JP2018195130A - 異常原因推定装置、異常原因推定方法、および異常原因推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】異常原因として推定した工程管理データと正常状態の工程管理データとの大小関係および乖離度を定量化し、異常の方向性および程度の情報として提示する、改善された異常原因推定装置、異常原因推定方法、および異常原因推定プログラムを提供する。【解決手段】本開示の一態様に係る異常原因推定装置は、入力装置から工程追跡全データと、規格上限値および規格下限値とその中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得し、工程追跡全データから、所定の検査項目の工程管理データ値の標準偏差に基づいて工程追跡基準データを設定し、工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて工程追跡解析データを設定し、工程管理項目毎に、基準データに対する解析データの変動を計算し、変動を示すグラフを表示装置に描画する。【選択図】図１

Description

本開示は、異常原因推定装置、異常原因推定方法、および異常原因推定プログラムに関する。

デバイス製造工程や材料プロセス工程等の生産工程における異常原因を推定するための従来の方法の１つとして、例えば、マハラノビス距離を利用したパターン認識により異常原因を診断する方法が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の構成においては、診断対象の定常状態からマハラノビス空間が計算され、診断しようとする対象から特徴量（工程管理データ）が抽出されてマハラノビス距離が計算され、予め設定された閾値とマハラノビス距離とが比較される。次いで、マハラノビス距離が閾値よりも大きい場合、距離要素値の最大値が特定され、距離要素値の最大値に対応する特徴量が、定常状態のデータの特徴量の平均値で置換される。その後、置換された特徴量を用いて新たにマハラノビス距離が計算され、新たに計算されたマハラノビス距離が閾値以下になるまで上記が繰り返され、全工程管理項目の特徴量の効果が棒グラフで描画される。そして、棒グラフにおいて、長さの長い棒に対応する工程管理項目が異常原因として診断される。

特開２００４−２２７２７９号公報

しかしながら、従来の特許文献１の構成においては、異常原因として推定された工程管理データと正常状態の工程管理データとの大小関係（異常の方向性）、乖離度（異常の程度）が不明である。そのため、異常の方向性および程度の情報が不足してしまい、診断に基づいて的確な異常対策案を立案するのが困難であるという課題がある。

本開示の目的は、異常原因として推定した工程管理データと正常状態の工程管理データとの大小関係および乖離度を定量化し、異常の方向性および程度の情報として提示する、改善された異常原因推定装置、異常原因推定方法、および異常原因推定プログラムを提供することである。

本開示の一態様に係る異常原因推定装置は、入力装置から対象とする品種および生産ロットに対する工程管理データ値を含む工程追跡全データと、規格を満たす前記工程管理データ値の範囲を規定する規格上限値および規格下限値とその中心値である規格中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得するデータ取得部と、前記工程追跡全データから、所定の検査項目の前記工程管理データ値の標準偏差に基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して基準データとして設定し、前記基準データおよび前記規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、前記基準データに設定された前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡基準データを設定する基準データ設定部と、前記工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して解析データとして設定し、前記解析データおよび前記規格値データに基づいて、前記工程管理項目毎に、前記解析データに含まれる前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡解析データを設定する解析データ設定部と、前記工程管理項目毎に、前記基準データに対する前記解析データの変動を計算する変動計算部と、前記変動を示すグラフを表示装置に描画するグラフ描画部と、を備える構成を採る。

本開示の一態様に係る異常原因推定方法は、入力装置から対象とする品種および生産ロットに対する工程管理データ値を含む工程追跡全データと、規格を満たす前記工程管理データ値の範囲を規定する規格上限値および規格下限値とその中心値である規格中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得する工程追跡全データ取得工程と、前記工程追跡全データから、所定の検査項目の前記工程管理データ値の標準偏差に基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して基準データとして設定し、前記基準データおよび前記規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、前記基準データに設定された前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡基準データを設定する工程追跡基準データ設定工程と、前記工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して解析データとして設定し、前記解析データおよび前記規格値データに基づいて、前記工程管理項目毎に、前記解析データに含まれる前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡解析データを設定する工程追跡解析データ設定工程と、前記工程管理項目毎に、前記基準データに対する前記解析データの変動を計算する変動計算工程と、前記変動を示すグラフを表示装置に描画するグラフ描画工程と、を備える構成を採る。

本開示の一態様に係る異常原因推定プログラムは、コンピュータに、入力装置から対象とする品種および生産ロットに対する工程管理データ値を含む工程追跡全データと、規格を満たす前記工程管理データ値の範囲を規定する規格上限値および規格下限値とその中心値である規格中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得する工程追跡全データ取得工程と、前記工程追跡全データから、所定の検査項目の前記工程管理データ値の標準偏差に基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して基準データとして設定し、前記基準データおよび前記規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、前記基準データに設定された前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡基準データを設定する工程追跡基準データ設定工程と、前記工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して解析データとして設定し、前記解析データおよび前記規格値データに基づいて、前記工程管理項目毎に、前記解析データに含まれる前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡解析データを設定する工程追跡解析データ設定工程と、前記工程管理項目毎に、前記基準データに対する前記解析データの変動を計算する変動計算工程と、前記変動を示すグラフを表示装置に描画するグラフ描画工程と、を実行させる構成を採る。

本開示によれば、異常原因として推定した工程管理データと正常状態の工程管理データとの大小関係および乖離度を定量化し、異常の方向性および程度の情報として提示する、改善された異常原因推定装置、異常原因推定方法、および異常原因推定プログラムを提供することができる。

第１の実施の形態に係る異常原因推定システムの構成図である。 第１の実施の形態に係る異常原因推定装置の動作フローを示すフローチャートである。 図２に示すフローチャートのステップＳ１１５０の動作フローを示すフローチャートである。 工程追跡全データの一例である。 規格値データの一例である。 図２に示すフローチャートのステップＳ２２００の動作フローを示すフローチャートである。 図２に示すフローチャートのステップＳ３２００の動作フローを示すフローチャートである。 図２に示すフローチャートのステップＳ４２００の動作フローを示すフローチャートである。 正規化された基準データおよび解析データの一例である。 図２に示すフローチャートのステップＳ５２５０の動作フローを示すフローチャートである。 変動要因図データの一例である。 図２に示すフローチャートのステップＳ６２００の動作フローを示すフローチャートである。 複数の解析データに対する工程追跡チャートの一例である。 単一の解析データに対する工程追跡チャートの一例である。 変動要因図の一例である。 コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る異常原因推定システム１００の構成図である。異常原因推定システム１００は、入力装置１１０と、異常原因推定装置１２０と、表示装置１３０とを備える。

入力装置１１０は、工程追跡全データを生成する。ここで、工程追跡全データは、対象とする品種およびロットに対して、工程管理項目毎に対応する工程における状態を示す特徴値（工程管理データ値）を収集したデータである。一例において、品種およびロットには、仕掛中のものも含まれる。特徴値は、例えば、工程に設けられた温度センサ、圧力センサ、画像センサ等のセンサから取得される計測値、当該計測値の変化量を示す値、当該計測値を所定の時間に亘って平均化した平均値である。なお、工程に設けられた、或いは作業者が携帯する入力端末にて入力される計測値なども考えられる。入力装置１１０は、例えば、温度センサ、圧力センサ、画像センサ、それらのセンサに接続されたコンピュータ、入力端末である。

入力装置１１０は、さらに、規格値データを生成する。ここで、規格値データは、工程管理項目毎に、規格を満たす工程管理データ値の範囲を規定するデータである。一例において、規格値データは、規格を満たす値の範囲の上限値、中心値、および下限値を規定する、規格上限値、規格中心地、および規格中心値を備える。

異常原因推定装置１２０は、データ取得部１２１と、規格データ作成部１２２と、基準データ設定部１２３と、解析データ設定部１２４と、変動計算部１２５と、グラフ描画部１２６とを備える。一例において、異常原因推定装置１２０は、ＣＰＵおよびＲＯＭを備え、ＣＰＵが、それぞれＲＯＭに格納されているプログラムを読み出して実行するコンピュータを備える。

データ取得部１２１は、入力装置１１０から工程追跡全データを取得し、工程追跡全データのデータ値を配列する。処理内容の詳細については、図３および図４Ａを参照して後述する。さらに、データ取得部１２１は、規格値データを取得する。処理内容の詳細については、図３および図４Ｂを参照して後述する。

規格データ作成部１２２は、工程追跡全データおよび規格値データに基づいて、工程追跡規格データを作成し、工程追跡規格データのデータ値を配列する。ここで、工程追跡規格データとは、例えば、工程管理項目毎に、規格上限値が１、規格中心値が０．５、および規格下限値が０となるように、工程追跡全データに含まれる特徴値を線形変換して正規化された値からなるデータである。ここで、正規化とは、対象となる値を他の値と比較するために、代表値で割って無次元化する等の変換を施すことを意味する。処理内容の詳細については、図５Ａおよび図６を参照して後述する。

基準データ設定部１２３は、工程追跡全データおよび規格値データに基づいて、工程追跡全データのうち、所定の検査項目の工程管理データ値の標準偏差に基づいて選択取得されるデータを、基準データとして設定する。一例において、基準データ設定部１２３は、標準偏差の値を定義域にもつ予め規定された関数を用いて、所定の検査項目の工程管理データ値の標準偏差の値に対応する関数値を求め、求められた関数値に基づいて選択取得されるデータを、基準データとして設定する。

基準データ設定部１２３は、さらに、基準データおよび規格値データに基づいて、工程追跡基準データを設定し、工程追跡基準データのデータ値を配列する。ここで、工程追跡基準データとは、工程管理項目毎に、基準データに設定された工程管理データ値を正規化された値からなるデータである。一例において、規格上限値に等しい工程管理データ値が１、規格中心値に等しい工程管理データ値が０．５、規格下限値に等しい工程管理データ値が０となるように、工程管理データ値が線形変換されて正規化される。他の例において、規格上限値に等しい工程管理データ値が１、規格中心値に等しい工程管理データ値が０、規格下限値に等しい工程管理データ値が−１となるように、工程管理データ値が線形変換されて正規化される。処理内容の詳細については、図５Ｂおよび図６を参照して後述する。

解析データ設定部１２４は、工程追跡全データおよび規格値データに基づいて、解析データを設定する。ここで、解析データとは、例えば、品種、生産ロットをキー値として工程追跡全データから選択された１以上のレコードからなるデータである。解析データ設定部１２４は、さらに、解析データおよび規格値データに基づいて、工程追跡解析データを設定し、工程追跡解析データのデータ値を配列する。ここで、工程追跡解析データとは、工程管理項目毎に、解析データに設定された工程管理データ値を正規化された値からなるデータである。一例において、規格上限値に等しい工程管理データ値が１、規格中心値に等しい工程管理データ値が０．５、規格下限値に等しい工程管理データ値が０となるように、工程管理データ値が線形変換されて正規化される。他の例において、規格上限値に等しい工程管理データ値が１、規格中心値に等しい工程管理データ値が０、規格下限値に等しい工程管理データ値が−１となるように、工程管理データ値が線形変換されて正規化される。処理内容の詳細については、図５Ｃおよび図６を参照して後述する。

変動計算部１２５は、工程管理項目毎に、基準データに対する解析データの変動を計算する。処理内容の詳細については、図７および図８を参照して後述する。

グラフ描画部１２６は、変動を示すグラフを描画する。処理内容の詳細については、図９および図１０Ａ〜Ｃを参照して後述する。

表示装置１３０は、グラフ描画部１２６が描画した解析グラフを表示する。表示装置１３０は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プリンタ、プロッタである。

図２は、第１の実施の形態に係る異常原因推定装置１２０の動作フローを示すフローチャートである。この処理は、例えば、異常原因推定装置１２０のＣＰＵが、それぞれＲＯＭに格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

ステップＳ１１５０において、異常原因推定装置１２０は、工程追跡全データを取得する（データ取得部１２１としての処理）。処理内容の詳細については、図３、図４Ａ、および図４Ｂを参照して後述する。

ステップＳ２２００において、異常原因推定装置１２０は、工程追跡規格データを作成する（規格データ作成部１２２としての処理）。処理内容の詳細については、図５Ａおよび図６を参照して後述する。

ステップＳ３２００において、異常原因推定装置１２０は、工程追跡基準データを設定する（基準データ設定部１２３としての処理）。処理内容の詳細については、図５Ｂおよび図６を参照して後述する。

ステップＳ４２００において、異常原因推定装置１２０は、工程追跡解析データを設定する（解析データ設定部１２４としての処理）。処理内容の詳細については、図５Ｃおよび図６を参照して後述する。

ステップＳ５２５０において、異常原因推定装置１２０は、基準データに対する解析データの変動を計算する（変動計算部１２５としての処理）。処理内容の詳細については、図７および図８を参照して後述する。

ステップＳ６２００において、異常原因推定装置１２０は、解析グラフを描画する（グラフ描画部１２６としての処理）。処理内容の詳細については、図９、図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃを参照して後述する。

図３は、図２に示すフローチャートのステップＳ１１５０の動作フローを示すフローチャートである。図４Ａは、工程追跡全データの一例である。図４Ｂは、規格値データの一例である。

ステップＳ１０００において、データ取得部１２１は、仕掛中を含む全品種、全生産ロットの全工程の工程管理データを取得する。

ステップＳ１０５０において、データ取得部１２１は、全工程管理データについて、工程管理番号および工程管理項目名に対応する値を列とし、品種および生産ロットに対応する値を行とし、工程管理番号の昇順に列を左から右へ整列、品種、生産ロットの昇順に行を上から下へ整列した行列形式で工程管理データ値を配置する。

図４Ａに示されるように、行列形式の１行目を工程管理番号７０００とし、２行目を工程管理項目名７０５０とする。また、行列形式の１列目を品種７１００とし、２列目を生産ロット７１５０とする。生産工程の昇順に列を左から右へ整列、品種、生産ロットの昇順に行を上から下へ整列して工程管理データ値７２００を配置することにより、工程追跡全データが作成される。

ステップＳ１１００において、データ取得部１２１は、全工程の工程管理項目の規格上限値、規格中心値、規格下限値を取得する。

そして、データ取得部１２１は、図４Ｂに示されるように、例えば、描画区分８０００、描画番号８０５０、工程管理番号８１００、工程管理項目名８１５０、規格タイプ８２００、規格上限値、規格中心値、規格下限値８２５０、および暫定値の幅８３００を配置した規格値データを作成する。

ここで、描画区分８０００は、例えば、０，１の２値をとる変数であり、初期値は１である。描画番号８０５０は、１を初期値とするシリアル番号である。規格タイプ８２００は、０，１，２の３値をとる変数である。値１は、規格値データに規格下限値がないことを示し、値２は、規格値データに規格上限値がないことを示す。値３は、規格値データに規格上限値および規格下限値のいずれもあることを示す。

暫定値の幅８３００は、規格値が無い場合に暫定の規格値を算出するための係数αであり、例えば、α＝０．１である。規格上限値が無い（規格タイプ８２００の値が２である）場合は、規格中心値×（１＋α）を暫定の規格上限値と設定する。規格下限値が無い（規格タイプ８２００の値が１である）場合は、規格中心値×（１−α）を暫定の規格下限値と設定する。また、規格中心値が無い場合は、例えば、（規格上限値＋規格下限値）／２を暫定の規格中心値と設定する。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、それぞれ、図２に示すフローチャートのステップＳ２２００、ステップＳ３２００、およびステップＳ４２００の動作フローを示すフローチャートである。図６は、正規化された基準データおよび解析データの一例である。

まず、図５Ａおよび図６を参照する。ステップＳ２２００において、工程管理項目毎に規格上限値を１、規格中心値を０．５、規格下限値を０と正規化する。

ステップＳ２０５０において、工程管理項目毎に、工程管理番号の昇順に、描画番号、規格の有無、工程管理番号、工程管理項目名、正規化された規格上限値、および正規化された規格下限値を左列から右列へ配列する。図６に示される追跡Ｍｉｎ９１５０は、正規化された規格下限値であり、０に等しい。また、追跡Ｍａｘ９２００は、正規化された規格上限値であり、１に等しい。

次に、図５Ｂおよび図６を参照する。

ステップＳ３０００において、全工程の工程管理データから最終工程の検査項目の工程能力指数Ｃｐｋが１．３３以上であるデータを選択取得して基準データを設定する。

ステップＳ３０５０において、工程管理項目毎に、基準データを規格値で正規化する。ステップＳ３１００において、工程管理項目毎に、正規化された基準データについて、最大値、最小値、および平均値を計算する。ステップＳ３１５０において、工程管理項目毎に、工程管理番号の昇順に、描画番号、規格の有無、工程管理番号、工程管理項目名、正規化された基準データの最大値、最小値、および平均値を左列から右列へ配列する。

図６に示される正規化された基準データＭｉｎ、基準データＭａｘ、および基準データＡｖｅ９２５０は、それぞれ、正規化された基準データの、最大値、最小値、および平均値を表す。

次に、図５Ｃおよび図６を参照する。ステップＳ４０００において、全工程の工程管理データのうち、所定の品種、生産ロット番号に対応する工程管理データを選択取得して、１つ以上の解析データに設定する。

ステップＳ４０５０において、工程管理項目毎に、解析データを規格値で正規化する。ステップＳ４１００において、工程管理項目毎に、正規化された解析データについて、最大値、最小値、および平均値を計算する。ステップＳ４１５０において、工程管理番号の昇順に、描画番号、規格の有無、工程管理番号、工程管理項目名、正規化された解析データの最大値、最小値、および平均値を左列から右列へ配列する。

図６に示される正規化された解析データＭｉｎ、解析データＭａｘ、解析データＡｖｅ９３００は、それぞれ、正規化された解析データの、最大値、最小値、平均値を表す。

図２に示されるステップＳ４２００が実行された時点において、図６に示されるように、描画番号９０００、規格の有無９０５０、工程管理番号、工程管理項目名９１００、正規化された追跡Ｍｉｎ９１５０、追跡Ｍａｘ９２００、正規化された基準データＭｉｎ，Ｍａｘ，Ａｖｅ９２５０、および正規化された解析データＭｉｎ，Ｍａｘ，Ａｖｅ９３００を配置した工程追跡チャート用の正規化データが作成されている。

図７は、図２に示すフローチャートのステップＳ５２５０の動作フローを示すフローチャートである。

ステップＳ５０００において、変動計算部１２５は、工程管理番号毎に、正規化された解析データの平均値ｘと、正規化された基準データの平均値Ｍ０とを比較する。比較の結果に応じて、ステップＳ５０５０（ｘ＞Ｍ０の場合）、ステップＳ５１００（ｘ＝Ｍ０の場合）、またはステップＳ５１５０（ｘ＜Ｍ０の場合）に進む。次いで、ステップＳ５０５０，Ｓ５１００，Ｓ５１５０において、変動Δを、以下の数式（１）に従って設定する。

ここで、Ｍ_ｍａｘ、Ｍ_ｍｉｎは、それぞれ、基準データの最大値および最小値を表す。

次いで、ステップＳ５２００において、変動計算部１２５は、工程管理番号の昇順に、規格の有無、工程管理番号、工程管理項目名、変動を左列から右列へ配列する。

図８は、変動要因図データの一例である。図８に示されるように、規格の有無１００００、工程管理番号、工程管理項目名１００５０、変動１０１００を配列した変動要因図用の正規化データが作成される。

図９は、図２に示すフローチャートのステップＳ６２００の動作フローを示すフローチャートである。図１０Ａは、複数の解析データに対する工程追跡チャートの一例である。図１０Ｂは、単一の解析データに対する工程追跡チャートの一例である。図１０Ｃは、変動要因図の一例である。これらの工程追跡チャートおよび変動要因図においては、描画区分フラグの値が１である工程管理項目のデータが、その描画番号の昇順に左列から右列へ描画される。

ステップＳ６０００において、グラフ描画部１２６は、工程管理項目毎に、描画番号、描画区分フラグ（０または１）を付与する。値１は、描画することを、値０は、描画しないことを、それぞれ示す。一例において、描画区分フラグの値は、異常原因推定装置１２０が備えるユーザインタフェース（図示せず）を介して、ユーザによって設定される。

ステップＳ６０５０において、グラフ描画部１２６は、描画区分フラグの値を判定する。描画区分フラグの値が０である場合、描画が不要であるので、ステップＳ６２００を終了する。一方、描画区分フラグの値が１である場合、ステップＳ６１１０に進む。

ステップＳ６１１０において、グラフ描画部１２６は、工程管理項目毎に、正規化された規格上限値、規格中心値、規格下限値を描画する。一例において、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、工程管理項目名１０５００および規格の有無１１５００（＊印）が、工程管理項目を並べる軸方向に項目として表示される。正規化された規格上限値および規格下限値は、それぞれ、規格値を示す軸方向の値が１の直線１１０００および０の直線１１４５０として描画される。さらに、一例において、正規化された規格中心値は、規格値を示す方向の値が０．５の直線（図示せず）として描画される。

ステップＳ６１２０において、グラフ描画部１２６は、工程管理項目毎に、正規化された基準データの最大値、最小値、平均値を描画する。一例において、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、正規化された基準データの最大値１１１００、最小値１１４００、および平均値１１２５０が、それぞれ、折れ線グラフとして描画される。最大値１１１００および最小値１１４００で囲まれる領域が、帯グラフ１１１５０として描画される。

ステップＳ６１３０において、グラフ描画部１２６は、工程管理項目毎に、正規化された解析データの最大値、最小値、平均値を描画する。一例において、解析データが複数である場合、図１０Ａに示されるように、正規化された解析データの最大値１１２００、最小値１１３５０、および平均値１１３００が、それぞれ、折れ線グラフとして描画される。また、解析データが単一である場合、図１０Ｂに示されるように、正規化された解析データの平均値１１３００が、折れ線グラフとして描画される。

ステップＳ６１５０において、グラフ描画部１２６は、工程管理項目毎に、基準データに対する解析データの変動Δを描画する。図１０Ｃに示されるように、描画区分フラグの値が１である工程管理項目について、変動が棒グラフとして描画される。ここで、工程管理項目名１０５００および（＊印で示される）規格の有無１１５００が、工程管理項目を並べる軸方向の項目として表示される。

一例において、グラフ描画部１２６は、基準データの最大値、最小値、および平均値を示すグラフと、解析データの最大値、最小値、平均値を示すグラフとを、異なる配色で描画する。

一例において、変動の乖離度をランク分けする１つまたは複数の閾値が設定される。例えば、変動Δ≦０．５である場合、乖離度は、最良のランク○にランク分けされる。また、０．５＜変動Δ≦１．０である場合、乖離度は、中間のランク△にランク分けされる。また、１．０＜変動Δである場合、乖離度は、最悪のランク▲にランク分けされる。最良のランク○、中間のランク△、および最悪のランク▲に属する変動を示す棒１３０００は、それぞれ、例えば、緑色、黄色、赤色のように、異なる配色で示される。

さらに、グラフ描画部１２６（図１参照）は、図１０Ａ、１０Ｂの工程追跡チャートと図１０Ｃの変動要因図を、上下に配置するように描画してもよい。これにより、表示装置１３０（図１参照）を介して、ユーザがこれらのチャートおよび図の全体を、鳥瞰することができる。

このように、本開示に係る異常原因推定装置１２０は、入力装置１１０から対象とする品種および生産ロットに対する工程管理データ値を含む工程追跡全データと、規格を満たす工程管理データ値の範囲を規定する規格上限値および規格下限値とその中心値である規格中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得するデータ取得部１２１と、工程追跡全データから、所定の検査項目の工程管理データ値の標準偏差に基づいて、工程管理データ値を選択取得して基準データとして設定し、基準データおよび規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、基準データに設定された工程管理データ値に基づいて工程追跡基準データを設定する基準データ設定部１２３と、工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて、工程管理データ値を選択取得して解析データとして設定し、解析データおよび規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、解析データに含まれる工程管理データ値に基づいて工程追跡解析データを設定する解析データ設定部１２４と、工程管理項目毎に、基準データに対する解析データの変動を計算する変動計算部１２５と、変動を示すグラフを表示装置に描画するグラフ描画部１２６と、を備える構成を採る。

工業的な生産プロセスには、デバイス製造工程や材料プロセス工程のように、多くの工程が連結し、且つ、上流の製造工程が下流の製造工程の出来映えに影響を与えるものがある。本開示に係る異常原因推定方法および異常原因推定プログラムは、そのような生産プロセスにおいて不良が発生した場合に、生産プロセスから取得した材料条件、製造条件、工程毎の出来映え、設備条件、製造時の環境条件等の工程管理データを分析する。工程管理データを分析することにより、不良の原因となっている工程管理データの異常の方向性と度合いを良好に推定することができる。このように、本開示に係る異常原因推定方法および異常原因推定プログラムは、異常原因推定の用途に適用することができる。

さらに、本開示に係る異常原因推定方法および異常原因推定プログラムによれば、異常状態の工程管理データと正常状態の工程管理データとの大小関係、乖離度を、定性的かつ定量的に全体鳥瞰することができる。また、異常原因として推定した工程管理データと正常状態の工程管理データとの大小関係、乖離度を定量化し、異常の方向性と度合いの情報を提供することができる。したがって、ユーザは、提供された情報に基づいて、的確な異常対策を立案することができる。

図１１は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。上述した各実施の形態および各変形例における各部の機能は、コンピュータ２１００が実行するプログラムにより実現される。

図１１に示すように、コンピュータ２１００は、入力ボタン、タッチパッドなどの入力装置２１０１、ディスプレイ、スピーカなどの出力装置２１０２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１０４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１０５を備える。また、コンピュータ２１００は、ハードディスク装置、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記憶装置２１０６、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの記録媒体から情報を読み取る読取装置２１０７、ネットワークを介して通信を行う送受信装置２１０８を備える。上述した各部は、バス２１０９により接続される。

そして、読取装置２１０７は、上記各部の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置２１０６に記憶させる。あるいは、送受信装置２１０８が、ネットワークに接続されたサーバ装置と通信を行い、サーバ装置からダウンロードした上記各部の機能を実現するためのプログラムを記憶装置２１０６に記憶させる。

そして、ＣＰＵ２１０３が、記憶装置２１０６に記憶されたプログラムをＲＡＭ２１０５にコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭ２１０５から順次読み出して実行することにより、上記各部の機能が実現される。また、プログラムを実行する際、ＲＡＭ２１０５または記憶装置２１０６には、各実施の形態で述べた各種処理で得られた情報が記憶され、適宜利用される。

（その他の実施の形態）
第１の実施の形態においては、工程管理番号として１、２、３、・・・と増分１の連続番号を採用した。これに代えて、工程管理番号が、工程内の管理項目番号と管理項目区分番号とを含み、工程管理区分番号が、製造条件や作業内容や環境等の原因系の場合は０、検査結果等の結果系の場合は１であるとする実施の形態も考えられる。

第１の実施の形態においては、暫定値の幅８３００として１０％を設定した。これに代えて、暫定値の幅８３００を可変とする実施の形態も考えられる。

第１の実施の形態においては、暫定規格値として計数αに基づく暫定値の幅の計算式を設けた。これに代えて、暫定の規格上限値、規格中心値、および規格下限値を、過去に設定された基準データに基づいて設定する実施の形態も考えられる。例えば、平均値＋３σ（σは標準偏差を表す）を暫定の規格上限値、平均値−３σを暫定の規格下限値、平均値を暫定規格中心値と設定する。また、σの係数として３以外を設定することにより、様々な顧客の要求品質レベルに対応することができる。

第１の実施の形態においては、規格上限値を１、規格中心値を０．５、規格下限値を０として正規化された規格上限値、規格中心値、規格下限値を設けた。これに代えて、規格上限値を１、規格中心値を０、規格下限値を−１として正規化された規格上限値、規格中心値、規格下限値を設ける実施の形態も考えられる。

第１の実施の形態においては、基準データを選択する所定の検査項目として最終工程の検査項目を設けた。これに代えて、基準データを選択する所定の検査項目を途中工程の検査項目とする実施の形態も考えられる。

第１の実施の形態においては、選択取得され基準データに設定される工程管理データ値の条件として工程能力指数Ｃｐｋが１．３３以上との条件を設けた。これに代えて、工程能力指数Ｃｐｋが１．６７以上との条件に変更した実施の形態も考えられる。さらに、これに代えて、偏差値が標準偏差の範囲に含まれない（即ち、平均値±σの範囲に含まれない）との条件に変更した実施の形態も考えられる。このように、基準データの選択取得の条件を変更することにより、顧客の様々な品質要求に対応することができる。

なお、本実施の形態において、正規化された規格上限値、規格中心値、および規格下限値に対応する直線を、それぞれ、規格値を示す軸の値が１、０．５、および０の直線で描画した。これに代えて、正規化された規格上限値、規格中心値、規格下限値に対応する直線を、それぞれ、規格値を示す軸の値が１、０、および−１の直線で描画する実施の形態も考えられる。

本開示に係る異常原因推定装置、異常原因推定方法、および異常原因推定プログラムは、デバイス製造工程や材料プロセス工程のように、多くの工程が連結し、且つ、上流の製造工程が下流の製造工程の出来映えに影響を与える生産プロセスに適用することができる。

１００ 異常原因推定システム
１１０ 入力装置
１２０ 異常原因推定装置
１２１ データ取得部
１２２ 規格データ作成部
１２３ 基準データ設定部
１２４ 解析データ設定部
１２５ 変動計算部
１２６ グラフ描画部
１３０ 表示装置

Claims (20)

1. 入力装置から対象とする品種および生産ロットに対する工程管理データ値を含む工程追跡全データと、規格を満たす前記工程管理データ値の範囲を規定する規格上限値および規格下限値とその中心値である規格中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得するデータ取得部と、
   前記工程追跡全データから、所定の検査項目の前記工程管理データ値の標準偏差に基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して基準データとして設定し、前記基準データおよび前記規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、前記基準データに設定された前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡基準データを設定する基準データ設定部と、
   前記工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して解析データとして設定し、前記解析データおよび前記規格値データに基づいて、前記工程管理項目毎に、前記解析データに含まれる前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡解析データを設定する解析データ設定部と、
   前記工程管理項目毎に、前記基準データに対する前記解析データの変動を計算する変動計算部と、
   前記変動を示すグラフを表示装置に描画するグラフ描画部と、
   を備える、異常原因推定装置。
2. 前記データ取得部は、
   前記工程管理項目に対応する工程管理番号および前記工程管理項目に対応する値を列とし、前記品種および前記生産ロットに対応する値を行とし、前記工程管理番号の昇順に前記列を左から右へ整列し、前記品種および生産ロットの昇順に前記行を上から下へ整列した行列形式で、前記工程管理データ値を配置する、請求項１に記載の異常原因推定装置。
3. 前記データ取得部は、取得した前記規格値データに前記規格上限値が含まれない場合、前記規格中心値の値に基づいて暫定の前記規格上限値を設定し、取得した前記規格値データに前記規格下限値が含まれない場合、前記規格中心値の値に基づいて暫定の前記規格下限値を設定し、取得した前記規格値データに前記規格中心値が含まれない場合、前記規格上限値および前記規格下限値に基づいて暫定の前記規格中心値を設定する、請求項１に記載の異常原因推定装置。
4. 前記データ取得部は、過去に設定された前記基準データの平均値および標準偏差に基づいて、暫定の前記規格上限値、暫定の前記規格下限値、または暫定の前記規格中心値を設定する、請求項１に記載の異常原因推定装置。
5. 前記基準データ設定部および前記解析データ設定部は、前記規格上限値に等しい前記工程管理データ値を１、前記規格中心値に等しい前記工程管理データ値を０．５、前記規格下限値に等しい前記工程管理データ値を０とするように、前記工程管理データ値を正規化する、請求項１に記載の異常原因推定装置。
6. 前記基準データ設定部および前記解析データ設定部は、前記規格上限値に等しい前記工程管理データ値を１、前記規格中心値に等しい前記工程管理データ値を０、前記規格下限値に等しい前記工程管理データ値を−１とするように、前記工程管理データ値を正規化する、請求項１に記載の異常原因推定装置。
7. 前記基準データ設定部は、
   前記工程管理項目毎に、前記工程追跡基準データの値の最大値、最小値、および平均値を計算し、
   前記工程管理項目に対応する工程管理番号の昇順に、前記工程管理番号、前記工程管理項目名、前記最大値、前記最小値、および前記平均値を左列から右列へ配列する、請求項１に記載の異常原因推定装置。
8. 前記解析データ設定部は、
   前記工程管理項目毎に、前記工程追跡解析データの値の最大値、最小値、および平均値を計算し、
   前記工程管理項目に対応する工程管理番号の昇順に、前記工程管理番号、前記工程管理項目名、前記最大値、前記最小値、および前記平均値を左列から右列へ配列する、請求項１に記載の異常原因推定装置。
9. 前記所定の検査項目が、途中工程の検査項目である、請求項１に記載の異常原因推定装置。
10. 前記所定の検査項目が、最終工程の検査項目である、請求項１に記載の異常原因推定装置。
11. 選択取得され前記基準データに設定される前記工程管理データ値は、工程能力指数の値が１．３３以上の前記工程管理データ値である、請求項１に記載の異常原因推定装置。
12. 選択取得され前記基準データに設定される前記工程管理データ値は、工程能力指数の値が１．６７以上の前記工程管理データ値である、請求項１に記載の異常原因推定装置。
13. 選択取得され前記基準データに設定される前記工程管理データ値は、偏差値が前記標準偏差の範囲に含まれない前記工程管理データ値である、請求項１に記載の異常原因推定装置。
14. 前記変動計算部は、
    工程管理項目毎に、正規化された前記解析データの値の平均値ｘと正規化された前記基準データの平均値Ｍ０の大小を比較し、
    変動Δを、以下の数式（１）：
    

    

    に従って設定し、Ｍ_ｍａｘ、Ｍ_ｍｉｎは、それぞれ、前記基準データの最大値および最小値を表す、請求項１に記載の異常原因推定装置。
15. 前記グラフ描画部は、
    前記工程管理項目に対応する描画番号の昇順に、前記描画番号に対応する前記工程管理項目を左列から右列に表示し、
    正規化された前記規格上限値、前記規格中心値、および前記規格下限値に対応する直線を描画し、
    正規化された前記基準データの最大値、最小値、および平均値を示すグラフを描画し、
    正規化された前記解析データの最大値、最小値、および平均値を示すグラフを描画し、
    前記変動を示すグラフを描画する請求項１に記載の異常原因推定装置。
16. 前記グラフ描画部は、複数の閾値によって、前記変動の乖離度をランク分けし、ランク毎に異なる配色で前記変動を示すグラフを描画する、請求項１５に記載の異常原因推定装置。
17. 前記グラフ描画部は、前記基準データの最大値、最小値、および平均値を示すグラフと、前記解析データの最大値、最小値、平均値を示すグラフとを、異なる配色で描画する、請求項１５または１６に記載の異常原因推定装置。
18. 前記グラフ描画部は、正規化された前記規格上限値、前記規格中心値、および前記規格下限値に対応する直線をさらに描画する、請求項１５から１７のいずれかに記載の異常原因推定装置。
19. 入力装置から対象とする品種および生産ロットに対する工程管理データ値を含む工程追跡全データと、規格を満たす前記工程管理データ値の範囲を規定する規格上限値および規格下限値とその中心値である規格中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得する工程追跡全データ取得工程と、
    前記工程追跡全データから、所定の検査項目の前記工程管理データ値の標準偏差に基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して基準データとして設定し、前記基準データおよび前記規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、前記基準データに設定された前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡基準データを設定する工程追跡基準データ設定工程と、
    前記工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して解析データとして設定し、前記解析データおよび前記規格値データに基づいて、前記工程管理項目毎に、前記解析データに含まれる前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡解析データを設定する工程追跡解析データ設定工程と、
    前記工程管理項目毎に、前記基準データに対する前記解析データの変動を計算する変動計算工程と、
    前記変動を示すグラフを表示装置に描画するグラフ描画工程と、
    を備える、異常原因推定方法。
20. コンピュータに、
    入力装置から対象とする品種および生産ロットに対する工程管理データ値を含む工程追跡全データと、規格を満たす前記工程管理データ値の範囲を規定する規格上限値および規格下限値とその中心値である規格中心値との少なくとも一方を含む規格値データとを取得する工程追跡全データ取得工程と、
    前記工程追跡全データから、所定の検査項目の前記工程管理データ値の標準偏差に基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して基準データとして設定し、前記基準データおよび前記規格値データに基づいて、工程管理項目毎に、前記基準データに設定された前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡基準データを設定する工程追跡基準データ設定工程と、
    前記工程追跡全データから、所定の品種および生産ロットの少なくとも１つに基づいて、前記工程管理データ値を選択取得して解析データとして設定し、前記解析データおよび前記規格値データに基づいて、前記工程管理項目毎に、前記解析データに含まれる前記工程管理データ値を正規化した値からなる工程追跡解析データを設定する工程追跡解析データ設定工程と、
    前記工程管理項目毎に、前記基準データに対する前記解析データの変動を計算する変動計算工程と、
    前記変動を示すグラフを表示装置に描画するグラフ描画工程と、
    を実行させる異常原因推定プログラム。

Images