JP2016045852A - Abnormality diagnostic device and abnormality diagnostic method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械設備の異常を診断する異常診断装置及び異常診断方法に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis apparatus and an abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in a mechanical facility.
建設機械、医療機器、風力・太陽光や火力などの発電設備、水処理、プラント等の各種の機械設備において、機械設備の異常による稼働率低下や、性能や品質の劣化による最終仕様の未達、信頼性の不足など、顧客への悪影響を未然に防止するため、定期保守が行われている。しかしながら、定期保守を実施していても、故障による機械設備のダウンや性能の劣化は避けられず、機械設備に付加したセンサのデータに基づく異常の早期発見(異常予兆検知)が重要になってきている。 Construction machinery, medical equipment, power generation facilities such as wind power, solar power, and thermal power generation, water treatment, and various other mechanical equipment such as plants have failed to meet the final specifications due to lower operating rates due to abnormalities in mechanical equipment and performance and quality deterioration. Regular maintenance is performed to prevent adverse effects on customers such as lack of reliability. However, even if regular maintenance is carried out, it is inevitable that the machine equipment will be down or the performance will deteriorate due to a failure. Early detection of abnormality (detection of abnormal signs) based on the sensor data attached to the machine equipment will become important. ing.
しかし、多くのセンサデータや膨大な機械設備情報、保守履歴情報があるなかで、機械設備の状態を把握し、あとどれくらい故障しないで稼働可能なのか(設備の稼働継続可能時間)を予測することは、設計及び現場の両知識と、多くのデータ解析を必要とし、難易度が高く困難を伴うものであった。 However, in the presence of a large amount of sensor data, a large amount of machine equipment information, and maintenance history information, it is necessary to grasp the state of the machine equipment and predict how much it can operate without any further failure (the time that the equipment can be operated continuously). Requires both design and field knowledge and a lot of data analysis, and is difficult and difficult.
例えば、特許文献1には、機械設備から取得した多次元のセンサデータにガウシアンプロセス、k−NN(k-Nearest Neighbor)法、粒子フィルタ法などを適用して、当該機械設備の異常測度を推定し、更にはRUL(Remaining Useful Life)を推定する異常診断手法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a Gaussian process, a k-NN (k-Nearest Neighbor) method, a particle filter method, and the like are applied to multidimensional sensor data acquired from a mechanical facility to estimate an abnormal measure of the mechanical facility. Furthermore, an abnormality diagnosis method for estimating RUL (Remaining Useful Life) is disclosed.
しかしながら、機械設備の状態は時々刻々と変化するため、例えば、特許文献1に開示されたように、保守作業を行うごとに診断するのでは、異常測度の推定やRULの推定などの異常診断を、十分な信頼性で行うことが難しい場合がある。
そこで、本発明は、機械設備の異常診断を、優れた信頼性で行うことができる異常診断装置及び異常診断方法を提供することを課題とする。
However, since the state of the mechanical equipment changes from moment to moment, for example, as disclosed in Patent Document 1, if diagnosis is performed every time maintenance work is performed, abnormality diagnosis such as estimation of an abnormality measure or estimation of RUL is performed. It may be difficult to do with sufficient reliability.
Then, this invention makes it a subject to provide the abnormality diagnosis apparatus and abnormality diagnosis method which can perform abnormality diagnosis of a mechanical installation with the outstanding reliability.
前記課題を解決するために、本発明の異常診断装置は、機械設備の異常を診断する異常診断装置であって、前記機械設備に設置した複数のセンサからのセンサデータを時系列データとして取得する時系列データ取得部と、前記時系列データを学習データとした統計的手法により、前記機械設備の正常状態からの乖離の大きさを示す指標である異常測度を算出する異常測度算出部と、過去に取得した前記時系列データに基づいて算出した前記異常測度の推移を、多項式により近似した近似式を算出する近似式算出部と、前記近似式を用いて、将来の所定の時点までの異常測度を推定する異常測度推定部と、を備え、前記時系列データ取得部によって前記時系列データを取得するごとに、前記異常測度算出部によって前記最新の時系列データについての異常測度を算出し、前記近似式算出部によって前記最新の時系列データについての異常測度を前記推移に加えた前記近似式を算出し、前記異常測度推定部によって前記近似式を用いて将来の異常測度を推定するように構成される。 In order to solve the above-mentioned problem, the abnormality diagnosis apparatus of the present invention is an abnormality diagnosis apparatus for diagnosing abnormality of a mechanical facility, and acquires sensor data from a plurality of sensors installed in the mechanical facility as time series data. A time series data acquisition unit, a statistical method using the time series data as learning data, an abnormality measure calculation unit that calculates an abnormality measure that is an index indicating a magnitude of deviation from a normal state of the mechanical equipment, and a past An approximate expression calculation unit that calculates an approximate expression that approximates a transition of the abnormal measure calculated based on the time-series data acquired by using a polynomial, and an abnormal measure up to a predetermined time in the future using the approximate expression Each time the time series data is acquired by the time series data acquisition unit, the latest time series data is obtained by the abnormality measure calculation unit. And calculating the approximate expression obtained by adding the abnormal measure for the latest time series data to the transition by the approximate expression calculating unit, and using the approximate expression by the abnormal measure estimating unit in the future. An anomaly measure is configured to be estimated.
本発明によれば、信頼性に優れた異常診断を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform abnormality diagnosis with excellent reliability.
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は適宜に省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is appropriately omitted.
本発明の実施形態に係る異常診断装置は、工場、商業施設、工事現場、病院などで使用される機械設備の稼働率を維持・向上するため、機械設備の状態を示す指標である異常測度を把握して、異常診断のための情報を提供するものである。そのために、診断対象となる機械設備からセンサデータ、又はセンサデータに加えて、稼働情報、イベント情報、設備負荷、作業報告書などに関する情報を取得し、取得した情報を用いて、現在から将来にかけての機械設備の異常測度を推定し、更には機械設備の稼働継続可能時間(RUL;余寿命)を推定する。 The abnormality diagnosis apparatus according to the embodiment of the present invention has an abnormality measure that is an index indicating the state of mechanical equipment in order to maintain and improve the operation rate of mechanical equipment used in factories, commercial facilities, construction sites, hospitals, and the like. Understand and provide information for abnormality diagnosis. Therefore, in addition to sensor data or sensor data from the machine equipment to be diagnosed, information related to operation information, event information, equipment load, work reports, etc. is acquired, and the acquired information is used from now to the future. The abnormal measure of the machine equipment is estimated, and further the operation continuation time (RUL; remaining life) of the machine equipment is estimated.
[異常診断装置の構成]
まず、図1を参照して、本実施形態に係る異常診断装置1の構成について説明する。
図1に示すように、異常診断装置1は、時系列データ取得部10と、時系列データ記憶部11と、異常測度算出部12と、近似式算出部13と、異常測度推定部14と、RUL算出部(稼働継続可能時間算出部)15と、異常予兆検知部16と、出力部17と、センサデータ抽出部18と、参照期間設定部19とを備えて構成されている。
[Configuration of abnormality diagnosis device]
First, the configuration of the abnormality diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the abnormality diagnosis apparatus 1 includes a time series
時系列データ取得部10は、インターネット網などを介して、診断対象である機械設備から出力される多次元のセンサデータを取得する手段である。センサデータは、取得時刻(又はセンサで測定された時刻)と対応付けられた時系列データとして取り扱われる。時系列データ取得部10は、取得した最新の、すなわち現在の時系列データを取得するごとに、時系列データ記憶部11に順次に記憶させることで蓄積する。
なお、現在の時系列データについては、時系列データ取得部10から異常測度算出部12に直接出力するようにしてもよい。
The time-series
Note that the current time series data may be output directly from the time series
時系列データ記憶部11は、時系列データ取得部10から入力された時系列データを記憶するものである。また、時系列データ記憶部11に記憶される時系列データは、異常測度算出部12及びセンサデータ抽出部18によって、過去及び現在の時系列データとして適宜に参照される。
The time series
なお、時系列データ記憶部11に、新たに取得した時系列データを追加する場合は、不図示の評価手段によって、データとしての妥当性(異常ではないこと、既に時系列データ記憶部11に格納されているデータとの類似性)を評価した後に蓄積され、正常状態における過去の時系列データとして活用できる形態になっている。
また、診断対象となる機械設備が複数である場合は、時系列データは、診断対象の単位となる各機械設備に対応付けて記憶される。
When newly acquired time-series data is added to the time-series
Further, when there are a plurality of machine facilities to be diagnosed, the time series data is stored in association with each machine facility to be a unit to be diagnosed.
時系列データ記憶部11に記憶される時系列データには、センサデータの他に、環境データとしてイベントデータ、稼働データ、負荷データ、保守履歴データなどが含まれるようにしてもよい。これらのデータは、何れもそれぞれが取得された時刻に対応付けられている。
The time series data stored in the time series
ここで、イベントデータとは、機械設備の運転状態を示すものであり、例えば、機械設備の起動や停止などの運転パターンの制御状態を示すものである。
稼働データとは、機械設備の運転時間や操作時間などの稼働時間やその累積時間を示すものである。例えば、ショベルなどでは、走行時間や旋回動作の時間などの動作の詳細時間が該当する。
負荷データとは、機械設備にかかる負荷状態を示すものであり、例えば、エンジンにかかる負荷の状況や燃費、医療設備における患者数、工作機械における被加工物の硬さなどが該当する。
保守履歴データとは、機械設備に関して過去の故障内容、部品交換などの作業履歴を示すものであり、保守作業として行われた作業項目のリストが含まれている。
Here, the event data indicates the operation state of the machine facility, and indicates, for example, the control state of the operation pattern such as starting and stopping of the machine facility.
The operation data indicates an operation time such as an operation time and an operation time of the mechanical equipment and its accumulated time. For example, in the case of an excavator or the like, the detailed time of the operation such as the traveling time or the time of the turning operation corresponds.
The load data indicates the load state applied to the machine equipment, and corresponds to, for example, the load state and fuel consumption applied to the engine, the number of patients in the medical equipment, the hardness of the workpiece in the machine tool, and the like.
The maintenance history data indicates work history such as past failure contents and parts replacement with respect to the mechanical equipment, and includes a list of work items performed as maintenance work.
異常測度算出部12は、時系列データ記憶部11に記憶されている現在及び過去の時系列データを参照して、この時系列データを学習データとした統計的手法により、機械設備の正常状態からの乖離の大きさを示す指標である異常測度を算出するものである。また、異常測度算出部12は、センサデータ抽出部18から異常測度を算出する際に用いるセンサデータの種別を入力して、当該特定の種別のセンサデータからなる多次元センサデータを用いて異常測度を算出する。異常測度算出部12は、算出した異常測度を近似式算出部13、異常予兆検知部16及び参照期間設定部19に出力する。また、異常測度算出部12は、算出した異常測度を時系列データとして不図示の記憶手段に蓄積しておき、近似式算出部13などからの要求に応じた期間についての異常測度の時系列データを出力するように構成してもよい。
The anomaly
また、異常測度算出部12は、図2に示すように、第1異常測度算出部121と、第2異常測度算出部122と、異常測度統合部123と、フィルタ処理部124とを備えている。第1異常測度算出部121及び第2異常測度算出部122は、互いに異なる手法により異常測度を算出するものである。第1異常測度算出部121及び第2異常測度算出部122は、それぞれが算出した異常測度を異常測度統合部123に出力する。
異常測度を算出する手法としては、ベクトル量子化法や局所部分空間法などを用いることができる。これらの異常測度を算出する手法の説明については後記する。
In addition, as shown in FIG. 2, the abnormality
As a method for calculating the anomaly measure, a vector quantization method, a local subspace method, or the like can be used. A description of the method for calculating these anomaly measures will be given later.
なお、第1異常測度算出部121及び第2異常測度算出部122は、それぞれ、多次元のセンサデータをそのまま多次元ベクトルとして用いてもよいが、特徴変換を施した特徴量を用いるようにしてもよい。特徴変換の手法としては、例えば、主成分分析、独立成分分析、ウェーブレット変換などを用いることができる。特徴変換を施すことによって、時系列データの次元数を低減したり、異常測度の感度を向上させたりすることが可能となる。
Each of the first abnormality
異常測度統合部123は、第1異常測度算出部121及び第2異常測度算出部122から、それぞれが算出した異常測度を入力し、2つの異常測度を1つの値に統合して、フィルタ処理部124に出力する。
2つの異常測度を統合する方法としては、調和平均、加重平均などを用いることができる。特に、異なる手法によって算出された異常測度を、それぞれの異常測度の特性を損なわずに、かつ、それぞれの異常測度の特性が強調され過ぎないように統合するには、調和平均を用いることが好ましい。
The anomaly
As a method of integrating the two abnormal measures, a harmonic average, a weighted average, or the like can be used. In particular, it is preferable to use a harmonic average in order to integrate the anomaly measures calculated by different methods so as not to impair the characteristics of the respective anomaly measures and to not emphasize the characteristics of the respective anomaly measures. .
なお、異常測度を算出するために用いる手法は、2つに限定されるものではなく、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。また、3つ以上の手法で異常測度を算出する場合は、調和平均することで1つの値に統合することが好ましい。 Note that the method used to calculate the abnormality measure is not limited to two, and may be one or three or more. Moreover, when calculating an abnormality measure with three or more methods, it is preferable to integrate them into one value by harmonic averaging.
フィルタ処理部124は、異常測度統合部123から1つに統合された異常測度を入力し、異常診断の感度又は信頼性を向上させたり、ノイズを除去するために、時間軸方向に所定のフィルタ処理を施すものである。フィルタ処理部124によるフィルタ処理後の異常測度は、図1に示す近似式算出部13、異常予兆検知部16及び参照期間設定部19に出力される。
なお、本実施形態では、統合した異常測度にフィルタ処理を施すようにしたが、各手法により算出された異常測度にフィルタ処理を施した後に、統合するようにしてもよい。
The
In the present embodiment, the filtering process is performed on the integrated abnormality measure. However, the filtering process may be performed on the abnormality measure calculated by each method and then integrated.
フィルタ処理の方法としては、例えば、所定の時間幅についての移動平均を算出する移動平均フィルタや、所定の時間幅についての最小値を算出する最小値フィルタ、所定の時間幅についての最大値を算出する最大値フィルタなどを用いることができる。 Examples of filter processing methods include a moving average filter that calculates a moving average for a predetermined time width, a minimum value filter that calculates a minimum value for a predetermined time width, and a maximum value for a predetermined time width. A maximum value filter can be used.
フィルタ処理として最小値フィルタを用いた場合は、例えば、図5に示すように、上下に大きく振動しながら変化する異常測度の波形200が、図6に示すように、細かいピークの下限値を接続したような波形201に変換される。最小値フィルタを用いることで、ノイズの重畳によって異常測度が過大に評価されることを抑制することができる。このため、高い確度で異常診断を行うことができる。
また、フィルタ処理として最大値フィルタを用いた場合は、異常測度の最大値を逃さずに把握することができる。このため、高い感度で異常診断を行うことができる。
また、フィルタ処理として移動平均フィルタを用いた場合は、最大値フィルタと最小値フィルタとの中間的な特性の異常診断を行うことができる。
なお、これのらフィルタ処理において、フィルタサイズである時間幅は、異常測度の周波数特性や異常測度に含まれるノイズ成分の周波数特性などに応じて、適宜に定めることができる。
When the minimum value filter is used as the filter processing, for example, as shown in FIG. 5, the
Further, when the maximum value filter is used as the filter processing, the maximum value of the abnormality measure can be grasped without missing. For this reason, abnormality diagnosis can be performed with high sensitivity.
In addition, when a moving average filter is used as the filter processing, an abnormality diagnosis of characteristics intermediate between the maximum value filter and the minimum value filter can be performed.
In these filter processes, the time width as the filter size can be appropriately determined according to the frequency characteristic of the abnormal measure, the frequency characteristic of the noise component included in the abnormal measure, and the like.
ここで、異常測度を算出する2つの手法について、例として説明する。
本実施形態では、何れの手法においても、診断対象である機械設備が正常に稼働している間にセンサで測定することで得られた時系列データ(以下、「正常データ」ともいう)を用いるものである。
なお、前記したように、センサデータを特徴変換した特徴量の時系列データを用いるようにしてもよい。
Here, two methods for calculating the abnormality measure will be described as examples.
In this embodiment, in any method, time-series data (hereinafter, also referred to as “normal data”) obtained by measuring with a sensor while the mechanical equipment to be diagnosed is operating normally is used. Is.
Note that, as described above, time-series data of feature amounts obtained by performing feature conversion on sensor data may be used.
(ベクトル量子化法)
まず、図3を参照して、ベクトル量子化法について説明する。
ベクトル量子化法においては、正常データを学習データとして予めクラスタリングをしておき、診断対象となる現在の時系列データ(以下、「診断データ」ともいう)と、当該診断データが所属するクラスタとの距離に基づいて異常測度を算出するものである。
ベクトル量子化法によれば、予め生成したクラスタを用いることで、高速に、また安定した精度で異常測度を算出することができる。
(Vector quantization method)
First, the vector quantization method will be described with reference to FIG.
In the vector quantization method, normal data is clustered in advance as learning data, and current time-series data to be diagnosed (hereinafter also referred to as “diagnostic data”) and a cluster to which the diagnostic data belongs An anomaly measure is calculated based on the distance.
According to the vector quantization method, an abnormal measure can be calculated at high speed and with stable accuracy by using a cluster generated in advance.
クラスタリングの方法としては、例えば、k平均法を用いることができる。また、診断データが所属するクラスタの判定には、例えば、k−NN法を用いることができる。
図3に示すように、学習データが、クラスタA(黒丸「●」で示した学習データをメンバxAとするクラスタ)とクラスタB(黒四角「■」で示した学習データをメンバxBとするクラスタ)とにクラスタリングされているとする。k−NN法によれば、図3に破線の円で示したように、まず、診断データqの最近傍のk個(図3の例では5個)のメンバxA,xBを抽出する。そして、各クラスタについて抽出されたメンバ数を計数して、抽出されたメンバ数の最も多いクラスタが、診断データqの所属クラスタであると判定する。図3に示した例では、クラスタBの所属するメンバxBが3個と最も多く抽出されたため、診断データqの所属クラスタはクラスタBと判定される。
As a clustering method, for example, a k-average method can be used. In addition, for example, a k-NN method can be used to determine a cluster to which diagnostic data belongs.
As shown in FIG. 3, the learning data includes a cluster A (a cluster in which the learning data indicated by a black circle “●” is a member x A ) and a cluster B (a learning data indicated by a black square “■” is a member x B ). Cluster). According to the k-NN method, as indicated by a broken-line circle in FIG. 3, first, k members (5 in the example of FIG. 3) xA, xB in the nearest vicinity of the diagnostic data q are extracted. Then, the number of members extracted for each cluster is counted, and the cluster with the largest number of extracted members is determined to be the cluster to which the diagnostic data q belongs. In the example shown in FIG. 3, since the members x B belonging cluster B is most extracted three and, cluster membership diagnostic data q is determined as the cluster B.
異常測度は、診断データqと所属クラスタであるクラスタBの代表値c(例えば、所属メンバの重心を用いることができる)との距離dを用いて算出することができる。
なお、異常測度は、診断データqと所属クラスタの代表値cとの距離dをそのまま用いてもよいが、正規化することが好ましい。ここで正規化は、距離dを、所属クラスタの広がりを示す半径で除することで行うことができる。クラスタの半径は、特に限定されるものではないが、例えば、代表値cから各メンバまでの距離の平均値、代表値cから最遠に位置するメンバまでの距離、メンバの標準偏差又は標準偏差を定数倍したもの、などを用いることができる。
The abnormality measure can be calculated by using a distance d between the diagnosis data q and the representative value c of the cluster B that is the belonging cluster (for example, the center of gravity of the belonging member can be used).
The anomaly measure may use the distance d between the diagnostic data q and the representative value c of the belonging cluster as it is, but is preferably normalized. Here, the normalization can be performed by dividing the distance d by a radius indicating the spread of the belonging cluster. The radius of the cluster is not particularly limited. For example, the average value of the distance from the representative value c to each member, the distance from the representative value c to the farthest member, the standard deviation or standard deviation of the members Can be used that is a constant multiple of.
なお、診断データqの所属クラスタの判定は、k−NN法に限定されるものではない。例えば、診断データqと各クラスタの代表値cとの距離が最も近いクラスタを所属クラスタであると判定することもできる。 The determination of the cluster to which the diagnostic data q belongs is not limited to the k-NN method. For example, the cluster having the shortest distance between the diagnostic data q and the representative value c of each cluster can be determined as the belonging cluster.
(局所部分空間法)
次に、図4を参照して、局所部分空間法について説明する。
局所部分空間法では、診断データqの最近傍のk個の正常データを抽出し、診断データqから、抽出されたk個の正常データで定められる(k−1)次元の部分空間へ降ろした垂線の長さに基づいて異常測度を算出するものである。
局所部分空間法によれば、蓄積された正常データから、診断データに類似する正常データを抽出して用いるため、機械設備の状態変化が激しい場合でも、精度を保った異常測度の算出が可能である。
(Local subspace method)
Next, the local subspace method will be described with reference to FIG.
In the local subspace method, k normal data nearest to the diagnostic data q are extracted, and are lowered from the diagnostic data q to a (k−1) -dimensional subspace defined by the extracted k normal data. An anomaly measure is calculated based on the length of the perpendicular.
According to the local subspace method, normal data similar to diagnostic data is extracted from the accumulated normal data and used. Therefore, even when the state of machine equipment changes drastically, it is possible to calculate an abnormal measure with high accuracy. is there.
図4に示した例では、k=3として、3個の正常データx1,x2,x3が抽出されている。ここで、3個の正常データで定められる2次元の部分空間SSは平面である。そして、診断データqから部分空間SSに降ろした垂線の足Xbまでの距離dを算出する。異常測度は、当該距離dをそのまま用いてもよいが、正規化することが好ましい。ここで正規化は、例えば、距離dを抽出したk個の正常データの標準偏差で除することで行うことができる。 In the example shown in FIG. 4, three normal data x 1 , x 2 , x 3 are extracted with k = 3. Here, the two-dimensional subspace SS defined by the three normal data is a plane. Then, the distance d from the diagnostic data q to the foot Xb of the perpendicular drawn down to the partial space SS is calculated. The anomaly measure may use the distance d as it is, but is preferably normalized. Here, normalization can be performed, for example, by dividing the distance d by the standard deviation of k normal data extracted.
なお、本実施形態では、例えば、第1異常測度算出部121がベクトル量子化法を用い、第2異常測度算出部122が局所部分空間法を用いて、それぞれ前記した手順で異常測度を算出する。
In the present embodiment, for example, the first anomaly
図1に戻って、異常診断装置1の構成について説明を続ける。
近似式算出部13は、異常測度算出部12から入力した過去及び現在の異常測度(フィルタ処理部124によってフィルタ処理を施された異常測度)を用いて、当該異常測度の推移を示す多項式による近似式を算出するものである。また、近似式算出部13は、参照期間設定部19から、近似式を算出する際に参照する異常測度の時系列データの参照期間についての情報を入力する。近似式算出部13は、当該情報で指示された参照期間の異常測度の時系列データにフィットする近似式を算出する。ここで、近似式を算出するとは、近似式である多項式の各係数を算出することである。また、近似式算出部13は、算出した近似式を、異常測度推定部14に出力する。
更にまた、近似式算出部13は、近似式の係数の誤差についても算出することが好ましい。これによって、近似式の信頼性を、誤差の大きさで示すことができる。近似式算出部13が係数の誤差を算出する場合は、当該係数の誤差も異常測度推定部14に出力する。
Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the abnormality diagnosis apparatus 1 will be continued.
The approximate
Furthermore, it is preferable that the approximate
なお、近似式である多項式の次数は特に限定されるものではなく、1次以上の多項式を用いことができる。また、多項式の次数を、オペレータからの指示に応じて適宜に選択可能なように構成してもよい。例えば、図6に示すように、異常測度の推移(実線で示した波形201)と選択した次数の近似式を用いて描画した曲線(破線で示した波形202)とを表示装置や印刷装置などにグラフ表示して、オペレータが当該グラフ表示された異常測度の推移を示す曲線にフィットする適切な次数が決まるまで、次数の選択と近似式の再計算とを繰り返すことができるようにしてもよい。
Note that the order of the polynomial that is an approximate expression is not particularly limited, and a polynomial of the first order or higher can be used. Further, the degree of the polynomial may be configured to be appropriately selected according to an instruction from the operator. For example, as shown in FIG. 6, a transition of an abnormal measure (a
ここで、異常測度の多項式近似について、3次関数で近似する場合を例に説明する。
異常測度をy、時刻をxとしたとき、異常測度yは、時刻xの3次関数として、係数a,b,c,dを用いて式(1)のように表すことができる。
y=ax3+bx2+cx+d ・・・(1)
係数a,b,c,dは、実測データである(x,y)の時系列データを用いて、最小二乗法を適用することで算出することができる。多項式の次数が1次、2次又は4次以上の場合も、係数の数が増減するが、最小二乗法により算出することができる。
Here, the case of approximating a polynomial approximation of an abnormal measure by a cubic function will be described as an example.
When the anomaly measure is y and the time is x, the anomaly measure y can be expressed as Equation (1) using coefficients a, b, c, and d as a cubic function of the time x.
y = ax 3 + bx 2 + cx + d (1)
The coefficients a, b, c, and d can be calculated by applying the least square method using time series data of (x, y) that is actually measured data. When the degree of the polynomial is first order, second order or fourth order or more, the number of coefficients increases or decreases, but can be calculated by the least square method.
また、係数a,b,c,dの各最確値についての誤差は、測定値である(x,y)の近似式からの誤差の分布から統計的な手法で求めることができる。すなわち、x,yの近似式からの誤差が正規分布に従うと仮定した場合に、x,yの誤差の標準偏差などから、係数a,b,c,dについて、標準誤差を算出することができる。 Moreover, the error about each most probable value of the coefficients a, b, c, and d can be obtained by a statistical method from the distribution of errors from the approximate expression of (x, y) that is a measured value. That is, when it is assumed that the error from the approximate expression of x, y follows a normal distribution, the standard error can be calculated for the coefficients a, b, c, d from the standard deviation of the error of x, y. .
更に簡単な例として、異常測度yを、時刻xの1次関数で近似する場合について説明する。この場合は、近似式は、係数a,bを用いて、式(2)のように表すことができる。
y=ax+b ・・・(2)
また、係数a,bは、次のような手順で算出される。すなわち、測定値の個数をNとし、x,yについての個々の実測値を、添字iを用いて、yi,xiのように表し、測定値xiにほとんど誤差がないと仮定すると、係数a,bは、それぞれ式(3.1),式(3.2)のように表され、更に、係数a,bの標準誤差σa,σbは、式(4.3)で表されるyの誤差の標準偏差σyを用いて、それぞれ式(4.1),式(4.2)のように表される。
As a simple example, a case where the anomaly measure y is approximated by a linear function at time x will be described. In this case, the approximate expression can be expressed as Expression (2) using the coefficients a and b.
y = ax + b (2)
The coefficients a and b are calculated by the following procedure. That is, assuming that the number of measured values is N and individual measured values for x and y are expressed as y i and x i using the subscript i, and the measured value x i has almost no error. The coefficients a and b are respectively expressed as Expression (3.1) and Expression (3.2), and the standard errors σ a and σ b of the coefficients a and b are expressed as Expression (4.3). Using the standard deviation σ y of the error of y , they are expressed as Equation (4.1) and Equation (4.2), respectively.
異常測度推定部14は、近似式算出部13から近似式として多項式の係数及び係数の誤差を入力し、当該近似式を用いて、現時点から将来にかけての所定の期間を推定期間(図7では、時刻t0から時刻t2までの期間)とし、将来の異常測度を推定する。ここで、将来の異常測度を推定するとは、例えば、近似式として前記した式(1)を用いた場合は、係数a,b,c,dと、推定期間について適宜な間隔(例えば、時系列データのサンプリングと同じ間隔)で、各時刻xについての異常測度yを算出することである。異常測度推定部14は、推定期間について算出した異常測度を、RUL算出部15及び出力部17に出力する。
The
なお、異常測度の推定期間は、予め定められた一定の長さの期間であってもよく、オペレータにより、キーボードやポインティングデバイスなどの適宜な入力手段を用いて指定されるようにしてもよい。 Note that the estimation period of the abnormality measure may be a predetermined period, or may be designated by an operator using appropriate input means such as a keyboard or a pointing device.
RUL算出部(稼働継続可能時間算出部)15は、異常測度推定部14から推定期間について算出された異常測度を入力して、当該推定期間の異常測度の推移に基づいて、RUL(稼働継続可能時間)を算出する。RUL算出部15は、算出したRULを、出力部17に出力する。
The RUL calculation unit (operation continuation possible time calculation unit) 15 inputs the abnormality measure calculated for the estimation period from the abnormality
ここで、図7を参照して、RULを算出する方法について説明する。
なお、図7において、波形201は異常測度の実測値を示し、実線で示した波形202は近似式を用いて算出された現在の時刻までの異常測度を示し、破線で示した波形203は近似式を用いて算出された推定期間の異常測度の最確値を示している。また、過去の時刻t1から現在の時刻t0までの期間が、近似式を算出する際に参照される参照期間である。
また、閾値THは、機械設備が正常に稼働可能な限界となる異常測度の上限値を示すものである。すなわち、推定された異常測度の波形203が閾値THに達する時刻までは、機械設備が稼働可能であることを示す。従って、現在の時刻t0から推定された異常測度が当該閾値THに達する時刻までの時間を、RULの推定値(図7参照)として算出することができる。
Here, a method of calculating the RUL will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, a
Further, the threshold value TH indicates an upper limit value of the abnormality measure that is a limit at which the machine facility can be normally operated. That is, it indicates that the mechanical equipment can be operated until the time when the estimated
更に、近似式を算出する際に、近似式の誤差、すなわち、近似式である多項式の係数の誤差を算出することで、当該誤差を用いて、近似式の上限値と下限値とを推定することができる。図7に示すように、推定期間において波形203は、推定された異常測度の最確値を示し、波形203の上下に点線で示した波形は、異常測度の推定値の上下限値を示すものである。
このように、推定された異常測度の最確値に加えて、例えば、式(2)において、係数a,bを最確値から標準誤差σa、σbの1.96倍変化させた近似式を用いて、95%の信頼区間における異常測度の上下限値を算出することで、推定値の信頼性を把握することができる。また、異常測度の推定誤差に加えて、又は代えて、異常測度の上下限値の波形が閾値THを超える時刻を用いてRULの推定誤差を算出するようにしてもよい。
Furthermore, when calculating the approximate expression, by calculating the error of the approximate expression, that is, the error of the coefficient of the polynomial that is the approximate expression, the upper limit value and the lower limit value of the approximate expression are estimated using the error. be able to. As shown in FIG. 7, during the estimation period, the
Thus, in addition to the most probable value of the estimated anomaly measure, for example, in Equation (2), an approximate expression in which the coefficients a and b are changed from the most probable value by 1.96 times the standard errors σ a and σ b is obtained. The reliability of the estimated value can be grasped by calculating the upper and lower limit values of the anomaly measure in the 95% confidence interval. Further, in addition to or instead of the estimation error of the abnormality measure, the estimation error of the RUL may be calculated using a time when the waveform of the upper and lower limit values of the abnormality measurement exceeds the threshold value TH.
また、図7に示すように、各波形201,202,203、閾値TH、RUL推定値、RUL推定誤差などを表示してオペレータに提示することにより、異常測度の将来の推移やその信頼性(妥当性)を、オペレータが容易に把握することができる。
Further, as shown in FIG. 7, by displaying each
更に、本実施形態では、新たな診断データ(時系列データ)を取得するごとに、異常測度を算出し、当該最新の異常測度を加えた参照期間を設定し直して、逐次に近似式を算出し、更には、RULを算出し直すものである。
このように、時系列データを取得するごとに参照期間を設定し直して異常測度の近似式を再計算するため、最新の近似式に基づいてRULを推定することができる。また、近似式やRULなどの再計算に伴い、図7に示した波形等の表示内容も更新される。このため、RULの推定などの機械設備の異常診断を、常に高い精度で行うことができる。また、近似式として多項式を用いるため、非常に短いで間隔で時系列データを取得する場合でも、時系列データを取得するごとに容易に近似式を算出することができる。
Furthermore, in this embodiment, every time new diagnostic data (time-series data) is acquired, an abnormal measure is calculated, the reference period to which the latest abnormal measure is added is reset, and an approximate expression is sequentially calculated. Furthermore, RUL is recalculated.
In this way, each time series data is acquired, the reference period is reset and the approximate expression of the abnormality measure is recalculated, so that the RUL can be estimated based on the latest approximate expression. In addition, the display content such as the waveform shown in FIG. 7 is updated with recalculation of the approximate expression and RUL. For this reason, abnormality diagnosis of mechanical equipment, such as estimation of RUL, can always be performed with high accuracy. In addition, since a polynomial is used as an approximate expression, even when time series data is acquired at a very short interval, the approximate expression can be easily calculated each time time series data is acquired.
図1に戻って、異常診断装置1の構成について説明を続ける。
異常予兆検知部16は、異常測度算出部12から、最新の時系列データについて算出された異常測度を入力し、当該異常測度が所定の閾値を超えているかどうかを判定することで、異常予兆の有無を検知する。異常測度が所定の閾値を超える場合は、異常予兆検知部16は、機械設備に「異常予兆あり」と診断し、当該診断結果を出力部17に出力する。
なお、異常予兆を検知するための閾値は、RULを算出するために用いた閾値THを用いることもできるが、当該閾値THよりも更に低いレベルの閾値を用いて、RULで推定される時期よりも早期に異常予兆を検知するようにしてもよい。
Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the abnormality diagnosis apparatus 1 will be continued.
The abnormality
Note that the threshold TH used to calculate the RUL can be used as the threshold for detecting the abnormal sign, but the threshold estimated by RUL is lower than the threshold TH. Alternatively, an abnormality sign may be detected at an early stage.
出力部17は、異常測度推定部14から推定期間について算出された異常測度の時系列データを入力し、RUL算出部15からRULを入力し、異常予兆検知部16から異常予兆の有無の診断結果を入力し、これらの入力データを表示するものである。また、出力部17は、これらの入力データの表示に代えて、又は加えて、不図示の上位システムであるAHM(asset health management)やEAM(enterprise asset management)にこれらのデータを出力する。また、出力部17は、更に、異常測度算出部12から過去の異常測度を入力し、近似式算出部13から近似式を入力して、図7に示すように、異常測度に関するデータをグラフ表示するようにしてもよい。
The
センサデータ抽出部18は、時系列データ記憶部11に蓄積された多次元のセンサデータから、異常測度に大きく影響する1又は2以上のセンサデータを抽出し、抽出したセンサデータの種別を異常測度算出部12に出力する。異常測度を算出するために用いるセンサデータの次元数を低減することで、異常測度の算出のための処理負荷を低減することができる。なお、センサデータ抽出を行わないで、異常測度算出部12は、すべての種別のセンサデータを用いて異常測度を算出するようにしてもよい。
The sensor
センサデータの抽出方法としては、例えば、各センサデータ間のインパルス応答を利用することができる。すなわち、時系列データ記憶部11に蓄積されている過去に取得された時系列データを用いて各センサデータの異常測度に対するインパルス応答を調べておき、異常測度の変化に大きな影響を与えるセンサデータを予め抽出しておくことができる。
また、他の抽出方法として、異常測度が大きく変化した際に、異常測度に対する寄与度の大きなセンサデータを予め抽出するようにしてもよい。
As a method for extracting sensor data, for example, an impulse response between the sensor data can be used. In other words, the impulse response to the abnormal measure of each sensor data is examined using the time-series data acquired in the past accumulated in the time-series
As another extraction method, when the abnormality measure greatly changes, sensor data having a large contribution to the abnormality measure may be extracted in advance.
参照期間設定部19は、異常測度算出部12から過去の異常測度の時系列データを入力し、近似式算出部13がを算出するために参照する異常測度の時系列データの期間を決定するものである。参照期間設定部19は、決定した過去の異常測度の参照期間を近似式算出部13の出力する。
The reference
参照期間設定部19は、過去の異常測度の推移を解析し、例えば、異常測度の変化の勾配が所定の閾値以上となった時点(例えば、図7の時刻t1)を始点とし、現時点(図7の時刻t0)を終点とする期間を、近似式算出のための参照期間(図7参照)として決定する。また、参照期間設定部19は、異常測度の推移を示すグラフにおいて、勾配が正の変曲点に対応する時刻を参照期間の始点とするようにしてもよい。
また、参照期間設定部19は、キーボードやマウスなどの入力手段を介してオペレータからの指示による参照期間を入力し、当該入力した参照期間を近似式算出部13に出力するようにしてもよい。
The reference
Further, the reference
[異常診断装置の動作]
次に、図8及び図9を参照(適宜図1及び図2参照)して、実施形態に係る異常診断装置1が異常診断処理を行う動作について説明する。
図9に示すように、異常診断装置1は、時系列データ取得部10によって、機械設備に設置されたセンサの測定値であるセンサデータを時系列データとして取得する(ステップS10)。時系列データ取得部10によって取得された時系列データは、時系列データ記憶部11に正常データのデータベースとして蓄積される。なお、機械設備が正常でない状態、例えば、不図示の評価手段によってデータの妥当性が否定された時系列データは、時系列データ記憶部11に蓄積されない。
また、時系列データ記憶部11には、予め、異常測度の算出に必要な量の正常データが蓄積されているものとする。
[Operation of abnormality diagnosis device]
Next, referring to FIGS. 8 and 9 (refer to FIGS. 1 and 2 as appropriate), the operation of the abnormality diagnosis apparatus 1 according to the embodiment for performing abnormality diagnosis processing will be described.
As illustrated in FIG. 9, the abnormality diagnosis apparatus 1 acquires, as time series data, sensor data that is a measurement value of a sensor installed in a mechanical facility by the time series data acquisition unit 10 (step S10). The time series data acquired by the time series
Further, it is assumed that the time series
次に、異常診断装置1は、異常測度算出部12によって、ステップS10で取得された最新の時系列データを診断データとして、過去の正常データを適宜に参照して、当該診断データについての異常測度を算出する(ステップS11)。
Next, the abnormality diagnosing device 1 uses the abnormality
ここで、図9を参照して、異常測度算出部12によって行われる異常測度算出処理ステップ(S11)について説明する。
異常測度算出部12は、第1異常測度算出部121によって、第1の手法(例えば、ベクトル量子化法)を用いて異常測度を算出する(ステップS21)。
次に、異常測度算出部12は、第2異常測度算出部122によって、第2の手法(例えば、局所部分空間法)を用いて異常測度を算出する(ステップS22)。
なお、ステップS21とステップS22とは、何れを先に行ってもよく、並行して行ってもよい。
また、ステップ21及びステップS22で用いられるセンサデータの種別は、予め、センサデータ抽出部18によって抽出されているものとする。
Here, with reference to FIG. 9, the abnormality measure calculation processing step (S11) performed by the abnormality
The anomaly
Next, the anomaly
Note that either step S21 or step S22 may be performed first or in parallel.
In addition, it is assumed that the type of sensor data used in step 21 and step S22 is extracted by the sensor
次に、異常測度算出部12は、異常測度統合部123によって、ステップS21及びステップS22で算出された異常測度を1つの値に統合する(ステップS23)。
次に、異常測度算出部12は、フィルタ処理部124によって、ステップS23で1つの値に統合された異常測度について、最新の異常測度を含む異常測度の時系列データに最小値フィルタなどの所定のフィルタ処理を施す(ステップS24)。なお、異常測度算出部12が算出した異常測度の時系列データは、異常測度算出部12内の記憶手段に蓄積されているものとする。
Next, the abnormality
Next, the abnormality
図8に戻って、異常診断装置1の動作について説明を続ける。
異常診断装置1は、参照期間設定部19によって、近似式を算出するために用いる異常測度の時系列データの参照期間を設定する(ステップS12)。
Returning to FIG. 8, the description of the operation of the abnormality diagnosis apparatus 1 will be continued.
In the abnormality diagnosis apparatus 1, the reference
次に、異常診断装置1は、近似式算出部13によって、ステップS12で設定された参照期間の時系列データを用いて、異常測度の推移を示す近似式を算出する(ステップS13)。
次に、異常診断装置1は、ステップS13で算出された近似式を用いて、推定期間である所定の将来の期間について、所定の時間間隔(例えば、時系列データのサンプリング間隔)で、異常測度を算出(推定)する(ステップS14)。
Next, the abnormality diagnosis apparatus 1 uses the approximate
Next, the abnormality diagnosing device 1 uses the approximate expression calculated in step S <b> 13 to measure an abnormality measure at a predetermined time interval (for example, sampling interval of time series data) for a predetermined future period that is an estimation period. Is calculated (estimated) (step S14).
次に、異常診断装置1は、RUL算出部15によって、ステップS14で算出された異常測度の推定値を用いて、RULを算出する(ステップS15)。
次に、異常診断装置1は、異常予兆検知部16によって、ステップS11で算出された診断データについての異常測度を用いて、異常予兆の有無を診断する(ステップS16)。なお、ステップS16は、ステップS11以降の何れのタイミング行ってもよい。
Next, the abnormality diagnosis apparatus 1 calculates the RUL by using the estimated value of the abnormality measure calculated in step S14 by the RUL calculation unit 15 (step S15).
Next, the abnormality diagnosis device 1 diagnoses the presence / absence of an abnormality sign by using the abnormality measure for the diagnosis data calculated in step S11 by the abnormality sign detection unit 16 (step S16). Note that step S16 may be performed at any timing after step S11.
次に、異常診断装置1は、出力部17によって、ステップS15で算出されたRUL、ステップS16で診断された異常予兆の有無、ステップS14で算出された異常測度の推定値などの診断結果を、不図示の表示装置に表示し、又は/及び外部の上位システムに出力する。
Next, the abnormality diagnosis apparatus 1 uses the
また、異常診断装置1は、ステップS10からステップS17までの処理を、診断データとして新たな時系列データを取得するごとに実行する。 Moreover, the abnormality diagnosis apparatus 1 executes the processing from step S10 to step S17 each time new time series data is acquired as diagnostic data.
なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、前記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テープ、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. In addition, each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tapes, and files that realize each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
1 異常診断装置
10 時系列データ取得部
11 時系列データ記憶部
12 異常測度算出部
13 近似式算出部
14 異常測度推定部
15 異常予兆検知部
16 RUL算出部(稼働継続可能時間算出部)
17 出力部
18 センサデータ抽出部
19 参照期間設定部
121 第1異常測度算出部
122 第2異常測度算出部
123 異常測度統合部
124 フィルタ処理部
200 異常測度の波形
201 フィルタ処理後の異常測度の波形
202 近似式の波形
203 推定期間の近似式の波形
TH 閾値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
前記課題を解決するために、本発明の異常診断装置は、機械設備の異常を診断する異常診断装置であって、前記機械設備に設置した複数のセンサからのセンサデータを時系列データとして取得する時系列データ取得部と、前記時系列データを学習データとした統計的手法により、前記機械設備の正常状態からの乖離の大きさを示す指標である異常測度を算出する異常測度算出部と、前記異常測度に対して、所定の時間幅における最小値を算出する最小値フィルタ処理、所定の時間幅についての最大値を算出する最大値フィルタ処理、又は所定の時間幅についての移動平均を算出する移動平均フィルタ処理の内の何れか1つのフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、過去に取得した前記時系列データに基づいて算出した前記異常測度の推移を、前記フィルタ処理が施された異常測度を用いて、多項式により近似した近似式を算出する近似式算出部と、前記近似式を用いて、将来の所定の時点までの異常測度を推定する異常測度推定部と、を備え、前記時系列データ取得部によって前記時系列データを取得するごとに、前記異常測度算出部によって前記最新の時系列データについての異常測度を算出し、前記近似式算出部によって前記最新の時系列データについての異常測度を前記推移に加えた前記近似式を算出し、前記異常測度推定部によって前記近似式を用いて将来の異常測度を推定するように構成される。 In order to solve the above-mentioned problem, the abnormality diagnosis apparatus of the present invention is an abnormality diagnosis apparatus for diagnosing abnormality of a mechanical facility, and acquires sensor data from a plurality of sensors installed in the mechanical facility as time series data. and time-series data acquisition unit, and the time by a statistical technique series data and training data, the anomaly measure calculator for calculating an index indicating the magnitude of abnormal measure of deviation from the normal state of the machinery, the For an abnormal measure, a minimum value filtering process for calculating a minimum value in a predetermined time width, a maximum value filtering process for calculating a maximum value for a predetermined time width, or a movement for calculating a moving average for a predetermined time width and filtering unit for performing any one of filtering of the average filter, the transition of the anomaly measure calculated based on the time series data acquired in the past, Using the anomaly measure whose serial filtering process has been performed, and the approximate expression calculation section which calculates an approximate expression that approximates a polynomial, by using the approximate expression, an abnormal measure estimation for estimating the anomaly measure up to a predetermined future point in time Each time the time-series data acquisition unit acquires the time-series data, the abnormality measure calculation unit calculates an abnormality measure for the latest time-series data, and the approximate expression calculation unit calculates the abnormality The approximate formula obtained by adding the abnormal measure for the latest time series data to the transition is calculated, and the abnormal measure estimating unit is configured to estimate a future abnormal measure using the approximate formula.
前記課題を解決するために、本発明の異常診断装置は、機械設備の異常を診断する異常診断装置であって、前記機械設備に設置した複数のセンサからのセンサデータを時系列データとして取得する時系列データ取得部と、前記時系列データを学習データとした統計的手法により、前記機械設備の正常状態からの乖離の大きさを示す指標である異常測度を算出する異常測度算出部と、前記異常測度に対して、所定の時間幅における最小値を算出する最小値フィルタ処理又は所定の時間幅についての最大値を算出する最大値フィルタ処理の内の何れかのフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、過去に取得した前記時系列データに基づいて算出した前記異常測度の推移を、前記フィルタ処理が施された異常測度を用いて、多項式により近似した近似式を算出する近似式算出部と、前記近似式を用いて、将来の所定の時点までの異常測度を推定する異常測度推定部と、を備え、前記時系列データ取得部によって前記時系列データを取得するごとに、前記異常測度算出部によって前記最新の時系列データについての異常測度を算出し、前記近似式算出部によって前記最新の時系列データについての異常測度を前記推移に加えた前記近似式を算出し、前記異常測度推定部によって前記近似式を用いて将来の異常測度を推定するように構成される。 In order to solve the above-mentioned problem, the abnormality diagnosis apparatus of the present invention is an abnormality diagnosis apparatus for diagnosing abnormality of a mechanical facility, and acquires sensor data from a plurality of sensors installed in the mechanical facility as time series data. A time series data acquisition unit, and a statistical method using the time series data as learning data, an abnormality measure calculation unit that calculates an abnormality measure that is an index indicating the magnitude of deviation from the normal state of the mechanical equipment, with respect to an error measure, filter processing unit that performs either Kano filtering of the maximum value filter processing for calculating the maximum value of the minimum value filtering or predetermined time width calculating the minimum value in a predetermined time width And an approximation obtained by approximating the transition of the abnormal measure calculated based on the time series data acquired in the past by a polynomial using the abnormal measure subjected to the filtering process. And an abnormal measure estimation unit that estimates an abnormal measure up to a predetermined time point in the future using the approximate equation, and acquires the time series data by the time series data acquisition unit. Each time, the abnormal measure calculating unit calculates an abnormal measure for the latest time series data, and the approximate equation calculating unit adds the abnormal measure for the latest time series data to the transition. It is configured to calculate and estimate a future abnormal measure using the approximate expression by the abnormal measure estimation unit.
Claims (6)
前記機械設備に設置した複数のセンサからのセンサデータを時系列データとして取得する時系列データ取得部と、
前記時系列データを学習データとした統計的手法により、前記機械設備の正常状態からの乖離の大きさを示す指標である異常測度を算出する異常測度算出部と、
過去に取得した前記時系列データに基づいて算出した前記異常測度の推移を、多項式により近似した近似式を算出する近似式算出部と、
前記近似式を用いて、将来の所定の時点までの異常測度を推定する異常測度推定部と、を備え、
前記時系列データ取得部によって前記時系列データを取得するごとに、前記異常測度算出部によって最新の前記時系列データについての異常測度を算出し、前記近似式算出部によって前記最新の時系列データについての異常測度を前記推移に加えた前記近似式を算出し、前記異常測度推定部によって前記近似式を用いて将来の異常測度を推定することを特徴とする異常診断装置。 An abnormality diagnosis device for diagnosing an abnormality in a mechanical facility,
A time-series data acquisition unit that acquires sensor data from a plurality of sensors installed in the mechanical equipment as time-series data;
A statistical measure using the time-series data as learning data, an abnormal measure calculation unit that calculates an abnormal measure that is an index indicating the magnitude of deviation from the normal state of the mechanical equipment,
An approximate expression calculation unit for calculating an approximate expression obtained by approximating a transition of the abnormal measure calculated based on the time series data acquired in the past by a polynomial;
An anomaly measure estimation unit that estimates an anomaly measure up to a predetermined time in the future using the approximate expression, and
Each time the time-series data is acquired by the time-series data acquisition unit, the abnormal measure calculation unit calculates an abnormal measure for the latest time-series data, and the approximate expression calculation unit calculates the latest time-series data. An abnormality diagnosis apparatus characterized by calculating the approximate expression obtained by adding the abnormal measure to the transition and estimating a future abnormal measure using the approximate expression by the abnormal measure estimation unit.
前記2以上の手法により算出した異常測度を統合する異常測度統合部を更に備え、
前記異常測度統合部は、2以上の手法による異常測度の調和平均を算出することで前記異常測度を統合することを特徴とする請求項1に記載の異常診断装置。 The anomaly measure calculation unit calculates an anomaly measure by two or more methods,
An anomaly measure integration unit for integrating the anomaly measures calculated by the two or more methods;
The abnormality diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the abnormality measure integration unit integrates the abnormality measures by calculating a harmonic average of abnormality measures by two or more methods.
前記近似式算出部は、当該最小値フィルタ処理が施された異常測度を用いて前記近似式を算出することを特徴とする請求項1に記載の異常診断装置。 A filter processing unit that performs a minimum value filtering process for calculating a minimum value in a predetermined time width for the abnormal measure,
The abnormality diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the approximate expression calculation unit calculates the approximate expression using an abnormality measure subjected to the minimum value filter processing.
前記機械設備に設置した複数のセンサからのセンサデータを時系列データとして取得する時系列データ取得処理ステップと、
前記時系列データを学習データとした統計的手法により、前記機械設備の正常状態からの乖離の大きさを示す指標である異常測度を算出する異常測度算出処理ステップと、
過去に取得した前記時系列データに基づいて算出した前記異常測度の推移を、多項式により近似した近似式を算出する近似式算出処理ステップと、
前記近似式を用いて、将来の所定の時点までの異常測度を推定する異常測度推定処理ステップと、を含み、
前記時系列データを取得するごとに、当該最新の時系列データについての異常測度を算出し、当該最新の時系列データについての異常測度を前記推移に加えた前記近似式を算出し、その近似式を用いて将来の異常測度を推定することを特徴とする異常診断方法。 An abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in mechanical equipment,
Time-series data acquisition processing step for acquiring sensor data from a plurality of sensors installed in the mechanical equipment as time-series data;
Abnormal measure calculation processing step of calculating an abnormal measure that is an index indicating the magnitude of deviation from the normal state of the mechanical equipment by a statistical method using the time series data as learning data;
An approximate expression calculation processing step for calculating an approximate expression obtained by approximating a transition of the abnormal measure calculated based on the time series data acquired in the past by a polynomial;
An anomaly measure estimation processing step for estimating an anomaly measure up to a predetermined time in the future using the approximate expression, and
Every time the time series data is acquired, an abnormal measure for the latest time series data is calculated, and the approximate expression obtained by adding the abnormal measure for the latest time series data to the transition is calculated, and the approximate expression A method for diagnosing an abnormality characterized by estimating a future anomaly measure using a computer.
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