JP6719338B2 - 設計評価支援システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のコントローラがそれぞれ対応する温度制御ゾーンの温度を制御するマルチループの温度制御系の加熱装置に係り、特に加熱装置の設計改善に繋がる情報を提供する設計評価支援システムに関するものである。

半導体製造装置では、ＥＥＳ（Equipment Engineering System）が実用段階へと移行してきている。ＥＥＳは、半導体製造装置が正常に機能しているかどうかをデータでチェックし、装置の信頼性や生産性を向上させるシステムである。ＥＥＳの主な目的は、装置自体を対象とする不具合検知（ＦＤ：Fault Detection）、不具合予知（ＦＰ：Fault Prediction）である。

ＦＤ／ＦＰには、装置コントロールレベル、モジュールレベル、サブシステムレベル、Ｉ／Ｏデバイスレベルという階層化の捉え方がある。Ｉ／Ｏデバイスレベルの主体は、センサやアクチュエータである。アクチュエータのＦＤ／ＦＰに関しては、（０，１）のビット列のデータ（アクチュエータデータ）で済むシーケンス制御的な動作については、特に実用段階にあると言える。

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。

ここで、サブシステムに相当する制御ループ（ＰＩＤ制御などを実行するコントローラレベル）については、特許文献２や特許文献３のように、加熱装置の温度制御応答の特徴を算出するものが提案されている。加熱装置は、例えば図１３に示すように、処理対象の被加熱物を加熱する加熱処理炉１００と、電気ヒータ１０１と、加熱処理炉１００内の温度を計測する温度センサ１０２と、加熱処理炉１００内の温度を制御する温調計１０３と、電力調整器１０４と、電力供給回路１０５と、加熱装置全体を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１０６とから構成される。温調計１０３は、温度センサ１０２が計測した温度ＰＶ（制御量）が温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力調整器１０４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１０５を通じて電気ヒータ１０１に供給する。

特許文献２に開示された技術は、例えば図１３に示す加熱装置において、制御対象のプロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐの比Ｋｐ／Ｔｐを算出するものであり、特許文献３に開示された技術は、制御量ＰＶの最大変化率ΔＰＶｍａｘを算出するものである。これらの技術は、制御の不具合状態（例えば加熱装置のヒータ劣化）を把握するために、制御結果を代表値化するための技術である。

特開２０１０−２１９４６０号公報 特開２００７−２９３４７４号公報 特開２０１４−１７０３４３号公報

代表値を利用したＦＤ／ＦＰとしては、上記のように特許文献２、特許文献３に開示された技術などが知られている。これらは、制御状態自体を直接的に扱うＦＤ／ＦＰ機能と言える。

しかしながら、制御状態自体を扱うＦＤ／ＦＰ機能のみでは、制御の不具合の発生を削減するような効果は得られ難い。すなわち、制御の不具合の発生に繋がる装置設計の問題点として、装置設計自体を直接的に扱うＦＤ／ＦＰ機能をさらに強化することが求められている。

例えば加熱装置には、図１４に示すように複数の温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ８を有するトンネル炉２００を用いるものがある。トンネル炉２００は、具体的には半田リフロー炉、セラミック焼成炉、あるいはプリント乾燥炉であり、温度制御ゾーンＺ１からＺ８への方向へコンベアによりワークを流す炉である。このようなトンネル炉２００を用いる加熱装置では、各ゾーンの設計を適切に行なったつもりであっても、あくまでもそれは設計段階の話であり、実用段階での環境や条件に応じて、ゾーン間で適切さにばらつきが生じ得る。

開放された入口に近いゾーンＺ１や出口に近いゾーンＺ８は、中央寄りのゾーンＺ４やゾーンＺ５に比べると放熱し易い構造であるから、理屈上はヒータによる加熱を多く必要とする。また、入口に近いゾーンＺ１と出口に近いゾーンＺ８を比較すると、常温で冷えた状態のワークが入るゾーンＺ１は、高温のゾーンを通過した後のワークをゾーンＺ７から受け取る形のゾーンＺ８に比べると、理屈上はヒータによる加熱を多く必要とする。リフロー、焼成、乾燥という直列の一連の工程がトンネル炉２００内で実施される場合、予備加熱、本加熱、降温という流れであれば、各ゾーンの設定温度が異なることになり、理屈上はヒータによる加熱は均一ではなくなる。

したがって、実用段階での環境や条件に応じて、設計の適切さは変わってくるものであり、仮に設計が不適切ということになれば、制御の不具合の発生に繋がる装置設計の問題点ということになる。ただし、この場合の問題点とは、ゾーン間のばらつきの大きさという性質の問題点になる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、マルチループ型加熱装置について装置設計を対象とするＦＤ／ＦＰ機能を従来よりも強化することができる設計評価支援システムを提供することを目的とする。

本発明の設計評価支援システムは、各コントローラがそれぞれ対応する温度制御ゾーンの温度を制御するマルチループ型加熱装置を評価対象とし、評価対象の複数のマルチループ型加熱装置の劣化指標を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に検出する劣化指標検出手段と、この劣化指標検出手段が検出した劣化指標を、同じタイプの加熱装置毎に収集する劣化指標収集手段と、評価対象の加熱装置の前記劣化指標の初期値を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に予め記憶する初期値記憶手段と、前記劣化指標収集手段が収集した劣化指標と前記初期値記憶手段に記憶されている劣化指標の初期値とから、劣化指標の経年変化を示すデータを算出して提示する劣化指標変化提示手段と、評価対象の複数のマルチループ型加熱装置の個々のコントローラから出力される操作量の時系列データに基づいて、操作量の履歴平均値を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に算出する平均操作量算出手段と、前記劣化指標変化提示手段が提示する、劣化指標の経年変化を示すデータと、前記履歴平均値との関連性を提示する操作量影響提示手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の設計評価支援システムの１構成例において、前記劣化指標検出手段は、前記劣化指標として、制御対象のプロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｓ＿ｒｅｓ＝Ｋｐ／Ｔｐを検出し、前記劣化指標変化提示手段は、前記劣化指標収集手段が収集した比率Ｓ＿ｒｅｓと前記初期値記憶手段に記憶されている初期値Ｓ＿ｉｎｉとから、前記劣化指標の経年変化を示すデータとして、比率Ｒ＝Ｓ＿ｒｅｓ／Ｓ＿ｉｎｉを算出することを特徴とするものである。
また、本発明の設計評価支援システムの１構成例において、前記操作量影響提示手段は、前記平均操作量算出手段が算出した履歴平均値ＭＶｍのうち最小値ＭＶｍ＿ｍｉｎを同一の加熱装置内で抽出し、この最小値ＭＶｍ＿ｍｉｎを分子、各履歴平均値ＭＶｍを分母とする可視化比率Ｕ＝ＭＶｍ＿ｍｉｎ／ＭＶｍを算出して、前記劣化指標の経年変化を示すデータと一緒に提示する処理を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に行うことを特徴とするものである。
また、本発明の設計評価支援システムの１構成例において、前記劣化指標検出手段は、加熱装置から収集した温度の時系列データと操作量の時系列データについて過渡状態のデータを特定し、過渡状態における温度のデータおよび操作量のデータにより制御対象のモデル数式を同定し、この制御対象のモデル数式に基づいて制御対象のプロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｓ＿ｒｅｓ＝Ｋｐ／Ｔｐを算出する処理を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、評価対象の複数のマルチループ型加熱装置の劣化指標を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に検出し、検出した劣化指標を同じタイプの加熱装置毎に収集し、収集した劣化指標と劣化指標の初期値とから、劣化指標の経年変化を示すデータを算出して提示することにより、装置設計の改善に繋がる情報を提供することができ、装置設計を対象とするＦＤ／ＦＰ機能を強化することができる。

また、本発明では、評価対象の複数のマルチループ型加熱装置の個々のコントローラから出力される操作量の時系列データに基づいて、操作量の履歴平均値を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に算出し、劣化指標の経年変化を示すデータと履歴平均値との関連性を提示することにより、装置設計の改善に繋がる情報として、操作量がヒータ系の劣化に影響している度合の情報を提供することができる。

本発明の参考例に係る設計評価支援システムの構成を示すブロック図である。 本発明の参考例に係る設計評価支援システムの動作を説明するフローチャートである。 加熱装置の劣化指標の初期値、収集した劣化指標、劣化指標の経年変化を示すデータの例を示す図である。 劣化指標の経年変化を示すデータを、グラフ表示した例を示す図である。 加熱装置の劣化指標の初期値、収集した劣化指標、劣化指標の経年変化を示すデータの別の例を示す図である。 劣化指標の経年変化を示すデータを、グラフ表示した別の例を示す図である。 加熱装置の劣化指標の初期値、収集した劣化指標、劣化指標の経年変化を示すデータの別の例を示す図である。 劣化指標の経年変化を示すデータを、グラフ表示した別の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る設計評価支援システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る設計評価支援システムの動作を説明するフローチャートである。 加熱装置の劣化指標の経年変化を示すデータ、可視化比率、操作量の履歴平均値の例を示す図である。 劣化指標の経年変化を示すデータと可視化比率を、グラフ表示した例を示す図である。 加熱装置の構成を示すブロック図である。 加熱装置の別の構成を示すブロック図である。

［発明の原理１］
発明者は、個々の制御ループに与えられる指標であっても、複数の制御ループを対象とする場合は、複数の指標間の傾向を分析すると、装置設計の改善情報に繋がることに着眼した。

すなわち、例えば複数のセンサやヒータを備える装置内の制御系を対象にすると、どの辺りのセンサやコントローラ（例えば温調計）が劣化情報を出すかなどについて、複数の同じタイプの装置から得られるデータを分析したときに、劣化箇所の集中傾向が現れるならば、装置設計上の問題が内在する可能性が考えられる。これに基づき、制御系の構成要素の劣化を検知する指標（例えば特許文献２のＫｐ／Ｔｐ比や特許文献３のΔＰＶｍａｘ）を用いて、複数の制御ループ、複数の装置を対象に劣化の集中傾向を可視化することの有用性に想到した。

［発明の原理２］
ヒータが劣化しやすい原因となる要素として、高温維持時の平均的なヒータ出力（操作量ＭＶ平均値）がある。逆に言えば、高温維持時の温度（制御量ＰＶ）の高低については、ゾーン間干渉の影響次第では、必ずしもヒータの負荷に直結しているとは限らない。例えば、８００℃のゾーンのヒータ出力よりも、７００℃のヒータ出力の方が大きい状態になっていることもある。
したがって、高温維持時の操作量ＭＶ平均値を併せて可視化することが、より好適である。この可視化により、オペレータにとっては、より確信度の高い考察が可能になる。

［参考例］
以下、本発明の参考例について図面を参照して説明する。図１は本発明の参考例に係る設計評価支援システムの構成を示すブロック図である。本参考例は、上記発明の原理１に対応する例である。本参考例では、制御系の構成要素の劣化を検知する指標の例として、前述のＫｐ／Ｔｐ比（すなわちヒータ劣化の指標）を取り上げて説明する。この場合、公知の劣化指標を検出（算出）する劣化指標検出機能は温調計側に実装され、その他の機能は温調計の上位システムに実装されるのが一般的である。

設計評価支援システムは、評価対象の複数のマルチループ型加熱装置の劣化指標を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に検出する劣化指標検出部１と、劣化指標検出部１が検出した劣化指標を、同じタイプの加熱装置毎に収集する劣化指標収集部２と、評価対象の加熱装置の劣化指標の初期値を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に予め記憶する初期値記憶部３と、劣化指標収集部２が収集した劣化指標と初期値記憶部３に記憶されている劣化指標の初期値とから、劣化指標の経年変化を示すデータを算出して提示する劣化指標変化提示部４とを備えている。

本発明は、図１４に示したようなマルチループ型の加熱装置を評価対象の装置とする。図１４において、温度センサＳ１〜Ｓ８は、それぞれヒータＨ１〜Ｈ８によって加熱される温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ８の温度ＰＶ１〜ＰＶ８を測定する。温調計Ｃ１〜Ｃ８は、それぞれ温度センサＳ１〜Ｓ８によって測定された温度ＰＶ１〜ＰＶ８が温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶ１〜ＭＶ８を算出する。電力調整器Ｐ１〜Ｐ８は、それぞれ温調計Ｃ１〜Ｃ８から出力された操作量ＭＶ１〜ＭＶ８に応じた電力をヒータＨ１〜Ｈ８に供給する。図１４においては、各温調計Ｃ１〜Ｃ８がそれぞれ対応する温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ８の温度ＰＶ１〜ＰＶ８を独立に制御する温度制御系が８個形成されていることになる。

本参考例では、図１４に示したような温度制御系（制御ループ）が８個のマルチループ型加熱装置を加熱装置Ａ、温度制御系が１２個のマルチループ型加熱装置を加熱装置Ｂ、温度制御系が１４個のマルチループ型加熱装置を加熱装置Ｃと呼ぶこととする。

以下、本参考例の設計評価支援システムの動作を図２を参照して説明する。劣化指標検出部１は、複数の加熱装置の劣化指標を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に検出する（図２ステップＳ１００）。本参考例では、加熱装置の構成要素の劣化指標、具体的にはヒータの劣化指標として、比率Ｓ＝Ｋｐ／Ｔｐを用いる。

劣化指標検出部１は、加熱装置から収集した温度ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データについてステップ応答前半の過渡状態のデータを特定し、過渡状態における温度ＰＶのデータおよび操作量ＭＶのデータにより制御対象のモデル数式を同定し、この制御対象のモデル数式に基づいて制御対象のプロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｓ＝Ｋｐ／Ｔｐを算出する。

本参考例の制御対象は、加熱処理炉（トンネル炉）と、例えば半導体デバイスなどの被加熱物と、ヒータとを含むものである。このような制御対象を１次遅れとむだ時間で近似できるものとすると、制御対象のモデル数式Ｇｐは次式のように記述できる。
Ｇｐ＝Ｋｐｅｘｐ（−Ｌｐｓ）／（１＋Ｔｐｓ） ・・・（１）

式（１）におけるｓはラプラス演算子、Ｌｐはむだ時間である。温度制御の過渡状態における温度ＰＶのデータおよび操作量ＭＶのデータを取得できれば、式（１）を確定することができ、比率Ｓ＝Ｋｐ／Ｔｐを算出することが可能である。劣化指標検出部１は、以上のような処理を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に行う。なお、比率Ｓ＝Ｋｐ／Ｔｐの算出方法は特許文献２に開示されているので、詳細な説明は省略する。

次に、劣化指標収集部２は、劣化指標検出部１が検出した劣化指標（Ｓ＝Ｋｐ／Ｔｐ）を、同じタイプ（同型）の加熱装置毎に収集して記憶する（図２ステップＳ１０１）。ここで、同じタイプの加熱装置とは、基本的には設計や仕様が同一の加熱装置という意味であり、典型的には装置メーカが同一の型番を付与した加熱装置のことを言う。本参考例では、評価対象の加熱装置が６台あり、１号炉と４号炉が加熱装置Ａ、２号炉と５号炉が加熱装置Ｂ、３号炉と６号炉が加熱装置Ｃであるとする。

初期値記憶部３には、評価対象の加熱装置の劣化指標の初期値Ｓ＿ｉｎｉが、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に予め記憶されている。ヒータが劣化していない、加熱装置の設置当初の稼働中に上記の劣化指標検出部１による劣化指標の検出を行い、検出した劣化指標を初期値Ｓ＿ｉｎｉとして初期値記憶部３に登録しておけばよい。

劣化指標変化提示部４は、劣化指標収集部２が収集した劣化指標と初期値記憶部３に記憶されている劣化指標の初期値Ｓ＿ｉｎｉとから、劣化指標の経年変化を示すデータを算出して提示する（図２ステップＳ１０２）。本参考例では、劣化指標の経年変化を示すデータとして、初期値Ｓ＿ｉｎｉに対する比率Ｒを用いる。劣化指標収集部２が収集した最新の劣化指標をＳ＿ｒｅｓとすると、比率Ｒは次式のようになる。
Ｒ＝Ｓ＿ｒｅｓ／Ｓ＿ｉｎｉ ・・・（２）

劣化指標変化提示部４は、式（２）の算出を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に行い、算出した比率Ｒを例えばグラフ表示する。
こうして、設計評価支援システムの処理が完了する。設計評価支援システムは、以上のような処理を定期的に、もしくはユーザから要求があったときに実施する。

図３は加熱装置Ａのタイプに属する１号炉と４号炉の劣化指標の初期値Ｓ＿ｉｎｉ、劣化指標Ｓ＿ｒｅｓ、および比率Ｒの数値例を示す図、図４は図３の比率Ｒをグラフ表示した例を示す図である。図４に示すグラフには、１号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒４１と、４号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒４２とが表示されている。比率Ｒは、値が小さいほど温度制御系の構成要素（具体的にはヒータ）の消耗度が大きいことを示している。

図５は加熱装置Ｂのタイプに属する２号炉と５号炉の劣化指標の初期値Ｓ＿ｉｎｉ、劣化指標Ｓ＿ｒｅｓ、および比率Ｒの数値例を示す図、図６は図５の比率Ｒをグラフ表示した例を示す図である。図６に示すグラフには、２号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒６１と、５号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒６２とが表示されている。

図７は加熱装置Ｃのタイプに属する３号炉と６号炉の劣化指標の初期値Ｓ＿ｉｎｉ、劣化指標Ｓ＿ｒｅｓ、および比率Ｒの数値例を示す図、図８は図７の比率Ｒをグラフ表示した例を示す図である。図８に示すグラフには、３号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒８１と、６号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒８２とが表示されている。

図３〜図８の数値例は、説明を簡易にするため、各装置タイプで２台の装置としているが、図４、図６、図８によると、加熱装置ＡのタイプではヒータＨ７の劣化が進行し、加熱装置ＢのタイプではヒータＨ９の劣化が進行し、加熱装置ＣのタイプではヒータＨ１０とヒータＨ１４の劣化が進行している、という傾向が認識できる。ゆえに、これらのヒータ自体あるいはヒータ条件などが、装置設計の改善情報として利用できることになる。

以上のように、本参考例では、マルチループ型加熱装置の劣化指標を同じタイプの加熱装置毎に収集し、劣化指標の経年変化を示すデータを加熱装置毎およびヒータ毎に算出して提示することにより、装置設計の改善に繋がる情報を提供することができる。

本参考例では、１台の加熱装置ではなく、同じタイプの複数の加熱装置の劣化指標を収集することが重要である。１台の加熱装置についてのみ劣化指標を収集した場合には、劣化指標の経年変化を示すデータをヒータ毎に提示したとしても、ヒータの劣化が加熱装置の個体差に由来するものなのか、装置設計に由来するものなのかを判断することが難しい。これに対して、同じタイプの複数の加熱装置の劣化指標を収集して、劣化指標の経年変化を示すデータを加熱装置毎およびヒータ毎に提示すれば、各加熱装置に共通する劣化の傾向を可視化することができるので、劣化が集中している箇所については装置設計に由来する可能性が高いと判断することができる。

なお、可視化の具体的な方法は、図３、図５、図７のような表形式や図４、図６、図８のようなグラフ形式には限らない。例えば劣化指標変化提示部４は、式（２）の算出を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に行い、同じタイプの加熱装置について劣化指標の経年変化を示すデータ（比率Ｒ）の平均値を、加熱装置内の位置が同一の温度制御系毎に算出して提示するようにしてもよい。例えば図３の例で言えば、１号炉と４号炉のヒータＨ１の比率Ｒの平均値を算出して提示する、といったような動作となる。

［実施の形態］
次に、本発明の実施の形態について説明する。図９は本発明の実施の形態に係る設計評価支援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２に対応する例である。なお、本実施の形態では、加熱装置Ａのタイプについてのみ表示例を示すが、加熱装置Ｂ，Ｃについても、参考例と同様に適用対象になることは言うまでもない。

本実施の形態の設計評価支援システムは、劣化指標検出部１と、劣化指標収集部２と、初期値記憶部３と、劣化指標変化提示部４と、評価対象のマルチループ型加熱装置の個々の温調計から操作量ＭＶの時系列データを取得する操作量取得部５と、操作量ＭＶの時系列データに基づいて、操作量ＭＶの履歴平均値ＭＶｍを加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に算出する平均操作量算出部６と、劣化指標変化提示部４が提示する、劣化指標の経年変化を示すデータと、履歴平均値ＭＶｍとの関連性を提示する操作量影響提示部７とを備えている。

次に、本実施の形態の設計評価支援システムの動作を図１０を参照して説明する。劣化指標検出部１と劣化指標収集部２の動作（図１０ステップＳ１００，Ｓ１０１）は、参考例で説明したとおりである。

操作量取得部５は、評価対象の各加熱装置の個々の温調計から操作量ＭＶの時系列データを取得する（図１０ステップＳ１０３）。なお、操作量ＭＶの取得期間は、例えば設計評価支援システムが図１０の処理を開始してから一定時間が経過するまでの期間とすればよい。このとき、図１４に示したようなトンネル炉２００では、例えばリフロー、焼成、乾燥といった一連の工程が実施されるので、これら全ての工程が含まれるように、操作量ＭＶの取得期間を設定することが好ましい。

平均操作量算出部６は、操作量取得部５が取得した操作量ＭＶの時系列データに基づいて、履歴平均値ＭＶｍ（平均操作量）を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に算出する（図１０ステップＳ１０４）。
劣化指標変化提示部４の動作（図１０ステップＳ１０２）は、参考例で説明したとおりである。

操作量影響提示部７は、劣化指標変化提示部４が提示する、劣化指標の経年変化を示すデータと、履歴平均値ＭＶｍとの関連性を提示する（図１０ステップＳ１０５）。履歴平均値ＭＶｍについては、ベスト条件が１．０で最大になるような定量化が好ましい。そこで、操作量影響提示部７は、平均操作量算出部６が算出した履歴平均値ＭＶｍのうち最小値ＭＶｍ＿ｍｉｎを同一の加熱装置内で抽出し、この最小値ＭＶｍ＿ｍｉｎを分子、各履歴平均値ＭＶｍを分母とする可視化比率Ｕを当該加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に算出する。すなわち、可視化比率Ｕは次式のようになる。
Ｕ＝ＭＶｍ＿ｍｉｎ／ＭＶｍ ・・・（３）

操作量影響提示部７は、式（３）の算出を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎（ヒータ毎）に行い、算出した可視化比率Ｕを、劣化指標変化提示部４が提示する、劣化指標の経年変化を示すデータと一緒に提示する。

図１１は加熱装置Ａのタイプに属する１号炉と４号炉の比率Ｒ、可視化比率Ｕ、履歴平均値ＭＶｍの数値例を示す図、図１２は図１１の比率Ｒと可視化比率Ｕをグラフ表示した例を示す図である。図１２に示すグラフには、１号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒４１と、４号炉の各ヒータの比率Ｒを示す棒４２と、１号炉の各ヒータの可視化比率Ｕを示す折れ線４３と、４号炉の各ヒータの可視化比率Ｕを示す折れ線４４とが表示されている。

履歴平均値ＭＶｍは、値が大きいほど温度制御系の構成要素（具体的にはヒータ）の消耗度への影響が大きいことを意味する変数になる。したがって、可視化比率Ｕとしては、値が小さいほど消耗度への影響が大きいことになる。一方で、比率Ｒも値が小さいほど消耗度が大きいことを示しているので、操作量ＭＶと消耗度との関係性が把握し易くなる。すなわち、マルチループ型加熱装置の設計改善に繋がる情報として、操作量ＭＶがヒータ系の劣化に影響している度合の情報を提供することができる。

参考例および実施の形態で説明した設計評価支援システムの劣化指標検出部１を除く構成は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って参考例および実施の形態で説明した処理を実行する。また、劣化指標検出部１は、上記のとおりマルチループ型加熱装置内の個々の温調計毎に設けられている。温調計は、周知のとおりコンピュータとプログラムによって実現することができる。

本発明は、マルチループ型加熱装置の設計を支援する技術に適用することができる。

１…劣化指標検出部、２…劣化指標収集部、３…初期値記憶部、４…劣化指標変化提示部、５…操作量取得部、６…平均操作量算出部、７…操作量影響提示部。

Claims (4)

1. 各コントローラがそれぞれ対応する温度制御ゾーンの温度を制御するマルチループ型加熱装置を評価対象とし、評価対象の複数のマルチループ型加熱装置の劣化指標を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に検出する劣化指標検出手段と、
   この劣化指標検出手段が検出した劣化指標を、同じタイプの加熱装置毎に収集する劣化指標収集手段と、
   評価対象の加熱装置の前記劣化指標の初期値を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に予め記憶する初期値記憶手段と、
   前記劣化指標収集手段が収集した劣化指標と前記初期値記憶手段に記憶されている劣化指標の初期値とから、劣化指標の経年変化を示すデータを算出して提示する劣化指標変化提示手段と、
   評価対象の複数のマルチループ型加熱装置の個々のコントローラから出力される操作量の時系列データに基づいて、操作量の履歴平均値を加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に算出する平均操作量算出手段と、
   前記劣化指標変化提示手段が提示する、劣化指標の経年変化を示すデータと、前記履歴平均値との関連性を提示する操作量影響提示手段とを備えることを特徴とする設計評価支援システム。
2. 請求項１記載の設計評価支援システムにおいて、
   前記劣化指標検出手段は、前記劣化指標として、制御対象のプロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｓ＿ｒｅｓ＝Ｋｐ／Ｔｐを検出し、
   前記劣化指標変化提示手段は、前記劣化指標収集手段が収集した比率Ｓ＿ｒｅｓと前記初期値記憶手段に記憶されている初期値Ｓ＿ｉｎｉとから、前記劣化指標の経年変化を示すデータとして、比率Ｒ＝Ｓ＿ｒｅｓ／Ｓ＿ｉｎｉを算出することを特徴とする設計評価支援システム。
3. 請求項１記載の設計評価支援システムにおいて、
   前記操作量影響提示手段は、前記平均操作量算出手段が算出した履歴平均値ＭＶｍのうち最小値ＭＶｍ＿ｍｉｎを同一の加熱装置内で抽出し、この最小値ＭＶｍ＿ｍｉｎを分子、各履歴平均値ＭＶｍを分母とする可視化比率Ｕ＝ＭＶｍ＿ｍｉｎ／ＭＶｍを算出して、前記劣化指標の経年変化を示すデータと一緒に提示する処理を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に行うことを特徴とする設計評価支援システム。
4. 請求項２記載の設計評価支援システムにおいて、
   前記劣化指標検出手段は、加熱装置から収集した温度の時系列データと操作量の時系列データについて過渡状態のデータを特定し、過渡状態における温度のデータおよび操作量のデータにより制御対象のモデル数式を同定し、この制御対象のモデル数式に基づいて制御対象のプロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｓ＿ｒｅｓ＝Ｋｐ／Ｔｐを算出する処理を、加熱装置毎および加熱装置内の個々の温度制御系毎に行うことを特徴とする設計評価支援システム。