを算出し、積算エネルギーと固定エネルギーおよび比例エネルギーとの関係を示す連立方程式を実装装置の台数の２倍個作り、これらの連立方程式から実装装置ごとの固定エネルギーおよび比例エネルギーを算出し、予め実装装置ごとに定めた規格エネルギーと、１時間あたりの消費エネルギーとして固定エネルギーおよび比例エネルギーの合計である合計エネルギーを比較することにより設備稼働状態診断を行う。
【００３３】
また、図４で示したように時間ｔ１、ｔ２、ｔ３で予め測定した各装置の固定エネルギー（Ｅ１ｋ、Ｅ２ｋ、Ｅ３ｋ）＝（０．３、０．２、０．１）に対して、それぞれ、式２から求めたＥ１ｋ＝０．４ｋＷｈであるから、０．１ｋＷｈ増加、Ｅ２ｋでは０．２１ｋＷｈとの差０．０１ｋＷｈ増加、さらにＥ３ｋでは、０．１２ｋＷｈとの差０．０２ｋＷｈ増加していることがわかる。
【００３４】
このように、上述の固定エネルギーおよび比例エネルギーの合計に加え、連立方程式から算出した固定エネルギーと予め求めた固定エネルギーの基準値を比較することにより設備稼働状態診断を行うことも可能である。
【００３５】
なお、比例エネルギーを用いて設備稼働状態診断を行うことも可能であるが、製造する製品によっては比例エネルギーが微小である場合があり、対象設備への搬入時間ばらつきが比例エネルギーに与える影響が大きくなることがあるので、固定エネルギーに比べて誤差が生じやすい。
【００３６】
さらに、図９のステップ１における基準値の規定方法として、設備稼働状態診断に用いる基準となる固定エネルギーを予め求めていたが、設備の稼働中にあらたに基準となる固定エネルギーを規定、あるいは修正することができる。この場合には、実装装置のメイン電源を１時間以上立ち下げる事象を含む必要があり、実装装置のメイン電源を１時間以上立ち下げた後、再起動してからの測定結果から、再び固定エネルギーを算出する必要がある。そのため、電力計１１で積算電力値を採取する際に、１時間に達しない途中でメイン電源をＯＮした場合はデータを採取しないようにする。このように、物流センサー４〜６と物流カウンター７〜９の情報および１個の電力計から上記のアルゴリズムで行列関数を用いるなどして連立方程式を解くことで、各実装装置での１時間あたりの消費エネルギーをリアルタイムに算出し、固定エネルギーと比例エネルギーの内訳まで求めることが可能になる。そのため、それぞれの実装装置に電力計を設けなくとも、各実施装置の１時間あたりの合計エネルギーあるいは固定エネルギーを算出することができ、これを用いて設備稼働状態診断を行うことができる。
【００３７】
例えば、電力計１１に設定された計測タイミングに応じて随時値が更新されていき、ある時間帯において、過去の計測結果に対して単位時間当たりの（Ｅ１ｋ  Ｅ１ｈ  Ｅ２ｋ
Ｅ２ｈ  Ｅ３ｋ  Ｅ３ｈ）が最小となった時の値を装置ごとに別々に（Ｅ１ｋｍ  Ｅ１ｈｍ  Ｅ２ｋｍ  Ｅ２ｈｍ  Ｅ３ｋｍ  Ｅ３ｈｍ）として記録する。これらを基に、基準となる合計エネルギーや固定エネルギー等を求めて設備稼働状態診断を行う。
【００３８】
図８には、図９のステップ３において、基準値を随時変更する場合の設備稼働状態診断方法の概略を示す。装置稼動以降、実装装置の台数の２倍の時間連続稼働させた後、積算エネルギーと単位時間当たりの処理数量からリアルタイムに算出された固定エネルギーまたは合計エネルギーの値が、予め定めた基準値に対して１項目でも上回った場合、何らかの原因で排出エネルギーが高くなっていると判断し、その差が大きくなるほど、電力異常として診断することが可能である。図８で実装装置１のエネルギー消費量の時間推移を示しているが、３１は時間Ｔで計測された最小値の固定エネルギーＥ１ｋｍを示し、基準となる固定エネルギーとする。３２は時間Ｔで計測された最小値の比例エネルギーＥ１ｈｍを示し、最小値の固定エネルギー３１と最小値の比例エネルギー３２とを合わせたエネルギーが基準となる合計エネルギーとなる。これに対し、３３は各時間における固定エネルギーと時間Ｔにおける固定エネルギー（基準となる最小値の固定エネルギー３１）との差分を意味し、３４は各時間における合計エネルギーと時間Ｔにおける合計エネルギー（最小値の固定エネルギー３２と最小値の比例エネルギー３２との和）との差分になる。３５は予め規定していたエネルギー量である合計エネルギーの閾値であり、時間Ｔｖ時に合計エネルギーの閾値３５を超えており、このタイミングでその設備が異常状態であるとの診断を発することになる。この場合は、時間Ｔｖ時に最小排出量に対して規定量、例えば２０％を超過したことを示している。同様に、実装装置２、実装装置３においても観測し、稼動状態が異常になる場合は、異常状態であると診断することが可能である。さらに、合計エネルギーを基準として判断する場合のほかに、単独で、あるいは合計エネルギーと同時に、固定エネルギーの基準値と算出した固定エネルギーを比較して設備稼働状態診断を行っても良い。
【００３９】
このアルゴリズムを用いることによって、設備や機器の入出口の情報と全体で１つの電力計測機からの情報を用いて、各時間における固定／比例エネルギーを算出し、異常な状態を診断することが可能になる。
【００４０】
更に、固定エネルギーおよび比例エネルギーをより正確に算出することにより、以下の方法を用いて診断精度を向上させることもできる。以下、図１０，図１１を用いて説明する。
【００４１】
図１０は固定エネルギーに異常が生じた場合に回帰グラフにより異常を検出する方法を説明する図であり、図１０（ａ）は回帰グラフを、図１０（ｂ）は単位時間当たりの製品製造数と消費エネルギーの値を例示する図である。図１１は比例エネルギーに異常が生じた場合に回帰グラフにより異常を検出する方法を説明する図であり、図１１（ａ）は回帰グラフを、図１１（ｂ）は単位時間当たりの製品製造数と消費エネルギーの値を例示する図である。
【００４２】
まず、上述の連立方程式を解くことにより求めた固定エネルギーと比例エネルギーとを合わせて、単位時間当たりの消費エネルギーを算出する。そして、この時間において測定した製品の製造個数を用い、各時間の消費エネルギーと製造した製品数との関係を記録する（図１０（ｂ））。次に、時間の経過と共に、対象設備ごとに各時間の消費エネルギーと製造した製品数との関係をグラフ化する（図１０（ａ））。図１０、図１１には、横軸に実装装置１で１時間に製造した製品数を、縦軸にはその際に各装置で消費した１時間あたりの消費エネルギー量を表示する。具体的なグラフは、１時間ごとの製造数に対するそのときの消費エネルギーをプロットして作成している。ここでは、以下の時間ＴからＴ＋８時間において、各時間当たりに製造した製品数とそのときに消費した消費エネルギー値をプロットし、グラフ化している。グラフは製造した１時間あたりの製品数をＸ、そのときに消費した消費エネルギー値をＹとして表し、この例では、線形回帰によりＹ＝２．１３Ｘ＋０．４のグラフを得る。図１０では、時間ＴからＴ＋６においては、Ｙ＝２．１３Ｘ＋０．４の直線上に存在するが、時間Ｔ＋６からＴ＋８の２点では、前記直線上から外れる。この際、この２点から回帰直線を引き、傾きとＹ切片を求めると各々、比例エネルギーと固定エネルギーとして算出できる。つまり、診断開始時は正常に稼働していると仮定し、この時の回帰直線を示す式を算出する。例えば、測定開始２時間経過後から回帰直線を毎時算出し、この直線と一致しない、または所定の割合を超えて異なるデータを計測するまでの直線を正常稼働時の回帰直線と定義する。その後、この直線に則らないプロットが、例えば２回以上続いた時に異常が発生したと判断し、このときのプロットから別の回帰直線を求め、この直線の傾きを比例エネルギー、Ｙ切片を固定エネルギーとして算出する。このように、行列式等を用い、連立方程式から求めた固定エネルギーと比例エネルギーとを、さらに製造数との関係を示すグラフとして表し、詳細な固定エネルギーと比例エネルギーとを求めることにより、異常診断精度を向上させることができる。
【００４３】
ここで、製造する製品や製造設備の状況に応じて、正常稼働時の回帰直線に対して所定の割合背離したプロットを直線に則らないプロットとする。この割合が小さい程診断精度が高くなるが、例えば、算出した消費エネルギーが、正常稼働時の回帰直線における製造数に対する消費エネルギーより２０％以上背離したプロットを直線に則らないプロットとすることができる。また、別の回帰直線を生成するプロットの数が多くなる程詳細に固定エネルギーと比例エネルギーとを求めることができる。
【００４４】
図１０からは、ＴからＴ＋６までは、比例エネルギー０．４ｋＷｈ、固定エネルギーは２．１３ｋＷｈであり、Ｔ＋６時間からＴ＋８までは、比例エネルギーは変わらず、固定エネルギーが２．１ｋＷｈへ増加したことがわかる。この増減分を、あらかじめ定めた閾値と比較して異常診断を行う。
【００４５】
同様に、図１１に示す例では、時間ＴからＴ＋５までは、Ｙ＝２．１３Ｘ＋０．４の直線上に存在するが、Ｔ＋６からＴ＋８の２点では、前記直線上から外れ、この２点から回帰直線を引き、傾きとＹ切片を求めると固定エネルギーは変化せず、比例エネルギーが２．６ｋＷｈへ増加したことがわかる。この増減分を、あらかじめ定めた閾値と比較して異常診断を行う。
【００４６】
この２つの事例から、異常状態が例えば２回以上連続することにより、固定エネルギーと比例エネルギーの内訳についてもリアルタイムに異常診断をすることが可能になり、異常診断精度が向上する。
【００４７】
以上の説明では、基板に実装処理を行う実装装置を例に説明したが、セット系、デバイス系の商品を製造する過程で用いる様々な装置等の、対象設備で処理される個数をカウントできる各種製造装置にも用いることができる。
【００４８】
また、本発明の設備稼働状態診断方法は、省エネ活動を進める上で、どの時点でどの箇所に異常が生じているかが認識でき、即座に改善に結び付けることが可能になる。その結果、多くの生産工場やオフィス、家庭にいたるまで広く活用できＣＯ２削減が実現できる。また、活動を加速するために必要であった計測器等の設備投資を大幅に縮小することが可能となり、事業上大きな効果を有し、広く活用されることが見込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、対象設備を複数備える装置構成においても、必要最小限の計測器により、リアルタイムに対象設備の稼動状態を診断することができ、設備や機械を利用して生産等を行う際に、設備稼働状態の診断を行う方法および装置等に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１・・実装装置
２・・実装装置
３・・実装装置
４・・物流センサー
５・・物流センサー
６・・物流センサー
７・・物流カウンター
８・・物流カウンター
９・・物流カウンター
１０・・電源盤
１１・・電力計
１２・・通信線
１３・・電力異常診断処理装置
２１・・固定エネルギーＥｋ
２２・・比例エネルギーＥｈ
３１・・最小値の固定エネルギー
３２・・最小値の比例エネルギー
３３・・固定エネルギーの差分
３４・・比例エネルギーの差分
３５・・消費エネルギーの閾値
５１・・データ入出力装置
５２・・省エネ支援処理装置
５３・・消費エネルギー量計測装置
５４・・対象設備
５５・・通信線
【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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