JP2011243118A - 監視診断装置および監視診断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】異常監視処理部2は、センサデータ収集処理部1により監視対象装置8の複数のセンサ81から収集されたセンサデータを、状態モード遷移点検出処理部21で検出された状態モード遷移点に基づき複数の状態モード別センサデータに分割し、さらに、その分割されたセンサデータを、データ項目グループ分類処理部23により複数のグループに分類する。そして、各状態モードおよびグループごとに、各センサデータを過去の統計データと比較することによって、その異常を検知する。また、原因診断処理部3は、その異常の検知前と検知時それぞれについて、各状態モードおよびグループごとの各センサデータ同士の相関係数によりセンサデータ間およびグループ間のリンクモデルを構築し、異常検知前のリンクモデルと異常検知時のリンクモデルとの差分に基づき、異常原因を診断する。
【選択図】図1
Description
一般に、装置の状態は、故障以外の要因によっても変化する。装置には、連続定常稼働しているもの以外に、工場や店舗の操業に合わせて、始動、定常運転、停止の運転サイクルを繰り返すものがある。このサイクル運転装置では、始動と停止の過渡状態において状態変化が発生する。また、連続定常稼働している装置であっても、定期メンテナンスのときには停止し、メンテナンス終了後に始動するため状態変化が発生する。従来技術では、このような状態変化をも捉えて異常(異常兆候)発生と報告していた、すなわち、虚報が発報されるという問題があった。
また、異常状態が検知されたときには、その異常状態の原因を診断する必要がある。その場合、診断の対象となる計測データの項目数(設置センサ数)が多くなると、原因診断の精度が低下する、あるいは、原因診断に長時間を要するという問題が生じる。とくに、エネルギー変換装置などにおいては、その装置を構成するほとんどの部品についての計測データがエネルギー変換の目的のために連動して変化するため、その連動関係を解析することが困難になり、データ項目数が多くなればなるほど、その中から真の原因を絞り込むことが困難になるという問題があった。
図1は、本発明の実施形態に係る異常監視・診断装置の構成の例およびその異常監視・診断装置が適用される全体のシステムの概略構成の例を示した図である。
続いて、図2および図1を参照して、異常監視処理部2および原因診断処理部3における処理の概要について説明するとともに、その後、図3以下の図を用いて、図2における各処理の詳細内容について説明する。ここで、図2は、異常監視処理部2および原因診断処理部3における異常監視・診断処理の概略処理フローの例を示した図である。
状態モード遷移点検出処理は、状態モード遷移点検出処理部21における処理であり、センサデータ収集処理部1によって収集され、センサデータDB11に蓄積された各センサデータについて、状態モード遷移点を検出する処理である。以下、図3および図4を参照して、状態モード遷移点検出処理の詳細について説明する。ここで、図3は、状態モード遷移点検出処理の詳細な処理フローの例を示した図、図4は、監視対象装置8の始動時および停止時のセンサデータの時間推移の例を示した図である。
状態モード別センサデータ抽出処理は、状態モード別センサデータ抽出処理部22における処理であり、状態モード遷移点DB51に記録された状態モード遷移点の時刻情報を用いて、センサデータDB11に蓄積された各センサデータを時系列方向の始動、運転、停止の各状態モード別に切り出し、状態モード別センサデータ記憶部52に格納する処理である。
データ項目グループ分類処理は、データ項目グループ分類処理部23における処理であり、センサデータのデータ項目を複数のグループに分類する処理である。すなわち、複数のセンサデータのデータ項目の中から、そのデータ項目で識別されるセンサデータの挙動の相互の関連性が大きいもの同士を集めてグループ化する処理である。
過渡状態異常判定処理は、過渡状態異常判定処理部24における処理であり、状態モード別センサデータ記憶部52に格納された状態モード別のセンサデータ(図8の例では、始動データおよび停止データ)に基づき、過渡状態における異常の有無を判定する処理である。また、定常状態異常判定処理は、定常状態異常判定処理部25における処理であり、状態モード別センサデータ記憶部52に格納された状態モード別のセンサデータ(図8の例では、運転データ)に基づき、定常状態における異常の有無を判定する処理である。
リンクモデル構築処理は、リンクモデル構築処理部31における処理であり、グループごとの過渡状態多変量データおよび定常状態多変量データを用いて、グループ内におけるデータ項目間の相互関係を表したリンクモデル、および、グループ間の相互関係を表したリンクモデルを構築する処理である。
異常原因推定処理は、異常原因推定処理部32における処理であり、前記のリンクモデル構築処理で構築された異常差分リンクモデルに基づき、当該異常の原因を推定する処理である。図13において、矢印は、原因と結果を結びつける情報であるから、CPUは、その矢印の上流側のデータ項目またはグループをトレースすることによって、異常の発生源を求めることができる。
以上、本発明の実施の形態によれば、異常監視・診断装置100は、監視対象装置8の状態モード(始動過渡状態、運転定常状態、停止過渡状態)の遷移点を検出して、センサ81から得られるセンサデータを、状態モード別に抽出して異常の判定を行うため、状態モード別に適切な異常判定基準を設定することができる。さらに、センサデータを識別するデータ項目を、グループに分類することにより、グループごとに適切な異常の判定基準を管理できるようになる。従って、本実施形態では、異常判定の精度を向上することができ、異常を発生初期の段階で見逃すことなく検知できる。また、その判定基準が適切かつ高精度であるため、正常状態を異常と判定する誤報の発生を防止することができる。
以上に説明した実施形態では、監視対象装置8として熱電併給装置に代表されるエネルギー変換装置を想定してきたが、本発明が適用可能な装置は、熱電併給装置などのエネルギー変換装置に限定されるものではない。
2 異常監視処理部(第2の処理部)
3 原因診断処理部(第3の処理部)
4 監視・診断情報出力処理部
5 記憶部
6 保守支援装置
7 通信ネットワーク
8 監視対象装置
11 センサデータDB
21 状態モード遷移点検出処理部
22 状態モード別センサデータ抽出処理部
23 データ項目グループ分類処理部
24 過渡状態異常判定処理部
25 定常状態異常判定処理部
31 リンクモデル構築処理部
32 異常原因推定処理部
41 表示部
42 異常検知初動管理者
51 状態モード遷移点DB
52 状態モード別センサデータ記憶部
53 グループ分類データ記憶部
54 過渡状態多変量データ記憶部
55 定常状態多変量データ記憶部
61 表示部
62 保守作業者
81 センサ
82 BOM
83 デンドログラム
84 クラスタ階層しきい値
85 分割されたデンドログラム
91 むだ時間遅れ
92 むだ時間遅れ異常
93 過渡振動異常
100 異常監視・診断装置(監視診断装置)
Claims (8)
- 複数の部品で構成された監視対象装置から、前記複数の部品のそれぞれの物理状態の時間推移を表す時系列物理量を収集する第1の処理部と、
前記第1の処理部によって収集された前記複数の部品の時系列物理量を用いて、前記監視対象装置における異常を検知する第2の処理部と、
前記異常の原因を診断する第3の処理部と、
を含んで構成された監視診断装置であって、
前記第2の処理部は、
前記複数の部品の時系列物理量を識別するデータ項目を複数のグループに分類するデータ項目グループ分類処理と、
前記分類したグループごとに、そのグループに属するデータ項目で識別される前記部品の時系列物理量と当該部品の時系列物理量の統計データとに基づき、異常判定を行う異常判定処理と、
を実行し、
前記第3の処理部は、
前記分類したグループごとに、そのグループに属するデータ項目で識別される前記部品の時系列物理量相互の依存関係を表したデータ項目間リンクモデルと、前記グループの代表値相互の依存関係を表したグループ間リンクモデルと、からなるリンクモデルを構築するリンクモデル構築処理と、
前記異常判定処理で異常が検知される前の前記部品の時系列物理量に基づき構築されたリンクモデルと、前記異常判定処理で異常が検知されたときの前記部品の時系列物理量に基づき構築されたリンクモデルと、の差分リンクモデルに基づき、前記異常の原因を推定する異常原因推定処理と、
を実行すること
を特徴とする監視診断装置。 - 前記第2の処理部は、さらに、
前記複数の部品の時系列物理量それぞれについて、その時系列物理量の状態モードの遷移点を検出する状態モード遷移点検出処理と、
前記検出した遷移点に基づき、前記部品の時系列物理量をそれぞれの状態モードごとに分割するとともに、その分割したそれぞれの前記部品の時系列物理量を状態モード別の時系列物理量として抽出する状態モード別時系列物理量抽出処理と、
を実行し、
前記リンクモデル構築処理および前記異常判定処理を、前記状態モード別時系列物理量抽出処理によって抽出された状態モード別の時系列物理量それぞれに対して実行し、
前記第3の処理部は、
前記リンクモデル構築処理および前記異常原因推定処理を、前記状態モード別時系列物理量抽出処理によって抽出された状態モード別の時系列物理量それぞれに対して実行すること
を特徴とする請求項1に記載の監視診断装置。 - 前記状態モード遷移点検出処理によって区分される状態モードは、始動中期間および停止中期間の過渡状態と、運転中期間の定常状態であること
を特徴とする請求項2に記載の監視診断装置。 - 前記リンクモデル構築処理において、2つのデータ項目または2つのグループ間の相互依存関係の有無を、それぞれのデータ項目で指定される時系列物理量同士、または、それぞれのグループの代表値同士の偏相関係数に基づき、判定すること
を特徴とする請求項1に記載の監視診断装置。 - 複数の部品で構成された監視対象装置から、前記複数の部品のそれぞれの物理状態の時間推移を表す時系列物理量を収集する第1の処理部と、
前記第1の処理部によって収集された前記複数の部品の時系列物理量を用いて、前記監視対象装置における異常を検知する第2の処理部と、
前記異常の原因を診断する第3の処理部と、
を含んで構成された監視診断装置における監視診断方法であって、
前記第2の処理部は、
前記複数の部品の時系列物理量を識別するデータ項目を複数のグループに分類するデータ項目グループ分類処理と、
前記分類したグループごとに、そのグループに属するデータ項目で識別される前記部品の時系列物理量と当該部品の時系列物理量の統計データとに基づき、異常判定を行う異常判定処理と、
を実行し、
前記第3の処理部は、
前記分類したグループごとに、そのグループに属するデータ項目で識別される前記部品の時系列物理量相互の依存関係を表したデータ項目間リンクモデルと、前記グループの代表値相互の依存関係を表したグループ間リンクモデルと、からなるリンクモデルを構築するリンクモデル構築処理と、
前記異常判定処理で異常が検知される前の前記部品の時系列物理量に基づき構築されたリンクモデルと、前記異常判定処理で異常が検知されたときの前記部品の時系列物理量に基づき構築されたリンクモデルと、の差分リンクモデルに基づき、前記異常の原因を推定する異常原因推定処理と、
を実行すること
を特徴とする監視診断方法。 - 前記第2の処理部は、さらに、
前記複数の部品の時系列物理量それぞれについて、その時系列物理量の状態モードの遷移点を検出する状態モード遷移点検出処理と、
前記検出した遷移点に基づき、前記部品の時系列物理量をそれぞれの状態モードごとに分割するとともに、その分割したそれぞれの前記部品の時系列物理量を状態モード別の時系列物理量として抽出する状態モード別時系列物理量抽出処理と、
を実行し、
前記リンクモデル構築処理および前記異常判定処理を、前記状態モード別時系列物理量抽出処理によって抽出された状態モード別の時系列物理量それぞれに対して実行し、
前記第3の処理部は、
前記リンクモデル構築処理および前記異常原因推定処理を、前記状態モード別時系列物理量抽出処理によって抽出された状態モード別の時系列物理量それぞれに対して実行すること
を特徴とする請求項5に記載の監視診断方法。 - 前記状態モード遷移点検出処理によって区分される状態モードは、始動中期間および停止中期間の過渡状態と、運転中期間の定常状態であること
を特徴とする請求項6に記載の監視診断方法。 - 前記リンクモデル構築処理において、2つのデータ項目または2つのグループ間の相互依存関係の有無を、それぞれのデータ項目で指定される時系列物理量同士、または、それぞれのグループの代表値同士の偏相関係数に基づき、判定すること
を特徴とする請求項5に記載の監視診断方法。
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