JP6351880B2 - 計画生成装置、計画生成方法及び計画生成プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、生産設備において製造される製品の品質が最良になるように工程計画を生成する計画生成装置、計画生成方法及び計画生成プログラムに関する。
工場で稼働している生産ラインあるいは生産設備は、一般に複数の製造装置で構成されている。複数の製造装置は、それぞれ特定の加工及び検査機能を担っている。これらの製造装置は、前の工程から中間品あるいは部品といった中間製品を受け取り、中間製品を受け取った工程において加工を実施し、加工を実施した中間製品を次の工程に渡す。一般に製造装置による加工においては、中間製品が持つ物理的な大きさ、抵抗値といった電気的特性、あるいはその他の属性値には毎回の作業毎にある程度のバラツキが発生する。さらにそのバラツキ自体も同じ加工をする複数の製造装置であっても異なる分布を有している。
特許文献１の生産管理システムは、複数の加工工程における加工の出来栄えを最適とする製品組合せ情報を事前に外部記憶装置に保存している。また、生産管理システムは、生産される製品の各検査工程での検査及び測定結果情報を記憶する。生産管理システムは、製品組合せ情報と検査及び測定結果情報とに基づき、各製造装置の組合せを決定する。
また、特許文献２の工程計画立案システムは、プロセス別に個々の製造装置を経て得られる装置経路ごとに、装置経路を経て製造された中間製品の品質情報を蓄積したデータベースを備える。工程計画立案システムは、データベースから品質情報を取得することによって、製造装置の組合せによって異なる品質分布情報を統計学的に推定する品質分布推定手段を備えている。また、工程計画立案システムは、品質分布推定手段で得られた品質分布に基づいて、品質規格を満たす製造装置の組合せを判定する。そして、工程計画立案システムは、判定した製造装置の組合せを用いて、装置経路を決定する。
また、特許文献３の製品品質予測では、製品の欠点数あるいは不良品数により品質を定義し、この品質を製造条件と製造条件を線形に組合せた場合の回帰係数とによって線形回帰式に定式化する。また、製品品質予測では、製造条件のバラツキを確率密度関数で表現し、製造条件のうち動的に制御できないものは条件付き確率として表現し、品質を線形回帰式から確率計算をすることで品質を予測している。
特開平１１−２６７９５２号公報 特開２０１１−１０７８８２号公報 特許第５０１２６６０号公報
工場といった製造現場において同じ加工及び検査処理を達成できる複数の装置経路が存在する場合に、最終製品の品質が装置経路に含まれる製造装置単体が示す品質傾向の単純な積み上げでは予測できない。ここで、単純な積み上げとは各製造装置で単体装置としての品質指標値の値が最も良いものを集めて組合せた装置経路を作ることを意味している。直感的にはこのような装置経路で製造された最終製品は最も良い品質傾向を示すと推測される。しかし、実際には各検査工程で確認される品質指標間には相関関係がある場合があり、製造装置の単体品質としては最上でないものの組合せが結果的に最上の製造装置の組合せを上回る場合がある。このように各製造装置の品質を独立に高めるだけでは最終製品の品質の向上に必ずしも寄与しない。
特許文献１では、相関関係のある複数の製造装置について最適な組合せを事前に準備する必要がある。その準備のためには、製品設計者あるいは生産設備設計者の知識や経験による製造装置間の相関関係の把握が必要であり、日々の改善活動から実施される工程改善による変化に追随することは困難である。また、新規の製造装置が導入された場合に、人間がその製造装置を使いながらその製造装置のクセを把握するためには長期間を要する。
特許文献２では、実際に使用された装置経路の品質情報を蓄えて利用するため、実行されていない装置経路については情報がなく、装置経路の候補として対象にならない。よって、特許文献２では必ずしも最適な装置経路が選択されるとは限らない。
特許文献３は回帰分析を利用して製品の品質を定式化しているが、各品質指標の相関を考慮していないため、品質指標間に強い相関がある場合、導出された品質が正しくない場合がある。
本発明は、相関関係のある製造装置に関する情報がない場合でも、生産設備の試験の情報から製造装置間の相関関係を抽出することにより、統計的に最も品質が高くなる装置経路を用いた工程計画を生成することを目的とする。
本発明に係る計画生成装置は、複数の工程を経て生産される製品の工程計画を生成する計画生成装置において、
複数の装置であって各装置が前記複数の工程のいずれかに属する複数の装置のうち１つの装置を第１装置とすると共に前記第１装置により加工された中間製品の品質を表す品質値を第１品質値とし、前記複数の装置のうち前記第１装置が属する工程より前の工程に属する装置を第２装置とすると共に前記第２装置により加工された中間製品の品質値を第２品質値とし、前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあるか否かを判定する相関判定部と、
前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあると判定された場合に、中間製品の品質の基準を表す品質基準値を用いて、前記第１装置と前記第２装置とが、前記第１品質値における前記品質基準値との第１誤差と前記第２品質値における前記品質基準値との第２誤差とを打ち消し合う装置の組であるか否かを判定する組判定部と、
前記第１装置と前記第２装置とが前記装置の組であると判定された場合に、前記装置の組を用いて、前記工程計画を生成する工程計画生成部とを備える。
本発明に係る計画生成装置は、装置の組合せについて相関関係を判定し、相関関係がある装置の組合せの中から中間製品の品質のブレを打ち消し合う装置の組を判定し、この装置の組を用いて工程計画を生成する。よって、計画生成装置は、品質のブレが少ない高品質の中間製品を生産する装置の組を自動的に抽出し、抽出した装置の組を用いて工程計画を生成することができる。したがって、計画生成装置によれば、最適な工程計画を短時間で自動的に生成することができる。
実施の形態１に係る計画生成装置１００と生産設備４００との関係を示す図。 実施の形態１に係る計画生成装置１００の構成を示す図。 実施の形態１に係る品質情報２１０の構成を示す図。 実施の形態１に係る計画生成装置１００の計画生成方法５１０及び計画生成プログラム５２０の計画生成処理Ｓ１００を示すフロー図。 実施の形態１に係る相関判定部１２０の相関判定処理Ｓ１２０を示すフロー図。 実施の形態１に係る相関判定処理Ｓ１２０により生成される相関係数情報１６１の一例を示す図。 実施の形態１に係る装置５４ｘ３の品質値Ｑ１＿ｘ３に関する品質値関連図。 実施の形態１に係る組判定部１３０の組判定処理Ｓ１３０を示すフロー図。 実施の形態１の変形例に係る計画生成装置１００の構成を示す図。 実施の形態２に係る計画生成装置１００ａの構成を示す図。 実施の形態２に係る品質情報判定部１７０と装置切替部１８０との動作を示す図。
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を用いて、本実施の形態に係る計画生成装置１００と生産設備４００との関係について説明する。
計画生成装置１００は、複数の工程５０を経て生産される製品５３の工程計画１５１を生成する。図１では、複数の工程５０として、工程Ａ５０ａ，工程Ｂ５０ｂ，・・・，工程Ｚ５０ｚが存在する。
計画生成装置１００は、生産計画情報３００を取得し、生産計画情報３００に含まれる品質規格情報及び生産量の計画値を得る。また、計画生成装置１００は、データベース２００から各装置の品質情報を得る。計画生成装置１００は、得られた情報を用いて、適切な装置の割当を導き出し、各工程に対して工程計画１５１を提供する。
図１では、生産設備４００に原材料５１が投入されてから、製品５３として出力されるまでを示している。製品５３は部品の場合もある。
生産設備４００は、複数の装置５４を備える。複数の装置５４は、各装置が複数の工程５０のいずれかに属している。ここで、工程５０は、加工工程あるいは製造工程ともいう。また、装置５４は、加工装置あるいは製造装置ともいう。
工程Ａ５０ａはＡ１号機である装置５４ａ１からＡｋ号機である装置５４ａｋまでの装置５４を備える。
工程Ｂ５０ｂはＢ１号機である装置５４ｂ１からＢｍ号機である装置５４ｂｍまでの装置５４を備える。
工程Ｚ５０ｚはＺ１号機である装置５４ｚ１からＺｆ号機である装置５４ｚｆまでの装置５４を備える。ここで、ｋ，ｍ，ｆ，及び後述するｎは任意の整数であり各工程に設置されている装置の台数を表す。
検査及び搬送工程５５において、原材料５１が検査され、工程Ａに搬送される。
工程Ａでは工程Ａの加工処理を装置５４ａ１から装置５４ａｋまでの装置により並列に処理できるようになっている。工程Ｂ、・・・、工程Ｚについても同様である。
工程Ａにより加工された中間製品５２ａは、検査及び搬送工程５５ａにより検査され、工程Ｂの装置５４ｂ１から装置５４ｂｍに搬送される。工程Ｂについても同様である。最終工程である工程Ｚにより加工された中間製品５２ｚは、検査及び搬送工程５５ｚにより検査され、検査に合格した中間製品５２ｚが最終製品である製品５３として搬送される。
それぞれの検査及び搬送工程５５では、検査及び搬送対象の中間製品５２について、予め決められた品質値を測定する。品質値は、中間製品５２の品質を表す指標値である。品質値は品質指標値ともいう。品質値は少なくとも１つであり、一般的には複数である。検査及び搬送工程５５では、予め定められた品質基準値ＢＱに基づいて、品質値が許容される範囲の値に収まっているか否かを判定する。品質基準値ＢＱは、中間製品５２の品質の基準を表す。品質値としては、中間製品のサイズ、中間製品におけるキズの数といった具体例がある。
検査及び搬送工程５５における検査工程で検査に合格した中間製品５２が次の工程に搬送される。検査工程で不合格となった中間製品５２は、破棄されるかあるいは検査に合格するように再加工するかの判断をするために、別の工程に搬送される。
図１において２重線で囲まれた装置５４ａ１、装置５４ｂ２、・・・、装置５４ｚ２は、ある製品もしくは製品ロットの装置経路の一例を示している。
ここで、装置経路とは各工程５０で使用する装置５４の組合せを意味している。各工程５０に同じ機能をもつ装置５４が複数ある場合、実際の製造時にはどれか１つを選択することになる。すなわち、上記の例では、工程Ａの装置群から装置５４ａ１が選択され、工程Ｂの装置群から装置５４ｂ２が選択され、工程Ｚの装置群から装置５４ｚ２が選択されて１つの装置経路が生成されたことを意味する。
各装置の加工結果が全く同じであれば各工程においてどの装置を選択しても同じ品質をもつ最終の製品５３が製造されるはずである。しかし、一般には各検査工程を全て合格した場合でも製品５３の品質にはある程度のバラツキが発生する。
なお、図１では、図の表記上、工程Ｚが最終工程となり、検査及び配送工程５５ｚによって最終検査が実施され、保管場所へ搬送される記載となっている。しかし、ＡからＺの工程数を２６に制限するものではなく複数の工程数であれば任意の工程数で構わない。
図２を用いて、本実施の形態に係る計画生成装置１００の構成について説明する。
本実施の形態において、計画生成装置１００は、コンピュータである。計画生成装置１００は、プロセッサ９０１、記憶装置９０２、入力インタフェース９０３、通信装置９１０といったハードウェアを備える。
また、計画生成装置１００は、機能構成として、品質情報取得部１１０と、相関判定部１２０と、組判定部１３０と、工程計画生成部１４０と、記憶部１６０とを備える。以下の説明では、計画生成装置１００における品質情報取得部１１０と、相関判定部１２０と、組判定部１３０と、工程計画生成部１４０との機能を、計画生成装置１００の「部」の機能という。計画生成装置１００の「部」の機能は、ソフトウェアで実現される。
また、記憶部１６０は、記憶装置９０２で実現される。記憶部１６０には、品質情報２１０、相関係数情報１６１、組合せ情報１６２、品質基準値ＢＱ１６４が記憶される。なお、品質基準値ＢＱは品質情報２１０に含まれていてもよい。
プロセッサ９０１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
プロセッサ９０１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ・Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ９０１は、具体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）である。
記憶装置９０２は、補助記憶装置及びメモリを含む。補助記憶装置は、具体的には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、又は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）である。メモリは、具体的には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）である。記憶部１６０は、記憶装置９０２により実現される。記憶部１６０は、具体的にはメモリにより実現されるが、補助記憶装置及びメモリの両方により実現されてもよい。
通信装置９１０はレシーバ９１１とトランスミッタ９１２とを備える。具体的には、通信装置９１０は通信チップまたはＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ・Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ・Ｃａｒｄ）である。通信装置９１０はデータを通信する通信部として機能する。レシーバ９１１はデータを受信する受信部として機能し、トランスミッタ９１２はデータを送信する送信部として機能する。
入力インタフェース９０３は、マウス、キーボード、タッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース９０３は、具体的には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ・Ｓｅｒｉａｌ・Ｂｕｓ）端子である。なお、入力インタフェース９０３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されるポートであってもよい。
また、計画生成装置１００は、出力インタフェースを備えていてもよい。出力インタフェースは、ディスプレイといった出力装置のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェースは、例えば、ＵＳＢ端子又はＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ・Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ・Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ・Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ・Ｃｒｙｓｔａｌ・Ｄｉｓｐｌａｙ）である。
補助記憶装置には、「部」の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、メモリにロードされ、プロセッサ９０１に読み込まれ、プロセッサ９０１によって実行される。補助記憶装置には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ・Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。ＯＳの少なくとも一部がメモリにロードされ、プロセッサ９０１はＯＳを実行しながら、「部」の機能を実現するプログラムを実行する。
計画生成装置１００は、１つのプロセッサ９０１のみを備えていてもよいし、複数のプロセッサ９０１を備えていてもよい。複数のプロセッサ９０１が「部」の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
「部」の処理の結果を示す情報、データ、信号値、及び、変数値は、補助記憶装置、メモリ、又は、プロセッサ９０１内のレジスタ又はキャッシュメモリに記憶される。
「部」の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）といった可搬記録媒体に記憶されてもよい。
なお、「部」の機能を実現する工程計画生成プログラム５２０は、計画生成装置１００の「部」として説明している機能を実現するプログラムである。また、工程計画生成プログラムプロダクトと称されるものは、「部」として説明している機能を実現するプログラムが記録された記憶媒体及び記憶装置であり、見た目の形式に関わらず、コンピュータ読み取り可能なプログラムをロードしているものである。
図３を用いて、本実施の形態に係る品質情報２１０の構成を説明する。
図３に示すように、データベース２００の品質情報２１０には、生産設備４００の各工程５０の各装置５４により加工された中間製品５２の品質を表す品質値が蓄積される。図３では、工程Ａと、工程Ｂと、工程Ｂと最終の工程Ｚとの間の工程Ｘとが表されている。工程Ｘには、装置５４ｘ１から装置５４ｘｎのｎ台の装置が属している。
品質情報２１０は、データベース２００に保存されている情報であり、各工程５０の後の検査工程で検査された品質値及び各品質値の分布情報を含む。
品質情報２１０には、工程毎品質情報２１１が記憶される。すなわち、前工程の工程毎品質情報２１１α、工程Ａの工程毎品質情報２１１ａ、工程Ｂの工程毎品質情報２１１ｂ、・・・、工程Ｘの工程毎品質情報２１１ｘが保存されている。それぞれの工程毎品質情報２１１には、各工程５０に属する装置５４毎の品質値が設定される。
本実施の形態では、品質値として、品質値Ｑ１と品質値Ｑ２とが記憶されるものとする。品質値Ｑ１と品質値Ｑ２とは、異なる種類の品質値である。具体例としては、品質値Ｑ１は中間製品５２のサイズであり、品質値Ｑ２は中間製品５２のキズの数である。品質値は他の種類の品質指標値であっても構わない。
また、工程毎品質情報２１１には、対応する工程５０に属する複数の装置５４に関する情報が含まれる。
工程Ａの前段階における工程毎品質情報２１１αには、品質値Ｑ１αと品質値Ｑ２αとが設定される。工程毎品質情報２１１αでは最初の加工工程である工程Ａより前の段階の検査結果が保存されている。一般に生産設備４００に材料あるいは部品といった原材料５１が投入される場合、それぞれの品質の確認のため検査が実施される。よって、工程Ａより前の段階の工程毎品質情報２１１αが必要である。また工程毎品質情報２１１αの品質値は装置５４の影響を受けない品質値である。原材料５１が購入品の部品である場合、工程毎品質情報２１１αは、生産設備４００によって直接的なコントロールをすることができない品質情報であるため他と区別して扱う。
工程Ａにおける工程毎品質情報２１１ａには、工程Ａに属する装置毎に品質値Ｑ１と品質値Ｑ２とが設定される。すなわち、品質値Ｑ１については、品質値Ｑ１＿ａ１、品質値Ｑ１＿ａ２、品質値Ｑ１＿ａ３、・・・、品質値Ｑ１＿ａｋが設定される。品質値Ｑ２については、品質値Ｑ２＿ａ１、品質値Ｑ２＿ａ２、品質値Ｑ２＿ａ３、・・・、品質値Ｑ２＿ａｋが設定される。例えば、品質値Ｑ１＿ａ２は、装置５４ａ２により加工された中間製品５２ａの品質値Ｑ１であることを表している。
工程Ｂにおける工程毎品質情報２１１ｂ及び工程Ｘにおける工程毎品質情報２１１ｘについても上記工程毎品質情報２１１ａの構成と同様である。
すなわち、工程Ｂにおける工程毎品質情報２１１ｂには、品質値Ｑ１＿ｂ１、品質値Ｑ１＿ｂ２、品質値Ｑ１＿ｂ３、・・・、品質値Ｑ１＿ｂｍが設定される。また、品質値Ｑ２＿ｂ１、品質値Ｑ２＿ｂ２、品質値Ｑ２＿ｂ３、・・・、品質値Ｑ２＿ｂｍが設定される。また、工程Ｘにおける工程毎品質情報２１１ｘには、品質値Ｑ１＿ｘ１、品質値Ｑ１＿ｘ２、品質値Ｑ１＿ｘ３、・・・、品質値Ｑ１＿ｘｎが設定される。また、品質値Ｑ２＿ｘ１、品質値Ｑ２＿ｘ２、品質値Ｑ２＿ｘ３、・・・、品質値Ｑ２＿ｘｎが設定される。
なお、検査工程で不合格となった中間製品５２が次の工程に渡されることはないため、品質情報２１０は、検査に合格した中間製品５２についての品質値のみを含み、不合格となった中間製品５２についての品質値は含まない。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４を用いて、本実施の形態に係る計画生成装置１００の計画生成方法５１０及び計画生成プログラム５２０の計画生成処理Ｓ１００について説明する。
品質情報取得処理Ｓ１１０において、品質情報取得部１１０は、レシーバ９１１を用いて、データベース２００から品質情報２１０を受信する。品質情報取得部１１０は、受信した品質情報２１０を記憶装置９０２の記憶部１６０に記憶する。品質情報２１０の構成は、図３で説明した通りである。
相関判定処理Ｓ１２０において、相関判定部１２０は、生産設備４００の複数の装置５４のうち１つの装置を第１装置Ｔ１５４とすると共に第１装置Ｔ１５４により加工された中間製品５２の品質を表す品質値を第１品質値Ｔ１Ｑとする。そして、相関判定部１２０は、複数の装置５４のうち第１装置Ｔ１５４が属する工程５０より前の工程５０に属する装置を第２装置Ｔ２５４とすると共に第２装置Ｔ２５４により加工された中間製品５２の品質値を第２品質値Ｔ２Ｑとする。そして、相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にあるか否かを判定する。
図５を用いて、本実施の形態に係る相関判定部１２０の相関判定処理Ｓ１２０について詳しく説明する。
ステップＳ１５１において、相関判定部１２０は、工程毎に以降の処理を実施する。まず、相関判定部１２０は、１つの工程５０を選択し、選択した工程５０に属する複数の装置５４から１つの装置５４を第１装置Ｔ１５４として選択する。第１装置Ｔ１５４は、処理対象の装置である。具体的には、相関判定部１２０は、記憶部１６０に記憶された品質情報２１０から選択した工程５０の工程毎品質情報２１１を取得し、工程毎品質情報２１１に含まれる工程５０に属する複数の装置５４に関する情報に基づいて第１装置Ｔ１５４を選択する。
ステップＳ１５２において、相関判定部１２０は、第１装置Ｔ１５４により加工された中間製品５２の品質値を第１品質値Ｔ１Ｑとして、記憶部１６０に記憶された品質情報２１０から取得する。第１品質値Ｔ１Ｑは、処理対象の品質値である。具体的には、相関判定部１２０は、品質情報２１０の工程毎品質情報２１１に含まれる第１装置Ｔ１５４に対応する品質値の１つを第１品質値Ｔ１Ｑとして選択する。
具体例として、相関判定部１２０は、工程Ｘの装置５４ｘ２を第１装置Ｔ１５４とし、品質値Ｑ１＿ｘ２を第１品質値Ｔ１Ｑとする。
ステップＳ１５３において、相関判定部１２０は、複数の装置５４のうち第１装置Ｔ１５４が属する工程より前の工程に属する装置を第２装置Ｔ２５４とすると共に第２装置Ｔ２５４により加工された中間製品５２の品質値を第２品質値Ｔ２Ｑとする。具体的には、相関判定部１２０は、記憶部１６０に記憶された品質情報２１０から工程Ｘより前の工程の工程毎品質情報２１１を順に取得し、取得した工程毎品質情報２１１に含まれる装置５４を順に第２装置Ｔ２５４として取得する。また、相関判定部１２０は、取得した第２装置Ｔ２５４の品質値を順に第２品質値Ｔ２Ｑとして取得する。
具体例として、相関判定部１２０は、工程Ｂの装置５４ｂ２を第２装置Ｔ２５４とし、品質値Ｑ２＿ｂ２を第２品質値Ｔ２Ｑとする。
ステップＳ１５４において、相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとの相関係数を第１相関係数ＳＴ１として計算する。
ステップＳ１５５において、相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にあるか否かを判定する。相関判定部１２０は、第１相関係数ＳＴ１を用いて、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にあるか否かを判定する。
具体例として、相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑである品質値Ｑ１＿ｘ２と、第２品質値Ｔ２Ｑである品質値Ｑ２＿ｂ２との相関係数を第１相関係数ＳＴ１として算出する。このとき、相関判定部１２０は、事前に設定した有意水準に基づいて相関があるかどうかに有意差があるか否かを確認し、ｐ値が有意水準に満たない場合には有意差がなく相関がないものと判定する。有意水準は、具体的には５％である。一例として、相関判定部１２０は、ｐ値が５％以下であり、相関係数が０．２未満の第２品質値Ｔ２Ｑについては第１品質値Ｔ１Ｑとの間に相関関係がないとみなす。
ステップＳ１５５において、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にあると判定された場合は、Ｓ１５６ａに進む。
ステップＳ１５６ａにおいて、相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとの第１相関係数ＳＴ１を相関係数情報１６１として記憶部１６０に記憶する。
ステップＳ１５５において、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にないと判定された場合は、Ｓ１５７に進む。
ステップＳ１５６において、相関判定部１２０は、第２品質値Ｔ２Ｑより時系列順で前に位置する品質値群に第２品質値Ｔ２Ｑと相関のある第３品質値Ｔ３Ｑがあれば、第３品質値Ｔ３Ｑを用いて偏相関係数を算出し、第１相関係数ＳＴ１とする。具体的には、相関判定部１２０は、記憶部１６０に記憶されている相関係数情報１６１を用いて、第２装置Ｔ２５４が属する工程より前の工程に属する装置のうち、第２装置Ｔ２５４と相関関係にありかつ第１装置Ｔ１５４とも相関関係にある装置を第３装置Ｔ３５４として検出する。そして、相関判定部１２０は、第３装置Ｔ３５４の品質値を第３品質値Ｔ３Ｑとし、第３品質値Ｔ３Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとの相関係数である第２相関係数ＳＴ２と、第３品質値Ｔ３Ｑと第１品質値Ｔ１Ｑとの相関係数である第３相関係数ＳＴ３とに基づいて、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとの偏相関係数を算出する。相関判定部１２０は、算出した偏相関係数に基づいて、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にあるか否かを判定する。相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にあると判定した場合、相関係数情報１６１における第１相関係数ＳＴ１を、算出した偏相関係数に置き換える。
ステップＳ１５７では、相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑより前の全ての品質値について処理済みか否かを判定する。処理済みでない品質値がある場合は、ステップＳ１５３に戻り、第２品質値Ｔ２Ｑとして処理済みでない品質値を選択する。処理済みでない品質値がない場合は、Ｓ１５８に進む。
ステップＳ１５８では、相関判定部１２０は、第１装置Ｔ１５４の全ての品質値を第１品質値Ｔ１Ｑとして処理済みか否かを判定する。処理済みでない品質値がある場合は、ステップＳ１５２に戻り、第１品質値Ｔ１Ｑとして処理済みでない品質値を選択する。処理済みでない品質値がない場合は、Ｓ１５９に進む。
ステップＳ１５９では、相関判定部１２０は、生産設備４００に含まれる全ての複数の装置５４を第１装置Ｔ１５４として処理済みか否かを判定する。処理済みでない装置がある場合は、ステップＳ１５１に戻り、第１装置Ｔ１５４として処理済みでない装置を選択する。処理済みでない装置がない場合は、処理を終了する。
以上で、相関判定部１２０は、全ての装置に関連付けられている全ての品質値について、処理対象の品質値より時系列で前の全ての品質値と相関係数を計算した。
図６を用いて、本実施の形態に係る相関判定処理Ｓ１２０により生成される相関係数情報１６１について説明する。
図６では、工程ＸのＸ３号機である装置５４ｘ３の品質値Ｑ１＿ｘ３及び品質値Ｑ２＿ｘ３に対する相関係数を示す相関係数情報１６１を表している。
以下では、図３に示す工程Ｘの工程毎品質情報２１１ｘの品質値Ｑ１＿ｘ３を例に処理の説明をする。上述した相関判定処理Ｓ１２０により相関係数を算出することで、品質値Ｑ１＿ｘ３と相関関係をもつ品質値群が抽出できる。
相関判定部１２０は、相関判定処理Ｓ１２０を実行することにより、品質値Ｑ１＿ｘ３と相関関係を有する品質値Ｑ１＿ｘ３より時系列で前の品質値を品質情報２１０から抽出し、相関係数と対応付けて相関係数情報１６１に記憶する。
図６では、品質値を時系列での前から順に並べて相関係数を設定しているが、相関係数の降順に並び替えて相関係数情報１６１としてもよい。
相関係数情報１６１では、ｐ値が５％以下であり有意差がなく、相関係数が０．２未満の品質値については相関関係がないとみなすことができる。ここで、製造される製品あるいは工程に特化した特別な理由がない限り、上記の一般的な値を閾値として利用し、相関関係を判定する。相関関係のない品質値については工程計画を生成する際に特別な考慮は必要ないため、相関係数情報１６１に格納しない。
図６の相関係数情報１６１では、工程Ｘの装置５４ｘ３を第１装置Ｔ１５４とし、品質値Ｑ１＿ｘ３を第１品質値Ｔ１Ｑとした場合の相関係数の値を示している。この相関係数情報１６１に記載されている品質値は工程Ｘよりも前の工程の品質値の一覧である。上記で説明した相関判定処理Ｓ１２０では、相関判定部１２０は、第１装置Ｔ１５４の第１品質値Ｔ１Ｑと相関関係にあると判定された品質値のみを相関係数情報１６１に設定していた。
しかし、相関判定部１２０は、第１品質値Ｔ１Ｑとの相関係数を算出した品質値の全てを相関係数情報１６１に設定してもよい。この場合、相関判定部１２０は、相関係数情報１６１に設定された品質値の中から第１品質値Ｔ１Ｑ（具体例では、品質値Ｑ１＿ｘ３）と相関関係がある品質値を判定する。
図６では、相関係数情報１６１には、装置５４ｘ３の品質値Ｑ１＿ｘ３との相関係数を算出した品質値の全てが設定されている例を示している。
図７を用いて、本実施の形態に係る装置５４ｘ３の品質値Ｑ１＿ｘ３に関する品質値関連図の一例について説明する。
図７では、品質値Ｑ１＿ｘ３に対する相関係数を計算したときに、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１＿ａ１については相関関係があるが、それ以外の品質値については相関関係がないと判断された場合の品質値関連図を示している。相関関係がある組合せには矢印でリンク２１２，２１３，２１５が記載されている。ただし、図７にはリンク２１４があり、これはＱ１とＱ１＿ａ２との間に相関関係があることを示している。このような場合、Ｑ１＿ｘ３に対するＱ１＿ａ２のリンク２１２に対して計算される相関係数はＱ１の影響を含んだ値になる。このため、この影響を除いた偏相関係数を算出する必要がある。よって、相関判定処理Ｓ１２０のステップＳ１５６では、現在算出しようとしている工程の前工程に含まれる品質値間の相関関係を考慮した第１相関係数を算出している。
一般に相関係数の算出によって各変数の相関関係を判断しても、どちらが原因でどちらが結果を示しているかは明確ではない。しかし、本実施の形態では、工程Ｘの品質値の計算をする際には、工程Ｘ以前の工程の品質値に対して相関係数を計算するという方法を取るため、相関係数を計算する際の入力値は全て時系列上で工程Ｘより前に検査された品質値である。このため因果関係が必然的に明確になる。ただし、測定していない別の要因に起因する結果として工程Ｘ以前のある品質値と工程Ｘの品質値が相関関係を持つ場合でも相関関係があるように算出される可能性はある。このため検査結果に影響を与えるような要因については品質値として選択されることが好ましい。実際には検査結果に大きく影響を与えるような要因については前工程の検査工程で確認対象となっていることが多いと仮定しても問題ない。このような理由により、製造ラインが分岐する場合については相関係数を算出しようとする工程に中間製品を提供する工程のみを選択して相関係数を計算する必要がある。分岐した工程については再び製造ラインが合流するまで、その工程に対して影響を与えることがないためである。
次に、図４における組判定処理Ｓ１３０について説明する。
組判定処理Ｓ１３０において、組判定部１３０は、記憶部１６０に記憶された相関係数情報１６１を用いて処理を実行する。
組判定処理Ｓ１３０は第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが相関関係にあると判定された場合に実行される。具体的には、組判定部１３０は、相関関係にあると判定された品質値の情報である相関係数情報１６１を用いて、組判定処理Ｓ１３０を実行する。組判定処理Ｓ１３０は、相関判定部１２０により生成された相関係数情報１６１を用いて、複数の装置５４のうち、できるだけ固定的に組合せたい装置の組５４０の一覧を抽出し、装置の組５４０を記憶部１６０の組合せ情報１６２に蓄積する処理である。抽出された装置の組５４０を利用することにより、各品質値のバラツキによる影響を軽減することができる。なお、上述したように、相関係数情報１６１には製造ラインに含まれる各装置５４に結び付いた品質値のうち他の品質値と相関関係を持っている品質値が格納されている。
組判定部１３０は、中間製品５２の品質の基準を表す品質基準値ＢＱを用いて、第１装置Ｔ１５４と第２装置Ｔ２５４とが装置の組５４０であるか否かを判定する。第１品質値Ｔ１Ｑと品質基準値ＢＱとの誤差を第１誤差３１とする。また、第２品質値Ｔ２Ｑと品質基準値との誤差を第２誤差３２とする。品質値における品質基準値ＢＱとの誤差を品質値のブレともいう。
装置の組５４０であるとは、第１品質値Ｔ１Ｑにおける品質基準値ＢＱとの第１誤差３１と、第２品質値Ｔ２Ｑにおける品質基準値との第２誤差３２とを打ち消し合う装置の組を意味する。
図８を用いて、本実施の形態に係る組判定部１３０の組判定処理Ｓ１３０について説明する。
ステップＳ１４１において、組判定部１３０は、品質情報２１０に含まれる品質値について、品質基準値ＢＱからのブレの大きさの降順でソート処理をする。具体的には、組判定部１３０は、品質値のそれぞれに対して、あらかじめ設定された実行履歴回数分、もしくは予め設定された期間に製造された中間製品５２の製造実績情報を入力として、各品質値について平均値を計算する。組判定部１３０は、算出された平均値と対応する品質基準値ＢＱとの差を求めることで品質基準値ＢＱからのブレを算出する。組判定部１３０は、上記の手順で算出したブレの絶対値の降順で各品質値をソートする。
ステップＳ１４２において、組判定部１３０は、品質値のソート結果の先頭から処理を進める。ソート結果の先頭に格納されている品質値は品質基準値ＢＱからのブレの絶対値が最も大きい装置についての品質値である。組判定部１３０は、処理対象の品質値をＱとして、ソート結果の先頭から選択する。Ｑに対しては対応する装置が一意に決まっている。以下において、組判定部１３０は、Ｑに対する装置の組５４０を判定し、記憶部１６０の組合せ情報１６２に設定する。現時点では組合せ情報１６２は空の状態となっている。
ステップＳ１４３において、組判定部１３０は、Ｑを第１品質値Ｔ１Ｑとし、相関係数情報１６１を用いて、第１品質値Ｔ１Ｑと相関関係にある品質値を相関係数の降順に選択する。組判定部１３０は、選択した品質値を第２品質値Ｔ２Ｑとする。
ステップＳ１４４において、組判定部１３０は、第１品質値Ｔ１Ｑに対応する第１装置Ｔ１５４と、第２品質値Ｔ２Ｑに対応する第２装置Ｔ２５４とが、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとのブレを打ち消し合う装置の組５４０であるか否かを判定する。
具体的には、組判定部１３０は、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが負の相関関係にあり、かつ、第１誤差３１と第２誤差３２との正負が同じ場合に、第１装置Ｔ１５４と第２装置Ｔ２５４とが装置の組５４０であると判定する。組判定部１３０は、この装置の組５４０を記憶部１６０の組合せ情報１６２に格納する。また、組判定部１３０は、第１品質値Ｔ１Ｑと第２品質値Ｔ２Ｑとが正の相関関係にあり、かつ、第１誤差３１と第２誤差３２との正負が異なる場合に、第１装置Ｔ１５４と第２装置Ｔ２５４とが装置の組５４０であると判定する。組判定部１３０は、この装置の組５４０を記憶部１６０の組合せ情報１６２に格納する。
なお、第１誤差３１と第２誤差３２との正負が同じ場合とは、第１誤差３１が正の数でありかつ第２誤差３２も正の数の場合、あるいは、第１誤差３１が負の数でありかつ第２誤差３２も負の数の場合である。また、第１誤差３１と第２誤差３２との正負が異なる場合とは、第１誤差３１が負の数でありかつ第２誤差３２が正の数の場合、あるいは、第１誤差３１が正の数でありかつ第２誤差３２が負の数の場合である。
ステップＳ１４２からステップＳ１４４では、組判定部１３０は、Ｑに対する強い相関（具体的には相関係数＞０．７）をもつ品質値から順に以降の処理をすすめていく。組判定部１３０は、ステップＳ１４１の出力であるソート結果の先頭から品質値の検索を開始し、逆の相関があり同じ方向（＋−）にブレのある品質値、もしくは正の相関があり逆の方向（＋−）にブレのある品質値を選択する。組判定部１３０は、選択した品質値に対応する装置の組５４０を組合せ情報１６２に追加する。品質値のソート結果の先頭から順に確認することで同じ工程に属する複数の装置の中でブレの絶対値が大きなものから先に選択されていくことになる。よって、組合せ情報１６２に格納される装置の組５４０の順番は、より大きなブレを解消できる装置の組５４０から格納されていく。したがって、組合せ情報１６２に格納される装置の組５４０は、優先順位の高い装置の組５４０から順に格納されることになる。
ステップＳ１４５において、組判定部１３０は、ステップＳ１４２で選択された品質値を品質値のソート結果から削除する。これは、同じ品質値がＱとして複数回選択されないようにするためである。
ステップＳ１４６において、組判定部１３０は、品質情報２１０に未処理の品質値が存在するか否かを判定し、未処理の品質値が存在しない場合は処理を終了する。組判定部１３０は、未処理の品質値が存在すると判定すると、ステップＳ１４２に戻る。品質値のソート結果に含まれる全ての品質値について処理が終了すると、固定的に割り当てるべき装置の組５４０を格納した組合せ情報１６２が得られる。
以上で、組判定処理Ｓ１３０の説明を終わる。
次に、図４における工程計画生成処理Ｓ１４０について説明する。
工程計画生成処理Ｓ１４０において、工程計画生成部１４０は、第１装置Ｔ１５４と第２装置Ｔ２５４とが組合せるべき装置の組５４０であると判定された場合に、装置の組５４０を用いて、工程計画を生成する。具体的には、工程計画生成部１４０は、組判定部１３０により生成された組合せ情報１６２を用いて、品質視点から最良と判定される装置経路を決定し、工程計画１５１を生成する。
工程計画生成処理Ｓ１４０において、工程計画生成部１４０は、以下の処理を行う。
工程計画生成部１４０は、記憶部１６０から組合せ情報１６２を取得する。また、工程計画生成部１４０は、入力装置から入力された生産計画情報３００を取得する。組合せ情報１６２には、固定的に装置の経路とすべき装置の組５４０が優先順位順に格納されている。工程計画生成部１４０は、組合せ情報１６２に格納された装置の組５４０と生産計画情報３００とに基づいて、工程計画１５１を生成する。
具体的には、工程計画生成部１４０は、まず、組合せ情報１６２を用いずに、生産計画情報３００のみに基づいて装置経路案を作成する。
その後、工程計画生成部１４０は、組合せ情報１６２に格納された優先順位順の装置の組５４０の一覧を入力として、装置経路案から装置経路を生成する。工程計画生成部１４０は、優先順位の高い装置の組５４０から、装置の組５４０が含まれる装置経路案を装置経路として、製造指示、すなわち工程計画１５１を割り当てる。優先順位の高い装置の組５４０を含む装置経路から先に特定することで同じ生産設備４００を用いた場合により製品品質が高いと想定される工程計画１５１を作成することが可能となる。
なお、工程計画生成処理Ｓ１４０において、生成した工程計画１５１が、予め算出された最終品質の推定結果を満たすか否かをチェックしてもよい。
以下に、工程計画生成部１４０により製品５３の最終品質を統計的に推定する方法について説明する。
工程計画生成部１４０は、品質情報２１０を用いて、最終品質の品質値を目的変数として、製造ラインに含まれるその他の品質値を説明変数とする重回帰分析を行い、最終品質を算出する。このとき、各説明変数となる品質値の間に強い相関がある場合は回帰係数が正しく算出されない。よって、工程計画生成部１４０は、相関係数情報１６１を用いて、強い相関のある品質値（具体的には相関係数の絶対値が０．７以上の品質値）については説明変数から省いてから重回帰分析を行う。この処理により、最終製品の品質値が相関関係のノイズを省いた形で算出される。また、最終製品の品質値あるいはその他の値を重回帰分析により予測する場合は、必ずしも各工程の後で実施される検査工程で検査される品質値のみではなく、各装置の設定値といった値を含む製造条件を説明変数に加えてもよい。ただし説明変数を増やす場合には、選択した他の説明変数との間に強い相関関係がないことをチェックする必要がある。
計画生成処理Ｓ１００で利用する品質情報２１０は、生産設備４００の利用状況により、具体的には直近１か月を利用するか、それ以上の期間を利用するか選択することができる。また、製造設備は同じであっても段取り替えという操作により、製造する中間製品を変更する場合がありえる。同じ製造装置であっても異なる中間製品もしくは製品を製造する場合は、仮に検査工程が同じであっても区別して扱うことが一般的である。しかし、更に段取り替えを実施して、もとの中間製品を製造した場合、特に段取り替え作業が製造装置の一部を物理的に入れ替えるような作業であった場合は段取り替えという作業自体により、品質指標値の分布がこれまでと異なる状況になる可能性がある。このような場合は同じ中間製品を製造する製造装置であっても段取り替え毎に区別したデータ収集を実施して、分布を算出する際のデータとして区別してもよい。また供給される部品についてはロット単位で品質値が異なる場合があるため、段取り替え作業に対する対応と同じく、分布を算出する際のデータとしてロットが異なる場合に区別して扱うような対応を加えてもよい。品質値の分布が段取り替えの有無あるいはロットの違いの影響を受けず、それ以前と変化がないようであれば、装置に依存する変化であると判断することができる。影響があるようであれば、同系列のデータのみで算出した分布あるいは相関係数を使うような対応も可能である。
＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、計画生成装置１００の外部にデータベース２００を備える構成であるが、計画生成装置１００の内部にデータベース２００を備えていてもよい。つまり、生産設備４００の検査工程が、計画生成装置１００の内部のデータベース２００に直接に品質情報２１０を設定する構成でもよい。
また、本実施の形態では、計画生成装置１００の機能がソフトウェアで実現されるが、変形例として、計画生成装置１００の機能がハードウェアで実現されてもよい。
図９を用いて、本実施の形態の変形例に係る計画生成装置１００の構成について説明する。
図９に示すように、計画生成装置１００は、処理回路９０９、通信装置９１０、入力インタフェース９０３といったハードウェアを備える。
処理回路９０９は、前述した「部」の機能及び記憶部１６０を実現する専用の電子回路である。処理回路９０９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ・Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ・Ｓｐｅｃｉｆｉｃ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ・Ｃｉｒｃｕｉｔ）、又は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ・Ｇａｔｅ・Ａｒｒａｙ）である。
「部」の機能は、１つの処理回路９０９で実現されてもよいし、複数の処理回路９０９に分散して実現されてもよい。
別の変形例として、計画生成装置１００の機能がソフトウェアとハードウェアとの組合せで実現されてもよい。即ち、計画生成装置１００の一部の機能が専用のハードウェアで実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。
プロセッサ９０１、記憶装置９０２、及び、処理回路９０９を、総称して「プロセッシングサーキットリ」という。つまり、計画生成装置１００の構成が図２及び図１０のいずれに示した構成であっても、「部」の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。
「部」を「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。また、「部」の機能をファームウェアで実現してもよい。
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
上記の実施の形態の説明では、製造ラインの工程計画を提示する計画生成装置であって、工程別に選択可能な複数の装置がある場合、工程別に個々の装置を経て得られる品質情報を蓄積したデータベースを備える計画生成装置について説明した。計画生成装置は、データベースから該品質情報を取得して、前記生産装置間の製造条件、すなわち品質指標の相関関係を判定する相関関係分析機能と、相関係数情報をもとに生産装置のバラツキを打ち消す組合せを判断する品質分布推定機能とを備える。また、計画生成装置は、前記機能が提供する情報から生産される製品の品質を推測する品質推定機能と、生産装置の組合せを判定する生産装置組合せ判定機能とを備える。また、計画生成装置は、判定した生産装置の組合せに基づいて、工程別に選択可能な複数の生産装置を経て得られる装置経路を決定し、生産計画を提示する工程計画決定機能を備える。
本実施の形態に係る計画生成装置によれば、相関関係のある製造装置に関する情報がない場合でも、生産設備の試験の情報から製造装置間の相関関係を抽出し、工程計画作成時に統計的に最も品質が高くなる装置経路を推薦する機能を提供することができる。
また、本実施の形態に係る計画生成装置によれば、各装置が生成する中間製品の品質だけではなく装置経路を考慮した製造指示の割り当てにより、同じ生産設備を用いていても、製造される製品品質がより高くなるような工程計画を作成することができる。一般にこのような工程計画を作成するためには各装置が持っているクセを十分に理解した技術者の経験に頼る必要がある。また統計的に判断しようとすると、全ての装置経路に対して実際に製造指示を出して、それらの装置経路で製造を行い、結果として測定される品質指標値を統計的判断ができる程度に十分な回数試す必要がある。本実施の形態に係る計画生成装置によれば、製造現場技術者の経験と技術力に依存することなく、自動的に各装置間の相関関係を算出し、それぞれの装置の品質基準値からのブレをできるだけ打ち消す装置の組合せをもつ装置経路を提示することが可能である。
また、本実施の形態に係る計画生成装置によれば、各装置から得られる品質指標値から相関関係を分析する機能を備えているため、以前実行した装置経路でなくても、それぞれの装置単体の品質実績から装置間の相関係数を算出し、相関関係のある装置組合せを考慮することにより任意の装置経路を対象とした最適な装置経路を自動的に判断できる。
なお、工程計画を生成するために、回帰分析の説明変数として選択する品質指標あるいは製造条件の間に強い相関関係がないように選択をする必要がある場合がある。即ち、複数の品質指標あるいは製造条件の関係性を把握しておくことが必要となる場合がある。本実施の形態に係る計画生成装置によれば、各装置から得られる品質指標値から相関関係を分析する機能を備えるので、このような事前知識、専門的な知識あるいは経験がない場合でも、回帰分析の説明変数の選択を自動化することができ、装置経路の判断基準として使用できる。
一般に各加工工程の後には検査工程が設置されており、製造された中間製品が設計通りの品質指標を達成しているか検査される。検査上許容範囲の品質のバラツキであっても、製造された中間製品や部品を多数組合せたり、組合せて加工したりした場合に各装置の品質のバラツキが積み重なることにより、最終製品の品質のバラツキが加算されて大きくなってしまう場合がある。場合によっては最終検査で不合格になる場合がある。
各検査工程で検査される品質指標はそれぞれ全く独立で関係ないものばかりではなく相関関係をもつものも当然ありえるため、同じ工程を実現する装置が複数ある場合は、使用する装置の組合せを工夫することによって、品質のバラツキが互いを打ち消しあうように組合せることも可能であり、これによって、品質のバラツキを小さくすることが可能である。きわめて単純なケースでは組合せる部品のサイズが大きめのものと小さめのものを組合せれば、組み合わされた中間製品のサイズはそれぞれのバラツキの和ではなく、相殺してバラツキが小さくなるということがあり得る。
本実施の形態に係る計画生成装置によれば、上記のような現象を利用して、品質値のブレを小さくできるような装置の組を自動的に抽出し、抽出した装置の組を用いて工程計画を生成することができるので、最適な工程計画を短時間で生成することができる。
また、各製造工程で選択可能な装置の組合せを考慮することにより、同じ装置資産から製造される製品品質を高めることができる既存装置資産の最適な組合せを推薦する装置を提供することができる。
実施の形態２．
本実施の形態では、主に、実施の形態１と異なる点について説明する。
本実施の形態では、生産設備は、生産実行時に動的に次工程の装置を選択できるものとする。本実施の形態では、今動いている検査工程で検査された品質値に基づき、発生したバラツキを解消する可能性が最も高い次工程の装置を動的に推測し、推測された装置に自動的に変更する機能を有する計画生成装置１００ａについて説明する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１０を用いて、本実施の形態に係る計画生成装置１００ａの構成について説明する。
本実施の形態において、実施の形態１と同様の機能を有する構成部には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
計画生成装置１００ａは、実施の形態１で説明した計画生成装置１００の機能構成に加え、品質情報判定部１７０と装置切替部１８０とを備える。また、記憶部１６０には、実施の形態１で説明した記憶部１６０に記憶された情報に加え、閾値１６３が記憶される。計画生成装置１００ａにおける品質情報取得部１１０と、相関判定部１２０と、組判定部１３０と、工程計画生成部１４０と、品質情報判定部１７０と、装置切替部１８０との機能を、計画生成装置１００ａの「部」の機能という。計画生成装置１００ａの「部」の機能は、ソフトウェアで実現される。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１１を用いて、本実施の形態に係る品質情報判定部１７０と装置切替部１８０との動作について説明する。
ステップＳ１６１において、品質情報判定部１７０は、複数の装置５４の各装置により加工された中間製品５２の品質値を含む品質情報２１０に基づいて、複数の装置５４の各装置の品質値の平均値ＡＱを算出する。また、品質情報判定部１７０は、複数の装置５４の各装置の現在の品質値と平均値ＡＱとの差分が閾値より大きいか否かを判定する。
具体的には、品質情報判定部１７０は、品質情報取得部１１０より、リアルタイムに取得された検査工程の結果である品質情報２１０を記憶部１６０から受け取る。品質情報判定部１７０は、受け取った品質情報２１０を用いて、装置５４の過去の品質分布状況に基づいて装置５４の品質値の平均値ＡＱを算出する。また、品質情報判定部１７０は、受け取った品質情報２１０から装置５４の現在の品質値を取得し、平均値ＡＱとの差分を算出する。
閾値１６３は、予め記憶部１６０に記憶されている。
ステップＳ１６２において、品質情報判定部１７０は、差分が閾値１６３より大きいか否かを判定する。差分が閾値１６３より大きい場合、品質情報判定部１７０は、Ｓ１６３に処理を進める。差分が閾値１６３以下の場合、品質情報判定部１７０は、Ｓ１６１に戻り、別の装置について処理を行う。
ステップＳ１６３において、装置切替部１８０は、差分が閾値より大きいと判定された装置を判定装置Ｄ５４として、判定装置Ｄ５４が属する工程から平均値ＡＱとの差分が閾値以下の品質値を有する装置を切替装置Ｃ５４として選択する。そして、装置切替部１８０は、判定装置Ｄ５４から切替装置Ｃ５４に経路を切り替える切替指示１８１を生産設備４００に対して送信する。
以上で、品質情報判定部１７０と装置切替部１８０との動作についての説明を終わる。
また、装置切替部１８０は、最終品質値の期待値を計算し、この最終品質値の期待値と現行の装置経路により製造された製品の品質値とを比較し、比較結果により装置経路を切り替えるか否かの判断をしてもよい。具体的には、装置切替部１８０は、最終品質値の期待値と装置経路により製造された製品の品質値との差分が予め設定した最終品質閾値以内に納まる場合に、自動的に装置経路を現行のものから他の装置経路に切り替えるという判断をする。
以下に、装置切替部１８０により最終品質値の期待値を計算する方法について説明する。装置切替部１８０は、最終品質の品質値を目的変数として、製造ラインに含まれるその他の品質値を説明変数とする重回帰分析で算出する。この場合、各説明変数となる品質値の間に強い相関がある場合は回帰係数が正しく算出されないため、実施の形態１の工程計画生成部１４０のオプションと同様に相関係数情報１６１から強い相関のある品質値については説明変数から省くものとする。
実施の形態１では、相関関係と各装置の品質値の統計的分布情報から、品質を高める装置経路を提供する方式について説明した。本実施の形態では、リアルタイムに処理することが想定されているため、最終品質の品質値が各品質値によって定式化した方式を採用する。この場合、最終品質は各品質値もしくは製造条件の線形結合で表現され、それぞれの回帰係数は重回帰分析といった分析手法によって事前に求められているものとする。それぞれの装置経路では各品質値の統計的な分布情報が保存されているため、ある品質値が現在選択されている装置経路で想定されている品質値から離れた値を取ったことがリアルタイムに検知できる。よって、同工程の他のどの装置の品質値の平均値に近いかが判定できる。
この結果、これまで測定された現工程より前の工程の品質値を最終品質の説明変数として代入し、今後の工程についてはこれまで蓄積した統計情報から平均値を採取することが可能であるため、これらの値を代入すると最終品質値が予測できることになる。
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
以上のように、本実施の形態に係る計画生成装置は、製造実行時に各検査工程で測定された品質値の値をリアルタイムに受け取り、過去の品質値の分布状況と比較して装置を切り替える必要があるかどうか判断する品質情報判定部を備える。また、本実施の形態に係る計画生成装置は、動的に次工程で使用する装置を切り替える装置切替部を備える。よって、本実施の形態に係る計画生成装置によれば、今動いている検査工程で検査された品質値に基づき、発生したバラツキを解消する可能性が最も高い次工程の装置を動的に推測し、推測された装置経路に自動的に変更することができる。
また、以上のように、本実施の形態によれば、各検査工程の品質値をモニタリングしておくことで、モニタリングした値に、統計的に想定される最終品質の期待値からの一定のズレが発生したときには装置経路の自動切り替えが可能となる。平均値ＡＱからの差分が、たとえ検査不合格になるレベルではなくても、装置の傾向とは異なるという判断となった場合、装置経路を切り替える。リアルタイムに得られた品質値が平均値に近い別の装置に製造を割り当てたほうが統計的に品質が高くなると考えられる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態の説明において「部」として説明するもののうち、いずれか１つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組合せを採用してもよい。つまり、計画生成装置の機能ブロックは、上記の実施の形態で説明した機能を実現することができれば、任意である。これらの機能ブロックを、どのような組合せ、あるいは任意のブロック構成で計画生成装置を構成しても構わない。また、計画生成装置は、１つの装置でなく、複数の装置から構成された計画生成システムでもよい。
また、実施の形態１及び２について説明したが、これらの２つの実施の形態のうち、複数を部分的に組合せて実施しても構わない。あるいは、これらの２つの実施の形態のうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。その他、これらの２つの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組合せて実施しても構わない。
なお、上記の実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
３１ 第１誤差、３２ 第２誤差、５０ 工程、５０ａ 工程Ａ、５０ｂ 工程Ｂ、５０ｘ 工程Ｘ、５０ｚ 工程Ｚ、５１ 原材料、５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｘ，５２ｚ 中間製品、５３ 製品、５４ 装置、５５，５５ａ，５５ｂ，５５ｚ，５５ｘ 検査及び搬送工程、１００，１００ａ 計画生成装置、１１０ 品質情報取得部、１２０ 相関判定部、１３０ 組判定部、１７０ 品質情報判定部、１８０ 装置切替部、１４０ 工程計画生成部、１６０ 記憶部、１６１ 相関係数情報、１６２ 組合せ情報、１６３ 閾値、１６４ 品質基準値ＢＱ、１５１，１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｘ，１５１ｚ 工程計画、２００ データベース、１７０ 品質情報判定部、１８０ 装置切替部、１８１ 切替指示、２１０ 品質情報、２１１，２１１α，２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｘ 工程毎品質情報、２１２，２１３，２１４，２１５ リンク、３００ 生産計画情報、４００ 生産設備、５１０ 計画生成方法、５２０ 計画生成プログラム、５４０ 装置の組、９０１ プロセッサ、９０２ 記憶装置、９０３ 入力インタフェース、９１０ 通信装置、９１１ レシーバ、９１２ トランスミッタ、９０９ 処理回路、Ｑ，Ｑ１，Ｑ２ 品質値、ＢＱ 品質基準値、ＡＱ 平均値、Ｓ１００ 計画生成処理、Ｓ１１０ 品質情報取得処理、Ｓ１２０ 相関判定処理、Ｓ１３０ 組判定処理、Ｓ１４０ 工程計画生成処理、ＳＴ１ 第１相関係数、ＳＴ２ 第２相関係数、ＳＴ３ 第３相関係数、Ｔ１５４ 第１装置、Ｔ２５４ 第２装置、Ｔ３５４ 第３装置、Ｔ１Ｑ 第１品質値、Ｔ２Ｑ 第２品質値、Ｔ３Ｑ 第３品質値、Ｃ５４ 切替装置、Ｄ５４ 判定装置。

Claims (7)

  1. 複数の工程を経て生産される製品の工程計画を生成する計画生成装置において、
    複数の装置であって各装置が前記複数の工程のいずれかに属する複数の装置のうち１つの装置を第１装置とすると共に前記第１装置により加工された中間製品の品質を表す品質値を第１品質値とし、前記複数の装置のうち前記第１装置が属する工程より前の工程に属する装置を第２装置とすると共に前記第２装置により加工された中間製品の品質値を第２品質値とし、前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあるか否かを判定する相関判定部と、
    前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあると判定された場合に、中間製品の品質の基準を表す品質基準値を用いて、前記第１装置と前記第２装置とが、前記第１品質値における前記品質基準値との第１誤差と前記第２品質値における前記品質基準値との第２誤差とを打ち消し合う装置の組であるか否かを判定する組判定部と、
    前記第１装置と前記第２装置とが前記装置の組であると判定された場合に、前記装置の組を用いて、前記工程計画を生成する工程計画生成部と
    を備える計画生成装置。
  2. 前記組判定部は、
    前記第１品質値と前記第２品質値とが負の相関関係にあり、かつ、前記第１誤差と前記第２誤差との正負が同じ場合に、前記第１装置と前記第２装置とが前記装置の組であると判定し、前記第１品質値と前記第２品質値とが正の相関関係にあり、かつ、前記第１誤差と前記第２誤差との正負が異なる場合に、前記第１装置と前記第２装置とが前記装置の組であると判定する請求項１に記載の計画生成装置。
  3. 前記相関判定部は、
    前記第１品質値と前記第２品質値との相関係数を第１相関係数として算出し、前記第１相関係数に基づいて、前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあるか否かを判定する請求項１または２に記載の計画生成装置。
  4. 前記相関判定部は、
    前記第２装置が属する工程より前の工程に属する装置のうち、前記第２装置と相関関係にありかつ前記第１装置とも相関関係にある装置を第３装置として検出し、前記第３装置の品質値を第３品質値とし、前記第３品質値と前記第２品質値との相関係数である第２相関係数と、前記第３品質値と前記第１品質値との相関係数である第３相関係数とに基づいて、前記第１品質値と前記第２品質値との偏相関係数を算出し、算出した前記偏相関係数に基づいて、前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあるか否かを判定する請求項１に記載の計画生成装置。
  5. 前記計画生成装置は、さらに、
    前記複数の装置の各装置により加工された中間製品の品質値を含む品質情報に基づいて、前記複数の装置の各装置の品質値の平均値を算出し、前記複数の装置の各装置の現在の品質値と前記平均値との差分が閾値より大きいか否かを判定する品質情報判定部と、
    前記差分が前記閾値より大きいと判定された装置を判定装置として、前記判定装置が属する工程から前記平均値との差分が前記閾値以下の品質値を有する装置を切替装置として選択し、前記判定装置から前記切替装置に経路を切り替える装置切替部と
    を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の計画生成装置。
  6. 複数の工程を経て生産される製品の工程計画を生成する計画生成装置の計画生成方法において、
    相関判定部が、複数の装置であって各装置が前記複数の工程のいずれかに属する複数の装置のうち１つの装置を第１装置とすると共に前記第１装置により加工された中間製品の品質を表す品質値を第１品質値とし、前記複数の装置のうち前記第１装置が属する工程より前の工程に属する装置を第２装置とすると共に前記第２装置により加工された中間製品の品質値を第２品質値とし、前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあるか否かを判定し、
    組判定部が、前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあると判定された場合に、中間製品の品質の基準を表す品質基準値を用いて、前記第１装置と前記第２装置とが、前記第１品質値における前記品質基準値との第１誤差と前記第２品質値における前記品質基準値との第２誤差とを打ち消し合う装置の組であるか否かを判定し、
    工程計画生成部が、前記第１装置と前記第２装置とが前記装置の組であると判定された場合に、前記装置の組を用いて、前記工程計画を生成する計画生成方法。
  7. 複数の工程を経て生産される製品の工程計画を生成する計画生成装置の計画生成プログラムにおいて、
    複数の装置であって各装置が前記複数の工程のいずれかに属する複数の装置のうち１つの装置を第１装置とすると共に前記第１装置により加工された中間製品の品質を表す品質値を第１品質値とし、前記複数の装置のうち前記第１装置が属する工程より前の工程に属する装置を第２装置とすると共に前記第２装置により加工された中間製品の品質値を第２品質値とし、前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあるか否かを判定する相関判定処理と、
    前記第１品質値と前記第２品質値とが相関関係にあると判定された場合に、中間製品の品質の基準を表す品質基準値を用いて、前記第１装置と前記第２装置とが、前記第１品質値における前記品質基準値との第１誤差と前記第２品質値における前記品質基準値との第２誤差とを打ち消し合う装置の組であるか否かを判定する組判定処理と、
    前記第１装置と前記第２装置とが前記装置の組であると判定された場合に、前記装置の組を用いて、前記工程計画を生成する工程計画生成処理とをコンピュータに実行させる計画生成プログラム。
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