JP5257160B2 - Ｓｐｃによる品質管理方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造工程における品質のばらつきを統計的に管理するＳＰＣ(Statistical Process Control)(統計的工程管理)による判定を効率化して製造不具合の未然防止機能を向上させることが可能なＳＰＣによる品質管理方法および装置に関する。

従来の品質管理システムは、オフラインによるバッチ処理が中心で、品質のばらつきを分析しその改善策を製造現場にフィードバックするまでにかなりの時間を要し、不良品の発生を未然に防ぐことができない、という問題があった。そこで、品質データのばらつきや品質データの傾向を早く製造現場に伝達し、不良品の発生を未然に防ぐために、製造ばらつきを改善する手法としてのＳＰＣが１９８０年代の後半からアメリカで採用されるようになった。ＳＰＣは、製造工程における品質のばらつきを統計的に管理する手法で、日本では、一般に「統計的工程管理」と呼ばれている。

一般にＳＰＣによる品質管理は、製造工程の中の品質に関わるデータを基に、統計的手法を用いた管理図を作成する。なお管理図の代表例には、シューハート管理図が有名で日本ではJIS Z 9021として標準化されている。シューハート管理図としては、Xbar-R管理図、X-Rs管理図などの管理図が知られている。

そのうち、Xbar-R管理図は、略規則的な間隔でサンプリングを行い、データを収集する。そしてほぼ同じ間隔で採られた複数のデータをまとめて群とし、この群からコンピュータシステムを用いて、平均値（Xbar（バー））や、最大値と最小値の差であるばらつきの範囲（R）を算出する。そしてこれらを管理図として品質を管理する端末などのディスプレイに表示する。表示される管理図には、中心線、上方管理限界線、下方管理限界線が描かれ、群の順番に上記の計算により求まった値を採取した順に並べて表示する。

シューハート管理図は、上下の管理限界値に、採取したサンプルの標準偏差σの３倍の値（３σ）（一般に、管理限界と言われる）を用いている。これは、管理外れが発生する確率が約0.3％、すなわち1000回のサンプルの内、管理外れが発生する回数が３回以内となるように管理するものである。そして、平均値Xbarが±３σの範囲を外れた場合や、その管理限界の範囲内においても一定期間上昇／下降が連続したような場合など、定義したルールに違反する場合にはアラームを検出し、通知する。

図４は、既知の監視ロジックによる判定ルール例を示す図であり、JIS Z 9021に定義されているものである。すなわち、図４は、上述したXbar-R管理図、X-Rs管理図などで使用される監視ロジックテーブルであり、テーブル中、判定種別No.１には、「管理限界外」が定義され、管理限界を越えた場合に異常と判定する。また判定種別No.２には、「連続７点が中心線の片側」が定義され、連続７点以上が中心線の上側又は下側に現れる場合を異常と判定する。また判定種別No.３には、「中心線の片側に多い点」が定義され、例として、(1)連続１１点中１０点以上、(2)連続１４点中１２点以上、(3)連続１７点中１４点以上、(4)連続２０点中１６点以上が中心線の上側又は下側に現れる場合を異常と判定する。また判定種別No.４には、「管理限界に近い」が定義され、中心線から管理限界線までの距離の２/３を超えるものが、連続３点中２点現れる場合に異常と判定する。

さらに、判定種別No.５には、「上昇傾向にある」が定義され、算出したX_と過去ｎ点のデータが連続して上昇傾向にある場合を異常と判定する。また判定種別No.６には、「下降傾向にある」が定義され、算出したX_と過去ｎ点のデータが連続して下降傾向にある
場合を異常と判定する。また判定種別No.７には、「規格外の点が多い」が定義され、規格外の点がｍ点中にｎ点以上ある場合を異常と判定する。ただし、ここではXbar(平均値)ではなく、Xそのもので判定する。判定種別No.８には、「規格値近辺に単独点がある」が定義され、規格値近辺に単独点がある場合に異常と判定する。ただし、ここではXbar(平均値)ではなく、Xそのもので判定する。なお、図４に示されている判定ルールは、必ずしもすべての製造工程に当てはまるものではなく、あくまでも基本の判定ルールを定めているものにすぎないもので、特定の製造工程には、工程特有の判定ルールを定めることを妨げるものではない。

このような状況にあるなか、特許文献１は、品質管理の管理限界を更新する管理限界更新手段を備え、該管理限界更新手段は、データ収集手段で収集された一定の検査データ群ごとに、又は検査データに基づいて所定期間ごとに、品質管理の管理限界を更新し、更新された品質管理の管理限界に基づいて検査データが該管理限界内に収まっているかどうかを判定し、判定結果に基づいてアラームを発生することを開示している。

特開２００５−９３６８６号公報

図４に示された従来のJIS Z 9021に定義されている、ＳＰＣのための監視ロジックは、傾向監視などのいくつかの監視ロジックがあるが、それらの監視ロジックはそれぞれ独立して使用されるものとなっている。そのため、監視ロジックによる判定では、すべての監視ロジックについての判定を余儀なくされるため、判定に時間がかかり、あまり効率的であるとは云えないという課題があった。

そこで本発明は、ＳＰＣによる判定を効率化して製造不具合の未然防止機能を向上させることが可能なＳＰＣによる品質管理方法および装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、ＳＰＣによる品質管理を行う際に使用する監視ロジックを、複数のグループにグルーピングし、該グルーピングした監視ロジック内における判定で異常が検出された場合は、当該グループ内の他の監視ロジックについて判定を実施せずに、異なるグループに移行し、当該異なるグループ内の監視ロジックによって判定を行うことを特徴とする。

本発明によれば、グルーピングした監視ロジック内における判定で異常が検出された場合は、当該グループ内の他の監視ロジックについて判定を実施せずに、異なるグループに移行して監視ロジックによる判定を行うため、ＳＰＣによる判定を効率化して製造不具合の未然防止機能を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るＳＰＣ(統計的工程管理)による品質管理方法を具現する品質管理システムの構成概要を示す図である。 本発明の実施形態に係るＳＰＣによる品質管理方法を具現する監視ロジックによる判定テーブルを示す図である。 本発明の実施形態に係るＳＰＣによる品質管理方法に基づいて判定を行う場合の動作フローを示す図である。 既知の監視ロジックによる判定ルール例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＳＰＣ(Statistical Process Control：統計的工程管理)による品質管理方法を具現する品質管理システムの構成概要を示す図である。図１において本発明の実施形態に係るＳＰＣによる品質管理方法を具現する品質管理システムは、工程Ａ〜工程Ｍを経て製品が製造される製造現場において、ＬＡＮ等のローカルなネットワーク１１で相互に接続され、工程Ａ〜工程Ｍごとに、監視制御装置１２とＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ：programmable logic controller）１３とが配置され、監視制御装置１２は、ＰＬＣ１３を監視・制御するとともにＰＬＣ１３を通じて得た製造実績データを収集して蓄積する監視制御部１０と、監視制御装置１２にログされている各工程の実績データをサーバ２１がネットワーク１１に接続されているルータ(図示せず)を介して収集し、当該実績データをデータベース(ＤＢ：database)２２に格納するデータ収集部２０と、インターネット等のグローバルなネットワーク３１を介してサーバ２１経由でデータ収集部２０に接続されるウェブ端末３２を持ち、ウェブ端末３２内に格納されたプログラムを基にサーバ２１経由でＤＢ２２に格納された実績データを参照して品質の分析を行う品質分析部３０とで構成されている。なお、データ収集部２０は、具体的にはサーバ２１のデータベースサーバ機能によりデータ収集を行うようにしているが、サーバ２１はウェブサーバ機能も有するよう構成されている。また品質分析部３０は、具体的にはコンピュータ機能を有するウェブ端末３２をクライアントとし上記サーバ２１に接続されるクライアント・サーバシステムにより構成されＳＰＣ(統計的工程管理)による品質分析を行うもので、ウェブ端末３２では、上述したようにJIS Z 9021に標準化されているXbar-R管理図、X-Rs管理図などの管理図を作成して画面表示する。図中におけるＳＰＣ監視画面３３はXbar-R管理図を作成して表示した例を示すものである。

図２は、本発明の実施形態に係るＳＰＣによる品質管理方法を具現する監視ロジックによる判定テーブルを示す図である。図２に示す本発明における監視ロジックによる判定テーブルは、No.1〜No.8に区分された８個の監視ロジックを複数のグループ（具体的には３つのグループ）に分けて定義している。すなわち、８個の監視ロジックのうち、監視ロジックNo.1〜4 を管理図境界線グループ(監視ロジックグループ１)として定義し、また８個の監視ロジックのうち、監視ロジックNo.5〜6 を傾向監視グループ(監視ロジックグループ２)として定義し、また８個の監視ロジックのうち、監視ロジックNo.7〜8 を規格線管理グループ(監視ロジックグループ３)として定義している。

ここで注意すべきは、上述した監視ロジックグループ内の各監視ロジックに対し上位／下位（優先度高い／低い）のランク付けをしたことである。しかし、監視ロジックグループ間には、上述の上位／下位（優先度高い／低い）の概念を導入しないようにしたことである。

次に、監視ロジックグループ内における各監視ロジックの上位／下位（優先度高い／低い）のランク付け例について説明する。監視ロジックグループ１（管理図境界線グループ）では、監視ロジック１>監視ロジック２>監視ロジック３>監視ロジック４としてランク付けし、また監視ロジックグループ２（傾向監視グループ）では、監視ロジック５>監視ロジック６としてランク付けし、また監視ロジックグループ３（傾向監視グループ）では、監視ロジック７>監視ロジック８としてランク付けする。なお、上記ランク付け例は単なる例示であり、監視ロジックグループ内の各監視ロジックにおける上位／下位（優先度高い／低い）の順番（ランク付け）を定義により変更可能にしている。

したがって、各監視ロジックグループの中で、上位の（優先度が高い）監視ロジックに
よる判定を行った結果でアラームが発生（アラームを検出）したときには、判定はその時点の監視ロジックで止め、それ以降、その監視ロジックグループ内におけるその他の監視ロジックによる判定を行わない。これは、上位の（優先度が高い）監視ロジックでアラームが発生した場合、下位の（優先度が低い）監視ロジックでアラームを発生させても意味が無いからであり、下位の監視ロジックでの無駄なアラームの発生を防ぐためである。そうして図１に示す品質分析部３０から監視制御部１０に対しアラームを検出した監視ロジックの内容をフィードバックし、製造現場における監視制御装置１２に対して早期に対策を講じるよう指示する。なお、図２に示した各監視ロジックグループ内の判定種別の内容自体は、図４に示したJIS Z 9021に定義されている監視ロジックと同様であるのでここでの説明を省く。

図３は、本発明の実施形態に係るＳＰＣによる品質管理方法に基づいて判定を行う場合の動作フローを示す図である。図３に示す判定動作は、図１に示した品質管理システムの品質分析部３０で実行されるものである。上述したように図１の品質分析部３０は、ウェブ端末３２内に格納されたプログラムを基にサーバ２１経由でデータ収集部２０のＤＢ２２に格納された実績データを参照して品質の分析を行う。図３のステップS1では、Xbar-R管理図、X-Rs管理図などの管理図表現（監視ロジックグループごと）に採取された実績データの標本（サンプル）を判定するために必要なデータをウェブ端末３２内のワークメモリ（図示せず）から読み込む。ステップS2では、設定された監視ロジックグループ内の優先順位に従って、つまり図示例では、監視ロジックグループ１（管理図境界線グループ）の監視ロジック１の判定処理を実行する。図２に示した監視ロジック１における判定種別「管理限界外」に基づいて、実績データ中の標本を判定する。ステップS3では、ステップS2の判定処理に基づいてアラームを検出するかを判断し、アラーム検出（アラーム有り）でなければ、次のステップS4に進み、設定された優先順位に従って、図示例では、監視ロジックグループ１の監視ロジック２の判定処理を実行する。図２に示した監視ロジック２における判定種別「連続７点が中心線の片側」に基づいて、実績データ中の標本を判定する。ステップS5では、ステップS4の判定処理に基づいてアラームを検出するかを判断し、図示例ではアラーム検出（アラーム有り）であるため、ステップS6に進み、アラームデータ管理関数Call(この関数Callはアラーム検出のログを取るためのプログラムの呼出し)を行って、検出したアラームのログを実行する。そして、警報を通知(製造現場の担当者へのメール、監視制御装置の表示盤などに)する。この警報通知を行った場合には、監視ロジックグループ１内の監視ロジック３，４の判定処理を行わずに、次の監視ロジックグループへ判定処理を進める。

すなわち、監視ロジックグループ１内の監視ロジック２においてアラーム有り（検出）となったため、監視ロジックグループ１の監視ロジック３，４の判定処理（ステップS7〜S10）を実質なにも行わず、次のステップS11で、監視ロジックグループ２（傾向監視グループ）における監視ロジック５の判定処理を実行する。すなわち、ステップS11では、図２に示した監視ロジック５における判定種別「上昇傾向にある」に基づいて、実績データ中の標本を判定する。ステップS12では、ステップS11の判定処理に基づいてアラームを検出するかを判断し、アラーム検出（アラーム有り）でなければ、次のステップS13に進み、設定された優先順位に従って、図示例では、監視ロジックグループ２の監視ロジック６の判定処理を実行する。すなわち、ステップS13では、図２に示した監視ロジック６における判定種別「下降傾向にある」に基づいて、実績データ中の標本を判定する。ステップS14では、ステップS13の判定処理に基づいてアラームを検出するかを判断し、アラーム検出（アラーム有り）でなければ、次のステップS15に進む。なお、図示していないが、監視ロジックグループ２（傾向監視グループ）における監視ロジックにおいて、アラームが検出されたら、上記ステップS6と同様、アラームデータ管理関数Callを行って、検出したアラームのログを実行する。そして、警報を通知し、この警報通知を行った場合には、監視ロジックグループ２内の他の監視ロジックの判定処理を行わずに、次の監視ロジックグ
ループへ判定処理を進める。

次のステップS15では、監視ロジックグループ３（規格線管理グループ）における監視ロジック７の判定処理を実行する。すなわち、ステップS15では、図２に示した監視ロジック７における判定種別「規格外の点が多い」に基づいて、実績データ中の標本を判定する。ステップS16では、ステップS15の判定処理に基づいてアラームを検出するかを判断し、アラーム検出（アラーム有り）でなければ、次のステップS17に進み、設定された優先順位に従って、図示例では、監視ロジックグループ３の監視ロジック８の判定処理を実行する。すなわち、ステップS17では、図２に示した監視ロジック８における判定種別「規格値近辺に単独点」に基づいて、実績データ中の標本を判定する。ステップS18では、ステップS17の判定処理に基づいてアラームを検出するかを判断する。なお、図示していないが、監視ロジックグループ３（規格線管理グループ）における監視ロジックにおいて、アラームが検出されたら、上記ステップS6と同様、アラームデータ管理関数Callを行って、検出したアラームのログを実行する。そして、警報を通知し、この警報通知を行った場合には、監視ロジックグループ３内の他の監視ロジックの判定処理を行わずに、次の処理に進めることになる。ステップS18でアラーム検出（アラーム有り）でなければ、次のステップS19に進む。ステップS19では、表示グループ内で各アイテムごとに繰り返しの処理が行われ、この繰り返しの処理が終了すれば図３に示す全ての処理を終了する。

１０ 監視制御部
１１ ローカルネットワーク(ＬＡＮ)
１２ 監視制御装置
１３ ＰＬＣ(programmable logic controller）
２０ データ収集部
２１ サーバ
２２ データベース
３０ 品質分析部
３１ グローバルネットワーク(インターネット)
３２ ウェブ端末
３３ ＳＰＣ監視画面

Claims (9)

1. ＳＰＣによる品質管理を行う際に使用する監視ロジックを、複数のグループにグルーピングし、該グルーピングした監視ロジック内における判定で異常が検出された場合は、当該グループ内の他の監視ロジックについて判定を実施せずに、異なるグループに移行し、当該異なるグループ内の監視ロジックによって判定を行うことを特徴とするＳＰＣによる品質管理方法。
2. 前記監視ロジックを、管理図境界線グループ、傾向監視グループ、規格線管理グループの３つにグルーピングしたことを特徴とする請求項１記載のＳＰＣによる品質管理方法。
3. 前記グルーピングした監視ロジック内における判定で異常が検出されたとき、アラームデータ管理関数Callを行ってアラーム検出をログすることを特徴とする請求項１または２記載のＳＰＣによる品質管理方法。
4. 前記アラーム検出をログする場合には、所定の部署に警告通知することを特徴とする請求項３記載のＳＰＣによる品質管理方法。
5. 前記複数のグループのそれぞれの監視ロジックに優先順位付けを施したことを特徴とする請求項１または２記載のＳＰＣによる品質管理方法。
6. 前記優先順位付けの定義を変更して前記優先順位を変更可能としたことを特徴とする請求項５記載のＳＰＣによる品質管理方法。
7. ＳＰＣによる品質管理を行う際に使用する監視ロジックを、複数のグループにグルーピングするグルーピング手段と、該グルーピング手段によりグルーピングされた監視ロジック内における判定で異常が検出された場合は、当該グループ内の他の監視ロジックについて判定を実施せずに、異なるグループに移行する監視ロジック判定手段と、を備え、前記監視ロジック判定手段による判定で異常が検出されたときは、移行したグループ内の監視ロジックによって判定を行うことを特徴とするＳＰＣによる品質管理装置。
8. 前記監視ロジック判定手段による判定で異常が検出されたとき、アラームデータ管理関数Callを行ってアラーム検出をログするアラーム検出ログ手段を有することを特徴とする請求項７記載のＳＰＣによる品質管理装置。
9. 前記アラーム検出ログ手段によりログされた場合には、所定の部署に警告通知する警告通知手段を有することを特徴とする請求項８記載のＳＰＣによる品質管理装置。