WO2009104725A1 - 製造設備の診断装置及び方法 - Google Patents

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WO2009104725A1
WO2009104725A1 PCT/JP2009/052991 JP2009052991W WO2009104725A1 WO 2009104725 A1 WO2009104725 A1 WO 2009104725A1 JP 2009052991 W JP2009052991 W JP 2009052991W WO 2009104725 A1 WO2009104725 A1 WO 2009104725A1
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WO
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measurement
time
manufacturing
measured
quality
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/052991
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English (en)
French (fr)
Inventor
輝好 秦
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/024—Quantitative history assessment, e.g. mathematical relationships between available data; Functions therefor; Principal component analysis [PCA]; Partial least square [PLS]; Statistical classifiers, e.g. Bayesian networks, linear regression or correlation analysis; Neural networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing apparatus diagnosis apparatus and method, and more particularly to a manufacturing apparatus diagnosis apparatus and method using Mahalanobis distance.
  • an MT system (Mahalanobis-Taguchi® System) is known as an evaluation system using the Mahalanobis distance.
  • multidimensional information for a normal population is defined, A correlation matrix is calculated based on all correlations between multidimensional information, and an inverse matrix of the correlation matrix is calculated.
  • This inverse matrix is the Mahalanobis space (reference space).
  • MD Mahalanobis distance
  • the multidimensional information regarding the diagnosis target is determined to be a member of the multidimensional information for the normal population (ie, steady state).
  • the diagnosis target is determined. Is determined not to be in a steady state (that is, abnormal).
  • the two-level orthogonality indicates which information (including a combination of a plurality of information) of the multidimensional information is the cause. It is possible to search using a table, thereby searching for the cause of the abnormality.
  • FIG. 13 shows measured values (pressure, temperature, tension, etc.) indicating states in each manufacturing process measured at predetermined measurement times in a manufacturing facility that manufactures a product (resin film) via a plurality of manufacturing processes. It is a chart which shows.
  • the measured values pressure, temperature, tension, etc. indicating the state in each manufacturing process, measured during the period during which a high-quality resin film was manufactured (the period indicated by the thick frame in FIG. 13) are normal.
  • the Mahalanobis space reference space was calculated based on these measurement values.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and by using the Mahalanobis distance, it is possible to appropriately evaluate the quality of products manufactured through a plurality of manufacturing processes and diagnose manufacturing equipment.
  • An object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus and method for manufacturing equipment.
  • a first aspect of the present invention is a diagnostic apparatus for a manufacturing facility that manufactures a product through a plurality of manufacturing processes, the diagnostic device for a manufacturing facility that uses Mahalanobis distance, A plurality of measurement means for continuously measuring measurement values indicating states in a plurality of manufacturing processes at predetermined time intervals, and a group of measurement values for diagnosis from a plurality of measurement values respectively measured by the plurality of measurement means Measurement value collecting means for collecting measurement value collecting means for collecting measurement values corresponding to each measurement time shifted by a preset time from the actual measurement time, and collected by the measurement value collecting means And a Mahalanobis distance calculating means for calculating the Mahalanobis distance based on a group of measured values and a predetermined reference space.
  • the present inventor measured the measured value in each manufacturing process related to a product (including a semi-finished product) at an arbitrary time at the same time. We focused on the fact that what was measured at different times depending on the processing time in each manufacturing process was a true measured value.
  • the measurement values indicating the state in each manufacturing process by a plurality of measurement means are continuously measured at predetermined time intervals, but as a group of measurement values used for calculating the Mahalanobis distance, at the actual measurement time, On the other hand, the measurement value corresponding to each measurement time shifted by a preset time is used.
  • the predetermined reference space is a plurality of groups collected by the measurement value collecting means within a period during which a high-quality product is manufactured. It is characterized by being a Mahalanobis space calculated based on the measured values.
  • a plurality of groups of measurement values collected by the measurement value collection means (measurement values corresponding to each measurement time shifted by a preset time from the actual measurement time) Group) is used to calculate an accurate reference space corresponding to a good quality product.
  • the quality determining means for determining whether or not the product manufactured by the manufacturing equipment satisfies a desired quality
  • Calculation means for calculating a Mahalanobis space based on a plurality of groups of measurement values collected by the measurement value collection means within a manufacturing period of a product determined to satisfy a desired quality by the quality determination means
  • the calculation Update means for updating the predetermined reference space with the latest Mahalanobis space calculated by the means.
  • the measured values in each production process fluctuate according to daytime and nighttime, summer and winter seasons, and the Mahalanobis distance increases.
  • the desired quality is satisfied even when the Mahalanobis distance is increased.
  • the quality of the product cannot be properly evaluated with the Mahalanobis distance.
  • the Mahalanobis space is calculated based on a plurality of groups of measurement values collected by the measurement value collection means within the manufacturing period of the product determined to satisfy the desired quality, and the calculated latest Mahalanobis space is calculated. To update the predetermined reference space.
  • the quality judging means inspects the quality of one or more quality items from the product manufactured by the manufacturing equipment. And determining whether or not the inspected product satisfies a desired quality based on the inspection result inspected by the quality inspection means.
  • the quality inspection means inspects items such as coloring of the resin film, color unevenness, generation of wrinkles, thickness and thickness unevenness, and refractive index.
  • the quality determination means determines whether the product is determined by whether the Mahalanobis distance calculated by the Mahalanobis distance calculation means is within a predetermined threshold. It is characterized by determining whether or not a desired quality is satisfied.
  • a predetermined threshold value is set in advance as the Mahalanobis distance for evaluating product quality (good or bad)
  • the Mahalanobis distance calculated by the Mahalanobis distance calculating means is within a predetermined threshold value set in advance. Determines that the product meets the desired quality.
  • the preset time is a time corresponding to each processing time in a plurality of manufacturing processes. It is characterized by.
  • the predetermined time is when a predetermined object to be processed sequentially passes through the plurality of measuring means.
  • the time is equivalent to the time difference between the passage times.
  • the first storage means for storing the preset time in association with each measurement value; And a second storage means for storing a plurality of measurement values respectively measured by the measurement means in association with the measured time, wherein the measurement value collection means is an arbitrary stored in the first storage means And the time for each measurement value stored in the second storage means are added, and a group of measurement values at an arbitrary time is read from the first storage means based on the added time. It is characterized by that.
  • the ninth aspect of the present invention is the manufacturing facility diagnostic apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the plurality of measuring means measure at different time intervals depending on the type of measurement value to be measured,
  • the measurement value collecting means is configured to measure a plurality of measurement values measured within the reference time interval for a measurement value measured at an interval shorter than a measurement value measured at a preset reference time interval.
  • the representative value is a measured value measured at the reference time interval.
  • the temperature and pressure change at different rates, the temperature is measured at a time interval of 1 minute, and the pressure is measured at a time interval of 10 seconds, the number of data of both measured values is different. Therefore, for a measurement value measured at an interval shorter than a measurement value measured at a preset reference time interval (for example, 1 minute), a plurality of values measured within the reference time interval of the reference are used.
  • the representative value of the measured values is used as the measured value.
  • an average value, a median value, a most frequent value, or the like can be applied. Note that the measurement values measured at intervals longer than the reference time interval use the same measurement values during the reference time interval.
  • the reference time interval can be changed as appropriate.
  • a method for diagnosing a manufacturing facility for manufacturing a product through a plurality of manufacturing processes wherein the state in the plurality of manufacturing processes is determined in the manufacturing facility diagnosing method using the Mahalanobis distance.
  • An eleventh aspect of the present invention is the manufacturing facility diagnostic method according to the tenth aspect, wherein the predetermined reference space is a plurality of groups collected by the collecting step within a period during which a high-quality product is manufactured. It is characterized by being a Mahalanobis space calculated based on the measured values.
  • a twelfth aspect of the present invention is a method for diagnosing a manufacturing facility according to the tenth aspect, a quality determination step for determining whether or not a desired quality is satisfied for a product manufactured by the manufacturing facility; A calculation step of calculating a Mahalanobis space based on the measurement values of a plurality of groups collected by the collection step within a period in which a desired quality is satisfied by the quality determination step, and a latest Mahalanobis space calculated by the calculation step And updating the predetermined reference space.
  • the quality determination step is a method for inspecting the quality of one or more quality items from a product manufactured by the manufacturing facility. It includes an inspection step, and it is characterized in that it is determined whether the inspected product satisfies a desired quality based on the inspection result inspected by the quality inspection step.
  • the quality determination step includes determining whether the Mahalanobis distance calculated by the Mahalanobis distance calculating step is within a predetermined threshold. It is characterized by determining whether or not a product satisfies a desired quality.
  • the updating step determines that the inspected product satisfies a desired quality, and the Mahalanobis distance calculating step.
  • the Mahalanobis distance calculated by (1) exceeds a predetermined threshold
  • the predetermined reference space is updated with the latest Mahalanobis space calculated by the calculating step.
  • a sixteenth aspect of the present invention is the manufacturing facility diagnostic method according to the fifteenth aspect, wherein the predetermined threshold is greater than 100. This is because if the inspected product satisfies the desired quality and the Mahalanobis distance exceeds 100, it is considered that the current reference space is not appropriate.
  • the threshold value 100 is an empirical value. Since the measured value fluctuates in the actual manufacturing process, if the above threshold value is small, it is often not a problem when viewing the actual measured value, and there are many parameters that contribute to the change. This is because it is impossible to narrow down whether there is a problem in the manufacturing process. Looking at the measured values when the Mahalanobis distance exceeds 100, a problematic change is found, and the number of parameters can be narrowed down to a certain degree.
  • the interval for updating the predetermined reference space by the updating step is 10 hours to 10 days. It is characterized by being. In the film forming machine assumed to be applied to the present invention, it takes about 10 hours or more for the resin to come out from the upstream. Therefore, the lower limit value of the interval for updating the reference space is 10 cycles. It means to wait. Further, the upper limit value of the interval for renewing the reference space for 10 days means that the effect of changes in the climate (outside air) is reviewed every 1/3 months.
  • the preset time is a time corresponding to each processing time in a plurality of manufacturing processes. It is characterized by being.
  • the predetermined processing target sequentially passes the plurality of measuring means during the preset time.
  • the time is equivalent to the time difference between the passage times.
  • a twentieth aspect of the present invention is the manufacturing facility diagnosis method according to the nineteenth aspect, wherein the predetermined object to be processed contains a tracer, and the predetermined object to be processed is the plurality of measuring means. Each passing time when sequentially passing through is measured by tracking the tracer.
  • the plurality of measurement means are arranged at different time intervals depending on the type of measurement values to be measured.
  • the measurement step includes a plurality of measurement values measured within the reference time interval for a measurement value measured at an interval shorter than a measurement value measured at a preset reference time interval.
  • the representative value is a measured value measured at the reference time interval.
  • the measurement value in each manufacturing process related to a product (including a semi-finished product) manufactured through a plurality of manufacturing processes, the measurement value varies depending on the processing time in each manufacturing process. Since the measured values (true measured values) are used and the reference space is also appropriate, the quality of the product using the Mahalanobis distance and the diagnosis of the manufacturing equipment should be performed appropriately. Can do.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a manufacturing facility including a manufacturing facility diagnostic apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the extruder of the film forming process section
  • FIG. 3 is a hardware configuration diagram showing an outline of the diagnostic apparatus body
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of diagnostic processing by the diagnostic apparatus body
  • FIG. 5 is a chart showing a list of each measurement value stored in the hard disk device, and is a diagram used to explain a method of collecting a group of measurement values according to the present invention
  • FIG. 6 is a chart showing an example of a measurement time difference (delay time) of each measurement value
  • FIG. 7 is a chart showing an example of sequentially calculated Mahalanobis distance (MD);
  • FIG. 8 is a flowchart showing a reference space update process;
  • FIG. 9 is a timing chart showing an example of the relationship between the times of the measurement values a, b, and c shifted by a preset measurement time difference and the sampling time;
  • FIG. 10 is a timing chart showing another example of the relationship between the times of the measurement values a and b shifted by a preset measurement time difference and the sampling time;
  • FIG. 11 is a graph used to explain and compare Examples 1 and 2 according to the present invention and Conventional Comparative Example 1;
  • FIG. 12 is a graph used to explain and compare Examples 3 and 4 according to the present invention and Conventional Comparative Example 2;
  • FIG. 13 is a chart showing a list of each measurement value stored in the hard disk device, and is a diagram used for explaining a conventional method for collecting a group of measurement values.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a manufacturing facility including a manufacturing facility diagnostic apparatus according to the present invention, and particularly shows a resin film manufacturing facility.
  • the manufacturing facility 10 mainly includes a film forming process unit 14 that manufactures a PET (polyethylene terephthalate) film 12 before stretching, and a longitudinal stretching that longitudinally stretches the PET film 12 manufactured in the film forming process unit 14.
  • the process part 16, a transverse stretching process part 18 that transversely stretches, and a winding process part 20 that winds the stretched PET film 12 are configured.
  • the PET resin melted by the extruder 22 is discharged from the die 24 into a sheet shape, cast on a rotating cooling drum 26, and rapidly cooled and solidified to obtain the PET film 12.
  • the PET film 12 is sequentially sent to the longitudinal stretching process unit 16 and the lateral stretching process unit 18 to be stretched, and is wound up in a roll shape by the winding process unit 20. Thereby, the stretched PET film 12 is manufactured. Details of each process unit will be described below.
  • FIG. 2 shows the configuration of the extruder 22 of the film forming process section 14.
  • the extruder 22 is a single screw type extruder, and includes a single screw 38 in a cylinder 32.
  • the single screw 38 is configured by attaching a screw blade 36 to a screw shaft 34, is rotatably supported, and is rotated by a motor (not shown).
  • a jacket (not shown) is attached to the outer periphery of the cylinder 32 so that the temperature can be controlled to a desired temperature.
  • a hopper (not shown) is attached to the supply port 40 of the cylinder 32, and the PET resin pelletized from the hopper is supplied into the cylinder 32 through the supply port 40.
  • a supply unit for quantitatively transporting the PET resin supplied from the supply port 40
  • a compression unit region indicated by B
  • the transport metering unit measures the discharge amount while transporting the kneaded and compressed PET resin to the discharge port 42.
  • the screw compression ratio of the extruder 22 is set to 2 to 5, and L / D is set to 20 to 50.
  • the screw compression ratio refers to the degree to which the molding material is compressed in a molten state in order to knead it with back pressure, and the volume ratio between the supply unit A and the conveyance weighing unit C (that is, the unit length of the supply unit A).
  • L / D is the ratio of the cylinder length (L) to the cylinder inner diameter (D) in FIG.
  • the temperature of the supply section A of the extruder 22 is set to 160 to 200 ° C.
  • the screw compression ratio is less than 2 and is too small, the mixture is not sufficiently kneaded and undissolved parts are generated, the shear heat generation is small, and the crystals are not sufficiently melted.
  • the screw compression ratio exceeds 5 and is too large, too much shear stress is applied and the resin is deteriorated due to heat generation, or the molecular weight is cut and the molecular weight is lowered. Thereby, molten resin will become non-uniform
  • the screw compression ratio is preferably in the range of 2 to 5, more preferably in the range of 2.5 to 4.5, particularly Preferably it is in the range of 3-4.
  • the L / D is preferably in the range of 20 to 50, preferably in the range of 25 to 45, particularly preferably 30 to 40. Range.
  • the length of the compression unit B of the extruder 22 is 1.5 times to 5 times the length of each of the supply unit A and the conveyance weighing unit C when the length of the compression unit B is 1.
  • the supply section A before and after the compression section B is caused by fluctuations in the discharge pressure that occur when the length of the compression section B is made shorter than the supply section A and the conveyance weighing section C, and rapid compression and short-time melting are performed.
  • the length of the compression unit B is 1, when the lengths of the supply unit A and the conveyance weighing unit C are less than 1.5 times, there is almost no effect of absorbing the discharge pressure fluctuation due to rapid compression and short time. This is because the absorption effect does not change even if it exceeds 5 times.
  • the PET resin can be melted without being thermally decomposed.
  • the discharge pressure fluctuation of the single screw extruder can be made within 10%.
  • the extrusion temperature is preferably 270 ° C. to 300 ° C., preferably 270 ° C. to 290 ° C., particularly preferably 280 ° C. to 285 ° C.
  • the PET resin is melted by the extruder 22 configured as described above, and the molten resin is continuously sent from the discharge port 42 to the die 24 (see FIG. 1) with a discharge pressure fluctuation within 10%. Then, the molten resin sent to the die 24 by the extruder 22 is extruded from the die 24 into a sheet shape, cast on the cooling drum 26 and cooled and solidified, and the PET film 12 is formed.
  • the molten polymer temperature when extruded from the die 24 is preferably Tg + 70 ° C. or higher and Tg + 120 ° C. or lower in order to prevent thermal deterioration and coloring.
  • the lip clearance ratio d / w is preferably controlled in the range of 1.5 to 10.
  • the die 24 is preferably formed such that its slit is in a range between the vertical direction and a direction inclined at 45 ° with respect to the rotation direction of the cooling drum 26.
  • the PET film 12 formed by the film forming process unit 14 has a high-quality, excellent optical application with small thickness unevenness in the flow direction by making the discharge pressure fluctuation of the extruder within 10%.
  • a highly functional film can be provided.
  • the thickness unevenness is an average value obtained by measuring the thickness of the central portion of the film and the length of the film 3 m at intervals of 0.5 mm, and the thickness unevenness is a difference between the thickness measured and the total thickness.
  • the PET film 12 formed by the film forming process unit 14 is stretched by the longitudinal stretching process unit 16 and the transverse stretching process unit 18.
  • the PET film 12 is first longitudinally stretched in the longitudinal direction by a longitudinal stretching process section 16.
  • the PET film 12 is wound around the two nip rolls 28 and 30 in a heated state.
  • the exit-side nip roll 30 transports the PET film 12 at a transport speed faster than that of the entrance-side nip roll 28, whereby the PET film 12 is stretched in the longitudinal direction.
  • the preheating temperature in the longitudinal stretching process section 16 is preferably Tg ⁇ 40 ° C. or higher and Tg + 60 ° C. or lower, more preferably Tg ⁇ 20 ° C. or higher and Tg + 40 ° C. or lower, further preferably Tg or higher and Tg + 30 ° C. or lower.
  • the stretching temperature of the longitudinal stretching process section 16 is preferably Tg or more and Tg + 60 ° C. or less, more preferably Tg + 2 ° C. or more and Tg + 40 ° C. or less, and further preferably Tg + 5 ° C. or more and Tg + 30 ° C. or less.
  • the draw ratio in the machine direction is preferably 1.0 to 2.5 times, more preferably 1.1 to 2 times.
  • the longitudinally stretched PET film 12 is sent to the transverse stretching process section 18 and is transversely stretched in the width direction.
  • the transverse stretching process section 18 is a process of applying a tension in the film width direction while stretching the longitudinally stretched PET film and stretching it in the transverse direction, and a tenter is used as the transverse stretching machine.
  • the tenter is composed of a number of zones that can be individually controlled by hot air and separated by a windshield curtain, and from the entrance, a preheating zone, a transverse stretching zone, a heat fixing zone, a heat relaxation zone, and a cooling zone are arranged. Is preferred. Note that the heat relaxation zone and the cooling zone are not necessarily required, and may be provided as necessary.
  • the transverse stretching is performed in the transverse stretching process section 18 configured as described above.
  • the transverse stretching process section 18 passes the longitudinally stretched PET film through the tenter, and has a glass transition point (Tg) or more in the transverse stretching zone.
  • the film is stretched in the range of point (Tg) + 70 ° C. or less, preferably in the range of glass transition point (Tg) + 25 ° C. or more and glass transition point (Tg) + 60 ° C. or less.
  • the transverse stretching temperature is less than the glass transition point (Tg)
  • the PET film during transverse stretching is torn, while when it exceeds the glass transition point (Tg) + 70 ° C., stretch unevenness occurs in the width direction of the PET film.
  • the transverse stretching ratio in the transverse stretching zone is preferably 3.0 times or more and 4.6 times or less. When the transverse draw ratio is less than 3.0 or more than 4.6 times, the effect of improving the stepped unevenness is reduced on the PET film.
  • a diagnostic apparatus 100 shown in FIG. 1 is mainly composed of a diagnostic apparatus main body 110 and various measuring instruments 150A, 150B, 150C, 150D, 150E, 150F,... And a quality inspection device 152 that inspects the quality of the PET film 12.
  • the measuring instrument 150A includes the temperature and pressure of each screw 38 in the supply unit A, compression unit B, and conveyance metering unit C of the extruder 22 shown in FIG.
  • the temperature, the temperature of the heater, and the like are measured at predetermined intervals, and various measurement values indicating these measurement results are output to the diagnostic apparatus main body 110.
  • the measuring instruments 150B, 150C, 150D, 150E, 150F,... Measure the results of measurement such as the film forming machine line speed, each zone tension, preheating temperature, the peripheral speed of the nip rolls 28 and 30, and the winding tension. The value is output to the diagnostic apparatus main body 110.
  • the pellet of PET resin is supplied from a hopper, the water content, pH (pH), etc. of this pellet are measured in units of rods, and the measured values are added to the diagnostic apparatus main body 110.
  • the quality inspection device 152 inspects the quality of the PET film 12 manufactured by the manufacturing facility 10, and the PET film 12 that should be colorless and transparent is colored, uneven color, wrinkles, thickness and thickness unevenness, refractive index. And the like are continuously inspected at a predetermined cycle, and the inspection result is output to the diagnostic apparatus main body 110.
  • FIG. 3 is a hardware configuration diagram showing an outline of the diagnostic apparatus main body 110.
  • the diagnostic apparatus main body 110 is configured by, for example, a workstation, and mainly stores a central processing unit (CPU) 112 that controls the operation of each component, a control program for the apparatus, and a work area during program execution
  • CPU central processing unit
  • a main memory 114 a graphic board 116 for controlling the display of the monitor device 130 such as a liquid crystal display and a CRT display, an external interface (external I / F) 118 connected to the quality inspection device 152 and the like, and a workstation Operating system (OS), various application software including the diagnostic program according to the present invention, measurement result, inspection result, hard disk device 120 storing information necessary for calculation, CD-ROM drive 122, keyboard Check 132 key operations
  • the keyboard controller 124 that outputs to the CPU 112 as an instruction input and the mouse that detects the state of the mouse 134 as the position input device and outputs signals such as the position of the mouse pointer on the monitor device 130 and the state of the mouse 134 to the CPU 112
  • the controller 126 includes
  • the diagnostic apparatus main body 110 having the above configuration sequentially receives the measurement result input from the measuring instrument group 150 via the measurement value input unit 128 and the inspection result input from the quality inspection apparatus 152 via the external I / F 118 to the hard disk device 120. At the same time, the quality of the PET film 12 is evaluated and the manufacturing equipment is diagnosed based on the stored measurement results and inspection results, and the diagnosis results are output to the monitor device 130 or to a printer (not shown). Output.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of diagnostic processing by the diagnostic apparatus main body 110. [How to collect a group of measurements] First, a group of measurement values related to the evaluation target (PET film 12) manufactured at a certain time is collected from the hard disk device 120 (step S10).
  • FIG. 5 is a chart showing a list of various measurement values stored in the hard disk device 120.
  • various measured values (a, b, c,..., X, y, z,%) Measured by the measuring instrument group 150 are stored in the hard disk device 120 at each measurement time of 1 minute intervals. Saved.
  • the predetermined time difference is a time difference corresponding to a processing time in each manufacturing process, or various measuring instruments 150A, 150B, 150C, 150D, 150E, 150F,. 1) is a time difference corresponding to the time difference between the passage times when the evaluation object sequentially passes.
  • the time difference is measured by including the tracer having a different infrared absorption peak in the PET resin pellet and measuring the detection time of the tracer at the position of each measuring instrument by the infrared detecting means for detecting the amount of transmitted infrared light. It can be obtained based on the time difference between the times.
  • FIG. 6 shows an example of the time difference obtained as described above. These time differences are stored in the hard disk device 120 of the diagnostic apparatus main body 110 in association with the measurement values (measurement devices).
  • the arbitrary time is set for each measurement value stored in advance.
  • the measured time difference (see FIG. 6) is added, and the measured values corresponding to the added times are read out as a group of measured values at an arbitrary time.
  • the Mahalanobis space (reference space) stored in the hard disk device 120 is read (step S20 in FIG. 4).
  • the reference space collects a plurality of groups of measurement values collected during a period in which a high-quality product (PET film) is manufactured, and calculates using these collected measurement values.
  • PET film high-quality product
  • This X (i, j) is normalized, and a matrix X ′ (i, j) is calculated by the following equation.
  • This matrix is an n ⁇ n square matrix (correlation matrix) of the number n of measured values.
  • the reference space calculated in this way is stored in the hard disk device 120 of the diagnostic apparatus main body 110, and is read out in step S20 of FIG.
  • MD the Mahalanobis distance
  • the group of measurement values collected in step S10 is represented by a vector as shown in the following equation.
  • the MD to be diagnosed can be calculated by the following equation, where Y T is a transposed matrix of Y.
  • MD Y * R ⁇ 1 * Y T / n
  • the MD thus calculated is output to the monitor device 130 and output to a printer (not shown) (step S40). Further, as shown in FIG. 7, the MD is stored in the hard disk device 120.
  • the diagnostic apparatus main body 110 determines that the MD is smaller than a preset threshold value, and determines that it is a non-defective product if the MD is larger, and outputs the determination result to the monitor device 130 or the like or records it on the hard disk device 120. .
  • the diagnostic device main body 110 determines which measurement value or combination of measurement values of a group of measurement values when the defective product is manufactured causes a defective product. Diagnosis is made by the method described in JP-A-2005-267474 using a two-level orthogonal table.
  • the diagnostic device main body 110 is an MD lower than the MD evaluated as a poor quality, but when the MD becomes large to some extent, the cause is diagnosed and the manufacturing process causing the MD becomes large. You may make it feed back to control. [Update reference space] Next, a case where the reference space is updated will be described.
  • FIG. 8 is a flowchart showing reference space update processing.
  • the sampling number n is set to 0 (step S100).
  • step S102 a group of measurement values is collected from the hard disk device 120 (step S102). This group of measurement values is collected in the same manner as step S10 in FIG.
  • the inspection result of the diagnosis target is input from the quality inspection device 152 (step S104).
  • step S108 If there is no problem in quality from the inspection result (good product) (Yes), the process proceeds to step S108, and if there is a problem (defective product) (No), the process proceeds to step S110.
  • step S108 the group of measurement values collected in step S102 is temporarily stored for use in the calculation of the reference space.
  • step S110 the measurement value held in step S108 is cleared, and the process returns to step S100.
  • step S108 when a group of measurement values is held, the process proceeds to step S112, where the sampling number n is incremented by one.
  • step S114 it is determined whether or not the current sampling number n has reached the set number N (step S114). If the sampling number n has not reached the set number N (No), the process returns to step S102, and the next step Collect (sample) a group of measurements.
  • step S116 the MD calculated for each collected group of measured values is input (step S116). As described above, each time a group of measurement values is collected, MD is calculated (see FIG. 4), and this MD is stored (see FIG. 7), so that MDs for the total number of samplings N are obtained. Can be entered.
  • step S118 it is determined whether or not the average value (or any one MD) of MDs for the total number of samplings N is larger than a preset threshold value 100 (step S118).
  • step S108 If MD> 100 (Yes), it is determined that the current reference space is inappropriate, and the reference space is recalculated based on the measurement values for the sampling number N temporarily held in step S108 (step S108). S120).
  • step S110 the process returns to step S100.
  • step S120 When a new reference space is calculated in step S120, the current reference space is updated with the calculated reference space (step S122). As a result, the reference space input in step S20 of FIG. 4 becomes the updated reference space.
  • the interval for updating the reference space is preferably in the range of 10 hours to 10 days.
  • the reference space is updated after 10 hours when good products continue for 10 hours and MD> 100.
  • the interval for updating the reference space does not fall within the range of 10 hours to 10 days, it is conceivable to change the conditions (sampling number N, MD value).
  • the process for updating the reference space may be stopped for a certain time.
  • the condition is that the MD exceeds a predetermined threshold value, but the condition based on the size of the MD may not be set.
  • the measurement values shown in FIG. 5 are shown with respect to the case where the measurement instrument group 150 simultaneously measures at 1 minute intervals for the sake of simplicity, but each measurement instrument 150A, 150B,. Since (pressure, temperature, line speed, tension, etc.) are measured, the measurement time intervals are different. That is, the rate of change is different between temperature and pressure. For example, it is conceivable to measure temperature at a time interval of 1 minute and measure pressure at a time interval of 10 seconds.
  • the measurement interval of all the measuring instruments is determined according to the measuring instrument with the shortest measurement time interval, it will result in useless measurement and measurement value collection, while the measurement with the longest measurement time interval is performed. If the measurement intervals of all the measuring instruments are determined according to the instrument, there is a problem that the originally obtained measurement values cannot be obtained.
  • FIGS. 9A to 9C show an example in which the measurement times of the measurement values a, b, and c shifted by the measurement time difference (delay time) estimated or measured in advance are arranged in the time axis direction.
  • Measured value a of the time series, b if the c, collected at a sampling time of the predetermined period T shown in FIG. 9 (D), for example, measurement values collected in the time t 1 is the same time as the time t 1 Measured values b 1 and c 1 .
  • the measurement values a 1 and a 2 are interpolated based on the time t 1 .
  • measured values collected in the time t 2 is the measured value a 3 in the same time as the time t 2, the measured value measured value is not present in the same time t 2 b, with respect to c, the measurement values b 1, b values were interpolated based 2 to time t 2, the and a value obtained by interpolating the measured values c 1, c 2.
  • the measurement value at the time closest to the sampling time may be collected.
  • FIGS. 10A and 10B show another example in which the measurement times of the measurement values a and b shifted by the measurement time difference (delay time) estimated or measured in advance are arranged in the time axis direction.
  • measurement values a and b have different measurement time intervals.
  • the measurement cycle of the measurement value b is T, whereas the measurement cycle of the measurement value a is T / 6.
  • the time series of the measured values a, the b if we collect sampling time of a predetermined period T shown in FIG. 10 (C), for example, the measurement value of the measurement values b for collecting the time t 2 is the measured value a b 2.
  • the measurement value of the measurement value a representative values of the six measurement values a 5 to a 10 measured at times before and after the time t 2 are used.
  • a representative value of the measurement values a 5 to a 10 an average value, a median value, a most frequent value, or the like can be applied. Thereby, highly reliable measurement values can be collected.
  • the sampling period for collecting a group of measurement values is not limited to the constant period T, and can be changed as necessary.
  • T the sampling period for collecting a group of measurement values
  • all the measurement values a 1 , a 2 , a 3 are used 6 times.
  • Example 1 The correspondence of the measurement time difference (delay time) of each measurement value was estimated in advance, a group of measurement values was collected in consideration of the delay time, and the reference space was created and the MD was calculated.
  • Example 2> In calculating the measurement time difference (delay time) of each measurement value, the rotation speed of the extruder 22 was changed, the time until the fluctuation of each measurement value appeared was measured, and this was adopted as the delay time. A group of measurement values was collected in consideration of the adopted delay time, and a reference space was created and MD was calculated. ⁇ Comparative Example 1> A group of measurement values was collected without considering the delay time of each measurement value (see FIG. 13), and a reference space was created and MD was calculated. ⁇ Evaluation 1> It verified about generation
  • FIG. 11 is a graph showing the comparison results between Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
  • (A) is a graph showing the results of Examples 1 and 2 (when time deviation is considered)
  • (B) is a graph showing the results of Comparative Example 1 (when time deviation is not considered). It is.
  • Example 3 While calculating MD, it contrasted with the evaluation result of the film thickness fluctuation
  • the evaluation result of the film thickness variation was referred to.
  • the evaluation result was OK, it was determined that the reference space had shifted, and the reference space was updated.
  • the updated new reference space was recalculated by adding the latest measurement values of the plurality of groups to the measurement values of the plurality of groups used to calculate the current reference space.
  • MD was calculated without updating the reference space.
  • Evaluation 2> It verified about generation
  • FIG. 12 is a graph showing the comparison results between Examples 3 and 4 and Comparative Example 2.
  • 12A is a graph showing the results of Examples 3 and 4 (when the reference space is sequentially corrected)
  • FIG. 12B is a graph of Comparative Example 2 (when the reference space is not sequentially corrected). It is a graph which shows a result.
  • the PET film manufactured by the manufacturing equipment 10 of this embodiment is a base film (semi-finished product), and various functional films are applied onto the base film to obtain a finished product.
  • the quality inspection device is provided as the product quality determination means.
  • the quality of the product is evaluated by MD measured in time series as shown in FIG. (Determination) may be performed.
  • MD measured in time series as shown in FIG.
  • the reference space may be updated based on a plurality of groups of measurement values collected during the latest period in which good products are continuously manufactured.
  • the present invention is not limited to a resin film such as a PET film, and any product can be evaluated as long as it is a product manufactured through a plurality of manufacturing processes. It can be applied to equipment diagnosis.

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Abstract

　本発明の一の態様は、複数の製造プロセスを経由して製品を製造する製造設備の診断装置であって、マハラノビス距離を利用した製造設備の診断装置において、前記複数の製造プロセスにおける状態を示す計測値を所定の時間間隔で連続的に計測する複数の計測手段と、前記複数の計測手段によってそれぞれ計測された複数の計測値から診断用の一群の計測値を収集する計測値収集手段であって、実際の計測時刻に対して予め設定した時間ずつずらした各計測時刻に対応する計測値をそれぞれ収集する計測値収集手段と、前記計測値収集手段によって収集された一群の計測値と所定の基準空間とに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出手段と、を備えたことを特徴とする製造設備の診断装置を提供する。

Description

製造設備の診断装置及び方法
　本発明は製造設備の診断装置及び方法に係り、特にマハラノビス距離を利用した製造設備の診断装置及び方法に関する。
　従来、マハラノビス距離を用いた評価システムとして、ＭＴシステム（Mahalanobis-Taguchi System）が知られている。
　このＭＴシステムでは、多次元の情報を総合し、一つの距離に対する誤差の評価よって、システムの有効性を総合判定することが可能なもので、まず、正常な集団に対する多次元情報を定義し、多次元情報間の全ての相関に基づいて相関行列を計算し、相関行列の逆行列を計算する。この逆行列がマハラノビス空間（基準空間）である。
　続いて、診断対象に関する多次元情報を取得し、この多次元情報と基準空間とを用いて、診断対象のマハラノビス距離（Mahalanobis Distance，以下「ＭＤ」という）を求める。
　このＭＤが小さい値の場合には、診断対象に関する多次元情報は、正常な集団に対する多次元情報の仲間（即ち、定常状態）であると判定し、ＭＤが大きい値の場合には、診断対象は定常状態ではない（即ち、異常である）と判定する。
　また、診断対象が異常であると判定された場合には、その原因が、多次元情報のうちのどの情報（複数の情報の組み合わせを含む）に基づくものであるかを、２水準系の直交表を用いて探索することができ、これにより異常原因を探索することができる。
特開２００５－９２４６６号公報 特開２００５－３２７１３１号公報 特開２０００-２５２１７９号公報
　図１３は、複数の製造プロセスを経由して製品（樹脂フィルム）を製造する製造設備において、所定の計測時刻毎に計測された各製造プロセスにおける状態を示す計測値（圧力、温度、テンション等）を示す図表である。
　図１３において、品質の良い樹脂フィルムが製造された期間（図１３の太枠で示した期間）に計測された、各製造プロセスにおける状態を示す計測値（圧力、温度、テンション等）を正常な集団に対する多次元情報と定義し、これらの計測値に基づいてマハラノビス空間（基準空間）を算出した。
　そして、任意の時刻（図１３の例では、１５時４５分）に計測された評価対象（樹脂フィルム）に関連する一群の計測値と、前記基準空間とに基づいてＭＤを算出したところ、ＭＤが比較的小さいにもかかわらず、不良品（樹脂フィルムの色付き、色ムラ等）が発生するという問題があった。
　また、不良品が発生したときの一群の計測値のうち、どの計測値又は計測値の組み合わせが、不良品発生の原因になっているかを、２水準系の直交表を用いて診断することができないという問題があった。
　尚、不良品が発生したときの各製造プロセスにおける状態を示す一群の計測値は、それぞれ許容範囲に入っており、不良品が発生したときの計測値からはその原因を探索することができなかった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マハラノビス距離を利用して、複数の製造プロセスを経由して製造される製品の品質の評価及び製造設備の診断を適切に行うことができる製造設備の診断装置及び方法を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために本発明の第一の態様は、複数の製造プロセスを経由して製品を製造する製造設備の診断装置であって、マハラノビス距離を利用した製造設備の診断装置において、前記複数の製造プロセスにおける状態を示す計測値を所定の時間間隔で連続的に計測する複数の計測手段と、前記複数の計測手段によってそれぞれ計測された複数の計測値から診断用の一群の計測値を収集する計測値収集手段であって、実際の計測時刻に対して予め設定した時間ずつずらした各計測時刻に対応する計測値をそれぞれ収集する計測値収集手段と、前記計測値収集手段によって収集された一群の計測値と所定の基準空間とに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出手段と、を備えたことを特徴としている。
　本発明者は、複数の製造プロセスを経由して製造される製品の場合、任意の時刻における製品（半製品を含む）に関わる各製造プロセスでの計測値は、前記任意の時刻に同時に計測されたものではなく、各製造プロセスでの処理時間等に応じてそれぞれ異なる時刻に計測されたものが真の計測値であることに着目した。
　そこで、複数の計測手段によって各製造プロセスにおける状態を示す計測値は、所定の時間間隔で連続的に計測されるが、マハラノビス距離の算出に使用する一群の計測値としては、実際の計測時刻に対して予め設定した時間ずつずらした各計測時刻に対応する計測値を使用するようにしている。
　これにより、マハラノビス距離を使用して製品の品質を評価する場合に、その製品の真の製造プロセスでの計測値群を使用したマハラノビス距離を算出することができ、より正しい製品の品質の評価を行うことができ、また、不良品が製造された場合又は不良品が製造されるおそれがある場合に、製造設備のどの製造プロセス（複数の製造プロセスの組み合わせを含む）に問題があるかを、２水準系の直交表等を用いて確実に探索することができる。
　本発明の第二の態様は第一の態様に係る製造設備の診断装置において、前記所定の基準空間は、品質の良い製品が製造された期間内に前記計測値収集手段によって収集された複数群の計測値に基づいて算出されたマハラノビス空間であることを特徴としている。
　即ち、前記所定の基準空間を算出する場合も、前記計測値収集手段によって収集された複数群の計測値（実際の計測時刻に対して予め設定した時間ずつずらした各計測時刻に対応する計測値群）を使用し、品質の良い製品に対応した正確な基準空間を算出するようにしている。
　本発明の第三の態様は第一の態様に係る製造設備の診断装置において、前記製造設備によって製造された製品に対して所望の品質を満たしているか否かを判定する品質判定手段と、前記品質判定手段によって所望の品質を満たしていると判定された製品の製造期間内に、前記計測値収集手段によって収集された複数群の計測値に基づいてマハラノビス空間を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出した最新のマハラノビス空間によって前記所定の基準空間を更新する更新手段と、を更に備えたことを特徴としている。
　製品の製造設備においては、例えば、昼間と夜間、夏や冬の季節等に応じて各製造プロセスでの計測値が変動し、マハラノビス距離が大きくなる。その一方、マハラノビス距離が大きくなっても所望の品質を満たしていることが確認されている。この場合、上記のマハラノビス距離では、製品の品質を適正に評価することができない。そこで、所望の品質を満たしていると判定された製品の製造期間内に、前記計測値収集手段によって収集された複数群の計測値に基づいてマハラノビス空間を算出し、この算出した最新のマハラノビス空間によって前記所定の基準空間を更新するようにしている。
　本発明の第四の態様は第三の態様に係る製造設備の診断装置において、前記品質判定手段は、前記製造設備によって製造された製品から１乃至複数の品質項目の品質を検査する品質検査手段を含み、この品質検査手段によって検査された検査結果に基づいて前記検査した製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴としている。
　例えば、製品が無色透明の樹脂フィルムの場合、前記品質検査手段は、樹脂フィルムの色付き、色ムラ、皺の発生、厚みや厚みムラ、屈折率などの項目を検査する。
　本発明の第五の態様は第三の態様に係る製造設備の診断装置において、前記品質判定手段は、前記マハラノビス距離算出手段によって算出されたマハラノビス距離が所定の閾値以内か否かによって前記製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴としている。
　例えば、製品の品質（良否）を評価するためのマハラノビス距離として、予め所定の閾値を設定しておき、前記マハラノビス距離算出手段によって算出されたマハラノビス距離が、予め設定した所定の閾値以内の場合には、その製品は所望の品質を満たしていると判定する。
　本発明の第六の態様は第一乃至第五の態様のいずれかに係る製造設備の診断装置において、前記予め設定した時間は、複数の製造プロセスでの各処理時間に相当する時間であることを特徴としている。
　本発明の第七の態様は第一乃至第五の態様のいずれかに係る製造設備の診断装置において、前記予め設定した時間は、所定の被処理対象が前記複数の計測手段を順次通過するときの各通過時刻の時間差に相当する時間であることを特徴としている。
　本発明の第八の態様は第一乃至第七の態様のいずれかに係る製造設備の診断装置において、前記予め設定した時間を各測定値に関連づけて記憶する第１の記憶手段と、前記複数の計測手段によってそれぞれ計測された複数の計測値を、測定した時刻に関連付けて記憶する第２の記憶手段と、を備え、前記計測値収集手段は、前記第１の記憶手段に記憶された任意の時刻と、前記第２の記憶手段に記憶された各測定値毎の時間とを加算し、これらの加算した時刻に基づいて前記第１の記憶手段から任意の時刻の一群の計測値を読み出すことを特徴としている。
　本発明の第九の態様は第一乃至第八の態様のいずれかに係る製造設備の診断装置において、前記複数の計測手段は、計測する計測値の種類に応じて異なる時間間隔で計測し、前記計測値収集手段は、予め設定した基準の時間間隔で計測される計測値よりも短い間隔で計測される計測値に対しては、前記基準の時間間隔内に計測される複数の計測値の代表値を、前記基準の時間間隔で計測される計測値とすることを特徴としている。
　例えば、温度と圧力とは変化する速度が異なり、温度は１分の時間間隔で計測し、圧力は１０秒の時間間隔で計測すると、両者の計測値のデータ数が異なる。そこで、予め設定した基準の時間間隔（例えば、１分）で計測される計測値よりも短い間隔で計測される計測値に対しては、前記基準の前記基準の時間間隔内に計測される複数の計測値の代表値を、計測値とするようにしている。複数の計測値の代表値としては、平均値、中央値、最頻度値等を適用することができる。尚、基準の時間間隔よりも長い間隔で計測される計測値は、基準の時間間隔の間、同一の計測値が使用される。また、この基準の時間間隔は適宜変更することができる。
　本発明の第十の態様は、複数の製造プロセスを経由して製品を製造する製造設備の診断方法であって、マハラノビス距離を利用した製造設備の診断方法において、前記複数の製造プロセスにおける状態を示す計測値を複数の計測手段によってそれぞれ所定の時間間隔で連続的に計測する計測ステップと、前記計測ステップによって計測された複数の計測値から診断用の一群の計測値を収集する収集ステップであって、実際の計測時刻に対して予め設定した時間ずつずらした各計測時刻に対応する計測値をそれぞれ収集する収集ステップと、前記収集ステップによって収集された一群の計測値と所定の基準空間とに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、を含むことを特徴としている。
　本発明の第十一の態様は第十の態様に係る製造設備の診断方法において、前記所定の基準空間は、品質の良い製品が製造された期間内に前記収集ステップによって収集された複数群の計測値に基づいて算出されたマハラノビス空間であることを特徴としている。
　本発明の第十二の態様は第十の態様に係る製造設備の診断方法において、前記製造設備によって製造される製品に対して所望の品質を満たしているか否かを判定する品質判定ステップと、前記品質判定ステップによって所望の品質を満たしている期間内に、前記収集ステップによって収集された複数群の計測値に基づいてマハラノビス空間を算出する算出ステップと、前記算出ステップによって算出した最新のマハラノビス空間によって前記所定の基準空間を更新する更新ステップと、を更に含むことを特徴としている。
　本発明の第十三の態様は第十二の態様に係る製造設備の診断方法において、前記品質判定ステップは、前記製造設備によって製造された製品から１乃至複数の品質項目の品質を検査する品質検査ステップを含み、この品質検査ステップによって検査された検査結果に基づいて前記検査した製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴としている。
　本発明の第十四の態様は第十二の態様に係る製造設備の診断方法において、前記品質判定ステップは、前記マハラノビス距離算出ステップによって算出されたマハラノビス距離が所定の閾値以内か否かによって前記製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴としている。
　本発明の第十五の態様は第十三の態様に係る製造設備の診断方法において、前記更新ステップは、前記検査した製品が所望の品質を満たしていると判定され、かつ前記マハラノビス距離算出ステップによって算出されたマハラノビス距離が所定の閾値を越えると、前記算出ステップによって算出した最新のマハラノビス空間によって前記所定の基準空間を更新することを特徴としている。
　本発明の第十六の態様は第十五の態様に係る製造設備の診断方法において、前記所定の閾値は１００よりも大きいことを特徴としている。検査した製品が所望の品質を満たしており、かつマハラノビス距離が１００を越える場合には、現在の基準空間が適正でないことが考えられるからである。尚、この閾値１００は経験値である。実際の製造プロセスでは計測値が変動するため、上記閾値が小さい値では、実際の計測値を見たときに問題にならない程度であることが多く、その変化に寄与しているパラメータも多くてどの製造プロセスに問題があるかを絞り込めないからである。マハラノビス距離が１００を越えたときの計測値を見ていくと問題となる変化が見つかり、ある程度のパラメータ数に絞り込むことができる。
　本発明の第十七の態様は第十二乃至第十六の態様のいずれかに係る製造設備の診断方法において、前記更新ステップによって前記所定の基準空間を更新する間隔は、１０時間から１０日間であることを特徴としている。本発明の適用を想定している製膜機では、上流から樹脂が出てくるまで約１０時間以上かかるため、前記基準空間を更新する間隔の下限値の１０時間は、工程の変化を１サイクル待つという意味をもつ。また、前記基準空間を更新する間隔の上限値の１０日間は、気候（外気）の変化の影響を1/3ヶ月毎に見直すという意味をもつ。
　本発明の第十八の態様は第十乃至第十七の態様のいずれかに係る製造設備の診断方法において、前記予め設定した時間は、複数の製造プロセスでの各処理時間に相当する時間であることを特徴としている。
　本発明の第十九の態様は第十乃至第十七の態様のいずれかに係る製造設備の診断方法において、前記予め設定した時間は、所定の被処理対象が前記複数の計測手段を順次通過するときの各通過時刻の時間差に相当する時間であることを特徴としている。
　本発明の第二十の態様は第十九の態様に係る製造設備の診断方法において、前記所定の被処理対象はトレーサを含有したものであり、前記所定の被処理対象が前記複数の計測手段を順次通過するときの各通過時刻は、前記トレーサを追跡することによって測定することを特徴としている。
　本発明の第二十一の態様は第十乃至第二十の態様のいずれかに係る製造設備の診断方法において、前記複数の計測手段は、計測する計測値の種類に応じて異なる時間間隔で計測し、前記収集ステップは、予め設定した基準の時間間隔で計測される計測値よりも短い間隔で計測される計測値に対しては、前記基準の時間間隔内に計測される複数の計測値の代表値を、前記基準の時間間隔で計測される計測値とすることを特徴としている。
　本発明によれば、複数の製造プロセスを経由して製造される製品（半製品を含む）に関わる各製造プロセスでの計測値として、各製造プロセスでの処理時間等に応じてそれぞれ異なる時刻に計測された計測値（真の計測値）を使用し、また、基準空間も適正なものを使用するようにしたため、マハラノビス距離を利用した製品の品質の評価及び製造設備の診断を適切に行うことができる。
図１は、本発明に係る製造設備の診断装置を含む製造設備の全体構成を示す概略図であり； 図２は、製膜プロセス部の押出機の概略構成を示す断面図であり； 図３は、診断装置本体の概要を示すハードウエア構成図であり； 図４は、診断装置本体による診断処理の流れを示すフローチャートであり； 図５は、図５はハードディスク装置に保存される各計測値の一覧を示す図表であり、本発明に係る一群の計測値の収集方法を示すために説明するために用いた図であり； 図６は、各計測値の計測時間差（遅れ時間）の一例を示す図表であり； 図７は、逐次計算されたマハラノビス距離（ＭＤ）の一例を示す図表であり； 図８は、基準空間の更新処理を示すフローチャートであり； 図９は、予め設定した計測時間差ずつずらした計測値ａ，ｂ，ｃの時刻と、サンプリング時刻との関係の一例を示すタイミングチャートであり； 図１０は、予め設定した計測時間差ずつずらした計測値ａ，ｂの時刻と、サンプリング時刻との関係の他の例を示すタイミングチャートであり； 図１１は本発明に係る実施例１、２と従来の比較例１とを対比して説明するために用いたグラフであり； 図１２は本発明に係る実施例３、４と従来の比較例２とを対比して説明するために用いたグラフであり； 図１３はハードディスク装置に保存される各計測値の一覧を示す図表であり、従来の一群の計測値の収集方法を示すために説明するために用いた図である。
符号の説明
１０…製造設備
１２…ＰＥＴフィルム
１４…製膜プロセス部
１６…縦延伸プロセス部
１８…横延伸プロセス部
２０…巻取プロセス部
２２…押出機
１００…診断装置
１１０…診断装置本体
１１２…中央処理装置（ＣＣＤ）
１１４…主メモリ
１２０…ハードディスク装置
１２８…計測値入力部
１３０…モニタ装置
１５０…計測器群
１５０Ａ～１５０Ｆ…計測器
１５２…品質検査装置
　以下、添付図面に従って本発明に係る製造設備の診断装置及び方法の好ましい実施の形態について説明する。
＜製造設備の構成＞
　図１は本発明に係る製造設備の診断装置を含む製造設備の全体構成を示す概略図であり、特に樹脂フィルムの製造設備に関して示している。
　図１に示すように製造設備１０は、主として延伸前のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム１２を製造する製膜プロセス部１４と、製膜プロセス部１４で製造されたＰＥＴフィルム１２を縦延伸する縦延伸プロセス部１６と、横延伸する横延伸プロセス部１８と、延伸されたＰＥＴフィルム１２を巻き取る巻取プロセス部２０とで構成されている。
　製膜プロセス部１４では、押出機２２で溶融されたＰＥＴ樹脂がダイ２４からシート状に吐出され、回転する冷却ドラム２６上でキャストされて急冷固化され、ＰＥＴフィルム１２が得られる。このＰＥＴフィルム１２は、冷却ドラム２６から剥離された後、縦延伸プロセス部１６、横延伸プロセス部１８に順に送られて延伸され、巻取プロセス部２０でロール状に巻き取られる。これにより、延伸されたＰＥＴフィルム１２が製造される。以下、各プロセス部の詳細について説明する。
　図２は製膜プロセス部１４の押出機２２の構成を示している。同図に示すように、押出機２２は、単軸スクリュー型の押出機であり、シリンダ３２内に単軸スクリュー３８を備えている。単軸スクリュー３８はスクリュー軸３４にスクリュー羽根３６が取りつけられて構成されており、回転自在に支持されるとともに、不図示のモータによって回転駆動される。
　シリンダ３２の外周部には、不図示のジャケットが取りつけられており、所望の温度に温度制御できるようになっている。
　シリンダ３２の供給口４０には不図示のホッパーが取り付けられており、このホッパーからペレット化されたＰＥＴ樹脂が供給口４０を介してシリンダ３２内に供給される。
　シリンダ３２内は供給口４０側から順に、供給口４０から供給されたＰＥＴ樹脂を定量輸送する供給部（Ａで示す領域）と、ＰＥＴ樹脂を混練・圧縮する圧縮部（Ｂで示す領域）と、混練・圧縮されたＰＥＴ樹脂を吐出口４２に搬送しながら吐出量を計量する搬送計量部（Ｃで示す領域）とで構成される。
　押出機２２のスクリュー圧縮比は、２～５に設定され、Ｌ／Ｄは２０～５０に設定される。ここで、スクリュー圧縮比とは、背圧をかけて混練するために成形材料を溶融状態で圧縮する程度をいい、供給部Ａと搬送計量部Ｃとの容積比（すなわち供給部Ａの単位長さ当たりの容積÷搬送計量部Ｃの単位長さ当たりの容積）で表され、供給部Ａのスクリュー軸３４の外径ｄ１、搬送計量部Ｃのスクリュー軸３４の外径ｄ２、供給部Ａの溝部径ａ１、及び搬送計量部Ｃの溝部径ａ２とを使用して算出される。また、Ｌ／Ｄとは、図２のシリンダ内径（Ｄ）に対するシリンダ長さ（Ｌ）の比である。また、押出機２２の供給部Ａの温度は１６０～２００℃に設定される。
　尚、スクリュー圧縮比が２を下回って小さすぎると、十分に混練されず、未溶解部分が発生したり、剪断発熱が小さく結晶の融解が不十分となる。逆に、スクリュー圧縮比が５を上回って大きすぎると、剪断応力がかかり過ぎて発熱により樹脂が劣化したり、分子の切断が起こり分子量が低下してしまう。これにより、溶融樹脂が不均一となってしまい、押出機２２の吐出圧の変動が大きくなってしまう。したがって、押出機２２の吐出圧変動を小さくし、フィルムの厚みムラを小さくするためには、スクリュー圧縮比は２～５の範囲が良く、より好ましくは２．５～４．５の範囲、特に好ましくは３～４の範囲である。
　また、Ｌ／Ｄが２０を下回って小さすぎると、溶融不足や混練不足となり、圧縮比が小さい場合と同様に微細な結晶が残存し易くなる。逆に、Ｌ／Ｄが５０を上回って大きすぎると、押出機２２内でのＰＥＴ樹脂の滞留時間が長くなり過ぎ、樹脂の劣化を起こし易くなる。また、滞留時間が長くなると分子の切断が起こり分子量が低下してしまう。したがって、押出機２２の吐出圧変動を小さくし、フィルムの厚みムラを小さくするためには、Ｌ／Ｄは２０～５０の範囲が良く、好ましくは２５～４５の範囲、特に好ましくは３０～４０の範囲である。
　そして、押出機２２の圧縮部Ｂの長さは、圧縮部Ｂの長さを１としたときに、供給部Ａと搬送計量部Ｃのそれぞれの長さは１．５倍～５倍の長さに設定する。このように、圧縮部Ｂの長さを供給部Ａや搬送計量部Ｃよりも短くして急圧縮・短時間溶融を行うことで発生する吐出圧変動を、圧縮部Ｂの前後における供給部Ａと搬送計量部Ｃとの長さを長くすることで吸収することができる。圧縮部Ｂの長さを１としたときに、供給部Ａと搬送計量部Ｃのそれぞれの長さが１．５倍未満では、急圧縮・短時間による吐出圧変動を吸収する効果が殆どなく、５倍を越えても吸収効果が変わらないからである。
　このように、スクリュー圧縮比、Ｌ／Ｄ、及び圧縮部に対する供給部と搬送計量部との相対的な長さを、上記の如く設定することで、ＰＥＴ樹脂を熱分解させることなく溶融することでき、しかも単軸押出機の吐出圧変動を１０％以内にすることができる。
　また、押出機２２の供給部Ｂの温度を２７０～３００℃の範囲にすることで、ペレット化されたＰＥＴ樹脂を溶融しやすくする。押出機２２の供給部Ａの温度が１６０℃を下回って低すぎると、結晶の融解が不十分となり、溶融樹脂に微細な結晶が残存してしまう。逆に、押出機２２の供給部Ａの温度が３００℃を越えて高すぎると、ＰＥＴ樹脂が供給部Ａのスクリュー３８部分に粘着してしまい、供給部Ａのスクリュー３８部分に粘着した樹脂は圧縮部Ｂに送られにくくなるため、熱により劣化してしまう。したがって、押出温度は２７０℃～３００℃が良く、好ましくは２７０℃～２９０℃の範囲、特に好ましくは２８０℃～２８５℃の範囲である。
　上記の如く構成された押出機２２によってＰＥＴ樹脂が溶融され、その溶融樹脂が吐出口４２からダイ２４（図１参照）に１０％以内の吐出圧変動で連続的に送られる。そして、押出機２２によってダイ２４に送られた溶融樹脂は、ダイ２４からシート状に押し出され、冷却ドラム２６上にキャストされて冷却固化され、ＰＥＴフィルム１２が製膜される。尚、ダイ２４から押し出された際の溶融ポリマー温度は、熱劣化や着色を防止するために、Ｔｇ＋７０℃以上、Ｔｇ＋１２０℃以下が好ましい。また、ダイ２４のリップクリアランスをｄ、ダイ２４から吐出される溶融樹脂の厚みをｗとした際、リップクリアランス比ｄ／ｗは１．５～１０の範囲に制御することが好ましい。さらに、ダイ２４は、そのスリットが、鉛直方向と、冷却ドラム２６の回転方向に４５°で傾斜した方向との範囲で形成されることが好ましい。
　以上のように製膜プロセス部１４で製膜されたＰＥＴフィルム１２は、押出機の吐出圧変動を１０％以内にすることで、流れ方向の厚みムラの小さい、光学用途として優れた高品質の高機能性フィルムを提供することができる。尚、ここで厚みムラは、フィルム中央部分の厚みを、フィルム３ｍの長さを０．５ｍｍ間隔で測定した平均値であり、厚みムラは厚み測定した厚みと全体厚みとの差である。
　製膜プロセス部１４で製膜されたＰＥＴフィルム１２は、縦延伸プロセス部１６、横延伸プロセス部１８で延伸される。
　以下に、製膜プロセス部１４で製膜したＰＥＴフィルム１２を延伸し、延伸ＰＥＴフィルム１２を製造するまでの延伸プロセスについて説明する。
　図１に示すように、ＰＥＴフィルム１２は、先ず、縦延伸プロセス部１６で長手方向に縦延伸される。縦延伸プロセス部１６では、ＰＥＴフィルム１２が予熱された後、ＰＥＴフィルム１２が加熱された状態で、二つのニップロール２８、３０に巻き掛けられる。出口側のニップロール３０は、入口側のニップロール２８よりも早い搬送速度でＰＥＴフィルム１２を搬送しており、これによって、ＰＥＴフィルム１２が縦方向に延伸される。
　縦延伸プロセス部１６における予熱温度はＴｇ－４０℃以上、Ｔｇ＋６０℃以下が好ましく、Ｔｇ－２０℃以上、Ｔｇ＋４０℃以下がより好ましく、Ｔｇ以上、Ｔｇ＋３０℃以下がさらに好ましい。また、縦延伸プロセス部１６の延伸温度は、Ｔｇ以上、Ｔｇ＋６０℃以下が好ましく、Ｔｇ＋２℃以上、Ｔｇ＋４０℃以下がより好ましく、Ｔｇ＋５℃以上、Ｔｇ＋３０℃以下がさらに好ましい。縦方向の延伸倍率は１．０倍以上２．５倍以下が好ましく、１．１倍以上、２倍以下がさらに好ましい。
　縦延伸されたＰＥＴフィルム１２は、横延伸プロセス部１８に送られ、幅方向に横延伸される。横延伸プロセス部１８は、縦延伸ＰＥＴフィルムを加熱しながらフィルム幅方向に張力を付与して横方向に延伸するプロセスであり、横延伸機としてはテンターが用いられる。テンターは、熱風などにより個々に温調可能で遮風カーテンで区分された多数のゾーンで構成し、入口より、予熱ゾーン、横延伸ゾーン、熱固定ゾーン、熱緩和ゾーン及び冷却ゾーンを配置することが好ましい。尚、熱緩和ゾーン及び冷却ゾーンは、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるとよい。

　このように構成された横延伸プロセス部１８で横延伸が行われるが、横延伸プロセス部１８は、縦延伸ＰＥＴフィルムをテンター内に通し、横延伸ゾーンでガラス転移点（Ｔｇ）以上、ガラス転移点（Ｔｇ）＋７０℃以下の範囲で横延伸し、好ましくはガラス転移点（Ｔｇ）＋２５℃以上、ガラス転移点（Ｔｇ）＋６０℃以下の範囲で横延伸する。
　横延伸温度がガラス転移点（Ｔｇ）未満の場合、横延伸中のＰＥＴフィルムに破れが生じ、一方、ガラス転移点（Ｔｇ）＋７０℃を超える場合、ＰＥＴフィルム幅方向で伸びムラが生じる。また、横延伸ゾーンにおいて横延伸する倍率は３．０倍以上４．６倍以下が好ましい。横延伸倍率が３．０未満の場合も４．６倍を超える場合も、ＰＥＴフィルムに段状ムラの改善効果が小さくなる。
　横延伸されたＰＥＴフィルムは、その後、熱固定ゾーンで融点（Ｔｍ）－３０℃以上、融点（Ｔｍ）－５℃以下の範囲で熱固定処理される。　延伸後のＰＥＴフィルム１２は、図１の巻取プロセス部２０でロール状に巻き取られる。その際、ＰＥＴフィルム１２の巻取りテンションは、０．２ｋｇ／ｍｍ2 以下とすることが好ましい。巻取りテンションをこのような範囲に設定することによって、延伸ＰＥＴフィルム１２にシワ・ツレ・キズ等や搬送時の緩み・締りを発生させることなく巻き取ることができる。
＜診断装置の構成＞
　図１に示す診断装置１００は、主として診断装置本体１１０と、製造設備１０の各プロセス部等に配設された各種の計測器１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｅ，１５０Ｆ，…（以下、総称して「計測器群１５０」ともいう）と、ＰＥＴフィルム１２の品質を検査する品質検査装置１５２とで構成されている。
　計測器１５０Ａは、図２に示した押出機２２の供給部Ａ、圧縮部Ｂ、搬送計量部Ｃでの各スクリュー３８の温度、圧力、シリンダ３２の外周部に設けられた冷却機の冷却水温度、ヒーターの温度等をそれぞれ所定の周期で計測し、これらの計測結果を示す各種計測値を診断装置本体１１０に出力する。
　同様に、計測器１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｅ，１５０Ｆ，…は、成膜機のライン速度、各ゾーンテンション、予熱温度、ニップロール２８、３０の周速、巻取りテンション等の計測結果を示す計測値を診断装置本体１１０に出力する。
　尚、ＰＥＴ樹脂のペレットは、ホッパーから供給されるが、このペレットの含水量、ｐＨ（ペーハー）等はロッド単位で計測され、その計測値は診断装置本体１１０に加えられるようになっている。
　品質検査装置１５２は、前記製造設備１０によって製造されたＰＥＴフィルム１２の品質を検査するもので、無色透明であるべきＰＥＴフィルム１２の色付き、色ムラ、皺の発生、厚みや厚みムラ、屈折率などの項目を所定の周期で連続的に検査し、この検査結果を診断装置本体１１０に出力する。
　図３は診断装置本体１１０の概要を示すハードウエア構成図である。
　この診断装置本体１１０は、例えば、ワークステーションによって構成されており、主として各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）１１２と、装置の制御プログラムが格納されたり、プログラム実行時の作業領域となる主メモリ１１４と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等のモニタ装置１３０の表示を制御するグラフィックボード１１６と、品質検査装置１５２等と接続される外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）１１８と、ワークステーションのオペレーティングシステム（ＯＳ）、本発明に係る診断用プログラムを含む各種のアプリケーションソフト、計測結果、検査結果、及び演算に必要な情報等が格納されるハードディスク装置１２０と、ＣＤ－ＲＯＭドライブ１２２と、キーボード１３２のキー操作を検出して指示入力としてＣＰＵ１１２に出力するキーボードコントローラ１２４と、位置入力装置としてのマウス１３４の状態を検出してモニタ装置１３０上のマウスポインタの位置やマウス１３４の状態等の信号をＣＰＵ１１２に出力するマウスコントローラ１２６と、計測器群１５０からの計測値を入力する計測値入力部１２８とから構成されている。
　上記構成の診断装置本体１１０は、計測器群１５０から計測値入力部１２８を介して入力する計測結果、及び品質検査装置１５２から外部Ｉ／Ｆ１１８を介して入力する検査結果をハードディスク装置１２０に逐次保存するとともに、これらの保存された計測結果、及び検査結果に基づいてＰＥＴフィルム１２の品質の評価及び製造設備の診断等を行い、その診断結果をモニタ装置１３０に出力したり、図示しないプリンタに出力する。
＜診断装置本体の処理動作＞
　図４は、診断装置本体１１０による診断処理の流れを示すフローチャートである。
［一群の計測値の収集方法］
　まず、ある時刻に製造された評価対象（ＰＥＴフィルム１２）に関連した、一群の計測値を、ハードディスク装置１２０から収集する（ステップＳ１０）。
　図５は、ハードディスク装置１２０に保存される各種の計測値の一覧を示す図表である。同図に示す例では、１分間隔の計測時刻毎に、計測器群１５０によって計測された各種の計測値（ａ，ｂ，ｃ，…，ｘ，ｙ，ｚ，…）がハードディスク装置１２０に保存されている。
　いま、図５の太枠で示すように、１５時４５分に製造された評価対象（ＰＥＴフィルム１２）に関連した、一群の計測値を収集する場合、同じ時刻に計測された計測値を収集するのではなく、１５時４５分を基準にして所定の時間差（遅れ時間）ずつ遡った時刻に計測された一群の計測値を収集する。
　上記所定の時間差（遅れ時間）は、各製造プロセスでの処理時間に相当する時間差、又は各プロセス部等に配設された各種の計測器１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｅ，１５０Ｆ，…（図１参照）を、評価対象が順次通過するときの各通過時刻の時間差に相当する時間差である。
　上記時間差は、ＰＥＴ樹脂のペレットに赤外線吸収ピークが異なるトレーサを含有させ、赤外線の透過光量を検出する赤外線検出手段によって各計測器の位置での前記トレーサの検出時刻をそれぞれ計測し、この計測された時刻の時間差に基づいて求めることができる。
　図６に上記のようにして求めた時間差の一例を示す。診断装置本体１１０のハードディスク装置１２０には、これらの時間差が計測値（計測器）に関連づけて記憶されている。
　そして、任意に時刻に製造された評価対象（ＰＥＴフィルム）に関連した、一群の計測値をハードディスク装置１２０から収集する場合には、その任意の時刻と、予め記憶された各計測値毎に設定された時間差（図６参照）とを加算し、これらの加算した各時刻に対応する計測値を、任意の時刻の一群の計測値として読み出す。
［基準空間］
　次に、ハードディスク装置１２０に記憶されているマハラノビス空間（基準空間）を読み出す（図４のステップＳ２０）。
　基準空間は、図５に示すように品質の良い製品（ＰＥＴフィルム）が製造されている期間に収集した複数群の計測値を収集し、これらの収集した計測値を用いて算出する。尚、図５に示すように基準空間を算出するための複数群の計測値を収集する場合も、上記評価対象の一群の計測値を収集する場合と同様に各計測器での計測時間差を考慮して収集する。
　次に、基準空間の算出方法について説明する。
　いま、上記のようにして収集した複数群の計測値を、マトリクス状の計測値（「列」は一群の各種の計測値の数（ｎ個）、「行」は収集したサンプル数（Ｐ個））として、Ｘ（ｉ＝Ｐ，ｊ＝ｎ）とする。
　このＸ（ｉ，ｊ）を正規化し、次式によってマトリックスＸ’（ｉ、ｊ）を算出する。
［数１］
　Ｘ’（ｉ，ｊ）＝（Ｘ（ｉ，ｊ）－μｊ）／σｊ
　ここで、μｊは計測値毎のＰ個の平均値、σｊは計測値毎のＰ個の標準偏差である。
　続いて、Ｘ’（ｉ，ｊ）から各計測値間の相関行列Ｒを算出する。
　この行列は計測値の数ｎのｎ×ｎの正方行列（相関行列）となる。
　そして、この相関行列Ｒの逆行列Ｒ-1で表されるマハラノビス空間（基準空間）を求める。
　このようにして算出された基準空間は、診断装置本体１１０のハードディスク装置１２０に記憶されており、図４のステップＳ２０にて読み出される。
　次に、マハラノビス距離（以下、「ＭＤ」という）を算出する（ステップＳ３０）。
　この場合、まず、ステップＳ１０で収集した一群の計測値を、次式に示すようにベクトルで表す。
［数２］
　ｙ＝［ｙ1 ｙ2 ・・・・・ ｙｎ］
　続いて、ベクトルの各成分を次式に示すように正規化する。
［数３］
　Ｙｊ＝（ｙｊ－μｊ）／σｊ
　尚、μｊ，σｊは、［数１］式と同じものである。
　この正規化した一群の計測値は、次式で表される。
［数４］
　Ｙ＝［Ｙ1 Ｙ2 ・・・・・ Ｙｎ］
　そして、診断対象のＭＤは、ＹT をＹの転置行列とすると、次式によって算出することができる。
［数５］
　ＭＤ＝Ｙ＊Ｒ-1＊ＹT／ｎ
　このようにして算出したＭＤは、モニタ装置１３０に出力され、図示しないプリンタに出力される（ステップＳ４０）。また、図７に示すようにＭＤは、ハードディスク装置１２０に保存される。
　更に、診断装置本体１１０は、ＭＤが予め設定した閾値よりも小さい場合には良品、大きければ不良品と判定し、この判定結果等をモニタ装置１３０等に出力したり、ハードディスク装置１２０に記録する。
　また、診断装置本体１１０は、不良品の場合には、不良品が製造されたときの一群の計測値の、どの計測値又は計測値の組み合わせが、不良品発生の原因になっているかを、２水準系の直交表を用いて、特開２００５－２６７４７４号公報に記載の方法等によって診断する。
　尚、診断装置本体１１０は、品質不良と評価されるＭＤよりは低いＭＤであるが、ＭＤがある程度大きくなる場合にはその原因を診断し、ＭＤが大きくなる原因となっている製造プロセスでの制御にフィードバックするようにしてもよい。
［基準空間の更新］
　次に、基準空間を更新する場合について説明する。
　図８は基準空間の更新処理を示すフローチャートである。
　同図に示すように、まず、サンプリング数ｎを０にセットする（ステップＳ１００）。
　続いて、ハードディスク装置１２０から一群の計測値を収集する（ステップＳ１０２）。この一群の計測値の収集は、図４のステップＳ１０と同様に行われる。
　また、一群の計測値の収集時（サンプリング時刻）に、品質検査装置１５２から診断対象（ＰＥＴフィルム）の検査結果を入力する（ステップＳ１０４）。
　検査結果から品質に問題がない場合（良製品）の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０８に遷移し、問題がある場合（不良品）の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１１０に遷移する。
　ステップＳ１０８では、ステップＳ１０２で収集した一群の計測値を、基準空間の演算に使用するために一時的に保持する。一方、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で保持している計測値をクリアし、ステップＳ１００に戻る。
　ステップＳ１０８において、一群の計測値が保持されると、ステップＳ１１２に遷移し、ここで、サンプリング数ｎを１だけインクリメントする。
　続いて、現在のサンプリング数ｎが設定数Ｎに達したか否かを判別し（ステップＳ１１４）、サンプリング数ｎが設定数Ｎに達していない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１０２に戻り、次の一群の計測値の収集（サンプリング）を行う。
　一方、サンプリング数ｎが設定数Ｎに達した場合（Ｙｅｓ）には、収集した一群の計測値毎に算出したＭＤを入力する（ステップＳ１１６）。尚、前述したように一群の計測値を収集する毎にＭＤを算出し（図４参照）、このＭＤを記憶するようにしておくことにより（図７参照）、全サンプリング数Ｎ分のＭＤを入力することができる。
　次に、全サンプリング数Ｎ分のＭＤの平均値（又はいずれか１つのＭＤ）が、予め設定した閾値１００よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１１８）。
　ＭＤ＞１００（Ｙｅｓ）の場合には、現在の基準空間は不適切であると判断し、ステップＳ１０８で一時的に保持したサンプリング数Ｎ分の計測値に基づいて基準空間を再計算する（ステップＳ１２０）。
　一方、ＭＤ≦１００（Ｎｏ）の場合には、現在の基準空間は適切であると判断し、ステップＳ１１０を経由した後、ステップＳ１００に戻る。
　ステップＳ１２０で新たな基準空間が算出されると、この算出された基準空間によって現在の基準空間を更新する（ステップＳ１２２）。これにより、図４のステップＳ２０で入力される基準空間は、更新された基準空間となる。
　ところで、基準空間を更新する間隔は、１０時間から１０日間の範囲とすることが好ましい。
　例えば、サンプリング周期を１分とし、サンプリング数Ｎを６００にすると、良製品が１０時間連続し、かつＭＤ＞１００の場合に、１０時間後に基準空間が更新されることになる。
　尚、基準空間を更新する間隔が、１０時間から１０日間の範囲に入らない場合には、条件（サンプリング数Ｎ、ＭＤの値）を変更すること考えられる。また、基準空間を更新した場合には、一定の時間、基準空間を更新するための処理を停止させるようにしてもよい。更に、この実施の形態では、ＭＤが所定の閾値を越えたことを条件としたが、ＭＤの大きさによる条件をつけないようにしてもよい。
［一群の計測値の収集方法の変形例］
　図５に示した計測値は、説明を簡単にするために計測器群１５０が１分間隔で同時に計測した場合に関して示しているが、各計測器１５０Ａ，１５０Ｂ，…は、種類の異なる計測値（圧力、温度、ライン速度、テンション等）を計測しているため、計測の時間間隔が異なる。即ち、温度と圧力とは変化速度が異なり、例えば、温度を１分の時間間隔で計測し、圧力を１０秒の時間間隔で計測することが考えられる。
　尚、最も計測時間の間隔が短い計測器に合わせて、全ての計測器の計測間隔を決定すると、無駄な計測、計測値の収集を行うことになり、一方、最も計測時間の間隔が長い計測器に合わせて、全ての計測器の計測間隔を決定すると、本来得られる計測値が得られなくなるという不具合がある。
　図９（Ａ）～（Ｃ）に、予め推定又は計測した計測時間差（遅れ時間）ずつずらした計測値ａ，ｂ，ｃの計測時刻を、時間軸方向に並べた場合の一例を示す。
　この時系列の計測値ａ，ｂ，ｃを、図９（Ｄ）に示す所定の周期Ｔのサンプリング時刻で収集する場合、例えば、時刻ｔ1に収集する計測値は、時刻ｔ1と同じ時刻の計測値ｂ1，ｃ1となる。一方、時刻ｔ1と同じ時刻の計測値が存在しない計測値ａに関しては、計測値ａ1,ａ2を時刻ｔ1に基づいて補間した値とする。
　同様に、時刻ｔ２に収集する計測値は、時刻ｔ２と同じ時刻の計測値ａ3 と、同じ時刻ｔ２の計測値が存在しない計測値ｂ，ｃに関しては、計測値ｂ1,ｂ2を時刻ｔ２に基づいて補間した値、及び計測値ｃ1,ｃ2を補間した値とする。
　尚、サンプリング時刻と同じ時刻の計測値が存在しない場合には、そのサンプリング時刻と最も近い時刻の計測値を収集するようにしてもよい。
　図１０（Ａ）及び（Ｂ）に、予め推定又は計測した計測時間差（遅れ時間）ずつずらした計測値ａ，ｂの計測時刻を、時間軸方向に並べた場合の他の例を示す。
　これらの計測値ａ，ｂは、計測する時間間隔が異なっており、計測値ｂの計測周期はＴであるのに対し、計測値ａの計測周期はＴ／６となっている。
　ここで、時系列の計測値ａ，ｂを、図１０（Ｃ）に示す所定の周期Ｔのサンプリング時刻で収集する場合、例えば、時刻ｔ２に収集する計測値ｂの計測値は、計測値ｂ２となる。一方、計測値ａの計測値は、時刻ｔ２の前後の時刻に計測された６つの計測値ａ5～ａ10の代表値を使用する。計測値ａ5～ａ10の代表値としては、平均値、中央値、又は最頻度値等を適用することができる。これにより、信頼性の高い計測値を収集することができる。
　尚、一群の計測値を収集するサンプリング周期は、一定の周期Ｔに限らず、必要に応じて適宜変更することができる。例えば、図１０の場合において、一群の計測値を収集するサンプリング周期をＴ／６にすると、計測値ａは全ての計測値ａ1,ａ2,ａ3,…が使用され、計測値ｂは、同じ値を６回使用することになる。
＜実施例１＞
　各計測値の計測時間差（遅れ時間）の対応を予め推定し、遅れ時間を考慮して一群の計測値を収集し、基準空間の作成及びＭＤの算出を行った。
＜実施例２＞
　各計測値の計測時間差（遅れ時間）の算出に当たり、押出機２２の回転数を変化させ、各測定値の変動が出現するまでの時間を計測し、これを遅れ時間として採用した。そして、この採用した遅れ時間を考慮して一群の計測値を収集し、基準空間の作成及びＭＤの算出を行った。
＜比較例１＞
　各計測値の遅れ時間を考慮せずに一群の計測値を収集し（図１３参照）、基準空間の作成及びＭＤの算出を行った。
＜評価１＞
　ＰＥＴフィルムの膜厚変動の発生について検証した。膜厚変動が発生したときと、正常なときを１０点ずつサンプリングし、それぞれＭＤをプロットして比較した。
　図１１は、実施例１、２と比較例１との比較結果を示すグラフである。図１１において（Ａ）は実施例１、２（時間ズレを考慮した場合）の結果を示すグラフであり、（Ｂ）は比較例１（時間ズレを考慮しなかった場合）の結果を示すグラフである。
　図１１に示すように実施例１、２はいずれもＭＤと評価結果の対応が明確であるのに対し、比較例１はＯＫ部でＭＤが大きくなる場合、ＮＧでＭＤが小さくなる場合が散見された。
＜実施例３＞
　ＭＤの算出を行いながら、ＰＥＴフィルムの膜厚変動の評価結果との対照を行った。
　ＭＤが１００を越えた時に膜厚変動の評価結果を参照し、評価結果がＯＫであった場合には基準空間にずれが生じたと判断し、基準空間の更新を行った。この場合、更新した新たな基準空間は、膜厚変動がＯＫであった最新の複数群の計測値を用いて作成した。
＜実施例４＞
　ＭＤの算出を行いながら、ＰＥＴフィルムの膜厚変動の評価結果との対照を行った。
　ＭＤが１００を越えた時に膜厚変動の評価結果を参照し、評価結果がＯＫであった場合には基準空間にずれが生じたと判断し、基準空間の更新を行った。この場合、更新した新たな基準空間は、現在の基準空間の算出に使用した複数群の計測値に、最新の複数群の計測値を加えて再計算した。
＜比較例２＞
　基準空間を更新せずに、ＭＤを算出した。
＜評価２＞
　ＰＥＴフィルムの膜厚変動の発生について検証した。膜厚変動が発生したときと、正常なときを１０点ずつサンプリングし、それぞれＭＤをプロットして比較した。
　図１２は実施例３、４と比較例２との比較結果を示すグラフである。図１２において（Ａ）は実施例３，４（基準空間の逐次補正をした場合）の結果を示すグラフであり、（Ｂ）は比較例２（基準空間の逐次補正をしなかった場合）の結果を示すグラフである。
　図１２に示すように実施例３、４はいずれもＭＤと評価結果の対応が明確であるのに対し、比較例はＯＫ部でＭＤが大きくなる場合、ＮＧでＭＤが小さくなる場合が散見された。
＜変形例＞
　この実施の形態の製造設備１０によって製造されるＰＥＴフィルムは、ベースフィルム（半製品）であり、このベースフィルム上に各種の機能性膜が塗布されて完成品となる。
　この完成品を評価し、あるいは完成品を製造する製造設備の診断を行う場合には、機能性膜が塗布する製造プロセス等における各種の状態を計測し、上記と同様にして基準空間の作成、ＭＤの計算を行う。この場合、半製品までの一群の計測値と、半製品から完成品までの一群の計測値とを統合して、基準空間の作成、及びＭＤの計算を行ってもよいし、別々の一群の計測値を使用して、それぞれ基準空間の作成、及びＭＤの計算を行ってもよい。
　また、この実施の形態では、製品の品質判定手段として品質検査装置を設けるようにしたが、品質検査装置に代えて、図７に示したように時系列で測定したＭＤによって製品の品質を評価（判定）するようにしてもよい。この場合、良製品と判定するためのＭＤの閾値を適宜設定することが好ましい。
　更に、基準空間を更新する場合の条件の１つとして、ＭＤが所定の閾値（実施の形態では、１００）を越えることを条件に入れたが、この条件は必ずしも必要ではない。例えば、ＭＤが比較的小さい値であっても、良製品が連続して製造されている最新の期間に収集した複数群の計測値に基づいて基準空間を更新するようにしてもよい。
　また、本発明はＰＥＴフィルム等の樹脂フィルムに限らず、複数の製造プロセスを経由して製造される製品であれば、如何なる製品も評価対象とすることができ、また、その製品を製造する製造設備の診断に適用することができる。
　更に、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことは言うまでもない。

Claims (21)

  1. 　複数の製造プロセスを経由して製品を製造する製造設備の診断装置であって、マハラノビス距離を利用した製造設備の診断装置において、
    　前記複数の製造プロセスにおける状態を示す計測値を所定の時間間隔で連続的に計測する複数の計測手段と、
    　前記複数の計測手段によってそれぞれ計測された複数の計測値から診断用の一群の計測値を収集する計測値収集手段であって、実際の計測時刻に対して予め設定した時間ずつずらした各計測時刻に対応する計測値をそれぞれ収集する計測値収集手段と、
    　前記計測値収集手段によって収集された一群の計測値と所定の基準空間とに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出手段と、
    　を備えたことを特徴とする製造設備の診断装置。
  2. 　前記所定の基準空間は、品質の良い製品が製造された期間内に前記計測値収集手段によって収集された複数群の計測値に基づいて算出されたマハラノビス空間であることを特徴とする請求項１に記載の製造設備の診断装置。
  3. 　前記製造設備によって製造された製品に対して所望の品質を満たしているか否かを判定する品質判定手段と、
    　前記品質判定手段によって所望の品質を満たしていると判定された製品の製造期間内に、前記計測値収集手段によって収集された複数群の計測値に基づいてマハラノビス空間を算出する算出手段と、
    　前記算出手段によって算出した最新のマハラノビス空間によって前記所定の基準空間を更新する更新手段と、
    　を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の製造設備の診断装置。
  4. 　前記品質判定手段は、前記製造設備によって製造された製品から１乃至複数の品質項目の品質を検査する品質検査手段を含み、この品質検査手段によって検査された検査結果に基づいて前記検査した製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の製造設備の診断装置。
  5. 　前記品質判定手段は、前記マハラノビス距離算出手段によって算出されたマハラノビス距離が所定の閾値以内か否かによって前記製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の製造設備の診断装置。
  6. 　前記予め設定した時間は、複数の製造プロセスでの各処理時間に相当する時間であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の製造設備の診断装置。
  7. 　前記予め設定した時間は、所定の被処理対象が前記複数の計測手段を順次通過するときの各通過時刻の時間差に相当する時間であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の製造設備の診断装置。
  8. 　前記予め設定した時間を各測定値に関連づけて記憶する第１の記憶手段と、
    　前記複数の計測手段によってそれぞれ計測された複数の計測値を、測定した時刻に関連付けて記憶する第２の記憶手段と、を備え、
    　前記計測値収集手段は、前記第１の記憶手段に記憶された任意の時刻と、前記第２の記憶手段に記憶された各測定値毎の時間とを加算し、これらの加算した時刻に基づいて前記第１の記憶手段から任意の時刻の一群の計測値を読み出すことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の製造設備の診断装置。
  9. 　前記複数の計測手段は、計測する計測値の種類に応じて異なる時間間隔で計測し、
    　前記計測値収集手段は、予め設定した基準の時間間隔で計測される計測値よりも短い間隔で計測される計測値に対しては、前記基準の時間間隔内に計測される複数の計測値の代表値を、前記基準の時間間隔で計測される計測値とすることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の製造設備の診断装置。
  10. 　複数の製造プロセスを経由して製品を製造する製造設備の診断方法であって、マハラノビス距離を利用した製造設備の診断方法において、
    　前記複数の製造プロセスにおける状態を示す計測値を複数の計測手段によってそれぞれ所定の時間間隔で連続的に計測する計測ステップと、
    　前記計測ステップによって計測された複数の計測値から診断用の一群の計測値を収集する収集ステップであって、実際の計測時刻に対して予め設定した時間ずつずらした各計測時刻に対応する計測値をそれぞれ収集する収集ステップと、
    　前記収集ステップによって収集された一群の計測値と所定の基準空間とに基づいてマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、
    　を含むことを特徴とする製造設備の診断方法。
  11. 　前記所定の基準空間は、品質の良い製品が製造された期間内に前記収集ステップによって収集された複数群の計測値に基づいて算出されたマハラノビス空間であることを特徴とする請求項１０に記載の製造設備の診断方法。
  12. 　前記製造設備によって製造される製品に対して所望の品質を満たしているか否かを判定する品質判定ステップと、
    　前記品質判定ステップによって所望の品質を満たしている期間内に、前記収集ステップによって収集された複数群の計測値に基づいてマハラノビス空間を算出する算出ステップと、
    　前記算出ステップによって算出した最新のマハラノビス空間によって前記所定の基準空間を更新する更新ステップと、
    　を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の製造設備の診断方法。
  13. 　前記品質判定ステップは、前記製造設備によって製造された製品から１乃至複数の品質項目の品質を検査する品質検査ステップを含み、この品質検査ステップによって検査された検査結果に基づいて前記検査した製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴とする請求項１２に記載の製造設備の診断方法。
  14. 　前記品質判定ステップは、前記マハラノビス距離算出ステップによって算出されたマハラノビス距離が所定の閾値以内か否かによって前記製品が所望の品質を満たしているか否かを判定することを特徴とする請求項１２に記載の製造設備の診断方法。
  15. 　前記更新ステップは、前記検査した製品が所望の品質を満たしていると判定され、かつ前記マハラノビス距離算出ステップによって算出されたマハラノビス距離が所定の閾値を越えると、前記算出ステップによって算出した最新のマハラノビス空間によって前記所定の基準空間を更新することを特徴とする請求項１３に記載の製造設備の診断方法。
  16. 　前記所定の閾値は１００よりも大きいことを特徴とする請求項１５に記載の製造設備の診断方法。
  17. 　前記更新ステップによって前記所定の基準空間を更新する間隔は、１０時間から１０日間であることを特徴とする請求項１２から１６のいずれかに記載の製造設備の診断方法。
  18. 　前記予め設定した時間は、複数の製造プロセスでの各処理時間に相当する時間であることを特徴とする請求項１０から１７のいずれかに記載の製造設備の診断方法。
  19. 　前記予め設定した時間は、所定の被処理対象が前記複数の計測手段を順次通過するときの各通過時刻の時間差に相当する時間であることを特徴とする請求項１０から１７のいずれかに記載の製造設備の診断方法。
  20. 　前記所定の被処理対象はトレーサを含有したものであり、
    　前記所定の被処理対象が前記複数の計測手段を順次通過するときの各通過時刻は、前記トレーサを追跡することによって測定することを特徴とする請求項１９に記載の製造設備の診断方法。
  21. 　前記複数の計測手段は、計測する計測値の種類に応じて異なる時間間隔で計測し、
    　前記収集ステップは、予め設定した基準の時間間隔で計測される計測値よりも短い間隔で計測される計測値に対しては、前記基準の時間間隔内に計測される複数の計測値の代表値を、前記基準の時間間隔で計測される計測値とすることを特徴とする請求項１０から２０のいずれかに記載の製造設備の診断方法。
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