JP2011100211A - Failure determining device, failure determining method, failure determining program, and program recording medium recording the program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、異常判定装置、異常判定方法、異常判定プログラム、および、このプログラムを記録したプログラム記録媒体に関する。 The present invention relates to an abnormality determination device, an abnormality determination method, an abnormality determination program, and a program recording medium on which the program is recorded.
近年、半導体製造等のプラント操業において、製造装置や製品の異常を早期発見や予測するために、製造条件や製造結果などをモニタで監視する装置の開発が行われている。監視装置は、製造装置から得られるプロセスデータや製造データの時間推移を監視することで、製造装置の状態を把握し、装置異常の検知を行っている。 2. Description of the Related Art In recent years, in plant operations such as semiconductor manufacturing, in order to detect and predict abnormalities in manufacturing equipment and products at an early stage, devices that monitor manufacturing conditions, manufacturing results, and the like have been developed. The monitoring apparatus monitors the process data obtained from the manufacturing apparatus and the time transition of the manufacturing data, thereby grasping the state of the manufacturing apparatus and detecting an apparatus abnormality.
監視対象の製造データが、製造プロセスにおいて経時変化する場合、製造装置の異常を精度よく予測や検知するための方法として、製造データを経時変化の傾向から判定する方法がある(特開2000−146636号公報:特許文献1参照)。 When the manufacturing data to be monitored changes with time in the manufacturing process, there is a method for determining manufacturing data from the tendency of change with time as a method for accurately predicting and detecting an abnormality in the manufacturing apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-146636). Gazette: see Patent Document 1).
この第1の従来技術は、異常時の時間推移の傾向と監視対象の時間推移の傾向を比較し、異常パターンと同様の変化パターンを示したときに異常と判定している。 This first prior art compares the tendency of time transition at the time of abnormality with the tendency of time transition of the monitoring target, and determines that it is abnormal when a change pattern similar to the abnormal pattern is shown.
しかし、この第1の従来技術では、異常時の経時変化のパターンの定式化やモデル化が困難なとき、異常検知の精度が下がってしまう。これは、例えば、工場が安定して稼動している時期等、装置異常の頻度が極端にすくなく、異常状態のモデル化のためのサンプリングデータがそろわない場合に問題になる。 However, in the first prior art, when it is difficult to formulate or model a temporal change pattern at the time of abnormality, the accuracy of abnormality detection is lowered. This becomes a problem when the frequency of device abnormality is extremely low, such as when the factory is operating stably, and sampling data for modeling abnormal conditions is not available.
一方、第2の従来技術として、正常状態の製造データの時間推移の傾向と、監視対象の製造データの時間推移の傾向を比較し、異常を検知する方法がある(特開平10−301619号公報:特許文献2参照)。 On the other hand, as a second conventional technique, there is a method of detecting an abnormality by comparing a trend of time transition of manufacturing data in a normal state and a trend of time transition of manufacturing data to be monitored (Japanese Patent Laid-Open No. 10-301619). : Patent Document 2).
この第2の従来技術では、正常と判断された製造データの時間推移の傾向を基に作成した閾値と、監視対象のデータの時間推移から回帰式の回帰係数を算出し、その回帰係数と比較している。この第2の従来技術は、上記第1の従来技術の課題を克服している。 In the second prior art, the regression coefficient of the regression equation is calculated from the threshold value created based on the trend of the time transition of the manufacturing data judged to be normal and the time transition of the monitored data, and compared with the regression coefficient. is doing. The second prior art overcomes the problems of the first prior art.
特に、扱う監視対象のデータが、正常な経時変化が一意に決まる制御パラメータやプロセスデータの場合、第2の従来技術は有効といえる。 In particular, when the monitored data to be handled is a control parameter or process data in which a normal temporal change is uniquely determined, the second prior art can be said to be effective.
しかしながら、この第2の従来技術では、正常や異常状態にかかわらず、経時変化が一意に決まらない検査装置や製造装置を監視対象にした場合、経時変化の定量化や定式化が困難になり、異常検出に対応できなくなる。 However, in the second prior art, when an inspection device or a manufacturing device whose change over time is not uniquely determined regardless of whether it is normal or abnormal, it is difficult to quantify and formulate change over time. Unable to handle abnormality detection.
そこで、この発明の課題は、経時変化が周期的に変化し、その変化が多数現れ、その傾向の定量化や定式化が困難な装置に対しても異常を検出する異常判定装置、異常判定方法、異常判定プログラム、および、このプログラムを記録したプログラム記録媒体を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an abnormality determination device and an abnormality determination method for detecting an abnormality even for a device in which a change with time periodically changes, a large number of changes appear, and it is difficult to quantify and formulate the tendency. An object of the present invention is to provide an abnormality determination program and a program recording medium on which the program is recorded.
上記課題を解決するため、この発明の異常判定装置は、
製造装置から製造データを時系列に収集する収集部と、
上記収集部により収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶部と、
上記収集部により収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶部と、
上記一時記憶部により記憶されている現製造期間の製造データを、上記現製造期間の製造データの時間推移と類似した時間推移を持つ上記分類済みデータ記憶部に記憶されている製造データの組に分類する分類部と、
上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記現製造期間の製造データが分類された製造データの組における上記分類済みデータ記憶部に記憶されている製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定部と
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the abnormality determination device of the present invention is:
A collection unit that collects manufacturing data from the manufacturing device in time series;
A temporary storage unit for sequentially storing the manufacturing data collected at the collection unit at each time in a predetermined manufacturing period.
A classified data storage unit that stores the manufacturing data collected by the collection unit in the past and a plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. When,
The manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage unit is converted into a set of manufacturing data stored in the classified data storage unit having a time transition similar to the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period. A classification part for classification;
Compare the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period with the time transition of the manufacturing data stored in the classified data storage unit in the set of manufacturing data in which the manufacturing data of the current manufacturing period is classified, An abnormality determination unit that detects abnormality by obtaining similarity is provided.
この発明の異常判定装置によれば、上記収集部と上記一時記憶部と上記分類済みデータ記憶部と上記分類部と上記異常判定部とを有するので、第1のフェーズで、判定対象の製造データがどの分類に属するかを決定し、第2のフェーズで、その製造データが、属する分類グループのなかで、時間推移とともに逸脱してしまっているかを監視することで、異常かどうかを判定する。このように、製造データを時間推移における変化の特徴で分類することで、製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、異常を精度よく検出することができる。 According to the abnormality determination device of the present invention, since the collection unit, the temporary storage unit, the classified data storage unit, the classification unit, and the abnormality determination unit are included, the manufacturing data to be determined in the first phase In the second phase, it is determined whether or not the manufacturing data is abnormal by monitoring whether the manufacturing data deviates with time transition in the classification group to which it belongs. As described above, by classifying the manufacturing data according to the characteristics of the change in the time transition, it is possible to accurately detect the abnormality even when the change of the manufacturing data with time is not uniquely determined.
また、一実施形態の異常判定装置では、
上記分類部および上記異常判定部は、それぞれ、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
上記現製造期間の製造データと同じ分類に属する正常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データと、上記正常と判定された上記製造データとを、それぞれ時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記正常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最小の類似度を求める。
Moreover, in the abnormality determination device of one embodiment,
The classification unit and the abnormality determination unit are respectively
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
The manufacturing data determined to be normal belonging to the same classification as the manufacturing data of the current manufacturing period is acquired from the classified data storage unit,
The manufacturing data of the current manufacturing period and the manufacturing data determined to be normal are divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity to the change trend between the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be normal,
The minimum similarity is obtained from the calculated similarities.
この実施形態の異常判定装置によれば、経時変化する製造データについて異常判定をする際、分類済みデータ記憶部に記録されている同じ分類に属する正常な製造データと比較することで、正常パターンから外れた製造データを異常と判定する。これにより、異常状態における製造データの変化が一意に定まらない場合でも制度よく検出することができる。また、製造データ同士を全期間で比較するとその精度が下がってしまう。そこで、時間推移の特徴をもとに時間間隔で区切り、同じ時間推移の傾向を持つ区間同士を個別に比較することで異常判定の精度を上げることができる。 According to the abnormality determination device of this embodiment, when making an abnormality determination for manufacturing data that changes with time, by comparing with normal manufacturing data belonging to the same classification recorded in the classified data storage unit, The manufacturing data that has been removed is determined to be abnormal. Thereby, even if the change of the manufacturing data in the abnormal state is not uniquely determined, it can be detected in a systematic manner. In addition, when manufacturing data are compared over the entire period, the accuracy decreases. Therefore, it is possible to improve the accuracy of abnormality determination by dividing the time intervals based on the characteristics of time transitions and individually comparing sections having the same time transition tendency.
また、一実施形態の異常判定装置では、
上記異常判定部は、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求める。
Moreover, in the abnormality determination device of one embodiment,
The abnormality determination unit
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is obtained from the classified data storage unit,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to the change trend between the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
The maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
この実施形態の異常判定装置によれば、上記異常判定部は、分類済みデータ記憶部に記録された異常製造データと、判定対象の現製造データとを比較する。これにより、正常状態における製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、既知の異常状態と同じ経時変化をする製造データを異常と判定することで、精度良く異常を検出することができる。 According to the abnormality determination device of this embodiment, the abnormality determination unit compares the abnormal manufacturing data recorded in the classified data storage unit with the current manufacturing data to be determined. As a result, even when the temporal change of the manufacturing data in the normal state is not uniquely determined, it is possible to detect the abnormality with high accuracy by determining that the manufacturing data having the same temporal change as the known abnormal state is abnormal.
また、一実施形態の異常判定装置では、
上記異常判定部は、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
上記現製造期間の製造データと同じ分類に属する正常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データと、上記正常と判定された上記製造データとを、それぞれ時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記正常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最小の類似度を求めると共に、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求める。
Moreover, in the abnormality determination device of one embodiment,
The abnormality determination unit
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
The manufacturing data determined to be normal belonging to the same classification as the manufacturing data of the current manufacturing period is acquired from the classified data storage unit,
The manufacturing data of the current manufacturing period and the manufacturing data determined to be normal are divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity to the change trend between the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be normal,
While obtaining the minimum similarity from the calculated similarities,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is obtained from the classified data storage unit,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to a change trend between the time transition of the manufacturing data in the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
The maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
この実施形態の異常判定装置によれば、上記異常判定部は、異常状態の過去データと正常状態の過去データの両方を基に異常判定をすることで、ダブルチェックをおこない、異常検出の精度が向上することができる。 According to the abnormality determination apparatus of this embodiment, the abnormality determination unit performs an abnormality determination based on both the past data in the abnormal state and the past data in the normal state, thereby performing a double check, and the accuracy of the abnormality detection is increased. Can be improved.
また、この発明の異常判定装置は、
製造装置から製造データを時系列に収集する収集部と、
上記収集部により収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶部と、
上記収集部により収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶部と、
上記一時記憶部により記憶されている現製造期間の製造データの時間推移と、上記分類済みデータ記憶部に記憶されている各分類の製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定部と
を備え、
上記異常判定部は、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求めることを特徴としている。
Moreover, the abnormality determination device of the present invention is
A collection unit that collects manufacturing data from the manufacturing device in time series;
A temporary storage unit for sequentially storing the manufacturing data collected at the collection unit at each time in a predetermined manufacturing period.
A classified data storage unit that stores the manufacturing data collected by the collection unit in the past and a plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. When,
By comparing the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage unit with the time transition of the manufacturing data of each classification stored in the classified data storage unit, and obtaining similarity With an abnormality determination unit that detects an abnormality,
The abnormality determination unit
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is obtained from the classified data storage unit,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to a change trend between the time transition of the manufacturing data in the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
It is characterized in that the maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
この発明の異常判定装置によれば、上記収集部と上記一時記憶部と上記分類済みデータ記憶部と上記異常判定部とを有するので、上記異常判定部は、分類済みデータ記憶部に記録された異常製造データと、判定対象の現製造データとを比較する。これにより、正常状態における製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、既知の異常状態と同じ経時変化をする製造データを異常と判定することで、精度良く異常を検出することができる。 According to the abnormality determination device of the present invention, since the collection unit, the temporary storage unit, the classified data storage unit, and the abnormality determination unit are included, the abnormality determination unit is recorded in the classified data storage unit. The abnormal manufacturing data is compared with the current manufacturing data to be determined. As a result, even when the temporal change of the manufacturing data in the normal state is not uniquely determined, it is possible to detect the abnormality with high accuracy by determining that the manufacturing data having the same temporal change as the known abnormal state is abnormal.
また、この発明の異常判定方法は、
製造装置から製造データを時系列に収集する収集ステップと、
上記収集ステップにて収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶ステップと、
上記収集ステップにて収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶ステップと、
上記一時記憶ステップにて記憶された現製造期間の製造データを、上記現製造期間の製造データの時間推移と類似した時間推移を持つ上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された製造データの組に分類する分類ステップと、
上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記現製造期間の製造データが分類された製造データの組における上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定ステップと
を備えることを特徴としている。
The abnormality determination method of the present invention is
A collection step for collecting manufacturing data from the manufacturing equipment in time series;
Temporary storage step for sequentially storing the manufacturing data collected at the collecting step at each time in a predetermined manufacturing period;
The classified data storage that is the manufacturing data collected in the collecting step and stores the manufacturing data of the plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. Steps,
The manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage step is converted into a set of manufacturing data stored in the classified data storage step having a time transition similar to the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period. A classification step to classify;
Compare the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period with the time transition of the manufacturing data stored in the classified data storage step in the set of manufacturing data in which the manufacturing data of the current manufacturing period is classified, An abnormality determination step for detecting an abnormality by obtaining similarity is provided.
この発明の異常判定方法によれば、上記収集ステップと上記一時記憶ステップと上記分類済みデータ記憶ステップと上記分類ステップと上記異常判定ステップとを有するので、第1のフェーズで、判定対象の製造データがどの分類に属するかを決定し、第2のフェーズで、その製造データが、属する分類グループのなかで、時間推移とともに逸脱してしまっているかを監視することで、異常かどうかを判定する。このように、製造データを時間推移における変化の特徴で分類することで、製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、異常を精度よく検出することができる。 According to the abnormality determination method of the present invention, since it includes the collection step, the temporary storage step, the classified data storage step, the classification step, and the abnormality determination step, the manufacturing data to be determined in the first phase In the second phase, it is determined whether or not the manufacturing data is abnormal by monitoring whether the manufacturing data deviates with time transition in the classification group to which it belongs. As described above, by classifying the manufacturing data according to the characteristics of the change in the time transition, it is possible to accurately detect the abnormality even when the change of the manufacturing data with time is not uniquely determined.
また、この発明の異常判定方法は、
製造装置から製造データを時系列に収集する収集ステップと、
上記収集ステップにて収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶ステップと、
上記収集ステップにて収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶ステップと、
上記一時記憶ステップにて記憶された現製造期間の製造データの時間推移と、上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された各分類の製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定ステップと
を備え、
上記異常判定ステップでは、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶ステップより取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求めることを特徴としている。
The abnormality determination method of the present invention is
A collection step for collecting manufacturing data from the manufacturing equipment in time series;
Temporary storage step for sequentially storing the manufacturing data collected at the collecting step at each time in a predetermined manufacturing period;
The classified data storage that is the manufacturing data collected in the collecting step and stores the manufacturing data of the plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. Steps,
By comparing the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage step with the time transition of the manufacturing data of each classification stored in the classified data storage step, and obtaining similarity With an abnormality determination step for detecting an abnormality,
In the abnormality determination step,
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is acquired from the above classified data storage step,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to a change trend between the time transition of the manufacturing data in the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
It is characterized in that the maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
この発明の異常判定方法によれば、上記収集ステップと上記一時記憶ステップと上記分類済みデータ記憶ステップと上記異常判定ステップとを有するので、上記異常判定ステップは、分類済みデータ記憶ステップに記録された異常製造データと、判定対象の現製造データとを比較する。これにより、正常状態における製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、既知の異常状態と同じ経時変化をする製造データを異常と判定することで、精度良く異常を検出することができる。 According to the abnormality determination method of the present invention, the abnormality determination step is recorded in the classified data storage step because the collection step, the temporary storage step, the classified data storage step, and the abnormality determination step are included. The abnormal manufacturing data is compared with the current manufacturing data to be determined. As a result, even when the temporal change of the manufacturing data in the normal state is not uniquely determined, it is possible to detect the abnormality with high accuracy by determining that the manufacturing data having the same temporal change as the known abnormal state is abnormal.
また、この発明の異常判定プログラムは、コンピュータを、上記収集部、上記一時記憶部、上記分類済みデータ記憶部、上記分類部および上記異常判定部として、または、上記収集部、上記一時記憶部、上記分類済みデータ記憶部および上記異常判定部として機能させることを特徴としている。 Further, the abnormality determination program of the present invention may be configured such that the computer is used as the collection unit, the temporary storage unit, the classified data storage unit, the classification unit, and the abnormality determination unit, or the collection unit, the temporary storage unit, It is characterized by functioning as the classified data storage unit and the abnormality determination unit.
この発明の異常判定プログラムによれば、コンピュータを、上記収集部、上記一時記憶部、上記分類済みデータ記憶部、上記分類部および上記異常判定部として、または、上記収集部、上記一時記憶部、上記分類済みデータ記憶部および上記異常判定部として機能させるので、このプログラムをコンピュータにインストールすることで、このコンピュータによって上記異常判定装置を実現できる。 According to the abnormality determination program of the present invention, the computer is used as the collection unit, the temporary storage unit, the classified data storage unit, the classification unit, and the abnormality determination unit, or the collection unit, the temporary storage unit, Since it functions as the classified data storage unit and the abnormality determination unit, the abnormality determination device can be realized by installing the program in a computer.
また、この発明のプログラム記録媒体は、上記異常判定プログラムが記録されたことを特徴としている。 A program recording medium according to the present invention is characterized in that the abnormality determination program is recorded.
この発明のプログラム記録媒体によれば、上記異常判定プログラムが記録されているので、上記異常判定プログラムをコンピュータに容易にインストールできる。 According to the program recording medium of the present invention, since the abnormality determination program is recorded, the abnormality determination program can be easily installed in a computer.
この発明の異常判定装置によれば、上記収集部と上記一時記憶部と上記分類済みデータ記憶部と上記分類部と上記異常判定部とを有するので、製造データを時間推移における変化の特徴で分類することで、製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、異常を精度よく検出することができる。 According to the abnormality determination device of the present invention, since the collection unit, the temporary storage unit, the classified data storage unit, the classification unit, and the abnormality determination unit are included, the manufacturing data is classified by characteristics of changes in time transition. By doing so, it is possible to detect an abnormality with high accuracy even when the change in manufacturing data over time is not uniquely determined.
この発明の異常判定装置によれば、上記収集部と上記一時記憶部と上記分類済みデータ記憶部と上記異常判定部とを有するので、正常状態における製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、既知の異常状態と同じ経時変化をする製造データを異常と判定することで、精度良く異常を検出することができる。 According to the abnormality determination device of the present invention, since the collection unit, the temporary storage unit, the classified data storage unit, and the abnormality determination unit are included, even when the temporal change of the manufacturing data in a normal state is not uniquely determined. It is possible to detect an abnormality with high accuracy by determining that manufacturing data having the same temporal change as a known abnormal state is abnormal.
この発明の異常判定方法によれば、上記収集ステップと上記一時記憶ステップと上記分類済みデータ記憶ステップと上記分類ステップと上記異常判定ステップとを有するので、製造データを時間推移における変化の特徴で分類することで、製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、異常を精度よく検出することができる。 According to the abnormality determination method of the present invention, since the collection step, the temporary storage step, the classified data storage step, the classification step, and the abnormality determination step are included, the manufacturing data is classified by characteristics of changes in time transition. By doing so, it is possible to detect an abnormality with high accuracy even when the change in manufacturing data over time is not uniquely determined.
この発明の異常判定方法によれば、上記収集ステップと上記一時記憶ステップと上記分類済みデータ記憶ステップと上記異常判定ステップとを有するので、正常状態における製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、既知の異常状態と同じ経時変化をする製造データを異常と判定することで、精度良く異常を検出することができる。 According to the abnormality determination method of the present invention, since the collection step, the temporary storage step, the classified data storage step, and the abnormality determination step are included, even when a change with time in manufacturing data in a normal state is not uniquely determined. It is possible to detect an abnormality with high accuracy by determining that manufacturing data having the same temporal change as a known abnormal state is abnormal.
この発明の異常判定プログラムによれば、コンピュータを、上記収集部、上記一時記憶部、上記分類済みデータ記憶部、上記分類部および上記異常判定部として、または、上記収集部、上記一時記憶部、上記分類済みデータ記憶部および上記異常判定部として機能させるので、このプログラムをコンピュータにインストールすることで、このコンピュータによって上記異常判定装置を実現できる。 According to the abnormality determination program of the present invention, the computer is used as the collection unit, the temporary storage unit, the classified data storage unit, the classification unit, and the abnormality determination unit, or the collection unit, the temporary storage unit, Since it functions as the classified data storage unit and the abnormality determination unit, the abnormality determination device can be realized by installing the program in a computer.
この発明のプログラム記録媒体によれば、上記異常判定プログラムが記録されているので、上記異常判定プログラムをコンピュータに容易にインストールできる。 According to the program recording medium of the present invention, since the abnormality determination program is recorded, the abnormality determination program can be easily installed in a computer.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
(第1の実施形態)
図1は、この発明の異常判定装置の第1実施形態であるブロック図を示している。図1に示すように、この異常判定装置10は、製造装置20の異常を検出する。異常判定装置10は、収集部11と一時記憶部12と分類済みデータ記憶部13と分類部14と異常判定部15とを有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the abnormality determination device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
上記製造装置20としては、例えば、半導体製造装置が対象となる。製造装置20の製造データとしては、例えば、製造装置20の運転状態を表すプロセスデータになる。上記収集部11は、製造装置20から製造データを時系列に収集する。
The
上記一時記憶部12は、収集部11により収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の製造データを、逐次記憶する。この製造期間とは、例えば、製造装置20のメンテナンス周期のサイクルになる。上記異常判定装置10による異常判定後、蓄積した製造データを消去し、次の製造データ収集に備える。
The
上記分類済みデータ記憶部13は、収集部11により収集された製造データであって過去における複数の製造期間のデータを、製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する。
The classified
上記分類部14は、一時記憶部12により記憶されている現製造期間の製造データを、現製造期間の製造データの時間推移と類似した時間推移を持つ分類済みデータ記憶部13に記憶されている製造データの組に分類する。
The
上記異常判定部15は、現製造期間の製造データの時間推移と、現製造期間の製造データが分類された製造データの組における分類済みデータ記憶部13に記憶されている製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する。
The
次に、図2のフローチャートを用いて、異常判定装置が行う処理の概略を説明する。まず、上記収集部11は、製造装置20から製造に関するデータの収集を開始する(ステップS21)。
Next, an outline of processing performed by the abnormality determination device will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the collecting
その後、上記収集部11が取得した製造データD201を、上記一時記憶部12が期間t1の間収集し続ける(ステップS22)。この実施形態では、図9のグラフに示すように、実線で示されるD201が、期間t1まで記録されることになる。
Thereafter, the
そして、上記分類部14は、収集した製造データD201を、製造データの分類項目にもとづき分類する(ステップS23)。この分類項目をC201とし、分類した製造データをD201’とする。この分類項目は、製造データの時間変化の傾向により分類されるものである。
And the said classification |
ここで、図10のグラフを用いて、分類方法の概略を説明する。現製造期間の製造データD201と、過去に記録されている正常な製造データD202およびD203とを、期間t1までの期間でそれぞれ比較する。この実施形態では、D201およびD202の時間推移の傾向が類似しているため、D201は、D202と同じ分類項目のC201に分類される。 Here, the outline of the classification method will be described with reference to the graph of FIG. The manufacturing data D201 for the current manufacturing period and the normal manufacturing data D202 and D203 recorded in the past are respectively compared in the period up to the period t1. In this embodiment, D201 is classified into C201 of the same classification item as D202 because the trends in time transition of D201 and D202 are similar.
その後、上記一時記憶部12は、期間t2の間、再び製造データの蓄積を続ける(ステップS24)。
Thereafter, the
そして、上記異常判定部15は、製造データD201’の時間推移の傾向と、過去に収集した製造データの中で、分類項目C201に属する製造データD202の時間推移の傾向とを比較し、異常か正常かを判定する(ステップS25)。
Then, the
その後、正常と判定された場合(ステップS26)、かつ製造データ蓄積開始から期間t3たっていない場合(ステップS28)は(図11を参照)、ステップ25へ戻る。 After that, when it is determined that it is normal (step S26), and when the period t3 has not passed since the start of manufacturing data accumulation (step S28) (see FIG. 11), the process returns to step 25.
一方、異常と判定された場合(ステップS26)は(図12を参照)、異常を出力して終了する(ステップS27)。 On the other hand, when it is determined that there is an abnormality (step S26) (see FIG. 12), an abnormality is output and the process ends (step S27).
他方、正常と判定され(ステップS26)、かつ製造データ蓄積開始から期間t3たっている場合(ステップS28)は(図13を参照)、正常を出力し、終了する。 On the other hand, if it is determined to be normal (step S26) and the period t3 has elapsed from the start of manufacturing data accumulation (step S28) (see FIG. 13), normal is output and the process ends.
以上説明したように、上記構成の異常判定装置10は、第1のフェーズで判定対象の製造データがどの分類に属するかを決定し(ステップS23)、第2のフェーズでその製造データが、属している分類グループのなかで、時間推移とともに逸脱してしまっているかを監視することで異常かどうかを判定する(ステップS25)。このように製造データを時間推移における変化の特徴で分類することで、製造データの経時変化が多様な場合でも、異常を精度よく検出することができる。
As described above, the
次に、図2のフローチャートのステップS23に該当する、製造データの分類方法について説明する。 Next, a manufacturing data classification method corresponding to step S23 in the flowchart of FIG. 2 will be described.
上記分類部14は、分類済みデータ記憶部13より、各分類項目毎に所定数の製造データ(図10のD202,D203)を取得し、現製造期間の製造データ(図10のD201)の時間推移と、上記取得したそれぞれの製造データ(図10のD202,D203)の時間推移を比較し、変化傾向の類似度を算出し、さらに、上記一時記憶部12により記憶されている現製造期間の製造データ(図10のD201)を、最大の類似度を算出した上記取得した製造データ(図10のD202)と同じ組に分類する。
The
さらに、図3のフローチャートと図10のグラフを用いて、上記分類部14による製造データの分類方法について、より具体的に説明をする。まず、上記分類部14は、一時記憶部12より製造データD201を取得する(ステップS31)。
Furthermore, the manufacturing data classification method by the
その後、上記分類部14は、分類済みデータ記憶部13が記憶している分類項目の中からひとつ分類項目を選択する(ステップS32)。例えば、図10のグラフに示すように、D202が属する分類項目C201と、D203が属する分類項目C202があり、D202が属する分類項目C201を選択する。
Thereafter, the
そして、上記分類部14は、分類項目C201に属する製造データを、分類済みデータ記憶部13の中から所定の数n1だけ取得する(ステップS33)。この製造データのリストをL301とする。例えば、図10のグラフに示すように、このリストL301は、製造データD202を要素に持つリストである。
Then, the
その後、上記分類部14は、製造データD201の時間推移の傾向と、取得した製造データのリストL301に含まれる製造データの時間推移の傾向との類似度をn1個だけ算出する(ステップS34)。
Thereafter, the
そして、上記分類済みデータ記憶部13に記憶されている分類項目をすべて選択していない場合(ステップS35)、ステップS32へ戻る。
If all the classification items stored in the classified
一方、上記分類済みデータ記憶部13に記憶されている分類項目をすべて選択した場合(ステップS35)、ステップS36へ進む。
On the other hand, when all the classification items stored in the classified
その後、ステップS34で算出した類似度の中で、最も高い類似度をもつ製造データが属する分類項目を製造データD201の分類項目として設定する。例えば、図10のグラフに示すように、製造データD202との類似度が最大であるため、製造データD201は、分類項目C201に分類される。 After that, among the similarities calculated in step S34, the classification item to which the manufacturing data having the highest similarity belongs is set as the classification item of the manufacturing data D201. For example, as shown in the graph of FIG. 10, since the degree of similarity with the manufacturing data D202 is the maximum, the manufacturing data D201 is classified into the classification item C201.
ここで、上記分類部14が、比較対象の製造データである製造データのリストL301を取得する際、比較対象を所定の数n1に絞ることにより、記録した製造データの数が膨大になっても効率的に分類判定処理を行うことができる。
Here, when the
次に、上記分類済みデータ記憶部13が正常製造データを記憶する方法についてより具体的に説明する。
Next, the method by which the classified
上記分類済みデータ記憶部13は、予め定められた期間t3の間に上記製造装置20に異常が検出されなかった製造データを、正常製造データとして、類似した製造データの組に分類して記憶する。例えば、図13のグラフに示すように、現製造期間の製造データD201は、期間t3まで異常判定されなかったため、製造データD202と同じ分類項目に分類され、正常製造データとして分類済みデータ記録部13に記録される。ここで、例えば、上記期間t3は、一時記憶部12の説明で触れた製造装置20のメンテナンス周期のサイクルと一致させても良い。
The classified
次に、図2のフローチャートのステップS25に該当する、異常判定方法について説明をする。 Next, an abnormality determination method corresponding to step S25 in the flowchart of FIG. 2 will be described.
上記異常判定部15は、現製造期間の製造データと同じ分類に属する過去の正常製造データを、分類済みデータ記憶部13より所定の数だけ取得し、現製造期間の製造データの時間推移を、取得したそれぞれの上記製造データの時間推移と比較し、変化傾向の類似度をそれぞれ算出し、さらに、算出した最小の類似度が所定の閾値を下回っているときに、異常と判定する。
The
次に、図4のフローチャートを用いて、上記異常判定部15による製造データの異常判定方法について、より具体的に説明をする。まず、異常判定部15は、分類部14により分類された製造データD401を取得する(ステップS41)。
Next, the manufacturing data abnormality determination method by the
その後、上記異常判定部15は、分類済みデータ記憶部13により記憶されている正常な製造データの中から、分類部14より取得した製造データと同じ分類に属する製造データを所定の数だけ取得する(ステップS42)。この製造データのリストをL401とする。
Thereafter, the
そして、上記異常判定部15は、製造データリストL401に含まれるそれぞれの製造データの時間推移の傾向と、判定対象の製造データD401の時間推移の傾向とを比較し、類似度を求める(ステップS43)。
Then, the
その後、算出した類似度がすべて所定の閾値を下回っている場合、異常と判定する(ステップS44)。また、異常と判定されず(ステップS45)、一時記憶部12がデータを記憶してから予め定められた期間が経過している場合(ステップS46)、監視対象の製造データD401を正常と判定する(ステップS47)。
After that, when all the calculated similarities are below a predetermined threshold, it is determined as abnormal (step S44). Further, when it is not determined to be abnormal (step S45) and a predetermined period has elapsed since the
次に、上記分類部14と上記異常判定部15で行っている、製造データ同士の類似度算出方法について説明をする。
Next, a method for calculating similarity between manufacturing data performed by the
上記分類部14および上記異常判定部15は、それぞれ、類似度を算出する際、現製造期間の(分類済みの)製造データと同じ分類に属する正常製造データを、分類済みデータ記憶部13より取得し、現製造期間の製造データと、上記取得した製造データをそれぞれ時間推移の特徴から時間間隔で分割し、分割されたそれぞれの区間に対して、現製造期間の製造データの時間推移と、取得した製造データの時間推移とを比較し、変化傾向の類似度を算出し、算出した類似度の中から最小の類似度を出力する。
Each of the
経時変化をする時系列データを比較し、類似度を求めるには、時系列データ全体で比較するとその精度が下がってしまう。そこで、本発明の実施の形態においては、時間間隔で区切り、同じ時間推移の傾向を持つ区間同士で比較することで精度を上げることができる。 In order to compare time-series data that changes with time and obtain a similarity, the accuracy of the entire time-series data is reduced. Therefore, in the embodiment of the present invention, the accuracy can be improved by dividing the time intervals and comparing sections having the same time transition tendency.
上記分類部14では、類似度算出を、図3のフローチャートのステップS34で行っている。また、上記異常判定部15では、類似度算出を、図4のフローチャートのステップS43で行っている。
In the
次に、図5のフローチャートと図14のグラフを参照して、上記分類部14や上記異常判定部15による類似度の算出方法について、より具体的に説明をする。
Next, the similarity calculation method performed by the
まず、上記分類部14や上記異常判定部15より取得した製造データD401と、比較対象として選択された分類済みデータ記憶部13に記憶されている製造データD402を取得する(ステップS51)。
First, the manufacturing data D401 acquired from the
その後、時間間隔で各々製造データD401、D402を分割する(ステップS52)。時間間隔で製造データを分割する方法としては、例えば、ウェーブレット変換処理や窓フーリエ変換により周波数帯域の異なる複数の時系列データに分解する方法がある。 Thereafter, the production data D401 and D402 are respectively divided at time intervals (step S52). As a method of dividing manufacturing data at time intervals, for example, there is a method of decomposing the data into a plurality of time-series data having different frequency bands by wavelet transform processing or window Fourier transform.
また、例えば、製造データを時間間隔で分解する他の方法としては、製造データの正常パターンにおける経時変化が決まった時間に発生する場合、その決まった間隔で分割しても良い。例えば、図14のグラフでは、製造データD402が属する分類では、製造時刻t1+t2で、経時変化することが既知として、時刻t1+t2以前の区間同士と、時刻t1+t2以降の区間同士をそれぞれ比較している。 For example, as another method of decomposing manufacturing data at time intervals, when a change with time in a normal pattern of manufacturing data occurs at a predetermined time, the manufacturing data may be divided at a predetermined interval. For example, in the graph of FIG. 14, in the classification to which the manufacturing data D402 belongs, it is known that the time change occurs at the manufacturing time t1 + t2, and the sections before the time t1 + t2 are compared with the sections after the time t1 + t2.
そして、分割したD401の区間の中で、区間をひとつ選択し、D401’とし(ステップS53)、分割したD402の区間の中で、選択した区間D401’に対応する区間D402’を選択し(ステップS54)、区間D401’の時間推移の傾向と、区間D402’の時間推移の傾向を比較し、類似度を算出する(ステップS55)。 Then, one section is selected from the divided sections of D401 and set as D401 ′ (step S53), and the section D402 ′ corresponding to the selected section D401 ′ is selected from the divided sections of D402 (step S53). S54), the tendency of the time transition of the section D401 ′ and the tendency of the time transition of the section D402 ′ are compared, and the similarity is calculated (step S55).
その後、すべての区間に対し、類似度を求めた場合(ステップS56)、求めた類似度の中から最小の類似度を求める(ステップS57)。 Thereafter, when the similarity is obtained for all the sections (step S56), the minimum similarity is obtained from the obtained similarities (step S57).
一方、すべての区間に対し、類似度を求めていない場合(ステップS56)、ステップS53へ戻る。ここで、この実施形態では、類似度としては、時系列データである製造データのより求めた回帰式の回帰係数の差を用いている。また、類似度としては、例えば、製造データの分散の差(正確には分散の差の逆数)を用いても良い。 On the other hand, when similarity is not calculated | required with respect to all the sections (step S56), it returns to step S53. Here, in this embodiment, as the degree of similarity, the difference between the regression coefficients obtained from the production data that is time series data is used. Further, as the degree of similarity, for example, a difference in dispersion of manufacturing data (more precisely, a reciprocal of the difference in dispersion) may be used.
この実施形態によると、何段にもわたって経時変化を行う製造データに対しても、経時変化の特徴ごとに時間分割をし、各区間にわけてその傾向を比較することにより、精度良く類似度を算出することができる。 According to this embodiment, even for manufacturing data that changes over time over many stages, it is similar to each other with high accuracy by dividing the time for each feature of change over time and comparing the trends in each section. The degree can be calculated.
また、この発明の異常判定方法は、収集ステップと一時記憶ステップと分類済みデータ記憶ステップと分類ステップと異常判定ステップとを有する。上記収集ステップは、製造装置20から製造データを時系列に収集する。上記一時記憶ステップは、上記収集ステップにて収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく。上記分類済みデータ記憶ステップは、上記収集ステップにて収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する。上記分類ステップは、上記一時記憶ステップにて記憶された現製造期間の製造データを、上記現製造期間の製造データの時間推移と類似した時間推移を持つ上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された製造データの組に分類する。上記異常判定ステップは、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記現製造期間の製造データが分類された製造データの組における上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する。
The abnormality determination method of the present invention includes a collection step, a temporary storage step, a classified data storage step, a classification step, and an abnormality determination step. The collection step collects manufacturing data from the
したがって、第1のフェーズで、判定対象の製造データがどの分類に属するかを決定し、第2のフェーズで、その製造データが、属する分類グループのなかで、時間推移とともに逸脱してしまっているかを監視することで、異常かどうかを判定する。このように、製造データを時間推移における変化の特徴で分類することで、製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、異常を精度よく検出することができる。 Therefore, in the first phase, it is determined to which classification the manufacturing data to be judged belongs, and in the second phase, the manufacturing data deviates with time in the classification group to which it belongs. It is judged whether it is abnormal by monitoring. As described above, by classifying the manufacturing data according to the characteristics of the change in the time transition, it is possible to accurately detect the abnormality even when the change of the manufacturing data with time is not uniquely determined.
(第2の実施形態)
図6は、この発明の異常判定装置の第2の実施形態を示している。図6に示すように、この第2の実施形態の異常判定装置60では、図1に示された第1の実施の形態の異常判定装置の構成のうち、分類済みデータ記憶部13、分類部14および異常判定部15に替えて、分類済みデータ記憶部63および異常判定部65を含んでいる。なお、上記第1の実施形態と同一の符号は、上記第1の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a second embodiment of the abnormality determination device of the present invention. As shown in FIG. 6, in the
上記異常判定装置60は、収集部11と一時記憶部12と分類済みデータ記憶部63と異常判定部65とを有する。
The
上記収集部11は、製造装置20から製造データを時系列に収集する。上記一時記憶部12は、収集部11により収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の製造データを、逐次記憶する。
The
上記分類済みデータ記憶部63は、収集部11により収集された製造データであって過去における複数の製造期間のデータを、製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する。
The classified
上記異常判定部65は、一時記憶部12により記憶されている現製造期間の製造データの時間推移と、分類済みデータ記憶部63により記憶されている各分類の製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する。
The
上記異常判定部65は、製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、各分類に属する異常と判定された製造データを、分類済みデータ記憶部63より取得し、現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、この分割されたそれぞれの区間に対して、現製造期間の製造データの時間推移と、異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、この算出した類似度の中から最大の類似度を求める。
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data, the
この第2の実施形態の異常判定装置60では、過去の異常製造データをもとに異常検知を行うもので、第1の実施形態とは逆に、工場立ち上げ時等の正常データよりも異常データのほうがモデル化しやすい場合に効果を奏する。また、第1の実施形態の異常判定部15と第2の実施形態の異常判定部65とを合わせて利用することにより、正常状態の過去データとのチェックと、異常状態の過去データとのチェックのダブルチェックを行うことにより、異常検出の精度を向上させることができる。
In the
次に、上記分類済みデータ記憶部63が、異常製造データを記憶する方法についてより詳細に説明する。
Next, a method in which the classified
上記分類済みデータ記憶部63は、上記異常判定部65により異常と検出された上記現製造期間の製造データから、異常と判定された特徴的な時系列の区間を抽出し、抽出した区間の製造データを、異常製造データとして、類似した製造データの組に分類して記憶する。
The classified
ここで、例えば、上記異常製造データから特徴的な変動を示している区間を取り出す処理としては、対象の製造データをウェーブレット変換や窓フーリエ変換で周波数帯域の異なる複数の時系列データに分解し、異常の起きた時刻を含む区間を取り出す方法がある。 Here, for example, as a process of extracting a section showing characteristic fluctuations from the abnormal manufacturing data, the target manufacturing data is decomposed into a plurality of time series data having different frequency bands by wavelet transform or window Fourier transform, There is a method of extracting a section including the time when the abnormality occurred.
また、例えば、上記異常製造データから特徴的な変動を示している区間を取り出す方法としては、異常が判定された時刻の前後で回帰式の回帰係数が突発的に変化している区間を取り出してもよい。 Further, for example, as a method of extracting a section showing a characteristic variation from the abnormal manufacturing data, a section where the regression coefficient of the regression equation suddenly changes before and after the time when the abnormality is determined is extracted. Also good.
また、例えば、上記異常製造データから特徴的な変動を示している区間を取り出す処理としては、時系列データを可視化し、特徴が見て取れる区間を取り出してもよい。 Further, for example, as processing for extracting a section showing a characteristic variation from the abnormal manufacturing data, time series data may be visualized to extract a section where the feature can be seen.
この実施形態では、図12のグラフに示すように、製造データD201が異常と判定された場合、異常が起こった区間を周波数帯域による分解を行い、図15のグラフに示すように、製造データD801を取り出している。 In this embodiment, as shown in the graph of FIG. 12, when it is determined that the manufacturing data D201 is abnormal, the section in which the abnormality has occurred is decomposed by the frequency band, and the manufacturing data D801 is shown in the graph of FIG. Take out.
この実施の形態によると、上記分類済みデータ記憶部63は、異常状態とともに、一時記憶部12による製造データ記憶終了時の分類結果を格納することで、異常時の経時変化を分類して蓄積することができる。異常時の経時変化と比較することで、監視対象の製造データが、過去に起きた特徴的な異常変化が起きた際の異常検出に用いることができる。
According to this embodiment, the classified
次に、上記異常判定部65についてより詳細に説明をする。異常判定部65は、分類済みデータ記憶部63より、各分類に属する異常製造データを取得し、現製造期間の製造データの時間推移と、取得した各分類の異常製造データの時間推移とを比較し、変化傾向の類似度を求め、所定の閾値を超えている類似度が算出されたときに、異常と判定する。
Next, the
上記第1の実施形態では、上記異常判定部15は、同じ分類に属する製造データに対してのみ、類似度を求めていたが、上記異常判定部65は、異常と判定されたすべての分類に対して類似度を求める。これは、異常な経時変化のパターンが複数ある場合があるためである。
In the first embodiment, the
次に、図7のフローチャートを用いて、過去の異常製造データを基に異常を判定する異常判定部65の処理をより具体的に説明する。まず、上記一時記憶部12に記憶されている製造データD701を取得する(ステップS71)。
Next, the process of the
その後、異常と判定された製造データが属する分類項目をひとつ選択し、これをC701とし(ステップS72)、選択した分類項目C701に属する製造データをひとつ選びD702とする(ステップS73)。 Thereafter, one category item to which the manufacturing data determined to be abnormal belongs is selected, and this is set as C701 (step S72), and one piece of manufacturing data belonging to the selected category item C701 is selected as D702 (step S73).
そして、製造データD701と製造データD702から類似度を求める(ステップS74)。ここで、類似度を求める方法は、上記類似度算出方法と異なるため、後で説明をする。 And similarity is calculated | required from the manufacturing data D701 and the manufacturing data D702 (step S74). Here, the method for obtaining the similarity is different from the method for calculating the similarity, and will be described later.
その後、類似度が所定の閾値を超えているか否かを判断し(ステップS75)、類似度が所定の閾値を超えている場合、異常と判定して終了する(ステップS76)。 Thereafter, it is determined whether or not the similarity exceeds a predetermined threshold (step S75). If the similarity exceeds a predetermined threshold, it is determined as abnormal and the process ends (step S76).
一方、類似度が所定の閾値を超えていない場合、分類項目C701に属する製造データの中から所定の数だけ製造データを取得し類似度を求めているか否かを判断する(ステップS77)。そして、分類項目C701に属する製造データの中から所定の数だけ製造データを取得し類似度を求めている場合、ステップS78へ進む一方、分類項目C701に属する製造データの中から所定の数だけ製造データを取得し類似度を求めていない場合、ステップS73へ戻る。 On the other hand, if the similarity does not exceed the predetermined threshold, it is determined whether or not a predetermined number of manufacturing data is acquired from the manufacturing data belonging to the classification item C701 and the similarity is obtained (step S77). If a predetermined number of manufacturing data is obtained from the manufacturing data belonging to the classification item C701 and the similarity is obtained, the process proceeds to step S78, while a predetermined number of manufacturing data is manufactured from the manufacturing data belonging to the classification item C701. When data is acquired and the similarity is not obtained, the process returns to step S73.
その後、すべての分類項目に対し、類似度算出を終えている場合(ステップS78)、異常判定処理を終了する。一方、すべての分類項目に対し、類似度算出を終えていない場合(ステップS78)、ステップS72へ戻る。 Thereafter, when the similarity calculation has been completed for all the classification items (step S78), the abnormality determination process is ended. On the other hand, if similarity calculation has not been completed for all classification items (step S78), the process returns to step S72.
次に、上記異常判定部65で行う、類似度算出処理について説明をする。異常判定部65は、類似度を算出する際、現製造期間の製造データ時間推移の特徴から時間間隔で分割し、分割されたそれぞれの区間に対して、現製造期間の製造データの時間推移と、異常製造データの時間推移を比較し、変化傾向の類似度を算出し、算出した類似度の中から最大の類似度を出力する。
Next, the similarity calculation process performed by the
次に、図8のフローチャート、図12のグラフ、および、図15のグラフを用いて、過去の異常製造データを基にして異常を判定する際に、監視対象の製造データの時間推移の傾向と、分類済みデータ記憶部63に記憶されている異常製造データの時間推移の傾向との比較による類似度算出方法をより具体的に説明する。
Next, when the abnormality is determined based on the past abnormal manufacturing data using the flowchart of FIG. 8, the graph of FIG. 12, and the graph of FIG. 15, The similarity calculation method based on the comparison with the trend of the time transition of the abnormal manufacturing data stored in the classified
まず、分類済みデータ記憶部63に記憶されている異常製造データD801と、現製造期間の製造データD201を取得し(ステップS81)、時間推移の特徴から時間間隔で、取得した製造データD802を分割する(ステップS82)。
First, the abnormal manufacturing data D801 stored in the classified
ここで、製造データD801の分割は行わない。これは、分類済みデータ記憶部63が異常と判定された製造データを記憶する際、その製造データから、異常が発生した区間を取り出して記録しているためである。
Here, the production data D801 is not divided. This is because when the classified
その後、分割した製造データD201の区間の中で、区間をひとつ選択しD201’とし(ステップS83)、製造データD201’の時間推移の傾向と、異常製造データ区間D801の時間推移の傾向を比較し、類似度を求める(ステップS84)。 Thereafter, one of the divided sections of the manufacturing data D201 is selected as D201 ′ (step S83), and the trend of the time transition of the manufacturing data D201 ′ is compared with the trend of the time transition of the abnormal manufacturing data section D801. The degree of similarity is obtained (step S84).
ここで、例えば、時間推移の傾向から類似度を求める方法としては、上記第1の実施形態で説明したように、回帰式より回帰係数の差を求めるか、分散の差を求める方法がある。 Here, for example, as a method of obtaining the similarity from the tendency of time transition, there is a method of obtaining a difference of regression coefficients from a regression equation or a difference of variance as described in the first embodiment.
その後、すべての分割区間で類似度を算出した場合(ステップS85)、算出した類似度の中で、最大の類似度を出力し(ステップS86)、終了する。一方、すべての分割区間で類似度を算出していない場合(ステップS85)、ステップ83へ戻る。 Thereafter, when the similarity is calculated in all the divided sections (step S85), the maximum similarity is output among the calculated similarities (step S86), and the process is terminated. On the other hand, when the similarity is not calculated in all the divided sections (step S85), the process returns to step 83.
この実施形態では、図12のグラフ、および、図15のグラフを参照して、製造データD201の時刻t1+t2以前や以降のそれぞれの区間の分散と、製造データD801の分散の差をとることで類似度をもとめている(正確には分散の差の逆数を類似度とする)。類似度算出の結果、時刻t1+t2以降の区間との類似度が最大となり、この類似度を出力する。 In this embodiment, referring to the graph of FIG. 12 and the graph of FIG. 15, it is similar by taking the difference between the variance of each section before and after time t1 + t2 of the production data D201 and the variance of the production data D801. (Accurately, the reciprocal of the difference in variance is used as the similarity). As a result of the similarity calculation, the similarity with the section after time t1 + t2 is maximized, and this similarity is output.
また、この発明の異常判定方法は、収集ステップと一時記憶ステップと分類済みデータ記憶ステップと異常判定ステップとを有する。上記収集ステップは、製造装置20から製造データを時系列に収集する。上記一時記憶ステップは、上記収集ステップにて収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく。上記分類済みデータ記憶ステップは、上記収集ステップにて収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する。上記異常判定ステップは、上記一時記憶ステップにて記憶された現製造期間の製造データの時間推移と、上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された各分類の製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する。上記異常判定ステップでは、上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶ステップより取得し、上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、この算出した類似度の中から最大の類似度を求める。
The abnormality determination method of the present invention includes a collection step, a temporary storage step, a classified data storage step, and an abnormality determination step. The collection step collects manufacturing data from the
したがって、上記異常判定ステップは、分類済みデータ記憶ステップに記録された異常製造データと、判定対象の現製造データとを比較する。これにより、正常状態における製造データの経時変化が一意に定まらない場合でも、既知の異常状態と同じ経時変化をする製造データを異常と判定することで、精度良く異常を検出することができる。 Therefore, the abnormality determination step compares the abnormal manufacturing data recorded in the classified data storage step with the current manufacturing data to be determined. As a result, even when the temporal change of the manufacturing data in the normal state is not uniquely determined, it is possible to detect the abnormality with high accuracy by determining that the manufacturing data having the same temporal change as the known abnormal state is abnormal.
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第1の実施形態の異常判定部15の構成を、正常状態の過去データを基に異常判定を行う構成とする以外に、上記第2の実施形態の異常判定部65のように、異常状態の過去データを基に異常判定を行う構成としてもよい。または、上記第1の実施形態の異常判定部15の構成を、正常状態の過去データおよび異常状態の過去データを基に異常判定を行う構成としてもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in addition to the configuration of the
また、この発明の異常判定プログラムとして、コンピュータを、上記第1の実施形態の上記収集部11、上記一時記憶部12、上記分類済みデータ記憶部13、上記分類部14および上記異常判定部15として、または、上記第2の実施形態の上記収集部11、上記一時記憶部12、上記分類済みデータ記憶部63および上記異常判定部65として機能させるようにしてもよい。したがって、このプログラムをコンピュータにインストールすることで、このコンピュータによって上記異常判定装置を実現できる。
As an abnormality determination program of the present invention, a computer is used as the
また、この発明のプログラム記録媒体として、上記異常判定プログラムが記録されるようにしてもよく、この記録媒体は、例えば、コンピュータ読出し可能なCD−ROMである。したがって、上記異常判定プログラムが記録されているので、上記異常判定プログラムをコンピュータに容易にインストールできる。 Further, the abnormality determination program may be recorded as the program recording medium of the present invention, and this recording medium is, for example, a computer-readable CD-ROM. Therefore, since the abnormality determination program is recorded, the abnormality determination program can be easily installed in the computer.
10 異常判定装置
11 収集部
12 一時記憶部
13 分類済みデータ記憶部
14 分類部
15 異常判定部
20 製造装置
60 異常判定装置
63 分類済みデータ記憶部
65 異常判定部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記収集部により収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶部と、
上記収集部により収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶部と、
上記一時記憶部により記憶されている現製造期間の製造データを、上記現製造期間の製造データの時間推移と類似した時間推移を持つ上記分類済みデータ記憶部に記憶されている製造データの組に分類する分類部と、
上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記現製造期間の製造データが分類された製造データの組における上記分類済みデータ記憶部に記憶されている製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定部と
を備えることを特徴とする異常判定装置。 A collection unit that collects manufacturing data from the manufacturing device in time series;
A temporary storage unit for sequentially storing the manufacturing data collected at the collection unit at each time in a predetermined manufacturing period.
A classified data storage unit that stores the manufacturing data collected by the collection unit in the past and a plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. When,
The manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage unit is converted into a set of manufacturing data stored in the classified data storage unit having a time transition similar to the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period. A classification part for classification;
Compare the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period with the time transition of the manufacturing data stored in the classified data storage unit in the set of manufacturing data in which the manufacturing data of the current manufacturing period is classified, An abnormality determination device comprising: an abnormality determination unit that detects abnormality by obtaining similarity.
上記分類部および上記異常判定部は、それぞれ、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
上記現製造期間の製造データと同じ分類に属する正常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データと、上記正常と判定された上記製造データとを、それぞれ時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記正常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最小の類似度を求めることを特徴とする異常判定装置。 In the abnormality determination device according to claim 1,
The classification unit and the abnormality determination unit are respectively
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
The manufacturing data determined to be normal belonging to the same classification as the manufacturing data of the current manufacturing period is acquired from the classified data storage unit,
The manufacturing data of the current manufacturing period and the manufacturing data determined to be normal are divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity to the change trend between the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be normal,
An abnormality determination device characterized in that a minimum similarity is obtained from the calculated similarities.
上記異常判定部は、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求めることを特徴とする異常判定装置。 In the abnormality determination device according to claim 1,
The abnormality determination unit
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is obtained from the classified data storage unit,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to a change trend between the time transition of the manufacturing data in the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
An abnormality determination device characterized in that a maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
上記異常判定部は、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
上記現製造期間の製造データと同じ分類に属する正常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データと、上記正常と判定された上記製造データとを、それぞれ時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記正常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最小の類似度を求めると共に、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求めることを特徴とする異常判定装置。 In the abnormality determination device according to claim 1,
The abnormality determination unit
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
The manufacturing data determined to be normal belonging to the same classification as the manufacturing data of the current manufacturing period is acquired from the classified data storage unit,
The manufacturing data of the current manufacturing period and the manufacturing data determined to be normal are divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity to the change trend between the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be normal,
While obtaining the minimum similarity from the calculated similarities,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is obtained from the classified data storage unit,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to a change trend between the time transition of the manufacturing data in the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
An abnormality determination device characterized in that a maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
上記収集部により収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶部と、
上記収集部により収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶部と、
上記一時記憶部により記憶されている現製造期間の製造データの時間推移と、上記分類済みデータ記憶部に記憶されている各分類の製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定部と
を備え、
上記異常判定部は、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶部より取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求めることを特徴とする異常判定装置。 A collection unit that collects manufacturing data from the manufacturing device in time series;
A temporary storage unit for sequentially storing the manufacturing data collected at the collection unit at each time in a predetermined manufacturing period.
A classified data storage unit that stores the manufacturing data collected by the collection unit in the past and a plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. When,
By comparing the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage unit with the time transition of the manufacturing data of each classification stored in the classified data storage unit, and obtaining similarity With an abnormality determination unit that detects an abnormality,
The abnormality determination unit
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is obtained from the classified data storage unit,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to a change trend between the time transition of the manufacturing data in the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
An abnormality determination device characterized in that a maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
上記収集ステップにて収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶ステップと、
上記収集ステップにて収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶ステップと、
上記一時記憶ステップにて記憶された現製造期間の製造データを、上記現製造期間の製造データの時間推移と類似した時間推移を持つ上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された製造データの組に分類する分類ステップと、
上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記現製造期間の製造データが分類された製造データの組における上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定ステップと
を備えることを特徴とする異常判定方法。 A collection step for collecting manufacturing data from the manufacturing equipment in time series;
Temporary storage step for sequentially storing the manufacturing data collected at the collecting step at each time in a predetermined manufacturing period;
The classified data storage that is the manufacturing data collected in the collecting step and stores the manufacturing data of the plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. Steps,
The manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage step is converted into a set of manufacturing data stored in the classified data storage step having a time transition similar to the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period. A classification step to classify;
Compare the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period with the time transition of the manufacturing data stored in the classified data storage step in the set of manufacturing data in which the manufacturing data of the current manufacturing period is classified, An abnormality determination method comprising: an abnormality determination step of detecting an abnormality by determining similarity.
上記収集ステップにて収集された製造データであって予め定められた製造期間における各時刻の上記製造データを、逐次記憶しておく一時記憶ステップと、
上記収集ステップにて収集された製造データであって過去における複数の上記製造期間の製造データを、上記製造期間における時間推移の傾向が類似した製造データの組に分類して記憶する分類済みデータ記憶ステップと、
上記一時記憶ステップにて記憶された現製造期間の製造データの時間推移と、上記分類済みデータ記憶ステップにて記憶された各分類の製造データの時間推移とを比較して、類似性を求めることにより、異常を検出する異常判定ステップと
を備え、
上記異常判定ステップでは、
上記製造データ同士の時間推移の類似度を算出する際、
各分類に属する異常と判定された製造データを、上記分類済みデータ記憶ステップより取得し、
上記現製造期間の製造データを、時間推移の特徴から時間間隔で分割し、
この分割されたそれぞれの区間に対して、上記現製造期間の製造データの時間推移と、上記異常と判定された製造データの時間推移との変化傾向に対する類似度を算出し、
この算出した類似度の中から最大の類似度を求めることを特徴とする異常判定方法。 A collection step for collecting manufacturing data from the manufacturing equipment in time series;
Temporary storage step for sequentially storing the manufacturing data collected at the collecting step at each time in a predetermined manufacturing period;
The classified data storage that is the manufacturing data collected in the collecting step and stores the manufacturing data of the plurality of manufacturing periods in the past as a group of manufacturing data having similar time transition trends in the manufacturing period. Steps,
By comparing the time transition of the manufacturing data of the current manufacturing period stored in the temporary storage step with the time transition of the manufacturing data of each classification stored in the classified data storage step, and obtaining similarity With an abnormality determination step for detecting an abnormality,
In the abnormality determination step,
When calculating the similarity of the time transition between the manufacturing data,
Manufacturing data determined to be abnormal belonging to each classification is acquired from the above classified data storage step,
The production data for the current production period is divided at time intervals from the characteristics of time transition,
For each of the divided sections, calculate the degree of similarity with respect to a change trend between the time transition of the manufacturing data in the current manufacturing period and the time transition of the manufacturing data determined to be abnormal.
An abnormality determination method characterized in that a maximum similarity is obtained from the calculated similarities.
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