JPH05181875A - リアルタイム統計的工程監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数パラメータを持つ生産工程の注意を要す
る工程パラメータをコンピュータを利用して識別する。 【構成】 複数のパラメータを持つ生産工程において、
不適合製品の生産，適合製品の生産性の低下または他の
生産効率の低下に関与するパラメータを、大きな人的労
力の増加を要さずに適切に識別するために、工程監視装
置１０は、生産工程に関連する選択された工程変数をリ
アルタイムで１ないし複数の統計的分析により分析する
リアルタイム統計的分析器２４と、いずれかの工程変数
が複数の基準値のいずれかを外れた場合にこれを表示す
る端末器３０と、変数が前記基準値を外れる原因となっ
たすべての工程を識別する手段と、生産工程を運転およ
びリアルタイムの統計分析を随意に継続可能としなが
ら、識別された工程変数の統計的履歴を表示する手段と
によって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、種々の生産作業にお
いて使用されるコンピュータを用いた工程監視装置に関
するものである。特に、本発明は、統計的工程制御分析
を複数のパラメータを持つ生産作業に連続的に適用し
て、その結果を人間が読取り可能な形式で作業と並行し
てリポートする装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】すべての製品の生産は、第１の組成およ
び形状の材料を第２の形状および組成に変更するための
少なくとも１つの工程を含んでいる。こうした工程また
は処理のそれぞれは、第２の形状または組成を得るため
に、第１の組成および形状の材料に、１ないし複数の力
を加え、若しくは物質またはエネルギを当該材料に付加
しまたは当該材料より除去することを含んでいる。一般
に、製造工程は、最終製品を得るために、初期の材料の
組に、数百または数千でないとしても、数十の個別の基
本的な処理を行う非常に複雑なものとなっている。例え
ば、材料体を所定時間加熱する基本的な処理、または特
定のサイズおよび深さで材料体に孔を形成する基本的な
処理によって、中間段階形状または最終形状が得られ
る。

【０００３】製品全体の均一性が求められる場合には、
各個別の基本的処理において出来る限り均一性を保持す
ることが望ましい。今日の品質管理理論は、各個別の基
本的処理における変化が生じること、および製品の誤差
の許容範囲を規定するための公差を設けなければならな
いことを認めている。ある種の個別の基本的処理におけ
る許容変化が比較的大きなものとなると、他の処理にお
ける許容変化は非常に小さくしなければならない。さら
に、個別の基本的処理における変化は統計的な分析の対
象とすることが出来ることが認識される。こうした分析
は、非不規則変化を生じている工程を識別するととも
に、材料密度等の当然予測される変化等の修正不能な原
因によって生じた変化を判別する。例えば、すべての非
不規則性変化は、工具の摩耗あるいは緩み、同期タイマ
の同期不良等の修正可能な原因によるものと仮定され
る。

【０００４】選択された個別の基本的な処理を監視する
ために、例えば深さ，直径，孔が形成された表面に対す
る角度，その孔を包囲する面の色等の個別の基本的処理
の正常な完了に直接関連した１ないし複数の計測可能な
値または属性の識別のみが必要となる。適当なゲージが
各測定可能な特性に適合され、当該処理後の製品の流れ
に適用される。ある種の状態においては、製品の流れよ
り適当にサンプリングを行うことにより、統計的な分析
を行うための充分な情報を得ることが出来る。サンプリ
ング数が適切に増加されると、統計的な分析により、修
正可能な原因によって生じる変化の識別をより正確に、
より適時に行うことが出来るようになる。サンプリング
された製品のみを分析するのではなく、すべての処理さ
れた製品に対して測定を行うことによって、最も正確な
分析が行われる。実際上、手作業による測定および測定
結果の統計的な分析は、多大な労力を要し、遅延を生じ
て生産工程を大幅に遅らせるので、通常不可能である。

【０００５】コンピュータが、この工程の変化量の測定
および評価を支援するために用いられるようになって来
ている。所定の製品の流れが、ゲージおよび各ワークピ
ースを同一の方法で操作して、各時点においていかなる
数の選択された測定をも行うことが出来るコンピュータ
制御ロボットの支援による特定の測定作業の対象となり
得る。生産処理を行う装置に付加的なゲージを設けて、
製品の属性によるのではなく、直接その工程パラメータ
を反映させるようにすることも可能である。行われた測
定結果を反映する各ゲージの出力は、通常「タグ」と呼
ばれる選択された測定の識別情報とともに同一のコンピ
ュータまたは他のコンピュータのデータベースに供給さ
れる。データベースは、製品の流れに先立って位置する
工程の多くのパラメータに関する数値分析を行う選択さ
れたプログラムによって処理される。こうしたプログラ
ムの出力は、制御チャート，生産記録テーブル、あるい
はビデオディスプレイ等の人間が知覚できる形式で表現
されることが好ましく、こうした出力は、生産工程の責
任者が検査することが出来る。制御チャート，生産記録
テーブル等に示された問題を識別して、修正作業を行う
ことが出来る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これはすべてを手作業
で行う場合に比べて大幅に改良されたものとなるが、し
ばしば、生産作業者が制御チャートや生産記録テーブル
を検査，解析して適時に修正作業を行うための時間が短
すぎるという問題が生じる。これは、それぞれが制御チ
ャートや生産記録テーブルを生成する多くの個別の基本
的処理を監視する場合に、特に問題となる。この場合、
生産作業者は、問題を識別するために多くの制御チャー
トまたは生産記録テーブルの中からいずれを検討すべき
かを識別しなければならないという重大な問題に直面す
る。このことは、工程のエラーの識別に遅れ時間を生じ
る結果となり、これによって工程の修正に遅れが生じ
て、大量の不良品を生じる結果となる。

【０００７】したがって、本発明が解決しようとする中
心的な課題は、速やかに人間の注意を引き付ける必要が
あり、さらには処置を要する工程をリアルタイムに識別
することである。すなわち、所定の生産工程の数百また
は数千の種々のパラメータの中から、各瞬間において人
間の注意が必要なパラメータを識別することにある。他
の工程パラメータは、正常状態を示しており、正常状態
のパラメータを人間が検査しても、工程あるいは製品に
大幅な改善がなされる可能性は非常に低い。したがっ
て、本発明の目的は、複数パラメータを持つ生産工程の
注意を要する工程パラメータをコンピュータの支援によ
り識別することにある。本発明のもう１つの目的は、生
産工程において、適時の処置を行うために識別された問
題を人間が迅速に判断できるようにコンピュータ支援に
よる識別の伝達を行うことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】複数のパラメータを持つ
生産工程において、不適合製品の生産、適合製品の生産
性の低下または他の工程エラーに関与するいかなる増加
因子をも、大きな人的労力の増加を要さずに迅速に識別
するために、本発明による工程監視装置は、生産工程に
関連するすべての選択された工程変数をリアルタイムで
１ないし複数の統計的分析により分析する手段と、いず
れかの工程変数が複数の基準値のいずれかを外れた場合
にこれを表示する手段と、前記基準値を外れるいずれの
工程の原因をも識別する手段と、生産工程の運転とその
リアルタイムの統計分析とを随意に継続させながら、識
別されたいずれの工程変数の統計的履歴をも表示する手
段とによって構成される。

【０００９】本発明の全体的な特徴は、大量の生産変数
の統計的な分析を継続的に行うコンピュータシステム
に、人間の評価または工程への介入を必要とする変数を
識別し、注意を促す手段を設けたことにある。この全体
的な特徴は、こうした装置の使用者を、現に使用者の注
意を必要とする情報を検出するために、大量の余計な情
報をスクリーンに表示する必要から解放する効果があ
る。

【００１０】本発明によれば、それぞれが複数のパラメ
ータを持つ生産工程は、データ単位をリアルタイムに検
査することによって監視されており、各データ単位は、
その生産工程のパラメータの内の１つの現在の状態を示
す数値指標とそのパラメータを識別するタグとを有す
る。本発明の方法は：あらかじめ特定されたタグを持つ
すべてのデータ単位に関して同一のタグを持つすべての
データ単位を、各タグについて選択的に大きさを変化さ
せることが出来る数値指標のグループにグループ化する
工程と；前記グループ化手段によってグループ化された
数値指標のそれぞれのグループを検査して、それら数値
指標に含まれる選択された統計的パターンを認識すると
ともに、認識されたそれぞれのパターンが認識結果を示
す結果値を出力する工程と；複数のレジスタに結果値を
収容する工程であって、各レジスタは単一の特定タグを
有する単一の認識されたパターンに関する結果値を受容
する工程と；レジスタに各結果値が与えられた後に、各
レジスタの内容を当該レジスタに関して選択された基準
値と比較して、いずれかの統計的パターンの重要性を示
すために出力にその比較結果を供給する工程と；識別さ
れた数値指標の統計的に重大なパターンを示すいずれか
のレジスタの比較結果の信号を生産工程の少なくとも１
つのコントローラに供給する工程であって、その信号
は、パターンの重大性の表示および関与する生産工程パ
ラメータを有し、人間による評価および必要に応じた人
間の生産工程への関与を可能とする工程と、を有する。

【００１１】本発明の特徴の１つは、生産工程の各パラ
メータを、リアルタイムでいかなる数の統計的検査に関
しても評価出来るようにする統計的分析機能を設けたこ
とにある。統計的検査は、生産工程から収集されたデー
タの個別の点の評価と、選択された大きさのグループの
評価の双方に使用することが出来る。この特徴は、生産
工程がそれに関して設定された限界に接近しまたは限界
を越えたことを適時に識別出来るばかりではなく、生産
工程において非統計的挙動が生じている状態を識別する
ことも出来る。こうした非統計的な挙動は、通常、注意
を要するがしばしば隠されて検出不能な問題の進行を示
すものである。

【００１２】本発明のもう１つの特徴は、こうした非統
計的挙動の検査結果を格納する特別なレジスタを使用す
ることにある。各レジスタの内容は、各検査の完了時に
更新され、それによって各レジスタが生産工程パラメー
タの特定の統計的検査の現在の状態および至近の履歴を
確実に反映するものとなる。こうしたレジスタへの各エ
ントリによって、レジスタの内容はあらかじめ設定され
た基準値と比較され、観察された非統計的挙動の重大性
が評価される。この重大性の評価はコンピュータにより
人間が評価し、工程への介入の要する生産工程変数に注
意を喚起しつつ、重要でない装置のエラーをスクリーン
表示から除外することを可能とする。

【００１３】本発明のさらに、もう１つの特徴は、装置
の使用者に対する情報表示にウインドウ警報を使用し
て、使用者が検査のためにいずれのデータおよび対応す
る統計的分析をも随時選択し得るものとする。装置は、
さらに、従来型の処理情報および、比例，積分および微
分制御装置を含む制御と一体化することが出来る。ウイ
ンドウ表示の特徴において、生産工程の現在の状態をア
イコン表示する手段が使用される。このアイコン表示
は、煩雑さを最小として、生産システムの操作者が迅速
に判読出来るものである。ウインドウ表示の特徴は、他
の現在行われている作業または装置の使用者によって行
われている分析を中断することなく、警報情報を与える
ことを可能とすることにある。さらに、警報表示は、端
末毎に選択的に行うようにプログラムすることができ、
各端末が選択された警報情報のみを表示するように構成
することが可能であり、これによって、与えられる情報
に関心があるかまたは関心を持つ可能性のある使用者に
警報情報を与えることが出来る。

【００１４】本発明の付加的な特徴および利点は、現段
階において発明の実施に最適な実施例を示す本発明の好
適実施例の説明より、当業者において明らかとなろう。
なお、詳細な説明においては、添付図面を参照するもの
とする。

【００１５】

【実施例】本発明による生産工程監視装置１０は、図１
に示されている。装置１０は複数のデータ供給源１２に
接続されている。図示の各データ供給源１２は、特定の
データ検出点において、長さ，温度，色，重量等の特定
の生産パラメータを測定するセンサとすることが出来
る。また、各データ供給源１２は、複数の処理パラメー
タのデータ検出点に多数の測定装置を配設した、例え
ば、蒸留器，押出機等の製造装置の一部とすることも可
能である。勿論、データの手動入力装置もデータ供給源
１２とすることが出来る。データ供給源１２は、単一の
製造プラント中の製造ラインであって、特定の部品また
は部品の組を製造する、あるいは多数の工程を有する単
一の生産ラインの一部分または部署を製造するそれぞれ
の製造ラインとしての複数の生産サイト１４にグループ
化して配置される。なお、以下の説明においては、装置
１０およびその動作の理解を容易とするために特定の実
施例について説明するが、本発明の工程監視装置１０
は、広範囲の製造工程に適合するものである。

【００１６】各生産サイト１４に設けられている各デー
タ供給源１２は、特定の生産サイト１４において行われ
る製造工程に関連する１ないし複数の生産パラメータに
関する出力１６を有している。出力１６は、ヒューレッ
ト・パッカード社のシリーズ９０００(Hewlett-Packard
Series 9000) 、ディジタル・イクイップメント(Digit
al Equipment) 社のＶＡＸ／ＶＭＳまたはこれらと同等
の汎用コンピュータ２０に接続される。コンピュータ２
０の中央処理装置２２は、データ入力制御部１８、リア
ルタイム統計的分析器２４、操作データベースメモリ部
２６および出力信号管理部２８のそれぞれ異なる機能部
分として示されている。

【００１７】データがデータ入力制御部１８に入力され
ると、入力されたデータは連続的にリアルタイム統計的
分析器２４に導入され、この分析器２４によってリアル
タイムに１ないし複数の統計的分析が行われる。すなわ
ち、統計的分析は、データの連続的な供給によって行わ
れるものである。統計的分析器２４のより詳細な説明
は、図２に関して後述する。統計的分析の結果および初
期データは、操作データベースメモリ部２６に格納され
る。所定の初期データおよび有意の統計的分析結果は、
さらに出力信号管理部２８に供給される。

【００１８】いずれかの検出点における生産パラメータ
が、統計的に大きな量でいずれかの該当する基準値を外
れた場合には、出力信号管理部２８が信号を発生し、Ｌ
ＡＮまたは他のネットワーク３２を介して、当該信号の
トリガとなった初期データを供給した特定の生産サイト
１４のデータ供給源１２の直近に配設された１ないし複
数の端末器３０に信号を供給する。これによって、該当
する生産工程の近傍の、当該工程の機能を管理する作業
員が、即座に状況を判断して、必要に応じて処置を講じ
ることが出来るものとしている。出力信号管理部２８
は、好ましくは、統計的に重大な事象が示されたすべて
の状況を、あらかじめ設定された基準値に基づいて検査
して、いずれかの所定の検出点におけるより重大な状態
または故障のみに関連する信号を発信する。出力信号管
理部２８より送信される信号は、工程パラメータまたは
状態が変更されるまで、または生産パラメータまたは状
態に関連するデータを評価する統計的な基準値が確立さ
れるまで継続されることが望ましい。こうした信号の好
適な形式は、検出点または関連する複数の検出点、およ
び生産パラメータの状態または故障の性質および重要度
に関する情報を含むものである。好適な表示形式は、特
定の工程に従事する適当な操作者が迅速に判読できるア
イコン形式を用いて表示ウインドウに情報を表示するも
のである。アイコンの表示形式は、選択された複数の検
出点を示すものであることが望ましく、特定のアイコン
の選択は、検出された事象の重要度または検出された事
象の数に基づいて行われる。単一のアイコンによって複
数の状態を表示できるようにして、表示により占有され
るディスプレイスペースを最小とするために、非排他階
層型表示システムが採用される。

【００１９】端末器３０は、生産サイト１４に直接隣接
して配置された適当数の複数の端末器であり、適当なリ
ンク４４によって結合された、周知の比例，積分および
微分制御系等の機械制御のための付加的なプログラムを
含むことが出来る。例外的な工程エラーが検出される例
外的な状況においては、出力信号管理部２８は、警報あ
るいは停止信号を発生して、１ないし複数の生産サイト
の製造装置に直接接続された１ないし複数の出力ライン
３６へ供給する。

【００２０】出力信号管理部２８から端末器３０の１つ
に送信される信号が、技術および生産管理部門におい
て、好ましくは作業員によって操作される端末器３４に
も送信されるように構成することも可能である。こうし
た信号は、この種の部署における工程の設計変更に必要
なまたは望ましい適時のまたは事前の生産工程全体に関
する稼働情報源として使用される。端末器３４は、警報
基準値、他のパラメータ判定基準値、および装置のリア
ルタイム統計的分析器部２４および信号出力管理部２８
の設定の変更を可能とする所要の管理機能を備えている
ことが望ましい。また、端末器３４は、リアルタイム統
計的分析器部２４により分析される工程パラメータの変
更、およびそれぞれの特定データ検出点または同様に設
置された複数のデータ検出点の組からのデータに関して
行われる統計的分析の分析精度特性を変更することが出
来るようにすることが好ましい。リアルタイム統計的分
析器部２４および信号出力管理部２８の機能動作は、図
２の説明によってよりよく理解されるであろう。

【００２１】種々のデータ供給源１２から入力される種
々のデータの流れは、データ入力制御部１８に供給さ
れ、このデータ入力制御部１８においてデータの流れ
は、必要に応じてバッファリングされ、入力データの単
一の流れとして、統計的分析器部２４に供給される。各
データ単位は、監視する生産工程のパラメータの１つの
現在の状況を示す数値情報と、当該製造工程における特
定のデータ検出点を識別するタグとを含む形式とするこ
とが好ましい。入力される各データ単位のタグは、タグ
に含まれた識別情報を使用して各データ単位に関して行
うべき統計的分析を決定するタグ読取器３８によって読
み取られる。実行される統計的分析は、端末器３４から
統計的分析器部２４に与えられた指令に基づいてプログ
ラムされる。これらのあらかじめ設定された指令に基づ
いて、タグ読取器３８は、データを１ないし複数の出力
４０，４２に供給する。出力４０は、直接に検査手段５
０に接続されており、対応する判定値入力５２によって
条件付けされた判定値に関してデータ単位の数値指標が
判定される。判定結果は、監視される製造工程のパラメ
ータの１つの現在の状態を示すもので、例えばパラメー
タの指標が、設定された制御限界値よりも高いか、低い
かを示す。

【００２２】タグ読取器３８の出力４２は、グループ化
手段４６に接続されており、グループ化手段４６は、和
を演算するか、または同一のタグを持つ各グループのデ
ータ単位の数値指標をグループ化する加算レジスタで構
成することが出来る。加算されるグループの大きさ、ま
たはグループ化手段４６によって形成されるグループの
大きさは、端末器３４から統計的分析器部２４にあらか
じめ与えられる指令に基づいて、各グループ化手段４６
に関して選択的に変化し得る。必要に応じて、同一のタ
グを持つデータ単位から異なる大きさのグループを形成
するのに１以上のグループ化手段４６を設けることも可
能である。

【００２３】すべてのグループ化手段４６は、グループ
化された数値指標の統計パターンを認識するためのパタ
ーン認識手段５４に接続される。これは、各グループ化
手段４６が１ないし複数の演算手段４８に接続されるこ
とによって達成される。各演算手段４８は、各グループ
の大きさがあらかじめ選択したグループの大きさに達し
たときに、各グループの数値指標の中央傾向値を計算す
る。演算手段４８は、例えば、あらかじめ選択された大
きさに達した各グループの数値指標の各和の平均値を算
出する手段で構成することが出来る。他の中心傾向値の
計算方法を用いることも可能であり、例えば、パラメー
タのいかなる大きさのグループにおいても得られる数値
範囲を識別することによっても得ることが可能である。
また、範囲の識別は、同一組の値についてパラメータの
最大値および最小値を識別するために使用してもよい。
なお、当業者において、平均値からの標準偏差の決定等
を含む多くの統計的評価方法を使用することが出来るこ
とが理解されるであろう。

【００２４】各演算手段４８の出力は、対応するパラメ
ータの選択された統計パターンを示す判定値入力５２に
よって条件づけられた判定値に対するデータ単位の特定
のグループに関して算出された中心傾向値の判定を行う
検査手段５６に接続されている。この検査の結果は、監
視される工程のパラメータの１つの現在の状態を示して
いる。例えば、この判定結果は、最近のｎ個のデータ単
位の平均値があらかじめ設定され予測されている動作平
均および／または標準偏差に含まれるか否かを示すもの
となる。判定結果は、通常単に１，０，−１という結果
値で示され、この結果値は、検査手段５６または５０の
一方のみより判定値を受ける少なくとも１つのレジスタ
５８に供給される。レジスタ５８は、所望の数の結果値
を格納するためにいかなる大きさに選択してもよい。こ
の要領で、レジスタ５８は監視する工程のパラメータの
１つの現在の状態を示すだけでなく、パラメータの履歴
をも示すものとなり、この履歴の長さはレジスタの容量
に応じて定まる。

【００２５】レジスタ５８の内容は、データ単位の統計
的分析器部２４への各入力に応じて検査される。この場
合、レジスタ５８の内容の検査は、レジスタの内容を、
レジスタ標準値入力６０によって各レジスタに与えられ
る標準値と比較することによって行われる。この比較動
作は、比較手段６２によって行われ、比較手段６２は、
パラメータの指標が、傾向値，循環値，階層値等を示す
か否か等の重要な統計パターンの挙動の検出結果を示す
出力６４に発生する。

【００２６】出力６４は、出力信号管理部２８に接続さ
れており、好ましくは、選択された順に順位付けされ
る。この順位は、各工程パラメータの種々の発生する可
能性のある統計パターンの相対的重要度を反映する。相
対的重要度の順序は、端末器３４より入力６６を介して
プログラムすることが出来る。出力信号管理部２８は、
統計的に重要な事象の発生を示す各パラメータの相対的
重要度の最も高い比較結果を選択して、出力３２に検出
された統計パターンおよびデータ検出点の重要性を示す
信号を発生し、人間による工程の評価および必要に応じ
て製造工程への介入を可能とする。好ましくは、特定の
工程を担当する適当な作業者によって迅速に判読できる
非排他的アイコン表示の形状が使用される。より好まし
くは、アイコン表示形式は、選択された形状および色の
アイコンが選択された複数の検出点の選択された状態を
示し、特定のアイコンの選択は、検出された事象の重要
度または検出された事象の数に基づいて行われる。市販
のウインドウ表示装置を用いて、表示の煩雑さ、および
表示によるスクリーンの占有面積を最小とするととも
に、作業者に対する効果を最大とすることが出来る。統
計的パターンが異常な工程エラーの発生を示している場
合、出力信号管理部２８は、警報若しくは停止信号を発
生して、１ないし複数の選択された生産サイトの製造装
置に直結された１ないし複数の出力ライン３６へ供給す
る。

【００２７】なお、当業者において、データが供給され
る検出点が比較的少なく、生産率が所定の限界以下に調
整される場合には、二つの連続的なレベルの値を記憶，
判定することを含む所要の統計的分析を標準的な関係デ
ータベースを用いて出力信号管理部のポーリングによっ
て行うことが出来ることが理解されるであろう。しか
し、入力データの増加によって、処理量および複雑さが
増大するので、標準の参照テーブルの検索により、新た
な情報の処理率が制限される。これにより、工程を検査
する範囲，頻度が、本来望ましい範囲および頻度を下回
らざるを得なくなる。この欠点を解消するために、好適
なデータベースは、参照テーブルを使用する代わりに、
メモリ常駐型のデータベースの規定時に使用者によって
特定される好適な質問経路を用いる。このようなデータ
ベースシステムの例としては、インディアナ州インディ
アナポリスのオートメイテッド・テクノロジー・アソシ
エイツ社(Automated Technology Associates) より入手
可能な“ＡＴＡＢＡＳＥ”がある。

【００２８】好適実施例の実体関係データベースは、一
般に実体と呼ばれる二つの異なる形式のデータ格納フィ
ールドによって構築される。二つの異なる種類の実体
は、「キー」および「アイテム」と呼ばれる。キーフィ
ールドは、各々独自のデータエントリ群を持つフィール
ドである。キーフィールドの一例は、特定の製造工程に
より製造される製品に付与される連続番号のリストを備
えたものである。同一の工程において、同一の連続番号
を持つ製品は二つ存在しないので、連続番号のリストを
持つフィールドは、各エントリが独自のものとなる。好
適実施例の実体関係データベースにおいては、すべての
キーフィールドが、フィールドへのエントリがされた時
点でソートされる。したがって、キーフィールドのエン
トリによって順に並べられた配列またはフラットファイ
ルが形成され、これに対する検索はすべてのエントリを
読みとることなく、バイナリー検索により所望のエント
リを検出することが出来るものとなる。一方、アイテム
フィールドは、独自性を要しないエントリを格納するも
のである。アイテムフィールドの一例としては、それぞ
れモデル番号を持つ多数の部品を製造する場合に、製造
順序によって製造される部品のすべての部品番号のリス
トを備えたものがある。アイテムフィールドは、通常同
一フィールドの他のエントリのコピーであるエントリを
有しているので、アイテムフィールドの読出アクセス
は、他のフィールドを経由して行わなければならない。

【００２９】すべての実体データは、データベース構築
時に規定された関係で相互に関連付けられている。それ
は、基本的な二つの関係、すなわち、一対一の関係と一
対ゼロの関係（これは一対多数の関係（ここで多数はゼ
ロを含むすべての値）とすることも出来る）である。一
対一の関係の例は、製品の連続番号とその連続番号が与
えられた各製品の製造完了日時との関係である。また、
一対多数の関係の例は、特定の生産現場において製造さ
れる部品のモデル番号と連続番号との関係である。すな
わち、各部品は単一のモデル番号と単一の連続番号とを
有しているが、ｎ個の部品群は、０からｎの連続番号を
有する一方、ｎ個のモデル番号を有している。

【００３０】前述の直接的な関係に加えて、連鎖関係が
形成される。すなわち、フィールドＡが、フィールドＢ
と一対一の関係を有し、フィールドＢがフィールドＣと
一対一の関係を有していたとすると、フィールドＡは、
フィールドＣに対して一対一の関係を持つことになる。
フィールドは、これらの実体関係をもって論理構造に形
成され、構造中に質問経路の構築を可能とする。一旦こ
のような関係が構築されると、データベースに格納され
たデータは、迅速かつ容易にアクセス出来るものとな
る。例えば、連続番号フィールドとモデル番号フィール
ドとの関係が前述のように設定されると、特定の部品の
連続番号が分かれば、そのモデル番号が迅速に識別でき
ることが、容易に理解される。これと反対に、特定の部
品群が共通のモデル番号を有すると分かっている場合に
は、グループ内のすべての部品の連続番号のリストを迅
速に識別することが出来る。実体関係データベースにお
いて許容されないフィールド間の関係は、いわゆる「多
数対多数」の関係である。これは、単にこのシステムで
は必要とする情報検索を行うための充分な情報が得られ
ないためである。

【００３１】グラフィック的に実体関係データベースを
表現するために、フィールドは、ボックスまたは風船で
示され、各ボックスまたは風船には単一の変数または指
標に関する情報がソートされた、または順に並べられた
フラットファイルと考えられる単独の実体ファイルが格
納される。一重矢印は、矢印方向に存在する一対一の関
係を示し、二重矢印は矢印方向の一対多数の関係を示し
ている。これら二つの関係は、例えば図３のモデル番号
と連続番号との間の矢印のように、一方向の一重矢印と
他の方向の二重矢印とで組み合わせて示される。すなわ
ち、すべての部品の連続番号は、フィールド７０にリス
トされ、フィールド７２には単一のモデル番号が格納さ
れる。したがって、モデル番号を格納するフィールドに
向かう矢印は、一重矢印７４となる。しかしながら、フ
ィールド７２にリストされる各モデル番号にはフィール
ド７０にリストされたすべての連続番号が関連するの
で、二重矢印７６で示される。

【００３２】本発明によるリアルタイム生産工程監視装
置に実際に必要なデータの検索準備状態を達成するため
に、所望の質問経路を形成するためにフィールドを規定
するいくつかの付加的な関係を使用することが望まし
い。フィールドを規定する付加的な関係は、他の二つの
フィールドのエントリを相関させる連関リストの形式で
あり、他の二つのフィールドは、実体フィールドまたは
他の関係規定フィールドで構成することが出来る。すべ
ての連関リストは、好ましくは、内部的に「二重連関リ
スト」として構築され、順序づけされた配列中の二重連
関リストのそれぞれには値が挿入されて、いずれの方向
にも関係情報の検索が行えるように構成される。したが
って、連関リストは、実体フィールドまたは他の関係規
定フィールドで構成することが出来る他の二つのフィー
ルドの各エントリを間接的にアドレスする。このような
エントリの特別のアドレス方法によって、データエント
リ時に特定される個別データと最小の検索動作によって
検索される個別データとの間の直接的な機能関係の形成
が可能となる。なお、検索はバイナリー検索によって行
い、連関リストのすべてのエントリの読取りを不要とす
ることが望ましい。

【００３３】データフォーマット、エントリの最大数お
よび各エントリの最大サイズ等の通常のフィールド規定
概念に加えて、付加的な関係規定フィールドに関しては
二つの付加的な概念が基本となる。すなわち、この付加
的な二つの概念は、「に所有される(owned by)」および
「に向けられている(points to) 」という概念である。
なお、付加的関係規定フィールドが、データを格納する
ものではなく、実体フィールドのデータセット間の関係
を規定するものであることを理解するのが重要である。
１つのフィールドは、それが実体フィールドであれ付加
的関係フィールドであれ、１つの所有者に所有されると
ともに、多数の他のフィールドを所有することが出来
る。この所有関係の概念は、前述したモデル番号のリス
トを格納したアイテムフィールドの例を考えることによ
って最も良く理解される。前述したように、アイテムフ
ィールドは、通常同一フィールド内に他のフィールドの
複写であるエントリを有しており、したがって、アイテ
ムフィールドの検索アクセスは他のフィールドを介して
しなければならない。すなわち、すべてのアイテムフィ
ールドは所有者フィールドを有しており、検索アクセス
はこの所有者フィールドを介して許可される。好適実施
例による実体関係データベースにおいては、すべてのフ
ィールドが所有者フィールドを持つことは出来ない。例
えば、すべてのアイテムフィールドは所有者フィールド
を有しているが、他の実体フィールドはいずれも所有者
フィールドを持つことが出来ない。

【００３４】これに幾分関連する「に向けられている」
という概念は、付加的関係規定フィールドのみに制限さ
れており、いかなる実体フィールドにも使用されない。
「に向けられている」の機能は、第１のフィールドと第
２のフィールドの間に存在する一対一または一対多数の
関係を意味する。すなわち、こうした関係が存在すると
きに、第１のフィールドは第２のフィールドに向けられ
ている。所定のフィールドは、単一のフィールドを指向
することが出来るが、２以上のフィールドを指向するこ
とは出来ない。一方、所定のフィールドは、他の多数の
フィールドから指向されることができる。簡単な例は、
部品の連続番号を格納する第１のキーフィールドと単一
の製造ラインの生産工程によって部品が完成された日時
を格納する第２のキーフィールドとの関係である。双方
のデータセットの各エントリは、同一エントリが存在し
ない独自エントリであり、外部的に規定されるが、依然
として２つの間には関係が存在している。好適実施例に
よる実体関係データベースにおいて、一方が部品の連続
番号から完成日時への関係に関する関係規定フィールド
を構成し、必要であれば、完成日時から部品の連続番号
への関係を規定する他の関係規定フィールドをも構成す
る。図３の各関係規定フィールド７８は、単にキーフィ
ールドに所有された連関リストであり、他のキーフィー
ルドを指向している。すべての連関リストは、二重連関
リストとして内部的に構築されることが望ましいので、
２つの連関リストを別個に構築することは、キーフィー
ルドの関係が一対一の関係である限りは不要であるが、
関係が一対多数の場合には別個に形成することが必要と
なる。この連関関係は、想像以上に複雑なものとなるこ
とが多い。したがって、質問経路を注意深く検討，設計
することが必要であり、生産工程の実際の動作を反映す
るデータの検査結果に基づいて質問経路を継続的に改善
することが望ましい。また、このような継続的な改善に
は、前述した多数の基本的実体および関係の一般的に使
用される使い勝手のよい短縮標記としての、いくつかの
組み合わされた動作のシンボルを適用することも同様に
推奨される。

【００３５】図４は、本発明による生産工程監視を行う
ための、好適実施例による実体関係データベースの用法
を示す概略図である。種々の生産サイト１４に関する情
報は、キーフィールド８０に格納され、一方種々のデー
タ供給源またはデータ供給部１２に関する情報はキーフ
ィールド８２に格納される。２つのキーフィールド８０
と８２との関係は、非排他連関リスト８４によって特定
される。この非排他連関リスト８４は、生産サイト１４
とデータ供給源または供給部１２との間に存在する一対
多数の関係を規定するポインタによってリンクされた連
関リストで構成される。種々の検出点１６より得られる
情報は、キーフィールド８６に格納される。この情報
は、各検出点キーフィールド８６に所有されるアイテム
フィールド８８に特定された基準値および履歴に基づく
統計的分析に使用される。供給部の情報を格納するキー
フィールド８２と検出点フィールド８６との間の関係
は、連鎖キーフィールド９０によって特定される。この
連鎖キーフィールド９０は、複数のアドレスの順序づけ
られた相関リストで構成される。なお、このアドレスは
検索可能であり、所望の情報を種々の方法でアクセスす
るために必要とされる。各検索アクセスには、関連付け
された連関リストが必要であり、最小でも２つのこうし
た連関リスト９２，９４が必要となる。統計的分析によ
って与えられる判定値の現在の履歴は連関リスト９６か
ら、一方、警報基準値は連関リスト９８から得られる。
連関リストに格納される値が検索され、その検索結果は
キーポインタ連関リスト１００，１０２によって事象記
録キーリスト１０４に格納される。なお、事象記録キー
リスト１０４は、図１および図２に関して説明した信号
管理を備えることが出来るものである。

【００３６】本発明による生産工程監視を行うためのよ
り完全な実体関係データベースの例が、図５に示されて
いる。見かけの複雑さにかかわらず、こうしたデータベ
ースによって規定される実体の関係は、対応する標準の
関係データベースを使用する場合のアクセスに比べて数
倍速い速度での所望データへのアクセスを可能とする。
説明を簡略化するために、図４および図５に共通のデー
タベースの部分には同一の参照符号を付すものとする。
図５に示すデータベースには、図４に示されていないい
くつかの特徴が示されている。例えば、生産サイトキー
フィールド８０に含まれるデータは、キーフィールド８
０に所有され、生産サイトの実際の説明的な名前を格納
するアイテムフィールド１０６を追加することにより、
より明確に規定される。生産サイトキーフィールド８０
は、生産サイト／検出点連鎖フィールド９０に、選択キ
ーフィールド１０８によって結合される。選択キーフィ
ールド１０８は、操作者、工程または製造位置等の特定
の選択された基準値によって複数の検出点の値および警
報のグループ化を可能とする。連鎖キーフィールド９０
における実際の関連付けは、連関リストフィールド１１
０の支援によって行われる。

【００３７】方法キーフィールド１１２は、それぞれが
装置による考慮，検討のために識別される特定の工程を
示す検出点の独自のセットを格納する。方法キーフィー
ルド１１２は、それぞれの所有している選択された工程
において使用可能なすべての方法のリストを規定する連
関リスト１１４によって選択キーフィールド１０８に連
関されている。連関リスト１１４によってこのようにリ
ンクされていれば、１ないし複数の選択によっていかな
る与えられた方法をも指定することが出来るものとな
る。キーポインタフィールド１１６は、所有する選択に
対して現在動作中の方法を規定する。キーポインタフィ
ールド１１６が、連関リスト１１４によって特定の選択
にあらかじめリンクされていない方法を指定することが
出来ないことは、明らかである。アイテムフィールド１
１８は、所有する方法フィールドをより明確に規定する
ために使用され、キーフィールド１１２中の各方法に実
際の説明的な名称を与える。キーフィールド１１２に格
納されている各方法は、検出点キーフィールド８６内に
規定されている１ないし複数の検査点によって形成され
るが、各検出点は、１つの方法について１つのみ格納さ
れる。各方法とそれらと関連づけられた検出点との関係
は、連関リスト１２０によって規定される。

【００３８】検出点キーフィールド８６に所有されるア
イテムフィールド８８は、いくつかの基準値および各検
出点に関連する情報を特定する。アイテムフィールド１
２２は、検査点キーフィールド８６において関連づけら
れた各検査点の説明的な名称を格納している。アイテム
フィールド１２４は、関連する検査点より与えられるデ
ータの外見上の限界である、いわゆるフライヤ(flyer)
限界を格納する。これらのフライヤ限界の範囲外のデー
タは、一般に装置によって破棄されるが、この破棄され
たデータを、適当な警報コードまたは警報メッセージを
出力信号管理部に与えるために使用することも可能であ
る。アイテムフィールド１２６は、各検査点の仕様限界
を格納する。一般に、仕様限界は、所望値としての中心
値および上限値，下限値の形式で与えられる。仕様限界
の範囲外でかつフライヤ限界の範囲内のデータは、装置
に保持され、適当な警報コードまたは警報メッセージが
出力信号管理部に供給される。アイテムフィールド１２
８は、各検出点から与えられるデータに関して行われる
中心傾向演算の限界を格納する。データは、アイテムフ
ィールド中の限界を用いて判別されるとともに、アイテ
ムフィールド１３０に特定された他の限界に関して検査
され、データベースの警報フィールド９８に特定された
制御警報を発生する。さらに、前述と同様に、適当な警
報コードまたは警報メッセージが出力信号管理部に供給
される。アイテムフィールド１３２は、妥当な工程変化
が予測される所望の許容範囲を規定する制御限界の内側
の限界の他のセットを格納する。

【００３９】アイテムフィールド１３４は、各検査点か
らのデータの統計的なグループ化のためのグループの大
きさを格納している。アイテムフィールド１３６は、各
検出点から供給されるデータを当該基準と容易に比較出
来るようにするために、供給されるデータを標準化する
ための各種の演算処理において使用されるスケール値お
よびオフセット値を格納する。アイテムフィールド１３
８は、各検出点に関連してデータベースに保持される値
の最大数を格納する。このフィールドに特定された値
は、すべての時点において見直しのために即座に使用可
能なデータ履歴の量を制限する機能を有する。なお、ハ
ードディスク等の恒久的な記憶装置を用いて、履歴デー
タを長期間保持することも当然可能である。アイテムフ
ィールド１４０は、特定の生産工程を監視するために各
検出点から供給されるデータに関して行うべき統計的分
析を特定する。最後に、アイテムフィールド１４２は、
使用可能な検出点形成オプションを格納する。このフィ
ールドは、装置の操作者がデータベースの変更を容易に
行うことが出来るようにするためのオンラインのプログ
ラム補助機能である。

【００４０】連関リストフィールド１４４は、キーフィ
ールド８６の各検出点をキーフィールド１４６の割当可
能な原因または事後動作コードとリンクさせる。キーフ
ィールド１４６内の各コードは、アイテムフィールド１
４８に格納されたメッセージのセットによってさらに表
現される。これらのメッセージは問題を表現し、必要と
する作業の変更を指示し、または１つの端末器３０の操
作者が、観察された問題または状態の性質を人間の言語
で理解できるようにするための他のメッセージを伝える
ことが出来るものである。このメッセージは、観察され
た問題または状態の重大性または重要性の表示と、人間
による評価、および必要に応じた介入を可能とする生産
工程パラメータを含んでいることが好ましい。好適実施
例においては、重大性は１種類の色で表示され、最も重
大な状態が適切な端末器３０のディスプレイ画面に赤色
で表示されるように構成する。人間が読みとり可能な他
のメッセージは、キーフィールド１５２の各警報コード
に関連づけられたアイテムフィールド１５０に格納され
る。警報コードは、各選択／検出点連鎖に関連付けられ
たフィールド１５４のすべての警報コードのポインタを
格納する連関リストフィールド１５４を介してアクセス
される。連関リストフィールド１５４は、装置によって
各検出点に関していずれの制御警報基準を使用すべきか
を決定するために使用される。関連アイテムフィールド
１５６は、以前に発生した統計的に重大な事象のコード
化された履歴を格納するために使用される。装置は連続
した工程状態において、信号または警報がいたずらに反
復して発生されるのを防止するためにこの履歴を使用す
る。実際の警報の表示は、特定の工程に関与する適当な
作業者が迅速に判読することが出来る非排他型アイコン
形式による別の市販のウインドウ表示によって行われ
る。アイコン表示は、階層構造を有し、選択された形状
および色の単一のアイコンが、選択された数の検出点に
おける選択された状態を表示出来ることが好ましい。な
お、特定のアイコンの選択は、検出された事象の重大性
または検出された事象の数に応じて行われる。市販のウ
インドウ表示装置は、表示の煩雑さおよび占有するスク
リーンスペースを最小とし、かつ操作者に与えるインパ
クトを最大とするために使用することが出来る。

【００４１】応答が得られない場合の現在の警報の存在
は、それぞれ制御警報および仕様警報の存在を監視する
２つのキーポインタフィールド１５８，１６０の一方に
よって示される。警報の消去は、キーポインタフィール
ド１６２によって制御され、一方、警報を含む重大な事
象の記録はアイテムフィールド１６４に保持される。フ
ィールド１６６は、各検出点において発生する可能性の
ある警報を、予期しない工程の挙動に割り当てられた原
因と関連づける。アイテムフィールド１６８，１７０
は、装置に現在表示されている種々の形式の警報の数を
示す単なるカウンタである。必要に応じて、他の情報フ
ィールドをデータベースに付加することが出来ること
は、容易に理解される通りである。また、ある種の状況
においては、図５に示す例のいくつかのフィールドが不
要となることも容易に理解される通りである。

【００４２】なお、本発明は、好適実施例および特定の
例に関して詳細に説明されているが、種々の変更，改変
を、本発明の精神を逸脱することなく、また特許請求の
範囲に示した要旨を変更することなく実施することが出
来るものである。

【００４３】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、人間に
よる注意が必要で、必要に応じて処置を要する工程のリ
アルタイムでの識別を行うことが可能となり、所定の生
産工程の数百または数千の種々のパラメータの中から、
各瞬間において人間が注意が必要なパラメータを識別す
ることが出来るものとなる。

【００４４】また、本発明によれば、複数パラメータを
持つ生産工程の注意を要する工程パラメータをコンピュ
ータの支援により識別することが可能となる。

【００４５】さらに、本発明によれば、生産工程におい
て、処置が必要な場合に適時に処置を行うことを可能と
するコンピュータ支援による識別の伝達を行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による生産工程を監視する装置のブロッ
ク図である。

【図２】本発明によるリアルタイム統計的分析装置のブ
ロック図である。

【図３】本発明の実体関係データベースにおいて使用さ
れる基本的な関連のいくつかを示す図である。

【図４】本発明の監視装置の操作実体関係データベース
の概略図である。

【図５】本発明の監視装置の好適な操作データベースの
詳細図である。

【符号の説明】

１２ データ供給源 １４ 生産サイト １８ データ入力制御部 ２４ リアルタイム統計的分析器部 ２６ 操作データベースメモリ ２８ 出力信号管理部 ３０，３４ 端末器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デヴィッド ジェイ．レイデン アメリカ合衆国・インディアナ州 46236・インディアナポリス・イースト セブンティナインス ストリート 10410 (72)発明者 トーマス エー．ペアソン アメリカ合衆国・インディアナ州 46038・フィッシャーズ・ガルフストリー ム コート 9818

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが複数のパラメータを持つ生産
   工程のパラメータの１つの現在の状態を示す数値指標と
   パラメータを識別するタグを備えたデータ単位の流れを
   リアルタイムで検査して生産工程を監視する装置であっ
   て：あらかじめ特定されたタグを持つすべてのデータ単
   位に関して同一のタグを持つすべてのデータ単位を、各
   タグについて選択的に大きさを変化させることが出来る
   数値指標のグループにグループ化するグループ化手段
   と；前記グループ化手段によってグループ化された数値
   指標のそれぞれのグループに関して動作して、数値指標
   の統計的パターンを認識するように構成され、それぞれ
   が単一の選択された統計的パターンを認識するととも
   に、認識結果を示す結果値の出力を有するパターン認識
   手段と；それぞれが選択されたパターン認識手段から結
   果値を供給される複数のレジスタと；該レジスタに各結
   果値が与えられた後に、各レジスタの内容を当該レジス
   タに関して選択された基準値と比較して、その比較結果
   をいずれかの統計的パターンの重要性を示すために出力
   に供給する比較手段と；識別された数値指標の統計的に
   重大なパターンを示すいずれかのレジスタの比較結果の
   信号と、パターンの重大性の表示および関与する生産工
   程パラメータを含む信号を、人間による評価および必要
   に応じた人間の生産工程への関与を可能とするために、
   生産工程の少なくとも１つのコントローラに供給する信
   号管理手段と、 によって構成したことを特徴とする複数パラメータを有
   する生産工程を監視するためのリアルタイム統計的工程
   監視装置。
2. 【請求項２】 前記パターン認識手段は、各グループの
   大きさがあらかじめ選択された大きさに達したときに数
   値指標の各グループの中心傾向値を算出する演算手段
   と、それぞれが単一のタグの数値指標または算出された
   中心傾向値を受けて、条件付きの判定値に対して検査を
   行うために、数値指標の統計的パターンを検出するとと
   もに、前記結果値の出力を有する複数の検査手段とを備
   えていることを特徴とする請求項１に記載のリアルタイ
   ム統計的工程監視装置。
3. 【請求項３】 前記比較手段の出力に結合された選択手
   段を備えて、各選択されたタグに関連づけられた複数の
   レジスタを、選択された順で順位付けする順位付け手段
   を有するとともに、前記信号管理手段が、信号手段によ
   る信号発生のために重大な統計的パターンの検出を示す
   比較結果を有する最上位に順位付けされたレジスタを選
   択するようにしてなることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のリアルタイム統計的工程監視装置。
4. 【請求項４】 重大な統計的パターンの検出を示す比較
   手段の出力に発生するすべての比較結果を記録して、後
   の見直しおよび分析のためにすべての重大な統計的パタ
   ーンを示す比較結果の履歴を形成する記録手段を有する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   リアルタイム統計的工程監視装置。
5. 【請求項５】 前記信号手段は、該信号手段で発生され
   る連続した対をなす信号を比較する信号比較手段を有
   し、該信号比較手段は非反復信号のみの出力を許容され
   るようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載
   のリアルタイム統計的工程監視装置。
6. 【請求項６】 前記信号手段は、生産工程のコントロー
   ラによる検査のために配置され、それぞれがコントロー
   ラによって選択された情報を表示するためのビデオスク
   リーンを含んでいる複数の端末と、特定の信号を複数の
   端末の内のいずれの端末に出力するかを選択する手段と
   を有していることを特徴とする請求項３ないし５のいず
   れかに記載のリアルタイム統計的工程監視装置。
7. 【請求項７】 前記信号手段は、さらに各選択された端
   末のビデオスクリーンにウインドウを形成し、検出され
   たパターンの統計的重大性およびこれに関与する生産工
   程パラメータを、人間による評価および必要に応じた生
   産工程への介入を可能とするために前記ウインドウに表
   示する手段を備えていることを特徴とする請求項６に記
   載のリアルタイム統計的工程監視装置。
8. 【請求項８】 前記ウインドウ形成手段は、コントロー
   ラによって選択されたいずれの情報をも、その検討およ
   び必要に応じた生産工程への介入の間にわたって表示す
   るために保持し、工程の作業中における生産工程の先行
   制御を可能にする手段を有することを特徴とする請求項
   ７に記載のリアルタイム統計的工程監視装置。
9. 【請求項９】 前記信号管理手段は、生産工程の前記コ
   ントローラが信号の重大性を迅速に理解し、関与する生
   産工程パラメータを迅速に識別出来るように、前記比較
   結果の信号の非排他型アイコン表示を形成する手段を有
   していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか
   に記載のリアルタイム統計的工程監視装置。
10. 【請求項１０】 前記アイコン表示形式は、単一の選択
    された形状および色のアイコンが、選択された数の検出
    点の状態を示すことが出来るように階層表示で構成さ
    れ、特定のアイコンの選択が、検出された事象の重大性
    または検出された事象の数に応じて行われることを特徴
    とする請求項９に記載のリアルタイム統計的工程監視装
    置。