JP5643387B2 - 対象装置のベースライン予知保全方法及びそのコンピュータプログラム製品 - Google Patents

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Description

本発明は、予知保全(Predictive Maintenance;PdM)方法及びそのコンピュータプログラム製品に関し、特に、仮想計測技術に基づく対象装置(Target Device;TD)のベースライン予知保全(Baseline Predictive Maintenance;BPM)方法及びそのコンピュータプログラム製品に関する。
生産機械は、如何なる製造工場にも欠かせない部分である。生産機械におけるユニット、モジュール又は装置(例えば、ヒーター、圧力モジュール、スロットルバルブ(Throttle Valve)等)の故障は、生産異常を引き起こし、不具合な製品品質及び/又は生産能力の低下を引き起こすため、重大な損失をもたらす。
一般的に、上記問題を解決する最もよく使われる方法は、定期的な予防保全(Preventive Maintenance;PM)である。即ち、プリセット時間間隔で保全の関連作業を実行する。このプリセット時間間隔は、基本的に対象装置(TD)の平均故障時間間隔(Mean Time between Failure;MTBF)により決められる。従って、適宜なPM計画を如何に手配するかは、常に工場における肝心な議題である。適宜でない定期的PM計画は、修理コストを増加させたり生産能力を低下させたりする。
機械の保全計画を改善してウェハ工場のパフォーマンスを高めるために、国際半導体技術製造協会(International Sematech Manufacturing Initiative;ISMI)は、予知予防保全(Predictive and Preventive Maintenance;PPM)の指標を提出する。ISMIに定義されるように、PPMは、予防保全(PM)、状態監視保全(Condition−based Maintenance;CbM)、予知保全(Predictive Maintenance;PdM)、事後保全(Breakdown Maintenance;BDM)を含む。ISMIは、CbM及びPdMの技術が開発されるべきであり、単一のモジュール又は複数のモジュールの形で用いられることにより、エンドユーザーにこれらの技術を効果的に利用させることを主張する。CbMは、「機械が間もなく廃棄になること、又は機械の性能が悪化しつつあることを指摘する1つ又は複数の指標が現れる場合に保全を行う」と定義される。障害検出・分類(Fault Detection and Classification;FDC)は、CbMに関連する方法であり、「機械及び工場のデータを監視・制御して機械の健康状態を評価し、障害が検出される時に警報を発し、及び/又は機械のスイッチを切る」と定義される。一方、PdMは、予測モデルを適用する技術として、設備の状態情報と保全情報との間の繋がりを調べて、機械又は対象装置(TD)の残存耐用年数(Remaining Useful Life;RUL)を予測して、計画外のシャットダウンによる保全事件を減らす目標を達する。
従来のFDC方法のほとんどは、まず、監視・制御される必要のある対象装置(TDs)及び対象装置に関連するキーパラメータを探し、そして、統計的プロセス制御(Statistical Process Control;SPC)方法を適用して障害を検出する。図1を参照されたい。図1は、プラズマ強化化学蒸着(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition;PECVD)機械のスロットルバルブ(Throttle Valve)角度を示すSPC管理図であり、監視・制御される対象装置(TD)が、スロットルバルブの角度である。しかしながら、実際の状況において、異常は、単に対象装置(即ち、スロットルバルブ)そのものに起因するだけでなく、他の対象装置(即ち、スロットルバルブ)に関連するプロセスパラメータの影響により引き起こす可能性もある。図1に示すように、スロットルバルブの角度は、中心点が27度であり、修理エンジニアに定義されるように、その上方管理限界(Upper Control Limit;UCL)及び下方管理限界(Lower Control Limit;LCL)がそれぞれ32度、22度であり、合計で450個のサンプルが監視・制御される。この従来のSPC方法は、範囲1、2、4におけるサンプルが外れ値(Outlier)であり、範囲3におけるサンプルが管理限界内にあると推定する。詳しく点検された結果、範囲2、4におけるサンプルは、確かに異常であり、その異常は、スロットルバルブの故障により引き起こされる。範囲1におけるサンプルということになると、その異常は、スロットルバルブでなく、関連プロセスパラメータである「アンモニア(Ammonia;NH)」により引き起こされる。範囲3におけるサンプルの外れは、関連プロセスパラメータである「圧力」に起因する。従って、従来のSPC方法は、範囲1、3におけるサンプルの障害を検出し診断することができない。
従って、上記従来技術の欠点を克服する対象装置のベースライン予知保全方法及びそのコンピュータプログラム製品を必要とする。
従って、本発明は、仮想計測技術に基づく対象装置のベースライン予知保全方法及びそのコンピュータプログラム製品を提供することを目的として、これにより、対象装置の健康状態を推論し、対象装置(TD)の残存耐用年数(RUL)を予測して、従来技術の欠点を克服する。
本発明の一態様によると、対象装置のベースライン予知保全方法を提供する。この対象装置のベースライン予知保全方法において、まず、対象装置の、保全された直後に複数のワークピースを産出する際に発生する複数の新たなサンプルを集める。次に、対象装置が新しいワークピースを産出する際に発生する新しいワークピースのサンプルを集め、各新たなサンプル及び新しいワークピースのサンプルは、複数のパラメータを含む一組のTD関連プロセスパラメータデータ(X)と対象装置が発生する実際代表値(y)からなるペアデータを備える。次に、モデリングサンプルを用い推定アルゴリズムによりTDベースラインモデルを構築し、これらのモデリングサンプルは、複数の新たなサンプルと、新しいワークピースのサンプルと、を備える。そして、TDベースラインモデルにより新しいワークピースを産出する対象装置の健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)を算出する。健康ベースライン値は、対象装置(TD)が健康な場合に、あるべき健康な実際代表値(y)の推定値である。次に、装置の健康指数(Device Health Index;DHI)、ベースライン誤差指数(Baseline Error Index;BEI)、ベースライン個体類似度指数(Baseline Individual Similarity Indexes;ISI)を算出する。最後、判断論理及びy
Figure 0005643387
の比較を通じて、障害検出・分類(FDC)及び予知保全(PdM)の目標を達する。
一実施例において、前記推定アルゴリズムは、ニューラルネットワーク(Neural Network;NN)アルゴリズム、重回帰(Multi−Regression;MR)アルゴリズム、サポートベクターマシン(Support Vector Machines;SVM)アルゴリズム又は部分最小二乗(Partial Least Squares;PLS)アルゴリズムである。
一実施例において、前記対象装置のベースライン予知保全方法は、変換式で対象装置(TD)の実際代表値(y)を装置の健康指数(Device Health Index;DHI)に変換するステップを更に含み、変換式は、
Figure 0005643387
Figure 0005643387
は、新たなサンプルの実際代表値(y)の平均値であり、
Figure 0005643387
は、
Figure 0005643387
が対応する変換値である。
Max yは、新たなサンプルの最大の実際代表値であり、Max yT_mappingは、Max yが対応する変換値である。
Min yは、新たなサンプルの最小の実際代表値であり、Min yT_mappingは、Min yが対応する変換値である。
LSLは、下方規格限界であり、LCLは、下方管理限界であり、UCLは、上方管理限界であり、USLは、上方規格限界であり、LSL_mappingは、LSLが対応する変換値であり、LSL_mappingは、LCLが対応する変換値であり、UCL_mappingは、UCLが対応する変換値であり、USL_mappingは、USLが対応する変換値である。
一実施例において、
Figure 0005643387
である場合、対象装置(TD)は、健康で正常に動作し、UCL_mapping>DHI>USL_mapping(又はLCL_mapping>DHI>LSL_mapping)である場合、対象装置(TD)は、既に病気になり、対象装置(TD)の残存耐用年数(Remaining Useful Life;RUL)が切れた後では、対象装置(TD)が動作できなくなり、USL_mapping>DHI>Max yT_mapping(又はLSL_mapping>DHI>Min yT_mapping)である場合、TDは、既に死亡しており、直ちに修理される必要がある。
一実施例において、前記対象装置のベースライン予知保全方法は、変換式で対象装置(TD)の実際代表値(y)及び健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)をベースライン誤差指数(BEI)に変換するステップを更に含み、変換式は、
Figure 0005643387
Specは、対象装置(TD)の規格であり、HardSpecは、TDの厳格な規格であり、Max yは、新たなサンプルが変換された後のyの最大値であり、ZERO_mappingは、yがゼロである場合に対応する変換値であり、Spec_mappingは、Specが対応する変換値であり、
Figure 0005643387
が対応する変換値であり、Max yE_mappingは、Max yが対応する変換値である。
一実施例において、ZERO_mapping>BEI>Spec_mappingである場合、対象装置(TD)は、健康で正常に動作し、
Figure 0005643387
である場合、対象装置(TD)は、既に病気になり、対象装置(TD)の残存耐用年数(RUL)が切れた後では、対象装置(TD)が動作できなくなり、
Figure 0005643387
である場合、対象装置(TD)は、既に死亡しており、直ちに修理される必要がある。
一実施例において、前記対象装置のベースライン予知保全方法は、複数の新たなサンプルのTD関連プロセスパラメータデータ(X)の各パラメータに対して、その平均値及び標準偏差を計算し標準化の動作をして、新しいワークピースのサンプルのTD関連プロセスパラメータの各パラメータのベースライン個体類似度指数(Baseline Individual Similarity Indexes;ISI)を得るステップを更に含む。
一実施例において、DHI≧DHIで且つ対象装置(TD)関連プロセスパラメータにおける各ISIの何れもそのISIB_Tより小さい場合、対象装置(TD)が健康であり、且つTD関連プロセスパラメータが対応する素子の何れも正常に動作することを表し、DHI≧DHIで且つTD関連プロセスパラメータのISIの少なくとも1つがそのISIB_Tより大きいか又は等しい場合、対象装置(TD)は、正常であるが、その関連プロセスパラメータが対応する素子の少なくとも1つが異常で検査すべきであり、DHI<DHIで且つBEI≧BEIであり、又はDHI<DHIで且つ対象装置(TD)関連プロセスパラメータにおけるISIの少なくとも1つがそのISIB_Tより大きいか又は等しい場合、対象装置(TD)が正常であるが、対象装置(TD)関連プロセスパラメータが対応する値の少なくとも1つが異常であるため、管理外れ(Out Of Control;OOC)となることを表し、検査すべきであり、DHI<DHIでBEI<BEIで且つ対象装置(TD)関連プロセスパラメータにおけるISIの何れもそのISIB_Tより小さい場合、対象装置(TD)が異常であり、且つその異常がそれ自身に起因することを表し、修理の動作を直ちにすべきである。DHIは、DHI閾値であり、BEIは、BEI閾値であり、ISIB_Tは、ISI閾値である。
一実施例において、前記対象装置のベースライン予知保全方法は、モデリングサンプルから前記新しいワークピースのサンプルを削除するステップを更に含む。
一実施例において、前記対象装置のベースライン予知保全方法は、対象装置が次の新しいワークピースを産出する際に発生する、その前の新しいワークピースのサンプルと組成元素が同じである次の新しいワークピースのサンプルを集めるステップと、次の新しいワークピースのサンプルをモデリングサンプルに加え、モデリングサンプルを用いて推定アルゴリズムによりTDベースラインモデルを新たに構築するステップと、TDベースラインモデルにより、次の新しいワークピースを産出する対象装置の健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)を算出するステップと、次の新しいワークピースのサンプルの
Figure 0005643387
を計算するステップと、を更に含み、連続する2つの新しいワークピースのサンプル(前記ワークピースのサンプルと次のワークピースのサンプル)のyの何れも閾値(yE_T)より大きい場合、予測アルゴリズムによって対象装置の残存耐用年数(RUL)を予測し、この予測アルゴリズムは、線形カーブフィッティング(Linear Curve Fitting;LCF)法又は回帰に基づく指数カーブフィッティング(Exponential Curve Fitting;ECF)法のようなカーブフィッティング法、或いは自己回帰統合移動平均法(Auto−Regressive Integrated Moving Average;ARIMA)又は残存耐用年数の予測能力を有する他のアルゴリズムのような時系列予測法を採用してよい。
一実施例において、前記対象装置のベースライン予知保全方法は、前記対象装置(TD)が発生する健康な複数のヒストリカルサンプルを集めるステップと、ヒストリカルサンプルをモデリングサンプルに加えるステップと、を更に含み、これらのヒストリカルサンプルは、この対象装置が健康状態にある場合にそれぞれ複数のヒストリカルワークピースを産出してから発生するものであり、新たなサンプルと組成元素が同じである。
一実施例において、前記対象装置のベースライン予知保全方法は、例えばダイナミックムービングウィンドウ(Dynamic Moving Window;DMW)方法によってこれらのヒストリカルサンプルから、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを選別するステップを更に含む。
本発明のさらに他の態様によると、コンピュータプログラム製品を提供する。コンピュータはこのコンピュータプログラム製品をロードし実行すると、前記対象装置のベースライン予知保全方法を完成させることができる。
従って、本発明の実施例を適用すると、対象装置(TD)の健康状態を効果的に推論し、その残存耐用年数(RUL)を予測することができる。
下記図面の説明は、本発明の前記又は他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
プラズマ強化化学蒸着(PECVD)機械のスロットルバルブ角度を示すSPC管理図である。 本発明のBPM方法を実施するBPMシステム仕組みを示す模式図である。 本発明の一実施例によりTDベースラインモデルの構築に必要なサンプルを集めるステップを示すフロー図である。 本発明の別の実施例によりTDベースラインモデルの構築に必要なサンプルを集めるステップを示すフロー図である。
Figure 0005643387
を中間基準値とするyのSPC管理図の構造を示す。
0を底基準値とするyのSPC管理図の構造を示す。 本発明の実施例によりTDベースラインモデル104を生じ、FDC部分を行うのに必要な情報であるDHI、BEI、ISI
Figure 0005643387
を算出することを示すフロー図である。
本発明による対象装置を示す状態図である。 本発明の実施例によるRUL予測モデルを示す動作模式図である。 本発明の一適用例によりFDC部分を行う結果を示す。 本発明の適用例による予防保全(PM)期間全体のベースライン予知保全(BPM)関連データ及び指標値を示す。 本発明の適用例において簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用する場合のPM期間全体のBPM関連データ及び指標値を示す。 本発明の適用例において簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用しない場合のPM期間全体のBPM関連データ及び指標値を示す。
ここで本発明の実施例を詳しく参照し、その例は、図面とともに説明される。図面で用いられる同じ素子符号は、なるべく同じ又は類似のユニットを指す。
本発明は、仮想計測技術に基づく装置の健康なベースライン予知保全(BPM)方法及びそのコンピュータプログラム製品を提出する。このBPM方法は、FDCという能力だけでなく、PdMという能力も有する。図2を参照されたい。図2は、本発明のBPM方法を実施するBPMシステム仕組みを示す模式図である。このBPMシステムは、FDC部分と、PdM部分と、を具備する。FDC部分は、健康なベースラインモデル100と、装置の健康指数(Device Health Index;DHI)機構110と、ベースライン誤差指数(Baseline Error Index;BEI)機構112と、FDC論理120と、を備える。健康なベースラインモデル100は、対象装置(TD)のベースラインモデル104と、ベースライン個体類似度指数(Baseline Individual Similarity Index;ISI)モデル108と、を含む。PdM部分は、残存耐用年数(RUL)の予測130を備える。以下にそれぞれ各モジュール及びモデルを説明する。
TDベースラインモデル104
TDベースラインモデル104は、主に対象装置(例えば、スロットルバルブ)の健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)を生じることに用いられる。対象装置の「健康ベースライン値」は、一組の対象装置(TD)関連プロセスパラメータ(X、例えば、「アンモニア」、「シラン(SiH)」、「圧力」、「無線周波数(RF)パワー」等)を用いて新しいワークピース(Workpiece)を産出する場合、対象装置(TD)が健康な場合に、あるべき実際代表値の予測値を表すが、実際代表値(例えば、スロットルバルブの角度)が、yで示される。つまり、対象装置(TD)により新しいワークピースを産出する実際代表値(y)と
Figure 0005643387
との間の偏差が大きすぎる場合、対象装置(TD)が異常であり、この異常の原因を調べる必要があることを表す。「TD関連プロセスパラメータ」とは、対象装置(TD)そのものの実際代表値でなく、対象装置(TD)と因果関係のあるプロセスパラメータを指す。
図3A、図3B及び図6を参照されたい。図3A、図3Bは、それぞれ本発明の2つの実施例によりTDベースラインモデル104の構築に必要な複数のモデリングサンプルを集めるステップを示すフロー図である。図6は、本発明の実施例によりTDベースラインモデル104を生じ、FDC部分を行うのに必要な情報であるDHI、BEI、ISI及び
Figure 0005643387
を算出することを示すフロー図である。図3Aには、オフライン操作200及びオンライン操作210を行うが、図3Bには、オンライン操作210のみを行う。本発明において、TDベースラインモデルの構築に必要なモデリングサンプルは、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプル(オフライン操作200)、複数の新たなサンプル(オンライン操作210)及び新しいワークピースのサンプル(ステップ302)のような三種類の源から得られて、そのうち、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルが、モデリングサンプルとなるように選択的に加えられてよい。簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用する目的は、モデリングサンプルの動作空間(Operating Space)を強化するとともにモデリングデータのノイズを低下させて、予測精度の向上を可能にすることにある。しかしながら、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルが取得しにくいため、まだ簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルがない際に、複数の新たなサンプルを採用して行ってもよい。つまり、オンライン操作210を選択的に行って、ヒストリカルサンプルをモデリングサンプルとするかどうか選択してよい。
図3Aに示すように、本実施例のTDベースラインモデル104の構築に必要な複数のモデリングサンプルを集めるステップは、「重要なサンプルの保存(Keep−Important−Sample;KIS)」方法を行うことで簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを選び取るオフライン操作200と、対象装置(TD)の、保全された直後に発生する複数の新たなサンプルを集めるオンライン操作210と、2つの段階を備える。各組の簡潔で健康なヒストリカルサンプルも新たなサンプルも、対象装置(TD)の実際代表値(y)とそれに対応する対象装置(TD)関連プロセスパラメータデータ(X)とのペアデータを含む。オフライン操作200において、KIS方法は、ステップ202と204を有する。ステップ202は、各ヒストリカルサンプルの適宜性を確保して、健康なヒストリカルサンプルを集めることに用いられる。健康なヒストリカルサンプルは、対象装置が健康状態にある場合に発生され、且つそのデータ品質が優れた。「健康状態」とは、対象設備が正常に動作する場合に表れる行動ということであり、これは、本分野の専門家に相談して分かれる。「データ品質が優れた」とは、集められる対象設備及びこれと因果関係のあるパラメータが正常に動作する場合に表れる行動データ品質が優れたということであり、即ち、人為的な過失又は他の異常状況のある場合に集められるデータがない。注意すべきなのは、オンライン操作210において、保全された直後の集める対象装置(TD)は、「健康状態」にあるため、この時に発生する新たなサンプルの何れも健康なサンプルとみなされてよい。
そして、オフライン操作200は、多すぎるサンプルでモデリングすることによりモデル精度に影響を与えることを避けるように、ステップ204を選択的に行って、ステップ202で選び取られた多くの健康なヒストリカルサンプルから、代表的な簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを選んでよい。ステップ204は、ダイナミックムービングウィンドウ(DMW)方法を用いてサンプル選別を行ってよいが、他のサンプル選別方法を用いてもよいため、本発明の実施例は、これに限定されない。このDMW方法において、DMWに新たなサンプルデータが加えてある場合、まず、ウィンドウ内の全てのサンプルデータに対して群分けという分析を行って、特性の近いサンプルデータを同一の群に分類させる。そして、それぞれの群におけるサンプルデータの数を点検する。最大の群におけるサンプルデータの数がプリセット閾値より大きい場合は、最大の群に特性の近いサンプルデータが多すぎることを示すため、この最大の群における最も古いサンプルデータを廃棄してよい。最大の群のサンプルデータの数がプリセット閾値より小さいか又は等しい場合は、最大の群におけるサンプルデータがかなり独特であることを示すため、保留されて予測モデルの構築又は更新に用いなければならない。このDMW方法は、発明者の論文(W.−M.Wu,F.−T.Cheng and F.−W.Kong,「A Dynamic−Moving−Window Scheme for Virtual−Metrology Model Refreshing,」IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing,vol.25,pp.238−246,May 2012)を参考して、この論文が、ここで引用の方式で本発明に合併される。また、モデリングに用いようとする簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルも複数の新たなサンプルも、標準化モジュール102と106を介してそのX及びyを標準化する必要がある(Z分数)。
オンライン操作210は、対象装置(TD)が保全された直後に行われる。オンライン操作210は、対象装置(TD)の、保全が完了した直後に発生する新たなサンプルを集めるステップ212を行うステップと、集められた新たなサンプルの数がモデリングに足りるかどうか検査するステップ214を行うステップと、ステップ214の結果が「はい」である場合、集められた複数の新たなサンプルを簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルに加えてモデリングサンプルとするステップ216を行うが、ステップ214の結果が「いいえ」である場合、ステップ212を繰り返し行うステップと、を含む。ここまで一部分のモデリングサンプルの集めが完了する。
経験法則によると、TDの健康なベースラインモデル100の構築に必要なモデリングサンプルの数量は、約TD関連プロセスパラメータデータ(X)におけるパラメータの数の10倍となり、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルと複数の新たなサンプルの数量比率は、約3:1となる。ステップ216において発生する全てのモデリングサンプル(複数の新たなサンプル及び簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプル)は、何れもTDベースラインモデル104を構築することに用いられる。従って、TDベースラインモデル104は、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルの情報だけでなく、対象装置(TD)の、保全が完了した直後に発生する複数の新たなサンプルの情報も含む。
上述したように、複数の新たなサンプルが健康なサンプルとみなされてよいため、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルが取得しにくい場合、本発明の別の実施例は、複数の新たなサンプル及び新しいワークピースのサンプルのみをTDベースラインモデルの構築に必要なモデリングサンプルとする。図3Bに示すように、ステップ214の結果が「はい」である場合、集められた複数の新たなサンプルをモデリングサンプルとするステップ218を行う。
TDベースラインモデル104の構築及び実行ということになると、後で説明される。
ISIモデル108
ISIモデル108は、主に以前の米国特許文献第7,593,912号に教示されるISI技術を参考して構築され、それは、新しいワークピースの産出に用いられる対象装置(TD)関連プロセスパラメータデータ(X)における各パラメータを、複数の新たなサンプルの対象装置(TD)関連プロセスパラメータデータ(X)における対応するプロセスパラメータの平均値及び標準偏差に対して標準化ステップを行って、各プロセスパラメータの個体類似度指数(Individual Similarity Indexes;ISI)が得られ、プロセスパラメータの変動の大きさを把握する。以前の米国特許文献第7,593,912号は、ここで引用の方式で本発明に合併され、本発明と同じ譲受人を有する。注意すべきなのは、本実施例は、対象装置(TD)の、保全が完了した直後に発生する複数の新たなサンプルの情報のみを用いてISIモデル108を構築するため、所定の保全周期のISIの健康ベースラインを生じる。
DHI機構110
一般的には、オンラインSPC方法は、生産期間の製品の品質状態の検出に用いられ、プロセスが統計の管理外れとなる場合に必要な行動を取る。DHI機構110は、オンラインSPCの概念を適用して
Figure 0005643387
をDHIに変換し、
Figure 0005643387
は、全ての複数の新たなサンプル(ステップ212で得られた)のyの平均値を表し、yは、対象装置(TD)が新しいワークピースを産出する際に発生する実際代表値である。注意すべきなのは、本実施例は、対象装置(TD)の、保全が完了した直後に処理される複数の新たなサンプルの情報のみを用いてDHI機構110を構築して、所定の保全周期のDHIの健康ベースラインを生じることを可能にする。
図4を参照されたい。図4は、
Figure 0005643387
を中間基準値とするyのSPC管理図の構造を示し、対象装置(TD)により発生する実際代表値の最小y(Min y)、下方規格限界(Lower Spec Limit;LSL)、下方管理限界(Lower Control Limit;LCL)、
Figure 0005643387
、上方管理限界(Upper Control Limit;UCL)、上方規格限界(Upper Spec Limit;USL)及び対象装置(TD)により発生する実際代表値の最大y(Max y)がそれぞれ対応する値であるMin yT_mapping、LSL_mapping、LCL_mapping
Figure 0005643387
、UCL_mapping、USL_mapping、Max yT_mappingは、それぞれ0、0.3、0.7、1、0.7、0.3、0であることを指し示めす。上記UCL、LCL、USL、LSL等の4つの規格の定義は、対象装置(TD)の物理特性によって異なる。スロットルバルブにとって、UCL及びLCLは、基準点±5度であり、USLは、50度であり、LSLは、20度である。物理特性について言えば、スロットルバルブの開度が50より大きいか又は20より小さい場合、その抽気の効率は、悪くなるが、スロットルバルブの開度が基準点+5度より大きいか又は基準点−5度より小さい場合、その健康状況に注意する必要がある。UCL、LCL、USL、LSLは、従来のSPCのよく使われる技術手段であるため、ここで繰り返して説明しない。
Min yT_mapping、LSL_mapping、LCL_mapping
Figure 0005643387
、UCL_mapping、USL_mapping、Max yT_mappingの数値(それぞれが0、0.3、0.7、1、0.7、0.3、0)を前記公式(1)に代入して、図4の上半分のyをDHIに変換できる公式は、下記の通りである。
Figure 0005643387
同様の方式で前記公式(2)により、図4の下半分のyをDHIに変換できる公式は、下記の通りである。
Figure 0005643387
本実施例において、UCL/LCL及びUSL/LSLは、対象装置(TD)のプロセス規格(Process Spec)及び厳格な規格(Hard Spec)に対応し、そのDHIに関連する値がそれぞれ0.7、0.3である。上記定義によって、下記の記述が得られる。
Figure 0005643387
である場合、対象装置(TD)は、健康で正常に動作する。
UCL_mapping(例えば、0.7)>DHI>USL_mapping(例えば、0.3)(又はLCL_mapping(例えば、0.7)>DHI>LSL_mapping(例えば、0.3)である場合、対象装置(TD)は、既に病気になり、その残存耐用年数(RUL)が切れた後では、対象装置(TD)が動作できなくなる。
USL_mapping(例えば、0.3)>DHI>Max yT_mapping(例えば、0)(又はLSL_mapping(例えば、0.3)>DHI>Min yT_mapping(例えば、0)である場合、対象装置(TD)は、既に死亡しており、直ちに修理される必要がある。
BEI機構112
BEI機構112は、y
Figure 0005643387
との間の差分
Figure 0005643387
をBEI値に変換することに用いられる。図5を参照されたい。図5は、0を底基準値とするyのSPC管理図の構造を示し、y=0、Spec(規格)、
Figure 0005643387
、最大y(Max y)がそれぞれ対応する変換値であるZERO_mapping、Spec_mapping
Figure 0005643387
、Max yE_mappingは、それぞれ1、0.7、0.3、0であることを指し示めす。Spec及びHardSpecは、対象装置の物理特性によって異なる。スロットルバルブにとって、Specは、5であり、HardSpecは、50であり、この2つの値は、本分野の専門家に相談することで取り決められることができる。Spec及びHardSpecは、従来のSPCのよく使われる技術手段であるため、ここで繰り返して説明しない。ZERO_mapping、Spec_mapping
Figure 0005643387
、Max yE_mappingを前記公式(3)に代入して、yをBEIに変換する公式は、下記の通り獲得できる。
Figure 0005643387
上記定義によって、下記記述が得られる。
ZERO_mapping(例えば、1)>BEI>Spec_mapping(例えば、0.7)である場合、対象装置(TD)は、健康で正常に動作する。
Figure 0005643387
である場合、対象装置(TD)は、既に病気になり、その残存耐用年数(RUL)が切れた後では、対象装置(TD)が動作できなくなる。
Figure 0005643387
である場合、対象装置(TD)は、既に死亡しており、直ちに修理される必要がある。
FDC論理120
図2の右半分に示すように、FDC論理120は、前記DHI、BEI、ISIを対象装置(TD)の健康状態に変換することに用いられる。FDC論理120を適用する前に、まず、DHI、BEI及びISIの閾値(DHI、BEI、ISIB_T)を指定すべきである。図4及び図5に示すように、DHI及びBEIの健康の区間は、0.7と1との間に介在するため、DHI、BEIの閾値DHI、BEIが0.7と指定され、即ち、DHI、BEIは、LCL/UCL及びSpecによって決められる。本実施例において、複数の新たなサンプルのTD関連プロセスパラメータデータ(X)における各プロセスパラメータの6倍の標準偏差をISIの閾値と指定し、即ち、ISIB_T=6となる。FDC論理120は、下記の通りである。
DHI≧DHI(ステップ122の結果が「いいえ」)で且つ全てのISIがそのISIB_Tより小さい(ステップ124の結果が「はい」)場合、対象装置(TD)が健康であり、且つその関連プロセスパラメータデータ(X)においてパラメータが対応する素子の何れも正常に動作することを表す。
DHI≧DHI(ステップ122の結果が「いいえ」)で且つ少なくとも1つのISIがそのISIB_Tより大きいか又は等しい(ステップ124の結果が「いいえ」)場合、対象装置(TD)が正常であるが、その関連プロセスパラメータデータ(X)においてパラメータが対応する素子の少なくとも1つが異常であることを表し、検査すべきである。
DHI<DHI(ステップ122の結果が「はい」)で且つBEI≧BEI(ステップ126の結果が「いいえ」)、或いは、DHI<DHIT(ステップ122の結果が「はい」)で且つ少なくとも1つのISIがそのISIB_Tより大きいか又は等しい(ステップ126の結果が「いいえ」)場合、対象装置(TD)が正常であるが、そのTD関連プロセスパラメータデータ(X)においてパラメータが対応する素子の少なくとも1つが異常であるため、管理外れ(Out Of Control;OOC)となることを表し、検査すべきである。
DHI<DHI(ステップ122の結果が「はい」)で且つBEI<BEIで全てのISIがそのISIB_Tより小さい(ステップ126の結果が「はい」)場合、対象装置(TD)が異常であり、且つその異常がそれ自身の異常に起因することを表し、修理の動作を直ちにすべきである。
以下にTDベースラインモデル104の構築フロー、及びFDC部分の実行フローを説明する。
図2及び図6を続けて参照されたい。オフライン操作200及び/又はオンライン操作210(図3A又は図3B)、並びにISIモデル108の構築が完了した後、まず、ステップ302を行って、対象装置が新しいワークピースを産出する際に発生する新しいワークピースのサンプル、即ち、新しいワークピースに対応するTD関連プロセスパラメータデータ(X)、及びこの新しいワークピースの産出する際に発生する対象装置(TD)の実際代表値(y)を集める。次に、成功に集めるかどうか確認するステップ304を行う。ステップ304の結果が「いいえ」である場合、ステップ302を再び行う。ステップ304の結果が「はい」である場合、ステップ306を行って、標準化モジュール102及び106によりそれぞれ新しいワークピースのX及びyを標準化した後、複数のモデリングサンプルに加えて、推定アルゴリズムによりTDベースラインモデル104を新たに構築する。この推定アルゴリズムは、例えばニューラルネットワーク(Neural Network;NN)アルゴリズム、重回帰(Multi−Regression;MR)アルゴリズム、サポートベクターマシン(Support Vector Machines;SVM)アルゴリズム、部分最小二乗(Partial Least Squares;PLS)アルゴリズム又は予測能力を有する他のアルゴリズムであってよい。TDベースラインモデル104を構築するステップ302〜306は、主に以前の米国特許文献第8,095,484号に教示される全自動化型仮想計測(Automatic Virtual Metrology;AVM)技術を参考して構築され、米国特許文献第8,095,484号は、ここで引用の方式で本発明に合併される。注意すべきなのは、この以前の米国特許文献は、本発明と同じ譲受人を有する。
また、ステップ304の結果が「はい」である場合、本実施例は、ステップ312も行って、DHI機構110によりこの新しいワークピースのDHI値を算出する。ステップ306が完了した後、ステップ308を行って、新たに構築された後のTDベースラインモデル104により新しいワークピースの
Figure 0005643387
を算出し、ISIモジュール108により新しいワークピースのISI値を算出し、BEI機構112により新しいワークピースのBEI値を算出する。新しいワークピースの
Figure 0005643387
、DHI、ISI、BEIが得られた後、工程314を行って、FDC論理120により対象装置(TD)の健康状態を推論する。ステップ314が完了した後、ステップ310を行って、モデリングサンプルから新しいワークピースのサンプルを取り除いて、元のモデリングサンプルの新しさを保つ。つまり、TDベースラインモデル104を「新たに構築する」とは、モデリングデータとして、毎回の新しいワークピースのサンプル、一定の簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプル、及び複数の新たなサンプルを用いて、TDベースラインモデル104を構築することを指す。
本発明は、対象装置(TD)の健康状態を推論することができるだけでなく、対象装置(TD)の残存耐用年数(RUL)を予測することができる。以下に図2に示すようなRUL予測130を説明する。
RUL予測130
RUL予測130は、検出仕組み132と、RUL予測モデル134と、を含む。検出仕組み132は、yがyE_Sより大きいかどうか検査することに用いられる。
Figure 0005643387
であり、yE_Sは、対象装置(TD)の病気(Sick)状態を検出するためのyの閾値を表す。図7を参照されたい。図7は、本発明による対象装置を示す状態図であり、「最初」、「動作」、「動作しない」、「病気」、「死亡」の5種類の状態を含む。一般的に、対象装置(TD)は、「動作」状態にある。しかしながら、y>yE_Sである場合、対象装置(TD)は、「病気」状態に入る。もしyが再びyE_Sより小さいくなると、対象装置(TD)は、「動作」状態に戻る。逆に、対象装置(TD)の症状がより悪くなり、対象装置(TD)の得られる資源が消耗し尽くす場合、対象装置(TD)は、「死亡」状態に入り、即ち、対象装置(TD)は、既にシャットダウンする。検出仕組み132は、主に対象装置(TD)が「病気」状態にあるかどうか検出することに用いられる。誤認警報を避けるために、本実施例は、連続して2回y>yE_Sとなることが必要とし、即ち連続する2つのワークピースのyの何れもyE_Sより大きければ、対象装置(TD)が「病気」状態に入ると断定して、RUL予測モデル134を発動して対象装置(TD)のRUL(残存耐用年数)を予測しなければならない。RUL予測モデル134には、予測アルゴリズムを用いられる。その予測アルゴリズムとして、線形カーブフィッティング(Linear Curve Fitting;LCF)法又は回帰に基づく指数カーブフィッティング(Exponential Curve Fitting;ECF)法のようなカーブフィッティング法、或いは自己回帰統合移動平均法(Auto−Regressive Integrated Moving Average;ARIMA)又は残存耐用年数の予測能力を有する他のアルゴリズムのような時系列予測法を採用してよい。
昔の研究によると、大部分の電子製品の故障率関数曲線は、常に、(1)早期故障期間、(2)偶発故障期間、(3)磨耗故障期間の3つの段階がある典型的なバスタブ曲線(Bathtub Curve)を明らかに示すことを見出す。一般的に、対象装置(TD)の故障は、磨耗故障期間の段階に発生し、その故障の速度率は、時間につれて指数関数的に増加する。従って、本実施例は、回帰に基づく指数カーブフィッティング(Exponential−Curve−Fitting;ECF)法を例としてRUL予測モデル134を構築する。
図8を参照されたい。図8は、本発明の実施例によるRUL予測モデルを示す動作模式図である。まず、
Figure 0005643387
を定義し、
Figure 0005643387
は、対象装置(TD)が保全の直後に発生する複数の新たなサンプルのyの平均値及び標準偏差を表す。また、yE_S及びyE_Dでそれぞれ対象装置(TD)が「病気」及び「死亡」状態に入る場合のy値を表す。図5に示すように、yE_S=Specであり、
Figure 0005643387
以下にRUL予測モデルの動作ステップを説明する。
ステップ1:yE_Bを計算し、yE_Bに対応するサンプル番号であるkを探してから、またyE_S及びyE_Dを定義する。
ステップ2:連続する2つのワークピースのyの何れもyE_Sより大きい場合、対象装置(TD)は、「病気」状態に入り、ステップ3を行う。
ステップ3:yE_B及びyE_Sを集めECF公式を適用して、下記のように磨耗故障の方程式を得る。
Figure 0005643387
磨耗故障方程式
Figure 0005643387
が得られた後、上限(Upper−Bound;UB)方程式
Figure 0005643387
及び下限(Lower−Bound;LB)方程式
Figure 0005643387
を下記のように導出することもできる。
ステップ4:
Figure 0005643387
値がyE_Dより大きいか又は等しいまで、故障方程式
Figure 0005643387
を適用してk=kS+1から始まる
Figure 0005643387
値を予測し、対応するサンプル番号が
Figure 0005643387
と示される。そして、両側95%予測区間(two−side 95% prediction−interval(PI) formula)公式を用いて、下記方程式によってk=kS+1
Figure 0005643387
までの95%上限及び下限値を算出する。
Figure 0005643387
=kS+1から
Figure 0005643387
までの全ての95%UB及びLBが得られた後で、故障方程式
Figure 0005643387
に適用する同じECF公式及び方法によりUB方程式である
Figure 0005643387

及びLB方程式である
Figure 0005643387

を得ることができる。
ステップ5:故障方程式(4)、UB方程式(14)、LB方程式(15)を適用してyE_Dに対応するRUL、
Figure 0005643387
を求め、それらの方程式は、それぞれ下記の通りである。
Figure 0005643387
上記実施例は、コンピュータプログラム製品によって実現されることができ、コンピュータをプログラミング(programming)して上記実施例におけるステップを行うことができる複数の指令が保存される機械読み取り可能媒体を含んでよい。機械読み取り可能媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、読み出し専用ディスク、光磁気ディスク、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ(EEPROM)、光カード(optical card)又は磁気カード、フラッシュメモリ、又は如何なる電子指令の保存に適する機械読み取り可能媒体であってよいが、これらに限定されない。なお、本発明の実施例は、コンピュータプログラム製品としてダウンロードされることもでき、通信接続(例えば、ネットワーク接続のような接続)によるデータ信号を用いることでリモートコンピュータから請求のコンピュータに本発明のコンピュータプログラム製品を転移することができる。
以下に一適用例によって本発明を説明する。
本適用例は、太陽電池から製造されるPECVD機械のスロットルバルブを採用する三種類の状況がある。従って、スロットルバルブは、本適用例の対象装置(TD)である。関連分野の知識に基づいて、TDの角度は、「アンモニア」、「シラン」、「圧力」、「無線周波数パワー」の関連プロセスパラメータに影響される。
図3A及び図6に示すステップを行ってTDベースラインモデルの構築に必要な重要なモデリングサンプルを集める。本適用例において、TDの角度は、yと示され、TDに関連するプロセスパラメータデータ(X)は、「アンモニア」、「シラン」、「圧力」、「無線周波数パワー」を含む。TD関連プロセスパラメータデータ(X)のパラメータの数は、4つであるため、40(4×10)個のサンプルを用いてTDベースラインモデルを構築する必要がある。従って、2602個の健康なヒストリカルサンプルに対してダイナミックムービングウィンドウ(DMW)方法を行って、約30組の簡潔で健康なヒストリカルサンプルを選ぶ。保全の後に、オンライン操作を発動して10組の新たなサンプルを集める。30組の簡潔で健康なヒストリカルサンプル、10組の新たなサンプル、毎回集められる新しいワークピースのサンプルとともにTDベースラインモデルを構築するモデリングサンプルとして用いられる。各組のモデリングサンプルは、y及び対応するXを含む。10組の新たなサンプルは、ISIモデル、DHI機構、yE_B値を構築することに用いられる。
本適用例において、yをDHIに変換するためのMin y、LSL、LCL、
Figure 0005643387
、UCL、USL、Max yは、それぞれ0、5、22、27、32、50、90であり、yをBEIに変換するためのSpec、
Figure 0005643387
、Max yは、それぞれ5、23、63である。
TD関連プロセスパラメータデータ(X)における各パラメータの最大許容偏差は、基準値(Nominal Value)の10%である。従って、基準値の10%をISIの6倍に指定することで、ISIB_T値は、6となる。なお、DHI及びBEIを、TDが「病気」状態に入る閾値として0.7に指定する。
比較しやすいようにするために、本適用例は、また図1に示す450個のサンプルを用いる。図9を参照されたい。図9は、本発明の一適用例によるFDC部分を行う結果を示す。図9において、yの他、TDの健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)も表示され、y
Figure 0005643387
の下に、DHI、BEI、TD関連プロセスパラメータデータ(X)の全てのパラメータ値及びそのISIB_Tが表示される。図9に示す範囲11におけるサンプルを見て分かれるように、そのDHI<DHIで且つプロセスパラメータ「アンモニア」のISI(=120)は、ISIB_T(=6)より大きく、これは、TDそのものが異常であり、且つパラメータ「アンモニア」のISIの急上昇のせいで、そのOOCとなることを表し、従って、プロセスパラメータ「アンモニア」を検査すべきである。
範囲12と14における全てのサンプルは、DHI<DHIでBEI<BEIで且つ全てのISIがそのISIB_Tより小さい条件を満たし、これは、TDそのものが異常であり、且つこの異常がTDそのものに起因することを表す。
範囲13におけるサンプルは、何れもDHI>DHIで且つプロセスパラメータ「圧力」のISIがそのISIB_Tより大きい条件に該当し、これは、TDが正常であるが、プロセスパラメータ「圧力」が異常であることを表し、従って、プロセスパラメータ「圧力」を検査すべきである。
図10を参照されたい。図10は、本発明の適用例による全体の予防保全(PM)期間のベースライン予知保全(BPM)関連データ及び指標値を示す。本適用例で採用されるPM期間全体は、390個のサンプルを含み、このうちの前の10組の新たなサンプルは、ISIモデル、DHI機構、yE_B値を構築することに用いられ、本発明の各モデルにより後の380個のサンプルのBPM関連データ及び指標値を算出する。図10に示すように、老化現象のせいで、TDの角度(y)が次第に増加し、それに関連するプロセスパラメータデータ(「アンモニア」、「シラン」、「圧力」、「無線周波数パワー」)の何れもかなり安定しているため、TDの健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)も比較的に安定している。213個目のサンプルの近傍にDHI<DHIでBEI<BEIで且つ全てのISIがそのISIB_Tより小さい条件が発生するため、TDが213個目のサンプルを生じる際に「病気」状態に入り、この事件は、前記RUL予測プログラムを発動させる。前記RUL予測モデルの動作ステップが行われた後、RUL=60、
Figure 0005643387
のような結果が得られ、即ち、TDの予知の残存耐用年数(RUL)は、60個のサンプル周期であり、本適用例の各サンプル周期が約1時間である。実際に、TDは、289個目のサンプルを生じる際に「死亡」状態に入るため、TDの実際の残存耐用年数(RUL)が76(289−213)個のサンプル周期である。従って、本適用例は、かなりの程度でTDの残存耐用年数(RUL)を予測することができる。
以下に、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用してTDベースラインモデルを構築して、モデリングサンプルの動作空間(Operating Space)を強化するとともにモデリングデータのノイズを低下させて、予測精度の向上を可能にする状況を説明する。図11及び図12を参照されたい。図11は、本発明の適用例において簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用する場合のPM期間全体のBPM関連データ及び指標値を示し、図12は、本発明の適用例において簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用しない場合のPM期間全体のBPM関連データ及び指標値を示す。即ち、図11は、30組の簡潔で健康なヒストリカルサンプル及び10組の保全された直後の新たなサンプルを採用し、図12は、40組の保全された直後の新たなサンプルを採用して、それら何れも試験用の296−380個目のサンプルのTDの角度(y)、TDの健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)、それに関連するプロセスデータ(「アンモニア」、「シラン」、「圧力」、「無線周波数パワー」)が表示される。図11と図12のTDの健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)を比較して、図12のTDの健康ベースライン値(
Figure 0005643387
)の曲線は、変動が比較的に激しく、それが正確ではない。これは、図12が簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用してTDベースラインモデルを構築しないため、そのモデルの動作空間(Operating Space)が不十分となるからである。図11及び図12の左半分に示すように、図12に比べて、図11においてTDに関連するプロセスパラメータデータのピーク値の変化がより大きいため、図12のモデルの代表性が弱く、従って、簡潔で健康な複数のヒストリカルサンプルを採用してTDベースラインモデルを構築することで予測の正確性を高めることができる。
上記説明から分かれるように、本発明の実施例を適用すると、対象装置の健康状態を効果的に推論し、対象装置(TD)の残存耐用年数(RUL)を予測することができる。
本発明を実施例によって上記の通りに開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えることができるため、本発明の保護範囲は、下記請求の範囲で指定した内容を基準とする。
1、2、3、4、11、12、13、14 範囲
100 健康なベースラインモデル
102、106 標準化モジュール
104 TDベースラインモデル
108 ISIモデル
110 DHI機構
112 BEI機構
120 FDC論理
122 DHI<DHI
124 全てのISIがそのISIB_Tより小さい
126 BEI<BEIで且つ全てのISIがそのISIB_Tより小さい
130 RUL予測
132 検出仕組み
134 RUL予測モデル
200 オフライン操作
202、204、212、214、216、218、302、304、306、308、310、312、314 ステップ
210 オンライン操作

Claims (11)

  1. 対象装置(Target Device;TD)の、保全された直後に複数のワークピースを産出する際に発生する複数の新たなサンプルを集めるステップと、
    前記対象装置が新しいワークピースを産出する際に発生する新しいワークピースのサンプルを集めるステップと、
    前記複数の新たなサンプルと、前記新しいワークピースのサンプルと、を含む複数のモデリングサンプルを用い、推定アルゴリズムによりTDベースラインモデルを構築するステップと、
    前記TDベースラインモデルにより前記新しいワークピースを産出する前記対象装置の健康ベースライン値(
    Figure 0005643387
    )を算出するステップと、
    を備え、前記新たなサンプルと前記新しいワークピースのサンプルのいずれも、複数のパラメータを含む一組のTD関連プロセスパラメータデータ(X)及び前記対象装置により発生する実際代表値からなるペアデータを含み、前記健康ベースライン値は、前記対象装置(TD)が健康な場合に、あるべき健康の実際代表値の推定値である対象装置のベースライン予知保全方法。
  2. 前記推定アルゴリズムは、ニューラルネットワーク(Neural Network;NN)アルゴリズム、重回帰(Multi−Regression;MR)アルゴリズム、サポートベクターマシン(Support Vector Machines;SVM)アルゴリズム又は部分最小二乗(Partial Least Squares;PLS)アルゴリズムである請求項1に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  3. 一組の第1変換式で前記新しいワークピースのサンプルの実際代表値(y)を装置の健康指数(Device Health Index;DHI)に変換するステップを更に含み、前記第1変換式は、
    Figure 0005643387
    Max yは、前記新たなサンプルの最大の実際代表値であり、Max yT_mappingは、Max yが対応する変換値であり、
    Min yは、前記新たなサンプルの最小の実際代表値であり、Min yT_mappingは、Min yが対応する変換値であり、
    LSLは、下方規格限界であり、LCLは、下方管理限界であり、UCLは、上方管理限界であり、USLは、上方規格限界であり、LSL_mappingは、LSLが対応する変換値であり、LCL_mappingは、LCLが対応する変換値であり、UCL_mappingは、UCLが対応する変換値であり、USL_mappingは、USLが対応する変換値である)請求項1に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  4. Figure 0005643387
    である場合、前記対象装置(TD)は、健康で正常に動作し、
    UCL_mapping>DHI>USL_mapping(又はLCL_mapping>DHI>LSL_mapping)である場合、前記対象装置(TD)は、既に病気になり、その残存耐用年数(Remaining Useful Life;RUL)が切れた後では、動作できなくなり、
    USL_mapping>DHI>Max yT_mapping(又はLSL_mapping>DHI>Min yT_mapping)である場合、前記対象装置(TD)は、既に死亡しており、直ちに修理される必要がある請求項3に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  5. 一組の第2変換式で前記新しいワークピースのサンプルの実際代表値(y)及び前記新しいワークピースを産出する前記対象装置の健康ベースライン値(
    Figure 0005643387
    )をベースライン誤差指数(Baseline Error Index;BEI)に変換するステップを更に含み、前記第2変換式は、
    Figure 0005643387
    である
    (ただし、Specは、前記対象装置の規格であり、HardSpecは、前記対象装置の厳格な規格であり、Max yは、前記新たなサンプルが変換された後の最大y値であり、Zero_mappingは、yがゼロである場合に対応する変換値であり、Spec_mappingは、Specが対応する変換値であり、
    Figure 0005643387
    が対応する変換値であり、Max yE_mappingは、Max yが対応する変換値である)請求項3に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  6. Zero_mapping>BEI>Spec_mappingである場合、前記対象装置は、健康で正常に動作し、
    Figure 0005643387
    である場合、前記対象装置は、既に病気になり、その残存耐用年数(RUL)が切れた後では、動作できなくなり、
    Figure 0005643387
    である場合、前記対象装置は、既に死亡しており、直ちに修理される必要がある請求項5に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  7. 前記新たなサンプルのTD関連プロセスパラメータデータ(X)の各前記パラメータに対して、その平均値及び標準偏差を計算し標準化の動作をして、前記新しいワークピースのサンプルのTD関連プロセスパラメータの各前記パラメータのベースライン個体類似度指数(Baseline Individual Similarity Indexes;ISIB)を得るステップを更に含み、
    DHI≧DHIで且つ前記新しいワークピースのサンプルのTD関連プロセスパラメータデータ(X)における各前記パラメータの前記ISIの何れもそのISIB_Tより小さい場合、前記対象装置が健康であり、且つTD関連プロセスパラメータが対応する素子の何れも正常に動作することを表し、
    DHI≧DHIで且つ前記新しいワークピースのサンプルのTD関連プロセスパラメータデータ(X)の前記パラメータのISIの少なくとも1つがそのISIB_Tより大きいか又は等しい場合、前記対象装置(TD)は、正常であるが、その関連プロセスパラメータが対応する素子の少なくとも1つが、異常であり、検査すべきであり、
    DHI<DHIで且つBEI≧BEIであり、又はDHI<DHIで且つ前記新しいワークピースのサンプルのTD関連プロセスパラメータデータ(X)の前記パラメータのISIの少なくとも1つがそのISIB_Tより大きいか又は等しい場合、前記対象装置(TD)が正常であるが、対象装置(TD)関連プロセスパラメータが対応する素子の少なくとも1つが異常であるため、管理外れ(Out Of Control;OOC)となることを表し、検査すべきであり、
    DHI<DHIでBEI<BEIで前記新しいワークピースのサンプルのTD関連プロセスパラメータデータ(X)の各前記パラメータの前記ISIの何れもそのISIB_Tより小さい場合、前記対象装置(TD)が異常であり、且つその異常がそれ自身に起因することを表し、修理の動作を直ちに行うべきである(ただし、DHIは、DHI閾値であり、BEIは、DHI閾値であり、ISIB_Tは、ISI閾値である)請求項5に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  8. 前記対象装置が次の新しいワークピースを産出する際に発生する、その前記新しいワークピースのサンプルと組成元素が同じである次の新しいワークピースのサンプルを集めるステップと、
    前記次の新しいワークピースのサンプルを前記モデリングサンプルに加え、前記モデリングサンプルを用いて前記推定アルゴリズムにより前記TDベースラインモデルを新たに構築するステップと、
    前記TDベースラインモデルにより、前記次の新しいワークピースを産出する前記対象装置(TD)の健康ベースライン値(
    Figure 0005643387
    )を算出するステップと、
    前記次の新しいワークピースのサンプルの
    Figure 0005643387
    を計算するステップと、を更に含み、
    前記新しいワークピースのサンプル及び前記次のワークピースサンプルのyの何れも閾値より大きい場合、予測アルゴリズムによって前記対象装置の残存耐用年数(RUL)を予測する請求項1に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  9. 前記予測アルゴリズムは、カーブフィッティング法又は時系列予測法である請求項8に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  10. 前記対象装置が発生する健康な複数のヒストリカルサンプルを集めるステップと、
    ダイナミックムービングウィンドウ(Dynamic Moving Window;DMW)方法によって前記ヒストリカルサンプルから簡潔で健康なヒストリカルサンプルを選別するステップと、
    前記簡潔で健康なヒストリカルサンプルを前記モデリングサンプルに加えるステップと、を更に含み、
    前記ヒストリカルサンプルは、前記対象装置が健康状態にある場合にそれぞれ複数のヒストリカルワークピースを産出してから発生するものであり、前記新たなサンプルと組成元素が同じである請求項1に記載の対象装置のベースライン予知保全方法。
  11. コンピュータはこのコンピュータプログラムをロードし実行すると、請求項1〜10のいずれかに記載の対象装置のベースライン予知保全方法を完成させることができるコンピュータプログラ
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