特開 2022-86320 生産プロセスのモニタリング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022086320

(43)【公開日】2022-06-09

(54)【発明の名称】生産プロセスのモニタリング方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/418 20060101AFI20220602BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20220602BHJP

   G06Q 50/04 20120101ALI20220602BHJP

【ＦＩ】

G05B19/418 Z

G05B23/02 R

G06Q50/04

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020198262

(22)【出願日】2020-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000176763

【氏名又は名称】三菱ケミカルエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】河野 浩司

(72)【発明者】

【氏名】定家 国則

(72)【発明者】

【氏名】田中 伸宏

(72)【発明者】

【氏名】松木 章洋

【テーマコード（参考）】

3C100

3C223

5L049

【Ｆターム（参考）】

3C100AA29

3C100AA34

3C100AA38

3C100AA70

3C100BB05

3C100BB11

3C100BB27

3C100EE11

3C223AA05

3C223BA03

3C223BB17

3C223CC02

3C223DD03

3C223EB01

3C223FF04

3C223FF05

3C223FF23

3C223FF24

3C223GG01

3C223HH02

3C223HH03

3C223HH08

5L049CC03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】動作中の生産プロセスの良否を精度良く予測する生産プロセスのモニタリング方法を提供する。
【解決手段】生産プロセスのモニタリング方法は、過去に実施された動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの実績状態データ及び実績品質データを収集するステップと、仮想プロセスにおけるそれぞれ異なる状態に対応した複数の仮想ロットの仮想状態データを設定するとともに、仮想ロットの仮想品質データを収集するステップと、状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、動作済みロット及び仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、モニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、モニタリングプロセスがグループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、を含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

製品又はサービスを生産する生産プロセスのモニタリング方法であって、
過去に実施された生産プロセスである動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの状態を示す状態データである実績状態データ及び前記製品又はサービスの品質を示す品質データである実績品質データを収集するステップと、
前記生産プロセスを模した仮想プロセスにおけるそれぞれ異なる状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、
前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、
モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする生産プロセスのモニタリング方法。

【請求項2】

前記モニタリングプロセスにおける前記製品又はサービスの品質を示す品質データを前記モニタリングプロセスが属する前記グループの品質データから予測するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の生産プロセスのモニタリング方法。

【請求項3】

製品又はサービスを生産する生産プロセスのモニタリング方法であって、
前記生産プロセスを模した仮想プロセスにおけるそれぞれ異なる状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、
前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、
モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする生産プロセスのモニタリング方法。

【請求項4】

過去に実施された生産プロセスである動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの状態を示す状態データである実績状態データ及び前記製品又はサービスの品質を示す品質データである実績品質データを収集するステップをさらに含み、
前記多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分することを特徴とする請求項３に記載の生産プロセスのモニタリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製品（物）を製造するプロセス又はサービスを提供するプロセス（以下、総称して「生産プロセス」と称す）のモニタリング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、製造プロセスに関する品質データ及び状態データに主成分分析及びクラスター分析を適用して製造プロセスのロットを複数のグループに区分し、グループ毎の良否を判定して予め判定基準を生成し、動作中の製造プロセスから導出される主成分得点が、判定基準を満たすか否かで動作中の製造プロセスの良否を判定する生産プロセスのモニタリング方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１６７２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１記載の方法によれば、過去に動作済みの製造プロセスに基づいて判定基準が生成されるため、動作中の製造プロセスが過去に経験したことがない製造状態に当たる場合、動作中の製造プロセスの良否を柔軟に判定できないという問題があった。

【0005】

そこで、動作中の生産プロセスの良否を精度良く予測するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、製品又はサービスを生産する生産プロセスのモニタリング方法であって、過去に実施された生産プロセスである動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの状態を示す状態データである実績状態データ及び前記製品又はサービスの品質を示す品質データである実績品質データを収集するステップと、前記生産プロセスを模した仮想プロセスにおけるそれぞれ異なる状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、を含む。

【0007】

この構成によれば、仮想ロットの仮想状態データが動作済みロットの実績状態データと異なるように設定され、仮想ロットの仮想状態データに応じた仮想品質データが実験や簡易なシミュレーション等の仮想プロセスによって収集されることにより、動作中のモニタリングプロセスが、動作済みロット及びこれを補完するように設定された仮想ロットを区分した何れかのグループに属するか否かの判定に基づいて、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。

【0008】

また、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、前記モニタリングプロセスにおける前記製品又はサービスの品質を示す品質データを前記モニタリングプロセスが属する前記グループの品質データから予測するステップをさらに含むことが好ましい。

【0009】

この構成によれば、モニタリングプロセスが属すると判定されたグループに属する経験済みロット又は仮想ロットの品質データに基づいて、モニタリングプロセスで生産される製品又はサービスの品質データを予測することができる。

【0010】

また、上記目的を達成するために、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、製品又はサービスを生産する生産プロセスのモニタリング方法であって、前記生産プロセスを模した仮想プロセスにおけるそれぞれ異なる状態に対応した複数の仮想ロットの状態を示す状態データである仮想状態データを設定するとともに、前記製品又はサービスの品質を示す品質データである仮想品質データを収集するステップと、前記状態データから導出される複数の主成分得点を各座標軸に設定した多次元座標上において、前記仮想ロットを複数のグループに区分するステップと、モニター対象の生産プロセスであるモニタリングプロセスの状態を示す状態データに基づいて、前記モニタリングプロセスが、前記グループの何れに属するか又は何れのグループにも属さないかを判定するステップと、を含む。

【0011】

この構成によれば、複数の仮想ロットに対して互いに異なるように仮想状態データが設定され、仮想ロットの仮想状態データに応じた仮想品質データが実験や簡易なシミュレーション等の仮想プロセスによって収集されることにより、動作中のモニタリングプロセスが、仮想ロットを仮想状態データ及び仮想品質データに基づいて区分した何れかのグループに属するか否かの判定に基づいて、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。

【0012】

また、本発明に係る生産プロセスのモニタリング方法は、過去に実施された生産プロセスである動作済みプロセスにおける複数の動作済みロットの状態を示す状態データである実績状態データ及び前記製品又はサービスの品質を示す品質データである実績品質データを収集するステップをさらに含み、前記多次元座標上において、前記動作済みロット及び前記仮想ロットを複数のグループに区分することが好ましい。

【0013】

この構成によれば、仮想ロットの仮想状態データ及び仮想品質データに加えて、動作済みロットの実績状態データ及び実績品質データを考慮することにより、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、動作中のモニタリングプロセスの良否を精度良く予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る生産プロセスのモニタリング方法を適用する蒸留塔の構成を示す模式図。

【図2】動作済みロット及び仮想ロットに関する状態データ及び品質データを示す表。

【図3】動作済みロット毎の主成分の情報量及びグループを示す表。

【図4】動作済みロット毎の主成分得点をプロットしたグラフ。

【図5】仮想ロット毎の主成分の情報量及び品質データを示す表。

【図6】仮想ロット毎の主成分得点をプロットしたグラフ。

【図7】動作済みロット及び仮想ロットの主成分得点をプロットしたグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

【0017】

本実施形態に係る解析方法は、生産プロセスに対して適用される。生産プロセスには、機械設備のみで構成されて全ての工程が自動化されたプロセス、作業者の手作業による作業工程を含むプロセス、並びに機械設備によって自動化された製造工程及び作業者の手作業による作業工程を含むプロセス等が含まれる。また、生産プロセスとは、物を生産するプロセスに限定されず、例えば廃液の洗浄や医薬品開発における治験結果の解析等のサービスが含まれる。

【0018】

以下では、生産プロセスの一例であるＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）の精製に本解析方法を適用した場合を例に説明する。なお、本発明を適用する生産プロセスは、その他の製造ライン及びサービスを提供するプロセスも含まれることは言うまでもない。

【0019】

図１は、ＮＭＰの精製を行う蒸留塔１を示す模式図である。蒸留塔１は、例えば、Ｌｉイオン２次電池製造工程等から回収された原料（精製前ＮＭＰ）から高純度のＮＭＰを精製する。精製前ＮＭＰは、主に、ＮＭＰ、Ｈ２Ｏ、ＮＭＰ前駆体、安全性に関わる物質及び不純物が含まれている。なお、精製前ＮＭＰに含まれる各種製品の割合は、Ｌｉイオン２次電池製造工程毎に異なり必ずしも一様ではない。

【0020】

蒸留塔１は、下部に設けられた回収部２と、上部に設けられた濃縮部３と、に区分され、回収部２と濃縮部３との境目から原料が供給される。

【0021】

蒸留塔１内に投入された原料は、回収部２の塔底から加熱装置（リボイラ）４によって供給された蒸気により加熱され、低沸点の成分が先に蒸発し、蒸留塔１の塔頂に向かって上昇する。

【0022】

蒸留塔１の内部には棚状の構造物が設置されていて、下部から上昇する蒸気と、上部から下降する液体が接する。蒸気と液体の接触（気液接触）により、液体が蒸発するのに必要な熱（蒸発潜熱）が蒸気と液体との間でやり取りされる。この際、発生する蒸気は、液体よりも沸点の低い成分が多く含まれる一方、液体は、蒸気よりも沸点の高い成分が多く含まれている。

【0023】

また、蒸留塔１では気液接触を行うため、塔頂の冷却装置（コンデンサ）５を使って蒸気を再び液体に戻す（還流）が行われる。

【0024】

このようにして、蒸留塔１では、塔全体で気液接触を行うため、塔頂での冷却と塔底での加熱を同時に行い還流させ、蒸留塔１の塔頂では、沸点の低い成分を、蒸留塔１の塔底では、沸点の高い成分を分離・回収する。

【0025】

蒸留塔１には、種々の値を測定する図示しないセンサが設けられている。センサの測定対象は、原料の組成、原料の投入量、塔内温度、加熱装置４の設定温度、冷却装置５を経て塔内に還流される液体の還流量等である。

【0026】

蒸留塔１を構成する各種構成は、制御装置１０によって動作制御される。制御装置１０は、例えばＣＰＵやメモリ等を有する装置制御部１１と、データの入出力を制御する入出力部１２と、データを表示する表示部１３と、データを記憶する記憶部１４と、を備えている。なお、制御装置１０の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。

【0027】

制御装置１０は、センサが測定した蒸留塔１の運転状態を示す状態データや精製後ＮＭＰの品質情報等を示す品質データに基づいて、後述する処理を行う。状態データは、生産プロセスの精製条件（蒸留塔１を構成する各種機器の運転条件等）を示すマニュファクチャデータと、精製前ＮＭＰの組成を示すマテリアルデータと、を含む。

【0028】

装置制御部１１は、各機器を制御する制御部１１ａと、状態データについて後述する処理を行う解析部１１ｂと、後述する仮想ロットの検証を行う検証部１１ｃと、後述するモニタリングプロセスの判定を行う判定部１１ｄと、に機能分割される。

【0029】

入出力部１２は、例えば、キーボードやマウス、通信制御装置、印刷装置等がある。表示部１３は、例えば、ディスプレイがある。記憶部１４には、各種処理で用いる様々なデータ等が記憶されている。

【0030】

次に、本実施形態に係る生産プロセスのモニタリング方法の手順について説明する。

【0031】

［動作済みロット解析］
まず、生産プロセスにおける複数の動作済みロットの状態及び品質を解析するステップについて具体的に説明する。

【0032】

解析部１１ｂは、動作済みの生産プロセスについて、センサが測定した状態データ（実績状態データ）と、精製後ＮＭＰの品質データ（実績品質データ）とを動作済みロット毎に収集する（ステップＳ１）。

【0033】

ステップＳ１で収集された状態データ及び品質データは、記憶部１４に記憶される。図２は、動作済みロットの状態データ及び品質データを含む表であり、図２表中の種別「経験済み」に属するロットが動作済みロットに該当し、図２表中の動作済みロットに関する「原料組成」の欄は、各動作済みロットにおいて蒸留塔１に投入された精製前ＮＭＰの組成を示す状態データであり、動作済みロットに関する「判定」の欄は、動作済みロットにおける精製後ＮＭＰの品質を示す品質データであり、表中の「〇」は、精製後ＮＭＰが出荷基準をクリアするとともに安全上の問題が発生していないことを意味する。

【0034】

次に、ステップＳ１で収集した状態データ及び品質データを標準化して中間関数に変換する（ステップＳ２）。

【0035】

ステップＳ２で行う状態データの標準化処理は、公知のものであり、具体的には、解析部１１ｂが、状態データの標準化処理を数式１に基づいて行う。

【数1】

【0036】

次に、ステップＳ２で求めた中間変数に基づいて主成分負荷量及び主成分得点を求める（ステップＳ３）。

【0037】

具体的には、まず、中間変数における相関係数行列を作成し、相関係数行列の固有値と固有ベクトルを導出する。相関係数行列は、中間変数がｘ１、ｘ２、ｘ３・・のときに、第１主成分ＰＣ１は、数式２で示すように表される。また、第Ｎ主成分ＰＣｎは、数式３で示すように表される。そして、係数ａ１１、ａ１２、ａ１３・・を１行目の要素、係数ａｎ１、ａｎ２、ａｎ３・・をｎ行目の要素に用いることにより、相関係数行列が形成される。

【数2】

【数3】

【0038】

次に、相関係数行列の固有ベクトルから主成分得点を求める。また、相関係数行列の固有値から各主成分の寄与率を求める。主成分の寄与率は、固有値を固有値の総和で割ることで得られる。ここで、固有値の大きい方から、第１主成分、第２主成分・・第Ｎ主成分を決定する。

【0039】

具体的には、解析部１１ｂが、各ロットの中間変数ｘ１、ｘ２、ｘ３と相関係数行列の各係数とに基づいて、第１主成分ＰＣ１、第２主成分ＰＣ２・・の値、即ち、主成分得点を算出とする。図３は、動作済みロット毎の主成分の情報量を示す表である。

【0040】

次に、解析部１１ｂは、図３に示す主成分得点にクラスター分析を適用して、各ロットを複数のグループに区分する（ステップＳ４）。

【0041】

「クラスター分析」とは、解析対象データ（クラスター）を類似性に着目して複数のグループに分類する方法であり、階層的クラスタリングや分類最適化クラスタリング等が知られている。本実施形態におけるクラスター分析が着目する「類似性」とは、各ロットの主成分得点同士の距離をいう。

【0042】

クラスター分析の手法としては、例えば、階層的クラスタリングの一つである凝集型階層的クラスタリング等が知られている。また、クラスター間の距離算出方法として、安定して解を得られるウォード法等を用いる。「ウォード法」とは、２つのクラスターを併合した際の偏差平方和の増加量が最小になるクラスターを選択するものである。例えば、クラスターＡ、Ｂを併合してクラスターＣを生成する場合、クラスターＡ、Ｂ、Ｃ内の偏差平方和Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃは、それぞれ数式４～６のように表される。

【数4】

【数5】

【数6】

【0043】

数式４～６により、クラスターＣ内の偏差平方和Ｓｃは、以下のようになる。

【数7】

【0044】

数式７のΔＳａｂは、クラスターＡ、Ｂを併合してクラスターＣを生成した際の偏差平方和の増分であることを意味する。したがって、各併合段階でΔＳａｂが最小になるようにクラスターを選択して併合することにより、クラスタリングを進めていく。

【0045】

本実施形態では、図４に示すように、動作済みロットを第１～第３の固有ベクトル（図４中のＥＶ１～ＥＶ３）の３次元空間で３つのグループ１～３に区分した。図４は、動作済みロットにおけるＥＶ１～ＥＶ３の合成ベクトルを上述した３次元空間上にプロットしたものを、ＥＶ１－ＥＶ３平面（横軸にＥＶ１、縦軸にＥＶ３を設定した平面）に投影したグラフである。また、図４では、同一のグループを構成する動作済みロットを同一の符号でプロットしている。また、図３表中の右欄「ｇｒｏｕｐ」は、各動作済みロットが属するグループを示す。なお、固有ベクトルの数は、３つに限定されるものではなく、２つ以下でも４つ以上であっても構わない。また、グループの数は、３つに限定されるものではなく、２つ以下でも４つ以上であっても構わない。

【0046】

次に、各グループに属する動作済みロットの品質データに基づいて、グループ間の品質データの優劣を判定する（ステップＳ５）。具体的には、制御装置１０は、品質データ（精製後ＮＭＰの純度、不純物の含有量等）から得られる中間変数をロット毎に呼び出し、グループ間での品質データの優劣を判定する。各グループの品質の優劣は、グループ３、グループ２、グループ１の順であって、グループ３が最優であった。

【0047】

なお、品質データの優劣は、同一グループを構成する複数のロット（ロット群）内の平均値に基づいて行うのが好ましい。これにより、グループ内の複数のロットの品質データのばらつきが平準化され、グループ間の品質データの良否の傾向を大局的に把握することができる。

【0048】

［仮想ロット検証］
次に、生産プロセスの未経験の状態を想定したロット（仮想ロット）における品質を検証するステップについて具体的に説明する。

【0049】

検証部１１ｃは、上述した動作済みの生産プロセスの解析（ステップＳ１～Ｓ５）と同様にして、複数の仮想ロット毎の状態データ（仮想状態データ）及び品質データ（仮想品質データ）に基づいて、仮想ロットを複数のグループに区分する。

【0050】

具体的には、まず、生産プロセスを模した仮想プロセスにおける複数の仮想ロット毎に設定された仮想状態データが、記憶部１４に記憶される（ステップＳ６）。

【0051】

ここで、「仮想プロセス」とは、実際に蒸留塔１を動作させた生産プロセスではなく、任意に設定された仮想状態データで蒸留塔１を稼働させたと仮定した場合に、どのような仮想品質データが得られるかを検証するために動作済みの生産プロセスを模して設定されるものである。

【0052】

また、「仮想状態データ」とは、生産プロセスの未経験の状態を想定して、即ち、上述した動作済みロットとは異なる状態になるように、蒸留塔１の運転条件や原料の組成を任意に変更して設定される状態データを意味する。

【0053】

本実施形態では、「仮想状態データ」を、動作済みロットの実績状態データと一致しないように、蒸留塔１に投入される原料の組成のみをそれぞれランダムに変更するとともに、その他の精製条件を上述した生産プロセスと一致させた仮想ロットの状態データとした。図２表中の種別「未経験」に属するロットが仮想ロットに該当し、図２表中の仮想ロットに関する「原料組成」の欄は、各仮想ロットにおける原料の組成を示す仮想状態データである。

【0054】

次に、仮想状態データに基づいて取得された仮想ロット毎の仮想品質データが、記憶部１４に記憶される（ステップＳ７）。

【0055】

「仮想品質データ」とは、仮想状態データで蒸留塔１が原料を精製した場合の精製後ＮＭＰの品質データや安全上の問題の有無を意味する。本実施形態では、「仮想品質データ」は、仮想状態データに基づいて、生産プロセスを再現した実験や簡易的なシミュレーションにより取得した品質データ（精製後ＮＭＰの品質や安全上の問題の有無）とした。

【0056】

図２表中の仮想ロットに関する「判定」の欄は、各仮想ロットにおける仮想品質データである。なお、図２表中の「Ｗｅｅｐｉｎｇ」とは、蒸留塔１において上段の原料が過度に滴り落ちて精製度が悪化したことを示す。「Ｆｌｏｏｄｉｎｇ」とは、蒸留塔１において蒸気が過剰に増加し、原料が流下せずに精製度が悪化したことを示す。「安全上の問題」とは、塔底に濃縮された原料に爆発性を示す安全性に関わる物質が所定濃度以上に濃縮されたことを示す。

【0057】

次に、解析部１１ｂは、ステップＳ２、３と同様に、ステップＳ６で収集した仮想状態データ及び仮想品質データを標準化して中間関数に変換した上で、中間変数に基づいて主成分負荷量及び主成分得点を求める（ステップＳ８）。図５は、仮想ロット毎の主成分の情報量及び仮想品質データを示す表である。

【0058】

次に、検証部１１ｃは、各仮想ロットを仮想品質データに基づいて４つのグループ４～７に区分する（ステップＳ９）。図６は、仮想ロットにおけるＥＶ１～ＥＶ３の合成ベクトルを上述した３次元空間上にプロットしたものを、ＥＶ１－ＥＶ３平面（横軸にＥＶ１、縦軸にＥＶ３を設定した平面）に投影したグラフである。

【0059】

図６中のグループ４は、精製後ＮＭＰに問題がない仮想ロットが属するグループであり、グループ５は、Ｗｅｅｐｉｎｇの発生に起因して精製後ＮＭＰの品質に問題が生じた仮想ロットが属するグループであり、グループ６は、Ｆｌｏｏｄｉｎｇの発生に起因して精製後ＮＭＰの品質に問題が生じた仮想ロットが属するグループであり、グループ７は、安全上の問題が生じた仮想ロットが属するグループである。なお、図７は、図４、６を重ねたグラフの一部を拡大し、グループ４とグループ５～７とを区別して表記したものである。

【0060】

［モニタリングプロセス予測］

【0061】

次に、モニター対象の生産プロセス（モニタリングプロセス）の良否を予測するステップについて具体的に説明する。

【0062】

まず、動作中のモニタリングプロセスの状態データを収集する（ステップＳ１０）。モニタリングプロセスの状態データは、各種センサで測定され、記憶部１４に記憶される。

【0063】

次に、判定部１１ｄは、ステップＳ１０で測定したモニタリングプロセスの状態データが、ステップＳ４で区分した動作済みロットに関するグループ１～３又はステップＳ９で区分した仮想ロットに関するグループ４～７の何れに属するかを判定する（ステップＳ１１）。

【0064】

具体的には、解析部１１ｂが、記憶部１４に記憶されたモニタリングプロセスの状態データを呼び出し、ステップＳ２、３と同様に、その主成分負荷量及び主成分得点を導出する。

【0065】

そして、判定部１１ｄが、解析部１１ｂが導出した主成分得点がステップＳ４で区分した動作済みロットのグループ１～３又はステップＳ９で区分した仮想ロットのグループ４～７の何れのグループ内に属するか又は何れのグループにも属さないかを判定する。

【0066】

次に、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、動作済みロットのグループ１～３又は仮想ロットのグループ４～７の何れのグループに属するか否かを判定する手順について、具体的に説明する。

【0067】

まず、第１～第３の固有ベクトル（ＥＶ１～ＥＶ３）までの３次元空間における動作済み任意ロットの主成分得点をＥＶ１、ＥＶ２、ＥＶ３とし、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点をＸ１、Ｘ２、Ｘ３とするとき、最も近い合成ベクトルである動作済みロット又は仮想ロットを特定する。なお、ＥＶ１～３の３次元空間におけるモニタリングプロセスの合成ベクトル（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３）と動作済みロット又は仮想ロットの合成ベクトル（ＥＶ１、ＥＶ２、ＥＶ３）との距離Ｄは、数式８により算出される。

【数8】

【0068】

そして、距離Ｄが最も短いロット（最近ロット）が属するグループ（最近グループ）をモニタリングプロセスが属するグループとして判定する。

【0069】

このようにして、仮想ロットの仮想状態データが動作済みロットの実績状態データと異なるように設定され、仮想ロットの仮想状態データに応じた仮想品質データが実験や簡易なシミュレーション等の仮想プロセスによって収集されることにより、動作済みロット及びこれを補完するように設定された仮想ロットに基づいて、動作中のモニタリングプロセスの良否（例えば、モニタリングプロセスが過去の動作済みロットと同様に進行することが予測される、又は、モニタリングプロセスが動作済みロットから外れるものの予め仮想品質データが把握された仮想ロットと同様に進行する等）を予測することができる。なお、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、動作済みロットのグループ１～３又は仮想ロットのグループ４～７の何れのグループに属するか否かを判定する手順は、上述したものに限定されるものではない。

【0070】

次に、モニタリングプロセスが属するグループの品質データに基づいて、モニタリングプロセスの品質データを予測する（ステップＳ１２）。

【0071】

モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、ステップＳ５で区分された動作済みロットのグループ１～３の何れかに属している場合には、属するグループの実績品質データに基づいて、モニタリングプロセスで生産される製品の品質データを過去の生産プロセスの実績から精度良く予測できる。

【0072】

一方、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、ステップＳ９で区分された仮想ロットのグループ４～７の何れかに属している場合には、属するグループの品質データに基づいて、モニタリングプロセスで生産される製品の品質データを、高度なシミュレーションモデルを用意することなく予測できる。

【0073】

また、モニタリングプロセスがグループ４～７の何れかに属していると判定された場合には、制御装置１０は、グループ４～７に属する仮想ロットの仮想品質データに応じて、モニタリングプロセスの品質データを安定化させるために、所定のガイダンスを表示部１３に表示しても構わない。

【0074】

このようなガイダンスとしては、例えば、モニタリングプロセスがグループ４に属する場合には、仮想品質データが良好なものであるから、モニタリングプロセスの品質データも良好なものであると推測される旨の表示である。

【0075】

また、モニタリングプロセスがグループ５に属する場合には、「Ｗｅｅｐｉｎｇ」が発生する虞があるため、還流量を増やす旨のガイダンスを表示することが考えられる。

【0076】

また、モニタリングプロセスがグループ６に属する場合には、「Ｆｌｏｏｄｉｎｇ」が発生する虞があるため、原料の投入量を減らす旨のガイダンスを表示することが考えられる。

【0077】

さらに、モニタリングプロセスがグループ７に属する場合には、安全性に関わる物質が塔底で濃縮する虞があるため、塔底から高濃度の成分の抜き出し量を増やす旨のガイダンスを表示することが考えられる。

【0078】

このようにして、モニタリングプロセスが未経験の状態で進捗する場合であっても、逸脱した要因やその際の対処方法をガイダンスとして提供することにより、蒸留塔１の運転員に運転を進める上での安心感を付与することができる。

【0079】

さらに、図７に示すグラフにモニタリングプロセスの主成分得点を重ねたものを表示部１３に表示することにより、ユーザが視覚的に精製後ＮＭＰの品質の良否を認識することができる。

【0080】

一方、数式８で算出される距離Ｄが各グループ１～７の大きさに比べて著しく遠い等の理由により、モニタリングプロセスの状態データに応じた主成分得点が、ステップＳ４で区分した動作済みロットのグループ１～３又はステップＳ９で区分した仮想ロットのグループ４～７の何れのグループにも属さないと判定された場合には、モニタリングプロセスが、動作済みロット及び仮想ロットの何れとも相違する可能性が高い。この場合には、制御装置１０が、表示部１３に注意を促す旨のガイダンスを表示しても構わない。

【0081】

また、本実施形態では、経験済みのロットの状態データ及び品質データ並びに仮想ロットの状態データ及び品質データに基づいて、モニタリングプロセスの品質データを予測した場合を例に説明したが、複数の仮想ロットを仮想状態データ及び仮想品質データに基づいて区分した複数のグループの何れかに属するか否かの判定に基づいて、モニタリングプロセスの良否や品質を予測しても構わない。

【0082】

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

【符号の説明】

【0083】

１ ：蒸留塔
２ ：回収部
３ ：濃縮部
４ ：加熱装置
５ ：冷却装置
１０ ：制御装置
１１ ：装置制御部
１１ａ：制御部
１１ｂ：解析部
１１ｃ：検証部
１１ｄ：判定部
１２ ：入出力部
１３ ：表示部
１４ ：記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】