JP2022507371A - 物質製造プロセスを改善するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

分析システム（６）は、適用された派生プロセス設定（４）、測定された派生プロセスパラメータ（７）、適用された前駆体製造設定（９）、測定された前駆体プロセスパラメータ（１１）、測定された前駆体製造パラメータ（１２）、を入力としてプロセスモデル（１３）に入力し、このプロセスモデル（１３）は、派生プロセス設定、派生プロセスパラメータ、前駆体製造設定、前駆体プロセスパラメータ、及び、前駆体製造パラメータ、の間の計算関係を記述し、更新された派生プロセス設定（１５）を取得するステップとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、物質製造プロセスを改善するための方法および物質製造プロセスを改善するためのシステムを対象とする。

製造プロセス、特に物質製造プロセスは複雑である。これには、射出成形プロセスが含まれる。物質製造プロセスの結果は、非常に多数の変数およびパラメータに依存する。これらの変数およびパラメータの大部分が測定されないのは、それらの関連性が認識されないか、または測定が困難すぎるためだけでなく、製品に対するそれらの効果が知られていないからである。時には、そのような依存性を規定するための理論的基礎がない。依存関係が疑われる場合であっても、そのような依存関係を十分な精度で定量的に決定するにはデータが不十分であることがある。しかし、このような依存性を認識し、それに作用することは、最終製品の所望の特性に近づき、欠陥製品の割合を減少させる重要なステップである。この局面は、物質製品が互いに離れた異なる施設で行われてもよい別々の工程で製造される場合に、さらに重要になる。例えば、前駆体、例えばポリマー、の製造プロセスにおけるパラメータは、射出成形などの物質製造プロセスにおいて前駆体から製造される最終製品の特性に関連し得る。

センサ、特にコンピューティング技術の進歩により、リアルタイムで非常に大量のデータを蓄積するだけでなく、妥当な時間内に妥当なコストで非常に大量のデータを数値的に処理することが可能になった。したがって、物質製造プロセスを監視し、プラント内の初期の生産ステップで異常を検出することが可能になり、これにより、欠陥のある製品をもたらす可能性があるバッチを識別するか、またはそのバッチで欠陥が発生するのを防止するためにプロセス設定を適時に調整することが可能になった。しかしながら、このような密接な監視は、個々のサイト及び施設に限定されてきた。

米国特許出願公開第２００２／００３１５６７ Ａ１号は携帯電話を介して遠隔地から与えられる指示に基づいて成形機の動作を制御することができるように、制御ユニットを携帯電話のような携帯データ端末とインターネットを介して接続する通信機能を有する制御ユニットを含む成形機の制御システムを開示している。

最も近い先行技術と考えられる国際特許出願ＷＯ０１／４１９９４Ａ１は複数のプロセスステップを有するゴム製造プロセスを最適化するための装置を開示しており、プロセスステップは所望のゴム製品を達成するために製造プロセス中に調整することができ、この方法は、製造プロセス中にゴム材料サンプルを得ることと、加工性データを生成するためにゴム材料サンプルを分析することと、生成された加工性データを、中央データベースに記憶された既知の加工性データと比較することと、ゴム材料サンプルの最適な加工性を達成するために必要とされる任意のプロセス調整を決定することと、所望のゴム製品を達成するためにゴム製造プロセス中にプロセス調整を実施するための機構とを含む。

したがって、本発明の目的は、物質製造設備が遠隔の前駆体製造設備によって提供される前駆体材料にも依存するであろうということを考慮に入れた、物質製造プロセスを改善するための方法およびシステムを提供することである。

物質製造プロセスを改善する方法に関して、本発明の目的は、請求項１に記載の物質製造プロセスを改善するための方法によって達成される。物質製造プロセスを改善するためのシステムに関して、本発明の目的は、請求項１５に記載の物質製造プロセスを改善するためのシステムによって達成される。

本発明は、プロセス変数の監視が個々の物質製造設備、または並列に、すなわち生産に関して実質的に同じ段階で動作するいくつかの物質製造設備に限定される必要がないという認識に基づく。その代わりに、プロセス変数の監視を、下流の物質製造設備に前駆体材料を提供する前駆体製造設備に拡張することが有利であることが見出された。これにより、製造工程全体を監視することができ、精度および総合性を向上させることができる。
本発明による方法は、物質的な製造プロセスを改善するためのものである。本発明による方法では、派生物質製品が適用された派生プロセス設定に基づいて、前駆体材料の前駆体チャージから派生物質製造プロセスを通して物質生成設備で生成される。物質的反応を伴う任意の製造プロセスは、物質製造プロセスを提示すると理解され得る。「派生物質製品」および「派生物質製造プロセス」という表現は派生物質製造プロセスで使用される前駆体材料の少なくとも１つの前駆体チャージが存在することのみを意味し、これについては以下でより詳細に説明する。派生プロセス設定は、派生物質製造プロセスに何らかの意味で入力され、例えば機械設定を含むプロセスパラメータである。言い換えれば、それらは、異なる前駆体チャージに対して異なるように設定されてもよい。派生物質製品は、追加の材料に基づいて生成され、次いで、何らかの方法で前駆体チャージと組み合わされることに留意されたい。前駆体チャージは、派生物質製品の製造のための成分体積の半分未満を提供し得る。

ここで、及び、以下では、物質製造プロセスが、物質製造プロセス中の前駆体チャージの物質的変化、または、いくつかの物質的変化を伴う任意の製造プロセスである。例えば、前駆体チャージの物質の状態の任意の変化は、そのような物質的変化である。特に、射出成形プロセスにおける熱可塑性材料の溶融および固化は、物質的変化である。従って、射出成形プロセスは、本発明の意味の範囲内の物質製造プロセスである。さらに、物質製造プロセスは、さらなる変化、例えば化学的または機械的変化を含んでもよい。

本発明による方法では、分析システムが派生物質製造プロセスからの派生プロセスパラメータを測定する。分析システムは、センサおよび他のデバイスの任意のシステム、ならびにソフトウェアまたはそれらの任意の組み合わせであってもよい。したがって、分析システムは、任意の数のコンピュータを含むことができる。分析システムは、クラウドコンピューティング環境に少なくとも部分的に存在することもできる。派生プロセスパラメータは、測定または観察することができ、派生物質製造プロセスに関連する任意の値とすることができる。

本発明による方法では、前駆体チャージが、適用された前駆体製造設定に基づいて、前駆体製造プロセスを通して物質製造設備から離れた前駆体製造設備で生成され、前駆体チャージは物質製造設備に輸送される。原則として、前駆体製造設備は、物質製造設備から任意の距離にあってもよい。本発明による方法では、前駆体製造設備が物質製造設備から少なくとも５０キロメートル離れている。好ましくは、前駆体製造設備は、物質製造設備から少なくとも１００キロメートル、少なくとも５００キロメートル、または少なくとも１０００キロメートル離れている。

さらに、実際には、前駆体製造プロセス自体もまた、いくつかの前駆体製造プロセスステップに細分化され得る。潜在的に、これらの前駆体製造工程の各々はそれぞれの別個の前駆体製造工程設備で実行されてもよく、ここで、前駆体製造工程設備の少なくともいくつかは互いに離れていてもよい。ここで、これらの前駆体製造工程設備のすべて、前駆体製造工程設備の１つ、または前駆体製造工程設備のいくつかは、上記の前駆体製造工程を形成する対応する前駆体製造工程を伴う上記の前駆体製造設備であると理解され得る。

さらに、本発明による方法では、分析システムは、前駆体製造プロセスからの前駆体プロセスパラメータと、前駆体チャージからの前駆体製造パラメータとを測定する。前駆体製造パラメータの測定は、物質製造設備、前駆体製造設備、または他の何らかの場所で等しく行うことができることに留意されたい。

本発明による方法では分析システムが適用された派生プロセス設定、測定された派生プロセスパラメータ、適用された前駆体生成設定、測定された前駆体プロセスパラメータ、および測定された前駆体製造パラメータをプロセスモデルへの入力として入力し、このプロセスモデルは派生プロセス設定、派生プロセスパラメータ、前駆体生成設定、前駆体プロセスパラメータ、および前駆体製造パラメータの間の計算関係を記述し、派生製品パラメータを記述するユーザ定義の派生製品仕様に一致させるための更新された派生プロセス設定を取得し、更新された派生プロセス設定は派生物質製造プロセスに適用される。ユーザ定義の派生製品仕様に関して、これらは、原則として外部から入力され、暗黙的または明示的に派生製品パラメータを規定する派生製品仕様である。そのような処方は例えば、閾値、特定の値、特定の値の括弧、または値と値の括弧との組み合わせに関連し得る。

言い換えれば、プロセスモデルは、前述の量の間の計算上の関係によって、派生プロセス設定、すなわち、更新された派生プロセス設定を決定することができ、この派生プロセス設定は、プロセスモデルに従って、派生物質製造プロセスに入力されるとき、すなわち適用されるとき、派生製品仕様を達成するか、または少なくとも近似するのに適している。プロセスモジュールは、そのような計算関係を提供するためのソフトウェアモジュールまたはアプリケーションであってもよい。プロセスモデルは前記計算関係を提供するために、特定の汎用計算ソフトウェアに提供されるように構成されたデータセットまたはデータベースであってもよい。プロセスモデルは、クラウドコンピューティングシステム内に部分的にまたは全体的に存在することができる。

原則として、更新された派生プロセス設定は、任意の方法、例えば手動で派生物質製造プロセスに適用することができる。好ましくは、分析システムが更新された派生プロセス設定を派生物質製造プロセスに適用する。このようにして、派生物質製造プロセスに適用される派生プロセス設定を決定する際に、前駆体製造プロセスからの様々な測定値を考慮に入れることができる。更新された派生プロセス設定は、プロセスモデルに入力された数量の一部のみに基づいてもよいことに留意されたい。さらに、更新されたプロセス設定はプロセスモデルに入力されるさらなるデータ、特に、派生物質製品の以前の生産からのデータに依存することもできる。

本発明の好ましい実施形態では、更新された派生プロセス設定が前駆体チャージからの派生物質製品の派生物質製造プロセスに適用される。特に、更新された派生プロセス設定は、現在の前駆体チャージからの派生製品のための現在の派生物質製造プロセスに適用される。このようにして、欠陥を回避し、または品質を改善するために、派生物質製品の継続的な製造に影響を与えることができる。

ここで、分析システムが、前駆体チャージのための派生物質製造プロセスから適用された派生プロセス設定を入力することも可能である。これは、入力モデルがその特定の前駆体チャージを処理する派生物質製造プロセスに関する派生プロセス設定を受け取ることを意味する。

また、分析システムは、前駆体チャージの派生物質製造プロセスから測定された派生プロセスパラメータを入力することができる。したがって、派生プロセスパラメータはまた、派生プロセス設定も関連付けられる特定の前駆体チャージに関連付けられる。

本発明の別の好ましい実施形態では分析システムが派生物質製品から派生製品パラメータを測定し、分析システムは測定された派生製品パラメータを、派生製品パラメータを記述するユーザ定義の派生製品仕様に一致させ、分析システムも、測定された派生製品パラメータを、プロセスモデルへの入力として入力し、プロセスモデルは計算関係を測定された派生製品パラメータに拡張する。特に、分析システムは、前駆体チャージの派生物質製品から派生製品パラメータを測定する。この場合、現在の前駆症例チャージに続く前駆症例チャージの生成プロセスは、更新された派生プロセス設定によって影響され得る。特に、現在の前駆体チャージおよびそれから生成される派生生成物は、後続の前駆体チャージおよび後続の前駆体チャージが使用される派生生成プロセスのために使用することができる更新された派生プロセス設定の基礎を形成する。上記の派生生成物パラメータは、原則として、派生物質製造プロセスによって前駆体チャージから生成された派生物質製品から測定または取得された任意の変数である。特に、派生製品パラメータは派生物質製品の表面品質、特に表面粗さ、表面仕上げまたは表面輪郭（例えば、表面のうねり）に関連し得る。

本発明の好ましい実施形態によれば、派生物質製品からの派生製品パラメータ、特に前述の派生製品パラメータは、光学検査技術を使用して測定される。光学検査技術は、表面検査のために派生物質製品の表面に向けられる視覚的光の使用を含むことができる。特に、表面検査は、表面輪郭偏差を検出するためのストライプ光走査を適用して実施されてもよい。また、光学的検査は、表面粗さまたは表面仕上げを決定するために使用されてもよい。好ましい実施形態によれば、光学検査技術は例えば、派生物質製品の表面上の温度分布を分析するために、赤外線（ＩＲ）光の使用を含むことができる。

特に、分析システムは派生製品が１つ以上のさらなる製造後プロセスに供された後、派生製品パラメータを測定することができ、製造後プロセス自体は物質製造プロセスに含まれなくてもよい。このような製造後プロセスは、着色および表面コーティングなどの後処理を含んでもよい。この理由は、欠陥の規定された欠如のようないくつかの派生製品パラメータがそのような後処理の後により容易に検出され得ることであり得る。

プロセスモデルの計算関係が派生製品パラメータに及ぶという観測は、プロセスモデルが計算関係を記述する他の量と主に同じ方法で、派生製品パラメータがプロセスモデルによって考慮され得ることを意味する。

原則として、単一の派生物質製品は、本発明による方法において、単一の前駆体チャージから生成され得る。さらに本発明のさらに好ましい実施形態では、派生物質製品の一連の連続したチャージが前駆体材料の一連のそれぞれの前駆体チャージから派生物質生成プロセスを通して生成される。ここで、分析システムはプロセスモデルを更新するために、一連の連続するチャージの生成からプロセスモデルに入力されたデータを使用することが好ましい。このようにして、派生プロセス設定だけでなく、プロセスモデル自体も改善することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、更新された派生プロセス設定は、後続の前駆体チャージからの後続の派生物質製品のための派生物質製造プロセスに適用される。したがって、派生物質製品の後続の製造も、以前の製造から得られる情報から利益を得ることができる。上述のように、更新された派生プロセス設定は、一の派生物質製品よりも多い製造のためのデータ入力に基づいて提供されてもよい。

本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、分析システムによるプロセスモデルへの入力に基づいて、分析システムは更新された前駆体製造設定を提供し、更新された前駆体製造設定が前駆体製造プロセスに適用される。更新された派生プロセス設定に関する上記の観察と同様に、更新された前駆体製造設定は、現在の前駆体チャージのために前駆体製造プロセスに適用されてもよく、後続の前駆体チャージのために前駆体製造プロセスに適用されてもよい。さらに、更新された前駆体製造設定は、さらなる情報に基づいてもよい。逆に、更新された前駆体製造設定は、プロセスモデルに入力された全ての量に依存しなくてもよい。したがって、前駆体チャージの生成における調整を意味することによって、派生物質製品の質を改善することができ、または欠陥の危険性を低減することができる。

本発明の好ましい実施形態は、分析システムによるプロセスモデルへの入力に基づいて、分析システムが派生製品仕様に一致させるために、その前駆体チャージに関する前駆体適合性情報を決定することを特徴とする。言い換えれば、特定の前駆体チャージは、派生製品仕様を達成することに関して、特にある確率では不適切であると決定され得る。次いで、このような前駆体チャージは、これらの特定の派生製品仕様のための派生物質製造プロセスから除去され得、そして異なる派生製品仕様のための派生物質製造プロセスに潜在的に再挿入され得る。

本発明のさらなる好ましい実施形態は、分析システムによるプロセスモデルへの入力に基づいて、分析システムが前駆体チャージから派生物質製品の欠陥リスクを決定することを特徴とする。このような欠陥リスクは、欠陥のある派生物質製品についての定量的または定性的情報のいずれかを提供することができる。原則として、提供されるそのような欠陥リスクは、任意の方法で使用することができる。派生物質製品プロセスの自動監視を容易にするために、分析システムは決定された欠陥リスクが所定の欠陥リスク閾値を超える場合に、欠陥信号を出力することが好ましい。

上記の欠陥リスクは、原則として、派生物質製造プロセスまたは前駆体製造プロセス中の任意の時点で決定することができる。本発明の好ましい実施形態では、前駆体チャージからの派生物質生成物の欠陥リスクがその前駆体チャージからの派生物質製品の派生物質生成プロセスの完了前、特に開始前に決定される。したがって、潜在的に高い欠陥リスクの影響が顕在化する前に、派生物質製造プロセスを適切に修正するか、または時間的に停止させることさえできる。ここで、欠陥信号は、その前駆体チャージからの派生物質製品の派生物質生成プロセスの完了前、特に開始前に出力されることがさらに好ましい。

原則として、分析システムによって測定される量は、単に単一の値であってもよい。本発明のさらなる好ましい実施形態では、分析システムが派生プロセスパラメータのコース、および／または前駆体プロセスパラメータのコース、および／または前駆体生成物パラメータのコースを、派生プロセスパラメータおよび／または前駆体プロセスパラメータおよび／または前駆体生成物パラメータのそれぞれの測定期間中に実質的に連続的に測定する。言い換えれば、分析システムはこれらの量の時系列において実質的に連続的な系列を測定し、それによって、これらの量の動的挙動に関する情報を取得し、それによって、プロセスモデルによるより正確な計算が可能になる。代替的に又は追加的に、分析システムは派生製品パラメータのそれぞれの測定期間中に、派生製品パラメータの経過を実質的に連続的に測定することができる。

原則として、派生物質製造プロセスは、実質的に任意の物質製造プロセスであってもよい。本発明の好ましい実施形態では、派生物質製造プロセスがポリマー成形プロセスである。このようなポリマー成形プロセスは、熱可塑性ポリマー材料を使用する成形プロセスである。従って、前駆体材料が熱可塑性ポリマー材料であることも好ましい。本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、派生物質製造プロセスは射出成形プロセスであり、派生物質製品は射出成形製品であり、前駆体チャージは射出成形のための好ましくは粒状ポリマー電荷である。特に、熱可塑性ポリマー材料は、ポリカーボネート材料を含むことができる。次いで、ポリマー電荷は、ポリカーボネート材料を含み得る。ポリマー電荷はまた、ポリカーボネート材料からなるポリカーボネート電荷であってもよい。さらに、熱可塑性ポリマー材料、したがってまたポリマー電荷は、代替として、または加えて、アクリロニトリルブタジエンスチレンおよび／またはアクリロニトリルスチレンアクリレートを含み得る。

さらに、ポリマー電荷は、熱可塑性ペレットを含むことが好ましい。派生プロセス設定は、シリンダ温度、注入圧力、注入速度、保持圧力、保持圧力時間、注入速度、スクリュー速度、注入時間、背圧、冷却時間および／またはサイクル時間を含むことが好ましい。特に、そのような派生的なプロセス設定の各々は、派生的な物質製造プロセスのための射出成形機のためのものであってもよい。派生プロセスパラメータは、キャビティ圧力、キャビティ温度、ホットチャネル温度、冷却水温度、冷却水流量、スイッチング注入圧力、スクリューおよび／または注入時間内の残存材料を含むことが好ましい。ここでも、そのような派生プロセスパラメータの各々は、派生物質製造プロセスのための射出成形機またはその周辺装置からのものであってもよい。派生製品パラメータは、製品寸法、製品収縮、製品重量、残留水分、粘度、衝撃強度、引張強度、応力－歪曲線、表面欠陥、シンクマークおよび／または不完全充填の程度を含むことが好ましい。

前駆体チャージ自体は、分析システムによって考慮されてもよい出発材料から生成されてもよい。したがって、本発明のさらに好ましい実施形態によれば、前駆体チャージは、出発材料、好ましくは出発材料および少なくとも１つの添加剤からの前駆体製造プロセスを通して生成される。

本発明の好ましい実施形態は、分析システムが出発材料から出発材料パラメータを測定すること、プロセスモデルの計算関係が出発材料パラメータに及ぶこと、および分析システムが測定された出発材料パラメータを入力としてプロセスモデルにも入力することを特徴とする。プロセスモデルの計算関係が出発材料パラメータに及ぶという観測は、出発材料パラメータがプロセスモデルが計算関係を記述する他の量と主に同じ方法でプロセスモデルによって考慮され得ることを意味する。このようにして、出発材料からの任意の測定可能なパラメータも、プロセスモデルによって考慮することができる。分析システムは少なくとも１つの添加剤からの添加剤パラメータを測定し、プロセスモデルの計算関係が添加剤パラメータに拡張し、分析システムはまた、測定された添加剤パラメータを入力としてプロセスモデルに入力することがさらに好ましい。

原則として、前駆体製造プロセスは、いかなる種類の製造プロセスであってもよい。好ましくは、前駆体製造プロセスは物質製造プロセスである。あるいはまたは加えて、前駆体製造プロセスは化学的製造プロセスであってもよい。

上述のように、前駆体材料が熱可塑性ポリマー材料である場合、前駆体製造プロセスは、出発材料、好ましくはポリマー前駆体、および好ましくは少なくとも１つの添加剤から熱可塑性ポリマー材料を製造するための重縮合プロセスを含み得る。ポリマー前駆体はビスフェノールＡであってもよく、少なくとも１つの添加剤はホスゲンを含んでもよい。その代わりに、またはそれに加えて、前駆体製造プロセスは、出発材料から射出成形用の粒状ポリマー電荷を製造するための配合プロセスを含むことができる。次に、好ましくは、前駆体製造プロセスが加熱二軸押出機によって行われる。既に上述したように、重縮合プロセスおよび配合プロセスは、互いに離れていてもよい別個の施設で実施されてもよい。

本発明の好ましい実施形態によれば、分析システムは、測定された派生プロセスパラメータおよび／または更新された派生プロセス設定および／または測定された前駆体プロセスパラメータおよび／または測定された前駆体生成物パラメータを視覚的に出力する表示装置を備える。視覚出力は、実質的にリアルタイムで行われることが好ましい。表示装置は、測定された派生製品パラメータを視覚的に出力することがさらに好ましい。

本発明の好ましい実施形態によれば、物質的生産ファシリティはファシリティ・イントラネットを含み、ファシリティ・イントラネットは、プロセスモデルを用いて数値解析を実行するためのコンピューティングモジュールを含む。特に、プロセスモデルは、ファシリティ・イントラネット内に格納することができる。

「設備イントラネットに含まれる」という表現は、エンティティが設備イントラネットに通信可能に結合されており、設備イントラネット内での通信に適切な特権を享受することを意味する。逆に、「設備イントラネット外」という表現は、エンティティが原則として設備イントラネット内のコンピュータと通信することができるが、設備イントラネット内のコンピュータと同じように特権を与えられないことを意味する。計算モジュールは、パーソナルコンピュータまたは組み込みコンピュータのような専用の計算ハードウェアと、その計算ハードウェア上で実行される適切なソフトウェアとで構成されてもよい。コンピューティングモジュールは、ソフトウェアのみで構成されてもよく、サーバのような何らかのコンピューティングハードウェア上のモジュールとして実行され、同じコンピューティングハードウェア上でも実行されるコンピューティングモジュールとは無関係で、分離された異なるソフトウェアを有する。

本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、分析システムは施設イントラネット内のコンピューティングモジュールに、適用された派生プロセス設定、測定された派生プロセスパラメータ、適用された前駆体製造設定、測定された前駆体プロセスパラメータ、および測定された前駆体生産パラメータを提供することによって、プロセスモデルへの入力として、適用された派生プロセス設定、測定された派生プロセスパラメータ、適用された前駆体製造設定、測定された前駆体プロセスパラメータ、および測定された前駆体生産パラメータを入力する。

本発明の好ましい実施形態は、ファシリティ・イントラネットが適用された派生プロセス設定および測定された派生プロセス・パラメータがファシリティ・イントラネットの外部に転送されるのを防止し、コンピューティング・モジュールがプロセスモデルへの読取りアクセスを防止することを特徴とする。本発明のさらなる好ましい実施形態は派生物質製品がそれぞれの前駆体材料の複数の前駆体チャージから生成され、それぞれの前駆体チャージはそれぞれの前駆体製造設備およびそれぞれの他の前駆体製造設備から、それぞれの適用された前駆体製造設定に基づいて、それぞれの前駆体製造設備を通して離れており、分析システムはそれぞれの前駆体製造プロセスからのそれぞれの前駆体プロセスパラメータおよびそれぞれの前駆体製造パラメータを測定し、分析システムはそれぞれの適用された前駆体製造設定、それぞれの測定された前駆体プロセスパラメータ、およびそれぞれの測定された前駆体製造パラメータをプロセスモデルへの入力として入力し、ユーザ定義の派生製品仕様に一致するための更新された派生プロセス設定を取得し、プロセスモデルは、派生プロセス設定、派生プロセスパラメータ、複数の前駆体製造設定、複数の前駆体プロセスパラメータ、および複数の前駆体製造パラメータの間の計算関係を記述することを特徴とする。

本発明によるシステムは、物質製造プロセスを改善するためのものであり、適用された派生プロセス設定に基づいて、前駆体材料の前駆体チャージから派生物質製造プロセスを通して派生物質製品を生産するための物質製造設備を含む。本発明によるシステムはまた、派生物質製造プロセスからの派生プロセスパラメータを測定するための分析システムを含み、さらに、物質製造設備から離れた前駆体チャージを生産するための前駆体製造設備を含む。

本発明によるシステムは、好ましくは前駆体チャージを物質製造設備に輸送するための輸送手段を含む。

本発明によるシステムでは分析システムが前駆体生成プロセスから前駆体プロセスパラメータを測定し、前駆体チャージから前駆体生成物パラメータを測定するようにさらに構成され、分析システムは適用された派生プロセス設定、測定された派生プロセスパラメータ、測定された前駆体プロセスパラメータ、および測定された前駆体生成物パラメータをプロセスモデルへの入力として入力するようにさらに構成され、プロセスモデルは分析システムに保存され、どのプロセスモデルは派生プロセス設定、派生プロセスパラメータ、前駆体生成設定、前駆体プロセスパラメータ、および前駆体生成物パラメータの間の計算関係を記述して、ユーザ定義の派生製品仕様に一致するための更新された派生プロセス設定を取得するように構成される。

本発明によるシステムでは、前駆体製造設備（８）が物質製造設備（２）から少なくとも５０キロメートル離れている。

好ましくは、派生（デリバティブ）プロセス設定は、派生（デリバティブ）物質製造プロセスのための成分を特定するための形成データを含む。このような成分は、前駆体チャージ以外のさらなる成分である。ここで、形成データは、それぞれの成分の比率、重量、温度および／または体積の仕様を含むことが好ましい。このような形成データは、派生物質製造プロセスの結果に関するとりわけ関連性の高いプロセスパラメータである。

原則として、更新された派生プロセス設定は、任意の方法で決定されてもよい。本方法の好ましい実施形態は、更新された派生プロセス設定が好ましくは分析システムによって、プロセスモデルに関連するユーザ定義の派生製品仕様に基づいて、少なくとも部分的に決定されることを特徴とする。言い換えれば、分析システムに、プロセスモデルにユーザ定義の派生製品仕様を適用させることによって、ユーザ定義の派生プロセス設定に到達する。したがって、プロセスモデルおよびそれに基づく計算は派生物質製品においてユーザ定義の派生製品仕様を得るために、どの派生プロセス設定が適切であるかを決定するための基礎を形成する。このようにして、試行錯誤の方法および関連するコストが回避される。

本発明によるシステムの好ましい実施形態、特徴、および利点は本発明による方法のものに対応し、逆もまた同様である。

さらなる有利で好ましい特徴は、図面に関する以下の説明において議論される。以下にそれを示す。

本発明による方法を実施するための本発明によるシステムの一実施形態の概略図である。

図１に示す本発明の一実施形態によるシステムは、一連の派生物質製品１の一部として派生物質製品１を生成するための物質生成プロセス、特に派生物質製造プロセスに関する。本実施例では、派生物質製造プロセスは射出成形プロセスであり、派生物質製品１は射出成形生成物である。記載されたシステムは、派生物質製造プロセスが実行されて派生物質製品１を生産する物質製造設備２を含む。

物質製造設備２では、派生物質製品１が前駆体材料の前駆体チャージ３から製造され、この前駆体材料は、本実施例では、射出成形用の粒状ポリマー電荷、特に、ポリカーボネート材料のポリカーボネート電荷である。その前駆体チャージ３からの製造のために、派生プロセス設定４が生産に適用され、特に、派生物質製造プロセスのための物質製造設備２の機械５に適用される。この場合、機械５は、図１に示すような射出成形機として具現化することができる。

記載されたシステムは、分析システム６を更に含み、本例では分散コンピュータシステムであり、それは、物質製造設備２内の機械５の派生物質製造プロセスから、例えば適切な測定器、特に複数のセンサから、派生プロセスパラメータ７を測定する。分析システム６は、また、派生物質製品１自体からの派生製品パラメータ１６を測定する。派生製品パラメータ１６、例えば、派生製品の寸法、表面輪郭偏差、表面粗さ又は表面仕上げは、特に目視光を使用して、光学的点検技術の手段によって測定することができる。例えば、派生製品における温度分布を測定するために、ＩＲ光技術を適用することができる。

記載されたシステムはまた、物質製造設備２から約１００キロメートルの距離に配置された前駆体製造設備８を含み、ここで、前駆体チャージ３、特に一連の派生物質製品１の製造のための一連の前駆体チャージ３が、現在はポリマー前駆体である出発材料１８、およびさらなる添加物１９から前駆体製造プロセスにおいて製造される。ここで、前駆体製造プロセスは、重縮合プロセスおよび配合プロセスの両方を含む。前駆体製造プロセスのために、前駆体製造設定９が、前駆体チャージ３を製造するために前駆体製造設備８内の前駆体機械１０に適用される。生成された各前駆体チャージ３は、物質製造設備２に輸送される。

分析システム６は、また、前駆体製造プロセス、特に前駆体機械１０の機器からの前駆体プロセスパラメータ１１を測定する。さらに、分析システム６は、本例では前駆体製造設備８で行われる前駆体チャージ３からの前駆体製造パラメータ１２、出発材料１８からの出発材料パラメータ２０、および添加物１９からの添加物パラメータ２１を測定する。

プロセスモデル１３は、この例では、数値シミュレーションソフトウェアモジュールであり、ユーザ定義の派生製品仕様１４と共に分析システム６に保存され、派生製品パラメータのセットに必要なパラメータブラケットを記述する。分析システム６はまた、測定された派生製品パラメータ１６をユーザ定義の派生製品仕様１４にマッチングさせて、各派生物質製品１について、それがユーザ定義の派生製品仕様１４を満たすかどうかを判定する。

適用された派生プロセス設定４、測定された派生プロセスパラメータ７、適用された前駆体製造設定９、測定された前駆体プロセスパラメータ１１、測定された派生製品パラメータ１６、測定された出発材料パラメータ２０、測定された添加物パラメータ２１および測定された前駆体製造パラメータ１２はすべて、プロセスモデル１３への入力として入力される。プロセスモデル１３は入力を処理し、入力されるデータ間の複雑な計算関係を確立するように構成される。したがって、入力に基づいて、ユーザ定義の派生製品仕様１４を満たす確率、またはある欠陥が発生する確率を決定することが可能になる。

分析システム６による測定は、連続的に進行する。従って、物質製造設備２のプロセスチャンバ内の温度の上昇のような測定された派生プロセスパラメータ７の変化に基づいて、適用された派生プロセス設定４は、プロセスモデル１３に入力された入力によって得られた更新された派生プロセス設定１５を適用することによって調整される。例えば、上記の温度上昇は進行中の派生製造プロセスにおける温度上昇からの欠陥発生を防止するために、バルブの調整をもたらすことができる。また、特に測定された派生製品パラメータ１６に関するプロセスモデル１３への入力の進行中の入力は、プロセスモデル１３の連続的な更新を可能にする。

また、測定された前駆体製造パラメータ１２と、プロセスモデル１３を使用して分析システム６によってそれに基づいて決定された前駆体適合性情報とに基づいて、特定の前駆体チャージ３が、ユーザ定義の派生製品仕様１４を満たすのに不適切であると識別され、したがって、測定された前駆体製造パラメータ１２がより適切であると思われるプロセスに使用されるこの特定の用途のために除去されることも可能である。また、分析システム６は、その前駆体チャージ３を用いて、ユーザ定義の派生製品仕様１４を見逃すリスクを定量化する欠陥リスクを生成することもできる。

他方、測定された前駆体製造パラメータ１２に基づくあらゆる予想される負の効果は、更新された派生プロセス設定１５における適切な調整によって補償されてもよく、したがって、その特定の前駆体チャージ３に使用されてもよい。さらに、プロセスモデル１３は不適切な前駆体チャージ３の将来の発生を防止するために、前駆体製造プロセスに適用される更新された前駆体製造設定１７を分析システム６に提供することができる。また、分析システム６は、測定された派生プロセスパラメータ７をリアルタイムで出力するための表示装置２２を備える。

Claims (16)

1. 物質製造プロセスを改善するための方法であって、
   派生物質製品（１）は、適用された派生プロセス設定（４）に基づいて、前駆体材料の前駆体チャージ（３）から派生物質製造プロセスを通して、物質製造設備（２）で生産され、
   分析システム（６）は、
   前記派生物質製造プロセスから派生プロセスパラメータ（７）を測定し、
   前記前駆体チャージ（３）は、
   適用された前駆体製造設定（９）に基づいて、前駆体製造プロセスを通して、前駆体製造設備（８）で生産され、
   前記分析システム（６）は、
   前記前駆体製造プロセスからの前駆体プロセスパラメータ（１１）、および、前記前駆体チャージ（３）からの前駆体製造パラメータ（１２）、を測定し、
   前記分析システム（６）は、
   前記適用された派生プロセス設定（４）、前記測定された派生プロセスパラメータ（７）、前記適用された前駆体製造設定（９）、前記測定された前駆体プロセスパラメータ（１１）、前記測定された前駆体製造パラメータ（１２）、をプロセスモデル（１３）に入力として入力し、
   プロセスモデル（１３）は、
   派生プロセス設定、派生プロセスパラメータ、前駆体製造設定、前駆体プロセスパラメータ、及び、前駆体製造パラメータ、の間の計算関係を記述し、派生製品パラメータを記述するユーザ定義の派生製品仕様（１４）にマッチするための更新された派生プロセス設定（１５）を得るものであり、
   前記更新された派生プロセス設定（１５）は、前記派生物質製造プロセスに適用され、
   前記前駆体製造設備（８）は、前記物質製造設備（２）から少なくとも５０キロメートル離れており、
   前記前駆体チャージ（３）は、前記物質製造設備（２）に輸送される、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記更新された派生プロセス設定（１５）が、
   前記前駆体チャージ（３）からの前記派生物質製品（１）のための前記派生物質製造プロセスに適用される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記分析システム（６）は、好ましくは、前記前駆体チャージ（３）のために、前記派生物質製品（１）からの派生製品パラメータ（１６）を測定し、
   前記分析システム（６）は、前記測定された派生製品パラメータ（１６）を前記ユーザ定義の派生製品仕様（１４）にマッチし、
   前記分析システム（６）は、前記測定された派生製品パラメータ（１６）を前記プロセスモデル（９）への入力としても入力し、
   前記プロセスモデル（９）は、前記計算関係を前記測定された派生製品パラメータ（１６）に拡張する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記派生物質製品（１）からの派生製品パラメータ（１６）が、光学検査技術を用いて測定される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 派生物質製品（１）の一連の連続チャージは、前記派生物質製造プロセスを通して、前駆体材料の一連のそれぞれの前駆体チャージ（３）から生成され、
   好ましくは、
   前記分析システム（６）は、一連の連続チャージの生成から前記プロセスモデル（１３）に入力されたデータを使用して、前記プロセスモデル（１３）を更新し、
   特に、
   前記更新された派生プロセス設定（１５）は、後続の前駆体チャージ（３）からの後続の派生物質製品（１）のための前記派生物質製造プロセスに適用される、
   ことを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
6. 前記分析システム（６）は、前記分析システム（６）による前記プロセスモデル（１３）への前記入力に基づいて、更新された前駆体製造設定（１７）を提供し、
   前記更新された前駆体製造設定（１７）は、前記前駆体製造プロセスに適用される、
   ことを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の方法。
7. 前記分析システム（６）は、
   前記分析システム（６）による前記プロセスモデル（１３）への前記入力に基づいて、前記ユーザ定義の派生製品仕様（１４）にマッチングするための前駆体チャージ（３）に関する前駆体適合性情報を決定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記分析システム（６）による前記プロセスモデル（１３）への前記入力に基づいて、前記分析システム（６）は、前記前駆体チャージ（３）から前記派生物質製品（１）の欠陥リスクを決定し、好ましくは、前記決定された欠陥リスクが所定の欠陥リスク閾値を超える場合に、前記分析システム（６）は欠陥信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の方法。
9. 前記前駆体チャージ（３）からの前記派生物質製品（１）の前記欠陥リスクは、
   前駆体チャージ（３）からの前記派生物質製品（１）の前記派生物質製造プロセスの完了前に、特に、開始前に、決定され、
   好ましくは、
   前記欠陥信号は、前駆体チャージ（３）から前記派生物質製品（１）の前記派生物質製造プロセスの完了前に、特に、開始前に、出力される、
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記分析システム（６）は、
    派生プロセスパラメータ（７）のコースおよび／または前記前駆体プロセスパラメータ（１１）のコースおよび／または前記前駆体製造パラメータ（１２）のコースを、前記派生プロセスパラメータ（７）および／または前記前駆体プロセスパラメータ（１１）および／または前記前駆体製造パラメータ（１２）のそれぞれの測定期間中に実質的に連続的に測定し、
    好ましくは、
    前記分析システム（６）は、
    派生製品パラメータ（１６）のコースを、前記派生製品パラメータ（１６）のそれぞれの測定期間中に実質的に連続的に測定する、
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の方法。
11. 前記派生物質製造プロセスは、射出成形プロセスであり、
    前記派生物質製品（１）は、射出成形製品であり、
    前記前駆体チャージ（３）は、好ましくは、射出成形用の粒状ポリマー電荷である、
    ことを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記前駆体チャージ（３）は、
    出発材料（１８）から、好ましくは、前記出発材料（１８）および少なくとも１つの添加剤（１９）から、前駆体製造プロセスを通して製造される、
    ことを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記分析システムは、前記出発材料（１８）から出発材料パラメータ（２０）を測定し、
    前記プロセスモデル（１３）の前記計算関係は、前記出発材料パラメータ（２０）に拡張し、および
    前記分析システム（６）は、前記測定された出発材料パラメータ（２０）を入力として前記プロセスモデル（１３）にも入力し、
    好ましくは、
    前記分析システム（６）は、前記少なくとも１つの添加剤（１９）から添加剤パラメータ（２１）を測定し、
    前記プロセスモデル（１３）の前記計算関係は、前記添加剤パラメータ（２１）に拡張し、および
    前記分析システム（６）は、前記測定された添加剤パラメータ（２１）を入力として前記プロセスモデル（１３）にも入力する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記前駆体製造プロセスは、
    出発材料（１８）から、好ましくは、ポリマー前駆体、および、少なくとも１つの添加剤（１９）から、射出成形のための粒状ポリマー電荷を製造するための配合プロセスを含むことができ、
    好ましくは、
    前記前駆体製造プロセスは、加熱二軸押出機によって行われる、
    ことを特徴とする請求項１～１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記分析システムが、
    前記測定された派生プロセスパラメータ（７）および／または、前記更新された派生プロセス設定（１５）および／または、前記測定された前駆体プロセスパラメータ（１１）および／または、前記測定された前駆体製造パラメータ（１２）を、好ましくは、実質的にリアルタイムで、視覚的に出力する表示装置（２２）を備え、
    好ましくは、
    前記表示装置（２２）は、前記測定された派生製品パラメータ（１６）を視覚的に出力する、
    ことを特徴とする請求項１～１４のいずれかに記載の方法。
16. 物質製造プロセスを改善するためのシステムであって、
    適用された派生プロセス設定（４）に基づいて、前駆体材料の前駆体チャージ（３）から派生物質製造プロセスを通して派生物質製品（１）を生産するための物質製造設備（２）を含み、
    前記派生物質製造プロセスから派生プロセスパラメータ（７）を測定するための分析システム（６）を含み、
    前記システムは、
    前記前駆体チャージ（３）を生産するための前駆体製造設備（８）をさらに含み、
    前記分析システム（６）は、
    前駆体製造プロセスから前駆体プロセスパラメータ（１１）を測定し、前記前駆体チャージ（３）から前駆体製造パラメータ（１２）を測定するようにさらに構成され、
    前記分析システム（６）は、
    前記適用された派生プロセス設定（４）、前記測定された派生プロセスパラメータ（７）、前記測定された前駆体プロセスパラメータ（１１）、および前記測定された前駆体製造パラメータ（１２）をプロセスモデル（１３）への入力として入力するようにさらに構成され、
    プロセスモデル（１３）は、前記分析システム（６）に保存され、
    プロセスモデル（１３）は、派生プロセス設定、派生プロセスパラメータ、前駆体製造設定、前駆体プロセスパラメータおよび前駆体製造パラメータの間の計算関係を記述することで、ユーザ定義の派生製品仕様（１４）をマッチするための更新された派生プロセス設定（１５）を得るものであり、
    前記前駆体製造設備（８）は、前記物質製造設備（２）から少なくとも５０キロメートル離れている、
    ことを特徴とする、システム。

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