JP2010271997A - Standard time series data calculation method, abnormality detection method, standard time series data calculation device, abnormality detection device, standard time series data calculation program, and abnormality detection program - Google Patents

Standard time series data calculation method, abnormality detection method, standard time series data calculation device, abnormality detection device, standard time series data calculation program, and abnormality detection program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a standard time series data calculation method, a standard time series data calculation device, and a standard time series data calculation program which calculate standard time series data representing a normal state, and to provide an abnormality detection method, an abnormality detection device, and an abnormality detection program which use the standard time series data to detect an abnormality. <P>SOLUTION: The standard time series data calculation method includes: a data acquisition step of acquiring a plurality of pieces of time series data about a plurality of variables in one system; a data normalization step of generating a plurality of pieces of normalized time series data from the plurality of pieces of time series data; a warping path calculation step of obtaining a warping path by selecting masses on the basis of a distance in a DTW description using two of the plurality of pieces of normalized time series data generated in the data normalization step; and a standard time series data calculation step of calculating standard time series data comprising time-series sets of a plurality of average values per mass on the warping path. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の変量で定められる系の正常状態を表す標準時系列データを算出する技術や、この標準時系列データを用いて系の異常を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for calculating standard time series data representing a normal state of a system defined by a plurality of variables, and a technique for detecting a system abnormality using the standard time series data.

生産設備を正常な状態で稼動させるためには、生産設備内の様々な変量、例えばその生産設備に応じた温度、圧力、流量などの様々な変量の制御が必要である。   In order to operate a production facility in a normal state, it is necessary to control various variables in the production facility, for example, various variables such as temperature, pressure, and flow rate according to the production facility.

例えば、半導体を製造するための縦型の酸化拡散炉では、ウエハを入れ替えて繰り返し処理を行っており、この酸化拡散炉内の温度や圧力などの制御を、各処理毎に繰り返し行う必要がある。しかし、全ての処理について理想的に制御することは困難であるため、正常の範囲内で常に誤差をもっているのが普通である。さらに、誤差が大きくなれば、異常な状態となる場合もある。   For example, in a vertical oxidation diffusion furnace for manufacturing a semiconductor, wafers are replaced and repeated processing is performed, and it is necessary to repeatedly control the temperature and pressure in the oxidation diffusion furnace for each processing. . However, since it is difficult to ideally control all the processes, it is normal to always have an error within a normal range. Furthermore, if the error increases, an abnormal state may occur.

上記の例のような生産設備の異常をチェックすることができれば、検査工程の省略や設備故障の早期検出等に役立てることができる。生産設備で計測されている温度や圧力など複数の変量の計測値に基づいて標準化を行い、この結果を異常状態の発見に利用する手法が知られている。ここで標準化とは、正常状態のこれら複数の変量の標準的な振る舞いを表すデータを作成することをいう。この標準化の際に、正常状態を一回だけ計測して標準化すると、ノイズなどの影響によって計測されるデータに誤差が含まれる場合があり、理想的な標準的データが得られないおそれがある。したがって、こうした誤差の影響を少なくするため、正常状態を複数回計測して標準化を行う手法が提案されている。   If the abnormality of the production equipment as in the above example can be checked, it can be used for omission of the inspection process, early detection of equipment failure, and the like. A method is known in which standardization is performed based on measurement values of a plurality of variables such as temperature and pressure measured at a production facility, and the result is used for finding an abnormal state. Here, normalization means creating data representing the standard behavior of these variables in the normal state. In this standardization, if the normal state is measured and standardized only once, there may be an error in the data measured due to the influence of noise or the like, and ideal standard data may not be obtained. Therefore, in order to reduce the influence of such errors, a method for standardizing by measuring the normal state a plurality of times has been proposed.

この標準化を行う手法の一つとして、Multi−Way Principal Component Analysis(以下マルチウェイPCAと呼ぶ)という多変量統計的プロセス管理が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Multivariate statistical process management called Multi-Way Principal Component Analysis (hereinafter referred to as multi-way PCA) has been proposed as one of the techniques for performing this standardization (see, for example, Patent Document 1).

マルチウェイPCAでは、温度や圧力などの複数の変量を、予め決められたサンプリング間隔で予め決められたサンプル数だけサンプリングすることにより得られた時系列データを複数用いて、正常状態の標準化が行われる。そして、この標準化された時系列データが異常状態の検出に用いられる。   In multi-way PCA, normalization is performed using a plurality of time-series data obtained by sampling a plurality of variables such as temperature and pressure by a predetermined number of samples at a predetermined sampling interval. Is called. The standardized time series data is used for detecting an abnormal state.

特開2007−65883号公報JP 2007-65883 A

マルチウェイPCAでは、時間軸の伸縮に対応していないため、標準化に用いる複数の時系列データどうしでサンプリング間隔にずれがあったり、サンプル数が相違したりすると標準化が困難になる。また、異常検出対象である時系列データと標準化された時系列データとのサンプリング間隔がずれていたり、サンプル数が相違している場合も異常状態の検出が困難である。しかしながら、実際に標準化や異常状態の検出に使用する複数の時系列データのサンプリング間隔やサンプル数を全て揃えることは、データ収集の自由度を制限することになる。   Since the multi-way PCA does not support expansion and contraction of the time axis, standardization becomes difficult if there is a difference in sampling interval between a plurality of time-series data used for standardization or the number of samples is different. In addition, it is difficult to detect an abnormal state even when the sampling interval between the time-series data that is an abnormality detection target and the standardized time-series data is shifted or the number of samples is different. However, if the sampling intervals and the number of samples of a plurality of time-series data that are actually used for standardization and detection of an abnormal state are all made uniform, the degree of freedom of data collection is limited.

本発明は、上記事情に鑑み、標準化に使用する複数の時系列データどうしでサンプリング間隔やサンプル数が異なっていても、複数の変量で定められる系の正常状態を表す高精度な標準時系列データを算出することのできる標準時系列データ算出方法および標準時系列データ算出装置を提供することを目的とする。また本発明は、この標準時系列データと異常検出対象の時系列データとの間でサンプリング間隔やサンプル数が異なっていても、この標準時系列データを用いて、例えば生産設備など1つのまとまった制御対象である系の異常を検出する異常検出方法、および異常検出装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、プログラムを実行する演算処理装置内で実行され、この演算処理装置を上記標準時系列データ算出装置として動作させる標準時系列データ算出プログラムと、プログラムを実行する演算処理装置内で実行され、この演算処理装置を上記異常検出装置として動作させる異常検出プログラムとを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides highly accurate standard time-series data representing the normal state of a system defined by a plurality of variables, even if the sampling interval and the number of samples are different among a plurality of time-series data used for standardization. It is an object of the present invention to provide a standard time-series data calculation method and a standard time-series data calculation device that can be calculated. In addition, even if the sampling time interval and the number of samples are different between the standard time-series data and the time-series data to be detected, the present invention uses the standard time-series data, for example, a single control target such as a production facility. An object of the present invention is to provide an abnormality detection method and an abnormality detection device for detecting an abnormality in a system. Furthermore, the present invention is executed in an arithmetic processing device that executes a program, and is executed in a standard time series data calculation program that operates the arithmetic processing device as the standard time series data calculation device, and an arithmetic processing device that executes the program, It is an object of the present invention to provide an abnormality detection program for operating this arithmetic processing device as the abnormality detection device.

上記目的を達成するための本発明の標準時系列データ算出方法は、
1つの系を定める複数の変量を互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる時系列データであって、この1つの系の複数の変量について順次異なるサンプリング時間帯に採取された複数の時系列データを取得するデータ取得ステップと、
上記データ取得ステップで取得した複数の時系列データに跨る各変量ごとの複数のデータに各変量ごとの係数を掛けてスケール変換することにより各変量ごとの複数のデータを変量に因らずに互いに同一の数値範囲内に分布させる正規化を行うことにより、これら複数の時系列データがそれぞれ正規化された複数の正規化時系列データを生成するデータ正規化ステップと、
上記データ正規化ステップで生成された複数の正規化時系列データのうちの第1の正規化時系列データを一軸に配置しこれら複数の正規化時系列データのうちの第2の正規化時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの正規化時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータと各マスに対応する他軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、この距離に基づいてマスを選択することによりワーピングパスを求めるワーピングパス算出ステップと、
上記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で各変量ごとの平均的な値を算出することによりこのワーピングパス上の各マスごとの複数の平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出する標準時系列データ算出ステップとを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the standard time series data calculation method of the present invention is:
Time-series data composed of time-series sets of a plurality of data obtained by sampling a plurality of variables defining one system at the same sampling time, and sequentially sampling a plurality of variables of the one system A data acquisition step for acquiring a plurality of time series data collected in a time zone;
By multiplying multiple data for each variable across multiple time series data acquired in the above data acquisition step by a coefficient for each variable, the multiple data for each variable can be converted to each other without depending on the variable. A data normalization step for generating a plurality of normalized time series data obtained by normalizing each of the plurality of time series data by performing normalization distributed within the same numerical range,
The first normalized time series data of the plurality of normalized time series data generated in the data normalization step is arranged on one axis, and the second normalized time series of the plurality of normalized time series data is arranged. In DTW notation in which data is arranged on the other axis, a plurality of variables corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided for each sampling time of two normalized time series data arranged on the one axis and the other axis Calculate the total distance for each of the variables between the data and the data corresponding to the variables on the other axis corresponding to each cell, and calculate the mass based on this distance. A warping path calculation step for obtaining a warping path by selecting;
By calculating an average value for each variable between a plurality of data on one axis and a plurality of data on the other axis corresponding to each square on the warping path, each square on this warping path is calculated. A standard time-series data calculating step for calculating standard time-series data including a time-series set of a plurality of average values.

ここで、本発明にいう「総合的な距離」とは、各マスに対応する各変量毎の差に基づく距離であり、例えばユークリッド距離やマハラノビス汎距離やマンハッタン距離などを意味する。また、本発明にいう「距離に基づいて」とは、例えば、距離が最小のマスを時系列的に辿ることや、規定値以下の距離のマスを選択することなどを意味する。   Here, the “total distance” in the present invention is a distance based on the difference for each variable corresponding to each cell, and means, for example, the Euclidean distance, the Mahalanobis general distance, the Manhattan distance, or the like. Further, “based on distance” in the present invention means, for example, tracing a square having the smallest distance in time series or selecting a square having a distance equal to or less than a specified value.

本発明の標準時系列データ算出方法によれば、ワーピングパスの算出に使用する時系列データどうしのサンプリング間隔がずれていたり、サンプル数が相違していても高精度な標準時系列データが算出される。   According to the standard time-series data calculation method of the present invention, high-precision standard time-series data is calculated even when the sampling intervals of the time-series data used for calculating the warping path are shifted or the number of samples is different.

ここで、本発明の標準時系列データ算出方法が、上記標準時系列データ算出ステップで算出された標準時系列データを上記第1の正規化時系列データに代わる新たな第1の正規化時系列データとして一軸に配置し、上記データ正規化ステップで正規化された複数の正規化時系列データのうちの第3の正規化時系列データを上記第2の正規化時系列データに代わる新たな第2の正規化時系列データとして他軸に配置したDTW表記において、順次新たな第3の正規化時系列データを用い、かつ上記標準時系列データ算出ステップの実行にあたっては一軸に配置した新たな第1の時系列データに過去の繰り返し数に応じた重みを付した平均化を実行しながら、上記ワーピングパス算出ステップと上記標準時系列データ算出ステップを繰り返すことにより、最終的な標準時系列データを算出することが好ましい。   Here, the standard time-series data calculation method of the present invention uses the standard time-series data calculated in the standard time-series data calculation step as a new first normalized time-series data that replaces the first normalized time-series data. And the third normalized time series data of the plurality of normalized time series data normalized in the data normalization step is replaced with the second normalized normal time data instead of the second normalized time series data. In the DTW notation arranged on the other axis as the normalized time series data, the new third normalized time series data is sequentially used, and the new first time series arranged on the one axis when executing the standard time series data calculation step. Repeating the warping path calculation step and the standard time series data calculation step while performing averaging with weighting according to the number of repetitions in the past. More, it is preferable to calculate the final standard time series data.

上記の様に、順次新たな第3の正規化時系列データを用いて標準時系列データの算出を繰り返すと、少なくとも3つ以上の時系列データが用いられて、より高精度な標準時系列データが算出される。   As described above, when calculation of standard time series data is repeated using the new third normalized time series data sequentially, at least three or more time series data are used to calculate more accurate standard time series data. Is done.

また、上記標準時系列データ算出ステップは、上記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で、サンプリング時刻どうしの平均的な値と各変量ごとの平均的な各値とを算出することにより、このワーピングパス上の各マスごとの平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出するステップであってもよい。   In addition, the standard time series data calculation step includes an average value between sampling times and each variable between a plurality of data on one axis and a plurality of data on the other axis corresponding to each square on the warping path. It may be a step of calculating standard time-series data consisting of a time-series set of average values for each square on the warping path by calculating each average value for each cell.

複数の時系列データの先頭時刻を揃えて、その先頭時刻から計測したときのサンプリング時刻が時系列データどうしで揃っていない場合、サンプリング時刻についても1つのデータとみなして平均的な値を算出することにより、サンプリングの標準時刻が算出でき、このサンプリング標準時刻を含めた高精度な標準時系列データを算出することができる。   When the start times of a plurality of time series data are aligned and the sampling times measured from the start time are not aligned between the time series data, the sampling time is also regarded as one data and an average value is calculated. Thus, the standard time of sampling can be calculated, and highly accurate standard time series data including the sampling standard time can be calculated.

上記目的を達成するための本発明の異常検出方法は、
請求項1から3のうちのいずれか1項記載の標準時系列データ算出方法で算出された標準時系列データを用いて上記系の異常を検出する異常検出方法であって、上記1つの系の上記複数の変量を異常検出対象のサンプリング時間帯における互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる異常検出対象時系列データを取得する異常検出対象データ取得ステップと、
上記異常検出対象時系列データを構成する各変量ごとの複数のデータに上記データ正規化ステップで採用した各変量ごとの係数を掛けることにより、この異常検出対象時系列データを正規化異常検出対象時系列データに変換する異常検出対象データ正規化ステップと、
上記標準時系列データを一軸に配置し上記異常検出対象データ正規化ステップで正規化された異常検出対象時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとこの各マスに対応する他軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、この複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、この距離に基づいて上記標準時系列データと上記正規化された対象時系列データとの間の総距離を算出する総距離算出ステップと、
上記総距離算出ステップで算出された総距離が所定の閾値よりも大きい場合に上記系が異常であることを検出する異常検出ステップとを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the abnormality detection method of the present invention includes:
An abnormality detection method for detecting an abnormality of the system using the standard time series data calculated by the standard time series data calculation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of the one system Anomaly detection object data acquisition step for acquiring anomaly detection object time series data consisting of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling the variables of
By multiplying the data for each variable constituting the abnormality detection target time series data by the coefficient for each variable adopted in the data normalization step, the abnormality detection target time series data is normalized at the time of abnormality detection target. Anomaly detection target data normalization step for converting to series data;
In the DTW notation in which the standard time series data is arranged on one axis and the abnormality detection target time series data normalized in the abnormality detection target data normalizing step is arranged on the other axis, two time series data arranged on one axis and the other axis Between a plurality of data corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square partitioned at each sampling time and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each square The total distance for each of the variables is calculated for each cell, and the total distance between the standard time series data and the normalized target time series data is calculated based on the distance. A calculation step;
And an abnormality detection step of detecting that the system is abnormal when the total distance calculated in the total distance calculation step is larger than a predetermined threshold.

本発明の異常検出方法によれば、異常検出対象データと標準時系列データとで、先頭時刻を揃えたときのサンプリング時刻が異なっていたり、サンプル数が相違していても、上記系の高精度な異常検出を行うことができる。   According to the anomaly detection method of the present invention, the anomaly detection target data and the standard time series data have high accuracy of the above system even if the sampling time when the start time is aligned or the number of samples is different. Abnormality detection can be performed.

また、上記目的を達成するための本発明の標準時系列データ算出装置は、
1つの系を定める複数の変量を互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる時系列データであって、この1つの系のこの複数の変量について順次異なるサンプリング時間帯に採取された複数の時系列データを取得するデータ取得部と、
上記データ取得部で取得した複数の時系列データに跨る各変量ごとの複数のデータに各変量ごとの係数を掛けてスケール変換を行い、この各変量ごとの複数のデータを変量に因らずに互いに同一の数値範囲内に分布させる正規化を行うことにより、この複数の時系列データがそれぞれ正規化された複数の正規化時系列データを生成するデータ正規化部と、
上記データ正規化部で生成された複数の正規化時系列データのうちの第1の正規化時系列データを一軸に配置しこの複数の正規化時系列データのうちの第2の正規化時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの正規化時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとこの各マスに対応する他軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、この複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、この距離に基づいてマスを選択することによりワーピングパスを求めるワーピングパス算出部と、
上記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で各変量ごとの平均的な値を算出することによりこのワーピングパス上の各マスごとの複数の平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出する標準時系列データ算出部とを有することを特徴とする。
In addition, the standard time series data calculation apparatus of the present invention for achieving the above-described object is
Time series data composed of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling a plurality of variables defining one system at the same sampling time, and sequentially differing for the plurality of variables of the one system A data acquisition unit for acquiring a plurality of time-series data collected in a sampling time period;
Multiply multiple data for each variable across multiple time-series data acquired by the above data acquisition unit by multiplying the coefficient for each variable, and convert the multiple data for each variable without depending on the variable A data normalization unit that generates a plurality of normalized time series data obtained by normalizing each of the plurality of time series data by performing normalization to distribute within the same numerical range,
The first normalized time series data of the plurality of normalized time series data generated by the data normalization unit is arranged on one axis, and the second normalized time series of the plurality of normalized time series data In DTW notation in which data is arranged on the other axis, a plurality of variables corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided for each sampling time of two normalized time series data arranged on the one axis and the other axis Calculate the total distance for each of the variables between the data and the data corresponding to the variables on the other axis corresponding to each cell, and based on this distance A warping path calculation unit for obtaining a warping path by selecting a square;
By calculating an average value for each variable between a plurality of data on one axis and a plurality of data on the other axis corresponding to each square on the warping path, each square on this warping path is calculated. And a standard time-series data calculating unit that calculates standard time-series data including a time-series set of a plurality of average values.

ここで、本発明の標準時系列データ算出装置が、上記標準時系列データ算出部で算出された標準時系列データを上記第1の正規化時系列データに代わる新たな第1の正規化時系列データとして一軸に配置し、上記データ正規化部で正規化された複数の正規化時系列データのうちの第3の正規化時系列データを上記第2の正規化時系列データに代わる新たな第2の正規化時系列データとして他軸に配置したDTW表記において、順次新たな第3の正規化時系列データを用い、かつ上記標準時系列データ算出部に、一軸に配置した新たな第1の時系列データに過去の繰り返し数に応じた重みを付した平均化を実行させながら、上記ワーピングパス算出部と上記標準時系列データ算出部とを交互に繰り返し動作させることにより、最終的な標準時系列データを算出させる動作制御部を備えたものであることが好ましい。   Here, the standard time series data calculation apparatus of the present invention uses the standard time series data calculated by the standard time series data calculation unit as a new first normalized time series data to replace the first normalized time series data. And the third normalized time series data of the plurality of normalized time series data normalized by the data normalization unit is replaced with the second normalized time series data. In the DTW notation arranged on the other axis as the normalized time series data, the new third normalized time series data is sequentially used, and the new first time series data arranged on one axis is added to the standard time series data calculation unit. The final standard time system is obtained by alternately and repeatedly operating the warping path calculation unit and the standard time series data calculation unit while performing averaging with weighting according to the number of past repetitions. It is preferable data are those provided with an operation control unit for calculating a.

また、上記標準時系列データ算出部は、上記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で、サンプリング時刻どうしの平均的な値と各変量ごとの平均的な各値とを算出することにより、このワーピングパス上の各マスごとの平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出するものであってもよい。   Further, the standard time series data calculation unit is configured to calculate an average value and each variable between sampling times between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis. It is also possible to calculate standard time-series data consisting of a time-series set of average values for each square on the warping path by calculating each average value for each cell.

上記目的を達成するための本発明の異常検出装置は、
請求項5から7のうちのいずれか1項記載の標準時系列データ算出装置を備え、
上記データ取得部が、さらに、上記1つの系の上記複数の変量を異常検出対象のサンプリング時間帯における互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる異常検出対象時系列データを取得するものであり、
上記データ正規化部が、さらに、上記異常対象時系列データを構成する各変量ごとの複数データに上記データ正規化部で採用した各変量ごとの係数を掛けることにより、この異常検出対象時系列データを正規化異常検出対象時系列データに変換するものであって、さらに、
上記標準時系列データを一軸に配置し上記異常検出対象データ正規化ステップで正規化された異常検出対象時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとこの各マスに対応する他軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、この複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、この距離に基づいて上記標準時系列データと上記正規化された対象時系列データとの間の総距離を算出する総距離算出部と、
上記総距離算出部で算出された総距離が所定の閾値よりも大きい場合に異常であることを検出する異常検出部とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the abnormality detection device of the present invention comprises:
A standard time-series data calculation device according to any one of claims 5 to 7,
The data acquisition unit further comprises an abnormality detection comprising a time series set of a plurality of data obtained by sampling the plurality of variables of the one system at the same sampling time in the sampling time zone of the abnormality detection target. To obtain target time series data,
The data normalization unit further multiplies a plurality of data for each variable constituting the abnormality target time series data by a coefficient for each variable adopted in the data normalization unit, thereby detecting the abnormality detection target time series data. To normalization abnormality detection target time series data,
In the DTW notation in which the standard time series data is arranged on one axis and the abnormality detection target time series data normalized in the abnormality detection target data normalizing step is arranged on the other axis, two time series data arranged on one axis and the other axis Between a plurality of data corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each square The total distance of the plurality of variables is calculated for each square, and the total distance between the standard time series data and the normalized target time series data is calculated based on the distance. A calculation unit;
And an abnormality detection unit that detects an abnormality when the total distance calculated by the total distance calculation unit is greater than a predetermined threshold.

また、上記目的を達成するための本発明の標準時系列データ算出プログラムは、
プログラムを実行する演算処理装置内で実行され、この演算処理装置を、
1つの系を定める複数の変量を互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる時系列データであって、この1つの系のこの複数の変量について順次異なるサンプリング時間帯に採取された複数の時系列データを取得するデータ取得部と、
上記データ取得部で取得した複数の時系列データに跨る各変量ごとの複数のデータに各変量ごとの係数を掛けてスケール変換を行い、この各変量ごとの複数のデータを変量に因らずに互いに同一の数値範囲内に分布させる正規化を行うことにより、この複数の時系列データがそれぞれ正規化された複数の正規化時系列データを生成するデータ正規化部と、
上記データ正規化部で生成された複数の正規化時系列データのうちの第1の正規化時系列データを一軸に配置しこの複数の正規化時系列データのうちの第2の正規化時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの正規化時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとこの各マスに対応する他軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、この複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、この距離に基づいてマスを選択することによりワーピングパスを求めるワーピングパス算出部と、
上記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で各変量ごとの平均的な値を算出することによりこのワーピングパス上の各マスごとの複数の平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出する標準時系列データ算出部とを有する標準時系列データ算出装置として動作させることを特徴とする。
In addition, the standard time series data calculation program of the present invention for achieving the above object is
It is executed in an arithmetic processing unit that executes a program.
Time series data composed of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling a plurality of variables defining one system at the same sampling time, and sequentially differing for the plurality of variables of the one system A data acquisition unit for acquiring a plurality of time-series data collected in a sampling time period;
Multiply multiple data for each variable across multiple time-series data acquired by the above data acquisition unit by multiplying the coefficient for each variable, and convert the multiple data for each variable without depending on the variable A data normalization unit that generates a plurality of normalized time series data obtained by normalizing each of the plurality of time series data by performing normalization to distribute within the same numerical range,
The first normalized time series data of the plurality of normalized time series data generated by the data normalization unit is arranged on one axis, and the second normalized time series of the plurality of normalized time series data In DTW notation in which data is arranged on the other axis, a plurality of variables corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided for each sampling time of two normalized time series data arranged on the one axis and the other axis Calculate the total distance for each of the variables between the data and the data corresponding to the variables on the other axis corresponding to each cell, and based on this distance A warping path calculation unit for obtaining a warping path by selecting a square;
By calculating an average value for each variable between a plurality of data on one axis and a plurality of data on the other axis corresponding to each square on the warping path, each square on this warping path is calculated. It is characterized by operating as a standard time-series data calculation device having a standard time-series data calculation unit for calculating standard time-series data consisting of a plurality of average values in time series.

ここで、本発明の標準時系列データ算出プログラムが、
上記標準時系列データ算出部で算出された標準時系列データを上記第1の正規化時系列データに代わる新たな第1の正規化時系列データとして一軸に配置し、上記データ正規化部で正規化された複数の正規化時系列データのうちの第3の正規化時系列データを上記第2の正規化時系列データに代わる新たな第2の正規化時系列データとして他軸に配置したDTW表記において、順次新たな第3の正規化時系列データを用い、かつ上記標準時系列データ算出部に、一軸に配置した新たな第1の時系列データに過去の繰り返し数に応じた重みを付した平均化を実行させながら、上記ワーピングパス算出部と上記標準時系列データ算出部とを交互に繰り返し動作させることにより、最終的な標準時系列データを算出させる動作制御部を備えたものであることが好ましい。
Here, the standard time series data calculation program of the present invention is
The standard time-series data calculated by the standard time-series data calculating unit is arranged on one axis as new first normalized time-series data that replaces the first normalized time-series data, and is normalized by the data normalizing unit. In the DTW notation in which the third normalized time series data among the plurality of normalized time series data is arranged on the other axis as new second normalized time series data replacing the second normalized time series data. Then, using the new normalized third time series data sequentially, and averaging the new first time series data arranged on one axis with a weight corresponding to the number of past repetitions in the standard time series data calculation unit The operation control unit is configured to calculate final standard time series data by alternately and repeatedly operating the warping path calculation unit and the standard time series data calculation unit. Rukoto is preferable.

また、上記標準時系列データ算出部は、上記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で、サンプリング時刻どうしの平均的な値と各変量ごとの平均的な各値とを算出することにより、このワーピングパス上の各マスごとの平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出するものであってもよい。   Further, the standard time series data calculation unit is configured to calculate an average value and each variable between sampling times between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis. It is also possible to calculate standard time-series data consisting of a time-series set of average values for each square on the warping path by calculating each average value for each cell.

上記目的を達成するための本発明の異常検出プログラムは、
請求項9から11のうちのいずれか1項記載の標準時系列データ算出プログラムをプログラム部品として含む異常検出プログラムであって、上記演算処理装置を、
上記データ取得部が、さらに、上記1つの系の上記複数の変量を異常検出対象のサンプリング時間帯における互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる異常検出対象時系列データを取得するものであり、
上記データ正規化部が、さらに、上記異常対象時系列データを構成する各変量ごとの複数データに上記データ正規化部で採用した各変量ごとの係数を掛けることにより、この異常検出対象時系列データを正規化異常検出対象時系列データに変換するものであって、さらに、
上記標準時系列データを一軸に配置し上記異常検出対象データ正規化ステップで正規化された異常検出対象時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとこの各マスに対応する他軸上の上記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、この複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、この距離に基づいて上記標準時系列データと上記正規化された対象時系列データとの間の総距離を算出する総距離算出部と、
上記総距離算出部で算出された総距離が所定の閾値よりも大きい場合に異常であることを検出する異常検出部とを有する異常検出装置として動作させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the abnormality detection program of the present invention provides:
An abnormality detection program including the standard time-series data calculation program according to any one of claims 9 to 11 as a program part, wherein the arithmetic processing unit is
The data acquisition unit further comprises an abnormality detection comprising a time series set of a plurality of data obtained by sampling the plurality of variables of the one system at the same sampling time in the sampling time zone of the abnormality detection target. To obtain target time series data,
The data normalization unit further multiplies a plurality of data for each variable constituting the abnormality target time series data by a coefficient for each variable adopted in the data normalization unit, thereby detecting the abnormality detection target time series data. To normalization abnormality detection target time series data,
In the DTW notation in which the standard time series data is arranged on one axis and the abnormality detection target time series data normalized in the abnormality detection target data normalizing step is arranged on the other axis, two time series data arranged on one axis and the other axis Between a plurality of data corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each square The total distance of the plurality of variables is calculated for each square, and the total distance between the standard time series data and the normalized target time series data is calculated based on the distance. A calculation unit;
It is operated as an abnormality detection device having an abnormality detection unit that detects abnormality when the total distance calculated by the total distance calculation unit is larger than a predetermined threshold value.

本発明によれば、標準化に使用する複数の時系列データどうしで各時系列データの先頭時刻を揃えたときのサンプリング時刻やサンプル数が異なっていても、複数の変量で定められる系の正常状態を表す高精度な標準時系列データが算出される。また、異常を検出するにあたっては、この標準時系列データと異常検出対象の時系列データとの間で各時系列データの先頭時刻を揃えたときのサンプリング時刻やサンプル数が異なっていても、系の異常が検出される。   According to the present invention, the normal state of a system defined by a plurality of variables even if the sampling time and the number of samples differ when the time points of the time series data are aligned among the plurality of time series data used for standardization. High-precision standard time-series data representing is calculated. Also, when detecting anomalies, even if the sampling time and the number of samples differ between the standard time-series data and the time-series data subject to abnormality detection, An abnormality is detected.

本発明の一実施形態が適用されるコンピュータを示す図である。It is a figure which shows the computer with which one Embodiment of this invention is applied. 図1に示すコンピュータのハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the computer shown in FIG. 標準時系列データ算出プログラムが記憶されたCD−ROMを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows CD-ROM in which the standard time series data calculation program was memorize | stored. 標準時系列データ算出装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a standard time series data calculation device. 標準時系列データ算出装置における標準時系列データの算出の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of calculation of the standard time series data in a standard time series data calculation apparatus. ステップS1で取得された3つの時系列データを示す図である。It is a figure which shows the three time series data acquired by step S1. 図6に示す3つの時系列データについて、時間毎の各変量の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of each variable for every time about three time series data shown in FIG. 図6の3つの時系列データを正規化した3つの正規化時系列データを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating three normalized time series data obtained by normalizing the three time series data of FIG. 6. DTW表記を示す図である。It is a figure which shows DTW notation. ワーピングパスを形成する各マスに関わるデータについての平均値を示す図である。It is a figure which shows the average value about the data regarding each square which forms a warping path | pass. DTW表記を示す図である。It is a figure which shows DTW notation. ワーピングパスを形成する各マスに関わるデータについての加重平均値を示す図である。It is a figure which shows the weighted average value about the data regarding each square which forms a warping path | pass. 標準時系列データと逆正規化された標準時系列データを示す図である。It is a figure which shows standard time series data denormalized with standard time series data. 異常検出プログラムが記憶されたCD−ROMを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows CD-ROM with which the abnormality detection program was memorize | stored. 異常検出装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an abnormality detection device. 異常検出装置における異常検出についての流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow about the abnormality detection in an abnormality detection apparatus. 異常診断の対象である時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time series data which are the objects of abnormality diagnosis. 標準時系列データの算出に用いた正常状態の3つの時系列データと、異常診断の対象である時系列データの時間による各変量の変化を表したグラフである。It is the graph showing the change of each variable by the time of three time series data of the normal state used for calculation of standard time series data, and the time series data which are the objects of abnormality diagnosis. 標準時系列データに対する、正常状態の3つの時系列データと、異常診断の対象である時系列データとの各総距離を示したグラフである。It is the graph which showed each total distance of three time series data of a normal state with respect to standard time series data, and the time series data which are the objects of abnormality diagnosis.

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態が適用されるコンピュータを示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a computer to which an embodiment of the present invention is applied.

図1に示すコンピュータ100は、本発明の標準時系列データ算出装置の一実施形態を構成する。また、このコンピュータ100は、後で説明する本発明の異常検出装置の一実施形態も構成し、両実施形態で共用されるものである。コンピュータ100は、外観上、本体部110、本体部110からの指示により表示画面121に画像表示を行うディスプレイ120、このコンピュータ100にキー操作に応じた情報を入力するキーボード130、および表示画面121上の任意の位置を指定することによりその位置に応じた指示を入力するマウス140を備えている。   A computer 100 shown in FIG. 1 constitutes an embodiment of a standard time series data calculation apparatus of the present invention. The computer 100 also constitutes an embodiment of the abnormality detection apparatus of the present invention described later, and is shared by both embodiments. In appearance, the computer 100 includes a main body 110, a display 120 that displays an image on the display screen 121 according to an instruction from the main body 110, a keyboard 130 that inputs information corresponding to key operations to the computer 100, and the display screen 121. The mouse 140 for inputting an instruction corresponding to the position by designating an arbitrary position is provided.

この本体部110は、外観上、フレキシブルディスク(以下、FDと呼ぶ)やCD−ROMを装填するためのFD装填口111およびCD−ROM装填口112を有している。   The main body 110 has an FD loading port 111 and a CD-ROM loading port 112 for loading a flexible disk (hereinafter referred to as FD) and a CD-ROM in appearance.

図2は、図1に示すコンピュータのハードウェア構成図である。   FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the computer shown in FIG.

図1に示す本体装置110には、CPU113、主メモリ114、ハードディスク装置115、FDドライブ116、CDドライブ117、入力インターフェース118、および出力インターフェース119が内蔵されている。CPU113は、各種プログラムを実行する。主メモリ114には、ハードディスク装置115に格納されたプログラムが読み出されCPU113での実行のためにプログラムが展開される。ハードディスク装置115には、各種プログラムやデータ等が保存される。FDドライブ116は、FD300をアクセスする。CDドライブ117は、CD−ROM310が装填されその装填されたCD−ROM310をアクセスする。入力インターフェース118は、外部装置からのデータ入力を行い、出力インターフェース119は、外部装置へのデータ出力を行う。本体装置110に内蔵されているこれらのハードウェアと、キーボード130と、マウス140と、画像表示装置120は、バス150を介して接続されている。   1 includes a CPU 113, a main memory 114, a hard disk device 115, an FD drive 116, a CD drive 117, an input interface 118, and an output interface 119. The CPU 113 executes various programs. The main memory 114 reads the program stored in the hard disk device 115 and develops the program for execution by the CPU 113. Various programs and data are stored in the hard disk device 115. The FD drive 116 accesses the FD 300. The CD drive 117 is loaded with the CD-ROM 310 and accesses the loaded CD-ROM 310. The input interface 118 inputs data from an external device, and the output interface 119 outputs data to the external device. These hardware built in the main device 110, the keyboard 130, the mouse 140, and the image display device 120 are connected via a bus 150.

CD−ROM310には、コンピュータを、本発明にいう標準時系列データ算出装置の一例として動作させる、後述する標準時系列データ算出プログラムが記憶されている。そのCD−ROM310はCDドライブ117に装填され、そのCD−ROM310に記憶された標準時系列データ算出プログラムがこのコンピュータ100にアップロードされてハードディスク装置115に記憶される。そして、この標準時系列データ算出プログラムが起動されて実行されることにより、コンピュータ100は、本発明にいう標準時系列データ算出装置の一例として動作する。   The CD-ROM 310 stores a standard time series data calculation program (to be described later) that causes a computer to operate as an example of the standard time series data calculation apparatus according to the present invention. The CD-ROM 310 is loaded into the CD drive 117, and the standard time series data calculation program stored in the CD-ROM 310 is uploaded to the computer 100 and stored in the hard disk device 115. When the standard time series data calculation program is activated and executed, the computer 100 operates as an example of the standard time series data calculation apparatus according to the present invention.

次に標準時系列データ算出プログラムについて説明する。   Next, the standard time series data calculation program will be described.

図3は、標準時系列データ算出プログラムが記憶されたCD−ROMを示す概念図である。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing a CD-ROM in which a standard time series data calculation program is stored.

図3に示すように、CD−ROM310に記憶された標準時系列データ算出プログラム311は、データ取得部312、データ正規化部313、ワーピングパス算出部314、標準時系列データ算出部315、および動作制御部316を有している。   As shown in FIG. 3, the standard time series data calculation program 311 stored in the CD-ROM 310 includes a data acquisition unit 312, a data normalization unit 313, a warping path calculation unit 314, a standard time series data calculation unit 315, and an operation control unit. 316.

標準時系列データ算出プログラム311の各部の詳細については、後述する標準時系列データ算出装置410の各部の作用と一緒に説明する。   The details of each part of the standard time series data calculation program 311 will be described together with the operation of each part of the standard time series data calculation apparatus 410 described later.

図4は、標準時系列データ算出装置の機能ブロック図である。   FIG. 4 is a functional block diagram of the standard time series data calculation apparatus.

図4に示すブロック図は、図3に示す標準時系列データ算出プログラム310が図1のコンピュータ100にインストールされ、このコンピュータ100が本発明の一実施形態である標準時系列データ算出装置410として動作するときの機能を表したものである。   The block diagram shown in FIG. 4 shows a case where the standard time series data calculation program 310 shown in FIG. 3 is installed in the computer 100 of FIG. 1, and the computer 100 operates as the standard time series data calculation apparatus 410 according to an embodiment of the present invention. It represents the function of.

図4に示す標準時系列データ算出装置410は、データ取得部500、データ正規化部501、ワーピングパス算出部502、標準時系列データ算出部503、および動作制御部504で構成されている。データ取得部500、データ正規化部501、ワーピングパス算出部502、標準時系列データ算出部503、および動作制御部504は、ハードウェア上は図2に示すCPU113によって主に担われている。一方、記憶装置505は、標準時系列データ算出装置410内のデータ取得部500および標準時系列データ算出部503と接続されており、ハードウェア上は図2に示すハードディスク装置115によって主に担われている。また、温度センサ420と圧力センサ421は、標準時系列データ算出装置410と接続されており、直接的には図2に示す入力インターフェース118と接続されている。   4 includes a data acquisition unit 500, a data normalization unit 501, a warping path calculation unit 502, a standard time series data calculation unit 503, and an operation control unit 504. The data acquisition unit 500, data normalization unit 501, warping path calculation unit 502, standard time series data calculation unit 503, and operation control unit 504 are mainly performed by the CPU 113 shown in FIG. On the other hand, the storage device 505 is connected to the data acquisition unit 500 and the standard time series data calculation unit 503 in the standard time series data calculation device 410, and is mainly handled by the hard disk device 115 shown in FIG. . Further, the temperature sensor 420 and the pressure sensor 421 are connected to the standard time series data calculation device 410, and directly connected to the input interface 118 shown in FIG.

ここで、本実施形態では、同じ処理を繰り返し行う、ある装置(以下、「対象装置」と称する)があり、各処理毎に対象装置内部の温度と圧力があらかじめ決められたシーケンスに従って変化するように制御されているものとする。温度センサ420と圧力センサ421では、この対象装置内の温度と圧力が計測される。ここでは、対象装置が繰り返し処理を行う間の複数回の処理それぞれについて温度と圧力が繰り返し計測されて、1回の処理ごとに1つの時系列データを取得し、複数回の処理にわたる複数の時系列データに基づいて、処理1回あたりの標準時系列データが算出される。   Here, in the present embodiment, there is a device (hereinafter referred to as “target device”) that repeatedly performs the same processing, and the temperature and pressure inside the target device change according to a predetermined sequence for each processing. It is assumed that The temperature sensor 420 and the pressure sensor 421 measure the temperature and pressure in the target device. Here, the temperature and pressure are repeatedly measured for each of a plurality of processes while the target device performs a repetitive process, one time series data is acquired for each process, and a plurality of times over a plurality of processes are obtained. Based on the series data, standard time series data per process is calculated.

データ取得部500では、この対象装置における1回の処理の間、温度センサ420と圧力センサ421で計測される各値が互いに同一の時刻にサンプリングされ1つの時系列データが取得される。そして、このサンプリングが各処理毎に繰り返されて、複数の時系列データが取得される。   In the data acquisition unit 500, during one process in the target device, each value measured by the temperature sensor 420 and the pressure sensor 421 is sampled at the same time, and one time-series data is acquired. And this sampling is repeated for every process, and several time series data are acquired.

データ正規化部501では、詳細は後述するが、データ取得部500で取得された複数の時系列データが正規化されることにより、複数の正規化時系列データが生成される。   Although details will be described later, the data normalization unit 501 generates a plurality of normalized time-series data by normalizing a plurality of time-series data acquired by the data acquisition unit 500.

ワーピングパス算出部502では、これも詳細は後述するが、データ正規化部501で正規化された複数の正規化時系列データのうちの2つの正規化時系列データを選択し、その選択した2つの正規化時系列データのうちの一方の正規化時系列データを一軸に配置しもう1つの正規化時系列データを他軸に配置するという、所謂DTWと呼ばれる手法により、後述するワーピングパスが算出される。   The warping path calculation unit 502 selects two normalized time-series data among a plurality of normalized time-series data normalized by the data normalization unit 501, and the selected 2 A warping path, which will be described later, is calculated by a so-called DTW method in which one of the normalized time series data is arranged on one axis and the other normalized time series data is arranged on the other axis. Is done.

標準時系列データ算出部503では、これも詳細は後述するが、算出されたワーピングパスに基づいて標準時系列データが算出される。   The standard time series data calculation unit 503 calculates standard time series data based on the calculated warping path, as will be described in detail later.

動作制御部504は、これも詳細は後述するが、標準時系列データ算出部503で算出された標準時系列データと、データ正規化部501で正規化された複数の正規化時系列データのうちから新たに選択した正規化時系列データとを用いて、ワーピングパス算出部502にさらに新たな標準時系列データの算出を行わせるサイクルを、ワーピングパス算出部502および標準時系列データ算出部503に繰り返し行わせる。   As will be described in detail later, the operation control unit 504 adds a new one from the standard time series data calculated by the standard time series data calculation unit 503 and a plurality of normalized time series data normalized by the data normalization unit 501. Using the selected normalized time series data, the warping path calculation unit 502 and the standard time series data calculation unit 503 repeatedly perform a cycle for causing the warping path calculation unit 502 to calculate new standard time series data.

記憶装置505には、データ取得部500で取得した時系列データや、標準時系列データ算出部503で算出された標準時系列データが記憶される。   The storage device 505 stores time series data acquired by the data acquisition unit 500 and standard time series data calculated by the standard time series data calculation unit 503.

図5は、図4に示す標準時系列データ算出装置における標準時系列データの算出の流れを示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing a flow of calculation of standard time series data in the standard time series data calculation apparatus shown in FIG.

図5に示すステップS1では、上述した対象装置の一回の処理の間、温度センサ420と圧力センサ421で計測される温度と圧力が、互いに同じタイミングでサンプリングされる。このようにして1つの時系列データが得られる。さらに、対象装置の各処理毎にこのサンプリングが繰り返され、複数の時系列データが取得される。このステップS1が、本発明にいうデータ取得ステップの一例に相当する。以下、本実施形態においては、対象装置が正常な状態にあるときに、ステップS1で3つの時系列データを取得したものとして説明する。なお、以下この図5を中心に説明し、図6以降の図についての説明を適宜織り交ぜていく。   In step S <b> 1 shown in FIG. 5, the temperature and pressure measured by the temperature sensor 420 and the pressure sensor 421 are sampled at the same timing during one process of the target device described above. In this way, one time series data is obtained. Further, this sampling is repeated for each process of the target device, and a plurality of time-series data is acquired. This step S1 corresponds to an example of a data acquisition step according to the present invention. Hereinafter, in the present embodiment, description will be made assuming that three time-series data are acquired in step S1 when the target device is in a normal state. In the following, description will be made mainly with reference to FIG. 5, and the description of FIG. 6 and subsequent drawings will be interwoven as appropriate.

図6は、ステップS1で取得された3つの時系列データを示す図である。図6(A)、(B)、および(C)は各時系列データを表している。各時系列データは’time’で表されるサンプリング時刻毎に、温度を表す’value1’と、圧力を表す’value2’の2つの変量の値を有している。各時系列データは互いにサンプリングの間隔は同じである。しかし、サンプル数が(A)は11個、(B)は12個、(C)は11個と、統一されていない。   FIG. 6 is a diagram showing the three time-series data acquired in step S1. 6A, 6B, and 6C show time-series data. Each time-series data has two variable values of “value1” representing temperature and “value2” representing pressure at each sampling time represented by “time”. Each time-series data has the same sampling interval. However, the number of samples (A) is 11 pieces, (B) is 12 pieces, and (C) is 11 pieces.

図7は、図6に示す3つの時系列データについて、時間毎の温度と圧力の変化を示したグラフである。これらのグラフを比較すると、多少の誤差はあるものの、温度が上昇した後に圧力が上昇し、温度が下降した後に圧力が下降する、という変化が共通している。この3つのグラフは、多少の相違はあるもののいずれも正常状態で計測されている時系列データである。   FIG. 7 is a graph showing changes in temperature and pressure over time for the three time-series data shown in FIG. Comparing these graphs, although there are some errors, there is a common change that the pressure rises after the temperature rises and the pressure falls after the temperature falls. These three graphs are time-series data measured in a normal state, although there are some differences.

上記のようにして複数の時系列データが取得された後、図5のステップS2に進む。このステップS2では、温度と圧力の各変量毎に全ての時系列データを正規化する。このステップS2が、本発明にいうデータ正規化ステップの一例に相当する。本実施形態では各変量の値が互いに同一の範囲内に分布するように正規化される。   After a plurality of time series data is acquired as described above, the process proceeds to step S2 in FIG. In step S2, all time series data is normalized for each variable of temperature and pressure. This step S2 corresponds to an example of a data normalization step according to the present invention. In the present embodiment, the values of the variables are normalized so that they are distributed within the same range.

ここで、図6に示す3つの時系列データをこのステップS2に従って正規化するために、これら3つの時系列データに跨る全体から温度と圧力について最小値と最大値を調べる。先ず、温度について最小値と最大値を調べると、図6(A)の’time:0.0000’に対応する’value1:0.0000’が最小値であり、図6(C)の’time:1.0000’に対応する’value1:3.2000’が最大値である。また、圧力について最小値と最大値を調べると、図6(A)の’time:0.0000’に対応する’value2:0.0000’が最小値であり、図6(B)の’time:5.0000’に対応する’value2:2.0000’が最大値である。よって、’value1’の各値を最大値’3.2000’と最小値’0.0000’との差分である’3.2000’で除算し、同様に’value2’の各値を最大値’2.0000’と最小値’0.0000’との差分である’2.0000’で除算する。これにより、各変量の最小値から最大値の範囲が’0’から’1’の範囲に正規化される。   Here, in order to normalize the three time series data shown in FIG. 6 according to this step S2, the minimum value and the maximum value of the temperature and pressure are examined from the whole over these three time series data. First, when the minimum value and the maximum value of the temperature are examined, “value 1: 0.0000” corresponding to “time: 0.0000” in FIG. 6A is the minimum value, and “time” in FIG. : 'Value1: 3.2000' corresponding to 1.0000 'is the maximum value. Further, when the minimum value and the maximum value of the pressure are examined, “value 2: 0.0000” corresponding to “time: 0.0000” in FIG. 6A is the minimum value, and “time” in FIG. : 'Value 2: 2.0000' corresponding to: 5.0000 'is the maximum value. Therefore, each value of “value1” is divided by “3.2000” which is the difference between the maximum value “3.200” and the minimum value “0.0000”, and each value of “value2” is similarly divided into the maximum value “ Divide by “2.000”, which is the difference between 2.0000 ”and the minimum value“ 0.0000 ”. As a result, the range from the minimum value to the maximum value of each variable is normalized to the range from “0” to “1”.

仮にこの正規化ステップを行わないと、正規化されていない時系列データを用いて後述する距離の計算を行うことになり、値が小さい範囲に分布している変量よりも値の分布が大きく広がっている変量に影響された距離が算出される。後述する標準時系列データは、この距離に基づいて算出されるため、値が広い範囲に分布している変量に影響された標準時系列データが算出されることになる。その反面、値が小さい範囲にのみ分布している変量は標準時系列データに反映されにくくなってしまう。この影響を排除して各変量を等しく評価するために、上述した正規化を行う。なお、本実施形態では各変量の最小値と最大値を基準に正規化を行っているが、各変量を等しく評価するための基準であればよく、例えば温度については、’0.0000’から’3.5000’の範囲内で変動し、圧力については’0.0000’から’3.0000’の範囲内で変動することが分かっているときは、図6に示す3つの時系列データ上にあらわれた最小値、最大値に拘束されることなく、温度については’3.5000’で除算して正規化を行い、圧力については’3.0000’で除算して正規化を行ってもよい。ただし、ここでは、上述した図6に示す3つの時系列データ上にあらわれた最大値と最小値を用いた正規化を採用するものとして説明を続ける。   If this normalization step is not performed, the distance calculation described later will be performed using non-normalized time series data, and the distribution of values will be wider than the variables distributed in a small range. The distance affected by the variable is calculated. Since standard time series data to be described later is calculated based on this distance, standard time series data influenced by variables whose values are distributed over a wide range is calculated. On the other hand, a variable distributed only in a small range is less likely to be reflected in the standard time series data. In order to eliminate this effect and evaluate each variable equally, the normalization described above is performed. In this embodiment, normalization is performed based on the minimum value and the maximum value of each variable. However, any standard may be used for equally evaluating each variable. For example, for temperature, from '0.0000' When it is known that the pressure fluctuates within the range of “3.5000” and the pressure fluctuates within the range of “0.0000” to “3.0000”, the three time series data shown in FIG. Without being constrained by the minimum and maximum values, the temperature is normalized by dividing by “3.5000”, and the pressure is normalized by dividing by “3.0000”. Good. However, here, the description will be continued assuming that normalization using the maximum value and the minimum value appearing on the three time-series data shown in FIG. 6 described above is adopted.

図8は、図6の3つの時系列データを正規化して得られた3つの正規化時系列データを示す図である。図8(A)は、図6(A)の時系列データがステップS2に従って正規化された時系列データである。また、図8(B)と図8(C)も同様に、図6(B)と図6(C)の各時系列データがステップS2に従ってそれぞれ正規化された時系列データである。以降、図8(A)、(B)、(C)に示す時系列データをそれぞれ正規化時系列データA、正規化時系列データB、正規化時系列データCと呼ぶ。   FIG. 8 is a diagram showing three normalized time series data obtained by normalizing the three time series data of FIG. FIG. 8A shows time-series data obtained by normalizing the time-series data of FIG. 6A according to step S2. Similarly, FIGS. 8B and 8C are time-series data obtained by normalizing the time-series data of FIGS. 6B and 6C in accordance with step S2. Hereinafter, the time series data shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C are referred to as normalized time series data A, normalized time series data B, and normalized time series data C, respectively.

図6(A)、(B)、および(C)の3つの時系列データに跨った’value1’の範囲は’0.0000’から’3.2000’であるが、ステップS2の正規化により範囲が’0.0000’から’1.0000’に変換されている。例えば、図6(A)の’time:0.0000’に対応する’value1’に示されている正規化前の最小値’0.0000’は、正規化により正規化後の最小値である’0.0000’に変換される。この値が図8(A)の’time:0.0000’に対応する’value1’の値である。図6(C)の’time:1.0000’に対応する’value1’に示されている正規化前の最大値’3.2000’は、正規化により正規化後の最大値である’1.0000’に変換される。この値が図8(C)の’time:1.0000’に対応する’value1’の値である。   The range of “value1” spanning the three time series data of FIGS. 6A, 6B, and 6C is “0.0000” to “3.2000”, but is normalized by the step S2. The range is converted from '0.0000' to '1.000'. For example, the minimum value “0.0000” before normalization indicated by “value1” corresponding to “time: 0.0000” in FIG. 6A is the minimum value after normalization by normalization. Converted to '0.0000'. This value is the value of “value1” corresponding to “time: 0.0000” in FIG. The maximum value “3.2000” before normalization shown in “value1” corresponding to “time: 1.0000” in FIG. 6C is “1” which is the maximum value after normalization by normalization. Converted to .0000 '. This value is the value of “value1” corresponding to “time: 1.0000” in FIG.

’value2’の正規化についても同様である。すなわち、図6(A)、(B)、および(C)の3つの時系列データに跨った’value2’の範囲は’0.0000’から’2.0000’であるが、ステップS2の正規化により範囲が’0.0000’から’1.0000’に変換されている。例えば図6(A)の’time:0.0000’に対応する’value2’に示されている正規化前の最小値’0.0000’は、正規化により正規化後の最小値である’0.0000’に変換される。この値が図8(A)の’time:0.0000’に対応する’value2’の値である。図6(B)の’time:5.0000’に対応する’value2’に示される正規化前の最大値’2.0000’は、正規化により正規化後の最大値である’1.0000’に変換される。この値が図8(B)の’time:5.0000’に対応する’value2’の値である。このように、図8の3つの正規化時系列データの’value1’と’value2’の各値は、それぞれ’0.0000’から’1.0000’の範囲内に分布するように変換されている。   The same applies to the normalization of 'value2'. That is, the range of 'value2' straddling the three time-series data in FIGS. 6A, 6B, and 6C is “0.0000” to “2.0000”, but the normal value of step S2 The range is converted from '0.0000' to '1.0000' by conversion. For example, the minimum value “0.0000” before normalization indicated by “value2” corresponding to “time: 0.0000” in FIG. 6A is the minimum value after normalization by normalization. Converted to 0.0000 '. This value is the value of “value2” corresponding to “time: 0.0000” in FIG. The maximum value “2.0000” before normalization indicated by “value 2” corresponding to “time: 5.0000” in FIG. 6B is “1.0000, which is the maximum value after normalization by normalization. Converted to '. This value is the value of “value2” corresponding to “time: 5.0000” in FIG. In this way, the values of “value1” and “value2” of the three normalized time series data of FIG. 8 are converted so as to be distributed within the range of “0.0000” to “1.0000”, respectively. Yes.

図8に示す各時系列データの横に示したA1,A2,…,B1,…,C1,…,等の符号は、その横のデータを指し示している。’time’,’value1’,’value2’の変量の組を(’time’,’value1’,’value2’)と表記したとき、例えば図8(A)を構成する、(’time’,’value1’,’value2’)が(’0.0000’,’0.0000’,’0.0000’)であるデータをデータA1と呼ぶ。A1以外の他の符号についても同様である。   .., B1,..., C1,..., Etc., shown beside each time series data shown in FIG. When a set of variables of 'time', 'value1', and 'value2' is expressed as ('time', 'value1', 'value2'), for example, FIG. 8A is configured. ('time', ' Data whose values (value1 ',' value2 ') are (' 0.0000 ',' 0.0000 ',' 0.0000 ') is called data A1. The same applies to other codes other than A1.

上述したようにして時系列データが正規化された後、図5に示すステップS3に進む。ステップS3では、ステップS2で正規化された3つの正規化時系列データのうちの2つが選択される。そして、選択された2つの正規化時系列データについて、DTW表記によるワーピングパスが算出される。このステップS3が、本発明にいうワーピングパス算出ステップの一例に相当する。   After the time series data is normalized as described above, the process proceeds to step S3 shown in FIG. In step S3, two of the three normalized time series data normalized in step S2 are selected. Then, a warping path in DTW notation is calculated for the two selected normalized time series data. This step S3 corresponds to an example of a warping path calculation step according to the present invention.

ここで、ワーピングパスの算出に同時に3つ以上の時系列データを用いたDTW表記を使用する方法も考えられるが、処理が煩雑になる。また、同時には2つの時系列データのみを用いたDTW表記であっても、後述する方法により3つ以上の時系列データを使用してワーピングパスを算出することができる。そのため、本発明では同時に2つの正規化時系列データを用いるDTW表記を採用している。なお、このステップS3で選択されない正規化時系列データは、後述の処理で使用される。以下、図8の3つの正規化時系列データのうちの、正規化時系列データAと正規化時系列データBが選択されたものとして説明を続ける。   Here, a method of using DTW notation using three or more time-series data at the same time for the calculation of the warping path can be considered, but the processing becomes complicated. At the same time, even with DTW notation using only two time-series data, it is possible to calculate a warping path using three or more time-series data by a method described later. Therefore, the present invention adopts DTW notation that uses two normalized time series data at the same time. Note that the normalized time series data that is not selected in step S3 is used in the processing described later. Hereinafter, the description will be continued assuming that the normalized time-series data A and the normalized time-series data B are selected from the three normalized time-series data in FIG.

図9は、DTW表記を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing DTW notation.

図9には、縦軸に、図8(A)に示す正規化時系列データAが配置され、横軸に、図8(B)に示す正規化時系列データBが配置されている。   In FIG. 9, the normalized time series data A shown in FIG. 8A is arranged on the vertical axis, and the normalized time series data B shown in FIG. 8B is arranged on the horizontal axis.

また、図9に示される、縦軸および横軸の時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスには、各マスに対応する縦軸上の’value1’と’value2’と、各マスに対応する横軸上の’value1’と’value2’との間のユークリッド距離が記されている。ここで、DTW表記のあるマスに対応する縦軸上の’value1’と’value2’がそれぞれ’Va1’と’Va2’であり、横軸上の’value1’と’value2’がそれぞれ’Vb1’と’Vb2’であるとすると、そのマスのユークリッド距離dは以下の(1)式で算出される。   In addition, each of the squares divided for each sampling time of the time series data on the vertical axis and the horizontal axis shown in FIG. 9 includes 'value1' and 'value2' on the vertical axis corresponding to each square, and each square. The Euclidean distance between 'value1' and 'value2' on the horizontal axis corresponding to is described. Here, 'value1' and 'value2' on the vertical axis corresponding to a square with DTW notation are 'Va1' and 'Va2', respectively, and 'value1' and 'value2' on the horizontal axis are 'Vb1', respectively. And “Vb2”, the Euclidean distance d of the square is calculated by the following equation (1).

Figure 2010271997
Figure 2010271997

このユークリッド距離が、本発明にいう距離の一例に相当する。例えば、図9に示すDTW表記でデータA2とデータB4が対応するマスには、データA2とデータB4のユークリッド距離’0.2577’が記されている。これは、データA2の’value1’の値’0.9375’からデータB4の’value1’の値’0.8750’を減じて二乗したものと、データA2の’value2’の値’0.0000’からデータB4の’value2’の値’0.2500’を減じて二乗したものとを合計した平方根である。なお、本実施形態ではユークリッド距離を用いているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば以下に示す(2)式で表されるマハラノビス汎距離や(3)式で表されるマンハッタン距離などであってもよい。   This Euclidean distance corresponds to an example of the distance referred to in the present invention. For example, in the square corresponding to the data A2 and the data B4 in the DTW notation shown in FIG. 9, the Euclidean distance '0.2577' between the data A2 and the data B4 is described. This is obtained by subtracting the “value1” value “0.8750” of the data B4 from the “value1” value “0.9375” of the data A2 and squaring, and the “value2” value “0.0000” of the data A2. Is a square root obtained by subtracting the “value2” value “0.2500” of the data B4 and squared. Although the Euclidean distance is used in the present embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the Mahalanobis general distance expressed by the following expression (2) and the Manhattan expressed by the expression (3) are shown below. It may be a distance.

Figure 2010271997
Figure 2010271997

Figure 2010271997
Figure 2010271997

ここで、上記(2)式中のVA,VBは、それぞれ下記(4)式、(5)式を意味する。   Here, VA and VB in the above equation (2) mean the following equations (4) and (5), respectively.

Figure 2010271997
Figure 2010271997

Figure 2010271997
Figure 2010271997

また、上記の(2)式中の(VA−VB)等の行列を代表させてXで表わしたとき、   In addition, when a matrix such as (VA-VB) in the above equation (2) is represented by X,

Figure 2010271997
Figure 2010271997

は、行列Xの転置行列を表わす。さらに(2)式中の Represents a transposed matrix of the matrix X. Furthermore, in the formula (2)

Figure 2010271997
Figure 2010271997

は、共分散行列の逆行列を表わす。 Represents the inverse of the covariance matrix.

さらに、(3)式中の   Furthermore, in the formula (3)

Figure 2010271997
Figure 2010271997

は、絶対値を表わす記号である。 Is a symbol representing an absolute value.

ここで、上述したワーピングパスとは、各マスに記された距離の合計が最も小さくなるように、右下隅から左上隅にかけてマスを辿った際のその軌跡をいう。図9では、このワーピングパスを形成するマスが太い黒枠で囲まれている。   Here, the above-mentioned warping path refers to a trajectory when a square is traced from the lower right corner to the upper left corner so that the sum of the distances written in each square is minimized. In FIG. 9, the square forming the warping path is surrounded by a thick black frame.

上述したワーピングパスの算出が終了すると、図5に示すステップS4に進む。このステップS4では、今回のワーピングパスの算出に利用した時系列データのうちの1つが、仮の標準時系列データであるか否かを判定する。仮の標準時系列データについては後述するが、この段階では仮の標準時系列データはまだ算出されていない。したがって、ここではステップS6に進む。このステップS6では、ステップS3で算出したワーピングパスを形成する各マスに対応する各軸上のデータの’time’,’value1’,および’value2’のそれぞれについて単純平均を算出する。この算出された各単純平均をワーピングパスに沿って時系列的に並べたものが標準時系列データである。このステップS6が、本発明にいう標準時系列データ算出ステップの一例を構成している。   When the above-described calculation of the warping path is completed, the process proceeds to step S4 shown in FIG. In this step S4, it is determined whether or not one of the time series data used for the calculation of the current warping path is provisional standard time series data. The provisional standard time series data will be described later, but the provisional standard time series data has not yet been calculated at this stage. Accordingly, the process proceeds to step S6 here. In step S6, a simple average is calculated for each of 'time', 'value1', and 'value2' of the data on each axis corresponding to each square forming the warping path calculated in step S3. Standard time-series data is obtained by arranging the calculated simple averages in time series along the warping path. This step S6 constitutes an example of the standard time series data calculation step referred to in the present invention.

なお、本実施形態では標準時系列データの算出に使用する時系列データが3つの場合について説明しているが、2つの時系列データを使用して標準時系列データを算出する場合には、次のステップS7で全ての正規化時系列データを使用したと判定され標準時系列データの算出を終了する。この2つの時系列データを使用する場合には、ステップS6で算出された標準時系列データが、そのまま最終的な標準時系列データとして出力される。使用する時系列データが2つだけの場合でも、時系列データを1つだけ使用して標準時系列データとするより精度のよい標準時系列データが算出できる。また、ワーピングパスの算出に使用する2つの時系列データどうしのサンプリング間隔が異なっていたり、サンプル数が相違していても高精度な標準時系列データが算出されるので、異常状態の高精度な検出に利用することができる。なお、3つ以上の正規化時系列データを用いて標準時系列データを算出するときは、上記のようにして算出した途中段階の標準時系列データを、ここでは’仮の’標準時系列データと呼ぶ。   In the present embodiment, the case where there are three time series data used for the calculation of the standard time series data is described. However, when the standard time series data is calculated using two time series data, the following steps are performed. In S7, it is determined that all normalized time series data has been used, and the calculation of the standard time series data is terminated. When these two time series data are used, the standard time series data calculated in step S6 is output as it is as the final standard time series data. Even when only two pieces of time series data are used, it is possible to calculate standard time series data with higher accuracy using only one piece of time series data as standard time series data. In addition, high-precision standard time-series data is calculated even if the sampling interval between two time-series data used to calculate the warping path is different or the number of samples is different. Can be used. When standard time series data is calculated using three or more normalized time series data, the intermediate time standard time series data calculated as described above is referred to as 'provisional' standard time series data.

図10は、図9のDTW表記に使用した2つの正規化時系列データと仮の標準時系列データを示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing two normalized time series data and provisional standard time series data used in the DTW notation of FIG.

図10(A)には、図8(A)に示す正規化時系列データAが再度示され、図10(B)には、図8(B)に示す正規化時系列データBが再度示されている。そして、図10(AB)に示す時系列データは、図9で示されたワーピングパスの各マスについて、その各マスに対応する各軸上のデータから算出された仮の標準時系列データである。ここでは、図10(AB)に示す時系列データを仮の標準時系列データABと呼ぶ。   10A shows again the normalized time series data A shown in FIG. 8A, and FIG. 10B shows again the normalized time series data B shown in FIG. 8B. Has been. The time-series data shown in FIG. 10 (AB) is provisional standard time-series data calculated from the data on each axis corresponding to each square of the warping path shown in FIG. Here, the time-series data shown in FIG. 10 (AB) is referred to as temporary standard time-series data AB.

ここで、図10(AB)に示す仮の標準時系列データABの、’time’,’value1’,および’value2’には、各データの算出に使用されたデータの符号を組み合わせた符号を付している。例えば、仮の標準時系列データABのデータA1,B2は、正規化時系列データAのデータA1と正規化時系列データBのデータB2についての、’time’,’value1’,および’value2’それぞれの平均値からなるデータであることを表している。また、仮の標準時系列データABのデータA11,B12は、正規化時系列データAのデータA11と正規化時系列データBのデータB12の、’time’,’value1’,および’value2’それぞれの平均値からなるデータであることを表している。上記以外の他の符号についても同様である。   Here, 'time', 'value1', and 'value2' of the temporary standard time series data AB shown in FIG. 10 (AB) are attached with a code that combines the codes of the data used for the calculation of each data. is doing. For example, the data A1 and B2 of the temporary standard time series data AB are respectively “time”, “value1”, and “value2” for the data A1 of the normalized time series data A and the data B2 of the normalized time series data B, respectively. This is data consisting of the average value of. Further, the data A11 and B12 of the temporary standard time series data AB are respectively “time”, “value1”, and “value2” of the data A11 of the normalized time series data A and the data B12 of the normalized time series data B. It represents that the data consists of average values. The same applies to other codes other than those described above.

例えば、図9に示すワーピングパスの左上隅のマスには、データA1とデータB1が対応している。これらデータA1とデータB1の’time’,’value1’,および’value2’の各平均値が計算される。これらの平均値からなるデータが仮の標準時系列データABを構成するデータA1,B1である。さらに具体的に説明すると、’time’,’value1’,および’value2’について、データA1の値である(0.0000,0.0000,0.0000)とデータB1の値である(0.0000,0.0000,0.0000)との各変量毎の平均値である(0.0000,0.0000,0.0000)が、仮の標準時系列データABを構成するデータA1,B1となる。また、左上隅からワーピングパスを辿って5つ目のマスには、データA4とデータB4が対応している。この5つ目のマスでは、’time’,’value1’,および’value2’について、データA4の値である(3.0000,0.9375,0.2500)とデータB4の値である(3.0000,0.8750,0.2500)との各変量毎の平均値である(3.0000,0.9063,0.2500)が算出される。この各変量毎の平均値である(3.0000,0.9063,0.2500)が、仮の標準時系列データABを構成するデータA4,B4となる。このようにワーピングパス上の全てのマスに対して各変量毎の平均値を求めることで、仮の標準時系列データABが算出される。   For example, data A1 and data B1 correspond to a square in the upper left corner of the warping path shown in FIG. The average values of 'time', 'value1', and 'value2' of these data A1 and data B1 are calculated. Data consisting of these average values is data A1 and B1 constituting temporary standard time series data AB. More specifically, for “time”, “value1”, and “value2”, the values of data A1 (0.0000, 0.0000, 0.0000) and the values of data B1 (0. 0000, 0.0000, 0.0000) (0.0000, 0.0000, 0.0000), which is the average value for each variable, becomes the data A1, B1 constituting the temporary standard time series data AB. . Further, the data A4 and the data B4 correspond to the fifth square following the warping path from the upper left corner. In the fifth cell, for “time”, “value1”, and “value2”, the values of the data A4 (3.0000, 0.9375, 0.2500) and the values of the data B4 (3 (.0000, 0.8750, 0.2500) and (3.0000, 0.9063, 0.2500) are calculated as the average value for each variable. The average value for each variable (3.0000, 0.9063, 0.2500) is the data A4, B4 constituting the temporary standard time series data AB. In this way, the tentative standard time series data AB is calculated by obtaining the average value for each variable for all the squares on the warping path.

図5に示すステップS6において上記のようにして仮の標準時系列データが算出されると、次にステップS7に進む。このステップS7では、ステップS2で正規化した時系列データのうちまだ未使用の正規化時系列データが残っているか否かが判定される。   When the temporary standard time series data is calculated as described above in step S6 shown in FIG. 5, the process proceeds to step S7. In step S7, it is determined whether or not unused normalized time series data still remains among the time series data normalized in step S2.

図5に示すステップS7において、ステップS2で正規化した時系列データのうちまだ未使用の時系列データが残っていると判定すると、ステップS8に進む。ここでは、図8(C)に示される正規化時系列データCが未使用であるため、この正規化時系列データCと仮の標準時系列データABを使用して上述したワーピングパスの算出方法と同一の算出方法で新たなワーピングパスを算出する。   If it is determined in step S7 shown in FIG. 5 that unused time-series data remains among the time-series data normalized in step S2, the process proceeds to step S8. Here, since the normalized time-series data C shown in FIG. 8C is unused, the above-described warping path calculation method using the normalized time-series data C and the temporary standard time-series data AB A new warping path is calculated by the same calculation method.

図11は、DTW表記を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing DTW notation.

図11には、縦軸に、図8(C)に示す正規化時系列データCが配置され、横軸に、仮の標準時系列データABが配置されている。各マスについての距離の算出方法とワーピングパスの求め方については既に説明したため、説明は省略する。   In FIG. 11, the normalized time series data C shown in FIG. 8C is arranged on the vertical axis, and the temporary standard time series data AB is arranged on the horizontal axis. Since the method for calculating the distance for each square and the method for obtaining the warping path have already been described, description thereof will be omitted.

図5に示すステップS4では、ステップS4の直前でワーピングパスの算出に使用した時系列データのうちの1つが仮の標準時系列データであるか否かが判定される。ここでは、ワーピングパスの算出に使用した時系列データのうちの横軸に配置された時系列データが仮の標準時系列データであることから、ステップS5に進む。ステップS5では、ステップS8で算出したワーピングパスを形成する各マスに関わる仮の標準時系列データABと正規化時系列データCとの’time’,’value1’,および’value2’のそれぞれについて以下に記述するようにして加重平均を算出する。この算出された各加重平均をワーピングパスに沿って時系列的に並べることにより、新たな仮の標準時系列データが算出される。このステップS5も、本発明にいう標準時系列データ算出ステップの一例を構成している。   In step S4 shown in FIG. 5, it is determined whether or not one of the time series data used for calculating the warping path immediately before step S4 is temporary standard time series data. Here, since the time series data arranged on the horizontal axis among the time series data used for calculating the warping path is provisional standard time series data, the process proceeds to step S5. In step S5, each of 'time', 'value1', and 'value2' of temporary standard time series data AB and normalized time series data C related to each square forming the warping path calculated in step S8 is described below. Calculate the weighted average as described. By arranging the calculated weighted averages in time series along the warping path, new temporary standard time series data is calculated. This step S5 also constitutes an example of the standard time series data calculation step referred to in the present invention.

この加重平均の算出は、使用した時系列データの一方である仮の標準時系列がいくつの正規化時系列データに基づいて算出されているかに応じて重み付けをして行われる。ここで、ワーピングパスを形成するマスのうちのあるマスについて、このマスに対応する仮の標準時系列データABと正規化時系列データCの’value1’の値がそれぞれ’Vab1’と’Vc1’であるとすると、このマスの’value1’の加重平均値’Vabc1’は以下の(6)式で求められる。   The calculation of the weighted average is performed by weighting according to how many normalized time series data the temporary standard time series which is one of the used time series data is calculated. Here, for a certain square among the squares forming the warping path, the values of “value1” of the temporary standard time series data AB and the normalized time series data C corresponding to this square are “Vab1” and “Vc1”, respectively. If there is, the weighted average value “Vabc1” of “value1” of this square is obtained by the following equation (6).

Figure 2010271997
Figure 2010271997

仮の標準時系列データABは2つの正規化時系列データにより算出されているため、重み付けのためにVab1に’2’を乗算する。Vc1については、そのまま用いる。そして、計算に使用されている正規化時系列データの総数である’3’で除算して加重平均値を求める。’value2’、’time’についても同様の方法で加重平均値が求められる。   Since the temporary standard time-series data AB is calculated from two normalized time-series data, Vab1 is multiplied by “2” for weighting. Vc1 is used as it is. Then, a weighted average value is obtained by dividing by “3”, which is the total number of normalized time-series data used in the calculation. For “value2” and “time”, a weighted average value is obtained in the same manner.

また、使用した時系列データのうちの一方である仮の標準時系列データが、例えば3つの正規化時系列データに基づいて得られたものである場合には、上述の乗算に用いる値を’2’ではなく’3’にすると共に、除算に用いる値を’3’ではなく’4’にすることで、新たな仮の標準時系列データを算出する。このように使用する正規化時系列データが増えたときは、乗算と除算に用いる値を増やすことで標準時系列データが算出される。   Further, when the temporary standard time series data which is one of the used time series data is obtained based on, for example, three normalized time series data, the value used for the above multiplication is set to '2'. A new provisional standard time series data is calculated by setting the value used for division to “4” instead of “3” instead of “3”. When the normalized time series data used in this way increases, the standard time series data is calculated by increasing the values used for multiplication and division.

ここで、標準時系列データの算出に加重平均を用いているのは、単純な平均では、算出に利用される順番が遅い時系列データほど最終的な標準時系列データの算出に対する影響が大きくなってしまうのに対し、上記のような加重平均を採用すると、その順番による影響を取り除くことができるからである。   Here, the weighted average is used for the calculation of the standard time series data. In the case of a simple average, the time series data used in the calculation in the later order has a greater influence on the calculation of the final standard time series data. On the other hand, if the weighted average as described above is adopted, the influence of the order can be removed.

図12は、図11のDTW表記に使用した2つの時系列データと標準時系列データを示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing two time-series data and standard time-series data used in the DTW notation of FIG.

図12(AB)には、図10(AB)に示す仮の標準時系列データABが再度示され、図12(C)には、図8(C)に示す正規化時系列データCが再度示されている。そして、図12(ABC)に示す時系列データは、図11で示されたワーピングパスの各マスについて、その各マスに対応する各軸上のデータから算出された標準時系列データである。以降、図12(ABC)に示す時系列データを標準時系列データABCと呼ぶ。
また、図12(ABC)には、図11で示されたワーピングパスを形成する各マスに関わる仮の標準時系列データABおよび正規化時系列データCについての’time’,’value1’,および’value2’のそれぞれの加重平均値が示されている。
12 (AB) again shows the temporary standard time series data AB shown in FIG. 10 (AB), and FIG. 12 (C) shows again the normalized time series data C shown in FIG. 8 (C). Has been. The time-series data shown in FIG. 12 (ABC) is standard time-series data calculated from the data on each axis corresponding to each square of the warping path shown in FIG. Hereinafter, the time series data shown in FIG. 12 (ABC) is referred to as standard time series data ABC.
Also, FIG. 12 (ABC) shows “time”, “value1”, and “temporary standard time series data AB and normalized time series data C related to each square forming the warping path shown in FIG. The respective weighted average values of value 2 ′ are shown.

仮の標準時系列データABは、正規化時系列データAと正規化時系列データBとの2つの正規化時系列データに基づいていることから、以下のように加重平均が行われる。例えば、図12(ABC)に示す標準時系列データABCのデータA6,B6,C5(4.6667,0.9375,1.0000)のうちの’4.6667’については以下の通り算出される。すなわち、仮の標準時系列データABのデータA6B6(5.0000,0.9063,1.0000)の’5.0000’に、この仮の標準時系列データABが2つの正規化時系列データA、Bに基づいていることによる’2’を乗算し、データC5(4.0000,1.0000,1.0000)の’4.0000’を加算し、この加算値を、これらに関わった正規化時系列データA、B、Cの総数である’3’で除算して’4.6667’を算出する。また、標準時系列データABCのデータA6,B6,C5(4.6667,0.9375,1.0000)のうちの’0.9375’についても、仮の標準時系列データABのデータA6B6(5.0000,0.9063,1.0000)の’0.9063’に’2’を乗算し、データC5(4.0000,1.0000,1.0000)の’1.0000’を加算し、この加算値を、これらに関わった正規化時系列データA、B、Cの総数である’3’で除算して’0.9375’を算出する。このようにして加重平均を求めることで、標準時系列データABCが算出される。   Since the temporary standard time-series data AB is based on two normalized time-series data of the normalized time-series data A and the normalized time-series data B, the weighted average is performed as follows. For example, “4.6667” in the data A6, B6, C5 (4.6667, 0.9375, 1.0000) of the standard time series data ABC shown in FIG. 12 (ABC) is calculated as follows. That is, the temporary standard time-series data AB includes two normalized time-series data A and B in “5.000” of the data A6B6 (5.0000, 0.9063, 1.0000) of the temporary standard time-series data AB. Is multiplied by “2”, and “4.000” of the data C5 (4.0000, 1.0000, 1.0000) is added, and this added value is normalized at the time of normalization related to them. Divide by “3”, which is the total number of series data A, B, and C, to calculate “4.6667”. Further, “0.9375” of the data A6, B6, C5 (4.6667, 0.9375, 1.0000) of the standard time series data ABC is also the data A6B6 (5.000) of the temporary standard time series data AB. , 0.9063, 1.0000) is multiplied by “2”, and “1.0000” of data C5 (4.0000, 1.000, 1.0000) is added. The value is divided by “3”, which is the total number of normalized time series data A, B, and C related thereto, to calculate “0.9375”. By calculating the weighted average in this way, the standard time series data ABC is calculated.

ここで、図12(ABC)に示す標準時系列データABCの、’time’,’value1’,および’value2’には、前述した図10の仮の標準時系列データABにおける符号の付け方と同様、各データの算出に使用されたデータの符号を組み合わせた符号を付している。例えば、標準時系列データABCのデータA1,B2,C1は、正規化時系列データAのデータA1と正規化時系列データBのデータB2と正規化時系列データCのデータC1についての、’time’,’value1’,および’value2’の各平均値であることを表している。また、標準時系列データABCのデータA11,B12,C11は、正規化時系列データAのデータA11と正規化時系列データBのデータB12と正規化時系列データCのデータC11の、’time’,’value1’,および’value2’の各平均値であることを表している。上記以外の他の符号についても同様である。   Here, in the standard time series data ABC shown in FIG. 12 (ABC), each of “time”, “value1”, and “value2” is similar to the way of the provisional standard time series data AB in FIG. The code | symbol which combined the code | symbol of the data used for calculation of data is attached | subjected. For example, the data A1, B2, and C1 of the standard time series data ABC are “time” for the data A1 of the normalized time series data A, the data B2 of the normalized time series data B, and the data C1 of the normalized time series data C. , 'Value1', and 'value2'. Further, the data A11, B12, C11 of the standard time series data ABC are the “time”, the data A11 of the normalized time series data A, the data B12 of the normalized time series data B, and the data C11 of the normalized time series data C, It represents that it is each average value of 'value1' and 'value2'. The same applies to other codes other than those described above.

上記のようにして標準時系列データABCを算出した後、図5に示すステップS7に進み、ステップS2で正規化された時系列データのうちまだ未使用の正規化時系列データが残っているか否かが判定されるが、ここでは全ての正規化時系列データが使用されたため、最後に算出された標準時系列データABCが最終的な標準時系列データとして出力される。なお、標準時系列データ算出のために4つ以上の正規化時系列データを用いるときは、この標準時系列データABCを仮の標準時系列データとしてステップS8に戻り、上記と同様の処理がさらに繰り返される。   After calculating the standard time series data ABC as described above, the process proceeds to step S7 shown in FIG. 5, and whether or not unused normalized time series data still remains among the time series data normalized in step S2. However, since all normalized time series data is used here, the last calculated standard time series data ABC is output as final standard time series data. When four or more normalized time series data are used for calculating the standard time series data, the standard time series data ABC is returned to step S8 as temporary standard time series data, and the same processing as described above is further repeated.

以上が、この標準時系列データ算出装置410における、標準時系列データの算出までの流れである。   The above is the flow up to the calculation of the standard time series data in the standard time series data calculation device 410.

以上説明した標準時系列データ算出方法によれば、ワーピングパスの算出に使用する時系列データどうしのサンプリング間隔が異なっていたり、サンプル数が相違していても高精度な標準時系列データが算出されるので、異常状態の高精度な検出に利用することができる。   According to the standard time series data calculation method described above, highly accurate standard time series data is calculated even when the sampling intervals of the time series data used for calculating the warping path are different or the number of samples is different. It can be used for highly accurate detection of abnormal conditions.

図13は、標準時系列データと、この標準時系列データに逆正規化を行った時系列データを示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing standard time-series data and time-series data obtained by denormalizing the standard time-series data.

標準時系列データABCは正規化された時系列データを基に算出されており、標準時系列データABCの各変量は’0’から’1’の範囲で分布している。このため、この標準時系列データABCのままでは、オペレータ等の人間にとっては直感的ではない。そこで、この標準時系列データを表示画面上に表示する時など、オペレータに提示するにあたっては、この標準時系列データABCに算出時に行った正規化とは逆の変換を行い、図13の右側に示す正規化されていない標準時系列データを生成して、この正規化されていない標準時系列データを提示することが好ましい。ただし、以下に説明する、異常検出装置の内部では正規化されたままの標準時系列データが用いられる。   The standard time-series data ABC is calculated based on the normalized time-series data, and each variable of the standard time-series data ABC is distributed in the range from “0” to “1”. Therefore, the standard time series data ABC is not intuitive for humans such as operators. Therefore, when presenting this standard time-series data to the operator, such as when it is displayed on the display screen, the standard time-series data ABC is subjected to a reverse conversion to the normalization performed at the time of calculation, and the normal time shown on the right side of FIG. It is preferable to generate standard time series data that has not been normalized and present the standard time series data that has not been normalized. However, standard time-series data that has been normalized is used inside the abnormality detection apparatus described below.

なお、本実施形態では、ある装置についての温度と圧力の2つの変量の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ある装置についての温度、圧力、および流量の計測値を基に標準時系列データを算出する場合のように、変量が3つ以上あってもよい。   In the present embodiment, the case of two variables of temperature and pressure for a certain device has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the temperature, pressure, and flow rate for a certain device. There may be three or more variables as in the case of calculating standard time-series data based on the measured values.

次に、図面を参照して、本発明の異常検出装置、異常検出方法、および異常検出プログラムの実施の形態を説明する。   Next, embodiments of the abnormality detection device, abnormality detection method, and abnormality detection program of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すコンピュータ100は、後述する異常検出プログラム(図14参照)がインストールされて実行されることにより、本発明の異常検出装置の一実施形態を構成する。なお、このコンピュータ100内で実行されるプログラムの相違を除き、コンピュータ100の構成は標準時系列データ算出装置の実施形態において説明したものと同じであるためこのコンピュータ100自体については、説明を省略する。本実施形態では図2に示すCDドライブ117には、異常検出プログラムが記憶されたCD−ROM320(図14参照)が装填され、その装填されたCD−ROM320がアクセスされる。CD−ROM320に記憶された異常検出プログラムはこのコンピュータ100にアップロードされてハードディスク装置115に記憶される。そして、この異常検出プログラムが起動されて実行されることにより、このコンピュータ100は、本発明にいう異常検出装置の一例として動作する。   A computer 100 shown in FIG. 1 constitutes an embodiment of an abnormality detection apparatus of the present invention by installing and executing an abnormality detection program (see FIG. 14) described later. Except for the difference in the program executed in the computer 100, the configuration of the computer 100 is the same as that described in the embodiment of the standard time-series data calculation apparatus, and therefore the description of the computer 100 itself is omitted. In this embodiment, the CD drive 117 shown in FIG. 2 is loaded with a CD-ROM 320 (see FIG. 14) in which an abnormality detection program is stored, and the loaded CD-ROM 320 is accessed. The abnormality detection program stored in the CD-ROM 320 is uploaded to the computer 100 and stored in the hard disk device 115. When the abnormality detection program is activated and executed, the computer 100 operates as an example of the abnormality detection device according to the present invention.

次に異常検出プログラムについて説明する。   Next, the abnormality detection program will be described.

図14は、異常検出プログラムが記憶されたCD−ROMを示す概念図である。   FIG. 14 is a conceptual diagram showing a CD-ROM in which an abnormality detection program is stored.

図14に示すように、CD−ROM320に記憶された異常検出プログラム321は、データ取得部312、データ正規化部313、ワーピングパス算出部314、標準時系列データ算出部315、動作制御部316、総距離算出部327および異常検出部328を有している。   As shown in FIG. 14, the abnormality detection program 321 stored in the CD-ROM 320 includes a data acquisition unit 312, a data normalization unit 313, a warping path calculation unit 314, a standard time series data calculation unit 315, an operation control unit 316, A distance calculation unit 327 and an abnormality detection unit 328 are included.

異常検出プログラムの各部の詳細については、後述する異常検出装置411の各部の作用と一緒に説明する。   Details of each part of the abnormality detection program will be described together with the operation of each part of the abnormality detection apparatus 411 described later.

図15は、異常検出装置411の機能ブロック図である。   FIG. 15 is a functional block diagram of the abnormality detection device 411.

図15に示すブロック図は、図14に示す異常検出プログラム321が図1のコンピュータ100にインストールされ、本発明の一実施形態である異常検出装置411として動作するときの機能を表したものである。   The block diagram shown in FIG. 15 represents functions when the abnormality detection program 321 shown in FIG. 14 is installed in the computer 100 of FIG. 1 and operates as the abnormality detection device 411 according to an embodiment of the present invention. .

図15に示す異常検出装置411は、データ取得部500、データ正規化部501、ワーピングパス算出部502、標準時系列データ算出部503、動作制御部504、総距離算出部515、異常検出部516、および表示部517で構成されている。データ取得部500、データ正規化部501、ワーピングパス算出部502、標準時系列データ算出部503、動作制御部504、総距離算出部515および異常検出部516は、ハードウェア上は図2に示すCPU113によって主に担われている。表示部517は図2に示す画像表示装置120によって主に担われている。一方、記憶装置505は、標準時系列データ算出装置410内のデータ取得部500および標準時系列データ算出部503と接続されており、ハードウェア上は図2に示すハードディスク装置115によって主に担われている。また、温度センサ420と圧力センサ421は、異常検出装置411と接続されており、直接的には図2に示す入力インターフェース118と接続されている。なお、温度センサ420、圧力センサ421、データ取得部500、データ正規化部501、ワーピングパス算出部502、標準時系列データ算出部503、動作制御部504、および記憶装置505については図4に示した同一名称の各部の構成と同じであるため、同じ符号を付して示し説明を省略する。また、本実施形態は先の標準時系列データ算出装置の実施形態で説明した装置と同じ装置について、温度と圧力の計測値から異常を検出する例について説明する。以下、総距離算出部515、異常検出部516、および表示部517についてのみ説明する。   15 includes a data acquisition unit 500, a data normalization unit 501, a warping path calculation unit 502, a standard time series data calculation unit 503, an operation control unit 504, a total distance calculation unit 515, an abnormality detection unit 516, And a display unit 517. The data acquisition unit 500, the data normalization unit 501, the warping path calculation unit 502, the standard time series data calculation unit 503, the operation control unit 504, the total distance calculation unit 515, and the abnormality detection unit 516 are the CPU 113 shown in FIG. Is mainly borne by. The display unit 517 is mainly carried by the image display device 120 shown in FIG. On the other hand, the storage device 505 is connected to the data acquisition unit 500 and the standard time series data calculation unit 503 in the standard time series data calculation device 410, and is mainly handled by the hard disk device 115 shown in FIG. . Further, the temperature sensor 420 and the pressure sensor 421 are connected to the abnormality detection device 411 and directly connected to the input interface 118 shown in FIG. The temperature sensor 420, pressure sensor 421, data acquisition unit 500, data normalization unit 501, warping path calculation unit 502, standard time series data calculation unit 503, operation control unit 504, and storage device 505 are shown in FIG. Since it is the same as the structure of each part of the same name, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. In the present embodiment, an example will be described in which an abnormality is detected from the measured values of temperature and pressure for the same device as that described in the previous embodiment of the standard time-series data calculation device. Hereinafter, only the total distance calculation unit 515, the abnormality detection unit 516, and the display unit 517 will be described.

総距離算出部515は、標準時系列データ算出部503で算出された標準時系列データを一軸に配置し、データ取得部500で取得しデータ正規化部501で正規化された、異常診断の対象となる時系列データを他軸に配置したDTW表記においてワーピングパスを算出し、そのワーピングパスを形成する各マスの距離を合計した値を、総距離として算出する。   The total distance calculation unit 515 is a target of abnormality diagnosis in which the standard time series data calculated by the standard time series data calculation unit 503 is arranged on one axis, acquired by the data acquisition unit 500, and normalized by the data normalization unit 501. A warping path is calculated in DTW notation in which time series data is arranged on the other axis, and a value obtained by summing the distances of the cells forming the warping path is calculated as a total distance.

異常検出部516は、総距離算出部515で算出された総距離が所定の閾値よりも大きいか否かを判定し、この総距離が閾値より大きければ、計測している対象に異常が発生したことを表す警告表示を表示部517に行わせる。   The abnormality detection unit 516 determines whether or not the total distance calculated by the total distance calculation unit 515 is greater than a predetermined threshold, and if this total distance is greater than the threshold, an abnormality has occurred in the target being measured. The display unit 517 performs a warning display indicating that.

図16は、この異常検出装置411における異常検出についての流れを示すフローチャートである。なお、以下では先の実施形態で標準時系列データ算出装置410で算出された標準時系列データが図15に示す記憶装置505に記憶されているものとして説明する。   FIG. 16 is a flowchart showing a flow of abnormality detection in the abnormality detection device 411. In the following description, it is assumed that the standard time series data calculated by the standard time series data calculation device 410 in the previous embodiment is stored in the storage device 505 shown in FIG.

図16に示すステップS11では、異常診断の対象となる時系列データがデータ取得部500で取得される。   In step S <b> 11 shown in FIG. 16, time series data to be subjected to abnormality diagnosis is acquired by the data acquisition unit 500.

図16に示すステップS12では、ステップS11で取得した時系列データを正規化する。前述した標準時系列データの算出にあっては、標準時系列データの算出に使用した時系列データの最小値と最大値に基づいて正規化を行っている。しかし、ここでの正規化は取得した異常診断対象の時系列データの最小値と最大値は使用せず、標準時系列データを算出した時と同じ値を用いて変換を行う。例えば、上述した標準時系列データの算出時には、’value1’の値を’3.2000’で除算し、’value2’の値を’2.0000’で除算して、各変量の最小値から最大値の範囲を’0’から’1’の範囲に正規化している。よって、ここでは、この数値をそのまま異常診断対象である時系列データに適用し、正規化を行う。図17は異常診断対象の時系列データの一例であり、後でも言及するが、例えば、この図17のデータD5の’value1’の’3.0000’は正規化によって’0.9375’に変換され、’value2’の’2.0000’は正規化によって’1.0000’に変換される。   In step S12 shown in FIG. 16, the time series data acquired in step S11 is normalized. In the above-described calculation of the standard time series data, normalization is performed based on the minimum value and the maximum value of the time series data used for calculating the standard time series data. However, the normalization here does not use the minimum and maximum values of the acquired time series data of the abnormality diagnosis target, but performs conversion using the same values as when the standard time series data was calculated. For example, when calculating the standard time series data described above, the value of “value1” is divided by “3.2000”, the value of “value2” is divided by “2.0000”, and the minimum value of each variable is maximized. Is normalized to a range from “0” to “1”. Therefore, here, this numerical value is applied as it is to the time-series data that is the object of abnormality diagnosis, and normalization is performed. FIG. 17 shows an example of time-series data for abnormality diagnosis, which will be described later. For example, “3.0000” of “value1” in the data D5 of FIG. 17 is converted into “0.9375” by normalization. Then, “2.000” of “value2” is converted to “1.000” by normalization.

図16に示すステップS13では、ステップS12で正規化された異常診断対象の時系列データと一軸に配置し、標準時系列データを他軸に配置したDTW表記において、ワーピングパスを算出する。DTW表記の方法とワーピングパスの算出方法については標準時系列データ算出装置の実施形態で説明した方法と同じであるため、図示は省略する。   In step S13 shown in FIG. 16, the warping path is calculated in the DTW notation in which the time series data of the abnormality diagnosis target normalized in step S12 is arranged on one axis and the standard time series data is arranged on the other axis. Since the DTW notation method and the warping path calculation method are the same as the method described in the embodiment of the standard time-series data calculation device, illustration is omitted.

図16に示すステップS14では、ステップS13で算出したワーピングパスの各マスの距離の総和が、標準時系列データと正規化された異常診断対象の時系列データとの総距離となる。このステップS13、S14が本発明にいう総距離算出ステップの一例に相当する。   In step S14 shown in FIG. 16, the sum of the distances of the squares of the warping path calculated in step S13 is the total distance between the standard time series data and the normalized time series data of the abnormality diagnosis target. Steps S13 and S14 correspond to an example of a total distance calculating step according to the present invention.

図16に示すステップS15では、算出した総距離が閾値を超えているか否かが判定される。算出した総距離が閾値を越えている場合にはステップS16に進み、異常が検出されたことを表す警告表示を表示部517に行わせる。このステップS15、S16が、本発明にいう異常検出ステップの一例に相当する。   In step S15 shown in FIG. 16, it is determined whether or not the calculated total distance exceeds a threshold value. If the calculated total distance exceeds the threshold value, the process proceeds to step S16, and a warning display indicating that an abnormality has been detected is displayed on the display unit 517. Steps S15 and S16 correspond to an example of an abnormality detection step according to the present invention.

図17はステップS11で取得された異常診断対象である時系列データDを示す図である。ここで、時系列データDと図12に示す標準時系列データABCのサンプル数とサンプリング間隔について説明を加える。時系列データDのサンプル数は12であり、標準時系列データABCのサンプル数は14であって互いに異なっている。時系列データDのサンプリング間隔は全て’1.0000’であるが、標準時系列データABCのサンプリング間隔は、例えばデータA1,B1,C1からデータA1,B2,C1までのサンプリング間隔は’0.3333’であり、時系列データDのサンプリング間隔とは異なっている。   FIG. 17 is a diagram showing time-series data D that is an abnormality diagnosis target acquired in step S11. Here, the number of samples and the sampling interval of the time series data D and the standard time series data ABC shown in FIG. 12 will be described. The number of samples of the time series data D is 12, and the number of samples of the standard time series data ABC is 14, which are different from each other. The sampling intervals of the time series data D are all “1.000”, but the sampling intervals of the standard time series data ABC are, for example, sampling intervals from the data A1, B1, C1 to the data A1, B2, C1 are “0.3333”. Is different from the sampling interval of the time-series data D.

標準時系列データ算出の際にも説明した通り、このようにサンプリング間隔やサンプル数が互いに異なった時系列データであっても、ワーピングパスを算出することができ、したがってそのワーピングパス上の各マスの距離を合計した総距離を求めることができ、異常の有無を判定することができる。   As described in the standard time-series data calculation, a warping path can be calculated even with time-series data having different sampling intervals and different numbers of samples as described above. Therefore, each square on the warping path can be calculated. The total distance obtained by summing the distances can be obtained, and the presence or absence of abnormality can be determined.

図18は標準時系列データの算出に用いた正常状態の3つの時系列データと、異常診断の対象である時系列データの時間による各変量の変化を表したグラフである。   FIG. 18 is a graph showing changes in each variable according to time of three time series data in a normal state used for calculation of standard time series data and time series data which is an object of abnormality diagnosis.

図18のグラフをみると、正常状態にある(A)〜(C)の3つの時系列データでは温度を示す’value1’の変化に遅れて圧力を示す’value2’が変化している。これに対し、異常診断対象の時系列データ(D)は温度と圧力の増減の順序が逆になっている。   In the graph of FIG. 18, in the three time-series data of (A) to (C) in the normal state, “value 2” indicating the pressure changes behind the change of “value 1” indicating the temperature. On the other hand, in the time series data (D) for abnormality diagnosis, the order of increase and decrease in temperature and pressure is reversed.

すなわち、正常状態(A)〜(C)では、温度が上昇した後で圧力が増加し、温度が下降した後で圧力が低下しているのに対し、異常状態(D)ではこれとは逆に圧力が増加した後で温度が上昇し、圧力が低下した後で温度が下降している。   That is, in the normal states (A) to (C), the pressure increases after the temperature rises, and the pressure decreases after the temperature drops, whereas in the abnormal state (D), the opposite is true. After the pressure increases, the temperature rises, and after the pressure decreases, the temperature drops.

図19は、標準時系列データに対する、時系列データA、時系列データB、時系列データC、および時系列データDの各総距離を、異常検出装置の総距離算出部によって算出し、比較したグラフである。このグラフから時系列データDの総距離が他に比べて突出しており、時系列データDが異常状態のデータであることが明確に示されている。   FIG. 19 is a graph in which the total distances of the time series data A, the time series data B, the time series data C, and the time series data D with respect to the standard time series data are calculated by the total distance calculation unit of the abnormality detection device and compared. It is. From this graph, the total distance of the time series data D is prominent compared to the others, and it is clearly shown that the time series data D is abnormal data.

以上説明したように、この異常検出装置411によれば、標準時系列データと異常診断対象の時系列データのサンプリング間隔が異なっていたり、サンプル数が相違していても高精度に異常診断対象の装置の異常状態を検出することができる。   As described above, according to this abnormality detection device 411, even if the sampling interval between the standard time series data and the time series data of the abnormality diagnosis target is different or the number of samples is different, the apparatus of the abnormality diagnosis target is highly accurate. An abnormal state can be detected.

なお、本実施形態ではある装置についての温度と圧力の2つの変量の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ある装置についての温度、圧力、および流量の計測値を基に異常を検出する場合のように、変量が3つ以上あってもよい。   In the present embodiment, the case of two variables of temperature and pressure for a certain device has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, measurement of temperature, pressure, and flow rate for a certain device. There may be three or more variables as in the case of detecting an abnormality based on the value.

100 コンピュータ
110 本体部
111 FD装填口
112 CD−ROM装填口
113 CPU
114 主メモリ
115 ハードディスク装置
116 FDドライブ
117 CDドライブ
118 入力インターフェース
119 出力インターフェース
120 ディスプレイ
121 表示画面
130 キーボード
140 マウス
150 バス
300 FD
310 CD−ROM
320 CD−ROM
311 標準時系列データ算出プログラム
312 データ取得部
313 データ正規化部
314 ワーピングパス算出部
315 標準時系列データ算出部
316 動作制御部
321 異常検出プログラム
327 総距離算出部
328 異常検出部
410 標準時系列データ算出装置
411 異常検出装置
420 温度センサ
421 圧力センサ
500 データ取得部
501 データ正規化部
502 ワーピングパス算出部
503 標準時系列データ算出部
504 動作制御部
505 記憶装置
515 総距離算出部
516 異常検出部
517 表示部
100 Computer 110 Main Body 111 FD Loading Port 112 CD-ROM Loading Port 113 CPU
114 Main Memory 115 Hard Disk Device 116 FD Drive 117 CD Drive 118 Input Interface 119 Output Interface 120 Display 121 Display Screen 130 Keyboard 140 Mouse 140 Bus 150 300 FD
310 CD-ROM
320 CD-ROM
311 Standard Time Series Data Calculation Program 312 Data Acquisition Unit 313 Data Normalization Unit 314 Warping Path Calculation Unit 315 Standard Time Series Data Calculation Unit 316 Operation Control Unit 321 Abnormality Detection Program 327 Total Distance Calculation Unit 328 Abnormality Detection Unit 410 Standard Time Series Data Calculation Device 411 Abnormality detection device 420 Temperature sensor 421 Pressure sensor 500 Data acquisition unit 501 Data normalization unit 502 Warping path calculation unit 503 Standard time series data calculation unit 504 Operation control unit 505 Storage device 515 Total distance calculation unit 516 Abnormality detection unit 517 Display unit

Claims (12)

1つの系を定める複数の変量を互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる時系列データであって、該1つの系の該複数の変量について順次異なるサンプリング時間帯に採取された複数の時系列データを取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップで取得した複数の時系列データに跨る各変量ごとの複数のデータに各変量ごとの係数を掛けてスケール変換することにより該各変量ごとの複数のデータを変量に因らずに互いに同一の数値範囲内に分布させる正規化を行うことにより、該複数の時系列データがそれぞれ正規化された複数の正規化時系列データを生成するデータ正規化ステップと、
前記データ正規化ステップで生成された複数の正規化時系列データのうちの第1の正規化時系列データを一軸に配置し該複数の正規化時系列データのうちの第2の正規化時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの正規化時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータと該各マスに対応する他軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、該複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、該距離に基づいてマスを選択することによりワーピングパスを求めるワーピングパス算出ステップと、
前記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で各変量ごとの平均的な値を算出することにより該ワーピングパス上の各マスごとの複数の平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出する標準時系列データ算出ステップとを有することを特徴とする標準時系列データ算出方法。
Time series data composed of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling a plurality of variables defining one system at the same sampling time, and sequentially differing for the plurality of variables of the one system A data acquisition step for acquiring a plurality of time-series data collected in a sampling time period;
By multiplying a plurality of data for each variable across the plurality of time series data acquired in the data acquisition step by a coefficient for each variable and performing scale conversion, the plurality of data for each variable is not dependent on the variable. A data normalization step for generating a plurality of normalized time-series data obtained by normalizing the plurality of time-series data by performing normalization distributed within the same numerical range,
The first normalized time series data of the plurality of normalized time series data generated in the data normalization step is arranged on a single axis, and the second normalized time series of the plurality of normalized time series data In DTW notation in which data is arranged on the other axis, a plurality of variables corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time of two normalized time series data arranged on the one axis and the other axis A total distance for each of the plurality of variables between the data and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each of the cells is calculated for each cell, and based on the distance A warping path calculating step for obtaining a warping path by selecting a mass;
By calculating an average value for each variable between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis, each square on the warping path is calculated. A standard time-series data calculation method, comprising: a standard time-series data calculation step for calculating standard time-series data including a time-series set of a plurality of average values.
前記標準時系列データ算出ステップで算出された標準時系列データを前記第1の正規化時系列データに代わる新たな第1の正規化時系列データとして一軸に配置し、前記データ正規化ステップで正規化された複数の正規化時系列データのうちの第3の正規化時系列データを前記第2の正規化時系列データに代わる新たな第2の正規化時系列データとして他軸に配置したDTW表記において、順次新たな第3の正規化時系列データを用い、かつ前記標準時系列データ算出ステップの実行にあたっては一軸に配置した新たな第1の時系列データに過去の繰り返し数に応じた重みを付した平均化を実行しながら、前記ワーピングパス算出ステップと前記標準時系列データ算出ステップを繰り返すことにより、最終的な標準時系列データを算出することを特徴とする請求項1記載の標準時系列データ算出方法。   The standard time series data calculated in the standard time series data calculation step is uniaxially arranged as a new first normalized time series data replacing the first normalized time series data, and is normalized in the data normalization step. In the DTW notation in which the third normalized time series data among the plurality of normalized time series data is arranged on the other axis as new second normalized time series data replacing the second normalized time series data. In addition, the new normalized first time series data is sequentially used, and the new first time series data arranged on one axis is weighted according to the number of past iterations when the standard time series data calculation step is executed. The final standard time series data is calculated by repeating the warping path calculation step and the standard time series data calculation step while performing averaging. Time series data calculation method according to claim 1, wherein. 前記標準時系列データ算出ステップは、前記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で、サンプリング時刻どうしの平均的な値と各変量ごとの平均的な各値とを算出することにより、該ワーピングパス上の各マスごとの平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出するステップであることを特徴とする請求項1又は2記載の標準時系列データ算出方法。   The standard time-series data calculating step includes calculating an average value of sampling times and a variable for each variable between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis. 2. The step of calculating standard time-series data comprising time-series sets of average values for each square on the warping path by calculating average values. Or the standard time series data calculation method of 2 description. 請求項1から3のうちのいずれか1項記載の標準時系列データ算出方法で算出された標準時系列データを用いて前記系の異常を検出する異常検出方法であって、前記1つの系の前記複数の変量を異常検出対象のサンプリング時間帯における互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる異常検出対象時系列データを取得する異常検出対象データ取得ステップと、
前記異常検出対象時系列データを構成する各変量ごとの複数のデータに前記データ正規化ステップで採用した各変量ごとの係数を掛けることにより、該異常検出対象時系列データを正規化異常検出対象時系列データに変換する異常検出対象データ正規化ステップと、
前記標準時系列データを一軸に配置し前記異常検出対象データ正規化ステップで正規化された異常検出対象時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータと該各マスに対応する他軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、該複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、該距離に基づいて前記標準時系列データと前記正規化された対象時系列データとの間の総距離を算出する総距離算出ステップと、
前記総距離算出ステップで算出された総距離が所定の閾値よりも大きい場合に前記系が異常であることを検出する異常検出ステップとを有することを特徴とする異常検出方法。
An abnormality detection method for detecting an abnormality in the system using the standard time series data calculated by the standard time series data calculation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of the one system Anomaly detection object data acquisition step for acquiring anomaly detection object time series data consisting of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling the variables of
By multiplying a plurality of data for each variable constituting the abnormality detection target time series data by a coefficient for each variable adopted in the data normalization step, the abnormality detection target time series data is normalized at the time of abnormality detection target. Anomaly detection target data normalization step for converting to series data;
In the DTW notation in which the standard time series data is arranged on one axis and the abnormality detection target time series data normalized in the abnormality detection target data normalizing step is arranged on the other axis, two time series data arranged on one axis and the other axis Between a plurality of data corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each square A total distance for calculating a total distance between the plurality of variables for each square and calculating a total distance between the standard time series data and the normalized target time series data based on the distance A calculation step;
An abnormality detection method comprising: detecting an abnormality in the system when the total distance calculated in the total distance calculation step is larger than a predetermined threshold.
1つの系を定める複数の変量を互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる時系列データであって、該1つの系の該複数の変量について順次異なるサンプリング時間帯に採取された複数の時系列データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部で取得した複数の時系列データに跨る各変量ごとの複数のデータに各変量ごとの係数を掛けてスケール変換を行い、該各変量ごとの複数のデータを変量に因らずに互いに同一の数値範囲内に分布させる正規化を行うことにより、該複数の時系列データがそれぞれ正規化された複数の正規化時系列データを生成するデータ正規化部と、
前記データ正規化部で生成された複数の正規化時系列データのうちの第1の正規化時系列データを一軸に配置し該複数の正規化時系列データのうちの第2の正規化時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの正規化時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータと該各マスに対応する他軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、該複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、該距離に基づいてマスを選択することによりワーピングパスを求めるワーピングパス算出部と、
前記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で各変量ごとの平均的な値を算出することにより該ワーピングパス上の各マスごとの複数の平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出する標準時系列データ算出部とを有することを特徴とする標準時系列データ算出装置。
Time series data composed of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling a plurality of variables defining one system at the same sampling time, and sequentially differing for the plurality of variables of the one system A data acquisition unit for acquiring a plurality of time-series data collected in a sampling time period;
Scale conversion is performed by multiplying a plurality of data for each variable across a plurality of time series data acquired by the data acquisition unit by a coefficient for each variable, and the plurality of data for each variable is not dependent on the variable. A data normalization unit that generates a plurality of normalized time-series data obtained by normalizing the plurality of time-series data by performing normalization distributed within the same numerical range,
The first normalized time series data of the plurality of normalized time series data generated by the data normalization unit is arranged on one axis, and the second normalized time series of the plurality of normalized time series data In DTW notation in which data is arranged on the other axis, a plurality of variables corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time of two normalized time series data arranged on the one axis and the other axis A total distance for each of the plurality of variables between the data and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each of the cells is calculated for each cell, and based on the distance A warping path calculation unit for obtaining a warping path by selecting a square;
By calculating an average value for each variable between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis, each square on the warping path is calculated. A standard time-series data calculation device comprising: a standard time-series data calculation unit that calculates standard time-series data including a time-series set of a plurality of average values.
前記標準時系列データ算出部で算出された標準時系列データを前記第1の正規化時系列データに代わる新たな第1の正規化時系列データとして一軸に配置し、前記データ正規化部で正規化された複数の正規化時系列データのうちの第3の正規化時系列データを前記第2の正規化時系列データに代わる新たな第2の正規化時系列データとして他軸に配置したDTW表記において、順次新たな第3の正規化時系列データを用い、かつ前記標準時系列データ算出部に、一軸に配置した新たな第1の時系列データに過去の繰り返し数に応じた重みを付した平均化を実行させながら、前記ワーピングパス算出部と前記標準時系列データ算出部とを交互に繰り返し動作させることにより、最終的な標準時系列データを算出させる動作制御部を備えたことを特徴とする請求項5記載の標準時系列データ算出装置。   The standard time series data calculated by the standard time series data calculation unit is uniaxially arranged as new first normalized time series data to replace the first normalized time series data, and is normalized by the data normalization unit. In the DTW notation in which the third normalized time series data among the plurality of normalized time series data is arranged on the other axis as new second normalized time series data replacing the second normalized time series data. Then, averaging is performed by sequentially using new third normalized time series data, and adding a weight corresponding to the number of past iterations to the new first time series data arranged on one axis in the standard time series data calculation unit. An operation control unit that calculates final standard time series data by alternately and repeatedly operating the warping path calculation unit and the standard time series data calculation unit. Time series data calculation apparatus according to claim 5, symptoms. 前記標準時系列データ算出部は、前記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で、サンプリング時刻どうしの平均的な値と各変量ごとの平均的な各値とを算出することにより、該ワーピングパス上の各マスごとの平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出するものであることを特徴とする請求項5又は6記載の標準時系列データ算出装置。   The standard time-series data calculation unit calculates an average value of sampling times and a variable for each variable between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis. 6. Standard time-series data comprising time-series sets of average values for each square on the warping path is calculated by calculating average values. Or the standard time series data calculation apparatus of 6. 請求項5から7のうちのいずれか1項記載の標準時系列データ算出装置を備え、
前記データ取得部が、さらに、前記1つの系の前記複数の変量を異常検出対象のサンプリング時間帯における互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる異常検出対象時系列データを取得するものであり、
前記データ正規化部が、さらに、前記異常対象時系列データを構成する各変量ごとの複数データに前記データ正規化部で採用した各変量ごとの係数を掛けることにより、該異常検出対象時系列データを正規化異常検出対象時系列データに変換するものであって、さらに、
前記標準時系列データを一軸に配置し前記異常検出対象データ正規化ステップで正規化された異常検出対象時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータと該各マスに対応する他軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、該複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、該距離に基づいて前記標準時系列データと前記正規化された対象時系列データとの間の総距離を算出する総距離算出部と、
前記総距離算出部で算出された総距離が所定の閾値よりも大きい場合に異常であることを検出する異常検出部とを有することを特徴とする異常検出装置。
A standard time-series data calculation device according to any one of claims 5 to 7,
The data acquisition unit further includes an abnormality detection composed of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling the plurality of variables of the one system at the same sampling time in the sampling time zone of the abnormality detection target. To obtain target time series data,
The data normalization unit further multiplies a plurality of data for each variable constituting the abnormality target time series data by a coefficient for each variable adopted in the data normalization unit, thereby the abnormality detection target time series data. To normalization abnormality detection target time series data,
In the DTW notation in which the standard time series data is arranged on one axis and the abnormality detection target time series data normalized in the abnormality detection target data normalizing step is arranged on the other axis, two time series data arranged on one axis and the other axis Between a plurality of data corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each square A total distance for calculating a total distance between the plurality of variables for each square and calculating a total distance between the standard time series data and the normalized target time series data based on the distance A calculation unit;
An abnormality detection unit comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality when the total distance calculated by the total distance calculation unit is greater than a predetermined threshold.
プログラムを実行する演算処理装置内で実行され、該演算処理装置を、
1つの系を定める複数の変量を互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる時系列データであって、該1つの系の該複数の変量について順次異なるサンプリング時間帯に採取された複数の時系列データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部で取得した複数の時系列データに跨る各変量ごとの複数のデータに各変量ごとの係数を掛けてスケール変換を行い、該各変量ごとの複数のデータを変量に因らずに互いに同一の数値範囲内に分布させる正規化を行うことにより、該複数の時系列データがそれぞれ正規化された複数の正規化時系列データを生成するデータ正規化部と、
前記データ正規化部で生成された複数の正規化時系列データのうちの第1の正規化時系列データを一軸に配置し該複数の正規化時系列データのうちの第2の正規化時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの正規化時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータと該各マスに対応する他軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、該複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、該距離に基づいてマスを選択することによりワーピングパスを求めるワーピングパス算出部と、
前記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で各変量ごとの平均的な値を算出することにより該ワーピングパス上の各マスごとの複数の平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出する標準時系列データ算出部とを有する標準時系列データ算出装置として動作させることを特徴とする標準時系列データ算出プログラム。
It is executed in an arithmetic processing unit that executes a program, and the arithmetic processing unit is
Time series data composed of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling a plurality of variables defining one system at the same sampling time, and sequentially differing for the plurality of variables of the one system A data acquisition unit for acquiring a plurality of time-series data collected in a sampling time period;
Scale conversion is performed by multiplying a plurality of data for each variable across a plurality of time series data acquired by the data acquisition unit by a coefficient for each variable, and the plurality of data for each variable is not dependent on the variable. A data normalization unit that generates a plurality of normalized time-series data obtained by normalizing the plurality of time-series data by performing normalization distributed within the same numerical range,
The first normalized time series data of the plurality of normalized time series data generated by the data normalization unit is arranged on one axis, and the second normalized time series of the plurality of normalized time series data In DTW notation in which data is arranged on the other axis, a plurality of variables corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time of two normalized time series data arranged on the one axis and the other axis A total distance for each of the plurality of variables between the data and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each of the cells is calculated for each cell, and based on the distance A warping path calculation unit for obtaining a warping path by selecting a square;
By calculating an average value for each variable between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis, each square on the warping path is calculated. A standard time-series data calculation program that operates as a standard time-series data calculation device having a standard time-series data calculation unit that calculates standard time-series data including a time-series set of a plurality of average values.
前記標準時系列データ算出部で算出された標準時系列データを前記第1の正規化時系列データに代わる新たな第1の正規化時系列データとして一軸に配置し、前記データ正規化部で正規化された複数の正規化時系列データのうちの第3の正規化時系列データを前記第2の正規化時系列データに代わる新たな第2の正規化時系列データとして他軸に配置したDTW表記において、順次新たな第3の正規化時系列データを用い、かつ前記標準時系列データ算出部に、一軸に配置した新たな第1の時系列データに過去の繰り返し数に応じた重みを付した平均化を実行させながら、前記ワーピングパス算出部と前記標準時系列データ算出部とを交互に繰り返し動作させることにより、最終的な標準時系列データを算出させる動作制御部を備えたことを特徴とする請求項9記載の標準時系列データ算出プログラム。   The standard time series data calculated by the standard time series data calculation unit is uniaxially arranged as new first normalized time series data to replace the first normalized time series data, and is normalized by the data normalization unit. In the DTW notation in which the third normalized time series data among the plurality of normalized time series data is arranged on the other axis as new second normalized time series data replacing the second normalized time series data. Then, averaging is performed by sequentially using new third normalized time series data, and adding a weight corresponding to the number of past iterations to the new first time series data arranged on one axis in the standard time series data calculation unit. An operation control unit that calculates final standard time series data by alternately and repeatedly operating the warping path calculation unit and the standard time series data calculation unit. Claim 9, wherein the standard time series data calculation program to symptoms. 前記標準時系列データ算出部は、前記ワーピングパス上の各マスに対応する一軸上の複数のデータと他軸上の複数のデータとの間で、サンプリング時刻どうしの平均的な値と各変量ごとの平均的な各値とを算出することにより、該ワーピングパス上の各マスごとの平均的な値の時系列的な集合からなる標準時系列データを算出するものであることを特徴とする請求項9又は10記載の標準時系列データ算出プログラム。   The standard time-series data calculation unit calculates an average value of sampling times and a variable for each variable between a plurality of data on one axis corresponding to each square on the warping path and a plurality of data on the other axis. 10. The standard time-series data consisting of a time-series set of average values for each square on the warping path is calculated by calculating each average value. Or the standard time series data calculation program of 10 description. 請求項9から11のうちのいずれか1項記載の標準時系列データ算出プログラムをプログラム部品として含む異常検出プログラムであって、前記演算処理装置を、
前記データ取得部が、さらに、前記1つの系の前記複数の変量を異常検出対象のサンプリング時間帯における互いに同一のサンプリング時刻にサンプリングして得られた複数のデータの時系列の集合からなる異常検出対象時系列データを取得するものであり、
前記データ正規化部が、さらに、前記異常対象時系列データを構成する各変量ごとの複数データに前記データ正規化部で採用した各変量ごとの係数を掛けることにより、該異常検出対象時系列データを正規化異常検出対象時系列データに変換するものであって、さらに、
前記標準時系列データを一軸に配置し前記異常検出対象データ正規化ステップで正規化された異常検出対象時系列データを他軸に配置したDTW表記において、一軸および他軸に配置した2つの時系列データのサンプリング時刻毎に区画された各マスに対応する一軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータと該各マスに対応する他軸上の前記複数の変量に対応する複数のデータとの間の、該複数の変量についての総合的な距離を各マスごとに計算し、該距離に基づいて前記標準時系列データと前記正規化された対象時系列データとの間の総距離を算出する総距離算出部と、
前記総距離算出部で算出された総距離が所定の閾値よりも大きい場合に異常であることを検出する異常検出部とを有する異常検出装置として動作させることを特徴とする異常検出プログラム。
An abnormality detection program including the standard time-series data calculation program according to any one of claims 9 to 11 as a program part, wherein the arithmetic processing unit is
The data acquisition unit further includes an abnormality detection composed of a set of time series of a plurality of data obtained by sampling the plurality of variables of the one system at the same sampling time in the sampling time zone of the abnormality detection target. To obtain target time series data,
The data normalization unit further multiplies a plurality of data for each variable constituting the abnormality target time series data by a coefficient for each variable adopted in the data normalization unit, thereby the abnormality detection target time series data. To normalization abnormality detection target time series data,
In the DTW notation in which the standard time series data is arranged on one axis and the abnormality detection target time series data normalized in the abnormality detection target data normalizing step is arranged on the other axis, two time series data arranged on one axis and the other axis Between a plurality of data corresponding to the plurality of variables on one axis corresponding to each square divided at each sampling time and a plurality of data corresponding to the plurality of variables on the other axis corresponding to each square A total distance for calculating a total distance between the plurality of variables for each square and calculating a total distance between the standard time series data and the normalized target time series data based on the distance A calculation unit;
An abnormality detection program that operates as an abnormality detection device having an abnormality detection unit that detects an abnormality when the total distance calculated by the total distance calculation unit is greater than a predetermined threshold.
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