JP6984175B2 - バッチプロセス監視装置、及びバッチプロセス監視方法 - Google Patents
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Description
<機能構成>
次に、図3を参照し、第1の実施形態に係るバッチプロセス監視装置10の機能構成について説明する。図3は、バッチプロセス監視装置10の機能ブロック図である。バッチプロセス監視装置10は、測定データ取得部12、指標算出部13、異常判定部14、及び報知部15を有する。これら各部は、バッチプロセス監視装置10にインストールされた1以上のプログラムが、バッチプロセス監視装置10のCPU104に実行させる処理により実現される。
・実際に測定されたバッチプロセスのプロファイルのうち最良の動きをしているもの(以前に測定された測定データ)。
・正常なバッチプロセスのプロファイルの平均値(以前に測定された複数の測定データのうち異常判定部14により異常であると判定されなかったデータの各時間に対する平均値)。
・プロファイルの理論上の設計値。
次に、図5を参照し、バッチプロセスが開始した際のバッチプロセス監視装置10の処理について説明する。図5は、第1の実施形態に係るバッチプロセス監視装置10の処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、例えば、監視の対象とするバッチプロセルにおける各バッチに対して実行されてもよい。
次に、図8乃至図10を参照し、ステップS104の、指標算出部13による単調増加指標を算出する処理について説明する。指標算出部13は、例えば以下の(1)乃至(3)のようにして、単調増加指標を算出する。なお、指標算出部13は、以下のうちの複数の方法により複数の単調増加指標をそれぞれ算出し、異常判定部14は、複数の単調増加指標のそれぞれに対して設定された増加量閾値、及び異常判定閾値に基づいて、異常か否かを判定してもよい。
図8は、閾値以上である時間の積算値を算出する場合の例を説明する図である。
ここで、x:指標、xc:xに対する閾値(第1の指標変換閾値)、y:単調増加指標、t:現在時刻、t':バッチ開始から現在までの時刻を表す変数、Δt:サンプリング間隔。sign(x):xの符号関数(x>0なら1、x=0なら0、x<0なら-1)。max( A, B,…): A, B,…のうちの最大値。例えばmax( -1, 0 ) = 0。
図9は、閾値以上である時間及び値の積(乗算した値)の積算値を算出する場合の例を説明する図である。
ここで、xは指標、xcはxに対する閾値(第2の指標変換閾値)、yは単調増加指標、tは現在時刻、t'はバッチ開始から現在までの時刻を表す変数、max( A, B,…)はA, B,…のうちの最大値である。なお、例えばmax( -1, 0) = 0である。
図10は、指標の絶対値の最大値を算出する場合の例を説明する図である。
ここで、xは指標、yは単調増加指標、tは現在時刻、t'はバッチ開始から現在までの時刻を表す変数である。
ここで、xcはxに対する閾値(第3の指標変換閾値)である。
次に、図11を参照し、連続プロセスとバッチプロセスについて説明する。図11は、連続プロセスとバッチプロセスについて説明する図である。
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、各バッチの処理の途中で、異常を検出して報知する例について説明した。
次に、図14を参照し、第2の実施形態に係るバッチプロセス監視装置10の機能構成について説明する。図14は、第2の実施形態に係るバッチプロセス監視装置10の機能ブロック図である。
<処理>
≪監視処理≫
次に、図18を参照し、第2の実施形態に係るバッチプロセスが開始した際のバッチプロセス監視装置10の監視処理について説明する。図18は、第2の実施形態に係るバッチプロセス監視装置10の監視処理の一例を示すフローチャートである。
次に、図19、図20を参照し、各バッチプロセスに対し、最適な指標変換閾値及びバッチ全体閾値の組み合わせを算出するために、各閾値の値を変化させた場合の異常判定の精度を算出する処理について説明する。図19は、各閾値の値に対する異常判定の精度を算出する処理の一例を示すフローチャートである。図20は、異常判定の精度の算出するためのテーブルの一例を示す図である。
β = FP/(FP+TN) ・・・(5)
さらに、誤検知率α、検知漏れ率βは、いずれも、小さい方が異常判定の精度がより高くなるため、誤検知率α、及び検知漏れ率βのうち、以下の式により、値が大きい方をγとする。
なお、γも、小さい方が異常判定の精度がより高くなる。ここで、γは、指標変換閾値及びバッチ全体閾値を設定して異常検知シミュレーションを行うことで得られ、指標変換閾値及びバッチ全体閾値を変化させると変化する値である。そのため、γは、指標変換閾値及びバッチ全体閾値の関数である。
続いて、精度算出部16は、算出した、指標変換閾値、及びバッチ全体閾値に対する異常判定の精度を示すデータを、精度データ113に記憶させる(ステップS305)。
次に、図21、図22を参照し、表示部17による表示画面を用いて、最適な指標変換閾値及びバッチ全体閾値の組み合わせを選択して設定するための処理について説明する。
従来のように、測定データと基準データとの差が所定の閾値以上の場合に、バッチプロセスが異常であると判定すると、当該差が一時的に大きくなることは異常ではないバッチプロセスの場合に、適切に異常を判定できない。
11 記憶部
111、111A 異常判定設定データ
112 実績データ
113 精度データ
12 測定データ取得部
13 指標算出部
14 異常判定部
15 報知部
16 精度算出部
17 表示部
20 測定装置
30 機器
Claims (10)
- バッチプロセス監視装置であって、
バッチ処理の開始から終了までの各時間における測定データを取得する測定データ取得部と、
前記測定データと、前記バッチに応じた基準データとの差に基づいて、前記各時間の経過に対して単調増加する値である単調増加指標を算出する指標算出部と、
前記単調増加指標に基づいて、前記バッチが異常であるか否かを判定する異常判定部と、
を備え、
前記指標算出部は、前記測定データと、前記バッチに応じた基準データとの差の絶対値を算出し、当該差の絶対値と、当該差の絶対値に対する閾値である指標変換閾値との差に基づいて、前記単調増加指標を算出し、
前記異常判定部は、前記単調増加指標、及び前記単調増加指標に対する閾値であるバッチ全体閾値に基づいて、前記指標変換閾値、及び前記バッチ全体閾値の複数の組み合わせのそれぞれに対して、前記バッチが異常であるか否かを判定し、
前記バッチプロセス監視装置は、前記バッチに対して予め記憶された正しい異常判定の結果と、前記異常判定部による異常判定の結果とに基づいて、前記複数の組み合わせのそれぞれに対する異常判定の精度を算出する精度算出部を備える、ことを特徴とするバッチプロセス監視装置。 - バッチ処理の開始から終了までの各時間における測定データを取得する測定データ取得部と、
前記測定データと、前記バッチに応じた基準データとの差に基づいて、前記各時間の経過に対して単調増加する値である単調増加指標を算出する指標算出部と、
前記単調増加指標に基づいて、前記バッチが異常であるか否かを判定する異常判定部と、
を備え、
前記異常判定部は、所定期間における前記測定データと前記基準データとの差の増加量、または所定期間における前記単調増加指標の増加量が、所定の増加量閾値以上である場合に、異常であると判定する、ことを特徴とするバッチプロセス監視装置。 - 前記指標算出部は、前記バッチの開始から現在までの間における、前記測定データと前記基準データとの差の絶対値が第1の閾値以上である時間の積算値を含む、前記単調増加指標を算出する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のバッチプロセス監視装置。 - 前記指標算出部は、前記測定データと前記基準データとの差の絶対値が第2の閾値以上である期間における、前記測定データと前記基準データとの差の絶対値と、前記第2の閾値との差を算出し、
当該期間と、当該差を乗算した値を、前記バッチの開始から現在までの間において積算した値を含む、前記単調増加指標を算出する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のバッチプロセス監視装置。 - 前記精度算出部により算出された異常判定の精度のうち、当該精度が比較的高くなる前記指標変換閾値、及び前記バッチ全体閾値の組み合わせを判別可能なように、前記複数の組み合わせのそれぞれに対する異常判定の精度を画面に表示する表示部を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のバッチプロセス監視装置。 - 前記指標算出部は、前記バッチの開始から現在までの間における、前記測定データと前記基準データとの差の絶対値の最大値を含む、前記単調増加指標を算出する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のバッチプロセス監視装置。 - 前記基準データは、以前に測定された前記測定データ、以前に測定された複数の前記測定データのうち前記異常判定部により異常であると判定されなかったものの平均、または予め設定されたデータである、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のバッチプロセス監視装置。 - 前記指標算出部は、前記測定データについて、前記各時間の間のデータを補間する、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のバッチプロセス監視装置。 - コンピュータが、
バッチ処理の各時間における測定データを取得する測定データ取得ステップと、
前記測定データと、前記バッチに応じた基準データとの差に基づいて、前記各時間の経過に対して単調増加する値である単調増加指標を算出する指標算出ステップと、
前記単調増加指標に基づいて、前記バッチが異常であるか否かを判定する異常判定ステップと、
を実行し、
前記指標算出ステップは、前記測定データと、前記バッチに応じた基準データとの差の絶対値を算出し、当該差の絶対値と、当該差の絶対値に対する閾値である指標変換閾値との差に基づいて、前記単調増加指標を算出し、
前記異常判定ステップは、前記単調増加指標、及び前記単調増加指標に対する閾値であるバッチ全体閾値に基づいて、前記指標変換閾値、及び前記バッチ全体閾値の複数の組み合わせのそれぞれに対して、前記バッチが異常であるか否かを判定し、
前記コンピュータは、前記バッチに対して予め記憶された正しい異常判定の結果と、前記異常判定ステップによる異常判定の結果とに基づいて、前記複数の組み合わせのそれぞれに対する異常判定の精度を算出する精度算出ステップを実行する、ことを特徴とするバッチプロセス監視方法。 - コンピュータが、
バッチ処理の開始から終了までの各時間における測定データを取得する測定データ取得ステップと、
前記測定データと、前記バッチに応じた基準データとの差に基づいて、前記各時間の経過に対して単調増加する値である単調増加指標を算出する指標算出ステップと、
前記単調増加指標に基づいて、前記バッチが異常であるか否かを判定する異常判定ステップと、
を実行し、
前記異常判定ステップは、所定期間における前記測定データと前記基準データとの差の増加量、または所定期間における前記単調増加指標の増加量が、所定の増加量閾値以上である場合に、異常であると判定する、ことを特徴とするバッチプロセス監視方法。
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