JP2010231447A - Output value prediction method and device, and program for the method - Google Patents

Output value prediction method and device, and program for the method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output value prediction method, an output value prediction device and an output value prediction program, for evaluating a factor of an influence on variation of a prediction value and determining the variation of the prediction value. <P>SOLUTION: In the output value prediction method, when calculating the variation of an output value y of prediction target data X<SB>0</SB>based on a similarity w<SB>j</SB>between the prediction target data X<SB>0</SB>and past actual data (X, y), and the past actual data (X, y), a degree of influence of the factor x<SB>i</SB>on the variation in a predetermined output y is calculated as an A-th weight a<SB>i</SB>for the factor x<SB>i</SB>, a predetermined distance d<SB>j</SB>between the prediction target data X<SB>0</SB>and the past actual data (X, y) is calculated by use of the calculated A-th weight a<SB>i</SB>, and the similarity w<SB>j</SB>is calculated based on the calculated predetermined distance d<SB>j</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、与えられたデータから出力値を予測する出力値予測技術に関し、特に、入力が与える出力値のばらつきの大きさを考慮した上で、予測した出力値のばらつきを求める出力値予測技術に関する。   The present invention relates to an output value prediction technique for predicting an output value from given data, and in particular, an output value prediction technique for obtaining a variation in a predicted output value in consideration of the magnitude of variation in an output value given by an input. About.

様々な分野において、今後の行動を決定する際に、将来の予測がしばしば行われる。特に、例えば鉄鋼製品の製造や化学製品の製造のように、比較的大規模な製造プラントで様々な製造プロセスを経て製造される製品では、例えば投入量、操作入力量および時間経過等に応じて、各製造プロセスにおける出力値や製品に直結する最終プロセスの出力値が刻々と変化することが多い。このため、その出力値を制御するために、出力値の予測は、重要である。   In various fields, future predictions are often made when determining future actions. In particular, in products manufactured through various manufacturing processes in a relatively large-scale manufacturing plant, such as manufacturing of steel products and chemical products, for example, depending on input amount, operation input amount, time passage, etc. In many cases, the output value in each manufacturing process and the output value of the final process directly connected to the product change every moment. For this reason, in order to control the output value, the prediction of the output value is important.

このような予測は、一般に、予測対象に関わる要因を分析し、要因の過去の実績データを例えば統計的に分析することによって行われる。   Such prediction is generally performed by analyzing a factor related to a prediction target and statistically analyzing past performance data of the factor.

例えば、特許文献1に開示の鋼材の材質推定装置は、過去に製造された製品ごとに、素材成分実績、操業実績および材質実績を蓄積する材質記憶手段と、多数の入力変数の中から製品の材質に与える影響の大きい入力変数を選択するためのルールが格納されている入力変数限定ルール格納手段と、入力される素材成分情報および操業情報を用いて、入力変数を前記ルールに従って限定する入力変数限定手段と、該限定した入力変数を用いて前記材質記憶手段内の各データと入力値との距離を計算するための、入力値が出力値に与える影響を重み係数とする距離関数を定義し、この距離関数を用いて計算した距離に基づいて入力値に近いデータを抽出し、該抽出したデータから材質の推定値を計算し、出力する材質推定計算手段とを備えている。このような構成の材質推定装置では、モデルの構造と対象の構造との乖離によって生じる推定誤差の発生を防止し、入力空間の全ての領域での推定精度を向上することが可能となる。   For example, the steel material estimation apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a material storage unit that accumulates material component results, operation results, and material results for each product manufactured in the past, and a product storage device from among a large number of input variables. An input variable that restricts an input variable according to the rule by using an input variable limiting rule storage unit that stores a rule for selecting an input variable having a large influence on the material, and input material component information and operation information. Defining a distance function using a weighting factor as an influence of the input value on the output value for calculating the distance between each data in the material storage means and the input value using the limited input variable. And a material estimation calculating means for extracting data close to the input value based on the distance calculated using the distance function, calculating an estimated value of the material from the extracted data, and outputting the estimated value.In the material estimation apparatus having such a configuration, it is possible to prevent an estimation error caused by the difference between the model structure and the target structure, and to improve the estimation accuracy in all areas of the input space.

また例えば、特許文献2に開示の結果予測装置は、過去の条件の値と、その条件によって得られた結果とを保存した実績データベースと、実績データベースに保存されている条件により規定される条件空間において、結果を予測したい要求条件の近傍における各条件の結果に対する影響係数を計算する手段と、得られた影響係数に基づいて条件空間の軸を変換し、変換された条件空間において、前記実績データベースに保存されている過去の条件の値と前記要求条件との距離を計算する手段と、得られた距離に基づいて、各条件の値と前記要求条件との類似度を計算する手段と、得られた類似度に基づいて、前記要求条件近傍の予測式を作成する手段と、得られた予測式に基づいて、要求条件に対する結果を計算する手段とを備えている。このような構成の結果予測装置では、条件空間の位置に応じて、各条件の結果に対する影響が変化する複雑・非線形な対象であっても、特別なルールを入力することなく、任意の要求条件に対する結果を高精度に予測することが可能となる。   Further, for example, the result prediction apparatus disclosed in Patent Document 2 includes a result database storing past condition values and results obtained by the conditions, and a condition space defined by conditions stored in the result database. Means for calculating the influence coefficient for the result of each condition in the vicinity of the requirement condition for which the result is to be predicted, and the axis of the condition space is converted based on the obtained influence coefficient, and in the converted condition space, the result database Means for calculating the distance between the value of the past condition stored in the request condition and the requirement condition, means for calculating the similarity between the value of each condition and the requirement condition based on the obtained distance, and Means for creating a prediction formula in the vicinity of the required condition based on the obtained similarity, and means for calculating a result for the required condition based on the obtained prediction formula. In the result prediction apparatus having such a configuration, even if the target is a complex / non-linear target whose influence on the result of each condition changes depending on the position of the condition space, any required condition can be set without inputting a special rule. Can be predicted with high accuracy.

また例えば、特許文献3に開示の転炉吹錬制御方法は、少なくとも転炉に銑鉄と各種副原料とを投入した状態で吹錬を実施する各チャージにおいて、各チャージの吹錬終了時の溶鋼温度を終点目標温度に一致させる転炉吹錬制御方法であって、新規に実施するチャージにおける少なくとも前記銑鉄の量、温度、成分の実績と各種副原料の投入量と終点目標温度と終点目標成分とを含む複数項目からなる吹錬条件を新規吹錬ベクトルと定義し、過去に実施された各チャージにおける吹錬条件実績と昇熱材、冷却剤の実績投入量を熱量換算した実績熱余裕とを記憶した吹錬実績データベースに記憶された各チャージの吹錬条件実績をそれぞれ実績吹錬ベクトルと定義し、この複数の実績吹錬ベクトルのなかから前記新規吹錬ベクトルに類似する所定数の実績吹錬ベクトルを選択し、この選択された所定数の実績吹錬ベクトルの各吹錬条件および各実績熱余裕から前記新規に実施するチャージの熱余裕を推定する近似モデルを作成し、この作成した近似モデルを用いて前記新規に実施するチャージの熱余裕を推定し、この推定された熱余裕に基づいて、前記新規に実施するチャージの吹錬終了時の溶鋼温度を終点目標温度に一致させるための冷却剤または昇熱材の投入量を定めるものである。このような構成の転炉吹錬制御方法では、今回新規に実施するチャージの項目全体を1つのベクトルとして定義することにより、過去に実施された多数の実績チャージから真に類似した実績チャージを選択でき、この実績チャージから高精度の熱余裕を算出でき、実際の終点温度を確実に終点目標温度に一致させることが可能となる。   Also, for example, the converter blowing control method disclosed in Patent Document 3 is a molten steel at the end of blowing of each charge in each charge in which blowing is performed in a state where pig iron and various auxiliary materials are charged into the converter at least. It is a converter blowing control method for making the temperature coincide with the end point target temperature, and at least the amount, temperature, and component of the pig iron in the newly implemented charge, the input amount of various auxiliary materials, the end point target temperature, and the end point target component A new blowing vector is defined as a new blowing vector, and the actual heat margin is calculated by converting the actual blowing rate of each heating charge and the actual amount of heat-increasing material and coolant introduced in the past. The blowing condition results for each charge stored in the blowing performance database storing the above are defined as actual blowing vectors, and a place similar to the new blowing vector from the plurality of actual blowing vectors. Select a number of actual blowing vectors, create an approximation model for estimating the thermal margin of the newly implemented charge from each blowing condition and each actual thermal margin of the selected predetermined number of actual blowing vectors, Using the created approximate model, the thermal margin of the newly implemented charge is estimated, and based on the estimated thermal margin, the molten steel temperature at the end of the newly implemented charge blowing is set as the end point target temperature. It determines the amount of coolant or heating material to be matched. In the converter blowing control method with such a configuration, by defining the entire charge item newly implemented this time as one vector, a truly similar actual charge is selected from a large number of past actual charges. It is possible to calculate a high-accuracy thermal margin from this actual charge, and to ensure that the actual end point temperature matches the end point target temperature.

特許第3943841号公報Japanese Patent No. 393441 特開2004−355189号公報JP 2004-355189 A 特許第3912215号公報Japanese Patent No. 3912215

ところで、上記特許文献1ないし特許文献3に開示の技術では、いずれも予測値を1点のデータから予測している。このため、この予測値が的中している場合はよいが、この予測値が真値からずれていると、この予測値に基づいて行われる操作や判断等が誤ったものとなって、適切な出力値を得ることができない。   By the way, in the technologies disclosed in Patent Document 1 to Patent Document 3, all predict the predicted value from one point of data. For this reason, it is good if this predicted value is correct, but if this predicted value deviates from the true value, the operations and judgments performed based on this predicted value will be incorrect and appropriate. Can not get the correct output value.

特に、予測値に対する真値のずれの方向によって、すなわち、予測値に対して真値が上側にずれる可能性が高いか、あるいは、予測値に対して真値が下側にずれる可能性が高いかによって、予測値に基づいて行われる操作や判断等が異なる場合に、予測値だけでは、適切な操作や判断等を行うことが難しい。例えば、鉄鋼製品の製造プロセスにおいて、溶鋼中の不純物等のように或る規格値以下であれば良い場合では、予測値に対して真値が上側にずれる可能性が高い場合には、不純物を取り除くための操作を行う必要がある一方、予測値に対して真値が下側にずれる可能性が高い場合には、不純物を取り除くための前記操作を行う必要がない。また例えば、鉄鋼製品の製造プロセスにおいて、溶鋼処理設備から連鋳設備へ搬送される取鍋内の溶鋼温度の場合では、予測温度に対して真値が下側にずれる可能性が高い場合には、溶鋼の凝固等によって鋳造中止等の操業上のリスクが生じるため、溶鋼温度の低下を回避するための操業条件が選択される一方、予測温度に対して真値が上側にずれる可能性が高い場合には、連鋳におけるいわゆるブレークアウトが生じ易くなるため、鋳造速度の調整が行われる。   In particular, depending on the direction of deviation of the true value with respect to the predicted value, that is, the true value is likely to shift upward relative to the predicted value, or the true value is likely to shift downward relative to the predicted value. Therefore, when the operation or determination performed based on the predicted value is different, it is difficult to perform an appropriate operation or determination only with the predicted value. For example, in the manufacturing process of steel products, in the case where it is sufficient if it is not more than a certain standard value, such as impurities in molten steel, the impurity may be added if there is a high possibility that the true value is shifted upward from the predicted value. While it is necessary to perform an operation for removing, if there is a high possibility that the true value is shifted downward with respect to the predicted value, it is not necessary to perform the operation for removing impurities. For example, in the case of a steel product manufacturing process, in the case of the molten steel temperature in the ladle transported from the molten steel processing facility to the continuous casting facility, if the true value is likely to shift downward relative to the predicted temperature, In addition, since there is an operational risk such as casting stoppage due to solidification of the molten steel, the operating conditions for avoiding a decrease in the molten steel temperature are selected, while the true value is likely to shift upward with respect to the predicted temperature. In such a case, so-called breakout in continuous casting is likely to occur, so that the casting speed is adjusted.

また、前記特許文献1では、予測値だけでなく予測誤差も計算されている。この予測誤差によって予測値の信頼度が分かるが、やはり、予測値に対する真値のずれの方向によって、予測値に基づいて行われる操作や判断等が異なる場合に、予測値および予測誤差によって適切な操作や判断等を行うことが難しい。   Moreover, in the said patent document 1, not only a predicted value but the prediction error is calculated. The reliability of the predicted value can be understood from this prediction error. However, if the operation or judgment performed based on the predicted value differs depending on the direction of deviation of the true value from the predicted value, an appropriate value depends on the predicted value and the predicted error. It is difficult to make operations and judgments.

そこで、与えられたデータから出力値を予測する際に、予測値に基づいて操作や判断等をより適切に行うために、予測値のばらつきを求めることが望ましい。   Therefore, when predicting the output value from the given data, it is desirable to obtain the variation of the predicted value in order to more appropriately perform the operation and determination based on the predicted value.

ここで、出力値は、一般に、複数の要因に依存しているものであるが、必ずしも各要因が等しく出力値のばらつきに寄与するとは限らない。すなわち、各要因が出力値に与える影響の程度は、一様ではない。より具体的には、一例を挙げると、出力値yが、一の要因xとの関係では、要因xを除いたその他の要因xにかかわらず要因xの値xi1に応じて出力値yのばらつきが大きい一方、前記出力値yが、他の要因xとの関係では、要因xを除いたその他の要因xにかかわらず要因xの値xj2に応じて出力値のばらつきが小さい場合がある。このような場合では、出力値yのばらつきを求める際に、要因xよりも要因xを重視すべきである。すなわち、予測対象データと過去実績データとの類似度に基づいて予測値のばらつきを求める場合では、前記類似度を算出する際に、要因xよりも要因xを重視すべきである。 Here, the output value generally depends on a plurality of factors, but each factor does not necessarily contribute equally to variations in the output value. That is, the degree of influence of each factor on the output value is not uniform. More specifically, an example, the output value y is in relation to the primary factor x 1, depending on the value x i1 factors x 1 Notwithstanding any other factors x excluding the factors x 1 output one variation of the value y is large, the output value y is in relation to other factors x 2, factors x 2 Notwithstanding any other factors x excluding the factor x 2 value x of the output value in accordance with j2 Variation may be small. In such cases, when obtaining the variation of the output value y, it should be emphasized factors x 1 than factor x 2. That is, in the case of obtaining the variation of the predicted value based on the similarity between the predicted target data and the past actual data, when calculating the similarity, it should be emphasized factors x 1 than factor x 2.

前記特許文献1ないし特許文献3に開示の技術では、予測値を求める場合に、予測値のばらつきについて開示も示唆もされておらず、もちろん、予測値のばらつきを求める場合に、個々の要因の評価について示唆もされていない。   In the techniques disclosed in Patent Document 1 to Patent Document 3, when the predicted value is obtained, there is no disclosure or suggestion about the variation in the predicted value. There is no suggestion about evaluation.

また、前記特許文献2には、影響係数について記載があるが、この影響係数は、結果を予測したい要求条件の近傍における各条件の結果に対するものであって、前記要求条件の近傍における各条件と結果との関係を近似する線形式における各条件に対する係数である。したがって、前記特許文献2における影響係数は、結果のばらつき、すなわち、予測値のばらつきに関するものではない。   Further, although the Patent Document 2 describes an influence coefficient, this influence coefficient is for the result of each condition in the vicinity of the requirement condition for which the result is to be predicted. It is a coefficient for each condition in a line format that approximates the relationship with the result. Therefore, the influence coefficient in Patent Document 2 does not relate to the dispersion of results, that is, the dispersion of predicted values.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、予測値のばらつきに与える影響を要因について評価して予測値のばらつきを求めることができる出力値予測方法、出力値予測装置および出力値予測プログラムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an output value prediction method, an output value, and an output value prediction method that can evaluate the influence on the variation in the predicted value and obtain the variation in the predicted value. To provide a prediction device and an output value prediction program.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる出力値予測方法は、予測したい予測対象データと、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データとの類似度を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する第1算出工程と、前記第1算出工程によって算出された複数の類似度および前記過去実績データに基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出する第2算出工程とを備え、前記第1算出工程は、前記予測対象データと前記過去実績データとの所定の距離を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する距離算出工程と、前記予測対象データと前記過去実績データとの前記類似度を、前記距離算出工程で算出された距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出工程とを備え、前記距離算出工程は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出工程を備え、前記重み算出工程で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出することを特徴とする。本発明の他の一態様にかかる出力値予測装置は、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データを記憶する実測データ記憶部と、予測したい予測対象データと前記過去実績データとの類似度を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する第1算出部と、前記第1算出部によって算出された複数の類似度および前記過去実績データに基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出する第2算出部とを備え、前記第1算出部は、前記予測対象データと前記過去実績データとの所定の距離を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する距離算出部と、前記予測対象データと前記過去実績データとの前記類似度を、前記距離算出部で算出された距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出部とを備え、前記距離算出部は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出部を備え、前記重み算出部で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出することを特徴とする。そして、本発明の他の一態様にかかる出力値予測プログラムは、コンピュータに実行させるための出力値予測プログラムであって、予測したい予測対象データと、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データとの類似度を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する第1算出工程と、前記第1算出工程によって算出された複数の類似度および前記過去実績データに基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出する第2算出工程とを備え、前記第1算出工程は、前記予測対象データと前記過去実績データとの所定の距離を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する距離算出工程と、前記予測対象データと前記過去実績データとの前記類似度を、前記距離算出工程で算出された距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出工程とを備え、前記距離算出工程は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出工程を備え、前記重み算出工程で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出することを特徴とする。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, the output value prediction method according to one aspect of the present invention includes prediction target data to be predicted, and a plurality of past performance data acquired in the past that includes a predetermined output and a quantifiable factor related to the output. A first calculation step of calculating a similarity for each of the plurality of past performance data based on a factor of the prediction target data and a factor of the past performance data; and a plurality of similarities calculated by the first calculation step And a second calculation step of calculating a variation in the output value of the prediction target data based on the past performance data, wherein the first calculation step includes a predetermined distance between the prediction target data and the past performance data. Calculating the distance for each of the plurality of past performance data based on the factors of the prediction target data and the past performance data A similarity calculation step of calculating the similarity between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the distance calculated in the distance calculation step, The distance calculating step includes a weight calculating step for calculating the factor with the degree that the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output as the Ath weight, and uses the Ath weight calculated in the weight calculating step. And calculating the predetermined distance. An output value prediction apparatus according to another aspect of the present invention includes a measured data storage unit that stores a plurality of past performance data acquired in the past, which includes a predetermined output and a factor that can be quantified related to the output; A first calculator that calculates the degree of similarity between the prediction target data to be predicted and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the factor of the prediction target data and the factor of the past performance data; A second calculation unit that calculates variations in output values of the prediction target data based on a plurality of similarities calculated by the first calculation unit and the past performance data, and the first calculation unit includes the prediction The predetermined distance between the target data and the past performance data is calculated based on the factors of the prediction target data and the past performance data. A distance calculation unit that calculates the similarity, and the similarity that calculates the similarity between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the distance calculated by the distance calculation unit A degree calculating unit, and the distance calculating unit includes a weight calculating unit that calculates the factor as an A-weight to which the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output. The predetermined distance is calculated using the calculated Ath weight. An output value prediction program according to another aspect of the present invention is an output value prediction program for causing a computer to execute the prediction target data to be predicted, a predetermined output, and a numerical value related to the output. A first calculation for calculating a similarity between a plurality of past performance data acquired in the past based on a factor of the prediction target data and a factor of the past performance data. And a second calculation step of calculating a variation in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated in the first calculation step and the past performance data, the first calculation step Is based on a factor of the prediction target data and a factor of the past performance data, based on a predetermined distance between the prediction target data and the past performance data. A distance calculation step for calculating each of the plurality of past performance data, and the similarity between the prediction target data and the past performance data based on the distance calculated in the distance calculation step. A similarity calculation step for calculating each of past performance data, wherein the distance calculation step calculates a weight for calculating the factor with the degree that the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output as an Ath weight. A step, wherein the predetermined distance is calculated using the A-th weight calculated in the weight calculation step.

このような構成の出力値予測方法、出力値予測装置および出力値予測プログラムでは、予測対象データと過去実績データとの類似度および過去実績データに基づいて予測対象データの出力値のばらつきを算出する際に、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度が第A重みとして前記要因について算出され、この算出された第A重みを用いて、予測対象データと過去実績データとの所定の距離が算出され、そして、この算出された所定の距離に基づいて前記類似度が算出される。したがって、このような構成の出力値予測方法、出力値予測装置および出力値予測プログラムは、予測値のばらつきに与える影響を要因について評価して予測値のばらつきを求めることができる。このため、このような構成の出力値予測方法、出力値予測装置および出力値予測プログラムでは、予測対象データと過去実績データとの類似度がより適切に評価され、予測値のばらつきの精度が向上する。   In the output value prediction method, the output value prediction apparatus, and the output value prediction program having such a configuration, the output value variation of the prediction target data is calculated based on the similarity between the prediction target data and the past performance data and the past performance data. In this case, the degree to which the factor contributes to the magnitude of the variation in the predetermined output is calculated as the Ath weight for the factor, and the calculated Ath weight is used to calculate the predetermined target data and the past performance data. A distance is calculated, and the similarity is calculated based on the calculated predetermined distance. Therefore, the output value predicting method, the output value predicting apparatus, and the output value predicting program having such a configuration can obtain the variation in the predicted value by evaluating the influence on the variation in the predicted value. For this reason, in the output value prediction method, the output value prediction device, and the output value prediction program having such a configuration, the similarity between the prediction target data and the past performance data is more appropriately evaluated, and the accuracy of the prediction value variation is improved. To do.

ここで、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに大きく寄与する場合では、大きな値となり、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさにあまり寄与しない場合では、小さな値となる。すなわち、所定の出力のばらつきの範囲(範囲の広狭)が要因の値に比較的依存する場合は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに大きく寄与する場合であって、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに与える影響の大きさは、大きな値となり、所定の出力のばらつきの範囲(範囲の広狭)が要因の値に比較的依存しない場合は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさにあまり寄与しない場合であって、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに与える影響の大きさは、小さな値となる。言い換えれば、要因によって所定の出力のばらつきに与えられる影響の大きさに従って、第A重みの大きさが決定される。   Here, the degree to which the factor contributes to the magnitude of the variation in the predetermined output is large when the factor greatly contributes to the magnitude of the variation in the predetermined output, and the factor is the magnitude of the variation in the predetermined output. If it does not contribute much to, it will be a small value. That is, when the range of variation in the predetermined output (range of the range) is relatively dependent on the value of the factor, the factor greatly contributes to the magnitude of variation in the predetermined output, and the factor is the predetermined output. The magnitude of the influence on the magnitude of variation in the output is large, and if the range of variation in the predetermined output (range) is relatively independent of the factor value, the factor is the magnitude of variation in the predetermined output. In this case, the influence of the factor on the magnitude of the variation in the predetermined output is a small value. In other words, the magnitude of the A-th weight is determined according to the magnitude of the influence exerted on the predetermined output variation by the factor.

また、上述の出力値予測方法において、前記重み算出工程は、前記所定の出力における前記ばらつきの大きさを第1出力変数とすると共に前記要因に関する変数を第1入力変数とした際に、前記複数の過去実績データに基づいて前記第1入力変数と前記第1出力変数との関係を表す第1モデルを生成し、前記第1モデルに基づいて前記第A重みを算出することを特徴とする。   In the above-described output value prediction method, the weight calculation step may be performed when the magnitude of the variation in the predetermined output is a first output variable and the variable related to the factor is a first input variable. Generating a first model representing a relationship between the first input variable and the first output variable based on the past performance data, and calculating the A weight based on the first model.

この構成によれば、第1モデルを生成することによって、より精度よく第A重みを算出することが可能となる。   According to this configuration, it is possible to calculate the Ath weight with higher accuracy by generating the first model.

前記第1モデルは、例えば、2個の変量や3個以上の変量を持つ関数式(単回帰式や重回帰式等の回帰式)によって表され、前記第1入力変数および前記第1出力変数から回帰計算によって求められる。この回帰計算としては、例えば、最小二乗法や部分最小二乗法等が挙げられる。   The first model is represented by, for example, a function equation having two variables or three or more variables (a regression equation such as a single regression equation or a multiple regression equation), and the first input variable and the first output variable. Is obtained by regression calculation. Examples of the regression calculation include a least square method and a partial least square method.

また、上述の出力値予測方法において、前記重み算出工程は、前記複数の過去実績データの個数に応じた第B重みを算出し、前記第B重みを用いて前記第1モデルを生成することを特徴とする。   Further, in the output value prediction method described above, the weight calculating step calculates a B-weight according to the number of the plurality of past performance data, and generates the first model using the B-weight. Features.

この構成によれば、複数の過去実績データの個数に応じた第B重みが算出され、第1モデルが生成される。このため、この構成によれば、前記要因に含まれる誤差が前記第A重みへ与える影響を低減することができ、より精度よく第1モデルを生成することができ、ひいては、より精度よく第A重みを算出することが可能となる。   According to this configuration, the B-th weight corresponding to the number of past past record data is calculated, and the first model is generated. Therefore, according to this configuration, it is possible to reduce the influence of the error included in the factor on the A-th weight, to generate the first model with higher accuracy, and as a result, to improve the first A with higher accuracy. The weight can be calculated.

また、これら上述の出力値予測方法において、前記重み算出工程は、前記複数の過去実績データから所定の過去実績データを除去した残余の過去実績データに基づいて前記第1モデルを生成することを特徴とする。   In the above-described output value prediction methods, the weight calculation step generates the first model based on residual past performance data obtained by removing predetermined past performance data from the plurality of past performance data. And

この構成によれば、複数の過去実績データから所定の過去実績データを除去した残余の過去実績データに基づいて第1モデルが生成される。このため、この構成によれば、異常データに対する耐性を強くすることが可能となる。   According to this configuration, the first model is generated based on the remaining past performance data obtained by removing predetermined past performance data from the plurality of past performance data. For this reason, according to this configuration, it is possible to increase resistance to abnormal data.

また、上述の出力値予測方法において、前記距離算出工程は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度および前記要因が前記所定の出力の大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出工程を備え、前記重み算出工程で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出することを特徴とする。   In the above-described output value prediction method, the distance calculating step determines whether the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output and the degree to which the factor contributes to the predetermined output. A weight calculation step for calculating the factor as a weight is provided, and the predetermined distance is calculated using the A-th weight calculated in the weight calculation step.

この構成によれば、前記要因による前記所定の出力のばらつきへ与える影響と、前記要因による前記所定の出力の値へ与える影響とを考慮して第A重みaを求めることができ、予測値のばらつきの精度が向上する。 According to this configuration, the A-th weight a i can be obtained in consideration of the influence of the factor on the variation in the predetermined output and the influence of the factor on the value of the predetermined output. The accuracy of the variation of the is improved.

また、これら上述の出力値予測方法において、前記第2算出工程は、前記所定の出力を出力変数とすると共に前記要因の一部または全部を入力変数とした際に、前記入力変数を用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第2モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差である誤差パラメータを、前記過去実績データの入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出工程と、前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第3モデルを生成し、前記予測対象データの要因のうちの前記入力変数に対応する要因の値および前記誤差パラメータの値を前記第3モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出工程と、前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度および前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出工程とを備えることを特徴とする。   In these output value prediction methods, the second calculation step uses the input variable when the predetermined output is an output variable and a part or all of the factor is an input variable. When a second model representing a relationship between an output variable and the input variable is generated, a value obtained by giving an input value of the input variable to the second model and the output corresponding to the input value of the input variable A parameter calculating step of calculating an error parameter that is a difference from an output value of the variable for each of the plurality of past actual data based on an input variable and an output variable of the past actual data; and the input variable and the error parameter Generating a third model representing a relationship between the output variable and the input variable, and a factor corresponding to the input variable among the factors of the prediction target data A predicted value calculation step of calculating each of the plurality of error parameters calculated by the parameter calculation step using the output value of the prediction target data as a predicted value by giving a value and a value of the error parameter to the third model; A variation calculating step of calculating variations in output values of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated in the similarity calculating step and the plurality of predicted values calculated in the predicted value calculating step. It is characterized by that.

想定される要因であって前記所定の出力に関わる数値化可能な要因の一部または全部によって前記所定の出力を予測したとしても、例えばゆらぎや外乱や現時点では解明できていない要因等の想定外の不確定な要素あるいはモデル化誤差等の不確定な要素によって、予測値と真値との間には、誤差αが存在してしまう。すなわち、想定される要因Xであって前記所定の出力yに関わる数値化可能な要因Xの一部Zまたは全部Zによって前記所定の出力yを、第2モデル;y=f(Z、Θ)でモデル化したとしても、ZおよびΘだけで出力yを表現しきれない不確定な要素によって、予測値と真値との間には、誤差αが存在してしまう。ここで、Θは、Zの係数であり、Zの項(定数項)を含む。 Even if the predetermined output is predicted based on some or all of the possible factors related to the predetermined output, such as fluctuations, disturbances, factors that cannot be clarified at the present time, etc. An error α exists between the predicted value and the true value due to an uncertain element such as or an uncertain element such as a modeling error. That is, the predetermined output y is expressed by the second model; y = f (Z, Θ) according to a part Z or all Z of the factor X that can be assumed and is numerically related to the predetermined output y. Even if it is modeled by, an error α exists between the predicted value and the true value due to an uncertain element that cannot express the output y only by Z and Θ. Here, Θ is a coefficient of Z and includes a term of Z 0 (constant term).

この不確定な要素は、ばらつきの要因であり、上記構成の出力値予測方法では、この不確定な要素に関連する誤差αが誤差パラメータαとされ、この誤差パラメータαが前記過去実績データに基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出され、誤差パラメータαを加味した第3モデルが作成され、この第3モデルによって予測対象データの出力値が予測値として複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出される。そして、複数の類似度および複数の予測値に基づいて予測対象データの出力値のばらつきが算出される。   This uncertain factor is a cause of variation. In the output value prediction method having the above-described configuration, the error α related to the uncertain factor is set as the error parameter α, and the error parameter α is based on the past performance data. The third model is calculated for each of the plurality of past performance data, and the error parameter α is added, and the output value of the prediction target data is calculated for each of the plurality of error parameters as a predicted value by the third model. The And the dispersion | variation in the output value of prediction object data is calculated based on several similarity and several predicted value.

したがって、上記構成の出力値予測方法では、予測値のばらつきがより高精度に算出され、ひいては予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値のばらつきも考慮することが可能となる。   Therefore, in the output value prediction method having the above-described configuration, the variation in the predicted value is calculated with higher accuracy. As a result, it is possible to consider the variation in the predicted value when performing an operation or a determination based on the predicted value.

ここで、前記数値化可能な要因には、測定器によって測定可能な物理量だけでなく、例えばプロセスを実行する操業班の各個体やプロセスの実行に使用される設備の各個体等も含まれる。このような各個体の数値化は、例えば、プロセスに関与する場合に1とされると共にプロセスに関与しない場合に0とされることによって実行される。例えば、A、B、C、Dの4班があって、A班が関与している場合には、A班のデータが1となって他のBないしD班の各データが0となる。   Here, the factors that can be quantified include not only physical quantities that can be measured by a measuring instrument, but also, for example, each individual of an operation group that executes a process, each individual of equipment that is used to execute a process, and the like. Such quantification of each individual is executed by, for example, being set to 1 when involved in the process and set to 0 when not involved in the process. For example, when there are four teams A, B, C, and D, and the team A is involved, the data of the team A is 1 and the data of the other teams B to D is 0.

また、このような出力値予測方法において、好ましくは、例えば、前記ばらつきは、ヒストグラムであって、前記ばらつき算出工程は、前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度をそれぞれ対応させる第1工程と、少なくとも前記複数の予測値を含む範囲を有限個の複数の区間に分割する第2工程と、前記区間に含まれる予測値に対応する類似度を全て足し合わせることによって前記区間の度数を、前記複数の区間のそれぞれについて算出する第3工程とを備えることである。この構成によれば、前記ばらつきがヒストグラムによって示され、予測値の出現頻度を容易に知ることが可能となる。また、このような出力値予測方法において、好ましくは、例えば、前記ばらつきは、確率密度であって、前記ばらつき算出工程は、さらに、前記ヒストグラムの面積が1となるように、前記度数のスケールを調整する第4工程を備えることである。この構成によれば、前記ばらつきが確率密度によって示され、予測値の出現確率を容易に知ることが可能となる。前記ばらつきは、ヒストグラムや標準偏差だけでなく、例えば、(平均値±(定数)×(標準偏差))、予測値の上下限幅(予測値の値域)および予測値の範囲における両端から一定量(一定割合)を除去した残余の予測値の範囲等でもよい。   In such an output value prediction method, preferably, for example, the variation is a histogram, and the variation calculation step includes calculating the similarity to the plurality of prediction values calculated by the prediction value calculation step. Corresponding to the first step that respectively corresponds to the plurality of similarities calculated by the step, the second step that divides the range including at least the plurality of predicted values into a finite number of sections, and the predicted values included in the sections And a third step of calculating the frequency of the section for each of the plurality of sections by adding all the similarities. According to this configuration, the variation is indicated by the histogram, and the appearance frequency of the predicted value can be easily known. In such an output value prediction method, preferably, for example, the variation is a probability density, and the variation calculation step further sets the scale of the frequency so that the area of the histogram becomes 1. A fourth step of adjusting. According to this configuration, the variation is indicated by the probability density, and the appearance probability of the predicted value can be easily known. The variation is not only a histogram and standard deviation, but also, for example, (average value ± (constant) × (standard deviation)), upper / lower limit width of predicted value (range of predicted value), and fixed amount from both ends in the range of predicted value It may be a range of remaining prediction values from which (a certain ratio) is removed.

また、これら上述の出力値予測方法において、前記要因は、複数の要素から成り、少なくとも時間を前記要素として含むことを特徴とする。   In these output value prediction methods described above, the factor includes a plurality of elements, and includes at least time as the element.

この構成によれば、時間経過に従って出力が時々刻々と変化するプロセスにおける出力値の予測値を求めることが可能となり、そして、この予測値のばらつきを求めることが可能となる。   According to this configuration, it is possible to obtain a predicted value of an output value in a process in which the output changes from time to time, and to obtain a variation in the predicted value.

また、これら上述の出力値予測方法において、前記所定の出力は、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、取鍋内またはタンディッシュ内の溶鋼温度であることを特徴とする。   Moreover, in the above-described output value prediction methods, the predetermined output is a molten steel temperature in a ladle or in a tundish in a process from a converter steelmaking process through a molten steel treatment process to a continuous casting process. Features.

この構成によれば、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、取鍋内またはタンディッシュ内の溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることができる出力値予測方法の提供が可能となる。   According to this configuration, it is possible to predict the molten steel temperature in the ladle or in the tundish in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process, and to obtain a variation in this predicted value. It is possible to provide an output value prediction method that can be performed.

また、これら上述の出力値予測方法において、前記所定の出力は、転炉工程における、吹錬吸込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度であることを特徴とする。   Further, in the above-described output value prediction methods, the predetermined output is a molten steel component or a molten steel temperature corresponding to an integrated amount of blown-in oxygen in the converter process.

この構成によれば、転炉工程における、吹錬吸込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることができる出力値予測方法の提供が可能となる。   According to this configuration, it is possible to provide an output value prediction method capable of predicting a molten steel component or a molten steel temperature according to the integrated amount of blown-in oxygen in the converter process, and obtaining variations in the predicted value. It becomes.

また、これら上述の出力値予測方法において、前記所定の出力は、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた前記鋼材の鋼材温度であることを特徴とする。   In the above-described output value prediction methods, the predetermined output is a steel material temperature of the steel material according to a heating time or an integrated amount of heating heat in a steel material heating furnace process.

この構成によれば、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた前記鋼材の鋼材温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることができる出力値予測方法の提供が可能となる。   According to this configuration, the steel material temperature of the steel material according to the heating time or the integrated amount of the heating heat amount in the steel heating furnace process is predicted, and the variation of the predicted value can be obtained. Provision is possible.

また、これら上述の出力値予測方法において、前記ばらつきを提示する提示工程をさらに備えることを特徴とする。   In addition, the above-described output value prediction methods further include a presentation step of presenting the variation.

この構成によれば、例えばオペレータ等のユーザは、前記ばらつきを知ることができ、予測値に基づいて操作や判断等を行う場合に予測値のばらつきも考慮することが可能となる。   According to this configuration, for example, a user such as an operator can know the variation, and when performing an operation or determination based on the predicted value, the variation in the predicted value can be taken into consideration.

本発明にかかる出力予測方法、出力予測装置および出力予測プログラムは、予測値のばらつきに与える影響を要因について評価して予測値のばらつきを求めることができる。   The output prediction method, the output prediction apparatus, and the output prediction program according to the present invention can obtain the variation of the predicted value by evaluating the influence on the variation of the predicted value.

第1実施形態における出力値予測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the output value prediction apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における出力値予測装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the output value prediction apparatus in 1st Embodiment. 実測データ記憶部に記憶されるデータを示す図である。It is a figure which shows the data memorize | stored in an actual measurement data storage part. 予測対象データと各過去実績データとのユークリッド距離を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Euclidean distance of prediction object data and each past performance data. 第A重みaの算出方法を説明するために一例として挙げた、第1データ項目xと出力値yとの関係を示す図である。Given as an example to describe the method of calculating the first A weight a, a diagram showing the relationship between the first data item x 1 and an output value y. 第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。Is a graph showing the relationship between the average value of the degree of variation sigma y k and x i1 output value y i in the k-section. 一例として、第1データ項目xと出力値yとの関係、および、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。As an example, the relationship between the first data item x 1 and an output value y, and a diagram showing the relationship between the average value of the degree of variation sigma y k and x i1 output value y i in the k-section. 他の一例として、第1データ項目xと出力値yとの関係、および、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。As another example, the relationship between the first data item x 1 and an output value y, and is a diagram showing the relationship between the average value of the degree of variation sigma y k and x i1 output value y i in the k-section . 他の一例として、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値と重みwとの関係を示す図である。As another example, a diagram showing the relationship between the average value and the weight w 1 of the degree of variation sigma y k and x i1 output value y i in the k-section. 第A重みaの算出方法を説明するために他の一例として挙げた、第1および第2データ項目x、xと出力値yとの関係を示す図である。Given as another example to describe the method of calculating the first A weight a, a diagram showing the relationship between the first and second data items x 1, x 2 and the output value y. 第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値とxi2の平均値との関係を示す図である。It is a graph showing the relationship between the average value and the average value of x i2 of the output value y i of the degree of variation sigma y k and x i1 in the k-section. 第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値とxi2の平均値と第B重みbとの関係を示す図である。It is a graph showing the relationship between the average value and the average value and the B weight b of x i2 of the degree of variation sigma y k and x i1 output value y i in the k-section. 中間データ記憶部に記憶されるデータを示す図である。It is a figure which shows the data memorize | stored in an intermediate data storage part. 予測値記憶部に記憶されるデータを示す図である。It is a figure which shows the data memorize | stored in a predicted value memory | storage part. 予測値のばらつきの算出手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation procedure of the dispersion | variation in a predicted value. 図15(B)に示すヒストグラムから図15(C)に示す確率密度曲線を求める手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating | requiring the probability density curve shown in FIG.15 (C) from the histogram shown in FIG.15 (B). 物体の温度降下量と経過時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature fall amount of an object, and elapsed time. 過去実績データのモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of past performance data. 予測値のばらつきの算出手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation procedure of the dispersion | variation in a predicted value. 重み付き距離と類似度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between weighted distance and similarity. 重み付き距離と類似度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between weighted distance and similarity. 過去実績データのモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of past performance data. 各予測値における確率密度を示す図である。It is a figure which shows the probability density in each estimated value. 出力値予測システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an output value prediction system.

以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

(第1実施形態)
まず、第1実施形態における出力値予測装置Sの構成について説明する。図1は、第1実施形態における出力値予測装置の構成を示すブロック図である。図1において、出力値予測装置Sは、演算制御部1と、入力部2と、提示部3と、記憶部4とを備えて構成される。
(First embodiment)
First, the configuration of the output value prediction apparatus S in the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an output value prediction apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, the output value prediction apparatus S includes an arithmetic control unit 1, an input unit 2, a presentation unit 3, and a storage unit 4.

入力部2は、予め与えられたデータから本発明の手法によって出力値を予測する出力値予測プログラムを起動するコマンド等の各種コマンド、および、出力値を予想する上で必要な各種データを出力値予測装置Sに入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。提示部3は、入力部2から入力されたコマンドやデータ、および、本出力値予測装置Sによって予測された出力値(予測値)を提示(出力)する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCD、有機ELディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。   The input unit 2 outputs various commands such as a command for starting an output value prediction program for predicting an output value by using the method of the present invention from previously given data, and various data necessary for predicting the output value. A device that inputs to the prediction device S, such as a keyboard or a mouse. The presenting unit 3 is a device that presents (outputs) the command and data input from the input unit 2 and the output value (predicted value) predicted by the output value predicting apparatus S. For example, the presenting unit 3 includes a CRT display, LCD, A display device such as an organic EL display and a plasma display, and a printing device such as a printer.

記憶部4は、機能的に、所定の出力とこの出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データおよび出力値を予測したい予測対象データを記憶する実測データ記憶部41と、予測対象データから過去実績データに基づいて予測値を演算する出力値予測演算処理過程で生じる中間データを記憶する中間データ記憶部42と、予測対象データから過去実績データに基づいて予測(演算)された出力値(予測値)を記憶する予測値記憶部43と、予測値のばらつきを記憶するばらつき記憶部44とを備え、出力値予測プログラム等の各種プログラム、および、各種プログラムの実行に必要なデータやその実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する装置である。記憶部4は、例えば、演算制御部1の所謂ワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等の揮発性の記憶素子、ROM(Read Only Memory)や書換え可能なEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性の記憶素子、および、各種プログラムや各種データを格納しておくハードディスク等を備えて構成される。   The storage unit 4 is functionally measured data storage that stores a plurality of past performance data acquired in the past and prediction target data for which an output value is to be predicted, which is functionally composed of a predetermined output and a quantifiable factor related to the output. Unit 41, intermediate data storage unit 42 for storing intermediate data generated in the process of predicting an output value based on past performance data from prediction target data, and prediction based on past performance data from prediction target data A prediction value storage unit 43 that stores (calculated) output values (prediction values), and a variation storage unit 44 that stores variation in prediction values, and various programs such as an output value prediction program; It is a device that stores various data such as data necessary for execution and data generated during the execution. The storage unit 4 is, for example, a volatile storage element such as a RAM (Random Access Memory) serving as a so-called working memory of the arithmetic control unit 1, a ROM (Read Only Memory), or a rewritable EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). And the like, and a hard disk for storing various programs and various data.

演算制御部1は、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路等を備えて構成され、機能的に、距離算出部11と、類似度算出部12と、パラメータ算出部13と、予測値算出部14と、ばらつき算出部15とを備え、制御プログラムに従い入力部2、提示部3および記憶部4を当該機能に応じてそれぞれ制御する。   The arithmetic control unit 1 includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits, and functionally includes a distance calculation unit 11, a similarity calculation unit 12, a parameter calculation unit 13, and a predicted value calculation unit 14. And a variation calculating unit 15 for controlling the input unit 2, the presenting unit 3 and the storage unit 4 according to the function according to the control program.

距離算出部11は、機能的に、重み算出部111を備え、前記重み算出部111で算出された第A重みを用いて予測対象データと過去実績データとの所定の距離を、予測対象データの要因および過去実績データの要因に基づいて、複数の過去実績データのそれぞれについて算出するものである。   The distance calculation unit 11 functionally includes a weight calculation unit 111, and uses the A-th weight calculated by the weight calculation unit 111 to calculate a predetermined distance between the prediction target data and the past performance data of the prediction target data. Based on the factors and the factors of the past performance data, each of the plurality of past performance data is calculated.

この重み算出部111は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出するものである。より具体的には、重み算出部111は、前記所定の出力におけるばらつきの大きさを第1出力変数とすると共に前記要因に関する変数を第1入力変数とした際に、複数の過去実績データに基づいて第1入力変数と第1出力変数との関係を表す第1モデルを生成し、この第1モデルに基づいて第A重みを算出するものである。この第1モデルは、例えば、2個の変量や3個以上の変量を持つ関数式(単回帰式や重回帰式等の回帰式)によって表され、第1入力変数および第1出力変数から回帰計算によって求められる。この回帰計算としては、例えば、最小二乗法や部分最小二乗法(PLS, Partial Least Square)等が挙げられる。   The weight calculation unit 111 calculates the degree of contribution of the factor to the magnitude of variation in the predetermined output as the Ath weight. More specifically, the weight calculation unit 111 is based on a plurality of past performance data when the magnitude of variation in the predetermined output is a first output variable and the variable related to the factor is a first input variable. A first model representing the relationship between the first input variable and the first output variable is generated, and the A-th weight is calculated based on the first model. This first model is represented by, for example, a function equation having two variables or three or more variables (a regression equation such as a single regression equation or a multiple regression equation), and is regressed from the first input variable and the first output variable. Calculated by calculation. Examples of the regression calculation include a least square method and a partial least square method (PLS, Partial Least Square).

ここで、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに大きく寄与する場合では、大きな値となり、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさにあまり寄与しない場合では、小さな値となる。すなわち、所定の出力のばらつきの範囲(範囲の広狭)が要因の値に比較的依存する場合は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに大きく寄与する場合であって、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに与える影響の大きさは、大きな値となり、所定の出力のばらつきの範囲(範囲の広狭)が要因の値に比較的依存しない場合は、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさにあまり寄与しない場合であって、要因が所定の出力におけるばらつきの大きさに与える影響の大きさは、小さな値となる。言い換えれば、要因によって所定の出力のばらつきに与えられる影響の大きさに従って、第A重みの大きさが決定される。   Here, the degree to which the factor contributes to the magnitude of the variation in the predetermined output is large when the factor greatly contributes to the magnitude of the variation in the predetermined output, and the factor is the magnitude of the variation in the predetermined output. If it does not contribute much to, it will be a small value. That is, when the range of variation in the predetermined output (range of the range) is relatively dependent on the value of the factor, the factor greatly contributes to the magnitude of variation in the predetermined output, and the factor is the predetermined output. The magnitude of the influence on the magnitude of variation in the output is large, and if the range of variation in the predetermined output (range) is relatively independent of the factor value, the factor is the magnitude of variation in the predetermined output. In this case, the influence of the factor on the magnitude of the variation in the predetermined output is a small value. In other words, the magnitude of the A-th weight is determined according to the magnitude of the influence exerted on the predetermined output variation by the factor.

なお、重み算出部111は、複数の過去実績データの個数に応じた第B重みを算出し、この第B重みを用いて前記第1モデルを生成するものであってもよい。この構成によれば、前記要因に含まれる誤差が前記第A重みへ与える影響を低減することができ、より精度よく第1モデルを生成することができ、ひいては、より精度よく第A重みを算出することが可能となる。   Note that the weight calculation unit 111 may calculate a B-th weight according to the number of past past record data, and generate the first model using the B-th weight. According to this configuration, the influence of the error included in the factor on the Ath weight can be reduced, the first model can be generated more accurately, and the Ath weight can be calculated more accurately. It becomes possible to do.

また、重み算出部111は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度および前記要因が前記所定の出力における絶対値の大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出するものであてもよい。この構成によれば、前記要因による前記所定の出力のばらつきへ与える影響と、前記要因による前記所定の出力の絶対値へ与える影響とを考慮して第A重みaを求めることができ、予測値のばらつきの精度が向上する。 The weight calculation unit 111 sets the degree of contribution of the factor to the magnitude of variation in the predetermined output and the degree of contribution of the factor to the magnitude of the absolute value of the predetermined output for the factor A. It may be calculated. According to this configuration, the A-th weight a i can be obtained in consideration of the influence of the factor on the variation in the predetermined output and the influence of the factor on the absolute value of the predetermined output. The accuracy of value variation is improved.

類似度算出部12は、予測対象データと前記過去実績データとの類似度を、距離算出部11で算出された複数の距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するものである。   The similarity calculation unit 12 calculates the similarity between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the plurality of distances calculated by the distance calculation unit 11. .

パラメータ算出部13は、所定の出力yを出力変数とすると共に要因Xの一部Zまたは全部Zを入力変数とした際に、入力変数を用いて出力変数と入力変数との関係を表す第2モデル;y=f(Z、Θ)(Θは、Zの係数であり、Zの項(定数項)を含む)を生成した場合に、入力変数の入力値を第2モデルに与えることによって得られる値と入力変数の入力値に対応する出力変数の出力値との差である誤差パラメータαを、過去実績データの入力変数および出力変数に基づいて複数の過去実績データのそれぞれについて算出するものである。 The parameter calculation unit 13 uses the input variable to indicate the relationship between the output variable and the input variable when the predetermined output y is the output variable and the part Z or all Z of the factor X is the input variable. Model; y = f (Z, Θ), where Θ is a coefficient of Z and includes the term of Z 0 (constant term), by giving the input value of the input variable to the second model An error parameter α, which is the difference between the obtained value and the output value of the output variable corresponding to the input value of the input variable, is calculated for each of a plurality of past result data based on the input variable and output variable of the past result data It is.

予測値算出部14は、入力変数および誤差パラメータαを用いて出力変数と入力変数との関係を表す第3モデル;y=(Z、Θ、α)を生成し、予測対象データの要因のうちの入力変数に対応する要因の値および誤差パラメータαの値を第3モデルに与えることによって予測対象データの出力値を予測値として、パラメータ算出部13によって算出された複数の誤差パラメータαのそれぞれについて算出するものである。   The predicted value calculation unit 14 generates a third model representing the relationship between the output variable and the input variable using the input variable and the error parameter α; y = (Z, Θ, α), and among the factors of the prediction target data For each of the plurality of error parameters α calculated by the parameter calculation unit 13 using the value of the factor corresponding to the input variable and the value of the error parameter α as the predicted value by giving the value of the error parameter α to the third model. Is to be calculated.

ばらつき算出部15は、類似度算出部12によって算出された複数の類似度および予測値算出部14によって算出された複数の予測値に基づいて、予測対象データの出力値のばらつきを算出するものである。   The variation calculating unit 15 calculates the variation in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated by the similarity calculating unit 12 and the plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating unit 14. is there.

これら演算制御部1、入力部2、提示部3および記憶部4は、信号を相互に交換することができるようにバス5でそれぞれ接続される。   The arithmetic control unit 1, the input unit 2, the presentation unit 3, and the storage unit 4 are connected by a bus 5 so that signals can be exchanged with each other.

このような演算制御部1、入力部2、提示部3、記憶部4およびバス5は、例えば、コンピュータ、より具体的にはノート型やディスクトップ型等のパーソナルコンピュータ等によって構成可能である。   The arithmetic control unit 1, the input unit 2, the presentation unit 3, the storage unit 4, and the bus 5 can be configured by, for example, a computer, more specifically, a personal computer such as a notebook type or a desktop type.

なお、必要に応じて出力値予測装置Sは、外部記憶部(不図示)をさらに備えてもよい。外部記憶部は、例えば、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Compact Disc Recordable)、DVD−R(Digital Versatile DiscRecordable)およびブルーレイディスク(Blu-ray Disc、登録商標)等の記録媒体との間でデータを読み込みおよび/または書き込みを行う装置であり、例えば、フレキシブルディスクドライブ、CD−ROMドライブ、CD−Rドライブ、DVD−Rドライブおよびブルーレイディスクドライブ等である。   Note that the output value prediction apparatus S may further include an external storage unit (not shown) as necessary. The external storage unit is, for example, a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a CD-R (Compact Disc Recordable), a DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable), and a Blu-ray Disc (registered trademark). For example, a flexible disk drive, a CD-ROM drive, a CD-R drive, a DVD-R drive, a Blu-ray disk drive, and the like are devices that read data from and / or write data to / from a recording medium.

ここで、出力値予測プログラム等が格納されていない場合には、出力値予測プログラム等を記録した記録媒体から前記外部記憶部を介して出力値予測プログラムが記憶部4にインストールされるように、出力値予測装置Sが構成されてもよい。あるいは、過去実績データや出力値を予測するためのデータ等のデータが外部記憶部を介して記録媒体に記録されるように、出力値予測装置Sが構成されてもよい。   Here, when the output value prediction program or the like is not stored, the output value prediction program is installed in the storage unit 4 via the external storage unit from the recording medium on which the output value prediction program or the like is recorded. The output value prediction device S may be configured. Alternatively, the output value prediction device S may be configured such that data such as past performance data and data for predicting an output value is recorded on a recording medium via an external storage unit.

次に、第1実施形態における出力値予測装置Sの動作について説明する。図2は、第1実施形態における出力値予測装置の動作を示すフローチャートである。図3は、実測データ記憶部に記憶されるデータを示す図である。図4は、予測対象データと各過去実績データとのユークリッド距離を説明するための図である。図5は、第A重みaの算出方法を説明するために一例として挙げた、第1データ項目xと出力値yとの関係を示す図である。図6は、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。図6(A)は、前記関係を表形式で示し、図6(B)は、前記関係をグラフで示す。図7は、一例として、第1データ項目xと出力値yとの関係、および、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。図7(A)は、第1データ項目xと出力値yとの関係を示す図であり、図7(B)は、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。図8は、他の一例として、第1データ項目xと出力値yとの関係、および、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。図8(A)は、第1データ項目xと出力値yとの関係を示す図であり、図8(B)は、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値との関係を示す図である。図9は、他の一例として、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値と重みwとの関係を示す図である。図9(A)は、前記関係を表形式で示し、図9(B)は、前記関係をグラフで示す。図10は、第A重みaの算出方法を説明するために他の一例として挙げた、第1および第2データ項目x、xと出力値yとの関係を示す図である。図11は、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値とxi2の平均値との関係を示す図である。図11(A)は、前記関係を表形式で示し、図11(B)は、前記関係をグラフで示す。図12は、第k区間内における出力値yのばらつき度合いσ とxi1の平均値とxi2の平均値と第B重みbとの関係を示す図である。図13は、中間データ記憶部に記憶されるデータを示す図である。図14は、予測値記憶部に記憶されるデータを示す図である。図15は、予測値のばらつきの算出手順を説明するための図である。図15(A)は、類似度wと出力の予測値yとの関係を示し、その横軸は、類似度wであり、その縦軸は、予測値yである。図15(B)は、予測値yのヒストグラムを示し、その横軸は、重み付き度数Fwであり、その縦軸は、予測値yである。図15(C)は、予測値yの確率密度分布を示し、その横軸は、確率密度P(y)であり、その縦軸は、予測値yである。 Next, the operation of the output value prediction apparatus S in the first embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the output value prediction apparatus in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating data stored in the actual measurement data storage unit. FIG. 4 is a diagram for explaining the Euclidean distance between the prediction target data and each past performance data. 5 was cited as an example to describe the method of calculating the first A weight a, a diagram showing the relationship between the first data item x 1 and an output value y. FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the variation degree σ y k of the output value y i in the k-th section and the average value of x i1 . 6A shows the relationship in a tabular form, and FIG. 6B shows the relationship in a graph. FIG. 7 shows, as an example, a relationship between the first data item x 1 and the output value y, and a relationship between the variation degree σ y k of the output value y i in the k-th section and the average value of x i1 . It is. FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the first data item x 1 and the output value y, and FIG. 7B shows the degree of variation σ y k and x of the output value y i in the k-th section. It is a figure which shows the relationship with the average value of i1 . FIG. 8 shows, as another example, the relationship between the first data item x 1 and the output value y, and the relationship between the variation degree σ y k of the output value y i in the k-th interval and the average value of x i1. FIG. FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the first data item x 1 and the output value y, and FIG. 8B shows the degree of variation σ y k and x of the output value y i in the k-th section. It is a figure which shows the relationship with the average value of i1 . FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the variation value σ y k and the average value of x i1 and the weight w 1 of the output value y i in the k-th section as another example. FIG. 9A shows the relationship in a tabular form, and FIG. 9B shows the relationship in a graph. FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between the first and second data items x 1 and x 2 and the output value y, which is given as another example for explaining the calculation method of the A-th weight a. FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between the degree of variation σ y k of the output value y i in the k-th section, the average value of x i1 , and the average value of x i2 . FIG. 11A shows the relationship in a tabular form, and FIG. 11B shows the relationship in a graph. FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the variation degree σ y k of the output value y i in the k-th section, the average value of x i1 , the average value of x i2 , and the Bth weight b. FIG. 13 is a diagram illustrating data stored in the intermediate data storage unit. FIG. 14 is a diagram illustrating data stored in the predicted value storage unit. FIG. 15 is a diagram for explaining a procedure for calculating a variation in predicted values. FIG. 15A shows the relationship between the similarity w and the output predicted value y 0 , the horizontal axis is the similarity w, and the vertical axis is the predicted value y 0 . FIG. 15B shows a histogram of the predicted value y 0 , the horizontal axis is the weighted frequency Fw, and the vertical axis is the predicted value y 0 . FIG. 15C shows the probability density distribution of the predicted value y 0 , the horizontal axis is the probability density P (y 0 ), and the vertical axis is the predicted value y 0 .

出力値予測装置Sは、例えば、ユーザの操作によって入力部2から起動コマンドを受け付けると、出力値予測プログラムを実行する。この出力予測プログラムの実行によって、演算制御部1に距離算出部11(重み算出部111を含む)、類似度算出部12、パラメータ算出部13、予測値算出部14およびばらつき算出部15が機能的に構成される。そして、出力値予測装置Sは、以下の動作によって、過去実績データに基づいて予測対象データから出力値(予測値)を予測する。   For example, when an output command is received from the input unit 2 by a user operation, the output value prediction device S executes an output value prediction program. By executing this output prediction program, the calculation control unit 1 is functionally connected to the distance calculation unit 11 (including the weight calculation unit 111), the similarity calculation unit 12, the parameter calculation unit 13, the predicted value calculation unit 14, and the variation calculation unit 15. Configured. And the output value prediction apparatus S estimates an output value (predicted value) from prediction object data based on past performance data by the following operations.

この出力値の予測に当たって、出力値予測装置Sの記憶部4における実測データ記憶部41には、例えば、図3に示す表形式(テーブル形式)で過去実績データおよび予測対象データが予め記憶されている。この図3に示す実測データテーブル51は、実測された出力値yを登録する出力フィールド511、および、この出力値yに関与する要因のデータxを登録するデータフィールド512の各フィールドを備えて構成され、過去実績データ(X、y)ごとにレコードを備え、さらに、予測対象データXのレコードを備えている。そして、出力値yに関与する要因は、複数の要素(データ項目)を備えて構成されており、このため、データフィールド512は、要素の個数に応じたデータ項目サブフィールドを備えている。図3に示す例では、出力値yは、少なくともN個の要素(第1ないし第Nデータ項目)が関与している。このため、データ項目サブフィールドは、要因の各要素にそれぞれ対応する第1ないし第Nデータ項目の各データx〜xをそれぞれ登録するデータ項目サブフィールド5121〜512Nを備えている。また、過去実績データ(X、y)は、過去に異なる条件で、例えば、過去の互いに異なる時刻(時点)で実測等によって取得されたデータであり、図3に示す例では、M個のデータから構成されている。予測対象データXは、出力値を予測したい対象のデータxであり、例えば、予測時点tまでに実測されたデータxや、操作入力の値xや、操業日時xや、シミュレーションのために用意したデータx等である。 In the prediction of the output value, the past result data and the prediction target data are stored in advance in the measured data storage unit 41 in the storage unit 4 of the output value prediction apparatus S, for example, in the table format (table format) shown in FIG. Yes. The actual measurement data table 51 shown in FIG. 3 includes an output field 511 for registering the actually measured output value y, and a data field 512 for registering the factor x data relating to the output value y. is provided with a record for each historical track record data (X, y), further comprises a record of the predicted target data X 0. The factor related to the output value y includes a plurality of elements (data items). For this reason, the data field 512 includes data item subfields corresponding to the number of elements. In the example shown in FIG. 3, the output value y involves at least N elements (first to Nth data items). Therefore, the data item subfield, a data item subfield 5121~512N registering each data x 1 ~x N first to N-th data item corresponding to each element of the source, respectively. The past performance data (X, y) is data obtained by actual measurement or the like at different times (points) in the past under different conditions in the past. In the example shown in FIG. It is composed of Predicted target data X 0 is data x 0 for which you want to predict the output value, for example, and the data x 0, which is measured up to the prediction time t 0, and the value x 0 of the operation input, and operation date and time x 0, the data x 0, etc., which was prepared for the simulation.

ここで、出力値予測装置Sは、予測対象データXのデータ値xから過去実績データ(X、y)に基づいて出力値(予測値)yを予測し、この予測値yのばらつきを求めるものである。 Here, the output value prediction unit S is predicted from the data value x 0 of the prediction target data X 0 historical performance data (X, y) output value based on the (predicted value) y 0, the prediction value y 0 The variation is obtained.

なお、予測対象データXには、過去実績データ(X、y)と識別可能に区別するために、0が第1添え字(添え字の左側)として付され、過去実績データ(X、y)には、M個のデータをそれぞれ識別可能に区別するために、1〜Mがそれぞれ第1添え字として付されている。そして、予測対象データXおよび過去実績データ(X、y)には、出力値yに関わる要因におけるN個の要素である第1ないし第Nデータ項目をそれぞれ識別可能に区別するために、1〜Nがそれぞれ第2添え字(添え字の右側)として付されている。X=[x01、x02、・・・、x0N]であり、X=[xj1、xj2、・・・、xjN]である。例えば、yは、過去実績データ(X、y)における第3番目の出力値を表しており、また例えば、x23は、過去実績データ(X、y)における第2番目の第3データ項目の値を表しており、また例えば、x04は、予測対象データXにおける第4データ項目の値を表している。 Incidentally, the predicted target data X 0, in order to distinguishably distinguished historical performance data (X, y) and, 0 is assigned as the first subscript (left subscript), historical performance data (X, y ), 1 to M are assigned as first subscripts to distinguish the M pieces of data in an identifiable manner. Then, the predicted target data X 0 and historical performance data (X, y), the first to N data items that are N elements in the factors involved in the output value y to identifiably distinguished from each other, 1 ˜N are added as second subscripts (the right side of the subscripts). X 0 = [x 01 , x 02 ,..., X 0N ], and X j = [x j1 , x j2 ,..., X jN ]. For example, y 3 represents the third output value in the past performance data (X, y), and for example, x 23 represents the second third data item in the past performance data (X, y). represents the value, also for example, x 04 represents the value of the fourth data item in the prediction target data X 0.

このような過去実績データ(X、y)および予測対象データXが実測データ記憶部41に記憶されている場合において、出力値予測装置Sは、図2に示すように、まず、過去実績データXにおける第1ないし第Nデータ項目の各データ値xと予測対象データXにおける第1ないし第Nデータ項目の各データ値xとの関連性を評価するために、両データ間の距離を演算制御部1の距離算出部11によって算出し、この算出した距離を記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する(S11)。前記距離は、両データx間の関連性を表すように定義され、例えば、ユークリッド距離や正規化ユークリッド距離等が用いられる。 In the case where such a historical record data (X, y) and the predicted target data X 0 is stored in the measured data storage unit 41, an output value prediction device S, as shown in FIG. 2, initially, historical performance data to assess the association between each data value x of the first to N data items in the prediction target data X 0 and each data value x of the first to N data items in X, calculating the distance between the data The distance is calculated by the distance calculation unit 11 of the control unit 1, and the calculated distance is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4 (S11). The distance is defined to represent the relationship between the two data x, and for example, Euclidean distance, normalized Euclidean distance, or the like is used.

より具体的には、本実施形態では、距離算出部11は、図4に示すように、データ項目空間における予測対象データXと過去実績データXとのユークリッド距離dを各過去実績データ(X、y)について算出する。データ項目空間は、データ項目がN個であることから、本実施形態では、N次元空間となる。また、前記ユークリッド距離dは、本実施形態では、重み付き距離が採用されており、例えば、式1−1によって求められる。式1−1では、予測対象データXと第j番目の過去実績データXとの重み付きユークリッド距離dは、第j番目の過去実績データ(X、y)における第iデータ項目xjiと予測対象データXにおける第iデータ項目x0iとの差の2乗に、第iデータ項目の重みa(a≧0、第A重みa、距離に関する重みa)の2乗を乗算したものを、第1データ項目から第Nデータ項目まで和を取り、その結果の平方根を求めることによって、算出される。 More specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the distance calculation unit 11 calculates the Euclidean distance d between the prediction target data X 0 and the past performance data X in the data item space as each past performance data (X , Y). Since there are N data items, the data item space is an N-dimensional space in this embodiment. In the present embodiment, the Euclidean distance d is a weighted distance, and is obtained by, for example, Expression 1-1. In Expression 1-1, the weighted Euclidean distance d j between the prediction target data X 0 and the j-th past performance data X is the i-th data item x ji in the j-th past performance data (X, y). The square of the difference from the i-th data item x 0i in the prediction target data X 0 is set to the square of the weight a i of the i-th data item (a i ≧ 0, the A-th weight a i , and the weight a i regarding the distance). The product is calculated by taking the sum from the first data item to the Nth data item and obtaining the square root of the result.

また例えば、前記ユークリッド距離dは、式1−2によって求められてもよい。式1−2では、予測対象データXと第j番目の過去実績データXとの重み付きユークリッド距離dは、第j番目の過去実績データ(X、y)における第iデータ項目xjiと予測対象データXにおける第iデータ項目x0iとの差の2乗に、第iデータ項目の第A重みaの絶対値を乗算したものを、第1データ項目から第Nデータ項目まで和を取り、その結果の平方根を求めることによって、算出される。 Further, for example, the Euclidean distance d may be obtained by Expression 1-2. In Formula 1-2, the weighted Euclidean distance d j between the prediction target data X 0 and the j-th past performance data X is the i-th data item x ji in the j-th past performance data (X, y). to the square of the difference between the i-th data item x 0i in the prediction target data X 0, sum multiplied by the absolute value of the a weight a i of the i data item from the first data item to the N-th data item And taking the square root of the result.

また例えば、前記ユークリッド距離dは、式1−3によって求められてもよい。式1−3では、予測対象データXと第j番目の過去実績データXとの重み付きユークリッド距離dは、第j番目の過去実績データ(X、y)における第iデータ項目xjiと予測対象データXにおける第iデータ項目x0iとの差に、第iデータ項目の第A重みaを乗算したものの絶対値を、第1データ項目から第Nデータ項目まで和を取ることによって、算出される。 Further, for example, the Euclidean distance d may be obtained by Expression 1-3. In Expression 1-3, the weighted Euclidean distance d j between the prediction target data X 0 and the j-th past performance data X is the i-th data item x ji in the j-th past performance data (X, y). the difference between the i-th data item x 0i in the prediction target data X 0, the absolute value of the multiplying first a weight a i of the i data item, by taking the sum from the first data item to the N-th data item Is calculated.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、第A重みaは、ユークリッド距離dを求めるに当たって、第1ないし第Nデータ項目の中で第iデータ項目の重要度(重要性の度合い)を表すパラメータであり、第iデータ項目xが所定の出力yにおけるばらつきの大きさに寄与する程度である。 Here, the A-th weight a i is a parameter representing the importance (degree of importance) of the i-th data item among the first to N-th data items in obtaining the Euclidean distance d, and the i-th data item x i is about contributing to the magnitude of variation in a given output y.

注目すべきは、第A重みaが、第iデータ項目xによる出力値yのばらつきに与える影響の大きさに従ってその大きさが決定されることである。例えば、この第A重みaは、出力値yのばらつきに影響を与える程度が大きいデータ項目ほど大きくなり、出力値yのばらつきに影響を与える程度が小さいデータ項目ほど小さくなるように、設定される。 It should be noted that the A-th weight a i is determined according to the magnitude of the influence of the i-th data item x i on the variation of the output value y. For example, the A-th weight a i is set so as to increase as the data item having a large influence on the variation of the output value y and decrease as the data item having a small influence on the variation of the output value y. The

より具体的には、第A重みaは、以下の手順によって算出される。ここで、出力値yは、一般に、上述したように、複数の要因(第1ないし第Nデータ項目x〜x)に依存する重相関であるが、説明の簡単化のため、出力値yが第1データ項目xに依存する単相関である場合について、第A重みaの算出方法を以下に詳述し、第A重みaの算出方法の一般化および説明の容易性から、出力値yが第1および第2データ項目x、xに依存する重相関である場合について、第A重みaの算出方法を以下に説明する。 More specifically, the A-th weight a i is calculated by the following procedure. Here, the output value y is generally a multiple correlation that depends on a plurality of factors (first to Nth data items x 1 to x N ) as described above. In the case where y is a single correlation that depends on the first data item x, the calculation method of the Ath weight a i will be described in detail below. From the generalization of the calculation method of the Ath weight a i and the ease of explanation, In the case where the output value y is a multiple correlation that depends on the first and second data items x 1 and x 2 , a method of calculating the A-th weight a i will be described below.

第A重みaの算出方法の説明に当たって、第1データ項目xと出力値yとの関係は、図5に示す関係であるとする。すなわち、出力値yは、第2ないし第Nデータ項目x〜xの値にかかわらず第1データ項目xの値だけに依存し、第1データ項目xの値xi1の増加に従って徐々にそのばらつきが大きくなり、扇状に拡がる分布を取る。 In explaining the calculation method of the A-th weight a i , the relationship between the first data item x 1 and the output value y is assumed to be the relationship shown in FIG. That is, the output value y is with increasing second through N data items x 2 ~x regardless of the value of N depends only on the value of the first data item x 1, the first data item x 1 values x i1 The variation gradually increases and takes a fan-like distribution.

まず、第1に、第1ステップ(工程)として、第1データ項目xが複数Kの区間に分割され、各区間(k=1〜K、第1区間ないし第K区間)における過去実績データ(X、y)の出力値yのばらつき度合いσが求められる。 First, the first, as a first step (step), the first data item x 1 is divided into sections of a plurality K, historical performance data in each section (k = 1 to K, the first section, second K section) A variation degree σ of the output value y of (X, y) is obtained.

第1データ項目xにおいて、第k番目の第k区間(k∈K)に含まれる過去実績データ(X、y)の集合S は、式2によって表される。 In the first data item x 1 , a set S 1 k of past performance data (X, y) included in the k-th k-th section (kεK) is expressed by Expression 2.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、{(y、xi1)}は、第1データ項目xi1と出力値yとが逆に表記されているが、過去実績データ(X、y)のことである(i=1〜M)。図5に示すように、x は、第1データ項目xにおける第k区間の範囲の始端値であり、x +△xは、第1データ項目xにおける第k区間の範囲の終端値である。△xは、第1データ項目xにおける第k区間の範囲の幅である。なお、集合S の下添え字jは、データ項目を表し、上添え字kは、区間を表し、よって、集合S は、第1データ項目xの値xi1が第k区間の範囲(x ≦xi1≦x +△x)に含まれる過去実績データ(y、xi1)の集合である。なお、第k区間の範囲を示す前記不等式では、両端に等号が含まれているが、一方端に等号が含まれていなくてもよい。 Here, {(y i , x i1 )} is the past performance data (X, y), although the first data item x i1 and the output value y i are expressed in reverse (i = 1-M). As shown in FIG. 5, x 1 k is a starting value of the range of the k-th section in the first data item x 1 , and x 1 k + Δx 1 is the k-th section of the first data item x 1 . The end value of the range. Δx 1 is the width of the range of the k-th section in the first data item x 1 . Note that the subscript j of the set S j k represents a data item, the superscript k represents a section, and therefore, the set S 1 k has a value x i1 of the first data item x 1 in the k-th section. historical performance data (y i, x i1) to be within the scope of the (x 1 k ≦ x i1 ≦ x 1 k + △ x 1) is the set of. In the inequality indicating the range of the k-th section, equal signs are included at both ends, but the equal signs may not be included at one end.

区間は、その範囲が隣接する区間と重ならないように設定されてもよいが、第1データ項目xに含まれる誤差が吸収され、区間の変化に対するばらつき度合いσ の変化が滑らかになることから、その範囲が隣接する区間と重なるように設定されることが好ましい。重なる部分(オーバラップ部分)の大きさは、第1データ項目xの個数に応じて適宜に設定され、重なる部分の大きさは、第1データ項目xの個数が多いほど狭く設定され、第1データ項目xの個数が少ないほど広く設定される。 Section, the range may be set so as not to overlap with the adjacent section, but the error included in the first data item x 1 is absorbed, the change in the degree of variation sigma y k is smooth with respect to a change in the interval Therefore, it is preferable that the range is set so as to overlap with an adjacent section. The size of the portion (overlapping portion) overlapping is set appropriately in accordance with the first number of data items x 1, the size of the overlap, is set narrower as the number of the first data item x 1 is large, the number of the first data item x 1 is more widely set small.

ばらつき度合いσ は、ばらつきの程度を示す任意の指標が採用され、ばらつき度合いσ は、例えば、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の出力値yの標準偏差や、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の出力値yの上下限幅(=上限値−下限値)等が採用される。なお、異常データに対する耐性を強くするために(異常データによるばらつき度合いσ の精度低下を抑制するために)、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の出力値yにおけるその分布の両端を一定量(一定幅、一定割合)ずつ除去した後に、標準偏差σ が求められてもよく、また、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の出力値yにおけるその分布の両端を一定量ずつ除去した後に、上下限幅σ が求められてもよい。 As the variation degree σ y k , an arbitrary index indicating the degree of variation is adopted. For example, the variation degree σ y k is an output value of past performance data {(y i , x i1 )} included in the set S 1 k. and a standard deviation of y i, historical performance data included in the set S 1 k {(y i, x i1)} on the lower limit range of the output value y i of the (= upper limit - minimum value) or the like is employed. In addition, in order to strengthen tolerance against abnormal data (in order to suppress a decrease in accuracy of the degree of variation σ y k due to abnormal data), the past performance data {(y i , x i1 )} included in the set S 1 k After removing both ends of the distribution in the output value y i by a certain amount (a certain width, a certain ratio), the standard deviation σ y k may be obtained, and the past performance data included in the set S 1 k {( After removing both ends of the distribution of the output value y i of y i , x i1 )} by a certain amount, the upper and lower limit width σ y k may be obtained.

続いて、第2に、第2ステップとして、各区間(k=1〜K、第1区間ないし第K区間)において、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の第1データ項目xi1の平均値が求められ、この値がμx1 とされる。なお、演算量(情報処理量)を低減するために、近似的にx +(△x)/2がμx1 とされてもよい。 Subsequently, secondly, as a second step, the past performance data {(y i , x i1 )} included in the set S 1 k in each section (k = 1 to K, the first section to the Kth section)} The average value of the first data item x i1 is obtained, and this value is set to μ x1 k . In order to reduce the calculation amount (information processing amount), x 1 k + (Δx 1 ) / 2 may be approximately set to μ x1 k .

ここで、ばらつき度合いσ を求める際に、上述したように、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の出力値yにおけるその分布の両端を一定量ずつ除去した場合には、このμx1 を求める際も前記ばらつき度合いσ を求める際に除去した過去実績データ{(y、xi1)}を除去してから、このμx1 が求められる。 Here, when obtaining the degree of variation σ y k , as described above, both ends of the distribution in the output value y i of the past performance data {(y i , x i1 )} included in the set S 1 k are fixed amounts. when removing portions, the mu x1 the degree of variations in determining the k sigma y historical performance data that was removed when calculating the k {(y i, x i1 )} Following removal of, the mu x1 k is Desired.

また、好ましくは、第1データ項目xにおいて、第k区間の始端値x と第k+1区間の始端値x k+1との間には、第k+1区間の始端値x k+1が第k区間の始端値x よりも大きい関係とされ、隣接区間とのずれ量(隣接区間間における始端値のずれ量、区間の刻み幅)△k(=x k+1−x )は、式3の関係とされる。すなわち、隣接区間とのずれ量△kと前記区間の範囲の幅△xとの間には、前記区間の範囲の幅△xが隣接区間とのずれ量△kよりも大きい関係とされる。 Preferably, in the first data item x 1, between the start edge value x 1 k and start edge value x 1 k + 1 of the (k + 1) th interval of the k section, starting values x 1 k + 1 of the (k + 1) th section is the k The relationship is larger than the start value x 1 k of the section, and the deviation amount from the adjacent sections (the deviation amount of the start value between the adjacent sections, the step size) Δk 1 (= x 1 k + 1 −x 1 k ) is , Expression 3 is established. That is, a relation between the width △ x 1 in the range of displacement amount △ k 1 and the section between adjacent sections, the width △ x 1 in the range of the interval is greater than the shift amount △ k 1 of the adjacent segment relationship It is said.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

このような各関係とされることによって、前記ばらつき度合いσ と前記平均値μx1 の組が比較的多数生成され(Kの値が比較的大きな値となり)、第A重みaを求めるためのデータ量が比較的多くなる。したがって、データ誤差の影響を受け難くすることが可能となり、異常データに対する耐性が強なる。このため、安定的に、第A重みaを求めることが可能となる。 By making each of these relationships, a relatively large number of sets of the variation degree σ y k and the average value μ x1 k are generated (the value of K becomes a relatively large value), and the A-th weight a 1 is set. The amount of data to be obtained is relatively large. Therefore, it becomes possible to make it difficult to be affected by data errors, and resistance to abnormal data is enhanced. Therefore, stably, it is possible to obtain the first A weighting a 1.

また、前記ばらつき度合いσ を求めるためには、少なくとも2個のデータが必要であることから、第k区間内に過去実績データ{(y、xi1)}が全くない場合および第k区間内に過去実績データ{(y、xi1)}が1個である場合には、過去実績データ{(y、xi1)}が2以上の所定数になるまで、第k区間の場合において、第k区間の終端値x +△xが、隣接区間とのずれ量△kずつ順次に増加(更新)される。あるいは、区間の範囲の幅△xが、過去実績データ{(y、xi1)}が2以上の所定数になるように再設定されてもよい。上述したように、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の出力値yにおけるその分布の両端を一定量ずつ除去した場合も同様である。 In addition, since at least two pieces of data are necessary to obtain the degree of variation σ y k , there is no past performance data {(y i , x i1 )} in the k-th section and the k-th case. historical performance data {(y i, x i1) } in the interval when is one, historical performance data {(y i, x i1) } until the predetermined number of 2 or more, the k-th segment in case the end value of the k-th interval x 1 k + △ x 1 is sequentially incremented by the deviation amount △ k 1 of the adjacent section (updated). Alternatively, the width Δx 1 of the section range may be reset so that the past performance data {(y i , x i1 )} becomes a predetermined number of 2 or more. As described above, the same applies when both ends of the distribution of the output value y i of the past performance data {(y i , x i1 )} included in the set S 1 k are removed by a certain amount.

このように第1ないし第K区間の各区間について、そのばらつき度合いσおよびその平均値μx1を求めると、例えば、一例として図6に示すように、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係が得られる。この平均値μx1とばらつき度合いσとの関係は、第1データ項目xの値xi1による、出力値yの分布(分布の幅、ばらつきの大きさ)の変化を表している。 As described above, when the variation degree σ y and the average value μ x1 thereof are obtained for each of the first to Kth sections, for example, as shown in FIG. 6, for example, the average value μ x1 and the variation degree σ y The relationship is obtained. The relationship between the average value μ x1 and the variation degree σ y represents a change in the distribution of the output value y (the width of the distribution and the magnitude of the variation) according to the value x i1 of the first data item x 1 .

このため、続いて、第3に、第3ステップとして、平均値μx1をいわゆるx軸とし、ばらつき度合いσをいわゆるy軸とする場合に、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係における傾きが求められ、この求められた傾きが第A重みaとされる。 Therefore, thirdly, as a third step, when the average value μ x1 is the so-called x axis and the variation degree σ y is the so-called y axis, the relationship between the average value μ x1 and the variation degree σ y gradient is obtained in this the obtained slope is the first a weighting a 1.

このような第1ステップないし第3ステップを実行することによって、第1データ項目xによる出力値yのばらつきに与える影響度合いを表す第A重みaが求められる。 By executing such a first step to third step, the A weighting a 1 representing the degree of influence on the variation of the output value y by the first data item x 1 is obtained.

一例を挙げると、第1データ項目xの各値xi1に対する出力値yが図7(A)に示すように分布している場合では、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係は、前記第1ステップないし第3ステップを実行することによって、図7(B)に示す略線形な関係が得られる。より具体的には、第1データ項目xの各値xi1が0から1までに増加するに従って、出力値yは、座標(0,0.5)を中心に扇状に拡がり、xi1=0.8では、約−0.1から1.1まで拡がっている。前記第1ステップないし第3ステップを実行する際に、前記隣接区間とのずれ量△k=0.04とされ、前記区間の範囲の幅△x=0.2とされた。そして、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係を表す関数式(回帰式、単回帰式、第1モデルの一例)が最小二乗法によって計算され、その傾きが0.2335と計算され、その切片が0.006589と計算された。したがって、図7に示す場合では、第A重みaは、0.2335となる。 As an example, when the output value y for each value x i1 of the first data item x 1 is distributed as shown in FIG. 7A, the relationship between the average value μ x1 and the variation degree σ y is By executing the first to third steps, the substantially linear relationship shown in FIG. 7B is obtained. More specifically, as each value x i1 of the first data item x 1 increases from 0 to 1, the output value y spreads in a fan shape around the coordinates (0, 0.5), and x i1 = At 0.8, it expands from about -0.1 to 1.1. When executing the first step to the third step, the deviation amount Δk 1 = 0.04 from the adjacent section and the width Δx 1 = 0.2 of the section range were set. Then, a function formula (regression formula, single regression formula, an example of the first model) representing the relationship between the average value μ x1 and the variation degree σ y is calculated by the least square method, and its slope is calculated as 0.2335, The intercept was calculated to be 0.006589. Therefore, in the case shown in FIG. 7, the A-th weight a 1 is 0.2335.

また、他の一例を挙げると、第1データ項目xの各値xi1に対する出力値yが図8(A)に示すように分布している場合では、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係は、前記第1ステップないし第3ステップを実行することによって、図8(B)に示す略線形な関係が得られる。より具体的には、第1データ項目xの各値xi1が0から1までに増加するに従って、出力値yは、座標(0,0.5)を中心に扇状に拡がり、xi1=0.8では、約0から1まで拡がっている。この図8(A)に示す例は、図7(A)に示す例に較べて扇状の広がりが小さい。前記第1ステップないし第3ステップを実行する際に、前記隣接区間とのずれ量△k=0.04とされ、前記区間の範囲の幅△x=0.2とされた。そして、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係を表す関数式が最小二乗法によって計算され、その傾きが0.2013と計算され、その切片が0.001987と計算された。したがって、図8に示す場合では、第A重みaは、0.2013となる。 As another example, when the output value y for each value x i1 of the first data item x 1 is distributed as shown in FIG. 8A, the average value μ x1 and the variation degree σ y With respect to the relationship, the substantially linear relationship shown in FIG. 8B is obtained by executing the first to third steps. More specifically, as each value x i1 of the first data item x 1 increases from 0 to 1, the output value y spreads in a fan shape around the coordinates (0, 0.5), and x i1 = At 0.8, it expands from about 0 to 1. The example shown in FIG. 8A has a fan-shaped spread smaller than the example shown in FIG. When executing the first step to the third step, the deviation amount Δk 1 = 0.04 from the adjacent section and the width Δx 1 = 0.2 of the section range were set. A functional expression representing the relationship between the average value μ x1 and the variation degree σ y was calculated by the least square method, the slope was calculated to be 0.2013, and the intercept was calculated to be 0.001987. Therefore, in the case shown in FIG. 8, the A-th weight a 1 is 0.2013.

ここで、図8(B)を見ると分かるように、図8(A)のデータから得られる図8(B)に示す結果(○)とその最小二乗法によって得られた前記関数式の近似直線とは、第1データ項目xの値の範囲の両端で、図7(B)に較べて図8(B)の方が乖離している。これは、平均値μx1の値の比較的大きな部分で、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係を求める際に使用したデータ数が比較的少なく、平均値μx1が比較的信頼度の低いデータに影響されたものである。 Here, as can be seen from FIG. 8B, the result (◯) shown in FIG. 8B obtained from the data in FIG. 8A and the approximation of the functional expression obtained by the least square method. straight and is at both ends of the range of the first data item x 1 value, it shown in FIG. 8 (B) compared in FIG. 7 (B) are deviated. This is a relatively large part of the value of the average value mu x1, the number of data used in determining the relationship between the average value mu x1 and degree of variation sigma y is relatively small, the average value mu x1 is relatively reliable Is affected by low data.

このため、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係を表す関数式を求める際に、前記影響を抑制すべく、各第k区間において、第1データ項目xの値xi1に、平均値μx1やばらつき度合いσを求める際に使用する過去実績データのデータ数nに応じた重みw(第B重みb、第A重みaに関する重みb)が付けられてもよい。この第B重みbは、例えば、式4−1のように定義され、データ数nである。あるいは、この第B重みbは、例えば、式4−2のように定義され、データ数nから1を減算した値であってもよい。あるいは、この第B重みbは、例えば、式4−3のように定義され、データ数nから1を減算した値の平方根であってもよい。なお、前記データ数nは、集合S に含まれる過去実績データ{(y、xi1)}の出力値yにおけるその分布の両端を一定量ずつ除去した場合には、除去後のデータ数である。 For this reason, when obtaining a functional expression representing the relationship between the average value μ x1 and the degree of variation σ y , the average value x i1 of the first data item x 1 is averaged in each k-th interval in order to suppress the influence. Even if the weight w k (the B weight b k , the weight b k related to the A weight a 1 ) corresponding to the number nk of past performance data used when obtaining the value μ x1 and the variation degree σ y is given. Good. The B-th weight b k is defined as, for example, Expression 4-1 and is the number of data nk . Alternatively, the B-th weight b k is defined as, for example, Expression 4-2, and may be a value obtained by subtracting 1 from the number of data nk . Alternatively, the B-th weight b k is defined as, for example, Expression 4-3, and may be a square root of a value obtained by subtracting 1 from the number of data n k . Note that the number of data n k is the value after removal when both ends of the distribution in the output value y i of the past performance data {(y i , x i1 )} included in the set S 1 k are removed by a certain amount. This is the number of data.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

このような第B重みbを求める場合では、例えば、一例として図9に示すように、平均値μx1とばらつき度合いσと第B重みbとの関係が得られる。ここでは、第B重みbとして式4−2が使用された。そして、このような第B重みbを求める場合では、式5に示す重み付き最小二乗法によって、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係を表す回帰式が求められる。 When obtaining such a B-th weight b k , for example, as shown in FIG. 9 as an example, a relationship among the average value μ x1 , the variation degree σ y, and the B-th weight b k is obtained. Here, Formula 4-2 was used as the B weight b k. When obtaining such a B-th weight b k , a regression equation representing the relationship between the average value μ x1 and the degree of variation σ y is obtained by the weighted least square method shown in Equation 5.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、大文字のパイΠ、大文字のガンマΓおよび大文字のWは、それぞれ式6に示す通りである。   Here, capital pie Π, capital gamma Γ, and capital W are as shown in Equation 6, respectively.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

この場合では、平均値μx1とばらつき度合いσとの関係における傾きは、0.248と計算され、その切片が0.0005751と計算された。図9(B)を見ると分かるように、図8(B)に較べて、この回帰式の近似直線は、各データにより良好にフィッティングしている。したがって、図8(A)に示す場合では、第A重みaは、0.248となる。 In this case, the slope in the relationship between the average value μ x1 and the degree of variation σ y was calculated as 0.248, and the intercept was calculated as 0.0005751. As can be seen from FIG. 9B, the approximate straight line of this regression equation is better fitted to each data as compared to FIG. 8B. Accordingly, in the case shown in FIG. 8A, the A-th weight a 1 is 0.248.

次に、出力値yが第1および第2データ項目x、xに依存する重相関である場合について、第A重みaの算出方法を以下に説明する。 Next, in the case where the output value y is a multiple correlation that depends on the first and second data items x 1 and x 2 , a method of calculating the A-th weight a i will be described below.

第A重みaの算出方法の説明に当たって、第1および第2データ項目x、xと出力値yとの関係は、図10に示す関係であるとする。すなわち、出力値yは、第3ないし第Nデータ項目x〜xの値に係わらず第1および第2データ項目x、xの値だけに依存し、第1および第2データ項目x、xの増加に従って徐々にそのばらつきが大きくなる分布を取る。 In explaining the calculation method of the A-th weight a i , the relationship between the first and second data items x 1 and x 2 and the output value y is assumed to be the relationship shown in FIG. That is, the output value y depends only on the values of the first and second data items x 1 and x 2 regardless of the values of the third to Nth data items x 3 to x N , and the first and second data items. The distribution is such that the variation gradually increases as x 1 and x 2 increase.

この重相関の場合も前記単相関の場合と同様に、第1ステップないし第3ステップを実行することによって、平均値μx1および平均値μx2とばらつき度合いσとの関係が求められる。 In the case of this multiple correlation as well, in the same way as in the case of the single correlation, the relationship between the average value μ x1 and the average value μ x2 and the variation degree σ y is obtained by executing the first to third steps.

ここで、第1ステップにおいて、式2で表された単相関の場合における集合S に対応する、第1データ項目xにおいて第k番目の第k区間(k∈K)に含まれ、かつ、第2データ項目xにおいて第j番目の第j区間(j∈J)に含まれる過去実績データ{(y、xi1、xi2)}の集合S (k、j)は、式7によって表される。 Here, in the first step, included in the k-th k-th section (kεK) in the first data item x 1 corresponding to the set S 1 k in the case of the single correlation represented by Equation 2, A set S 1 (k, j) of past performance data {(y i , x i1 , x i2 )} included in the j-th j-th section (j∈J) in the second data item x 2 is Expressed by Equation 7.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

また、第2ステップにおいて、単相関の場合における前記式3は、この重相関の場合では、式8のようになる。すなわち、第1データ項目xに関し、隣接区間とのずれ量△kと前記区間の範囲の幅△xとの間には、前記区間の範囲の幅△xが隣接区間とのずれ量△kよりも大きい関係とされ、第2データ項目xに関し、隣接区間とのずれ量△kと前記区間の範囲の幅△xとの間には、前記区間の範囲の幅△xが隣接区間とのずれ量△kよりも大きい関係とされる。 Further, in the second step, Equation 3 in the case of a single correlation becomes Equation 8 in the case of this multiple correlation. That relates to the first data item x 1, between the width △ x 1 in the range of deviation between adjacent sections △ k 1 and the interval, width △ x 1 range of the interval is displaced to an adjacent section The relationship between the interval Δk 2 and the width Δx 2 of the interval between the adjacent interval and the width Δx 2 of the interval for the second data item x 2 is greater than the amount Δk 1. Δx 2 is set to be larger than the deviation amount Δk 2 from the adjacent section.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

そして、このように第1ないし第K区間の各区間および第1ないし第J区間の各区間について、そのばらつき度合いσならびに平均値μx1および平均値μx2を求めると、例えば、一例として図11に示すように、平均値μx1および平均値μx2とばらつき度合いσとの関係が得られる。ここで、平均値μx1および平均値μx2とばらつき度合いσとの関係を求める場合において、第2データ項目xj2を第j区間に固定して第1データ項目xi1を第1区間から第K区間まで走査しながら当該区間のばらつき度合いσがそれぞれ求められ、次に、第2データ項目xj2を第j+1区間に固定して第1データ項目xi1を第1区間から第K区間まで走査しながら当該区間のばらつき度合いσがそれぞれ求められる。このような手順が第2データ項目xj2の第1区間から第J区間まで行われる。このように一方のデータ項目の区間を固定しながら他方のデータ項目の区間を走査することで、平均値μx1および平均値μx2とばらつき度合いσとの関係が得られる。この平均値μx1および平均値μx2とばらつき度合いσとの関係は、第1および第2データ項目x、xの各値xi1、xi2による、出力値yの分布(分布の幅、ばらつきの大きさ)の変化を表している。前記図11に示す例では、第1データ項目xの値xi1が大きくなるに従って出力値yのばらつき度合いσも大きくなるが、第2データ項目xの値xj2が大きくなるに従って出力値yのばらつき度合いσは、あまり変化していない。 When the variation degree σ y and the average value μ x1 and the average value μ x2 are obtained for each of the first to Kth sections and each of the first to Jth sections in this way, for example, FIG. As shown in FIG. 11, the relationship between the average value μ x1 and the average value μ x2 and the variation degree σ y is obtained. Here, in the case of obtaining the relationship between the average value μ x1 and the average value μ x2 and the variation degree σ y , the second data item x j2 is fixed to the jth interval, and the first data item x i1 is determined from the first interval. While scanning up to the K-th section, the variation degree σ y of the section is obtained, and then the second data item x j2 is fixed to the j + 1-th section, and the first data item x i1 is changed from the first section to the K-th section. The variation degree σ y of the section is obtained while scanning up to. Such a procedure is performed from the first section to the Jth section of the second data item xj2 . Thus, by scanning the section of the other data item while fixing the section of one data item, the relationship between the average value μ x1 and the average value μ x2 and the variation degree σ y is obtained. The relationship between the average value μ x1 and the average value μ x2 and the variation degree σ y is the distribution of the output value y (distribution of the distribution) according to the values x i1 and x i2 of the first and second data items x 1 and x 2 . It represents the change in width and magnitude of variation. In the example shown in FIG. 11, the variation degree σ y of the output value y increases as the value x i1 of the first data item x 1 increases, but the output x j2 increases as the value x j2 of the second data item x 2 increases. The variation degree σ y of the value y does not change much.

このため、続いて、第3に、単相関の第3ステップと同様に、平均値μx1をいわゆるx軸とし、平均値μx2をいわゆるy軸とし、ばらつき度合いσをいわゆるz軸とする場合に、ばらつき度合いσが式9によって表され、平均値μx1および平均値μx2とばらつき度合いσとの関係における傾きa、aがそれぞれ求められ、これら求められた各傾きa、aがそれぞれ第1および第2データ項目x、xの第A重みa、aとされる。 Therefore, thirdly, as in the third step of simple correlation, the average value μ x1 is the so-called x axis, the average value μ x2 is the so-called y axis, and the variation degree σ y is the so-called z axis. In this case, the variation degree σ y is expressed by Equation 9, and the slopes a 1 and a 2 in the relationship between the average value μ x1 and the average value μ x2 and the dispersion degree σ y are obtained, and the obtained slopes a 1, a 2 are the first a weighting a 1, a 2 of the first and second data, respectively item x 1, x 2.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

このように重相関の場合も単相関の場合と同様に第1ステップないし第3ステップを実行することによって、第1データ項目xによる出力値yのばらつきに与える影響度合いを表す第A重みaが求め、第2データ項目xによる出力値yのばらつきに与える影響度合いを表す第A重みaが求められる。 By thus if the multiple correlation also executes a first step to third step as in the case of a single correlation, the A weighting a representative of a degree of influence on the variation of the output value y by the first data item x 1 1 is determined, the a weighting a 2 representing the degree of influence on the variation of the output value y of the second data item x 2 is calculated.

ここで、単相関の場合と同様に、図12に示すように、過去実績データのデータ数nに応じた第B重みbをさらに算出し、この第B重みbを用いて平均値μx1および平均値μx2とばらつき度合いσとの関係が求められてもよい。 Here, as in the case of the single correlation, as shown in FIG. 12, a B-th weight b corresponding to the number n of past performance data is further calculated, and the average value μ x1 and the B-th weight b are used. The relationship between the average value μ x2 and the degree of variation σ y may be obtained.

このような第B重みb(k、j)を求める場合では、式10に示す重み付き最小二乗法によって、平均値μx1 (k、j)および平均値μx2 (k、j)とばらつき度合いσ (k、j)との関係を表す回帰式が求められる。 In the case of obtaining such a B-th weight b (k, j) , the average value μ x1 (k, j) and the average value μ x2 (k, j) and the degree of variation are obtained by the weighted least square method shown in Expression 10. A regression equation representing the relationship with σ y (k, j) is obtained.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、大文字のパイΠ、大文字のガンマΓおよび大文字のWは、それぞれ式11に示す通りである。   Here, capital pie Π, capital gamma Γ, and capital W are as shown in Equation 11, respectively.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

また、ここで、第iデータ項目xによる出力yのばらつきへ与える影響だけでなく、第iデータ項目xによる出力yの値へ与える影響も考慮することによって、第A重みaを求める場合には、前記式9だけでなく、式12の各パラメータα,α、βが重回帰によって求められ、第A重みaが、例えば、式13−1のように定義され、パラメータaの二乗とパラメータαの二乗との和の平方根で求められてもよい。あるいは、第A重みaが、例えば、式13−2のように定義され、パラメータaの絶対値とパラメータαの絶対値との和で求められてもよい。あるいは、第A重みaが、例えば、式13−3のように定義され、パラメータaとパラメータαとの乗算の絶対値の平方根で求められてもよい。これによって第iデータ項目xによる出力値yのばらつきへ与える影響と、第iデータ項目xによる出力yの値へ与える影響とを考慮することによって、第A重みaを求めることができ、予測値yのばらつきの精度が向上する。すなわち、出力yのばらつきに影響を与えるが出力yの値には影響を与えないデータ項目xと、出力yのばらつきには影響を与えないが出力yの値に影響を与えるデータ項目xと、出力yのばらつきに影響を与えるとともに出力yの値にも影響を与えるデータ項目xと、出力yのばらつきに影響を与えないとともに出力yの値にも影響を与えないデータ項目xとのそれぞれについて、その影響の大きさに応じて第A重みaを求めることが可能となる。 Here, the A-th weight a i is obtained by considering not only the influence of the i-th data item x i on the variation of the output y but also the influence of the i-th data item x i on the value of the output y. In this case, not only the equation 9 but also the parameters α 1 , α 2 , and β of the equation 12 are obtained by multiple regression, and the Ath weight a i is defined as, for example, the equation 13-1, The square root of the sum of the square of a i and the square of the parameter α i may be obtained. Alternatively, the A-th weight a i may be defined as, for example, Expression 13-2, and may be obtained by the sum of the absolute value of the parameter a i and the absolute value of the parameter α i . Alternatively, the A-th weight a i may be defined as, for example, Expression 13-3, and may be obtained as the square root of the absolute value of the multiplication of the parameter a i and the parameter α i . And effects whereby the variation of the output value y according to the i data item x i, by taking into account the influence of the value of the output y by the i data item x i, it is possible to obtain the first A weight a i improves the accuracy of the variation of the predicted value y 0. That is, a data item x that affects the variation of the output y but does not affect the value of the output y, a data item x that does not affect the variation of the output y but affects the value of the output y, and For each of the data item x that affects the output y variation and also affects the output y value, and the data item x that does not affect the output y variation and does not affect the output y value. The A-th weight a i can be obtained according to the magnitude of the influence.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

Figure 2010231447
Figure 2010231447

なお、前記関係式(回帰式)を求める場合に、最小二乗法や重み付き最小二乗法が用いられたが、部分最小二乗法が用いられてもよい。これによって変数間にいわゆる多重共線性が存在する場合でも精度よく第A重みaを求めることが可能となる。 Note that, when obtaining the relational expression (regression equation), the least square method or the weighted least square method is used, but a partial least square method may be used. As a result, even when so-called multicollinearity exists between variables, the A-th weight a i can be obtained with high accuracy.

そして、距離算出部11は、この重み算出部111によって算出された第A重みaを用いて算出した各距離dを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Then, the distance calculation unit 11 stores each distance d calculated using the Ath weight a i calculated by the weight calculation unit 111 in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.

図2に戻って、次に、出力値予測装置Sは、予測対象データXとどの程度似ているかを評価するために、両データx間の類似度(類似性の度合い)wを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、演算制御部1の類似度算出部12によって算出し、この算出した各類似度wを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する(S12)。類似度wは、例えば、前記重み付きユークリッド距離dが小さいほど類似度が大きく、かつ、正の値を取るように、定義される。 Returning to FIG. 2, next, the output value predicting apparatus S determines the similarity (degree of similarity) w between the two data x in order to evaluate how similar the prediction target data X 0 is. Each of the 1st to Mth past performance data (X, y) is calculated by the similarity calculation unit 12 of the calculation control unit 1, and each calculated similarity w is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4. (S12). The degree of similarity w is defined, for example, such that the smaller the weighted Euclidean distance d is, the larger the degree of similarity is and a positive value is taken.

より具体的には、類似度算出部12は、例えば、類似度wを式14−1によって算出する。また例えば、類似度算出部12は、類似度wを式14−2によって算出する。また例えば、類似度算出部12は、例えば、類似度wを式14−3によって算出する。   More specifically, the similarity calculation unit 12 calculates, for example, the similarity w by Expression 14-1. Further, for example, the similarity calculation unit 12 calculates the similarity w by Expression 14-2. For example, the similarity calculation unit 12 calculates, for example, the similarity w using Expression 14-3.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、wは、予測対象データXに対する第j番目の過去実績データXの類似度であり、σは、正規化パラメータであり、具体的にはd(j=1〜M)の標準偏差であり、c、g、rは、正の実数の調整パラメータである。上付きバーのdは、d(j=1〜N)の平均値である。 Here, w j is the similarity of the j-th past performance data X with respect to the prediction target data X 0 , σ is a normalization parameter, specifically, d j (j = 1 to M) The standard deviation is c, g, and r are positive real adjustment parameters. D of the superscript bar is an average value of d j (j = 1 to N).

そして、類似度算出部12は、この算出した各類似度wを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。   Then, the similarity calculation unit 12 stores each calculated similarity w in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.

なお、類似度wの上限値および/またはその下限値が設けられ、式14−1ないし式14−3のいずれかによって算出された類似度が前記上限値を超える場合には、類似度が前記上限値に置き換えられ、および/または、式14−1ないし式14−3のいずれかによって算出された類似度が前記下限値を超える場合には、類似度が前記下限値に置き換えられるように類似度算出部12が構成されてもよい。このように構成されることによって、特定の過去実績データだけが、過剰に類似度が大きくなったり、逆に小さくなったりすることを防ぐことが可能となる。特定の過去実績データだけが、その類似度が過大になってしまうと、仮に、そのデータ計測値にたまたま誤差があった場合に、その誤差に引っ張られて、間違ったばらつきの予測を行ってしまうことになる。このため、上述のように、上限値を設定することは、誤差に強くなる効果を奏する。   In addition, when the upper limit value of the similarity score w and / or the lower limit value thereof is provided and the similarity score calculated by any one of the formulas 14-1 to 14-3 exceeds the upper limit value, the similarity score is If the similarity calculated by any one of the formulas 14-1 to 14-3 exceeds the lower limit value, the similarity is replaced with the lower limit value. The degree calculation unit 12 may be configured. By being configured in this way, it is possible to prevent only specific past performance data from excessively increasing in similarity or conversely decreasing. If the degree of similarity of only specific past performance data becomes excessive, if there is an error in the data measurement value, it will be pulled by that error and the wrong variation will be predicted. It will be. For this reason, as described above, setting the upper limit value has an effect of becoming stronger in error.

また例えば、予め所定の閾値が設けられ、式14−1ないし式14−3のいずれかによって算出された類似度が前記閾値以下である場合には、類似度が0に置き換えられるように、類似度算出部12が構成されてもよい。あるいは、式14−1ないし式14−3のいずれかによって算出された類似度が小さい順に並べられ、小さい方から予め設定された所定数(または所定割合)までの類似度が0に置き換えられるように、類似度算出部12が構成されてもよい。このように構成されることによって、予測値を求めるに当たって、予測対象データXにあまり類似しない過去実績データXを必要以上に考慮することを防ぐことが可能となる。また、予測対象データXにあまり類似しない過去実績データXが除外され、以下に説明する演算処理が不要となり、その結果、演算処理量の軽減(演算処理時間の短縮)が可能となる。 Further, for example, when a predetermined threshold is provided in advance and the similarity calculated by any one of the formulas 14-1 to 14-3 is equal to or less than the threshold, the similarity is set so that the similarity is replaced with 0. The degree calculation unit 12 may be configured. Alternatively, the similarities calculated by any one of the formulas 14-1 to 14-3 are arranged in ascending order, and the similarities up to a predetermined number (or predetermined ratio) set in advance from the smallest one are replaced with 0. In addition, the similarity calculation unit 12 may be configured. By being constructed as described above, when obtaining the predicted value, it is possible to prevent to consider more than necessary historical performance data X which is not much similar to the predicted target data X 0. Also, it excluded historical performance data X which is not much similar to the predicted target data X 0 is, the arithmetic processing is not required to be described below, as a result, the arithmetic processing amount reduction (shortening of processing time) becomes possible.

次に、出力値予測装置Sは、不確定要素を表す誤差パラメータαを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、演算制御部1のパラメータ算出部13によって算出し、この算出した各誤差パラメータαを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する(S13)。   Next, the output value prediction device S calculates an error parameter α representing an uncertain element by the parameter calculation unit 13 of the arithmetic control unit 1 for each of the first to M-th past performance data (X, y), The calculated error parameters α are stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4 (S13).

より具体的には、パラメータ算出部13は、出力値yを予測する予測モデル(第3モデル)をM個の過去実績データ(X、y)に基づいて求め、この求めたモデルを用いることによって、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、各誤差パラメータαを求める。   More specifically, the parameter calculation unit 13 obtains a prediction model (third model) for predicting the output value y based on the M past performance data (X, y), and uses the obtained model. Each error parameter α is obtained for each of the first to Mth past performance data (X, y).

この予測モデルは、例えば、式15の関数fによって表現される。この場合において、パラメータ算出部13は、関数式15の係数ΘをM個の過去実績データ(X、y)に基づいて求め、この求めた関数式15を用いることによって、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて、各誤差パラメータαを求める。   This prediction model is expressed by, for example, the function f in Expression 15. In this case, the parameter calculation unit 13 obtains the coefficient Θ of the function equation 15 based on the M past performance data (X, y), and uses the obtained function equation 15 to obtain the first to M-th past Each error parameter α is obtained for each result data (X, y).

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、Zは、例えば操業条件(製造条件)の各条件や製造工程の各工程における各測定項目等の、出力値yの予測に関与する要因であり、複数L個の要素zを備えて構成される(Z=[zj1、zj2、・・・、zjL])。Zは、例えば、出力値yに関与する要因における複数の要素であるデータ項目(X=[xj1、xj2、・・・、xjN])の一部または全部によって構成される。なお、Zは、さらに、前記データ項目X以外の要素を含んでいてもよい。Zは、関数fの式15を決定する際に予め設定される。Θは、関数式15の係数であり、M個の過去実績データ(X、y)に基づいて同定計算によって求められる。この同定には、最小二乗法、最尤推定法、部分最小二乗法、二次計画法およびPSO(Particle Swarm Optimization)等の、出力値yの実績値と予測値yとの誤差が所定の評価関数の下(所定の制約条件の範囲内)で最小(または最大)となるように決定する方法が用いられる。αは、不確定要素を表す誤差パラメータであり、ΘおよびZだけでは出力yを表現しきれない要因(ばらつきの要因)を表すものであり、ΘおよびZを用いて出力yを予測した場合における予測値yと実績値yとの誤差に相当する。 Here, Z is a factor involved in the prediction of the output value y, such as each condition of operation conditions (manufacturing conditions) and each measurement item in each process of the manufacturing process, and includes a plurality of L elements z. (Z j = [z j1 , z j2 ,..., Z jL ]). Z is constituted by, for example, part or all of data items (X j = [x j1 , x j2 ,..., X jN ]) that are a plurality of elements in the factors related to the output value y. Z may further include elements other than the data item X. Z is set in advance when the expression 15 of the function f is determined. Θ is a coefficient of the function formula 15, and is obtained by identification calculation based on M pieces of past performance data (X, y). For this identification, an error between the actual value of the output value y j and the predicted value y 0 such as the least square method, maximum likelihood estimation method, partial least square method, quadratic programming method, and PSO (Particle Swarm Optimization) is predetermined. A method of determining the minimum (or maximum) under the evaluation function (within a predetermined constraint condition) is used. α is an error parameter representing an indeterminate element, and represents a factor (factor of variation) in which the output y cannot be expressed only by Θ and Z. In the case where the output y is predicted using Θ and Z, corresponding to the error between the predicted value y 0 and the actual value y.

出力値yを重回帰式によって予測する場合には、関数式15は、例えば、式16−1を用いることができ、第j番目の過去実績データ(X、y)における誤差パラメータαは、式16−2によって与えられる。この式16−1によって表現されるモデルは、不確定要素(ばらつきの要因)が加法的に存在する場合に有効である。 When the output value y is predicted by a multiple regression equation, for example, Equation 16-1 can be used as the function equation 15, and the error parameter α j in the j-th past performance data (X j , y j ) is used. Is given by Equation 16-2. The model expressed by Expression 16-1 is effective when an uncertain element (variation factor) exists additively.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

また例えば、出力値yを重回帰式によって予測する場合には、関数式15は、例えば、式17−1を用いることができ、第j番目の過去実績データ(X、y)における誤差パラメータαは、式17−2によって与えられる。この式17−1によって表現されるモデルは、不確定要素が乗法的に存在する場合に有効である。 For example, when the output value y is predicted by a multiple regression equation, the equation 15-1 can be used as the function equation 15, for example, and an error in the jth past performance data (X j , y j ) The parameter α j is given by Equation 17-2. The model expressed by Expression 17-1 is effective when an uncertain element exists in a multiplicative manner.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

また例えば、出力値yを重回帰式によって予測する場合には、関数式15は、例えば、式18−1を用いることができ、第j番目の過去実績データ(X、y)における誤差パラメータαは、式18−2によって与えられる。この式18−1によって表現されるモデルは、zj1の影響係数に不確定要素が存在する場合に有効である。 For example, when the output value y is predicted by a multiple regression equation, the equation 15-1 can be used as the function equation 15, for example, and an error in the jth past performance data (X j , y j ) The parameter α j is given by equation 18-2. The model expressed by Expression 18-1 is effective when there is an uncertain element in the influence coefficient of z j1 .

Figure 2010231447
Figure 2010231447

なお、上述では、関数fを表す数式が用いられたが、関数fを表すテーブル、収束計算アルゴリズム、if−thenルール、ファジィ推論、ニューラルネットワークおよびJIT(Just in Time)モデル等を含む演算プログラムが用いられてもよい。ここで、誤差パラメータαがZ、Θおよびyから逆算で求めることができない場合には、例えば二分探索法や絨毯爆撃法やPSO(Particle Swarm Method)等で、誤差パラメータαの値を種々の値に振ってその出力値yがyに一致するような誤差パラメータαを求めればよい。 In the above description, a mathematical expression representing the function f is used. However, an arithmetic program including a table representing the function f, a convergence calculation algorithm, an if-then rule, a fuzzy reasoning, a neural network, a JIT (Just in Time) model, and the like. May be used. Here, when the error parameter α j cannot be obtained from Z j , Θ, and y j by back calculation, the value of the error parameter α j is obtained by, for example, a binary search method, a carpet bombing method, or PSO (Particle Swarm Method). And an error parameter α j such that the output value y matches y j .

そして、パラメータ算出部13は、この算出した各誤差パラメータαを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。   Then, the parameter calculation unit 13 stores the calculated error parameters α in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.

このような各処理S11〜S13によって算出された重み付きユークリッド距離d、類似度wおよび誤差パラメータαは、例えば、図13に示すように表形式(テーブル形式)によって中間データ記憶部42に記憶される。この図13に示す中間データテーブル52は、実測された出力値yを登録する出力フィールド521、この出力値yに関与する要因における複数の要素に対応するデータ項目のうちで類似度の算出に用いられたデータ項目のデータxを登録する類似度計算用データフィールド522、この出力値yに関与する要因における複数の要素に対応するデータ項目のうちで予測値yの算出に用いられたデータ項目のデータxを登録する出力予測用データフィールド523、当該過去実績データ(X、y)の重み付きユークリッド距離dを登録する重み付き距離フィールド524、当該過去実績データ(X、y)の類似度wを登録する類似度フィールド525、および、当該過去実績データ(X、y)の誤差パラメータαを登録する誤差パラメータフィールド526の各フィールドを備えて構成され、過去実績データ(X、y)ごとにレコードを備え、さらに、予測対象データXのレコードを備えている。そして、類似度計算用データフィールド522は、類似度の算出に用いられた各データ項目に応じたデータ項目サブフィールド5221〜522Nを備えている。同様に、出力予測用データフィールド523は、予測値の算出に用いられた各データ項目に応じたデータ項目サブフィールド5231〜523Lを備えている。なお、図13に示す中間データテーブル52おける出力フィールド521および類似度計算用フィールド522は、図3に示す実測データテーブル51における出力フィールド511およびデータフィールド512にそれぞれ対応する。 The weighted Euclidean distance d, the similarity w, and the error parameter α calculated by the processes S11 to S13 are stored in the intermediate data storage unit 42 in a table format (table format) as shown in FIG. 13, for example. The The intermediate data table 52 shown in FIG. 13 is used for calculating the similarity among the output field 521 for registering the actually measured output value y and the data items corresponding to a plurality of elements in the factors related to the output value y. A data field 522 for calculating the degree of similarity for registering the data x of the selected data item, and the data item used for calculating the predicted value y 0 among the data items corresponding to a plurality of elements in the factors related to the output value y Output prediction data field 523 for registering data x, weighted distance field 524 for registering weighted Euclidean distance d of the past performance data (X, y), similarity w of the past performance data (X, y) And the error parameter field for registering the error parameter α of the past performance data (X, y). Is configured to include the fields of Rudo 526 includes a record for each historical track record data (X, y), further comprises a record of the predicted target data X 0. The similarity calculation data field 522 includes data item subfields 5221 to 522N corresponding to the data items used for calculating the similarity. Similarly, the output prediction data field 523 includes data item subfields 5231 to 523L corresponding to each data item used for calculation of the predicted value. The output field 521 and the similarity calculation field 522 in the intermediate data table 52 shown in FIG. 13 correspond to the output field 511 and the data field 512 in the actual measurement data table 51 shown in FIG.

次に、出力値予測装置Sは、演算制御部1の予測値算出部14によって、処理S13で求めた予測モデルを用いて、予測対象データXにおける第1ないし第Nデータ項目の各データ値x01〜x0Nに基づいて予測値yを、処理S13で求めた各誤差パラメータαのそれぞれについて算出し、この算出した各予測値yを記憶部4の予測値記憶部43に記憶する(S14)。ここで、この処理S14において、予測モデルは、誤差パラメータαが処理S13で求めた各誤差パラメータαのそれぞれに変更される。例えば、上述の関数fの式15によって予測モデルが表現される場合では、処理S13で求められた係数Θであって、処理S13で求めた各誤差パラメータαのそれぞれに変更される関数fの式15に、予測対象データXにおける第1ないし第Nデータ項目のうちの予測値yの算出に用いられた第1ないし第Lデータ項目の各データ値x01〜x0LをZとして用いることによって、予測値算出部14は、前記予測値yを、処理S13で求めた各誤差パラメータαのそれぞれについて算出する。前記予測値yは、各誤差パラメータαがM個であるから、予測値y01〜y0MのM個となる。 Then, the output value prediction device S, by the predictive value calculating unit 14 of the arithmetic and control unit 1, using the prediction model obtained in process S13, the first to the data value of the N data items in the prediction target data X 0 Based on x 01 to x 0N , the predicted value y 0 is calculated for each error parameter α j obtained in step S 13, and the calculated predicted value y 0 is stored in the predicted value storage unit 43 of the storage unit 4. (S14). Here, in the processing S14, the prediction model is changed to the error parameters α j obtained in the processing S13. For example, in the case where the prediction model is expressed by Expression 15 of the function f described above, the coefficient f obtained in the process S13 and the function f changed to each of the error parameters α j obtained in the process S13. In Expression 15, each data value x 01 to x 0L of the first to Lth data items used for calculation of the predicted value y 0 among the first to Nth data items in the prediction target data X 0 is used as Z. Accordingly, the predicted value calculation unit 14 calculates the predicted value y 0 for each error parameter α j obtained in step S13. The predicted value y 0, each error parameter alpha j is because it is the M, the M number of predicted value y 01 ~y 0M.

なお、処理S14においても、処理S13と同様に、関数fを表すテーブル、収束計算アルゴリズム、if−thenルール、ファジィ推論、ニューラルネットワークおよびJITモデル等を含む演算プログラムが用いられてもよい。   In the process S14, as in the process S13, an arithmetic program including a table representing the function f, a convergence calculation algorithm, an if-then rule, a fuzzy inference, a neural network, a JIT model, and the like may be used.

このような各処理S14によって算出された各予測値y01〜y0Mは、例えば、図14に示すように表形式(テーブル形式)によって予測値記憶部43に記憶される。この図14に示す予測値データテーブル53は、処理S14によって算出された予測値yを登録する予測値フィールド531、予測対象データXにおける第1ないし第Nデータ項目のうちの予測値yの算出に用いられた第1ないし第Lデータ項目の各データ値x01〜x0Lを登録する出力予測用データフィールド532、処理S13によって算出された誤差パラメータαを登録する誤差パラメータフィールド533、および、当該パラメータフィールド533の誤差パラメータの算出に用いられた過去実績データ(X、y)における類似度wを登録する類似度フィールド534の各フィールドを備えて構成され、誤差パラメータαごとにレコードを備えている。なお、図14に示す予測値データテーブル53おける誤差パラメータフィールド533および類似度フィールド534は、図13に示す中間データテーブル52における誤差パラメータフィールド526および類似度フィールド525にそれぞれ対応する。ここで、各処理S14によって算出された各予測値y01〜y0Mは、図14に示すように、当該予測値yに対応する類似度wも、互いに対応するように予測値記憶部43に記憶されている。 Each such prediction value y 01 ~y 0M calculated by the step S14 is stored in, for example, the predicted value storing unit 43 by the table format table format as shown in FIG. 14. Predicted value data table 53 shown in FIG. 14, the predicted value y 0 of the first to N data items in the prediction value field 531, the predicted target data X 0 to register the predicted value y 0 calculated by the step S14 An output prediction data field 532 for registering the data values x 01 to x 0L of the first to L-th data items used for the calculation, an error parameter field 533 for registering the error parameter α calculated in step S13, and , Each field of the similarity field 534 for registering the similarity w in the past performance data (X, y) used for calculation of the error parameter of the parameter field 533, and records for each error parameter α j. I have. Note that the error parameter field 533 and the similarity field 534 in the predicted value data table 53 shown in FIG. 14 correspond to the error parameter field 526 and the similarity field 525 in the intermediate data table 52 shown in FIG. Here, each prediction value y 01 ~y 0M calculated by the step S14, as shown in FIG. 14, also the similarity w j corresponding to the predicted value y 0, the predicted value storing section to correspond to each other 43.

次に、出力値予測装置Sは、演算制御部1のばらつき算出部15によって、処理S14で求めた各予測値y01〜y0Mを用いて、予測値yのばらつきを算出し、この算出した予測値yのばらつきを記憶部4のばらつき記憶部44に記憶する(S15)。 Then, the output value prediction device S, the variation calculation unit 15 of the arithmetic and control unit 1, with each of the prediction value y 01 ~y 0M obtained in processing S14, calculates the variance of the predicted value y 0, this calculation storing the dispersion of the predicted value y 0 that the variation storage unit 44 of the storage unit 4 (S15).

本実施形態では、類似した条件では類似した結果になるという経験則に基づき、予測対象データXのデータxと第j番目の過去実績データXのデータxとの類似性が高ければ(類似度wが大きければ)、予測対象データXの誤差パラメータαも類似性が高くなると考えられる。このため、予測対象データXの予測値yは、類似度wで、誤差パラメータαを用いて予測した予測値y0jになると考えられる。 In the present embodiment, based on the rule of thumb that results in similar in similar conditions, the higher the similarity between the data x 0 of the prediction target data X 0 and data x j of the j-th historical performance data X ( If the degree of similarity w j is large), the error parameter α 0 of the prediction target data X 0 is considered to have high similarity. For this reason, the predicted value y 0 of the prediction target data X 0 is considered to be the predicted value y 0j predicted using the error parameter α j with the similarity w j .

このような考えに基づいて、より具体的には、ばらつき算出部15は、図15(A)に示すように、縦軸に予測値yをとると共に横軸に類似度wをとって、まず、M個の各過去実績データ(X、y)からそれぞれ算出されたM個の各誤差パラメータα(j=1〜M)にそれぞれ対応するM個の各予測値y0jに対し、その類似度wを対応させる。次に、ばらつき算出部15は、図15(A)の縦軸yの少なくとも各予測値を含む範囲y0jを有限個の複数の区間(クラス、等級)に分割し、各区間に含まれる予測値y0jの類似度wを全て足し合わせることによって重み付き度数Fを生成し、図15(B)に示すように、予測値yのばらつきを表すヒストグラムを生成する。 Based on this concept, and more specifically, the variation calculation unit 15, as shown in FIG. 15 (A), taking the similarity w on the horizontal axis with taking the prediction value y 0 on the vertical axis, First, for each of M prediction values y 0j corresponding to each of the M error parameters α j (j = 1 to M) calculated from the M past performance data (X, y), The similarity w j is made to correspond. Then, the variation calculation unit 15 divides in FIG 15 (A) the longitudinal axis y 0 in at least a range y 0j including each predicted value finite number of a plurality of sections of (class, grade), contained in each interval A weighted frequency F w is generated by adding all the similarities w j of the predicted value y 0j , and a histogram representing the variation of the predicted value y 0 is generated as shown in FIG.

すなわち、式19に示すように、予測値y0jが第k番目の区間(Y以上Yk+1未満の区間)に含まれるjの集合をSとする場合(S={j|Y≦y0j<Yk+1})に、集合Sに含まれるjについて類似度wを全て足し合わせたものが第k番目の区間における重み付き度数Fとなる。 That is, as shown in Equation 19, if the set of j the predicted value y 0j is included in the k-th interval (Y k or Y k + 1 less than the section) and S k (S k = {j | Y k ≦ y 0j <Y k + 1 }) and the sum of the similarities w j for j included in the set S k is the weighted frequency F w in the k-th interval.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

このように予測値yのばらつきがヒストグラムによって示され、予測値yの出現頻度を容易に知ることが可能となる。 This variation of the predicted value y 0 as is indicated by the histogram, it is possible to easily know the frequency of occurrence of the predicted value y 0.

このように図15(B)に示すヒストグラムが予測値yのばらつきとされてもよいが、本実施形態では、さらに、ばらつき算出部15は、図15(B)に示すヒストグラムの面積が1となるように正規化する。この正規化されたヒストグラムが予測対象データXにおける予測値yの確率密度とされ、予測値yのばらつきとされる。さらに、ばらつき算出部15は、面積を1に維持したまま図15(B)に示すヒストグラムを、図15(C)に示すように曲線で表してもよい。この曲線が予測対象データXにおける予測値yの確率密度とされ、予測値yのばらつきとされる。 As described above, the histogram illustrated in FIG. 15B may be the variation of the predicted value y 0 , but in the present embodiment, the variation calculation unit 15 further has an area of the histogram illustrated in FIG. Normalize so that This normalized histogram is taken as the probability density of the predicted value y 0 in the prediction target data X 0, and is regarded as the variation of the predicted value y 0 . Further, the variation calculation unit 15 may represent the histogram shown in FIG. 15B as a curve as shown in FIG. 15C while maintaining the area at 1. This curve is a probability density of the predicted value y 0 in the prediction target data X 0, are variations of the predicted value y 0.

なお、前記正規化は、例えば、図15(A)の縦軸yを有限個の区間に分割する際に、均等な幅h=|Yk+1−Y|に分割されるとした場合に、式20によって実行される。 Note that the normalization, for example, when dividing the longitudinal axis y 0 in FIG. 15 (A) into a finite number of intervals, uniform width h = | when a is divided into | Y k + 1 -Y k , According to Equation 20.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

また、この図15(B)に示すヒストグラムから図15(C)に示す曲線を求める際には、例えば対数正規分布やワイブル分布等の、既知の確率分布が利用されてもよい。   Further, when obtaining the curve shown in FIG. 15C from the histogram shown in FIG. 15B, a known probability distribution such as a lognormal distribution or a Weibull distribution may be used.

図16は、図15(B)に示すヒストグラムから図15(C)に示す確率密度曲線を求める手法を説明するための図である。図16(A)は、ヒストグラムの各中心点を折れ線で結んだ様子を示し、図16(B)は、図16(A)の累積確率密度を示し、図16(C)は、図16(B)に示す累積確率密度を平滑化した様子を示し、そして、図16(D)は、平滑化した確率密度(確率密度曲線)を示す。   FIG. 16 is a diagram for explaining a method for obtaining the probability density curve shown in FIG. 15C from the histogram shown in FIG. 16A shows a state in which the center points of the histogram are connected by a broken line, FIG. 16B shows the cumulative probability density of FIG. 16A, and FIG. 16C shows FIG. FIG. 16D shows a state where the cumulative probability density shown in B) is smoothed, and FIG. 16D shows the smoothed probability density (probability density curve).

まず、図16(A)に示すように、図15(B)に示す正規化したヒストグラムにおいて、各度数の中心位置(y方向の中心)を折れ線で結ぶ。なお、各両端において、端部から区間の幅hの半分(h/2)だけ離れた点も0として前記折れ線に結ばれる。この折れ線で囲まれた面積も1とされている。 First, as shown in FIG. 16 (A), in the histogram normalized shown in FIG. 15 (B), connecting the center positions of the respective frequencies of (y 0 direction of the center) in a line. At both ends, a point separated from the end by a half (h / 2) of the section width h is also set to 0 and connected to the broken line. The area surrounded by the broken line is also 1.

次に、図16(B)に示すように、図16(A)から式21−1によって累積確率密度SwNが求められる。 Next, as shown in FIG. 16 (B), the cumulative probability density SwN is obtained from the equation 21-1 from FIG. 16 (A).

次に、図16(C)に示すように、図16(B)の折れ線の累積確率密度SwNが例えば式21−2を用いることによって平滑化される。 Next, as shown in FIG. 16C, the cumulative probability density SwN of the broken line in FIG. 16B is smoothed by using, for example, Expression 21-2.

そして、図16(D)に示すように、図16(C)に示す平滑化された累積確率密度から例えば式21−3を用いることによって、平滑化された確率密度(確率密度曲線)が求められる。   Then, as shown in FIG. 16D, a smoothed probability density (probability density curve) is obtained from the smoothed cumulative probability density shown in FIG. It is done.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

このように予測値yのばらつきが確率密度によって示され、予測値yの出現確率を容易に知ることが可能となる。 Thus, the variation of the predicted value y 0 is indicated by the probability density, and the appearance probability of the predicted value y 0 can be easily known.

また、前記重み付き度数Fを算出する場合において、M個の過去実績データ(X、y)のうちの類似度wが高い順(大きい順)に並べられ、大きい方から予め設定された所定数(所定割合)までの過去実績データ(X、y)が抽出され、この抽出されたデータのみを用いることによって前記重み付き度数Fが求められてもよい。類似度wの低い過去実績データ(X、y)を予め除去することによって、前記重み付き度数Fを算出するための演算処理量の軽減(演算処理時間の短縮)が可能となる。また、上述した式14(式14−1〜式14−3)によって類似度wを算出する場合では、予測対象データXとの類似度wが低い過去実績データ(X、y)についても、類似度が0になることがないため、前記重み付き度数Fに影響を与えることになる。このため、図15(B)に示す重み付き度数Fの幅は、M個の予測値yの幅に一致し、関数fが式16である場合には、その幅は、予測対象データXの条件によらずに常に一定となる。その結果、図15(C)に示す確率密度の裾野が必要以上に広がってしまう場合がある。しかしながら、上述のように、類似度wの小さい過去実績データ(X、y)を除外することによって、確率密度の裾野が過剰に拡がることが防止され、予測対象データXにおける予測値yの分布形状の特徴が顕著に表現される。 Further, when calculating the weighted frequency F w , the similarity w of the M past performance data (X, y) is arranged in descending order (in descending order), and a predetermined value set in advance from the larger one is set. The past performance data (X, y) up to the number (predetermined ratio) may be extracted, and the weighted frequency F w may be obtained by using only the extracted data. Low historical performance data similarity w (X, y) by pre-removing the arithmetic processing amount of relief for calculating the weighted frequency F w (shorter processing time) becomes possible. Further, in the case of calculating the similarity w by Equation 14 described above (formula 14-1~ formula 14-3), historical performance data (X, y) is low similarity w between the prediction target data X 0 for even, Since the similarity does not become 0, the weighted frequency F w is affected. For this reason, the width of the weighted frequency F w shown in FIG. 15B matches the width of M predicted values y 0 , and when the function f is Equation 16, the width is the prediction target data always constant irrespective of the conditions of X 0. As a result, the base of probability density shown in FIG. 15C may spread more than necessary. However, as described above, by excluding the past performance data (X, y) having a small similarity w, the base of the probability density is prevented from being excessively expanded, and the predicted value y 0 of the prediction target data X 0 is reduced. The characteristics of the distribution shape are remarkably expressed.

そして、出力値予測装置Sは、演算制御部1によって、処理S15でばらつき算出部15によって算出された予測値yのばらつきを提示部3に提示し(S16)、処理が終了される。このように予測値yのばらつきが提示部3に提示されるので、ユーザは、予測値yのばらつきを知ることができ、予測値yに基づいて操作や判断等を行う場合に予測値yのばらつきも考慮することが可能となる。 The output value prediction device S, the arithmetic control unit 1, the variation of the predicted value y 0 calculated by the variation calculation unit 15 in the processing S15 is presented to the presentation unit 3 (S16), the processing is terminated. This variation of the predicted value y 0 is presented to the presentation unit 3 as the user is able to know the variation of the predicted value y 0, the prediction in the case of performing the operation or judgment, etc. based on the predicted value y 0 variation value y 0 it becomes possible to consider.

このように出力値予測装置Sが動作することによって、M個の過去実績データ(X、y)から算出されたM個の誤差パラメータα(j=1〜M)を用いることで、予測対象データXの予測値yがM通り算出され、そして、予測対象データXとの類似度wに従って予測値yに対する重み付き度数Fが算出される。さらに、重み付き度数Fから確率密度が算出される。このため、過去実績データ(X、y)と予測対象データXとの類似性が考慮された予測対象データXにおける予測値yのばらつきが高精度に求められる。したがって、出力値予測装置Sは、予測値yのばらつきを提示することができ、ひいては予測値yに基づいて操作や判断等を行う場合に予測値yのばらつきも考慮することが可能となる。 By operating the output value predicting apparatus S in this way, by using M error parameters α j (j = 1 to M) calculated from M past performance data (X, y), a prediction target predicted value y 0 of the data X 0 is calculated as M, and weighted frequency F w are calculated for the predicted value y 0 in accordance with the similarity w j from the predicted target data X 0. Furthermore, the probability density is calculated from the weighted frequency F w. Therefore, historical performance data (X, y) and the variation of the predicted value y 0 in the prediction target data X 0 of similarity is considered the predicted target data X 0 is obtained with high accuracy. Accordingly, the output value prediction unit S may present variations of the predicted value y 0, and thus also the variation of the predicted value y 0 if based on the predicted value y 0 performing operations and judgments, etc. can be considered It becomes.

そして、本実施形態では、予測対象データXと過去実績データ(X、y)との類似度wおよび過去実績データ(X、y)に基づいて予測対象データXの出力値yのばらつきを算出する際に、データ項目xが所定の出力yにおけるばらつきの大きさに寄与する程度が第A重みaとして前記データ項目xについて算出され、この算出された第A重みaを用いて、予測対象データXと過去実績データ(X、y)との所定の距離dが算出され、そして、この算出された所定の距離dに基づいて前記類似度wが算出される。したがって、本実施形態では、予測値yのばらつきに与える影響をデータ項目xについて評価して予測値yのばらつきを求めることができる。このため、予測対象データXと過去実績データ(X、y)との類似度wがより適切に評価され、予測値yのばらつきの精度がより向上する。 In the present embodiment, the variation in the output value y of the prediction target data X 0 based on the similarity w j between the prediction target data X 0 and the past performance data (X, y) and the past performance data (X, y). when calculating a degree data item x i contribute to the magnitude of variation in a given output y is calculated for the data item x i as the a weight a i, a first a weight a i the calculated The predetermined distance d j between the prediction target data X 0 and the past performance data (X, y) is calculated, and the similarity w j is calculated based on the calculated predetermined distance d j. The Therefore, in the present embodiment, it is possible to determine the variation of the predicted value y 0 to assess the impact on the variation of the predicted value y 0 for the data item x i. For this reason, the similarity w j between the prediction target data X 0 and the past performance data (X, y) is more appropriately evaluated, and the accuracy of variation in the predicted value y 0 is further improved.

次に、別の実施形態について説明する。
(第2実施形態)
例えば鉄鋼製品の製造や化学製品の製造のように、比較的大規模な製造プラントで様々な製造プロセスを経て製造される製品では、例えば投入量、操作入力量および時間経過等に応じて、各製造プロセスにおける出力値や製品に直結する最終プロセスの出力値が刻々と変化することが多い。例えば、鉄鋼製品の製造プロセスにおいて、トピードカー内の溶銑温度と経過時間との関係、取鍋内の溶鋼温度と経過時間との関係、転炉吹錬における溶鋼中炭素濃度と吹込酸素積算値との関係、および、転炉吹錬における溶鋼温度と吹込酸素積算値との関係等が挙げられる。
Next, another embodiment will be described.
(Second Embodiment)
For example, in the case of products manufactured through various manufacturing processes in a relatively large-scale manufacturing plant, such as the manufacture of steel products and chemical products, for example, according to the input amount, operation input amount, time passage, etc. The output value in the manufacturing process and the output value in the final process directly connected to the product often change every moment. For example, in the manufacturing process of steel products, the relationship between the hot metal temperature in the topped car and the elapsed time, the relationship between the molten steel temperature in the ladle and the elapsed time, and the carbon concentration in the molten steel and the integrated oxygen injection value in the converter blowing. The relationship and the relationship between the molten steel temperature and the blown oxygen integrated value in converter blowing are mentioned.

図17は、物体の温度降下量と経過時間との関係を示す図である。大気中に放置された物体の温度降下量(初期温度からの偏差)yと経過時間(温度を測定した時間)tとの関係を各過去実績データについて○でプロットした場合に、図17に示す結果であったと仮定する。ここで、所定の時刻tにおける温度降下量y(t)を予測する際に、時刻t付近の過去実績データを用いることによって確率密度を求める場合には、次の問題が生じ得る。すなわち、第1に、過去実績データが少ない(あるいは存在しない)時間領域では、活用可能なデータが非常に少なく、活用されるデータが過去実績データの一部でしかない。このため、予測対象データの温度降下量y(t)の分布を高精度に予測することが困難である。そして、第2に、予測対象データと類似度の大きい過去実績データが前記所定の時刻t付近にあるとは限らず、時刻tから離れた処に予測対象データと類似度の大きい過去実績データがあった場合に、その過去実績データが活用されない。 FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the temperature drop amount of the object and the elapsed time. FIG. 17 shows the relationship between the temperature drop amount (deviation from the initial temperature) y of the object left in the atmosphere and the elapsed time (temperature measurement time) t plotted with ○ for each past performance data. Assume that it was a result. Here, when predicting the temperature drop amount y (t 0 ) at the predetermined time t 0 , the following problem may arise when the probability density is obtained by using past performance data near the time t 0 . That is, firstly, in the time region where the past performance data is small (or does not exist), there is very little data that can be utilized, and the data that is utilized is only a part of the past performance data. For this reason, it is difficult to predict the distribution of the temperature drop amount y (t 0 ) of the prediction target data with high accuracy. Secondly, past performance data having a high degree of similarity with the prediction target data is not necessarily near the predetermined time t 0 , and a past performance having a high degree of similarity with the prediction target data at a location away from the time t 0. If there is data, the past performance data is not used.

そこで、このような問題に対し、図17に細破線によって過去実績データの一部について示すように、各過去実績データにおける温度降下量yの経過温度tとの関係を表す予測モデルを構築し、各過去実績データを所定の時刻tに投影することによって(すなわち、構築した予測モデルの時刻tにおける温度降下量y(t)を求めることによって)、所定の時刻tから離れた過去実績データも予測値y(t)における確率密度の推定に活用することができ、予測対象データの予測値y(t)のばらつきをより高精度に求めることが可能となる。 Therefore, for such a problem, as shown in FIG. 17 with a part of the past performance data by a thin broken line, a prediction model representing the relationship between the temperature drop amount y and the elapsed temperature t in each past performance data is constructed. By past each past performance data at a predetermined time t 0 (that is, by determining the amount of temperature drop y (t 0 ) at the time t 0 of the constructed prediction model), the past away from the predetermined time t 0 actual data can also be utilized for the estimation of the probability density in the prediction value y (t 0), it is possible to determine the variation of the predicted value y of the predicted target data (t 0) with higher accuracy.

第2実施形態は、第1実施形態の出力値予測装置Sを上述の場合に適用したものである。したがって、第2実施形態における出力値予測装置Sは、第1実施形態の出力値予測装置Sにおいて、パラメータを算出するパラメータ算出処理(S13)および予測値を算出する予測値算出処理(S14)が以下のように処理を実行する点を除き、第1実施形態における出力値予測装置Sと同様であるので、同様の点の説明を省略する。   In the second embodiment, the output value prediction apparatus S of the first embodiment is applied to the above-described case. Therefore, in the output value prediction apparatus S of the second embodiment, the output value prediction apparatus S of the first embodiment includes parameter calculation processing (S13) for calculating parameters and prediction value calculation processing (S14) for calculating prediction values. Since it is the same as that of the output value prediction apparatus S in 1st Embodiment except the point which performs a process as follows, description of the same point is abbreviate | omitted.

図18は、過去実績データのモデルを示す図である。図19は、予測値のばらつきの算出手順を説明するための図である。図19(A)は、所定の時刻tにおける予測値y(t)を示し、図19(B)は、類似度wと出力の予測値y(t)との関係を示し、その横軸は、類似度wであり、その縦軸は、予測値y(t)である。 FIG. 18 is a diagram illustrating a model of past performance data. FIG. 19 is a diagram for explaining a procedure for calculating a variation in predicted values. FIG. 19A shows the predicted value y (t 0 ) at a predetermined time t 0 , and FIG. 19B shows the relationship between the similarity w and the output predicted value y (t 0 ). The horizontal axis is the similarity w, and the vertical axis is the predicted value y (t 0 ).

第2実施形態の出力値予測装置Sでは、記憶部4の実測データ記憶部41には、第1実施形態と同様に、表形式(テーブル形式)で過去実績データおよび予測対象データが予め記憶されている。そして、第2実施形態では、過去実績データおよび予測対象データは、温度降下量y、当該温度降下量yを測定した実測時刻t、および、温度降下量yに関与する要因データxを備えて構成される。温度降下量yは、出力値yに対応し、実測時刻tは、出力値yに関与する要因における要素の1つと見ることができる。すなわち、出力値yに関与する要因Xには、少なくとも時間tを要素として含むんでいる。実測時刻tの原点は、温度降下量y=0の時刻、すなわち、物体の初期温度の時刻(物体の温度の測定を開始した時刻)である。なお、時間tが要因Xに含まれずに、要因Zに含まれるように、出力値予測装置Sが構成されてもよい。   In the output value prediction apparatus S of the second embodiment, the past result data and the prediction target data are stored in advance in the table format (table format) in the actual measurement data storage unit 41 of the storage unit 4 as in the first embodiment. ing. In the second embodiment, the past performance data and the prediction target data include the temperature drop amount y, the actual measurement time t when the temperature drop amount y is measured, and the factor data x related to the temperature drop amount y. Is done. The temperature drop amount y corresponds to the output value y, and the actual measurement time t can be regarded as one of the factors in the factor related to the output value y. That is, the factor X related to the output value y includes at least the time t as an element. The origin of the actual measurement time t is the time when the temperature drop amount y = 0, that is, the time of the initial temperature of the object (the time when the measurement of the temperature of the object is started). Note that the output value prediction apparatus S may be configured such that the time t is not included in the factor X but is included in the factor Z.

そして、過去実績データ((X、t)、y)に基づいて予測対象データ(X、t)から出力値(予測値)yの予測が開始されると、処理S11では、第1実施形態と同様に、距離算出部11は、重み算出部111によって重みaを算出し、第1ないし第Nデータ項目空間において、この重みaを用いて過去実績データ(X、t)と予測対象データ(X、t)との間の距離dを算出し、この算出した距離dを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 The historical performance data ((X, t), y) the predicted target data (X 0, t 0) the output value from the (predicted value) prediction of y 0 is started on the basis of, in the processing S11, first Similar to the embodiment, the distance calculation unit 11 calculates the weight a by the weight calculation unit 111, and the past performance data (X, t) and the prediction target using the weight a in the first to Nth data item spaces. A distance d between the data (X 0 , t 0 ) is calculated, and the calculated distance d is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.

次に、処理S12では、第1実施形態と同様に、類似度算出部12は、予測対象データXと過去実績データXとの間における類似度wを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて算出し、この算出した各類似度wを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Next, the process S12, as in the first embodiment, the similarity calculating unit 12, the similarity w between the predicted target data X 0 and historical performance data X, first through M historical performance data ( X, y) is calculated, and the calculated similarity w is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.

次に、処理S13では、前記式15に代えて、式15A;y(t)=f(Z、Θ、α、t)を用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、パラメータ算出部13は、不確定要素を表す誤差パラメータαを、第1ないし第M過去実績データ((X、t)、y)のそれぞれについて、算出し、この算出した各誤差パラメータαを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。ここで、y(t)は、実測時刻tによける温度降下量であり、Z、Θ、αは、第1実施形態の式15と同様である。図17には、式15Aが太破線によって示されており、図18には、各過去実績データ((X、t)、y)のモデルが細破線によって示されている。 Next, in the process S13, instead of the expression 15, the expression 15A; y j (t) = f (Z, Θ, α j , t) is used, and the others are processed in the same manner as in the first embodiment. The parameter calculation unit 13 calculates an error parameter α representing an uncertain element for each of the first to M-th past performance data ((X, t), y), and calculates each calculated error parameter α j . The data is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4. Here, y j (t) is a temperature drop amount at the actual measurement time t, and Z, Θ, and α j are the same as Expression 15 in the first embodiment. In FIG. 17, Formula 15A is indicated by a thick broken line, and in FIG. 18, the model of each past performance data ((X, t), y) is indicated by a thin broken line.

次に、処理S14では、予測時刻tを用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、予測値算出部14は、図19(A)に示すように、前記処理S13で求めたモデルを用いて、予測対象データ(X、t)における予測時刻tおよび第1ないし第Nデータ項目の各データ値x01〜x0Nに基づいて予測値y(t)を、処理S13で求めた各誤差パラメータαのそれぞれについて算出し、この算出した各予測値y01(t)〜y0M(t)をその類似度w〜wと対応付けて記憶部4の予測値記憶部43に記憶する。図19(A)では、予測時刻tの各予測値y0j(t)がそれぞれ○で表示されている。 Next, the process S14, using the prediction time t 0, by others treated in the same manner as the first embodiment, the prediction value calculating unit 14, as shown in FIG. 19 (A), obtained by the step S13 the model used, the predicted target data (X 0, t 0) the predicted value based on the predicted time t 0 and the first to each data value x 01 ~x 0N N-th data item in the y 0 to (t 0) is calculated for each of the error parameters alpha j obtained in processing S13, the predicted value y 01 (t 0) which is the calculated ~y 0M (t 0) the storage in association with the degree of similarity w 1 to w M Stored in the predicted value storage unit 43 of the unit 4. In FIG. 19A, each predicted value y 0j (t 0 ) at the predicted time t 0 is indicated by a circle .

次に、処理S15では、第1の実施形態と同様に、ばらつき算出部15は、前記処理S14で求めた各予測値y01〜y0Mを用いて、予測値y(t)のばらつきを算出し、この算出した予測値y(t)のばらつきを記憶部4のばらつき記憶部44に記憶する。より具体的には、ばらつき算出部15は、図19(B)に示すように、縦軸に予測値y(t)をとると共に横軸に類似度wをとって、まず、M個の各過去実績データ((t、x)、y)からそれぞれ算出されたM個の各誤差パラメータα(j=1〜M)にそれぞれ対応するM個の各予測値y0j(t)に対し、その類似度wを対応させる。次に、ばらつき算出部15は、図19(B)の縦軸y(t)の少なくとも各予測値y0j(t)を含む範囲を有限個の複数の区間(クラス、等級)に分割し、各区間に含まれる予測値y0j(t)の類似度wを全て足し合わせることによって重み付き度数Fを生成し、予測値y(t)のばらつきを表すヒストグラムを生成する。このヒストグラムが予測値y(t)のばらつきとされてもよいが、本実施形態では、さらに、ばらつき算出部15は、このヒストグラムの面積が1となるように正規化する。この正規化されたヒストグラムが予測対象データ(t、x)における予測値y(t)の確率密度とされ、予測値y(t)のばらつきとされる。あるいは、ばらつき算出部15は、さらに、面積を1に維持したままこのヒストグラムから上述と同様に前記曲線を求める。この曲線が予測対象データ(t、x)における予測値y(t)の確率密度とされ、予測値y(t)のばらつきとされる。 Next, the process S15, as in the first embodiment, the variation calculation unit 15 uses the respective predicted value y 01 ~y 0M obtained in the processing S14, the variation of the predicted value y 0 (t 0) And the variation of the calculated predicted value y 0 (t 0 ) is stored in the variation storage unit 44 of the storage unit 4. More specifically, as shown in FIG. 19 (B), the variation calculation unit 15 takes the predicted value y (t 0 ) on the vertical axis and the similarity w on the horizontal axis. M prediction values y 0j (t 0 ) respectively corresponding to M error parameters α j (j = 1 to M) calculated from each past performance data ((t, x), y). On the other hand, the similarity w j is made to correspond. Next, the variation calculation unit 15 divides a range including at least each predicted value y 0j (t 0 ) on the vertical axis y (t 0 ) in FIG. 19B into a finite number of sections (classes, grades). Then, the weighted frequency F w is generated by adding all the similarities w j of the predicted values y 0j (t 0 ) included in each section, and a histogram representing the variation of the predicted values y 0 (t 0 ) is generated. To do. The histogram may be a variation of the predicted value y 0 (t 0 ), but in the present embodiment, the variation calculation unit 15 further normalizes the area of the histogram to be 1. This normalized histogram is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ). Or the variation calculation part 15 calculates | requires the said curve similarly to the above-mentioned from this histogram, further maintaining the area at 1. This curve is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ).

このように動作することによって、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、時間経過に従って出力が時々刻々と変化するプロセスにおける出力の予測値yを求めることが可能となり、そして、要因xの予測値yのばらつきに与える影響の程度を考慮した上で、この予測値yのばらつきを求めることが可能となる。また、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、過去実績データが少ない(あるいは存在しない)時間領域でも、予測値yを求めることが可能となり、予測値yのばらつきも求めることが可能となる。また、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、所定の時刻tから離れた過去実績データも予測値y(t)におけるばらつきの推定に活用することができ、予測対象データの予測値y(t)のばらつきをより高精度に求めることが可能となる。また、第2実施形態の出力値予測装置Sでは、図19から分かるように、互いに異なる複数の時刻tにおける予測値y(t)を求めることができ、予測値y(t)のばらつきも求めることが可能である。したがって、各時刻tにおける予測値y(t)のばらつきを比較することによって、最もリスクの少ない処理終了タイミングを決定することが可能となる。例えば、鉄鋼製品の製造プロセスの加熱炉において、鋼材が単に目標通りに加熱されたか否かだけではなく、温度外れの確率も考慮した上で、リスクの小さいタイミングで加熱処理を終了させることが可能となる。また例えば、転炉吹錬では、溶鋼温度や溶鋼中成分が目標から外れる確率を考慮した上で、リスクの少ないタイミングで吹錬を終了させることが可能となる。この転炉吹錬の場合では、図19(A)の横軸が吹錬吹込酸素量の積算値とされる。 By operating in this way, the output value predicting apparatus S of the second embodiment can obtain the predicted value y 0 of the output in the process in which the output changes momentarily with time, and the factor x i in consideration of the degree of influence on the variation of the predicted value y 0, it is possible to determine the variation of the predicted value y 0. Further, in the output value prediction device S of the second embodiment, it is possible to obtain the predicted value y 0 even in a time region where the past performance data is small (or does not exist), and it is also possible to obtain the variation of the predicted value y 0. It becomes. Further, in the output value prediction apparatus S of the second embodiment, past performance data separated from a predetermined time t 0 can also be used for estimation of variation in the predicted value y 0 (t 0 ), and prediction of prediction target data is performed. Variations in the value y 0 (t 0 ) can be obtained with higher accuracy. In addition, as can be seen from FIG. 19, the output value prediction apparatus S of the second embodiment can obtain the predicted values y 0 (t) at a plurality of different times t, and the variation of the predicted values y 0 (t). Can also be sought. Therefore, it is possible to determine the processing end timing with the least risk by comparing the variation of the predicted value y 0 (t) at each time t. For example, in a heating furnace of a steel product manufacturing process, it is possible to terminate the heat treatment at a low risk timing, considering not only whether the steel was heated as intended but also considering the probability of temperature deviation. It becomes. Further, for example, in converter blowing, it is possible to terminate the blowing at a timing with less risk in consideration of the molten steel temperature and the probability that the components in the molten steel deviate from the target. In the case of this converter blowing, the horizontal axis in FIG. 19A is the integrated value of the blown oxygen amount.

次に、別の実施形態について説明する。
(第3実施形態)
鉄鋼製品の製造プロセスにおける、転炉吹錬終了後、転炉から取鍋に溶鋼が移され、溶鋼処理を経て、連鋳設備まで溶鋼が搬送されるプロセスでは、連鋳設備でスムーズに鋳造するために、取鍋が連鋳設備に到着した際に溶鋼温度が凝固温度より若干高めであることが好ましい。溶鋼温度が下がり過ぎると溶鋼が凝固してしまい好ましくなく、溶鋼温度が高いままだと鋳造速度を減速せざるを得ず好ましくない。各チャージによって、溶鋼成分、溶鋼量、取鍋の種類、取鍋の初期状態(耐火物の溶損状況、取鍋内部の温度分布(冷え具合))、転炉から受鋼する際に取鍋内にあらかじめ入れて置く合金量・合金種類などによって、温度降下量がばらつく。そのため、時々刻々と変化する溶鋼温度を確定的に一点で予測することは、困難である。したがって、当該チャージの取鍋内溶鋼温度のばらつきを精度よく推定することは、重要である。
Next, another embodiment will be described.
(Third embodiment)
In the steel product manufacturing process, after the converter is blown, the molten steel is transferred from the converter to the ladle, and after the molten steel is processed, the molten steel is transported to the continuous casting equipment. Therefore, it is preferable that the molten steel temperature is slightly higher than the solidification temperature when the ladle arrives at the continuous casting facility. If the molten steel temperature is too low, the molten steel solidifies, which is not preferable. If the molten steel temperature remains high, the casting speed must be reduced. Depending on the charge, the molten steel composition, the amount of molten steel, the type of ladle, the initial state of the ladle (the refractory melting condition, the temperature distribution inside the ladle (cooling condition)), and the ladle when receiving steel from the converter The amount of temperature drop varies depending on the amount of alloy and type of alloy placed in advance. For this reason, it is difficult to predict the molten steel temperature that changes from moment to moment at a single point. Therefore, it is important to accurately estimate the variation in molten steel temperature in the ladle for the charge.

第3実施形態は、所定の出力が転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける取鍋内の溶鋼温度とされ、第1実施形態の出力値予測装置Sを適用したものであり、第3実施形態における出力値予測装置Sは、転炉から取鍋に移された溶鋼が溶鋼処理設備に搬送されるまでにおいて、溶鋼の温度降下量について、確率分布を推定するものである。したがって、第3実施形態における出力値予測装置Sは、第1実施形態の出力値予測装置Sにおいて、距離を算出する距離算出処理(S11)、パラメータを算出するパラメータ算出処理(S13)および予測値を算出する予測値算出処理(S14)が以下のように処理を実行する点を除き、第1実施形態における出力値予測装置Sと同様であるので、同様の点の説明を省略する。   In the third embodiment, the predetermined output is the molten steel temperature in the ladle in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process, and the output value prediction device S of the first embodiment is applied. The output value predicting apparatus S in the third embodiment estimates the probability distribution of the temperature drop of the molten steel until the molten steel transferred from the converter to the ladle is transported to the molten steel processing facility. It is. Therefore, the output value prediction apparatus S in the third embodiment is the same as the output value prediction apparatus S in the first embodiment, in the distance calculation process (S11) for calculating the distance, the parameter calculation process (S13) for calculating the parameter, and the predicted value. The predicted value calculation process (S14) for calculating is the same as the output value prediction apparatus S in the first embodiment except that the process is executed as follows, and the description of the same points is omitted.

図20および図21は、重み付き距離と類似度との関係を示す図である。図20および図21の横軸は、重み付き距離dであり、それら縦軸は、類似度wである。図22は、過去実績データのモデルを示す図である。図23は、各予測値における確率密度を示す図である。図22および図23の横軸は、分(min)単位で表す経過時間tであり、それらの縦軸は、度(℃)単位で表す温度降下量y(t)である。 20 and 21 are diagrams showing the relationship between the weighted distance and the similarity. 20 and 21, the horizontal axis represents the weighted distance dj , and the vertical axis represents the similarity wj . FIG. 22 is a diagram illustrating a model of past performance data. FIG. 23 is a diagram showing the probability density at each predicted value. The horizontal axis of FIG. 22 and FIG. 23 is the elapsed time t expressed in minutes (min), and the vertical axis thereof is the temperature drop y (t) expressed in degrees (° C.).

第3実施形態の出力値予測装置Sでは、記憶部4の実測データ記憶部41には、第1実施形態と同様に、表形式(テーブル形式)で過去実績データおよび予測対象データが予め記憶されている。そして、第2実施形態では、過去実績データおよび予測対象データは、温度降下量y、当該温度降下量yを測定した実測時刻t、および、温度降下量yに関与する要因データxを備えて構成される。温度降下量yは、出力値yに対応し、実測時刻tは、出力値yに関与する要因における要素の1つと見ることができる。実測時刻tの原点は、温度降下量y=0の時刻、すなわち、物体の初期温度の時刻(物体の温度の測定を開始した時刻)である。温度降下量yに関与する要因における各要素(データ項目)は、取鍋の受鋼回数、脱酸剤の種類、溶鋼炭素濃度、取鍋の空鍋状態、出鋼温度、凝固温度および操業班等の各項目である。ここで、本実施形態では、取鍋の受鋼回数は、例えば受鋼回数の平方根とされるように、非線形関数で変換される。脱酸剤の種類は、脱酸の強さに応じて数値化される。取鍋の空鍋状態(溶鋼が入っていない状態)は、時間放置、時間保温および保温後の放置時間等が非線形関数で数値化される。操業班は、班ごとに識別子が与えられる。   In the output value prediction apparatus S of the third embodiment, the past record data and the prediction target data are stored in advance in a table format (table format) in the actual measurement data storage unit 41 of the storage unit 4 as in the first embodiment. ing. In the second embodiment, the past performance data and the prediction target data include the temperature drop amount y, the actual measurement time t when the temperature drop amount y is measured, and the factor data x related to the temperature drop amount y. Is done. The temperature drop amount y corresponds to the output value y, and the actual measurement time t can be regarded as one of the factors in the factor related to the output value y. The origin of the actual measurement time t is the time when the temperature drop amount y = 0, that is, the time of the initial temperature of the object (the time when the measurement of the temperature of the object is started). Each factor (data item) in the factors related to the temperature drop y is the number of times the ladle is received, the type of deoxidizer, the concentration of molten steel, the state of the ladle emptying, the temperature at which the steel is tapped, the solidification temperature, and the operation group Etc. for each item. Here, in the present embodiment, the number of times the steel is received by the ladle is converted by a non-linear function so as to be the square root of the number of times the steel is received, for example. The type of deoxidizer is quantified according to the strength of deoxidation. When the ladle is in an empty pan state (a state in which no molten steel is contained), the time of standing, the time of keeping warm, the standing time after keeping warm, etc. are quantified by a non-linear function. The operation group is given an identifier for each group.

そして、過去実績データ((X、t)、y)に基づいて予測対象データ(X、t)から出力値(予測値)yの予測が開始されると、処理S11では、式22で定義される距離dを用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、距離算出部11は、重み算出部111によって第A重みaを算出し、第1ないし第Nデータ項目空間において、この第A重みaを用いて過去実績データ(X、t)と予測対象データ(X、t)との間の距離dを算出し、この算出した距離dを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 When the prediction of the output value (predicted value) y 0 is started from the prediction target data (X 0 , t 0 ) based on the past performance data ((X, t), y), in the process S11, the expression 22 The distance calculation unit 11 calculates the Ath weight a by the weight calculation unit 111, and performs the same processing as in the first embodiment except for the distance d defined by the first to Nth data item spaces. 2, the distance d between the past performance data (X, t) and the prediction target data (X 0 , t 0 ) is calculated using the A-th weight a, and the calculated distance d is stored in the middle of the storage unit 4. The data is stored in the data storage unit 42.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、f(Xji,x0i)は、xjiとx0iとが同じ場合に0をとり、xjiとx0iとが異なる場合に1をとる関数である。そして、本実施形態では、a(i=1〜N)=1とされる。Nは、データ項目数である。また、k<Nである。 Here, f d (X ji , x 0i ) is a function that takes 0 when x ji and x 0i are the same, and takes 1 when x ji and x 0i are different. In this embodiment, a i (i = 1 to N) = 1. N is the number of data items. Further, k <N.

当該チャージの操業条件と各過去チャージの操業条件とを比較する場合、例えば操業班や設備の番号(複数ある設備のうちで処理に供した設備の番号)等のように、引き算をすることができないデータ項目、あるいは、引き算自体に意味をもたないデータ項目もあり、式23で定義される距離dは、このようなデータ項目が同じか否かに意味があるデータ項目の場合に有効である。   When comparing the operating conditions of the relevant charge with the operating conditions of each past charge, it may be subtracted, such as the operating team or equipment number (number of equipment used for processing among multiple equipment). Some data items cannot be used, or some data items have no meaning in subtraction itself, and the distance d defined by Equation 23 is valid for such data items that have a meaning as to whether they are the same. is there.

また、類似度を計算する際のデータ項目として、日時や年月日を加えても良い。プロセスによっては、経年変化や季節変動要因など、月日が経過するに従って特性が変わるものがある。このような場合、操業条件が同一でも月日が離れていると結果が異なる虞がある。月日をデータ項目として加えることによって、古いデータの類似度wを小さくし、経年変化を考慮した予測をすることができる。なお、年月日は、基準日(例えば1900年1月1日)からの経過日数で表現すればよい。 In addition, date and time or date may be added as a data item when calculating the similarity. Some processes have characteristics that change over time, such as aging and seasonal variation. In such a case, even if the operating conditions are the same, the result may be different if the date is different. By adding the month and day as a data item, it is possible to reduce the similarity w j of the old data and make a prediction considering the secular change. Note that the date may be expressed as the number of days elapsed from a reference date (for example, January 1, 1900).

次に、処理S12では、第1実施形態と同様に、類似度算出部12は、予測対象データXと過去実績データXとの間における類似度wを、第1ないし第M過去実績データ(X、y)のそれぞれについて算出し、この算出した各類似度wを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Next, the process S12, as in the first embodiment, the similarity calculating unit 12, the similarity w between the predicted target data X 0 and historical performance data X, first through M historical performance data ( X, y) is calculated, and the calculated similarity w is stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4.

ここで、類似度wとして、式14−3、すなわち、式23で定義される類似度が用いられる。   Here, as the similarity w, the similarity defined by Expression 14-3, that is, Expression 23, is used.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、μは、距離d(j=1〜M)の平均値であり、σは、距離d(j=1〜M)の標準偏差である。また、本実施形態では、g=1とされる。前記式22による重み付き距離dと式23による類似度wとの関係を図20に示す。 Here, μ is an average value of the distance d j (j = 1 to M), and σ is a standard deviation of the distance d j (j = 1 to M). In the present embodiment, g = 1 is set. FIG. 20 shows the relationship between the weighted distance d j according to the equation 22 and the similarity w j according to the equation 23.

本実施形態では、図21に示すように、予め設定された所定の閾値よりも小さい類似度wは、0とされる。類似度wの低い過去実績データ((t、x)、y)を予め除去することによって、例えば重み付き度数Fを算出するための演算処理量等の以下の演算処理量の軽減(演算処理時間の短縮)が可能となる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 21, the similarity w j smaller than a predetermined threshold set in advance is set to zero. By previously removing past performance data ((t, x), y) having a low degree of similarity w, for example, the following arithmetic processing amount such as the arithmetic processing amount for calculating the weighted frequency F w is reduced (arithmetic processing) Time reduction).

次に、処理S13では、前記式15に代えて、式24−1および式24−2を用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、パラメータ算出部13は、不確定要素を表す誤差パラメータαを、第1ないし第M過去実績データ((X、t)、y)のそれぞれについて算出し、この算出した各誤差パラメータαを記憶部4の中間データ記憶部42に記憶する。 Next, in the process S13, the parameter calculation unit 13 uses the expression 24-1 and the expression 24-2 instead of the expression 15 and the other processes in the same manner as in the first embodiment, so that the parameter calculation unit 13 determines the uncertain element An error parameter α to be expressed is calculated for each of the first to M-th past performance data ((X, t), y), and the calculated error parameters α j are stored in the intermediate data storage unit 42 of the storage unit 4. .

Figure 2010231447
Figure 2010231447

ここで、y(t)は、実測時刻tによける温度降下量であり、T0jは、転炉から取鍋に溶鋼を移す時点の溶鋼温度である転炉出鋼温度であり、T∽jは、溶鋼の凝固温度であり、qは、取鍋に予め入っている合金(入れ置き合金)が奪う熱量を温度に換算した値であり、入れ置き合金が無い場合にはq=0となる。 Here, y j (t) is the amount of temperature drop at the actual measurement time t, T 0j is the converter steel temperature that is the molten steel temperature at the time when the molten steel is transferred from the converter to the ladle, and T ∽j is the solidification temperature of the molten steel, q j is a value obtained by converting the amount of heat to a temperature previously entered by that alloy (put every alloy) rob the ladle, when placed every alloy no q j = 0.

なお、出力予測溶データ項目は、本実施形態では、転炉出鋼温度T0j、溶鋼の凝固温度T∽j、入れ置き合金による温度降下qを推定するために必要な入れ置き合金の投入量である。 In the present embodiment, the predicted predicted melting data items include the converter steel temperature T 0j , the solidification temperature T ∽j of the molten steel, and the input of the detained alloy necessary for estimating the temperature drop q j due to the detained alloy. Amount.

そして、予測値yを重回帰式によって予測する場合には、関数式24に基づく、第j番目の過去実績データ((t、x)、y)における誤差パラメータαは、式25によって与えられる。 When the predicted value y 0 is predicted by a multiple regression equation, the error parameter α j in the j-th past performance data ((t j , x j ), y j ) based on the function equation 24 is 25.

Figure 2010231447
Figure 2010231447

なお、第j番目の過去実績データから求めた誤差パラメータαに対応する予測値y0j(t)は、式26−1および式26−2によって与えられる。 Note that the predicted value y 0j (t 0 ) corresponding to the error parameter α j obtained from the j-th past performance data is given by Expression 26-1 and Expression 26-2.

Figure 2010231447
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ここで、T00は、予測対象のチャージにおける転炉出鋼温度であり、T∽0は、予測対象のチャージにおける溶鋼の凝固温度であり、qは、予測対象のチャージにおける入れ置き合金が奪う熱量を温度に換算した値である。 Here, T 00 is the converter steel temperature in the prediction target charge, T ∽0 is the solidification temperature of the molten steel in the prediction target charge, and q 0 is the detained alloy in the prediction target charge. It is a value obtained by converting the amount of heat taken into temperature.

図22には、各過去実績データ((X、t)、y)のモデルが示されている。   FIG. 22 shows a model of each past performance data ((X, t), y).

次に、処理S14では、予測時刻tを用い、他は第1実施形態と同様に処理することによって、予測値算出部14は、前記処理S13で求めたモデルを用いて、予測対象データ(X、t)における予測時刻tおよび第1ないし第Nデータ項目の各データ値x01〜x0Nに基づいて予測値y(t)を、処理S13で求めた各誤差パラメータαのそれぞれについて算出し、この算出した各予測値y01(t)〜y0M(t)をその類似度w〜wと対応付けて記憶部4の予測値記憶部43に記憶する。 Next, the process S14, using the prediction time t 0, the other is by treating in the same manner as the first embodiment, the prediction value calculating unit 14 uses the model obtained in the processing S13, the prediction target data ( X 0, t 0 the predicted time t 0 and the predicted value y 0 on the basis of each data value x 01 ~x 0N the first to N data items (t 0) in), each error parameters obtained in the processing S13 alpha calculated for each j, the predicted value y 01 that the calculated (t 0) ~y 0M (t 0) the similarity w 1 to w M and association with each other in the predicted value storage unit 43 of the storage unit 4 To do.

次に、処理S15では、第1の実施形態と同様に、ばらつき算出部15は、前記処理S14で求めた各予測値y01〜y0Mを用いて、予測値y(t)のばらつきを算出し、この算出した予測値y(t)のばらつきを記憶部4のばらつき記憶部44に記憶する。より具体的には、ばらつき算出部15は、縦軸に予測値y(t)をとると共に横軸に類似度wをとって、まず、M個の各過去実績データ((t、x)、y)からそれぞれ算出されたM個の各誤差パラメータα(j=1〜M)にそれぞれ対応するM個の各予測値y0j(t)に対し、その類似度wを対応させる。次に、ばらつき算出部15は、前記縦軸y(t)の少なくとも各予測値y0j(t)を含む範囲を有限個の複数の区間(クラス、等級)に分割し、各区間に含まれる予測値y0j(t)の類似度wを全て足し合わせることによって重み付き度数Fを生成し、予測値y(t)のばらつきを表すヒストグラムを生成する。このヒストグラムが予測値y(t)のばらつきとされてもよいが、本実施形態では、さらに、ばらつき算出部15は、このヒストグラムの面積が1となるように正規化する。この正規化されたヒストグラムが予測対象データ(t、x)における予測値y(t)の確率密度とされ、予測値y(t)のばらつきとされる。あるいは、ばらつき算出部15は、さらに、面積を1に維持したままこのヒストグラムから上述と同様に前記曲線を求める。この曲線が予測対象データ(t、x)における予測値y(t)の確率密度とされ、予測値y(t)のばらつきとされる。図23には、10分ごとに温度降下量の予測値y(t)の確率密度が示されている。すなわち、予測時点が10分ごととされている。なお、図23において、○は、実測温度を示し、時間0の○は、転炉出鋼温度であり、約50分後の○は、予測対象データ(t、x)における溶鋼処理開始前の実測温度である。この約50分後の○で示す実測温度は、温度降下量の予測値y(t)の算出や図23に示す温度降下量の予測値y(t)の確率密度の算出には、用いていないが、参考のために、図23に表示されている。また、図23中の両○を結ぶ破線は、予測対象のチャージの溶鋼温度を式24によって計算したもので、式25の誤差パラメータαをフィッティングしたものであり、同様に、温度降下量の予測値y(t)の算出や図23に示す温度降下量の予測値y(t)の確率密度の算出には、用いていないが、参考のために、図23に表示されている。また、図23では、確率密度の横軸(図15(C)の横軸に対応する)は、見易くするために、スケールが拡大されている。 Next, the process S15, as in the first embodiment, the variation calculation unit 15 uses the respective predicted value y 01 ~y 0M obtained in the processing S14, the variation of the predicted value y 0 (t 0) And the variation of the calculated predicted value y 0 (t 0 ) is stored in the variation storage unit 44 of the storage unit 4. More specifically, the variation calculation unit 15 takes the predicted value y (t 0 ) on the vertical axis and the similarity w on the horizontal axis. First, each of M pieces of past performance data ((t, x)) , Y) and M prediction values y 0j (t 0 ) respectively corresponding to the M error parameters α j (j = 1 to M) respectively calculated from y), the similarity w j is made to correspond. . Next, the variation calculation unit 15 divides a range including at least each predicted value y 0j (t 0 ) of the vertical axis y (t 0 ) into a finite number of sections (classes, grades), and A weighted frequency F w is generated by adding all the similarities w j of the included predicted values y 0j (t 0 ), and a histogram representing the variation of the predicted values y 0 (t 0 ) is generated. The histogram may be a variation of the predicted value y 0 (t 0 ), but in the present embodiment, the variation calculation unit 15 further normalizes the area of the histogram to be 1. This normalized histogram is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ). Or the variation calculation part 15 calculates | requires the said curve similarly to the above-mentioned from this histogram, further maintaining the area at 1. This curve is the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) in the prediction target data (t 0 , x 0 ), and is the variation of the predicted value y 0 (t 0 ). FIG. 23 shows the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) of the temperature drop amount every 10 minutes. In other words, the predicted time point is every 10 minutes. In FIG. 23, ○ indicates the actually measured temperature, ○ at time 0 is the temperature at which the steel is discharged from the converter, and ○ after about 50 minutes is the start of the molten steel treatment in the prediction target data (t 0 , x 0 ). This is the previous measured temperature. The measured temperature indicated by ○ after about 50 minutes is used to calculate the predicted value y 0 (t 0 ) of the temperature drop amount or the probability density of the predicted value y 0 (t 0 ) of the temperature drop amount shown in FIG. Is not used, but is displayed in FIG. 23 for reference. Further, the broken line connecting both circles in FIG. 23 is obtained by calculating the molten steel temperature of the charge to be predicted by Equation 24, fitting the error parameter α 0 of Equation 25, and similarly, the temperature drop amount the calculation of the probability density of the predicted value y 0 (t 0) the amount of temperature drop of the predicted value y 0 shown in calculating and FIG 23 (t 0) is not used, for reference, is shown in Figure 23 ing. In FIG. 23, the scale of the horizontal axis of probability density (corresponding to the horizontal axis of FIG. 15C) is enlarged for easy viewing.

このように動作することによって、第3実施形態の出力値予測装置Sでは、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおいて、要因の取鍋内溶鋼温度のばらつきに与える影響の程度を考慮した上で、チャージの取鍋内溶鋼温度を予測し、この予測した取鍋内溶鋼温度のばらつきをより高精度に求めることが可能となる。   By operating in this way, in the output value prediction device S of the third embodiment, in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process, it is given to the variation in the molten steel temperature in the ladle. In consideration of the degree of influence, it is possible to predict the molten steel temperature in the ladle of the charge, and to obtain the predicted variation in molten steel temperature in the ladle with higher accuracy.

なお、上述の第3実施形態では、所定の出力は、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、取鍋内の溶鋼温度とされたが、所定の出力は、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、タンディッシュ内の溶鋼温度とされてもよい。このように構成されることによって、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、タンディッシュ内の溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることが可能となる。   In the third embodiment described above, the predetermined output is the molten steel temperature in the ladle in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process, but the predetermined output is It may be the molten steel temperature in the tundish in the process from the converter steelmaking process through the molten steel treatment process to the continuous casting process. By configuring in this way, it is possible to predict the molten steel temperature in the tundish in the process from the converter steelmaking process to the continuous casting process through the molten steel treatment process, and obtain the variation of this predicted value It becomes.

また、上述の第3実施形態において、所定の出力は、転炉工程における、吹錬吸込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度とされてもよい。このように構成されることによって、転炉工程における、吹錬吸込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることが可能となる。   Further, in the above-described third embodiment, the predetermined output may be a molten steel component or a molten steel temperature according to the integrated amount of blown-suction oxygen in the converter process. By being configured in this way, it is possible to predict the molten steel component or molten steel temperature corresponding to the integrated amount of blown-in oxygen in the converter process, and to obtain variations in the predicted value.

また、上述の第3実施形態において、所定の出力は、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた鋼材の鋼材温度とされてもよい。このように構成されることによって、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた鋼材の鋼材温度を予測し、この予測した予測値のばらつきを求めることが可能となる。   In the third embodiment described above, the predetermined output may be the steel material temperature of the steel material in accordance with the heating time or the integrated amount of heat in the steel material heating furnace step. By comprising in this way, it becomes possible to estimate the steel material temperature of the steel material according to the heating time or the integrated amount of the heating heat amount in the heating furnace process of the steel material, and to obtain the variation of the predicted value.

第1ないし第3実施形態で説明したように、出力値予測装置Sは、操業プロセスや製造プロセスの各プロセスにおける出力値や製品に直結する最終プロセスの出力値をばらつきと併せて予測することが可能であり、ここで、操業プロセスや製造プロセスに出力値予測装置Sを適用した出力値予測システムの一構成例について、説明する。   As described in the first to third embodiments, the output value predicting apparatus S can predict the output value in each process of the operation process and the manufacturing process and the output value of the final process directly connected to the product together with variations. Here, a configuration example of an output value prediction system in which the output value prediction device S is applied to an operation process or a manufacturing process will be described.

図24は、出力値予測システムの構成を示すブロック図である。図24において、出力値予測システムは、操業プロセス・製造プロセス201から実績データを収集する実績データ収集装置101と、実績データ収集装置101で収集した実績データを過去実績データとして記憶する過去操業データ記憶装置105と、実績データ収集装置101で収集した過去実績データに基づいて誤差パラメータαを算出するパラメータフィッティング演算装置102と、パラメータフィッティング演算装置102で算出した誤差パラメータαを記憶するパラメータ推定値記憶装置106と、操業プロセス・製造プロセス201から予測対象データを収集する予測対象データ操業条件収集装置104と、予測対象データと各過去実績データとの類似度を算出する類似度演算装置108と、予測対象データ操業条件収集装置104で収集した予測対象データから前記算出した誤差パラメータαに基づいて予測対象データの出力値(予測値)を予測する予測対象データ出力予測演算装置103と、予測対象データ出力予測演算装置103で予測した予測対象データの出力値(予測値)と類似度演算装置108で算出した類似度に基づいて予測対象データの予測値の確率密度を算出する出力予測値確率分布推定装置107と、出力予測値確率分布推定装置107で算出した予測対象データの予測値の確率密度を表示する確率分布表示装置109とを備えて構成される。   FIG. 24 is a block diagram illustrating a configuration of the output value prediction system. In FIG. 24, the output value prediction system includes a performance data collection device 101 that collects performance data from the operation process / manufacturing process 201 and a past operation data storage that stores performance data collected by the performance data collection device 101 as past performance data. Device 105, parameter fitting arithmetic device 102 for calculating error parameter α based on past actual data collected by actual data collecting device 101, and parameter estimated value storage device for storing error parameter α calculated by parameter fitting arithmetic device 102 106, a prediction target data operation condition collection device 104 that collects prediction target data from the operation process / manufacturing process 201, a similarity calculation device 108 that calculates a similarity between the prediction target data and each past performance data, and a prediction target Data operating condition collection device The prediction target data output prediction calculation device 103 that predicts the output value (prediction value) of the prediction target data from the prediction target data collected in 104 based on the calculated error parameter α, and the prediction target data output prediction calculation device 103 performs prediction. An output predicted value probability distribution estimation device 107 that calculates the probability density of the predicted value of the prediction target data based on the output value (predicted value) of the prediction target data and the similarity calculated by the similarity calculation device 108; And a probability distribution display device 109 for displaying the probability density of the predicted value of the prediction target data calculated by the probability distribution estimation device 107.

図24に示す出力値予測システムと図1に示す出力値予測装置Sとを対比すると、類似度演算装置108は、距離算出部11(重み算出部111を含む)、類似度算出部12および中間データ記憶部42と略同様の機能を有し、パラメータフィッティング演算装置102は、パラメータ算出部13と略同様の機能を有し、予測対象データ出力予測演算装置103は、予測値算出部14および予測値記憶部43と略同様の機能を有し、出力予測値確率分布推定装置107は、ばらつき算出部15およびばらつき記憶部44と略同様の機能を有し、過去操業データ記憶装置105は、実績データ記憶部41と略同様の機能を有し、そして、パラメータ推定値記憶装置106は、中間データ記憶部42と略同様の機能を有している。   When the output value prediction system shown in FIG. 24 and the output value prediction device S shown in FIG. 1 are compared, the similarity calculation device 108 includes a distance calculation unit 11 (including a weight calculation unit 111), a similarity calculation unit 12, and an intermediate The parameter fitting calculation device 102 has substantially the same function as the data storage unit 42, the parameter fitting calculation device 102 has substantially the same function as the parameter calculation unit 13, and the prediction target data output prediction calculation device 103 includes the prediction value calculation unit 14 and the prediction The output predicted value probability distribution estimation device 107 has substantially the same function as the variation calculation unit 15 and the variation storage unit 44, and the past operation data storage device 105 has a track record. The parameter estimated value storage device 106 has substantially the same function as the data storage unit 41, and the parameter estimated value storage device 106 has substantially the same function as the intermediate data storage unit 42.

このような構成の出力値予測システムは、プロセスの実施中において、予測対象データを収集すると、この予測対象データにおける予測値およびその確率密度を求めることができ、そして、これらを表示することができる。このため、オペレータ等のユーザは、この予測対象データにおける予測値およびその確率密度に基づいて適切にプロセスを調整し、その実施を行うことが可能となる。   When the prediction target data is collected during the execution of the process, the output value prediction system having such a configuration can obtain a prediction value and its probability density in the prediction target data, and can display them. . For this reason, a user such as an operator can appropriately adjust the process based on the predicted value in the prediction target data and its probability density, and can execute the process.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.

S 出力値予測装置
1 演算制御部
4 記憶部
11 距離算出部
12 類似度算出部
13 パラメータ算出部
14 予測値算出部
15 ばらつき算出部
41 実測データ記憶部
42 中間データ記憶部
43 予測値記憶部
44 ばらつき記憶部
102 パラメータフィッティング演算装置
103 予測対象データ出力予測演算装置
105 過去操業データ記憶装置
107 出力予測値確率分布推定装置
108 類似度演算装置
111 重み算出部
S output value prediction device 1 calculation control unit 4 storage unit 11 distance calculation unit 12 similarity calculation unit 13 parameter calculation unit 14 prediction value calculation unit 15 variation calculation unit 41 actual measurement data storage unit 42 intermediate data storage unit 43 prediction value storage unit 44 Variation storage unit 102 Parameter fitting calculation unit 103 Prediction target data output prediction calculation unit 105 Past operation data storage unit 107 Output predicted value probability distribution estimation unit 108 Similarity calculation unit 111 Weight calculation unit

Claims (13)

予測したい予測対象データと、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データとの類似度を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する第1算出工程と、
前記第1算出工程によって算出された複数の類似度および前記過去実績データに基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出する第2算出工程とを備え、
前記第1算出工程は、
前記予測対象データと前記過去実績データとの所定の距離を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する距離算出工程と、
前記予測対象データと前記過去実績データとの前記類似度を、前記距離算出工程で算出された距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出工程とを備え、
前記距離算出工程は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出工程を備え、前記重み算出工程で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出すること
を特徴とする出力値予測方法。
The degree of similarity between the prediction target data to be predicted and a plurality of past performance data acquired in the past consisting of a predetermined output and a quantifiable factor related to the output, the factor of the prediction target data and the past performance data A first calculation step of calculating each of the plurality of past performance data based on the factors of
A second calculation step of calculating a variation in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated in the first calculation step and the past performance data;
The first calculation step includes
A distance calculating step of calculating a predetermined distance between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on a factor of the prediction target data and a factor of the past performance data;
A similarity calculation step of calculating the similarity between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the distance calculated in the distance calculation step;
The distance calculating step includes a weight calculating step of calculating the factor with the degree that the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output as the A weight, and the A weight calculated in the weight calculating step And calculating the predetermined distance using the output value prediction method.
前記重み算出工程は、
前記所定の出力における前記ばらつきの大きさを第1出力変数とすると共に前記要因に関する変数を第1入力変数とした際に、前記複数の過去実績データに基づいて前記第1入力変数と前記第1出力変数との関係を表す第1モデルを生成し、前記第1モデルに基づいて前記第A重みを算出すること
を特徴とする請求項1に記載の出力値予測方法。
The weight calculation step includes
When the magnitude of the variation in the predetermined output is a first output variable and the variable related to the factor is a first input variable, the first input variable and the first variable are based on the plurality of past performance data. The output value prediction method according to claim 1, wherein a first model representing a relationship with an output variable is generated, and the A-th weight is calculated based on the first model.
前記重み算出工程は、前記複数の過去実績データの個数に応じた第B重みを算出し、前記第B重みを用いて前記第1モデルを生成すること
を特徴とする請求項2に記載の出力値予測方法。
3. The output according to claim 2, wherein the weight calculating step calculates a B-weight according to the number of the plurality of past performance data, and generates the first model using the B-weight. Value prediction method.
前記重み算出工程は、
前記複数の過去実績データから所定の過去実績データを除去した残余の過去実績データに基づいて前記第1モデルを生成すること
を特徴とする請求項2または請求項3に記載の出力値予測方法。
The weight calculation step includes
4. The output value prediction method according to claim 2, wherein the first model is generated based on remaining past performance data obtained by removing predetermined past performance data from the plurality of past performance data. 5.
前記距離算出工程は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度および前記要因が前記所定の出力の大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出工程を備え、前記重み算出工程で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出すること
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の出力値予測方法。
In the distance calculating step, a weight calculating step of calculating the factor with the degree that the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output and the degree that the factor contributes to the magnitude of the predetermined output as an A weight. 5. The output value prediction method according to claim 1, wherein the predetermined distance is calculated using the A-th weight calculated in the weight calculation step.
前記第2算出工程は、
前記所定の出力を出力変数とすると共に前記要因の一部または全部を入力変数とした際に、前記入力変数を用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第2モデルを生成した場合に、前記入力変数の入力値を前記第2モデルに与えることによって得られる値と前記入力変数の入力値に対応する前記出力変数の出力値との差である誤差パラメータを、前記過去実績データの入力変数および出力変数に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出するパラメータ算出工程と、
前記入力変数および前記誤差パラメータを用いて前記出力変数と前記入力変数との関係を表す第3モデルを生成し、前記予測対象データの要因のうちの前記入力変数に対応する要因の値および前記誤差パラメータの値を前記第3モデルに与えることによって前記予測対象データの出力値を予測値として、前記パラメータ算出工程によって算出された複数の誤差パラメータのそれぞれについて算出する予測値算出工程と、
前記類似度算出工程によって算出された複数の類似度および前記予測値算出工程によって算出された複数の予測値に基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出するばらつき算出工程とを備えること
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の出力値予測方法。
The second calculation step includes
When a second model representing the relationship between the output variable and the input variable is generated using the input variable when the predetermined output is an output variable and part or all of the factors are input variables In addition, an error parameter, which is a difference between a value obtained by giving the input value of the input variable to the second model and an output value of the output variable corresponding to the input value of the input variable, A parameter calculation step for calculating each of the plurality of past performance data based on input variables and output variables;
A third model representing a relationship between the output variable and the input variable is generated using the input variable and the error parameter, and a factor value corresponding to the input variable and the error among the factors of the prediction target data A predicted value calculating step of calculating each of the plurality of error parameters calculated by the parameter calculating step by using the output value of the prediction target data as a predicted value by giving a parameter value to the third model;
A variation calculating step of calculating variations in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated by the similarity calculating step and the plurality of predicted values calculated by the predicted value calculating step. The output value prediction method according to claim 1, wherein:
前記要因は、複数の要素から成り、少なくとも時間を前記要素として含むこと
を特徴とする請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の出力値予測方法。
The output factor prediction method according to claim 1, wherein the factor includes a plurality of elements, and includes at least time as the element.
前記所定の出力は、転炉出鋼工程から溶鋼処理工程を経て連鋳工程に至るプロセスにおける、取鍋内またはタンディッシュ内の溶鋼温度であること
を特徴とする請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載の出力値予測方法。
The predetermined power is a molten steel temperature in a ladle or in a tundish in a process from a converter steeling process to a continuous casting process through a molten steel treatment process. The output value prediction method according to any one of the preceding claims.
前記所定の出力は、転炉工程における、吹錬吸込み酸素の積算量に応じた溶鋼成分または溶鋼温度であること
を特徴とする請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載の出力値予測方法。
The output value according to any one of claims 1 to 7, wherein the predetermined output is a molten steel component or a molten steel temperature corresponding to an integrated amount of blown-suction oxygen in the converter process. Prediction method.
前記所定の出力は、鋼材の加熱炉工程における、加熱時間または加熱熱量の積算量に応じた前記鋼材の鋼材温度であること
を特徴とする請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載の出力値予測方法。
The said predetermined output is the steel material temperature of the said steel material according to the integration amount of the heating time or the amount of heating heat in the heating furnace process of steel materials, The any one of Claims 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned. Output value prediction method.
前記ばらつきを提示する提示工程をさらに備えること
を特徴とする請求項1ないし請求項10の何れか1項に記載の出力値予測方法。
The output value prediction method according to any one of claims 1 to 10, further comprising a presentation step of presenting the variation.
所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データを記憶する実測データ記憶部と、
予測したい予測対象データと前記過去実績データとの類似度を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する第1算出部と、
前記第1算出部によって算出された複数の類似度および前記過去実績データに基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出する第2算出部とを備え、
前記第1算出部は、
前記予測対象データと前記過去実績データとの所定の距離を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する距離算出部と、
前記予測対象データと前記過去実績データとの前記類似度を、前記距離算出部で算出された距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出部とを備え、
前記距離算出部は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出部を備え、前記重み算出部で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出すること
を特徴とする出力値予測装置。
An actual measurement data storage unit for storing a plurality of past performance data acquired in the past, which includes a predetermined output and a factor that can be numerically related to the output;
A first calculation unit that calculates the similarity between the prediction target data to be predicted and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the factor of the prediction target data and the factor of the past performance data;
A second calculation unit that calculates variations in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated by the first calculation unit and the past performance data;
The first calculation unit includes:
A distance calculation unit that calculates a predetermined distance between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on a factor of the prediction target data and a factor of the past performance data;
A similarity calculation unit that calculates the similarity between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the distance calculated by the distance calculation unit;
The distance calculation unit includes a weight calculation unit that calculates the factor by using the degree that the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output as the Ath weight, and the Ath weight calculated by the weight calculation unit The output value predicting apparatus, wherein the predetermined distance is calculated by using.
コンピュータに実行させるための出力値予測プログラムであって、
予測したい予測対象データと、所定の出力と前記出力に関わる数値化可能な要因とから成り過去に取得された複数の過去実績データとの類似度を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する第1算出工程と、
前記第1算出工程によって算出された複数の類似度および前記過去実績データに基づいて、前記予測対象データの出力値のばらつきを算出する第2算出工程とを備え、
前記第1算出工程は、
前記予測対象データと前記過去実績データとの所定の距離を、前記予測対象データの要因および前記過去実績データの要因に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する距離算出工程と、
前記予測対象データと前記過去実績データとの前記類似度を、前記距離算出工程で算出された距離に基づいて、前記複数の過去実績データのそれぞれについて算出する類似度算出工程とを備え、
前記距離算出工程は、前記要因が前記所定の出力におけるばらつきの大きさに寄与する程度を第A重みとして前記要因について算出する重み算出工程を備え、前記重み算出工程で算出された第A重みを用いて前記所定の距離を算出すること
を特徴とする出力値予測プログラム。
An output value prediction program for causing a computer to execute,
The degree of similarity between the prediction target data to be predicted and a plurality of past performance data acquired in the past consisting of a predetermined output and a quantifiable factor related to the output, the factor of the prediction target data and the past performance data A first calculation step of calculating each of the plurality of past performance data based on the factors of
A second calculation step of calculating a variation in the output value of the prediction target data based on the plurality of similarities calculated in the first calculation step and the past performance data;
The first calculation step includes
A distance calculating step of calculating a predetermined distance between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on a factor of the prediction target data and a factor of the past performance data;
A similarity calculation step of calculating the similarity between the prediction target data and the past performance data for each of the plurality of past performance data based on the distance calculated in the distance calculation step;
The distance calculating step includes a weight calculating step of calculating the factor with the degree that the factor contributes to the magnitude of variation in the predetermined output as the A weight, and the A weight calculated in the weight calculating step An output value prediction program using the predetermined distance to calculate.
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