Abstract
A batch Process has a multi-way data structure that consists of batch-time-variable axis, so the statistical modeling of a batch process is a difficult and challenging issue to the process engineers. In this study, We applied a statistical process control technique to the general batch process data, and implemented a fault-detection and Statistical process control system that was able to detect, identify and diagnose the fault. Semiconductor etch process and semi-batch styrene-butadiene rubber process data are used to case study. Before the modeling, we pre-processed the data using the multi-way unfolding technique to decompose the data structure. Multivariate regression techniques like support vector regression and partial least squares were used to identify the relation between the process variables and process condition. Finally, we constructed the root mean squared error chart and variable contribution chart to diagnose the faults.
통계적인 공정 제어 기법을 회분식 공정에 적용하여, 일반적인 회분식 공정의 데이터를 통해 보다 빠르고, 손쉽게 공정의 상태를 진단할 수 있는 시스템을 구현해 보았다. 대표적인 회분식 공정의 하나인 반도체 식각공정과 반회분식 스타이렌-부타디엔 고무 생산 공정의 데이터를 이용하여 공정 변수와 공정의 상태간의 연관 관계를 규명할 수 있는 모델을 수립하였으며, 이 모델의 출력(output) 결과를 이용해 통계적 공정 제어 차트를 구성하고, 시간에 따른 공정의 추이를 분석해 이상을 판별해 보았다. 회분식 공정의 다축(multi-way) 데이터를 두개의 축으로 만드는 펼치기(unfolding) 과정을 거쳤으며, 모델링 방법으로는 Support Vector Regression 및 Partial Least Square 등의 다변량 회귀분석 방법을 이용하였다. 또한 에러차트 및 변수 기여도 차트(variable contribution chart)를 이용해 이상의 세기, 형태 및 이상 데이터에 대한 각 변수들의 기여도를 계산해 보았으며, 그 결과 이상의 발생 유무 및 발생시점 뿐만아니라 이상의 세기 및 원인 까지 진단해 볼 수 있는 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
