JP7249320B2 - How to monitor the production process - Google Patents
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Description
本発明は、製品(物)を製造するプロセス又はサービスを提供するプロセス(以下、総称して「生産プロセス」と称す)のモニタリング方法に関する。 The present invention relates to a method for monitoring a process of manufacturing a product (thing) or a process of providing a service (hereinafter collectively referred to as "production process").
特許文献1には、製造プロセスに関する品質データ及び状態データに主成分分析及びクラスター分析を適用して製造プロセスのロットを複数のグループに区分し、グループ毎の良否を判定して予め判定基準を生成し、動作中の製造プロセスから導出される主成分得点が、判定基準を満たすか否かで動作中の製造プロセスの良否を判定する生産プロセスのモニタリング方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In
しかしながら、特許文献1記載の方法によれば、過去に動作済みの製造プロセスに基づいて判定基準が生成されるため、動作中の製造プロセスが過去に経験したことがない製造状態に当たる場合、動作中の製造プロセスの良否を柔軟に判定できないという問題があった。
However, according to the method described in
そこで、動作中の生産プロセスの良否を精度良く予測するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。 Therefore, there arises a technical problem to be solved in order to accurately predict the quality of the production process during operation, and the present invention aims to solve this problem.
上記目的を達成するために、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、製品又はサービスを生産する生産プロセスのモニタリング方法であって、過去に実施された生産プロセスである動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの状態を示す状態データである実績状態データ及び前記製品又はサービスの品質を示す品質データである実績品質データを収集するステップと、前記生産プロセスを模して設定された検証用の仮想プロセスにおける前記複数の動作済みロットとはそれぞれ異なる未経験の状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記仮想状態データで前記仮想プロセスを実行した場合の前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、を含む。 In order to achieve the above object, a method for monitoring a production process according to the present invention is a method for monitoring a production process for producing a product or service, wherein a plurality of actions in an already-executed process, which is a production process performed in the past, are performed. a step of collecting performance status data, which is status data indicating the status of completed lots, and performance quality data, which is quality data indicating the quality of the product or service; and a virtual process for verification set to simulate the production process. setting virtual state data, which is state data indicating states of a plurality of virtual lots corresponding to inexperienced states different from the plurality of operated lots, and executing the virtual process with the virtual state data a step of collecting virtual quality data that is quality data indicating the quality of the product or service of the operated lot on multi-dimensional coordinates in which a plurality of principal component scores derived from the state data are set on each coordinate axis and the step of dividing the virtual lot into a plurality of groups; and determining whether it does not belong either.
この構成によれば、仮想ロットの仮想状態データが動作済みロットの実績状態データと異なるように設定され、仮想ロットの仮想状態データに応じた仮想品質データが実験や簡易なシミュレーション等の仮想プロセスによって収集されることにより、動作中のモニタリングプロセスが、動作済みロット及びこれを補完するように設定された仮想ロットを区分した何れかのグループに属するか否かの判定に基づいて、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。 According to this configuration, the virtual state data of the virtual lot is set to be different from the actual state data of the operated lot, and the virtual quality data corresponding to the virtual state data of the virtual lot is obtained by a virtual process such as an experiment or a simple simulation. By collecting, the monitoring process during operation based on the determination of whether it belongs to any group that divides the operated lot and the virtual lot set to complement it. The quality of the process can be predicted with high accuracy.
また、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、前記モニタリングプロセスにおける前記製品又はサービスの品質を示す品質データを前記モニタリングプロセスが属する前記グループの品質データから予測するステップをさらに含むことが好ましい。 Also, the production process monitoring method according to the present invention preferably further includes the step of predicting quality data indicating the quality of the product or service in the monitoring process from the quality data of the group to which the monitoring process belongs.
この構成によれば、モニタリングプロセスが属すると判定されたグループに属する経験済みロット又は仮想ロットの品質データに基づいて、モニタリングプロセスで生産される製品又はサービスの品質データを予測することができる。 According to this configuration, it is possible to predict the quality data of the products or services produced in the monitoring process based on the quality data of experienced lots or virtual lots belonging to the group determined to belong to the monitoring process.
また、上記目的を達成するために、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、製品又はサービスを生産する生産プロセスのモニタリング方法であって、前記生産プロセスを模して設定された検証用の仮想プロセスにおけるそれぞれ異なる状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記仮想状態データで前記仮想プロセスを実行した場合の前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、を含む。 Further, in order to achieve the above object, a production process monitoring method according to the present invention is a production process monitoring method for producing a product or service, comprising: Setting virtual state data, which is state data indicating states of a plurality of virtual lots corresponding to different states in a process, and quality indicating the quality of the product or service when the virtual process is executed with the virtual state data a step of collecting virtual quality data, which is data; a step of dividing the virtual lot into a plurality of groups on multidimensional coordinates in which a plurality of principal component scores derived from the state data are set on each coordinate axis; determining whether the monitoring process belongs to any of the groups or not, based on status data indicating the status of the monitoring process, which is the target production process.
この構成によれば、複数の仮想ロットに対して互いに異なるように仮想状態データが設定され、仮想ロットの仮想状態データに応じた仮想品質データが実験や簡易なシミュレーション等の仮想プロセスによって収集されることにより、動作中のモニタリングプロセスが、仮想ロットを仮想状態データ及び仮想品質データに基づいて区分した何れかのグループに属するか否かの判定に基づいて、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。 According to this configuration, different virtual state data are set for a plurality of virtual lots, and virtual quality data corresponding to the virtual state data of the virtual lots are collected by virtual processes such as experiments and simple simulations. Accordingly, the quality of the monitoring process in operation can be accurately determined based on the determination as to whether or not the monitoring process in operation belongs to any group classified based on the virtual condition data and the virtual quality data. can be predicted.
また、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、過去に実施された生産プロセスである動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの状態を示す状態データである実績状態データ及び前記製品又はサービスの品質を示す品質データである実績品質データを収集するステップをさらに含み、前記複数の仮想ロットは、前記複数の動作済みロットとはそれぞれ異なる未経験の状態に対応して設定され、前記多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分することが好ましい。 In addition, the production process monitoring method according to the present invention includes performance status data, which is status data indicating the status of a plurality of operated lots in an operated process, which is a production process performed in the past, and the quality of the product or service. further comprising the step of collecting performance quality data, which is quality data indicating, wherein the plurality of virtual lots are set corresponding to inexperienced states different from the plurality of operated lots, respectively, and on the multidimensional coordinates, Preferably, the operated lot and the virtual lot are divided into a plurality of groups.
この構成によれば、仮想ロットの仮想状態データ及び仮想品質データに加えて、動作済みロットの実績状態データ及び実績品質データを考慮することにより、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。 According to this configuration, in addition to the virtual state data and virtual quality data of the virtual lot, by considering the actual state data and actual quality data of the operated lot, it is possible to accurately predict the quality of the monitoring process during operation. can be done.
本発明は、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。 The present invention can accurately predict the success or failure of the monitoring process during operation.
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。 An embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In addition, hereinafter, when referring to the number, numerical value, amount, range, etc. of the constituent elements, unless otherwise specified or clearly limited to a specific number in principle, it is limited to the specific number It does not matter if the number is greater than or less than a certain number.
本実施形態に係る解析方法は、生産プロセスに対して適用される。生産プロセスには、機械設備のみで構成されて全ての工程が自動化されたプロセス、作業者の手作業による作業工程を含むプロセス、並びに機械設備によって自動化された製造工程及び作業者の手作業による作業工程を含むプロセス等が含まれる。また、生産プロセスとは、物を生産するプロセスに限定されず、例えば廃液の洗浄や医薬品開発における治験結果の解析等のサービスが含まれる。 The analysis method according to this embodiment is applied to the production process. The production process includes a process consisting only of mechanical equipment and all processes are automated, a process including manual work processes by workers, and a manufacturing process automated by mechanical equipment and manual work by workers. Processes including steps are included. In addition, the production process is not limited to the process of producing things, and includes services such as cleaning of waste liquids and analysis of clinical trial results in drug development.
以下では、生産プロセスの一例であるNMP(N-メチル-2-ピロリドン)の精製に本解析方法を適用した場合を例に説明する。なお、本発明を適用する生産プロセスは、その他の製造ライン及びサービスを提供するプロセスも含まれることは言うまでもない。 A case where this analysis method is applied to the purification of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), which is an example of the production process, will be described below. Needless to say, the production process to which the present invention is applied also includes other manufacturing lines and processes for providing services.
図1は、NMPの精製を行う蒸留塔1を示す模式図である。蒸留塔1は、例えば、Liイオン2次電池製造工程等から回収された原料(精製前NMP)から高純度のNMPを精製する。精製前NMPは、主に、NMP、H2O、NMP前駆体、安全性に関わる物質及び不純物が含まれている。なお、精製前NMPに含まれる各種製品の割合は、Liイオン2次電池製造工程毎に異なり必ずしも一様ではない。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
蒸留塔1は、下部に設けられた回収部2と、上部に設けられた濃縮部3と、に区分され、回収部2と濃縮部3との境目から原料が供給される。
The
蒸留塔1内に投入された原料は、回収部2の塔底から加熱装置(リボイラ)4によって供給された蒸気により加熱され、低沸点の成分が先に蒸発し、蒸留塔1の塔頂に向かって上昇する。
The raw material introduced into the
蒸留塔1の内部には棚状の構造物が設置されていて、下部から上昇する蒸気と、上部から下降する液体が接する。蒸気と液体の接触(気液接触)により、液体が蒸発するのに必要な熱(蒸発潜熱)が蒸気と液体との間でやり取りされる。この際、発生する蒸気は、液体よりも沸点の低い成分が多く含まれる一方、液体は、蒸気よりも沸点の高い成分が多く含まれている。
A shelf-like structure is installed inside the
また、蒸留塔1では気液接触を行うため、塔頂の冷却装置(コンデンサ)5を使って蒸気を再び液体に戻す(還流)が行われる。
Further, in the
このようにして、蒸留塔1では、塔全体で気液接触を行うため、塔頂での冷却と塔底での加熱を同時に行い還流させ、蒸留塔1の塔頂では、沸点の低い成分を、蒸留塔1の塔底では、沸点の高い成分を分離・回収する。
In this way, in the
蒸留塔1には、種々の値を測定する図示しないセンサが設けられている。センサの測定対象は、原料の組成、原料の投入量、塔内温度、加熱装置4の設定温度、冷却装置5を経て塔内に還流される液体の還流量等である。
The
蒸留塔1を構成する各種構成は、制御装置10によって動作制御される。制御装置10は、例えばCPUやメモリ等を有する装置制御部11と、データの入出力を制御する入出力部12と、データを表示する表示部13と、データを記憶する記憶部14と、を備えている。なお、制御装置10の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。
Various components constituting the
制御装置10は、センサが測定した蒸留塔1の運転状態を示す状態データや精製後NMPの品質情報等を示す品質データに基づいて、後述する処理を行う。状態データは、生産プロセスの精製条件(蒸留塔1を構成する各種機器の運転条件等)を示すマニュファクチャデータと、精製前NMPの組成を示すマテリアルデータと、を含む。
The
装置制御部11は、各機器を制御する制御部11aと、状態データについて後述する処理を行う解析部11bと、後述する仮想ロットの検証を行う検証部11cと、後述するモニタリングプロセスの判定を行う判定部11dと、に機能分割される。
The
入出力部12は、例えば、キーボードやマウス、通信制御装置、印刷装置等がある。表示部13は、例えば、ディスプレイがある。記憶部14には、各種処理で用いる様々なデータ等が記憶されている。
The input/
次に、本実施形態に係る生産プロセスのモニタリング方法の手順について説明する。 Next, the procedure of the production process monitoring method according to the present embodiment will be described.
[動作済みロット解析]
まず、生産プロセスにおける複数の動作済みロットの状態及び品質を解析するステップについて具体的に説明する。
[Operated lot analysis]
First, the step of analyzing the status and quality of a plurality of operated lots in the production process will be specifically described.
解析部11bは、動作済みの生産プロセスについて、センサが測定した状態データ(実績状態データ)と、精製後NMPの品質データ(実績品質データ)とを動作済みロット毎に収集する(ステップS1)。
The
ステップS1で収集された状態データ及び品質データは、記憶部14に記憶される。図2は、動作済みロットの状態データ及び品質データを含む表であり、図2表中の種別「経験済み」に属するロットが動作済みロットに該当し、図2表中の動作済みロットに関する「原料組成」の欄は、各動作済みロットにおいて蒸留塔1に投入された精製前NMPの組成を示す状態データであり、動作済みロットに関する「判定」の欄は、動作済みロットにおける精製後NMPの品質を示す品質データであり、表中の「〇」は、精製後NMPが出荷基準をクリアするとともに安全上の問題が発生していないことを意味する。
The state data and quality data collected in step S1 are stored in the
次に、ステップS1で収集した状態データ及び品質データを標準化して中間関数に変換する(ステップS2)。 Next, the condition data and quality data collected in step S1 are standardized and converted into an intermediate function (step S2).
ステップS2で行う状態データの標準化処理は、公知のものであり、具体的には、解析部11bが、状態データの標準化処理を数式1に基づいて行う。
次に、ステップS2で求めた中間変数に基づいて主成分負荷量及び主成分得点を求める(ステップS3)。 Next, a principal component loading amount and a principal component score are obtained based on the intermediate variables obtained in step S2 (step S3).
具体的には、まず、中間変数における相関係数行列を作成し、相関係数行列の固有値と固有ベクトルを導出する。相関係数行列は、中間変数がx1、x2、x3・・のときに、第1主成分PC1は、数式2で示すように表される。また、第N主成分PCnは、数式3で示すように表される。そして、係数a11、a12、a13・・を1行目の要素、係数an1、an2、an3・・をn行目の要素に用いることにより、相関係数行列が形成される。
次に、相関係数行列の固有ベクトルから主成分得点を求める。また、相関係数行列の固有値から各主成分の寄与率を求める。主成分の寄与率は、固有値を固有値の総和で割ることで得られる。ここで、固有値の大きい方から、第1主成分、第2主成分・・第N主成分を決定する。 Next, a principal component score is obtained from the eigenvectors of the correlation coefficient matrix. Also, the contribution rate of each principal component is obtained from the eigenvalues of the correlation coefficient matrix. The contribution rate of the principal component is obtained by dividing the eigenvalue by the sum of the eigenvalues. Here, the first principal component, second principal component, . . . Nth principal component are determined in descending order of eigenvalue.
具体的には、解析部11bが、各ロットの中間変数x1、x2、x3と相関係数行列の各係数とに基づいて、第1主成分PC1、第2主成分PC2・・の値、即ち、主成分得点を算出とする。図3は、動作済みロット毎の主成分の情報量を示す表である。
Specifically, based on the intermediate variables x1, x2, and x3 of each lot and each coefficient of the correlation coefficient matrix, the
次に、解析部11bは、図3に示す主成分得点にクラスター分析を適用して、各ロットを複数のグループに区分する(ステップS4)。
Next, the
「クラスター分析」とは、解析対象データ(クラスター)を類似性に着目して複数のグループに分類する方法であり、階層的クラスタリングや分類最適化クラスタリング等が知られている。本実施形態におけるクラスター分析が着目する「類似性」とは、各ロットの主成分得点同士の距離をいう。 “Cluster analysis” is a method of classifying data to be analyzed (clusters) into a plurality of groups by focusing on similarity, and hierarchical clustering, classification optimization clustering, and the like are known. The “similarity” focused on by the cluster analysis in this embodiment refers to the distance between the principal component scores of each lot.
クラスター分析の手法としては、例えば、階層的クラスタリングの一つである凝集型階層的クラスタリング等が知られている。また、クラスター間の距離算出方法として、安定して解を得られるウォード法等を用いる。「ウォード法」とは、2つのクラスターを併合した際の偏差平方和の増加量が最小になるクラスターを選択するものである。例えば、クラスターA、Bを併合してクラスターCを生成する場合、クラスターA、B、C内の偏差平方和Sa、Sb、Scは、それぞれ数式4~6のように表される。
数式4~6により、クラスターC内の偏差平方和Scは、以下のようになる。
数式7のΔSabは、クラスターA、Bを併合してクラスターCを生成した際の偏差平方和の増分であることを意味する。したがって、各併合段階でΔSabが最小になるようにクラスターを選択して併合することにより、クラスタリングを進めていく。
ΔSab in
本実施形態では、図4に示すように、動作済みロットを第1~第3の固有ベクトル(図4中のEV1~EV3)の3次元空間で3つのグループ1~3に区分した。図4は、動作済みロットにおけるEV1~EV3の合成ベクトルを上述した3次元空間上にプロットしたものを、EV1-EV3平面(横軸にEV1、縦軸にEV3を設定した平面)に投影したグラフである。また、図4では、同一のグループを構成する動作済みロットを同一の符号でプロットしている。また、図3表中の右欄「group」は、各動作済みロットが属するグループを示す。なお、固有ベクトルの数は、3つに限定されるものではなく、2つ以下でも4つ以上であっても構わない。また、グループの数は、3つに限定されるものではなく、2つ以下でも4つ以上であっても構わない。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, operated lots are divided into three
次に、各グループに属する動作済みロットの品質データに基づいて、グループ間の品質データの優劣を判定する(ステップS5)。具体的には、制御装置10は、品質データ(精製後NMPの純度、不純物の含有量等)から得られる中間変数をロット毎に呼び出し、グループ間での品質データの優劣を判定する。各グループの品質の優劣は、グループ3、グループ2、グループ1の順であって、グループ3が最優であった。
Next, based on the quality data of the operated lot belonging to each group, the superiority or inferiority of the quality data between groups is determined (step S5). Specifically, the
なお、品質データの優劣は、同一グループを構成する複数のロット(ロット群)内の平均値に基づいて行うのが好ましい。これにより、グループ内の複数のロットの品質データのばらつきが平準化され、グループ間の品質データの良否の傾向を大局的に把握することができる。 The superiority of quality data is preferably determined based on the average value in a plurality of lots (lot group) forming the same group. As a result, variations in the quality data of a plurality of lots within the group are leveled, and it is possible to comprehensively grasp the tendency of quality data between groups.
[仮想ロット検証]
次に、生産プロセスの未経験の状態を想定したロット(仮想ロット)における品質を検証するステップについて具体的に説明する。
[Virtual lot verification]
Next, the step of verifying the quality of a lot (virtual lot) assuming an inexperienced state of the production process will be specifically described.
検証部11cは、上述した動作済みの生産プロセスの解析(ステップS1~S5)と同様にして、複数の仮想ロット毎の状態データ(仮想状態データ)及び品質データ(仮想品質データ)に基づいて、仮想ロットを複数のグループに区分する。
The
具体的には、まず、生産プロセスを模した仮想プロセスにおける複数の仮想ロット毎に設定された仮想状態データが、記憶部14に記憶される(ステップS6)。 Specifically, first, virtual state data set for each of a plurality of virtual lots in a virtual process imitating a production process is stored in the storage unit 14 (step S6).
ここで、「仮想プロセス」とは、実際に蒸留塔1を動作させた生産プロセスではなく、任意に設定された仮想状態データで蒸留塔1を稼働させたと仮定した場合に、どのような仮想品質データが得られるかを検証するために動作済みの生産プロセスを模して設定されるものである。
Here, the “virtual process” is not the production process that actually operates the
また、「仮想状態データ」とは、生産プロセスの未経験の状態を想定して、即ち、上述した動作済みロットとは異なる状態になるように、蒸留塔1の運転条件や原料の組成を任意に変更して設定される状態データを意味する。
In addition, the "virtual state data" refers to the operation conditions of the
本実施形態では、「仮想状態データ」を、動作済みロットの実績状態データと一致しないように、蒸留塔1に投入される原料の組成のみをそれぞれランダムに変更するとともに、その他の精製条件を上述した生産プロセスと一致させた仮想ロットの状態データとした。図2表中の種別「未経験」に属するロットが仮想ロットに該当し、図2表中の仮想ロットに関する「原料組成」の欄は、各仮想ロットにおける原料の組成を示す仮想状態データである。
In this embodiment, only the composition of the raw material to be put into the
次に、仮想状態データに基づいて取得された仮想ロット毎の仮想品質データが、記憶部14に記憶される(ステップS7)。 Next, virtual quality data for each virtual lot obtained based on the virtual state data is stored in the storage unit 14 (step S7).
「仮想品質データ」とは、仮想状態データで蒸留塔1が原料を精製した場合の精製後NMPの品質データや安全上の問題の有無を意味する。本実施形態では、「仮想品質データ」は、仮想状態データに基づいて、生産プロセスを再現した実験や簡易的なシミュレーションにより取得した品質データ(精製後NMPの品質や安全上の問題の有無)とした。
The “virtual quality data” means the quality data of purified NMP when the raw material is purified by the
図2表中の仮想ロットに関する「判定」の欄は、各仮想ロットにおける仮想品質データである。なお、図2表中の「Weeping」とは、蒸留塔1において上段の原料が過度に滴り落ちて精製度が悪化したことを示す。「Flooding」とは、蒸留塔1において蒸気が過剰に増加し、原料が流下せずに精製度が悪化したことを示す。「安全上の問題」とは、塔底に濃縮された原料に爆発性を示す安全性に関わる物質が所定濃度以上に濃縮されたことを示す。
The column of "judgment" for the virtual lot in the table in FIG. 2 is the virtual quality data for each virtual lot. In addition, "Weeping" in the table of FIG. 2 indicates that the raw material in the upper stage of the
次に、解析部11bは、ステップS2、3と同様に、ステップS6で収集した仮想状態データ及び仮想品質データを標準化して中間関数に変換した上で、中間変数に基づいて主成分負荷量及び主成分得点を求める(ステップS8)。図5は、仮想ロット毎の主成分の情報量及び仮想品質データを示す表である。
Next, similarly to steps S2 and S3, the
次に、検証部11cは、各仮想ロットを仮想品質データに基づいて4つのグループ4~7に区分する(ステップS9)。図6は、仮想ロットにおけるEV1~EV3の合成ベクトルを上述した3次元空間上にプロットしたものを、EV1-EV3平面(横軸にEV1、縦軸にEV3を設定した平面)に投影したグラフである。
Next, the
図6中のグループ4は、精製後NMPに問題がない仮想ロットが属するグループであり、グループ5は、Weepingの発生に起因して精製後NMPの品質に問題が生じた仮想ロットが属するグループであり、グループ6は、Floodingの発生に起因して精製後NMPの品質に問題が生じた仮想ロットが属するグループであり、グループ7は、安全上の問題が生じた仮想ロットが属するグループである。なお、図7は、図4、6を重ねたグラフの一部を拡大し、グループ4とグループ5~7とを区別して表記したものである。
[モニタリングプロセス予測] [Monitoring process prediction]
次に、モニター対象の生産プロセス(モニタリングプロセス)の良否を予測するステップについて具体的に説明する。 Next, the step of predicting the quality of the production process to be monitored (monitoring process) will be specifically described.
まず、動作中のモニタリングプロセスの状態データを収集する(ステップS10)。モニタリングプロセスの状態データは、各種センサで測定され、記憶部14に記憶される。
First, state data of the monitoring process in operation is collected (step S10). State data of the monitoring process are measured by various sensors and stored in the
次に、判定部11dは、ステップS10で測定したモニタリングプロセスの状態データが、ステップS4で区分した動作済みロットに関するグループ1~3又はステップS9で区分した仮想ロットに関するグループ4~7の何れに属するかを判定する(ステップS11)。
Next, the
具体的には、解析部11bが、記憶部14に記憶されたモニタリングプロセスの状態データを呼び出し、ステップS2、3と同様に、その主成分負荷量及び主成分得点を導出する。
Specifically, the
そして、判定部11dが、解析部11bが導出した主成分得点がステップS4で区分した動作済みロットのグループ1~3又はステップS9で区分した仮想ロットのグループ4~7の何れのグループ内に属するか又は何れのグループにも属さないかを判定する。
Then, the
次に、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、動作済みロットのグループ1~3又は仮想ロットのグループ4~7の何れのグループに属するか否かを判定する手順について、具体的に説明する。
Next, the procedure for determining whether or not the principal component score according to the state data of the monitoring process belongs to any of
まず、第1~第3の固有ベクトル(EV1~EV3)までの3次元空間における動作済み任意ロットの主成分得点をEV1、EV2、EV3とし、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点をX1、X2、X3とするとき、最も近い合成ベクトルである動作済みロット又は仮想ロットを特定する。なお、EV1~3の3次元空間におけるモニタリングプロセスの合成ベクトル(X1、X2、X3)と動作済みロット又は仮想ロットの合成ベクトル(EV1、EV2、EV3)との距離Dは、数式8により算出される。
そして、距離Dが最も短いロット(最近ロット)が属するグループ(最近グループ)をモニタリングプロセスが属するグループとして判定する。 Then, the group (recent group) to which the lot with the shortest distance D (recent lot) belongs is determined as the group to which the monitoring process belongs.
このようにして、仮想ロットの仮想状態データが動作済みロットの実績状態データと異なるように設定され、仮想ロットの仮想状態データに応じた仮想品質データが実験や簡易なシミュレーション等の仮想プロセスによって収集されることにより、動作済みロット及びこれを補完するように設定された仮想ロットに基づいて、動作中のモニタリングプロセスの良否(例えば、モニタリングプロセスが過去の動作済みロットと同様に進行することが予測される、又は、モニタリングプロセスが動作済みロットから外れるものの予め仮想品質データが把握された仮想ロットと同様に進行する等)を予測することができる。なお、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、動作済みロットのグループ1~3又は仮想ロットのグループ4~7の何れのグループに属するか否かを判定する手順は、上述したものに限定されるものではない。
In this way, the virtual state data of the virtual lot is set to be different from the actual state data of the operated lot, and the virtual quality data corresponding to the virtual state data of the virtual lot is collected by virtual processes such as experiments and simple simulations. By doing so, the quality of the monitoring process during operation (for example, it is predicted that the monitoring process will proceed in the same way as the past operated lot) based on the operated lot and the virtual lot set to complement this or the monitoring process deviates from the operated lot, but progresses in the same manner as the virtual lot for which the virtual quality data is grasped in advance, etc.). The procedure for determining whether or not the principal component score according to the state data of the monitoring process belongs to any of
次に、モニタリングプロセスが属するグループの品質データに基づいて、モニタリングプロセスの品質データを予測する(ステップS12)。 Next, the quality data of the monitoring process is predicted based on the quality data of the group to which the monitoring process belongs (step S12).
モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、ステップS5で区分された動作済みロットのグループ1~3の何れかに属している場合には、属するグループの実績品質データに基づいて、モニタリングプロセスで生産される製品の品質データを過去の生産プロセスの実績から精度良く予測できる。
If the principal component score according to the state data of the monitoring process belongs to any of
一方、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、ステップS9で区分された仮想ロットのグループ4~7の何れかに属している場合には、属するグループの品質データに基づいて、モニタリングプロセスで生産される製品の品質データを、高度なシミュレーションモデルを用意することなく予測できる。
On the other hand, if the principal component score according to the state data of the monitoring process belongs to any of the
また、モニタリングプロセスがグループ4~7の何れかに属していると判定された場合には、制御装置10は、グループ4~7に属する仮想ロットの仮想品質データに応じて、モニタリングプロセスの品質データを安定化させるために、所定のガイダンスを表示部13に表示しても構わない。
Further, when it is determined that the monitoring process belongs to any one of
このようなガイダンスとしては、例えば、モニタリングプロセスがグループ4に属する場合には、仮想品質データが良好なものであるから、モニタリングプロセスの品質データも良好なものであると推測される旨の表示である。
As such guidance, for example, if the monitoring process belongs to
また、モニタリングプロセスがグループ5に属する場合には、「Weeping」が発生する虞があるため、還流量を増やす旨のガイダンスを表示することが考えられる。
Also, if the monitoring process belongs to
また、モニタリングプロセスがグループ6に属する場合には、「Flooding」が発生する虞があるため、原料の投入量を減らす旨のガイダンスを表示することが考えられる。 Also, if the monitoring process belongs to group 6, there is a possibility that "flooding" will occur, so it is conceivable to display guidance to reduce the input amount of raw materials.
さらに、モニタリングプロセスがグループ7に属する場合には、安全性に関わる物質が塔底で濃縮する虞があるため、塔底から高濃度の成分の抜き出し量を増やす旨のガイダンスを表示することが考えられる。
Furthermore, if the monitoring process belongs to
このようにして、モニタリングプロセスが未経験の状態で進捗する場合であっても、逸脱した要因やその際の対処方法をガイダンスとして提供することにより、蒸留塔1の運転員に運転を進める上での安心感を付与することができる。
In this way, even if the monitoring process progresses in an inexperienced state, by providing the deviating factors and countermeasures as guidance, the operator of the
さらに、図7に示すグラフにモニタリングプロセスの主成分得点を重ねたものを表示部13に表示することにより、ユーザが視覚的に精製後NMPの品質の良否を認識することができる。
Furthermore, by displaying the graph shown in FIG. 7 on which the principal component scores of the monitoring process are superimposed on the
一方、数式8で算出される距離Dが各グループ1~7の大きさに比べて著しく遠い等の理由により、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、ステップS4で区分した動作済みロットのグループ1~3又はステップS9で区分した仮想ロットのグループ4~7の何れのグループにも属さないと判定された場合には、モニタリングプロセスが、動作済みロット及び仮想ロットの何れとも相違する可能性が高い。この場合には、制御装置10が、表示部13に注意を促す旨のガイダンスを表示しても構わない。
On the other hand, for reasons such as the distance D calculated by Equation 8 being significantly longer than the size of each
また、本実施形態では、経験済みのロットの状態データ及び品質データ並びに仮想ロットの状態データ及び品質データに基づいて、モニタリングプロセスの品質データを予測した場合を例に説明したが、複数の仮想ロットを仮想状態データ及び仮想品質データに基づいて区分した複数のグループの何れかに属するか否かの判定に基づいて、モニタリングプロセスの良否や品質を予測しても構わない。 In addition, in the present embodiment, the case where the quality data of the monitoring process is predicted based on the experienced lot condition data and quality data and the virtual lot condition data and quality data has been described as an example. The quality and quality of the monitoring process may be predicted based on the determination of whether or not it belongs to any of a plurality of groups classified based on the virtual state data and the virtual quality data.
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be modified in various ways without departing from the spirit of the present invention, and it is a matter of course that the present invention extends to the modified ones.
1 :蒸留塔
2 :回収部
3 :濃縮部
4 :加熱装置
5 :冷却装置
10 :制御装置
11 :装置制御部
11a:制御部
11b:解析部
11c:検証部
11d:判定部
12 :入出力部
13 :表示部
14 :記憶部
1: Distillation column 2: Recovery unit 3: Concentration unit 4: Heating device 5: Cooling device 10: Control device 11:
Claims (4)
過去に実施された生産プロセスである動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの状態を示す状態データである実績状態データ及び前記製品又はサービスの品質を示す品質データである実績品質データを収集するステップと、
前記生産プロセスを模して設定された検証用の仮想プロセスにおける前記複数の動作済みロットとはそれぞれ異なる未経験の状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記仮想状態データで前記仮想プロセスを実行した場合の前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、
前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、
モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする生産プロセスのモニタリング方法。 A method of monitoring a production process for producing a product or service, comprising:
a step of collecting performance status data, which is status data indicating the status of a plurality of operated lots in an operated process, which is a production process performed in the past, and performance quality data, which is quality data indicating the quality of the product or service; ,
Setting virtual state data, which is state data indicating states of a plurality of virtual lots corresponding to inexperienced states different from the plurality of operated lots in the virtual process for verification set by simulating the production process. and collecting virtual quality data, which is quality data indicating the quality of the product or service when the virtual process is executed with the virtual state data;
dividing the operated lot and the virtual lot into a plurality of groups on multi-dimensional coordinates in which a plurality of principal component scores derived from the state data are set on each coordinate axis;
determining whether the monitoring process belongs to any of the groups or not, based on status data indicating the status of the monitoring process, which is the production process to be monitored;
A method for monitoring a production process, comprising:
前記生産プロセスを模して設定された検証用の仮想プロセスにおけるそれぞれ異なる状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記仮想状態データで前記仮想プロセスを実行した場合の前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、
前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、
モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする生産プロセスのモニタリング方法。 A method of monitoring a production process for producing a product or service, comprising:
setting virtual state data, which is state data indicating states of a plurality of virtual lots corresponding to different states in a virtual process for verification set by simulating the production process, and using the virtual state data to set the virtual process; collecting virtual quality data, which is quality data indicative of the quality of the product or service when performing
a step of dividing the virtual lot into a plurality of groups on multidimensional coordinates in which a plurality of principal component scores derived from the state data are set on each coordinate axis;
determining whether the monitoring process belongs to any of the groups or not, based on status data indicating the status of the monitoring process, which is the production process to be monitored;
A method for monitoring a production process, comprising:
前記複数の仮想ロットは、前記複数の動作済みロットとはそれぞれ異なる未経験の状態に対応して設定され、
前記多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分することを特徴とする請求項3に記載の生産プロセスのモニタリング方法。 a step of collecting performance status data, which is status data indicating the status of a plurality of operated lots in an operated process, which is a production process performed in the past, and performance quality data, which is quality data indicating the quality of the product or service; further includes
The plurality of virtual lots are set corresponding to inexperienced states different from the plurality of operated lots,
4. The production process monitoring method according to claim 3, wherein the operated lot and the virtual lot are classified into a plurality of groups on the multidimensional coordinates.
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