JP2013535064A - 製造工程反復制御法 - Google Patents

Abstract

材料及び複合材料から形成された製品のうち少なくとも１つの製造工程を制御・最適化する反復方法。ここで、製造制御ユニットが提供され、３種のパラメータ群、すなわち指標パラメータ、名目パラメータ及び補正パラメータが定義される。指標及び名目パラメータは、工程パラメータ、材料配合パラメータ及び製品特性パラメータを含む群から選択されうる。補正パラメータは、工程パラメータ及び配合パラメータを含む群から選択されうる。名目パラメータは、基準値として製造制御ユニットに与えられる。最初の製造サイクルにおいて、少なくとも１つの指標パラメータが測定され、その測定値がユニットに与えられる。当該数値が名目パラメータからあまりに乖離している場合、ユニットは、その後、指標パラメータ及び名目パラメータに基づいて少なくとも１つの補正パラメータを設定するが、その際、いずれかのパラメータの変更による異なるパラメータ間でのあらゆる相互作用が考慮される。
【選択図】図１

Description

本発明は、製造工程反復制御法に関する。特に本発明は、製造工程の反復制御法、製造工程を反復制御する製造制御ユニット、製造装置、製造制御ユニットの使用、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体に関する。

プラスチック製品の性能特性は、プラスチック工学の対象である。工学的な活動は、概して３種類に分けることができ、それらは一般に異なる組織や会社において別々に行われている。材料供給者は、通常、材料を最適化したり、用途のニーズに合わせて材料の配合をあつらえたりする。品質工学では、その最適化した材料を最適化した製造条件下で変換する。相手先ブランドの製造業者（Ｏｒｉｇｉｎａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ）（ＯＥＭ）は、製造する部品の製品品質や機能について責任を負っている。製品の性能特性は、応用工学を用いて求められる。

プラスチックとは、広く合成または半合成の重合生成物を指す一般的な用語である。一般に、そうした生成物は、付加重合や縮合重合などの重合反応により製造可能であり、性能の向上やコスト削減を目的として他の物質を含みうる。

したがって、ポリマーとは、繰り返し構造単位より構成される分子からなる物質、即ちいわゆるモノマーが化学共有結合により結合した物質である。周知なポリマーの例として、プラスチック、ＤＮＡ及びタンパク質が挙げられる。また、公知で単純な例としては、ポリプロピレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチロール、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などであってよい。プラスチック材料は、用途のニーズに応じて、種々の構成材料やそれらの適合割合があつらえられる。ポリマーは、しばしば１またはそれ以上の追加物質または添加剤と共に加工される。これらの物質は、溶解添加物または非溶解（純粋）添加物としてポリマーに使用しうる。溶解添加物である場合、その溶媒はマスターバッチと呼ばれる。こうしたマスターバッチによっても、製造される材料の特性が決まったり影響を受けたりすることがある。こうしたマスターバッチ自体がポリマーであってもよく、プラスチックを工業生産する際に、固体状態、液体状態またはガス状状態などいかなる状態でも使用されうる。また、マスターバッチの最終的な配合が、２つ以上のマスターバッチから定められるものであってもよい。

本発明の目的は、改良された製造工程の制御法を提供することであってもよい。

この目的は、独立クレームのうちの１つの特徴によって実現されうる。従属クレームには、本発明の好適な実施形態が記載されている。

記載されるこれらの実施形態はまた、製造工程の反復制御法、製造工程を反復制御する製造制御ユニット、製造装置、製造制御ユニットの使用、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体にも関する。異なる実施形態を組み合わせることで相乗的な効果が生じうるが、それらは詳細に記載されていないものであってもよい。

また、方法に係る本発明の実施形態は、すべて記載される工程の順序により行われうるが、一方で、それが当該方法の唯一かつ必須の順序とは限らないことに留意されたい。方法の工程については、あらゆる順序及び組み合わせが本願に開示される。

本発明の第１の例示的な実施形態によれば、複合材料及び当該複合材料から形成される製品の少なくとも１つの製造工程の反復制御法が提供される。ここで、当該方法は、次の製造サイクルのための少なくとも１つの補正パラメータの設定が必要であるかどうかを判定する製造制御ユニットに、最初の製造のために少なくとも１つの名目パラメータを提供する工程を有する。当該判定は、指標パラメータ及び名目パラメータの分析に基づいて行われる。ここで、指標パラメータ及び名目パラメータは、工程パラメータ、材料配合パラメータ及び製品特性パラメータからなる群から選択される。よって、補正パラメータは、工程パラメータ及び材料配合パラメータからなる群から選択される。

これに関して、２または３つの指標パラメータ及び２または３つの名目パラメータを同時に使用してもよく、これらのパラメータには、少なくとも１つの工程パラメータと、１つの材料配合パラメータと、１つの製品特性パラメータとが含まれる。

用語「パラメータの付与」、「パラメータの選択」及び「パラメータの設定」には、パラメータセットからパラメータを選び出すことだけでなく、選択したパラメータの値を決定することも含まれることに留意されたい。例えば、工程パラメータ「圧力：ｐ＝５００バール」を補正パラメータとして付与、選択または設定することには、「圧力」を補正パラメータとすることだけでなく、その値を５００バールと定めることも含まれる。

また、用語「製造制御ユニット」は、設定されたニーズ（名目パラメータ）に合わせて部品または材料特性を最適化することを目的とする製造制御ユニットと解されうることに留意されたい。これは、このユニットが、部品の製造工程もしくは変換工程、材料組成（もしくは配合）またはこの両者を同時に制御可能であることを意味する。

したがって、「製造制御ユニット」は、コンピュータプログラムを記憶した、コンピュータ内の集積回路であってよい。また、汎用コンピュータで実行されるコンピュータプログラム要素であってもよい。また、製造制御ユニットは、名目パラメータの設定、実行中の工程、計算及び結果をユーザーに表示するディスプレイを有していてもよい。製造制御ユニットは、自動操作されうるが、ユーザーの手動による介入や手動操作も可能である。

また、製造制御ユニットは、何らかの工程パラメータを変化させたり、及び／または材料配合について構成成分や構成割合（材料配合パラメータ）を変化させた場合に、製造される製品の最終的な性能に及ぼす結果を、短時間、すなわちオンラインで予測するシミュレーションプログラムと接続されまたは連係しうる。したがって、何らかの工程パラメータを変化させたことによる結果は、製造シミュレーションを実行することによって求められ、材料組成の構成成分及び構成割合を変化させたことによる結果は、材料特性シミュレーションを実行することにより求められ、そして、これらの工程パラメータ及び構成成分／構成割合特性に基づいた最終的な性能は、応用シミュレーションにより求められる。また、製造制御ユニットは、現在の製造設定について専門的な解析（最適化）をすることができる、より専門的な情報システムや例えば材料供給メーカーなどの（統計学的な）データベースと直接接続されうる。これは、工程パラメータとそれに対応する配合についての専門的な解析に相当し、材料供給メーカーによるカスタマーサポートが改善されることになりうる。

用語「製造工程」には、あらゆる種類の変換工程が含まれうる。例えば、ポリマー、マスターバッチ及び添加剤といった種々の材料から、例えばプラスチック製品（例えば、フ
ロントバンパー）への変換工程である。プラスチック部品の品質は、製造工程の設定条件だけでなく、最終的な材料組成（配合）によっても決まることから、用語「製造工程」には、両者に関連するパラメータ、すなわちプラスチック部品の製造工程及び「最終」材料配合の作成が含まれる。

また、「名目パラメータ」とは、所定または所望のパラメータであってよく、目標または要求を表す値を伴う。したがって、名目パラメータは、基準として用いられうる。名目パラメータは、自動または手動で設定することができ、またあらかじめ設定されたものであってもよい。したがって、処理される材料のあらゆる特性や、製造または変換工程のあらゆる特性、それに最終製品（プラスチック部品）のあらゆる特性が、名目パラメータとなりうる。

また、いずれの名目パラメータも、所望の最小値及び最大値を含む幅域の範囲内となるよう制御される。この制御機構は、要求された各名目パラメータの目標を達成することを目的としている。材料配合及び／または工程パラメータを用いても達成不能である場合は、警告がなされ、さらなる提案（達成できる限度）が示される。名目パラメータは、さらに重要度によってランク付けされていてもよい。

主に製造工程の工程パラメータにより決まりうる「材料／製品特性」の例としては、質量、収縮（寸法）、反り、それにひけマーク、光沢、虎縞といった製品表面外観の効果がある。主に材料配合パラメータにより決まる「材料／製品特性」の例としては、色、密度、並びに弾性率、収率特性、破断ひずみ、強度、粘弾性挙動（クリープ）及び熱膨張係数といった材料力学及び熱力学がある。また、材料のレオロジーについては、材料の収縮、表面外観及びエミッションのパラメータが、主に材料配合によって決まる。最終製品の特性の例としては、製品剛性、耐衝撃性、製品寸法及び反りが挙げられる。これらはすべて、名目パラメータの例である。また、少なくとも１つの名目パラメータの付与は、ユーザーにより手動でなされてもよいし、あるいは、以前の製造日など一定の予め与えられた情報に基づいて、データベースから情報を取り出すコンピュータプログラムにより自動でなされてもよい。

また、「指標パラメータ」は、製造工程に関するパラメータ、複合材料の配合に関するパラメータ、製造される製品（最終製品）の特性に関するパラメータ、及び製造工程の環境条件に関するパラメータ（例えば、温度）を含みうる、測定または分析パラメータであってよい。

「工程パラメータ」の例としては、融点、工具温度、射出速度及び／またはプロファイル、転換点、充填圧力及び／またはプロファイル、充填時間、冷却時間、作業時間、または製造機械（例えば、射出成形機）に既定の作業コントローラーで制御されるようなその他の工程パラメータがありうる。また、実際の工程パラメータは、連続的に、すなわち例えば射出成形では製造のサイクル毎に、あるいは例えば押出成形では連続的に、製造制御ユニットによってモニターされてもよい。したがって、製造制御ユニットは、例えば射出成形制御ユニットであってよい。

指標パラメータは、さらに材料配合パラメータを有する。「材料配合パラメータ」の例としては、あらゆる種類の高機能マスターバッチ及びそのマスターバッチの割合、それに添加システムにおけるその他のあらゆる制御可能なパラメータがありうる。ある種の高機能マスターバッチは、最終材料中に適切に分散されると当該材料及びそれより製造される製品の特定の特性に影響を及ぼすような物質が、濃縮して含有されている。例えば、粒子強化ポリマー複合材料における粒子含有量は、材料配合パラメータとなりうる。配合式、構成成分及びその割合は、何らかの方法によって、配合制御ユニットによりサイクル毎に
モニターされ、制御される。また、これらの指標パラメータまたは指標パラメータの値も、サイクル毎または連続的に製造制御ユニットに送信される。

最終製品の「指標パラメータ」の例は、例えば色、質量、寸法、剛性、耐衝撃性、表面外観、エミッション、臭いなどの測定値であってもよく、測定数にかかわらず自動または手動で測定される。

工程パラメータ、材料配合パラメータ及び製品パラメータなどの３種の指標パラメータは、すべてサイクル中またはサイクル後にモニターされ、製造制御ユニットと自動／手動で共有されることにも留意されたい。あるいは、製造制御ユニットは、工程の指標パラメータまたは材料配合の指標パラメータのみに基づいて作動することもできる。

したがって、少なくとも１つの指標パラメータを、自動測定または自動分析によって供給することができ、あるいはオンラインで供給してもよい。しかし、ユーザーが指標パラメータを手動で設定（ユーザーが他の値を所望する場合）することも可能である。

これは、反復方法の開始または第１ステップとなる最初の製造サイクル中に行ってよく、複数の工程サイクルにおける製造工程の改良へとつながる。このようにして、製造される材料または製品の品質管理が達成される。

また、用語「補正パラメータ」には、工程パラメータ及び材料配合パラメータが含まれうる。「材料配合パラメータ」は、例えば、使用される高機能マスターバッチのあらゆる種類や、使用されるあらゆるマスターバッチのあらゆる割合であってよく、また、配合装置により制御可能なあらゆる他のパラメータも「材料配合パラメータ」に含まれうる。どちらの補正パラメータも、製造制御ユニットにより連続的（例えば、押出成形）またはサイクル毎（例えば、射出成形）にモニターされる。これにより、品質モニタリングができたり、名目パラメータとして与えられた所望の値を満たす複合材料からなる製品を迅速に製造することが可能な自己学習システムが得られたりする。

また、補正パラメータは、製造制御ユニットの分析ロジックに基づいて定められる。これは、効率、工程パラメータまたは材料配合パラメータのみに応じて再設定されうる。場合によっては、両方のパラメータセットが同時に再設定される。いかなる補正パラメータの設定によっても名目パラメータを満たすことができない場合、製造制御ユニットは、ユーザーに警告を与えてもよい。つまり、複合材料または複合材料から形成される製品の製造に使用される材料配合についての情報と、製造装置または製造工程についての情報とが製造制御ユニットに与えられると、製造制御ユニットは、論理的及び算術的依存関係を用いて、複合材料及び／または製品の効率的な製造方法（工程の設定）を算出する。分析（シミュレーション）に基づいて、製造される製品において目標としている名目パラメータが達成されるように、最も効率的な補正パラメータセットが設定される。ここで、パラメータの変更が他のパラメータに及ぼす影響を、製造制御ユニットが検討する。

すなわち、製造制御ユニットは、製造された複合材料の特性を制御することによって、及び／または製造部の工程パラメータを制御することによって、最終製品の品質（名目パラメータ）を達成することを目的とする。製造制御ユニットは、名目パラメータが達成されているかどうかを常時モニターする。達成されていない場合、製造制御ユニットは、次の工程サイクルのための補正パラメータ及び当該補正パラメータの数値を選択して、最終製品の特性を満足するように材料配合及び／または工程パラメータを改善する。

材料配合パラメータ及び工程パラメータは、異なる形で互いに影響を及ぼしうることに留意されたい。この場合、製造制御ユニットは、当該ユニットが備えうるデータベース及
び／またはアルゴリズム及びシミュレーションにより、こうした相互作用が製造する部品の特性に及ぼす影響及びその強さを理解する。このデータベースには、使用される材料、配合及び工程の内容についての情報が含まれうる。また、数的なシミュレーションを相互作用的に実行して、工程パラメータ及び／または材料配合パラメータが最終製品の特定の品質に関わるパラメータに及ぼす影響についての詳細情報を、製造制御ユニットに与えてもよい。

ここで、用語「複合材料」は、少なくとも２つの異なる原材料からなる、製造工程において使用されるあらゆる材料を含む。例えば、ポリマー材料に少なくとも１つのマスターバッチ添加したものを何らかのプラスチック材料へと変換すると、これに本願に記載される反復法が適用されうる。例えば、配合制御部を使って、マトリクスポリマーと１つまたは幾つかの機能性マスターバッチとを射出成形機で直接混合すると、これは本発明の反復法により制御される製造工程となりうる。

また、あらゆる種類のプラスチック材料の製造工程についてのこれらの例は、製造方法に係る本発明の反復法を、それらの工業分野や製造方法に限定するものではない。

工程設定及び材料配合は、どちらも非常に複雑な系であり、互いに依存関係にある。例えば、材料配合Ａ及び材料配合Ｂは、類似の特定の作業条件であっても異なる反応を示す。また、材料配合Ａは、類似の作業条件であっても異なる２つの製造工具間で、例えば製品の厚さや流動長が異なれば、違った反応を示す。したがって、作業条件は様々な形で製品特性に影響を及ぼすので、工程パラメータを任意に変化させることはできない。工程の設定及びそのすべての依存関係は、ノウハウとして製造制御ユニットに与えられる。また、所定の作業条件下における、最適な材料配合やマスターバッチの種々の物質が材料の性能に与える影響もまた、本発明の反復法のノウハウであり、例えば相互作用的に生成された数的シミュレーションによって、製造制御ユニットに与えられる。

したがって、本発明の方法の利点は、例えばプラスチック材料やプラスチック製品といった材料や製品の安価で効率的な製造であってもよい。さらに本方法では、既成の準備済み材料を用いず、所望及び所定の値を考慮しつつ、どの材料組成が最適であるか反復的に見つけ出す。言い換えると、本方法は、工程を自己学習型の製造工程に変えるものである。これにより、工程の設定が最適化されるだけでなく、名目パラメータセットで設定された製品特性についての要求に沿って、材料配合を最適化することができるようになる。したがって、材料配合及び工程パラメータについて相互関連するパラメータセットを最適化することで、工具の細かな選択（すなわち、縮小）が不要となりうる。一般的な工業的な工程と比べて、迅速かつ安価に工具の設定が実現される。

本方法のこれらの効果は、材料、配合、工程及び製品デザインについての情報を、同時かつ反復的に組み合わせることで得られるものであってよい。

さらに、本発明の方法により、製品特性に関して実行工程の均一性が保証されうる。同時に、製造の品質管理も達成されうる。本発明の方法の有益な効果として、工具の設定において試験される化合物数や器材が削減されてもよく、その結果製造コストが削減されうる。種々の材料や工程を扱う自由度が増すことも、本発明の別の効果であってよい。本発明の追加的な特徴として、専門家や専門的な分析及び／または数的シミュレーションシステムによるオンラインサポートがあってよい。

これらの本発明の効果の他にも、経済的な効果や、製造、器材及び輸送に影響を及ぼす化合物の複雑度が低減するといった、さらなる効果が得られうる。また、本発明によれば、高機能マスターバッチを大ロットサイズで標準的に生産することが可能となりうる。ま
た、材料供給メーカーによる、特定のマトリクス材料及び幾つかの対応するマスターバッチ材料を取引するための新規なビジネスモデルが、本願において開示される。例えば、使用についてのノウハウは、種々の顧客に対するリース業のビジネスモデルとなりうる。これにより、材料についての責任を顧客に負わせる必要のない、開放複合型(open compound
style)の生産が可能となる。総じて、化合物の複雑度が低減され、同時に製品製造の均一性が改善されうる。

すなわち：一般的なプラスチック生産の場合、製造制御ユニットにより、材料及び成分のデザインを含む応用工学の分野と、加工、工具、材料成分を含む品質工学の分野とが組み合わされて適用される。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、本方法は、指標パラメータ及び名目パラメータに基づいて、次の工程サイクルのための少なくとも１つの補正パラメータを設定する工程を有する。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、本方法は、前記少なくとも１つの名目パラメータに関して、第１見込み補正パラメータの第１効率及び第２見込み補正パラメータの第２効率を算出する工程と、前記第１及び第２見込み補正パラメータから、効率の良い方を補正パラメータとして選択する工程とを有する。

いずれの実施形態においても、製造制御ユニットが、最も効果的な補正パラメータの変更を求める。算出された制御変数を用いて、制御変数を直接的に設定することも可能であってよい。これによって、工程パラメータ、製品特性パラメータ及び材料パラメータを考慮した全自動工程が、例えば等式及び／またはデータベース値及び／または数的シミュレーションによって提供される。また、オペレーターによる手動制御も可能であり、これは部分自動化に相当する。また、人工知能を実装して、自己学習制御ロジックとすることも可能である。また、本ユニットをさらに手動で補助してもよい。つまり、ユーザーが行った実験の結果を用いてもよい。

すなわち、製造制御ユニットは、種々の補正パラメータによる種々の可能性を計算して、名目パラメータの所望の値を達成する。これは、材料、製造工程及び製品の物理的形態についての情報を組み合わせることでなされる。複合材料へと加工される原材料についての情報を製造制御ユニットに与え、また製造工程及び当該工程に用いる製造装置についての情報を製造制御ユニットに与えることにより、製造制御ユニットは、名目パラメータが迅速で効果的かつ安価に満たされるように、これらの情報を組み合わせうる。パラメータセットについて起こりうるあらゆる効果や相互関係が、製造制御ユニットにより考慮されうる。

したがって、この本発明の例示的な実施形態では、名目パラメータに与える効果の効率に基づいて、補正パラメータが選択される。名目パラメータからの乖離が大きすぎると測定された場合は、少なくとも１つの補正パラメータが用いられる。必要に応じて、数個の補正パラメータを同時に使用してもよい。最適化のプロセスでは、工程パラメータに属するか材料配合パラメータに属するかにかかわらず、最も効果的な補正パラメータ、または最も効果的な異なる補正パラメータの組み合わせが選択される。

したがって、用語「見込み」とは、異なる補正パラメータの組み合わせ中の補正パラメータが、計算が行われた後に、算出された効率に基づいて選択されたりされなかったりすることを表すものとする。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、本方法は、データベース及び／またはシミュ
レーションルーティンにより、補正パラメータの効率及び補正パラメータの効果を含む群から要素を算出するためのデータを提供する工程を有する。

用語「効果」は、ここでは、補正パラメータの変更が他のパラメータに与える相互作用が、計算において考慮されることを表すものとする。工程パラメータと材料パラメータが相互作用しうることに、特に留意されたい。

ここで、データベースは製造制御ユニットに含まれうるが、データベースが製造制御ユニットにオンラインで接続されるなど、外部供給とすることも可能である。ここで、データベースには、工程に用いられるすべての原材料やそれらが互いにどのように反応するかについての情報、及び工程及び製造装置についての情報がまとめられていてもよい。したがって、製造制御ユニットは、材料側、工程側あるいはその両方における、あらゆる変更による相互作用を算出可能である。

したがって、工程パラメータ及び材料配合パラメータの検証を含む、部品特性の閉ループ制御が、製造制御ユニットにより可能となりうる。製造制御ユニットを用いることにより、双方のパラメータセットの考慮に加えて製品特性を考慮することによる開放的で複合的な概念（ｏｐｅｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｃｏｎｃｅｐｔ）がもたらされる。実際にモニターされた工程パラメータ及び材料配合パラメータに基づいて、製造制御ユニットは、両系統（工程パラメータ及び材料配合パラメータ）の最も効果的な設定を提案する。２つ以上の製造または変換工程が検討される場合であっても、製造制御ユニットを用いるだけで、一貫した製品特性を作り出すことができうる。

本発明のさらなる実施形態によれば、材料配合パラメータは、種々の原材料成分のパラメータと当該成分の割合のパラメータとを有する。

例えば、プラスチック工学の分野では、製造される材料は、材料配合を用途のニーズに合わせてあつらえることによって最適化される。名目パラメータとは、これらのニーズを記述あるいは翻訳したものであってよい。「材料配合パラメータ」の例としては、種々のポリマーマトリクス、ゴムなどの添加物質、タルクなどの２次的な物質、カラーマスターバッチ及び複数の添加剤がある。これらの物質は、溶解物または（純粋な）非溶解物の添加剤として、ポリマーに用いられうる。また、これらのマスターバッチ（溶媒）が、製造されるプラスチック材料の特性を決めたり、その特性に影響を及ぼしたりしうる。これらのマスターバッチ自体がポリマーであってもよく、工業的なプラスチック生産では、固体状態、液体状態、ガス状状態などいかなる状態でも用いられうる。また、２つ以上のマスターバッチにより、最終的なマスターバッチ配合が定められてもよい。

本発明の別の例示的な実施例によれば、製造制御ユニットによる少なくとも１つの補正パラメータの設定には、前記少なくとも１つの名目パラメータを得るために、異なる製造工程を開始することが含まれる。

ここで、製造制御ユニットは、必要に応じて、名目パラメータを迅速で安価かつ効果的な方法により満たすべく、製造／変換工程の変更を開始しうる。これは、同一の製造装置により行われてもよいが、他の製造装置が製造制御ユニットにより指名され、起動されてもよい。したがって、種々の製造装置の起動に必要な、製造制御ユニット間のあらゆる接続も、製造制御ユニットに含まれうる。しかし、１つの同一の製造装置において、種々の製造工程を切り替えることも可能である。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、本方法は、さらに以下の工程を含む：前記少なくとも１つの名目パラメータに関して、材料および製品のうち少なくとも１つを分析す
る工程、当該分析及び前記少なくとも１つの名目パラメータに基づいて、次の製造サイクルのための少なくとも１つの指標パラメータの新たな値を付与する工程及び当該指標パラメータの新たな値を製造制御ユニットに付与する工程。

ここで、材料及び製品の「分析」には、材料特性の分析及び製品または部品特性の分析が含まれる。用語「測定」及び「分析」は、文書全体において等価に用いられていることに留意されたい。この同一性は、「分析する」及び「測定する」のあらゆる動詞の活用形にも適用される。

最初の工程で名目パラメータを設定した後、続いて製造された材料または製品を分析または測定する。そして、名目パラメータとして表される所望の値を満たしているかどうかが判定される。この分析または測定により、必要に応じて、次の製造サイクルに用いられる指標パラメータセットについて１つまたは複数の補正パラメータの値がもたらされる。これは、製造または製品制御ユニットがあらたな補正パラメータを設定または再設定する際の基礎とする検証情報である。すなわち、製造と、予め設定された名目パラメータに関する測定と、指標パラメータの新たな（補正された）値の収集と、さらに当該新たな値を製造制御ユニットに付与して、分析または測定の結果、所望の値に未だ達していなかった特性を改善するために、次の製造サイクルを再設定することとが、本発明の例示的な実施形態に係る方法の工程となりうる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、自動及び／またはユーザーにより、指標パラメータセットのうちの少なくとも１つの値の分析及び付与が行われる。

これには、データベースの値の使用、または算出された相互関係パラメータの使用、または材料特性、変換工程の詳細もしくは最終製品（部品）の特性（実用試験）のいずれかを仮想的に計算するシミュレーションプログラムの結果の使用が含まれる。

分析される材料または製品特性が、測定機器により集められる場合、指標パラメータの新たな値は、自動的に生成され、通信機器を介して製造制御ユニットに送信されうる。この通信機器は、有線接続されたものでも無線でもよい。例えば、指標パラメータ値の分析、測定またはシミュレーションおよび作成を行うユニットから製造制御ユニットへのオンライン接続を備えることができるが、ユーザーが、ユーザーインターフェースを介して新たな指標パラメータ値や全く新しい指標パラメータセットを手動で入力して提供してもよい。これにより、ユーザーは、製造された材料または製品（部品）の特性を検査した後に、手動によるフィードバックを行いうる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、本方法は、工程パラメータ及び／または材料配合パラメータの検証を含む、製品特性パラメータの閉ループ制御を提供する工程を有する。プラスチック製品の製造において、双方のパラメータ群、つまり工程パラメータと材料パラメータの制御が「閉ループ」によって行われる限り、その制御は、本願に開示される方法の意味するところに含まれると解される。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、製造工程は、射出成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、スピニング、あらゆる連続及び非連続製造工程、及び材料配合パラメータ及び工程パラメータが最終製品の特性に影響を及ぼすあらゆる製造工程からなる群から選択される。

したがって、あらゆる連続及び非連続のプラスチックの変換工程が、用語「製造工程」に含まれうる。これらの工程において、添加時間の制御及び添加位置の制御は任意である。また、添加物数の制御も任意であり、プラスチック製造の場合、ポリマーマトリクスに
最低でも１種の原材料を添加することが必要となりうる。

製造される材料または製品の例としては、カバーシート、表面板、シートシェル、ディスプレイ、ディスプレイ枠、構造部品、フロントエンド、ファン、換気系の構成部品、コントローラー及びインストルメント、ショックアブソーバー、ダンパー、フェンダー、泥除け、ウイング、バックドア部品、車体パネル並びに装飾ストリップなどの自動車産業向けに製造されるあらゆるプラスチック部品がありうる。さらに、洗浄機の本体や筐体、洗浄機のバレル、洗浄機の基部、掃除機の筐体、冷蔵庫、または家電もしくは輸送、物流産業において用いられるあらゆるプラスチック部品がある。水または排液システムなどの配管系の部品も含まれうる。また、非連続または連続の製造工程で製造されるかどうかにかかわらず、フィルム製品や形材、半完成部品も含まれうる。

本方法は、様々な製造工程に適用可能であるため、高品質で均質な材料及び製品を、与えられた所望の値を考慮しつつ短時間で製造する普遍的で効率的な方法が実現しうる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、本製造工程により、少なくとも１つのポリマー及び少なくとも１つのマスターバッチが、製品／部品の最終材料組成物（複合材料）へと変換される。

ここで、用語「マスターバッチ」には、例えばカラーマスターバッチや、何らかのポリマーマトリクスに混合されて特定の特性を持つプラスチック材料を作り出すその他のあらゆる添加物質が含まれうる。プラスチック材料は、ポリマーマトリクスとマスターバッチといった、少なくとも異なる２種の原材料から作り出される複合材料とされる。

本発明のさらなる例示的な実施例によれば、材料とは、あらゆる種類のプラスチック材料である。

本発明のさらなる例示的な実施例によれば、材料は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリメチルアクリレート、メラミン樹脂、ゴム状材料、その他のあらゆる熱可塑性及び熱硬化性ポリマー、非強化複合材料、強化複合材料、及び部分強化複合材料殻なる群から選択される。

よって、これらの材料からなるあらゆる混合物が、この例示的な実施形態の範囲に含まれる。非強化複合材料は、ブレンド可能な１つまたはそれ以上の均一ポリマーからなるものであってよい。添加剤の添加も可能である。強化複合材料は、ナノスケール、ミクロスケール及びマクロスケールで存在しうる異成分からなる材料構造（相形態）により定義されるものであってよい。また、強化複合材料は、１つまたはそれ以上のポリマーマトリクス、幾つかの充填系、及び／または添加剤からなるものであってよい。特に、強化複合材料は、硬粒子及び軟粒子またはこれらのあらゆる組み合わせからなるものであってよい。また、本願に記載される混合物、添加剤、粒子及び色顔料は、あらゆる割合が可能である。

また、本願で論じた製造工程に用いられる配合物質は、他の材料に溶解した状態（その溶媒をマスターバッチという）、または、純粋な状態（純粋なタルク粒子）のどちらであってもよい。マスターバッチは、さらに他の材料により希釈されても希釈されなくてもよい。さらに、個別に添加される構成成分の物質濃度は任意であってよく、すなわち、純粋な粒子であっても、いかなる粒子含有量の高機能マスターバッチであってもよい。また、溶解した物質の混合物であってもよい。ここで、添加される物質の数及び量は、限定されなくともよい。また、製造工程において、異なる添加システムが同時に作動してもよい。異なる添加システムにより添加される物質の数及び量は、限定されなくともよい。また、
配合を規定する数及び物質も限定されないものであってよい。また、マスターバッチ材料は、任意であってよい。例えば、マスターバッチ材料は、ポリマー、固形物、液体または気体であってよい。また、１つのマスターバッチに溶解している物質の数も、限定されなくともよい。また、マスターバッチの担体は、製品の配合材料（容積の大部分）と同じ材料であっても、それ自体が配合材料の性能に影響を及ぼす物質であってもどちらでもよい。マトリクス担体は、最終配合のマトリクスと同じマトリクス材料であってもよい。ここで、マトリクス材料とは、最終配合における主要な材料担体であり、物質のマトリクス担体とは、マスターバッチの主要材料であり、すべてのマトリクスは同一でも異なってもよい。したがって、マスターバッチは種々のバリエーションが可能となりうる。また、１つのマスターバッチ担体を定めるマトリクスの数は、限定されなくともよい。異なる添加ユニットにおいて制御される単一のマスターバッチの数は、限定されなくともよい。物質によって、純粋、即ち非溶解物であったり、マスターバッチに溶解されていたりする。配合を決める単一物質の数は、限定されなくともよいが、最低でも１種の非溶解物または溶解物の添加物質が、提案されるような制御を受けて添加されなければならない。この制御を受けて添加される物質は、単一の最終的な特性または幾つかの異なる特性に影響を与えるものであってよい。影響を受ける特性の数及び添加される物質の数は、任意であってよい。単一の物質が、一般的には様々な形で種々の特性に影響を与えることに留意されたい。また、１つの物質が他の物質と連係して、所望の効果を奏するものであってもよい。変換工程では、最低でも１つの単一の添加物質が、制御された方法にて添加されうる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、材料及びその材料から形成される製品のうち少なくとも１つの製造工程を反復制御する製造制御ユニットが提供される。この製造制御ユニットは、計算部と入力インターフェースとを有し、前記入力インターフェースは少なくとの１つの名目パラメータを受信するよう構成され、また前記入力インターフェースは、最初の製造サイクルにおいて少なくとの１つの指標パラメータを受信するよう構成されている。また、計算部は、指標パラメータ及び名目パラメータに基づいて、次の工程サイクル（または時間）のための少なくとの１つの補正パラメータを算出するよう構成されており、前記指標パラメータ及び名目パラメータは、工程パラメータ、材料配合パラメータ及び製品特性パラメータからなる群から選択される。また、補正パラメータは、工程パラメータ及び材料配合パラメータからなる群から選択される。

通常の場合、「製造工程」は、非連続工程であり、製造制御ユニットが指標パラメータの数値を非連続的に受信する。すなわち、サイクル毎に行われる。あるいは、連続製造工程の場合、製造制御ユニットは、製造時間を通じて指標パラメータの情報を連続的に受信する。

このような製造制御ユニットをいずれかの種類の製造工程、特にプラスチック及びプラスチック製品の製造に適用することによって、工程パラメータ及び材料配合パラメータの検証を含む、製品特性の閉ループ制御が具現される。工程パラメータ及び材料配合パラメータの両方のパラメータセットを考慮するだけで、製造される製品の特性を決定する閉ループ製造制御ユニットが実現される。これは、本発明の製造制御ユニットにより実現されうる。実際にモニターされた工程パラメータ及び材料配合パラメータに基づいて、製造制御ユニットは、両系の最も効果的な設定を提案する。これは、実際の製品特性の名目パラメータセット（要求）を満たすのに最も効果的な、次の製造サイクルまたは製造時間のための補正パラメータまたはパラメータセットを算出し、適用することによりなされる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、製造制御ユニットは、さらに出力インターフェースを有し、前記出力インターフェースは、補正パラメータに基づいて製造装置の制御を開始するよう構成されている。

すなわち、製造制御ユニットは、製造装置の又はそのための新たな工程または材料配合パラメータを、変換装置及び／または添加装置の１つ、あるいは製品製造に必要な他の何らかの関連装置の１つに設定しうる。

指標パラメータまたは指標パラメータの値を分析・測定した後、そして名目パラメータからの乖離を算出した後に、工程信号が、製造制御ユニットから、出力インターフェースによってまたは経由して、その信号によって製造制御装置の制御を受ける製造装置へと送信される。これは、算出された補正パラメータに基づいてなされ、使用される材料についての情報が、関連する変換工程についての情報と組み合わされて、最良の状態で適用されることが保障される。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、製造制御ユニットは、設定された前記少なくとも１つの名目パラメータに関して、少なくとも１つの材料及び／または少なくとも１つの製品特性を分析する、少なくとも１つの測定装置を有する。

製造された材料または製造された部品の特性及び特徴を検査するため、測定装置は、満たさなければならない特性について種々の分析、検査及び測定を行いうる。測定される特性（名目パラメータ）は、製造工程が開始する前に予め設定されていてもよいし、製造工程中に設定することもできる。

例えば、名目パラメータが、ＯＥＭの指定する特定のヤング率（純粋な材料パラメータ）であった場合、製品について機械的検査を行なって、材料のヤング率の関数である、実際の製品の剛性を収集する。収集された剛性及びそれによるヤング率が適合しない場合、次の製造サイクルを改善すべく、最も効果的な補正パラメータ値を算出・設定する。材料パラメータ（ヤング率）は、例えばＯＥＭのオブリゲーションブック（ｏｂｌｉｇａｔｉｏｎ ｂｏｏｋ）で予め設定され、そして例えば標準試験体（試料）や可能であれば直接製品（部品）によって検査されてもよく、これが、例えば指標パラメータ「ヤング率（材料剛性）」の実際の値となる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、測定装置は、寸法測定装置、密度及び質量測定装置、光学測定装置、機械的測定装置、磁気的測定装置、温度測定装置、電気的測定装置、色測定装置、及び製品材料、製造された部品（例えば、寸法）または工程の特性を測定可能なあらゆるセンサーからなる群から選択される。

材料特性は、製品から取り出した標準試験試料でも測定しうる。したがって、指標パラメータの測定値を入力するためのユーザーインターフェースを備えうる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、製造制御ユニットは、リモート制御装置を有し、当該リモート制御装置により、ユーザーは離れた場所から製造制御ユニットの操作が可能となる。

この例示的な実施形態により、例えば材料供給メーカーや製造装置供給メーカーの人やシステムが、離れた場所で行われうる製造工程を遠隔操作できるようになるという効果がもたらされうる。

さらなる例示的な実施形態によれば、製造制御ユニットは、補正パラメータの効率及び／または補正パラメータの効果を求める、少なくとも２つの異なるシミュレーション部をさらに有する。

さらなる例示的な実施形態によれば、製造制御ユニットは、種々の製造工程及び／また
は製造工程に用いる種々の原材料のうち少なくとも１つのデータを記憶する、少なくとも２つの異なるデータベースを有し、各データベースは製造制御ユニットに接続されており、製造制御ユニットは、種々の製造工程のため、接続を介して種々のユーザーによって使用可能である。

本発明の他の実施形態では、２つのデータベースは互いに等価であって、１つのデータベースのみが存在し、そこに特性や全ての相互関係が記憶されていることに留意されたい。

すなわち、材料及び製品のうち少なくとも１つの製造工程を反復制御する、複数ユーザーによる製造制御システムが提供される。図５に記載の例では、特定の材料データ及び／または特定の工程データについて独自のデータベースを持つ種々のユーザーが、製造制御ユニットにアクセスしうる。したがって、様々な場所にいる種々のユーザーが、製造制御ユニットの効果を受ける。彼らは、すべて製造制御ユニットについての独自の用途を持っており、それらは自身の材料や製造工程に特有のものであってよい。これは、例えば材料供給メーカーが、材料や材料配合についての情報を持っており、材料供給メーカーの提供する材料を用いてそれぞれ異なる製品を生産している種々の顧客に、種々の可能性を提案するような状況に適用しうる。材料についての特定の情報を特定の各顧客と共有して、その顧客の持つ製造工程についての特定の情報と組み合わせると、それによって各顧客は、各自の製造工程において効果を得ることができる。これは、それぞれ異なる特定の製造工程を、効果的かつ迅速に制御し最適化する製造制御ユニットを使用することにより可能となる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、複合材料及び当該複合材料からなる製品のうち少なくとも１つを反復制御により製造する製造装置が提供される。ここで、製造装置は、上記及び下記の製造制御ユニットを有する。

さらに、製造装置は、以下の工程：射出成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、スピニング、あらゆる連続及び非連続製造工程、及び材料配合パラメータ及び工程パラメータが製品の特性に影響を及ぼすあらゆる製造工程、のうち少なくとも１つを実行可能ないかなる装置であってもよい。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、製造装置は、材料制御部と、工程制御部とをさらに有し、前記材料制御部は、製造制御ユニットとの協働により、原材料構成成分及び当該構成成分の割合を制御するよう構成され、前記工程制御部は、製造制御ユニットとの協働により、工程パラメータを制御するよう構成されている。

すなわち、材料制御部は、製造制御ユニットに代わって、材料組成の選択及び添加に係る役割を請け負い、例えば変換装置の工程制御部は、製造制御ユニットに代わって、工程パラメータの制御を請け負う。これは、製造制御ユニットとの協働によりなされることに留意されたい。つまり、例えば材料制御部及び工程制御部は、指標パラメータを測定または分析するが、正しい補正パラメータを算出するためにそれを製造制御ユニットに与える。さらに、当該補正パラメータが、製造制御ユニットから材料制御部及び工程制御部へと送信される。次いで材料制御部は、新たな補正パラメータに基づいて、添加システムの設定を変更する。工程制御部は、さらに製造または変換工程に係る補正パラメータ、あるいは製造装置に係るいずれかのパラメータを設定する。

製造装置は、製造制御ユニットにより制御されるいずれかの種類の添加システム及び製造システムをさらに有してもよく、製造制御ユニットは、開放型複合生産（ｏｐｅｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）の両システムを組み合わせる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、あらゆる材料を、製品を形成するプラスチック材料に変換するための、製造制御ユニットの使用が提供される。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素が提供され、当該要素は、汎用コンピュータにおいて使用される際に、当該コンピュータに本方法の工程を実行させるよう構成されていることを特徴とする。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、前記コンピュータプログラム要素が記憶されたコンピュータ可読媒体が提供される。

したがって、このコンピュータプログラム要素がコンピュータ計算部に記憶されて、これが本発明の実施形態の一部となってもよい。このコンピュータ計算部は、本方法の上記工程を実施するよう、または実施させるよう構成されうる。さらに、上記装置の構成部を操作するよう構成されていてもよい。コンピュータ計算部は、自動で動作するよう、及び／またはユーザーの命令を実行するよう構成することができ、あるいは遠隔で動作してもよい。また、コンピュータ計算部は、ユーザーによる選択を要求して、ユーザーからの入力を処理することができる。

本発明のこの実施形態には、全くの初めから本発明を用いるコンピュータプログラムと、アップデートによって既存のプログラムを本発明に基づくプログラムへと変換するコンピュータプログラムとの両方が含まれる。

また、本発明の他の例示的な実施形態は、コンピュータプログラム要素をダウンロードにより入手可能とする媒体であってよく、当該コンピュータプログラム要素は、上記実施形態のいずれか１つに記載の方法を実行するよう構成されうる。

本発明の別の側面は、材料の情報と、工程の情報と、及び製品の特定の特性を形成する際に両者が相互関連する効果についての情報とが、少なくとも２つの材料からのプラスチック製造が、迅速、効果的、一貫的、安価そして複数使用可能に実行されるような方法によって組み合わされていることであってよい。また、これは遠隔制御されてもよく、これによって１つの製造制御ユニットを用いて複数の製造を制御すること（マルチタスク）ができるようになる。

本発明の別の側面は、シュミレーションプログラムが、材料組成物についての指標パラメータ及び／または製品特性について設定された名目パラメータのための工程パラメータを算出することであってよく、当該材料組成物は、少なくとも、複合材料へと変換される１つのポリマーと少なくとも１つのマスターバッチからなる。ここで、あらゆるコンピュータ計算方法及びコンピュータ計算方法のあらゆる組み合わせ−プログラム化された経験的情報、確率的解析（データベース）、物理分析モデル、または詳細な数的シミュレーション−を、指標パラメータの最適な初期設定またはいずれかの指標パラメータの最も効果的な補正を見つけ出すために適用することができる。さらに、シミュレーション方法（プログラム）を、次のステップにおいて、最適化及び／またはインバース・エンジニアリングに係る数的な方法とリンクさせることができる。これらすべてのコンピュータプログラムは、製造制御ユニットと直接的に連係することができ、あるいはコンピュータプログラムは、遠隔で実行することができる。

本発明の要旨は、材料についての情報と、製造工程または製造装置についての情報とを組み合わせて、迅速で、効果的で、一貫的で、適合した、または安価な製造工程の制御を達成することとみなしうる。

本発明の上記の側面及びさらなる側面、特徴及び効果は、以下に記載する実施形態の例によりもたらされるものであってもよい。以下、実施形態の例を参照することにより本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、本発明の例示的な実施形態に係る製造制御ユニットを概略的に示す。 図２は、本発明の別の例示的な実施形態に係る他の製造制御ユニットを概略的に示す。 図３は、本発明の別の例示的な実施形態に係る他の製造制御ユニットを概略的に示す。 図４は、本発明の別の例示的な実施形態に係る方法を示すフロー図を概略的に示す。 図５は、本発明の別の例示的な実施形態に係る他の製造制御ユニットを概略的に示す。 図６は、本発明の別の例示的な実施形態に係る他の製造制御ユニットを概略的に示す。 図７は、本発明の別の例示的な実施形態に係る製造装置を概略的に示す。

［図面の詳細な説明］
複数の図中にある同様または関連する構成要素には、同一の参照符号を付している。図面は概略であり、完全な縮尺によるものではない。

図１は、製造制御ユニット１の例示的な実施形態を示す。これは、計算部５、入力インターフェース６、及び１個または数個の出力インターフェース１５を有しうる。名目パラメータ７は、ユーザーによって予め設定されるか、データベースから入力インターフェース６に配信されうる。これらは、製造工程２中に変化してもよい。また、指標パラメータ８ａの手動による設定は、ユーザーにより例えばディスプレイを用いてなされうる。しかし、指標パラメータ８ｂを自動またはオンライン設定することも可能である。どちらの設定も入力インターフェース６に与えられる。自動的に配信される指標パラメータ８ｂは、測定装置１７が製造材料３または製品４の特性を検査した後に生成されうる。これは、図１に示すように、製造装置１６が最初の製造サイクルで材料３または製品４を製造した後に行われうる。

しかし一方で、追加の指標パラメータ８を、工程制御部２６や材料制御部２５、それに配合成分２７の制御部から、製造制御ユニット１の入力インターフェース６へと送信してもよい。この配合成分の制御部も、材料制御部の一部であってよい。これら指標パラメータの提供は、符号８により示されている。次に、入力インターフェース６に与えられたこれらすべての指標パラメータの入力８、８ａ及び８ｂは、計算部５に用いられて、製造工程の改良に用いられる迅速かつ効果的な解が求められうるが、これは２回目のサイクルのための最も効果的な補正パラメータ１０を求めることにより行われる。次に、これらの補正パラメータ１０が、出力インターフェース１５を通じて材料制御部１５及び工程制御部２６に送信されうる。また、配合成分２７の制御部にも、補正パラメータ１０が与えられうる。矢印３７で示すように、制御部と制御を受ける部分との間には通信が提供されている。

したがって、図１は、製造工程２が、製造制御ユニットの持つ材料及び特定の加工条件下における材料の挙動についての情報と、工程の詳細についての情報との組み合わせに基
づいて、製造制御ユニット１により制御・最適化されていることを示す。製造制御ユニットは、最適化を行うため、パラメータの変更に起因する、材料配合パラメータ、工程パラメータ及び製品特性パラメータ間の相互作用の可能性について検討する。

例えば、製造制御ユニット１がプラスチックの加工に利用される場合では、材料の最適化や用途のニーズに合わせた材料配合のオーダメイドを通常行なっている材料供給メーカーからの材料についての情報と、製造装置供給メーカーからの情報とを組み合わせることが可能であってよい。また、製品のデザインについての情報も、製造制御ユニットの機能に組み込まれうる。これはつまり、例えば、補正パラメータを製品の特定の一部の厚さとして、一定の弾性を確保してもよいことを意味する。工程や配合設定の補正による、目標を達成するための最善の方策を分析することによって、製造制御ユニットは、指標パラメータのフィードバック信号との協働により、製品や材料特性の閉ループ制御部として作動する。

すなわち、製造制御ユニット１は、モニターした指標変数８及び名目変数のセット７（目標とする製品特性）を用いて、次の工程時間（例えば、押出成形）または次の工程サイクル（例えば、射出成形）のための補正変数１０を調整・設定する。

証明され、明らかとなった（論理的、算術的）依存関係に基づいて、補正変数１０を設定する。従って、最終製品及び／または材料の特性を決定するあらゆるパラメータ（工程、配合、作業環境）を検討することにより、部品特性の閉ループ制御が実行可能となる。論理関係により、補正変数の効率が定まる。場合によっては、配合割合に代えて工程設定を適合させるだけのほうがより効果的であり、またその逆の場合もある。しかし一方では、ユニットがあらゆる補正パラメータを一度に設定することもできる。工程パラメータ及び作業環境の変更を考慮に入れた、検討されるマスターバッチ配合（例えば、タルクマスターバッチ）の材料特性に対する（論理的）依存関係は、いずれも材料供給メーカーが試験したものである。この情報は、特定のマスターバッチと厳密に関連付けられていることから、材料供給メーカーが製造制御ユニット１に提供する。

図２は、本発明の別の例示的な実施形態を示す。製造制御ユニット１が、種々の原材料２０と共に示されている。したがって、この図はプラスチック製造の例と解することができる。ここで、３１はポリマー、３２は様々な量で配合されうる種々のマスターバッチまたは添加剤を表す。この製造制御ユニット１による制御は、例えば材料制御ユニット２５（ここでは図示せず）を用いて行いうる。製造制御ユニット１は種々の製造工程を開始することができることから、例えば第１工程２９や第２工程３０が製造制御ユニットにより開始される。種々の製造工程を考慮して最適化を行うことにより、製品特性３３の制御を非常に迅速に達成することができる。

図２では、見てのとおり、本発明の方法が開放型複合システムに適用されうる。これらのシステムにより、例えば少なくとも１つのポリマー及び少なくとも１つの追加マスターバッチが提供される。さらに、全体の設定の最適化をする際には、種々の製造工程を用いてもよい。

図３は、本発明の別の例示的な実施形態を示す。ここでは、左側にある種々の工程パラメータ１２及び右側にある種々の材料配合パラメータ１３のセットが、製造制御ユニット１に与えられる。これら異なる２種のパラメータセットの情報を組み合わせることにより、製造制御ユニットは、製造工程２を開始し、制御し、再設定する。また、製造制御ユニット１は、工程２８の環境がどのように変化しているのかについて考慮するものであってよい。各製造サイクルの後、材料３または製品４は、製品特性パラメータ１４の測定または分析により検査されてもよく、これは指標パラメータ８となる。次に、この指標パラメ
ータ８が制御フィードバックとして製造制御ユニットに返信され、製造制御ユニットは、この制御フィードバックに基づき補正パラメータを設定することで工程全体を再設定する。これは、指標パラメータ８と名目パラメータ７により表される所望の値とに基づいて行われる。

図４は、本発明の例示的な実施形態に係るフロー図を示し、複合材料３及び複合材料３から形成される製品４のうち少なくとも１つの製造工程２の反復制御法を表す。第一の工程Ｓ１では、製造制御ユニット１が提供される。次いで、工程Ｓ２では、少なくとも１つの名目パラメータ７が製造制御ユニット１に与えられ、工程Ｓ３では、最初の製造サイクルにおいて少なくとも１つの指標パラメータ８が製造制御ユニット１に与えられる。工程Ｓ４ａでは、製造制御ユニット１が、次の工程について少なくとも１つの補正パラメータ１０の設定が必要であるかどうかを判定する。工程Ｓ４では、製造制御ユニット１が、指標パラメータ８及び名目パラメータ７に基づいて、少なくとも１つの補正パラメータ１０を次の工程のために設定する。また、前記少なくとも１つの名目パラメータ７に関して、第１補正パラメータ１０の第１効率及び第２パラメータ１０の第２効率を算出する。工程Ｓ６では、第１及び第２補正パラメータから、より効率が高いものを選択して補正パラメータ１０とする。工程Ｓ７では、当該効率を算出するためのデータが、データベースまたはシミュレーションルーティンにより与えられる。工程Ｓ８では、前記少なくとも１つの名目パラメータ７に関して、少なくとも１つの材料３及び製品４が分析される。次に、工程Ｓ９では、次の製造サイクルのための少なくとも１つの新たな指標パラメータ８が、当該分析及び前記少なくとも１つの名目パラメータ７に基づいて与えられる。工程Ｓ１０では、当該新たな指標パラメータ８が、製造制御ユニット１に与えられる。工程Ｓ１１では、工程パラメータ及び材料配合の検証を含む、製品特性パラメータ１４の閉ループ制御が行われる。

図５は、本発明の別の例示的な実施形態を示す。ここで、３６は、製造制御ユニット１、数個の異なるユーザーデータベース１９ｂ及びユーザーインターフェース３５を有する複数ユーザーによる製造制御システムを示す。種々の接続２１を介して、特定のユーザーインターフェース３５及びデータベース１９ｂが、製造制御ユニット１に接続されている。これは、材料供給メーカーにとって、例えば材料配合、種々の配合の構成成分及び種々の製造工程における材料の挙動についての情報が得られるという利点となりうる。製造制御ユニット１の複合的な情報管理によって、種々の製造装置において種々の製造工程を実現させたり最適化したりしたいと考えている種々のユーザーが、恩恵を受けることができる。したがって、材料供給メーカーが、使用される原材料及び配合についての情報に係るデータベース１９ａを用いて製造制御ユニット１を使用することにより、接続・許可された各ユーザーは、自身の特定の製造工程または製造装置についての情報に係るデータベース１９ｂと組み合わせて、本発明の方法及び本発明の製造制御ユニット１を用いてもよい。また、コンピュータ２３が、ディスプレイ３４及び他の異なるユーザーインターフェース３５を有するユーザーインターフェースとして示されている。また、コンピュータプログラム要素２２は、このコンピュータに記憶されていてもよいが、他にもコンピュータプログラム要素２２は、図示するＵＳＢフラッシュドライブなどのコンピュータ可読媒体２４に記憶されていてもよい。

図６は、本発明の別の例示的な実施形態を示す。ここでは、指標パラメータ８からどのようにして２回目のサイクルのための２つの異なる補正パラメータ１０ａ及び１０ｂが得られうるかを示す。また、ここでは、最初のサイクル８における指標パラメータが、計算部５を有する製造制御ユニット１に適用され、もしくは供給される。また、２つの異なるデータベース、すなわち材料及び配合についての情報に係る第１データベース１９ａ及び製造または製造装置についての情報に係る第２データベース１９ｂが与えられる。部品デザインについての情報を含む第３データベースが与えられてもよいが、ここでは図示しな
い。最初のサイクルの指標パラメータ８を受信した後、計算部５は２つの異なる補正パラメータ１０ａ及び１０ｂを再設定する。例えば、１０ａで示すように、材料配合パラメータについて２回目のサイクルのための第１補正パラメータを設定したとすると、計算部５は、当該設定が現時点の工程の設定に影響を及ぼすかどうかについて、制御３８を行う。最大の効率を得るためには工程パラメータを再設定しなければならない場合は、１０ｂで示す計算部が、工程パラメータについて２回目のサイクルのための第２補正パラメータを再設定する。その後、計算部は、これがさらに材料配合パラメータの実際の設定に影響を及ぼすかどうかについて、別の制御３９を行う。おそらく、別の再設定を行わなければならない場合もあるが、図示例では行わないこととする。ここに記載した全行程は、製造制御ユニットが、指標パラメータ及び名目パラメータに基づいて、次の工程サイクルのために少なくとも１つの補正パラメータを設定するステップＳ４であるとみなしてもよい。

データベースに代えて、またはデータベースに加えて、好ましくは２つのシミュレーション部を、データベース１９ａ及び１９ｂの代わりにまたは（例えば、データベースのデータを与えるために）それらに追加して備えていてもよい。第１シミュレーション部は、材料及び配合についての情報を得るための材料シミュレーションを実行する。第２シミュレーション部は、製造または製造装置についての情報を得るための工程シミュレーションを実行する。第３データベースに代えて、または第３データベースに加えて、第３シミュレーション部を備えてもよく、この場合、このシミュレーション部は、部品デザインについての情報を得るための実用試験シミュレーション、例えば破壊シミュレーションを実行する。上述と同様に、最初のサイクル８における指標パラメータを受信した後、計算部５は、２つの補正パラメータ１０ａ及び１０ｂをそれらの効率または効果に基づいて再設定する。

例として、最初のサイクルの指標パラメータとしては、製品の特定の部分における厚さの測定値または分析値がありうる。製品デザイン及び製品特性に係るデータベースまたはシミュレーションルーティン（実用試験シミュレーション、例えば厚さに基づく剛性）にアクセスすることによって、計算部５は、当該部分における製品のヤング率値を受信する。当該ヤング率の最大値を定める名目パラメータと比較した後、製造制御ユニット１は、調整されたまたは最適化されたヤング率が得られるように、材料の構成成分の割合を調整することを決定する。これらの新たな割合または配合設定が、第１補正パラメータ１０ａに相当する。新たな割合設定は、例えば製品の透明度に影響しうるが、透明度は実際には完全に調整されうる。そこで製造制御ユニットは、どのようにすれば工程パラメータを用いてこれを効果的に再調整できるかについて、検査３８を行う。例えば、作業温度を上げれば、新たな配合設定としつつ所望の透明度が得られる場合がある。したがって、この新たな温度設定が、第２補正パラメータ１０ｂに相当する。製造制御ユニットは、これが再度他の工程パラメータや材料配合パラメータ、あるいは製品の他の特性に影響を及ぼすかどうかについて、検査３９をさらに行なってもよい。影響が無い場合、ヤング率及び透明度を最適化する新たな補正パラメータ１０ａ及び１０ｂを用いた、次の製造サイクルが開始される。

図７は、本発明の例示的な実施形態に係る製造装置を示す。ここで、当該装置は、計算部５を含む製造制御ユニット１、入力インターフェース６及び出力インターフェース１５を有する。製造装置は、さらに材料制御部２５及び工程制御部２６を有する。指標パラメータ８及び補正パラメータ１０による制御機構も示す。したがって、製造ユニット１６は、例えばプラスチックなどの種々の材料を、本願に記載されるように制御された方法にて加工・製造する独立ユニットとみなしうる。

当業者であれば、請求項に記載する発明を実施する際に、図面、開示内容及び請求項から、開示した実施形態の他の変形例を理解し、成し遂げることができよう。請求項におけ
る用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（有する）」は、他の要素または工程を除外するものではなく、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」（一つの）は、複数であることを除外するものではない。単一のプロセッサまたは他の単一のユニットが、クレームに記載される幾つかの要素または工程の機能を満たしてもよい。ある手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実のみをもって、これらの手段の組み合わせが、効果を得るために用いるできないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共にまたはその一部として提供される光学記憶媒体または固体媒体などの好適な媒体に記憶／分配されていてもよいが、他の形態、例えばインターネットあるいは他の無線または有線の電気通信システムを介して分配されてもよい。請求項中のいかなる参照記号も、当該請求項の範囲を限定するものと解釈されるものではない。

Ｓ１ 製造制御ユニットの提供
Ｓ２ 少なくとも１つの名目パラメータを製造制御ユニットに付与
Ｓ３ 少なくとも１つの指標パラメータを最初のサイクル中の製造制御ユニットに付与
Ｓ４ａ 少なくとも１つの補正パラメータの設定が次の工程サイクルに必要かどうかを、製造制御ユニットが判定
Ｓ４ 指標パラメータ及び名目パラメータに基づいて、次の工程サイクルのための少なくとも１つの補正パラメータを、製造制御ユニットが設定
Ｓ５ 前記少なくとも１つの名目パラメータに関して、第１補正パラメータの第１効率及び第２補正パラメータの第２効率を算出
Ｓ６ 第１及び第２補正パラメータから効率のより良い方を補正パラメータとして選択
Ｓ７ 効率を算出するためのデータを付与
Ｓ８ 前記少なくとも１つの名目パラメータに関して、材料及び製品のうち少なくとも１つを分析
Ｓ９ 前記分析及び前記少なくとも１つの名目パラメータに基づいて、次の製造サイクルのための少なくとも１つの新たな指標パラメータ値を付与
Ｓ１０ 指標パラメータの新たな値を製造制御ユニットに付与
Ｓ１１ 工程パラメータ及び材料配合パラメータの検証を含む、製品特性パラメータの閉ループ制御を提供
１ 製造制御ユニット
２ 製造プロセス
３ 材料
４ 製品
５ 計算部
６ 入力インターフェース
７ 名目パラメータ
８ 指標パラメータ
８ａ 手動設定した指標パラメータ
８ｂ 自動／オンライン設定した指標パラメータ
１０ 補正パラメータ
１０ａ 材料配合パラメータについての２回目のサイクルのための補正パラメータ
１０ｂ 工程パラメータについての２回目のサイクルのための補正パラメータ
１２ 工程パラメータ
１３ 材料配合パラメータ
１４ 製品特性パラメータ
１５ 出力インターフェース
１６ 製造装置
１７ 測定装置
１９ａ 使用する原材料及び配合についての情報に係るデータベース
１９ｂ 製造／変換工程／製造装置についての情報に係るデータベース
２０ 原材料
２１ 接続
２２ コンピュータプログラム要素
２３ コンピュータ
２４ コンピュータ可読媒体
２５ 材料制御部
２６ 工程制御部
２７ 配合成分の制御
２８ 作業環境
２９ 最初のプロセス
３０ ２回目のプロセス
３１ ポリマー
３２ マスターバッチ／添加剤
３３ 制御された製品特性
３４ ディスプレイ
３５ ユーザーインターフェース
３６ 複数ユーザーによる製造制御システム
３７ 制御部と製造装置間の通信
３８ 材料配合パラメータの設定が工程パラメータに与える影響の検査
３９ 工程パラメータの設定が材料配合パラメータに与える影響の検査

Claims (20)

1. 複合材料（３）及び複合材料（３）から形成される製品（４）のうち少なくとも１つについての製造工程（２）の反復制御法であって；
   製造制御ユニットを提供する工程（Ｓ１）と；
   少なくとも１つの名目パラメータ（７）を前記製造制御ユニットに与える工程（Ｓ２）と、
   最初の製造サイクルにおいて、少なくとも１つの指標パラメータ（８）を前記製造制御ユニット（１）に与える工程（Ｓ３）と；
   少なくとも１つの補正パラメータ（１０）の設定が次の工程サイクルに必要かどうかを、前記製造制御ユニット（１）が判定する工程（Ｓ４ａ）とを有し；
   前記判定は、前記指標パラメータ（８）及び名目パラメータ（７）に基づくものであり、
   前記指標パラメータ（８）及び名目パラメータ（７）は、工程パラメータ（１２）、材料配合パラメータ（１３）及び製品特性パラメータ（１４）を含む群から選択され；
   前記補正パラメータ（１０）は、工程パラメータ（１２）及び材料配合パラメータ（１３）を含む群から選択される、上記反復制御法。
2. 前記指標パラメータ及び名目パラメータに基づいて、次の工程サイクルのための少なくとも１つの補正パラメータを設定する工程（Ｓ４）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの名目パラメータについて、第１見込み補正パラメータの第１効率及び第２見込み補正パラメータの第２効率を算出する工程（Ｓ５）と；
   前記第１及び第２見込み補正パラメータから、効率の高い方を前記補正パラメータとして選択する工程（Ｓ６）；
   とをさらに有する、請求項２に記載の方法。
4. 前記補正パラメータの効率及び／または前記補正パラメータの効果を求めるシミュレーションルーティンを提供する工程（Ｓ７）をさらに有する、請求項３に記載の方法。
5. 補正パラメータの効率及び補正パラメータの効果を含む群からの要素を算出するためのデータをデータベースに提供する工程（Ｓ７）をさらに有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. （ａ）前記材料配合パラメータが、種々の原材料の構成成分についてのパラメータ及び前記構成成分の割合についてのパラメータを有し；
   かつ／または
   （ｂ）前記製造制御ユニットによる少なくとも１つの補正パラメータの設定が、前記少なくとも１つの名目パラメータを得るために異なる製造工程を開始することを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの名目パラメータに関して、材料及び製品の少なくとも１つを分析する工程（Ｓ８）と；
   前記分析及び前記少なくとも１つの名目パラメータに基づいて、次の製造サイクルのための指標パラメータの新たな値を少なくとも１つ与える工程（Ｓ９）と；
   前記指標パラメータの新たな値を前記製造制御ユニットに与える工程（Ｓ１０）、とをさらに有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記分析及び前記指標パラメータの少なくとも１つの新たな値の付与が、自動的にまた
   はユーザーにより行われる、請求項７に記載の方法。
9. 前記工程パラメータ及び材料配合パラメータの検定を含む、前記製品特性パラメータの閉ループ制御を提供する工程（Ｓ１１）をさらに有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記製造工程が、
    （ａ）射出成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、スピニング、あらゆる連続及び非連続製造工程、及び材料配合パラメータ及び工程パラメータが最終製品の特性に影響を及ぼすあらゆる製造工程を含む群から選択され；
    かつ／または
    （ｂ）少なくとも１つのポリマー（３１）及び少なくとも１つのマスターバッチ（３２）を前記複合材料に変換する、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記材料がいずれかの種類のプラスチック材料であって、好ましくは前記材料が、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂、ゴム状材料、安定化剤、添加剤、色材、その他のあらゆる熱可塑性及び熱硬化性ポリマー、非強化複合材料、強化複合材料、及び部分強化複合材料を含む群から選択される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 材料（３）及び前記材料から形成される製品（４）のうち少なくとも１つについての製造工程（２）を反復制御する製造制御ユニット（１）であって；
    計算部（５）；及び
    入力インターフェース（６）とを有し；
    前記入力インターフェース（６）は、少なくとも１つの名目パラメータ（７）を受信するように構成され；
    前記入力インターフェース（６）は、最初の製造サイクル中に少なくとも１つの指標パラメータ（８）を受信するようにさらに構成され；
    前記計算部（５）は、前記指標パラメータ（８）及び名目パラメータ（７）に基づいて、次の工程サイクルのための少なくとも１つの補正パラメータ（１０）を算出するよう構成され；
    前記指標パラメータ（８）及び名目パラメータ（７）は、工程パラメータ（１２）、材料配合パラメータ（１３）及び製品特性パラメータ（１４）を含む群から選択され；
    前記補正パラメータ（１０）は、工程パラメータ（１２）及び材料配合パラメータ（１３）を含む群から選択される、前記製造制御ユニット（１）。
13. （ａ）出力インターフェース（１５）であって、前記補正パラメータ（１０）に基づいて製造装置（１６）の制御を開始するよう構成された前記出力インターフェース；
    及び／または
    （ｂ）前記少なくとも１つの名目パラメータ（７）に関して、材料（３）及び製品（４）のうち少なくとも１つを分析する、すくなくとも１つの測定装置（１７）；
    とをさらに有する、請求項１２に記載の製造制御ユニット（１）。
14. 前記測定装置（１７）が、光学測定装置、密度及び質量測定装置、機械的測定装置、磁気的測定装置、温度測定装置、電気的測定装置、色測定装置、製品表面測定装置、及び製品、材料または工程の特性を測定可能なあらゆるセンサーを含む群から選択される、請求項１３に記載の製造制御ユニット（１）。
15. （ａ）リモート制御装置（２３）であって、ユーザーが、離れた場所から前記製造制御ユニットの操作を行うことができる前記リモート制御装置（２３）；
    及び／または
    （ｂ）補正パラメータの効率及び／または補正パラメータの効果を求める、少なくとも２つの異なるシミュレーション部；
    及び／または
    （ｃ）種々の製造工程（２９、３０）及び製造工程に用いる種々の原材料（２０）のうち少なくとも１つのデータを記憶する、少なくとも２つの異なるデータベース（１９ａ、１９ｂ）であって、各データベースが前記製造制御ユニット（１）に接続された前記少なくとも２つの異なるデータベース：
    とをさらに有し；
    製造制御ユニット（１）が、種々の製造工程のために接続（２１）を介して種々のユーザーにより使用可能である、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の製造制御ユニット（１）。
16. 複合材料（３）及び複合材料（３）から形成される製品（４）のうち少なくとも１つの反復制御された製造のための製造装置（１６）であって、請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の製造制御ユニット（１）を有する、前記製造装置（１６）。
17. 材料制御部（２５）；及び
    工程制御部（２６）；とをさらに有し；
    前記材料制御部（２５）は、前記製造制御ユニット（１）との協働により、原材料構成成分及び当該構成成分の割合の選択を制御するよう構成され；
    前記工程制御部（２６）は、前記製造制御ユニット（１）との協働により、前記工程パラメータ（１２）を制御するよう構成されている、請求項１６に記載の製造装置（１６）。
18. 材料を、製品（４）を形成するプラスチック材料へと変換するための、請求項１２から請求項１５に記載の製造制御ユニット（１）の使用。
19. 汎用コンピュータ（２３）において使用される際に、当該コンピュータ（２３）に請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の方法における工程を実行させるよう構成されていることを特徴とする、コンピュータプログラム要素（２２）。
20. 請求項１９に記載のコンピュータプログラム要素（２２）が記憶された、コンピュータ可読媒体（２４）。

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