JP6200261B2 - 不具合検知システムおよび不具合検知方法 - Google Patents
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Description
一方で、センサのFD/FPに関しては、温度、圧力、流量などのプロセス量が対象データになる。これらのデータについては、msec.レベルで全てのデータを保存するのが合理的とは言えない。そこで、センサのデータを装置が管理する処理単位毎に、あるいは一定の期間毎に代表値化して、代表値化した値をチェックするEES対応の基板処理装置(特許文献1参照)などが提案されている。代表値とは、最大値、最小値、平均値などである。これらの代表値によりFD/FPが実現できれば、全てのデータを監視する場合と比較して通信量、必要メモリ量などを大幅に削減できるので効率的である。
一般的な装置の稼動中の正常な外乱とは、例えば電子基板のリフロー炉であれば、特定のワークが一定のペースでコンベアに投入され、このワークが炉内を一定のペースで通過するときの降温外乱などがある。したがって、一定の長い期間(上記のリフロー炉の例であれば1ロット分のワークを全て処理する時間)に亘り、制御量PVが設定値近傍の整定判定幅に入っている時間の割合(設定値整定時間率)を検出すれば、概ね再現性が確保されるのが、正常な状態であることに着眼した。
管理すべき整定判定幅を、自動調整あるいは変更提案する構成が好ましい。すなわち、初期の正常な制御状態において、整定判定幅を大きくし過ぎると、制御状態が劣化しても設定値整定時間率は劣化しなくなる。逆に初期の正常な制御状態において、整定判定幅を小さくし過ぎると、常に制御状態が劣化したような状態にしかならなくなる。
複数の整定判定幅による複数の設定値整定時間率を、常に利用することも有効である。例えば、設定値変更に伴う過渡状態との関連性の診断も可能になる。具体的には、整定判定幅が±1℃の場合で設定値整定時間率が低く、整定判定幅が±2℃の場合で設定値整定時間率が高いならば、±2℃以上の設定値変更が頻繁に行なわれ、この頻繁な設定値変更に伴う過渡状態により整定判定幅が±1℃の場合での設定値整定時間率が損なわれている可能性は低い、という判断も可能になる。逆に、整定判定幅が±1℃の場合で設定値整定時間率が低く、整定判定幅が±2℃の場合でも設定値整定時間率が低いならば、±2℃以上の設定値変更が頻繁に行なわれ、この頻繁な設定値変更に伴う過渡状態により整定判定幅が±1℃の場合での設定値整定時間率が損なわれている可能性が高い、という判断も可能になる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る不具合検知システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理1、発明の原理2に対応する例である。ここでは、不具合検知システムを簡易型のコントローラ(温調計)で実現する例として説明する。本実施の形態の不具合検知システムは、従来から温調計に設けられている一般的構成である温調計制御機能部1と、本実施の形態の特徴的構成であるFD/FP機能部2とから構成される。
初期状態において外部からリセット信号を受け取ったことにより、FD/FP機能部2のリセット部27は、経過時間計測部22が計測する経過時間TXと整定時間計測部23が計測する整定時間TS1,TS2,TS3とを0にリセットする(図2ステップS100)。
TX←TX+dT ・・・(1)
dTは制御周期である。こうして、制御動作開始後の経過時間TXを計測することができる。
IF |SP−PV|≦α1 THEN TS1←TS1+dT ・・・(2)
IF |SP−PV|≦α2 THEN TS2←TS2+dT ・・・(3)
IF |SP−PV|≦α3 THEN TS3←TS3+dT ・・・(4)
RS1(%)=(TS1/TX)×100 ・・・(5)
RS2(%)=(TS2/TX)×100 ・・・(6)
RS3(%)=(TS3/TX)×100 ・・・(7)
整定判定幅調整部25は、整定時間率算出部24が算出した設定値整定時間率RS1,RS2,RS3のうち最適な設定値整定時間率を与える整定判定幅候補を選択し、この選択した整定判定幅候補を整定判定幅αとして確定して整定判定幅記憶部21に登録する(図2ステップS112)。最適な設定値整定時間率とは、例えば予め規定された指標時間率RX(例えば50%)に最も近い設定値整定時間率のことを言う。
図2の処理により、例えば膨大な時系列データを記憶しておいて、適度な設定値整定時間率になる整定判定幅を割り出すような大袈裟な手順(温調計に実装困難)は、不要になる。
初期状態において外部からリセット信号を受け取ったことにより、リセット部27は、経過時間計測部22が計測する経過時間TXと整定時間計測部23が計測する整定時間TSとを0にリセットする(図4ステップS200)。
整定時間計測部23は、整定判定幅α(例えばα=2℃)が既に確定している場合で、設定値入力部10から入力された設定値SPと制御量入力部11から入力された制御量PVとの差の絶対値が整定判定幅記憶部21に登録された整定判定幅α以内にあれば(図4ステップS204においてYES)、整定判定幅αに対応する整定時間TSを次式のように更新する(図4ステップS205)。
IF |SP−PV|≦α THEN TS←TS+dT ・・・(8)
RS(%)=(TS/TX)×100 ・・・(9)
整定時間率算出部24は、算出した設定値整定時間率RSを整定時間率記憶部26に登録する(図4ステップS208)。
以上のようなステップS201〜S211の処理が、例えばオペレータからの指令によってFD/FP機能部2の動作が終了するまで(図4ステップS212においてYES)、制御周期dT毎に繰り返し実行される。図4の処理により、設定値整定時間率に関する簡易的なアラーム機能をコントローラレベル(温調計)で継続できる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図6は本発明の第2の実施の形態に係る不具合検知システムの構成を示すブロック図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、上記発明の原理1、発明の原理3に対応する例である。本実施の形態においても、不具合検知システムを簡易型のコントローラ(温調計)で実現する例として説明する。本実施の形態の不具合検知システムは、温調計制御機能部1と、FD/FP機能部2aとから構成される。
整定時間計測部23aは、設定値入力部10から入力された設定値SPと制御量入力部11から入力された制御量PVとの差の絶対値が整定判定幅記憶部21aに予め登録された整定判定幅β1(例えばβ1=1℃)以内にあれば(図7ステップS304においてYES)、整定判定幅β1に対応する整定時間TS1を次式のように更新する(図7ステップS305)。
IF |SP−PV|≦β1 THEN TS1←TS1+dT ・・・(10)
IF |SP−PV|≦β2 THEN TS2←TS2+dT ・・・(11)
IF |SP−PV|≦β3 THEN TS3←TS3+dT ・・・(12)
複合判定部29は、小さい整定判定幅β1に対応する設定値整定時間率RS1の、大きい整定判定幅β2に対応する設定値整定時間率RS2に対する比率RR1を次式のように算出し(図7ステップS313)、この比率RR1が予め規定された基準閾値TR1を下回ったときに(図7ステップS314においてYES)、過渡状態の発生が少ない状況でありながら整定状態が損なわれている可能性が高いことを示すアラームを、温調計外部に出力する(図7ステップS315)。
RR1(%)=(RS1/RS2)×100 ・・・(13)
RR2(%)=(RS2/RS3)×100 ・・・(14)
以上のようなステップS301〜S319の処理が、例えばオペレータからの指令によってFD/FP機能部2aの動作が終了するまで(図7ステップS320においてYES)、制御周期dT毎に繰り返し実行される。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、加熱装置の温度制御系に第1の実施の形態の不具合検知システムを適用した場合の例を示すものである。図9は本実施の形態の不具合検知システムの構成を示すブロック図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の不具合検知システムは、温調計制御機能部1と、FD/FP機能部2と、FD/FP機能部3とから構成される。
整定時間率取得部30は、FD/FP機能部2の整定時間率記憶部26に保持されている設定値整定時間率RSを取得する(図11ステップS400)。
整定時間率履歴記憶部32は、整定時間率取得部30が取得した設定値整定時間率RSを記憶する(図11ステップS402)。
ここでは、本実施の形態の不具合検知システムを図10に示した加熱装置の温度制御系に適用した場合について説明する。加熱装置を利用した生産プロセスでは、対象製品により様々な温度変更があり、整定工程も様々であるが、整定パターンは有限であり、1週間中には概ね標準的な整定パターンが平均的な頻度で実行されるものとする。したがって、FD/FP機能部3の動作周期を1週間とする。閾値は、Tx=20%とする。設定値整定時間率RSが整定時間率履歴記憶部32に1週間毎に図12のように記録されるものとする。
以上のように、本実施の形態では、第1の実施の形態と比較してさらに高度な制御状態検知が可能になる。本実施の形態によれば、生産プロセス管理者は、制御の安定性が損なわれている状態に推移した危険性を認識し、何らかの対処ができる。
Claims (8)
- 設定値SPと制御量PVに基づき操作量MVを算出して出力する操作量算出手段と、
不具合検知のための整定判定幅を記憶する整定判定幅記憶手段と、
前記操作量算出手段による制御動作を実行している状態の経過時間を計測する経過時間計測手段と、
前記設定値SPと前記制御量PVとの差が前記整定判定幅以内にある整定時間を計測する整定時間計測手段と、
前記経過時間が予め規定された基準経過時間に到達したときに前記経過時間と前記整定時間から設定値整定時間率を算出する整定時間率算出手段と、
前記設定値整定時間率を記憶する整定時間率記憶手段と、
外部からリセット信号を受け取ったとき、あるいは前記整定時間率記憶手段への設定値整定時間率の登録後に、計測中の前記経過時間と前記整定時間をゼロにリセットするリセット手段と、
前記整定時間率記憶手段に記憶された設定値整定時間率が予め規定された閾値を下回ったときに、アラームを出力するアラーム出力手段とを備えることを特徴とする不具合検知システム。 - 請求項1記載の不具合検知システムにおいて、
さらに、互いに異なる複数の整定判定幅候補を予め記憶する整定判定幅候補記憶手段と、
前記整定判定幅が確定していないときに、前記整定時間率算出手段が前記整定判定幅候補毎に算出した設定値整定時間率のうち適切な設定値整定時間率を与える整定判定幅候補を選択し、この選択した整定判定幅候補を前記整定判定幅として確定して前記整定判定幅記憶手段に登録する整定判定幅調整手段とを備え、
前記整定時間計測手段は、前記整定判定幅が確定していないときに、前記設定値SPと前記制御量PVとの差が前記整定判定幅候補以内にある整定時間を前記整定判定幅候補毎に計測し、
前記整定時間率算出手段は、前記整定判定幅が確定していないときに、前記経過時間と前記整定判定幅候補に対応する整定時間から前記設定値整定時間率を前記整定判定幅候補毎に算出することを特徴とする不具合検知システム。 - 設定値SPと制御量PVに基づき操作量MVを算出して出力する操作量算出手段と、
不具合検知のための、互いに異なる複数の整定判定幅を記憶する整定判定幅記憶手段と、
前記操作量算出手段による制御動作を実行している状態の経過時間を計測する経過時間計測手段と、
前記設定値SPと前記制御量PVとの差が前記整定判定幅以内にある整定時間を整定判定幅毎に計測する整定時間計測手段と、
前記経過時間が予め規定された基準経過時間に到達したときに前記経過時間と前記整定判定幅に対応する整定時間から設定値整定時間率を前記整定判定幅毎に算出する整定時間率算出手段と、
前記設定値整定時間率を記憶する整定時間率記憶手段と、
外部からリセット信号を受け取ったとき、あるいは前記整定時間率記憶手段への設定値整定時間率の登録後に、計測中の前記経過時間と前記整定時間をゼロにリセットするリセット手段と、
前記複数の整定判定幅のうち1つの整定判定幅に対応する設定値整定時間率に対して、この整定判定幅よりも小さい別の整定判定幅に対応する設定値整定時間率の比率が予め規定された基準閾値を下回ったときに、過渡状態の発生が少ない状況でありながら整定状態が損なわれている可能性が高いことを示すアラームを出力する複合判定手段とを備えることを特徴とする不具合検知システム。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の不具合検知システムにおいて、
さらに、前記整定時間率記憶手段に保持されている設定値整定時間率を予め規定された間隔で取得する整定時間率取得手段と、
前記設定値整定時間率の取得後に前記リセット手段に前記リセット信号を送信するリセット信号送信手段と、
前記整定時間率取得手段が取得した設定値整定時間率を記憶する整定時間率履歴記憶手段と、
この整定時間率履歴記憶手段に記憶された過去の任意の設定値整定時間率に対する最新の設定値整定時間率の低下量が予め規定された閾値を超えたときに、アラームを出力する判定手段とを備えることを特徴とする不具合検知システム。 - 設定値SPと制御量PVに基づき操作量MVを算出して出力する操作量算出ステップと、
前記操作量算出ステップによる制御動作を実行している状態の経過時間を計測する経過時間計測ステップと、
不具合検知のための整定判定幅を記憶する整定判定幅記憶手段を参照し、前記設定値SPと前記制御量PVとの差が前記整定判定幅以内にある整定時間を計測する整定時間計測ステップと、
前記経過時間が予め規定された基準経過時間に到達したときに前記経過時間と前記整定時間から設定値整定時間率を算出して整定時間率記憶手段へ登録する整定時間率算出ステップと、
外部からリセット信号を受け取ったとき、あるいは前記整定時間率記憶手段への設定値整定時間率の登録後に、計測中の前記経過時間と前記整定時間をゼロにリセットするリセットステップと、
前記整定時間率記憶手段に記憶された設定値整定時間率が予め規定された閾値を下回ったときに、アラームを出力するアラーム出力ステップとを含むことを特徴とする不具合検知方法。 - 請求項5記載の不具合検知方法において、
前記整定時間計測ステップは、前記整定判定幅が確定していないときに、互いに異なる複数の整定判定幅候補を予め記憶する整定判定幅候補記憶手段を参照し、前記設定値SPと前記制御量PVとの差が前記整定判定幅候補以内にある整定時間を前記整定判定幅候補毎に計測し、
前記整定時間率算出ステップは、前記整定判定幅が確定していないときに、前記経過時間と前記整定判定幅候補に対応する整定時間から前記設定値整定時間率を前記整定判定幅候補毎に算出し、
さらに、前記整定判定幅が確定していないときに、前記整定時間率算出ステップで前記整定判定幅候補毎に算出した設定値整定時間率のうち適切な設定値整定時間率を与える整定判定幅候補を選択し、この選択した整定判定幅候補を前記整定判定幅として確定して前記整定判定幅記憶手段に登録する整定判定幅調整ステップを含むことを特徴とする不具合検知方法。 - 設定値SPと制御量PVに基づき操作量MVを算出して出力する操作量算出ステップと、
前記操作量算出ステップによる制御動作を実行している状態の経過時間を計測する経過時間計測ステップと、
不具合検知のための、互いに異なる複数の整定判定幅を記憶する整定判定幅記憶手段を参照し、前記設定値SPと前記制御量PVとの差が前記整定判定幅以内にある整定時間を整定判定幅毎に計測する整定時間計測ステップと、
前記経過時間が予め規定された基準経過時間に到達したときに前記経過時間と前記整定判定幅に対応する整定時間から設定値整定時間率を前記整定判定幅毎に算出して整定時間率記憶手段へ登録する整定時間率算出ステップと、
外部からリセット信号を受け取ったとき、あるいは前記整定時間率記憶手段への設定値整定時間率の登録後に、計測中の前記経過時間と前記整定時間をゼロにリセットするリセットステップと、
前記複数の整定判定幅のうち1つの整定判定幅に対応する設定値整定時間率に対して、この整定判定幅よりも小さい別の整定判定幅に対応する設定値整定時間率の比率が予め規定された基準閾値を下回ったときに、過渡状態の発生が少ない状況でありながら整定状態が損なわれている可能性が高いことを示すアラームを出力する複合判定ステップとを含むことを特徴とする不具合検知方法。 - 請求項5乃至7のいずれか1項に記載の不具合検知方法において、
さらに、前記整定時間率記憶手段に保持されている設定値整定時間率を予め規定された間隔で取得する整定時間率取得ステップと、
前記設定値整定時間率の取得後に前記リセット信号を送信するリセット信号送信ステップと、
前記整定時間率取得ステップで取得した設定値整定時間率を整定時間率履歴記憶手段に記憶させる整定時間率履歴記憶ステップと、
前記整定時間率履歴記憶手段に記憶された過去の任意の設定値整定時間率に対する最新の設定値整定時間率の低下量が予め規定された閾値を超えたときに、アラームを出力する判定ステップとを含むことを特徴とする不具合検知方法。
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