JP2018120488A - Event classification apparatus, event classification program, and fault/defect determination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、事象分類装置、事象分類プログラム、上記事象分類装置を用いて構成した故障・不良判定装置に関するものである。 The present invention relates to an event classification device, an event classification program, and a failure / failure determination device configured using the event classification device.
製品製造の現場などでは、製造装置に設けられたセンサから得られるデータの分布や特性が日々変動することが生じ、装置の故障や不良を判定するためのルールや閾値が変動する。このようなセンサからのデータは、センサの数が多く、また、データ量も増大する傾向にある。従って、上記のような変動を考慮に入れて判定を行おうとすると、時間やコストがかかるため、リアルタイムでの判定が難しい。 In the field of product manufacturing, etc., the distribution and characteristics of data obtained from sensors provided in the manufacturing apparatus sometimes fluctuate day by day, and the rules and thresholds for determining failure or failure of the apparatus fluctuate. The data from such sensors tends to have a large number of sensors and increase the amount of data. Therefore, if a determination is made taking into account such fluctuations, it takes time and cost, and it is difficult to make a determination in real time.
そのため、センサから得られるデータを全て用いるのではなく、間引きしたデータについて判定を行う事が行われている。しかしながら、間引きしたデータを用いて判定を行うと当然のことながら精度の低下が生じ、場合によっては誤判定が発生することがある。 Therefore, instead of using all the data obtained from the sensor, determination is performed on the thinned data. However, when the determination is performed using the thinned data, it is natural that the accuracy is lowered, and in some cases, erroneous determination may occur.
従来の故障予測システムとしては、特許文献1に記載のものが知られている。この特許文献1に記載のシステムは、故障予測装置と学習サーバとを設けて、上記故障予測装置は、対象装置に故障が生じた場合に、この故障が生じるまでの時系列のセンサデータを上記学習サーバに送信して、学習サーバによる、上記故障が生じるまでの時系列のセンサデータを教師データとした学習により対象装置の故障を予測する学習モデルの生成を行わせる。そして、この生成された学習モデルを上記故障予測装置に送信して、故障予測装置において学習モデルを動作させる。
As a conventional failure prediction system, the one described in
故障予測装置の学習モデルは、対象装置のセンサから得られるデータに基づき、故障の確率を予測して動作する。これにより、対象装置の故障を事前に検知してクラウドやネットワークの保守品質を向上させることができるというものである。 The learning model of the failure prediction device operates by predicting the probability of failure based on data obtained from the sensor of the target device. Thereby, the failure of the target device can be detected in advance, and the maintenance quality of the cloud or network can be improved.
また、広くデータ解析という観点からは、特許文献2に記載されたシステムを従来システムとして挙げることができる。このシステムは、コンピュータのプロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。このプログラムの実行により、時系列パターンの各時系列データにおいて繰り返される回数と、時系列パターンの繰り返し回数が所定の回数以上となる時系列データの数である出現頻度を数える。
Further, from the viewpoint of data analysis widely, the system described in
上記により、所定の繰り返し回数で、且つ所定の時系列データの数以上で所定の繰り返し回数以上となる時系列パターンを抽出する。更に、時系列データ各々に所定の間隔でチェックポイントを設け、各チェックポイントにおいて各時系列データにおける時系列パターンの繰り返し回数の上限値を算出し、この上限値を用いて出現頻度を算出することによって、繰り返し回数を数え上げる時系列パターンと時系列データの範囲を限定する。 As described above, a time series pattern is extracted that has a predetermined number of repetitions and is equal to or greater than the predetermined number of time series data and equal to or greater than the predetermined number of repetitions. Furthermore, checkpoints are provided at predetermined intervals in each time series data, and the upper limit value of the number of repetitions of the time series pattern in each time series data is calculated at each check point, and the appearance frequency is calculated using this upper limit value. To limit the range of the time-series pattern and time-series data for counting the number of repetitions.
更に、特許文献3には、カオス理論に基づく軌道平行測度法により監視対象の移行およびその予兆を検出する時系列データの異常監視装置が開示されている。軌道平行測度法は、時系列データを高次元空間へ埋め込むことにより構築される軌跡が、決定論的に規則性を持つのか確率論的なものであるのかを求めるものである。具体的には、軌道平行測度を評価値として算出することにより行う。評価値が0に近ければ決定論的に規則性を持つものとし、0.5に近いほど確率論的性質が大きいとする。
Furthermore,
また、非特許文献1には、時系列データを高精度に分類する新たなDeep Learning技術が開示されている。この非特許文献1の技術は、(1)センサにより得られる時系列データをカオス理論に基づき図形化し、(2)上記図形を位相幾何学に基づいた数値化により独自のベクトル表現とし、(3)上記で得られたベクトル表現を畳み込みニューラルネットワークによって学習するというものである。
Non-Patent
しかしながら、特許文献1のものは複数のセンサからのセンサデータをまとめて学習データとし学習モデルを生成し、動作させるため、多大な時間を要し、高速な分類を行うことはできないものである。
However, since the thing of
また、特許文献2ものは、時系列パターンと時系列データの範囲を限定することにより効率化を図っているが、この手法が全ての事象分類に適用できるものではないという限界がある。
Further, although
特許文献3のものや非特許文献1に記載のものは、演算処理が複雑であり、高速な分類を行うものには向かないという問題がある。
The thing of
本発明は上記のような事象分類処理における現状に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のセンサからのセンサデータに基づく分類を高速に精度良く行うことができる事象分類装置を提供することである。また、上記のような事象分類装置を実現する事象分類プログラム、上記事象分類装置を用いて構成した故障・不良判定装置を提供することを他の目的とする。 The present invention has been made in view of the current state of event classification processing as described above, and an object thereof is to provide an event classification apparatus capable of performing classification based on sensor data from a plurality of sensors at high speed and with high accuracy. It is. Another object of the present invention is to provide an event classification program for realizing the event classification apparatus as described above, and a failure / failure determination apparatus configured using the event classification apparatus.
本発明に係る事象分類装置は、複数のセンサから得られるデータを時系列に所定時間単位毎に区分し、区分したデータからカオス尺度情報を算出するカオス尺度算出手段と、前記カオス尺度算出手段が算出したカオス尺度情報について、パターンマイニング分類を行い、前記データに基づく分類結果を得るパターンマイニング分類手段と、を具備することを特徴とする。 The event classification apparatus according to the present invention categorizes data obtained from a plurality of sensors for each predetermined time unit in a time series, and calculates chaos scale information from the divided data, and the chaos scale calculation means includes: Pattern mining classification is performed on the calculated chaos scale information, and pattern mining classification means for obtaining a classification result based on the data is provided.
本発明に係る事象分類装置では、前記カオス尺度算出手段は、1つのセンサから得られる時系列データから1系列のカオス尺度情報を算出することを特徴とする。 In the event classification device according to the present invention, the chaos measure calculating means calculates one series of chaos measure information from time series data obtained from one sensor.
本発明に係る事象分類装置では、前記カオス尺度算出手段は、N(2以上の整数)個のセンサから得られる時系列データから1系列のカオス尺度情報を算出することを特徴とする。 In the event classification device according to the present invention, the chaos measure calculating means calculates one series of chaos measure information from time series data obtained from N (an integer of 2 or more) sensors.
本発明に係る事象分類装置では、前記カオス尺度算出手段は、各センサから時系列に得られるn+1(n:1以上の整数)個のデータから1個のカオス尺度情報を算出することを特徴とする。 In the event classification device according to the present invention, the chaos measure calculating means calculates one piece of chaos measure information from n + 1 (n is an integer of 1 or more) data obtained in time series from each sensor. To do.
本発明に係る事象分類装置では、前記カオス尺度算出手段が算出したカオス尺度情報に基づきパターンマイニング学習を行い、前記パターンマイニング分類手段が用いるパターンマイニング分類モデルを生成するパターンマイニング分類モデル生成手段と、を具備することを特徴とする。 In the event classification device according to the present invention, pattern mining classification model generation means for performing pattern mining learning based on the chaos scale information calculated by the chaos scale calculation means and generating a pattern mining classification model used by the pattern mining classification means; It is characterized by comprising.
本発明に係る事象分類装置では、前記パターンマイニング分類では、ランダムフォレストによる分類を用いることを特徴とする。 In the event classification device according to the present invention, the pattern mining classification uses classification based on a random forest.
本発明に係る事象分類プログラムは、コンピュータを、複数のセンサから得られるデータを時系列に所定時間単位毎に区分し、区分したデータからカオス尺度情報を算出するカオス尺度算出手段、前記カオス尺度算出手段が算出したカオス尺度情報について、パターンマイニング分類を行い、前記データに基づく分類結果を得るパターンマイニング分類手段、として機能させることを特徴とする。 The event classification program according to the present invention is a chaos measure calculation means for dividing data obtained from a plurality of sensors into predetermined time units in a time series, and calculating chaos measure information from the divided data. The chaos scale information calculated by the means is subjected to pattern mining classification and functions as pattern mining classification means for obtaining a classification result based on the data.
本発明に係る事象分類プログラムでは、前記コンピュータを前記カオス尺度算出手段として、1つのセンサから得られる時系列データから1系列のカオス尺度情報を算出するように機能させることを特徴とする。 The event classification program according to the present invention is characterized in that the computer serves as the chaos measure calculating means so as to function to calculate one series of chaos measure information from time series data obtained from one sensor.
本発明に係る事象分類プログラムでは、前記コンピュータを前記カオス尺度算出手段として、N(2以上の整数)個のセンサから得られる時系列データから1系列のカオス尺度情報を算出するように機能させることを特徴とする。 In the event classification program according to the present invention, the computer functions as the chaos measure calculation means so as to calculate one series of chaos measure information from time series data obtained from N (an integer of 2 or more) sensors. It is characterized by.
本発明に係る事象分類プログラムでは、前記コンピュータを前記カオス尺度算出手段として、各センサから時系列に得られるn+1(n:1以上の整数)個のデータから1個のカオス尺度情報を算出するように機能させることを特徴とする。 In the event classification program according to the present invention, one piece of chaos measure information is calculated from n + 1 (n is an integer of 1 or more) data obtained in time series from each sensor using the computer as the chaos measure calculation means. It is characterized by functioning.
本発明に係る事象分類プログラムでは、前記コンピュータを、更に、前記カオス尺度算出手段が算出したカオス尺度情報に基づきパターンマイニング学習を行い、前記パターンマイニング分類手段が用いるパターンマイニング分類モデルを生成するパターンマイニング分類モデル生成手段、として機能させることを特徴とする。 In the event classification program according to the present invention, the computer further performs pattern mining learning based on the chaos scale information calculated by the chaos scale calculation means, and generates a pattern mining classification model used by the pattern mining classification means. It functions as a classification model generation means.
本発明に係る事象分類プログラムでは、前記パターンマイニング分類では、ランダムフォレストによる分類を用いることを特徴とする。 In the event classification program according to the present invention, a random forest classification is used in the pattern mining classification.
本発明に係る故障・不良判定装置は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のセンサを、製造装置の所要位置に設けられたセンサとした、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の事象分類装置と、前記センサから得られるデータに基づき、前記事象分類装置を故障或いは不良を判定する判定手段として用いることを特徴とする。
The failure / defect determination device according to the present invention is the sensor according to any one of
本発明によれば、複数のセンサから得られるデータから分類結果を得る前に、複数のセンサから得られるデータを時系列に所定時間単位毎に区分し、区分したデータからカオス尺度情報を算出することによりデータを圧縮するので、複数のセンサからのセンサデータに基づく分類を高速に精度良く行うことができる。 According to the present invention, before obtaining a classification result from data obtained from a plurality of sensors, the data obtained from the plurality of sensors is divided in time series for each predetermined time unit, and chaos scale information is calculated from the divided data. As a result, the data is compressed, so that classification based on sensor data from a plurality of sensors can be performed quickly and accurately.
以下添付図面を参照して本発明に係る事象分類装置の実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図1に、本発明に係る事象分類装置の第1の実施形態のブロック図を示す。この実施形態では、製造装置などの対象装置100の所要箇所にセンサ11−1〜11−Nが設けられている(N:2以上の整数)。センサ11−1〜11−Nは、製造工程等の温度や湿度、装置の速度、装置の部位に流れる電流や検出ポイントの電圧等を検出する構成を備える。
Embodiments of an event classification apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of an event classification apparatus according to the present invention. In this embodiment, sensors 11-1 to 11-N are provided at required portions of the
センサ11−1〜11−Nには、カオス尺度算出手段20−1〜20−Nが接続される。カオス尺度算出手段20−1〜20−Nは、対応するセンサ11−1〜11−Nから得られるデータを時系列に所定時間単位毎に区分し、区分したデータからカオス尺度情報を算出するものである。 Chaos scale calculating means 20-1 to 20-N are connected to the sensors 11-1 to 11-N. The chaos scale calculating means 20-1 to 20-N classifies data obtained from the corresponding sensors 11-1 to 11-N in a time series for each predetermined time unit, and calculates chaos scale information from the divided data. It is.
カオス尺度算出手段20−1〜20−Nの構成は、同一である。そこで、代表としてカオス尺度算出手段20−1の詳細構成を説明し、他のカオス尺度算出手段20−2〜20−Nにおける各系統の詳細構成を省略する。センサ11ー1から連続してデータ(センサログ)が到来し、(式1)に示すように、データ長がn+1の時系列データが与えられたものとする。 The configurations of the chaos scale calculating means 20-1 to 20-N are the same. Therefore, the detailed configuration of the chaos scale calculation unit 20-1 will be described as a representative, and the detailed configuration of each system in the other chaos scale calculation units 20-2 to 20-N will be omitted. It is assumed that data (sensor log) continuously arrives from the sensor 11-1 and time-series data having a data length of n + 1 is given as shown in (Expression 1).
すると、上記のxtが含まれる区間Iをm個の区間に分割する。ここで、分割区間をXi(i=1,2,・・・,m)とすると、上記区間Iは、次の(式2)により表すことができる。 Then, the section I including the above xt is divided into m sections. Here, if the divided section is X i (i = 1, 2,..., M), the section I can be expressed by the following (Expression 2).
次に、xt∈Xiとなる確率分布p(i)と、xt∈Xi,xt+1∈Xjとなる確率分布p(i,j)を算出する。この結果は、次の(式3)となる。 Is then calculated as x t ∈X i become a probability distribution p (i), x t ∈X i, x t + 1 ∈X j become probability distribution p (i, j) a. The result is the following (Equation 3).
次に、カオス尺度情報HCDは、上記のp(i)とp(i,j)を用いて以下の(式4)によって求められる。
なお、カオス尺度情報HCDの最大値は、logmである。 It should be noted that the maximum value of the chaos scale information H CD is a logm.
カオス尺度算出手段20−1〜20−Nの後段には、パターンマイニング分類手段40が配置されている。カオス尺度算出手段20−1〜20−Nにより上記のようにして得られたカオス尺度情報をHCD−1〜HCD−Nとする。パターンマイニング分類手段40は、カオス尺度算出手段20−1〜20−Nにより得られたHCD−1〜HCD−Nについて、パターンマイニング分類を行い、上記カオス尺度算出手段20−1〜20−Nの分類結果に基づく分類結果を得るものである。このパターンマイニング分類では、例えば、ランダムフォレストによる分類を用いることができる。 A pattern mining classification means 40 is arranged at the subsequent stage of the chaos scale calculation means 20-1 to 20-N. The chaos scale information obtained as described above by the chaos scale calculating means 20-1 to 20-N is defined as H CD-1 to H CD-N . The pattern mining classification means 40 performs pattern mining classification on the H CD-1 to H CD-N obtained by the chaos scale calculation means 20-1 to 20-N, and the chaos scale calculation means 20-1 to 20- A classification result based on the N classification results is obtained. In this pattern mining classification, for example, classification by random forest can be used.
図2には、パターンマイニング分類手段40の詳細構成図が示されている。パターンマイニング分類手段40は、データセット生成部41Aとパターンマイニング分類モデル生成手段41とパターンマイニング判定部42により構成される。パターンマイニング分類モデル生成手段41の前段には、上記カオス尺度算出手段20−1〜20−Nの演算結果から学習用のデータセットを生成するデータセット生成部41Aを設けるように構成する。ここではカオス尺度情報算出において算出されたカオス尺度情報HCD−1〜HCD−Nをaとbに分類するため、aに分類すべきカオス尺度情報とb分類すべきカオス尺度情報のデータセットを生成する。
FIG. 2 shows a detailed configuration diagram of the pattern mining classification means 40. The pattern
データセット生成部41Aに示されるカオス尺度情報(データ)は、縦方向がセンサに対応している。ここでは、センサの数Nが4個である例を示している。データセット生成部41Aに示されるカオス尺度情報(データ)は、横方向が時間に対応している。前述の例では、データ長がn+1について1つのカオス尺度情報が算出される。このため、ここでは時間経過により5個のカオス尺度情報が算出されたことを示している。
In the chaos scale information (data) shown in the data set generation unit 41A, the vertical direction corresponds to the sensor. Here, an example in which the number N of sensors is four is shown. In the chaos scale information (data) shown in the data set generation unit 41A, the horizontal direction corresponds to time. In the above example, one piece of chaos scale information is calculated for the data
データセット生成部41Aにより生成されたデータセットは、パターンマイニング分類モデル生成手段41へ与えられる。パターンマイニング分類モデル生成手段41は、データセットを用いてパターンマイニング学習を行い、パターンマイニング分類モデルを生成する。このパターンマイニング分類モデルは、カオス尺度算出手段20−1〜20−Nから与えられるデータに対してパターンマイニング分類手段40が分類に用いる分類モデルである。 The data set generated by the data set generation unit 41A is given to the pattern mining classification model generation means 41. The pattern mining classification model generation means 41 performs pattern mining learning using the data set and generates a pattern mining classification model. This pattern mining classification model is a classification model used by the pattern mining classification means 40 for classification of data given from the chaos scale calculation means 20-1 to 20-N.
パターンマイニング判定部42は、カオス尺度算出手段20−1〜20−Nの後段に配置され、上記カオス尺度算出手段20−1〜20−Nが算出した上記複数のセンサ11−1〜11−n毎のデータについて得られたカオス尺度情報HCD−1〜HCD−Nに対して、パターンマイニング分類を行う。つまり、パターンマイニング判定部42は、パターンマイニング分類モデル生成手段41により生成されたパターンマイニング分類モデルを用いてパターンマイニング分類を行い、結果を得る。このパターンマイニング分類による結果は、図示しない表示装置やプリント装置へ送って出力させることができる。
The pattern
以上の事象分類装置は、センサ11−1〜11−Nを入力ポートに取り込み、ディジタル化してコンピュータ処理を行うサーバコンピュータなどにより構成することができ、各手段は、サーバコンピュータが事象分類プログラムを実行することによって実現することができる。 The above event classification device can be constituted by a server computer or the like that takes the sensors 11-1 to 11-N into the input port, digitizes them, and performs computer processing. Each means executes the event classification program by the server computer Can be realized.
図3と図4は、上記事象分類プログラムに対応するフローチャートを示す。このフローチャートにより事象分類装置の動作を説明する。図3は、パターンマイニング分類モデルを生成する処理を示すものである。処理がスタートとなると、センサ11−1〜11−Nからのデータを取り込み、各センサ毎のデータを時系列に所定時間単位毎に区分し、区分したデータからそれぞれカオス尺度情報を算出する(S11)。 3 and 4 show flowcharts corresponding to the event classification program. The operation of the event classification device will be described with reference to this flowchart. FIG. 3 shows a process for generating a pattern mining classification model. When the process is started, data from the sensors 11-1 to 11-N are taken in, the data for each sensor is divided into time units in predetermined time units, and chaos scale information is calculated from the divided data (S11). ).
次に、教師用のカオス尺度情報を事象でラベル付けする(S12)。ここの事象とは、センサ11−1〜11−Nのセンシング対象としての、製造工程等の温度や湿度、装置の速度、装置の部位に流れる電流や検出ポイントの電圧等とすることができる。 Next, the chaos scale information for teachers is labeled with events (S12). The event here may be the temperature and humidity in the manufacturing process, the speed of the device, the current flowing through the site of the device, the voltage at the detection point, and the like as the sensing targets of the sensors 11-1 to 11-N.
次に、上記のラベル毎に、カオス尺度情報からデータセットを生成し、生成されたデータセットを用いてパターンマイニング学習を行う(S13)。そして、上記パターンマイニング学習を行って、その結果パターンマイニング分類モデルを生成する(S14)。 Next, for each label, a data set is generated from the chaos scale information, and pattern mining learning is performed using the generated data set (S13). And the said pattern mining learning is performed and the pattern mining classification model is produced | generated as a result (S14).
図4は、分類すべきカオス尺度情報の算出処理と上記図3のフローチャートのプログラムによって生成されたパターンマイニング分類モデルを用いた実際の分類処理を示すものである。処理がスタートとなると、センサ11−1〜11−Nからのデータを取り込み、各センサ毎のデータを時系列に所定時間単位毎に区分し、区分したデータからそれぞれカオス尺度情報を算出する(S21)。 FIG. 4 shows the calculation processing of the chaos scale information to be classified and the actual classification processing using the pattern mining classification model generated by the program of the flowchart of FIG. When the process starts, data from the sensors 11-1 to 11-N is taken in, the data for each sensor is divided into time units in a predetermined time unit, and chaos scale information is calculated from the divided data (S21). ).
次に、N系列のカオス尺度情報を一体として、パターンマイニング分類モデルを用いて分類を行うことにより、分類を行う(S22)。このステップS22においては、図2に示したようにN系列のカオス尺度情報を一つとして扱い、所定時間単位毎にaとbのいずれかに分類する処理が行われる。 Next, classification is performed by performing classification using the pattern mining classification model by integrating the N series of chaos scale information (S22). In step S22, as shown in FIG. 2, N-series chaos scale information is handled as one, and a process of classifying it into one of a and b is performed for each predetermined time unit.
以上のように、本実施形態では各系列毎にカオス尺度情報の算出を行い、この各系列毎のカオス尺度情報を1つに纏めてパターンマイニング分類モデルを用いて分類を行うので、カオス尺度情報を算出によって、各系列毎のデータを圧縮でき分類までの処理速度を速めることができる。 As described above, in this embodiment, chaos scale information is calculated for each series, and the chaos scale information for each series is collected into one and classified using the pattern mining classification model. By calculating, data for each series can be compressed, and the processing speed up to classification can be increased.
次に、本発明に係る事象分類装置の第2の実施形態を説明する。図5に、本発明に係る事象分類装置の第2の実施形態のブロック図を示す。この実施形態でも、製造装置などの対象装置100の所要箇所にセンサ11−1〜11−Nが設けられている。センサ11−1と11−2の出力を2変量のカオス尺度算出手段30−1に与え、センサ11−3と11−4の出力を2変量のカオス尺度算出手段30−2に与え、・・・、センサ11−(N−1)と11−Nの出力を2変量のカオス尺度算出手段30−sに与える。
Next, a second embodiment of the event classification device according to the present invention will be described. FIG. 5 shows a block diagram of a second embodiment of the event classification apparatus according to the present invention. Also in this embodiment, the sensors 11-1 to 11-N are provided at required portions of the
カオス尺度算出手段30−1〜30−sの構成は、同一である。そこで、代表としてカオス尺度算出手段30−1の詳細構成を説明し、他のカオス尺度算出手段30−2〜30−sにおける各系統の詳細構成を省略する。センサ11ー1、11−2から連続してデータ(センサログ)が到来し、(式5)に示すように、データ長がn+1の時系列データが与えられたものとする。 The configuration of the chaos scale calculation means 30-1 to 30-s is the same. Therefore, the detailed configuration of the chaos scale calculation unit 30-1 will be described as a representative, and the detailed configuration of each system in the other chaos scale calculation units 30-2 to 30-s will be omitted. It is assumed that data (sensor log) arrives continuously from the sensors 11-1 and 11-2, and time-series data having a data length of n + 1 is given as shown in (Expression 5).
上記において、xtとytはtの値が同一の場合には同一時刻のデータである。そこで、上記のxtが含まれる区間Ixをm(x)個の区間に分割し、ytが含まれる区間Iyをm(y)個の区間に分割する。ここで、分割区間を、Xi(i=1,2,・・・,m(x))とYi(i=1,2,・・・,m(y))とすると、上記区間Iは、次の(式6)により表すことができる。 In the above, x t and y t are data at the same time when the values of t are the same. Therefore, the section I x including x t is divided into m (x) sections, and the section I y including y t is divided into m (y) sections. Here, if the divided sections are X i (i = 1, 2,..., M (x)) and Y i (i = 1, 2,..., M (y)), the above section I Can be expressed by the following (formula 6).
次に、時刻tにおいてxt∈Xi,yt∈Yjとなる同時確率分布p(i,j)と、時刻tと時刻t+1についてxt∈Xi,yt∈Yj,xt+1∈Xu,yt+1∈Yvとなる同時確率分布p(i,j,u,v)を算出する。この結果は、次の(式7)となる。 Next, at time t in the x t ∈X i, y t ∈Y j become joint probability distribution p (i, j) and the time t and time t + 1 for x t ∈X i, y t ∈Y j, x t + 1 A simultaneous probability distribution p (i, j, u, v) that satisfies εX u , y t + 1 εY v is calculated. The result is the following (Equation 7).
次に、カオス尺度情報HCDは、上記のp(i,j)とp(i,j,u,v)を用いて以下の(式8)によって求められる。
なお、上記計算によるカオス尺度情報HCDの最大値は、{logm(x)×m(y)}である。 The maximum value of the chaotic scale information H CD by the above calculation is {logm (x) × m ( y)}.
カオス尺度算出手段30−1〜30−sの後段には、パターンマイニング分類手段40Bが配置されている。カオス尺度算出手段30−1〜30−sにより上記のようにして得られたカオス尺度情報をHCD−1〜HCD−sとする。パターンマイニング分類手段40Bは、カオス尺度算出手段30−1〜30−sにより得られたHCD−1〜HCD−sについて、パターンマイニング分類を行い、上記カオス尺度算出手段30−1〜30−sの分類結果に基づく分類結果を得るものである。このパターンマイニング分類では、例えば、ランダムフォレストによる分類を用いることができる。この第2の実施形態におけるパターンマイニング分類手段40Bは、入力がs系列である点を除き第1の実施形態のパターンマイニング分類手段40と同様に処理を行うので、その詳細な説明を省略する。
A pattern
以上説明した第2の実施形態に係る事象分類装置は、センサ11−1〜11−Nを入力ポートに取り込み、ディジタル化してコンピュータ処理を行うサーバコンピュータなどにより構成することができ、各種段は、サーバコンピュータが事象分類プログラムを実行することによって実現することができる。この第2の実施形態に係る事象分類プログラムに対応するフローチャートは、第1の実施形態のものと基本的に同じであるので、その説明を省略する。 The event classification apparatus according to the second embodiment described above can be configured by a server computer or the like that takes the sensors 11-1 to 11-N into an input port, digitizes them, and performs computer processing. This can be realized by the server computer executing the event classification program. Since the flowchart corresponding to the event classification program according to the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
次に、本発明に係る事象分類装置の第3の実施形態を説明する。図6に、本発明に係る事象分類装置の第3の実施形態のブロック図を示す。この実施形態でも、製造装置などの対象装置100の所要箇所にセンサ11−1〜11−Nが設けられている。センサ11−1と11−2と11−3の出力を3変量のカオス尺度算出手段50−1に与え、センサ11−4と11−5と11−6の出力を3変量のカオス尺度算出手段50−2に与え、・・・、センサ11−(N−2)と11−(N−1)と11−Nの出力を3変量のカオス尺度算出手段50−rに与える。
Next, a third embodiment of the event classification device according to the present invention will be described. FIG. 6 shows a block diagram of a third embodiment of the event classification apparatus according to the present invention. Also in this embodiment, the sensors 11-1 to 11-N are provided at required portions of the
カオス尺度算出手段50−1〜50−rの構成は、同一である。そこで、代表としてカオス尺度算出手段50−1の詳細構成を説明し、他のカオス尺度算出手段50−2〜50−rにおける各系統の詳細構成を省略する。センサ11ー1、11−2、11−3から連続してデータ(センサログ)が到来し、(式9)に示すように、データ長がn+1の時系列データが与えられたものとする。 The configurations of the chaos scale calculating means 50-1 to 50-r are the same. Therefore, the detailed configuration of the chaos scale calculation unit 50-1 will be described as a representative, and the detailed configuration of each system in the other chaos scale calculation units 50-2 to 50-r will be omitted. It is assumed that data (sensor log) arrives continuously from the sensors 11-1, 11-2, and 11-3, and time-series data with a data length of n + 1 is given as shown in (Equation 9).
上記において、xtとytとztはtの値が同一の場合には同一時刻のデータである。そこで、上記のxtが含まれる区間Ixをm(x)個の区間に分割し、ytが含まれる区間Iyをm(y)個の区間に分割し、ztが含まれる区間Izをm(z)個の区間に分割する。ここで、各分割区間を、Xi(i=1,2,・・・,m(x))とYi(i=1,2,・・・,m(y))とZi(i=1,2,・・・,m(z))とすると、上記区間Ix,Iy,Izは、次の(式10)により表すことができる。 In the above, x t and y t and z t is when the value of t is the same is the data of the same time. Therefore, the section I x including x t is divided into m (x) sections, the section I y including y t is divided into m (y) sections, and a section including z t is included. Divide I z into m (z) intervals. Here, X i (i = 1, 2,..., M (x)), Y i (i = 1, 2,..., M (y)) and Z i (i = 1, 2,..., M (z)), the sections I x , I y , and I z can be expressed by the following (Equation 10).
次に、時刻tにおいてxt∈Xi,yt∈Yj,zt∈Zkとなる同時確率分布p(i,j,k)と、時刻tと時刻t+1についてxt∈Xi,yt∈Yj,zt∈Zk,xt+1∈Xu,yt+1∈Yv,zt+1∈Zwとなる同時確率分布p(i,j,k,u,v,w)を算出する。この結果は、次の(式11)となる。
次に、カオス尺度情報HCDは、上記のp(i,j)とp(i,j,u,v)を用いて以下の(式12)によって求められる。
なお、上記計算によるカオス尺度情報HCDの最大値は、{logm(x)×m(y)}である。 The maximum value of the chaotic scale information H CD by the above calculation is {logm (x) × m ( y)}.
カオス尺度算出手段50−1〜50−rの後段には、パターンマイニング分類手段40Cが配置されている。カオス尺度算出手段50−1〜50−rにより上記のようにして得られたカオス尺度情報をHCD−1〜HCD−rとする。パターンマイニング分類手段40Cは、カオス尺度算出手段50−1〜50−rにより得られたHCD−1〜HCD−rについて、パターンマイニング分類を行い、上記カオス尺度算出手段50−1〜50−rの分類結果に基づく分類結果を得るものである。このパターンマイニング分類では、例えば、ランダムフォレストによる分類を用いることができる。この第3の実施形態におけるパターンマイニング分類手段40Cは、入力がr系列である点を除き第1の実施形態のパターンマイニング分類手段40と同様に処理を行うので、その詳細な説明を省略する。
A pattern
以上説明した第3の実施形態に係る事象分類装置は、センサ11−1〜11−Nを入力ポートに取り込み、ディジタル化してコンピュータ処理を行うサーバコンピュータなどにより構成することができ、各手段は、サーバコンピュータが事象分類プログラムを実行することによって実現することができる。この第3の実施形態に係る事象分類プログラムに対応するフローチャートは、第1の実施形態のものと基本的に同じであるので、その説明を省略する。 The event classification apparatus according to the third embodiment described above can be configured by a server computer or the like that takes the sensors 11-1 to 11-N into the input ports, digitizes them, and performs computer processing. This can be realized by the server computer executing the event classification program. Since the flowchart corresponding to the event classification program according to the third embodiment is basically the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
次に、本発明に係る事象分類装置の第4の実施形態を説明する。図7に、本発明に係る事象分類装置の第4の実施形態のブロック図を示す。この実施形態でも、製造装置などの対象装置100の所要箇所にセンサ11−1〜11−Nが設けられている。センサ11−1〜11−Nの出力をN(N≧4)変量のカオス尺度算出手段60に与える。なお、本実施形態は、第1の実施形態から第3の実施形態から続いての説明であり、4変量以上の場合のものであるため、上記Nを4以上としたが、この実施形態の説明は、Nが1以上の場合について成立するものである。従って、1〜3変量の場合において、本実施形態による構成を採用して処理を行っても良いことは勿論である。
Next, a fourth embodiment of the event classification device according to the present invention will be described. FIG. 7 shows a block diagram of a fourth embodiment of the event classification apparatus according to the present invention. Also in this embodiment, the sensors 11-1 to 11-N are provided at required portions of the
カオス尺度算出手段60には、センサ11−1〜11−Nから連続してデータ(センサログ)が到来し、(式13)に示すように、センサ11−1〜11−N毎にデータ長がn+1の時系列データが与えられたものとする。 Data (sensor log) continuously arrives at the chaos scale calculating means 60 from the sensors 11-1 to 11-N, and as shown in (Equation 13), the data length is set for each sensor 11-1 to 11-N. Assume that n + 1 time-series data is given.
次にi(i=1,2,・・・,N)番目の時系列データが含まれる区間Iiをm(i)個の区間に分割と、上記区間Iiは、次の(式14)により表すことができる。 Then i (i = 1,2, ···, N) and divides the interval I i that contains th time-series data to the m (i) number of intervals, the interval I i is the following (Equation 14 ).
ここで、ある時刻t(t=1,2,・・・,n+1)においてi番目の系列値xi,jが含まれる区間番号をL(i)と表すと、系列値xi,jと(式14)の区間は次の(式15)の関係となる。 Here, when a section number including the i-th sequence value x i, j at a certain time t (t = 1, 2,..., N + 1) is represented as L (i), the sequence value x i, j The section of (Expression 14) has the following relationship (Expression 15).
ここで、上記L(i)は次の(式16)の関係を有する。 Here, L (i) has the following relationship (Formula 16).
上記L(i)について、(式16)の関係を有することを考慮し、全系列に対し次の(式17)の変換を考える。 Considering that L (i) has the relationship of (Equation 16), the following transformation of (Equation 17) is considered for all sequences.
上記(式17)から、uについては次の(式18)の関係にあることが分かる。 From the above (Expression 17), it can be seen that u has the following relationship (Expression 18).
上記uは、ある時刻tにおける値であるから、これを全時刻t=1,2,・・・,n+1について考え、{u1,u2,・・・,un+1}系列を生成する。このような操作によって、N変量データが1変量の(式19)に示す整数値系列に置き換えられたことになる。 Said u is because the value at a certain time t, which all the time t = 1, 2, · · ·, for n + 1 thinking, generate {u 1, u 2, · · ·, u n + 1} sequence To do. By such an operation, the N-variate data has been replaced with the univariate integer value series shown in (Equation 19).
これ以降は1変量の場合と同様に処理を行えばよい。即ち、ut=i(1≦i≦M)となる確率分布p(i)と、ut=iかつut+1=j(1≦i,j≦M)となる確率分布p(i,j)を次の(式20)により算出する。
次に、カオス尺度情報HCDは、上記のp(i)とp(i,j)を用いて以下の(式21)によって求められる。
なお、上記計算によるカオス尺度情報HCDの最大値は、次の(式22)である。
カオス尺度算出手段60の後段には、パターンマイニング分類手段40Dが配置されている。カオス尺度算出手段60により上記のようにして得られたカオス尺度情報をHCDとする。パターンマイニング分類手段40Dは、カオス尺度算出手段60により得られたHCDについて、パターンマイニング分類を行い、上記カオス尺度算出手段60の分類結果に基づく分類結果を得るものである。このパターンマイニング分類では、例えば、ランダムフォレストによる分類を用いることができる。この第4の実施形態におけるパターンマイニング分類手段40Dは、入力が1系列である点を除き第1の実施形態のパターンマイニング分類手段40と同様に処理を行うので、その詳細な説明を省略する。
A pattern
以上説明した第4の実施形態に係る事象分類装置は、センサ11−1〜11−Nを入力ポートに取り込み、ディジタル化してコンピュータ処理を行うサーバコンピュータなどにより構成することができ、各手段は、サーバコンピュータが事象分類プログラムを実行することによって実現することができる。この第4の実施形態に係る事象分類プログラムに対応するフローチャートは、第1の実施形態のものと基本的に同じであるので、その説明を省略する。 The event classification apparatus according to the fourth embodiment described above can be configured by a server computer or the like that takes the sensors 11-1 to 11-N into an input port, digitizes them, and performs computer processing. This can be realized by the server computer executing the event classification program. Since the flowchart corresponding to the event classification program according to the fourth embodiment is basically the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
上記では事象分類装置の実施形態を示したが、これを故障・不良判定装置とすることができる。この場合には、上記センサ11−1〜11−Nを、製造装置の所要位置に設けられたセンサとし、他の構成を上記実施形態の事象分類装置と同一の構成とし、上記センサ11−1〜11−Nから得られるデータに基づき、上記事象分類装置を上記製造装置の故障或いは不良を判定する判定手段として用いる。これにより、多量のデータを用いた解析により誤差が少ない上記製造装置(或いは、この製造装置により製造された製品)の故障・不良判定を行う故障・不良判定装置を提供することができる。 Although the embodiment of the event classification device has been described above, it can be a failure / failure determination device. In this case, the sensors 11-1 to 11-N are sensors provided at required positions of the manufacturing apparatus, the other configurations are the same as those of the event classification apparatus of the embodiment, and the sensors 11-1 Based on the data obtained from ˜11-N, the event classification device is used as a determination means for determining failure or failure of the manufacturing device. Accordingly, it is possible to provide a failure / failure determination device that performs failure / failure determination of the manufacturing apparatus (or a product manufactured by the manufacturing apparatus) with less error by analysis using a large amount of data.
なお、各実施形態では、全て同じ変量のカオス尺度算出手段を用いたが、例えば、センサの数が6である場合(6変量である場合)、第1の実施形態(1変量)のカオス尺度算出手段を1つ、第2の実施形態(2変量)のカオス尺度算出手段を1つ、第3の実施形態(3変量)のカオス尺度算出手段を1つ、というように、異なる変量のカオス尺度算出手段を混合して用いても良い。また、異なる変量のカオス尺度算出手段の数についても、適宜な数選択し、合計で所定数のセンサのデータを受けて分類するように構成することもできる。 In each embodiment, the same variable chaos scale calculation means is used. For example, when the number of sensors is six (in the case of six variables), the chaos scale of the first embodiment (univariate) is used. One calculation means, one chaos scale calculation means of the second embodiment (bivariate), one chaos scale calculation means of the third embodiment (trivariate), and so on. You may mix and use a scale calculation means. Moreover, it is also possible to select an appropriate number of chaos scale calculation means with different variables, and to receive and classify the data of a predetermined number of sensors in total.
11−1〜11−N センサ
20−1〜20−N カオス尺度算出手段
30−1〜30−s カオス尺度算出手段
40,40A,40B,40C.40D パターンマイニング分類手段
41 パターンマイニング分類モデル生成手段
41A データセット生成部
42 パターンマイニング判定部
50−1〜50−r カオス尺度算出手段
60 カオス尺度算出手段
100 対象装置
11-1 to 11-N Sensors 20-1 to 20-N Chaos Scale Calculation Units 30-1 to 30-s Chaos
Claims (13)
前記カオス尺度算出手段が算出したカオス尺度情報について、パターンマイニング分類を行い、前記データに基づく分類結果を得るパターンマイニング分類手段と、
を具備することを特徴とする事象分類装置。 Chaos scale calculation means for dividing data obtained from a plurality of sensors into time series for each predetermined time unit, and calculating chaos scale information from the divided data;
Pattern mining classification means for performing pattern mining classification on the chaos scale information calculated by the chaos scale calculation means, and obtaining a classification result based on the data; and
An event classification apparatus comprising:
を具備することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の事象分類装置。 Pattern mining classification model generation means for performing pattern mining learning based on chaos scale information calculated by the chaos scale calculation means, and generating a pattern mining classification model used by the pattern mining classification means;
The event classification device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記カオス尺度算出手段が算出したカオス尺度情報について、パターンマイニング分類を行い、前記データに基づく分類結果を得るパターンマイニング分類手段、
として機能させることを特徴とする事象分類プログラム。 A chaos scale calculating means for dividing data obtained from a plurality of sensors into a predetermined time unit in time series and calculating chaos scale information from the divided data;
Pattern mining classification means for performing pattern mining classification on the chaos scale information calculated by the chaos scale calculation means, and obtaining a classification result based on the data,
Event classification program characterized by functioning as
前記カオス尺度算出手段が算出したカオス尺度情報に基づきパターンマイニング学習を行い、前記パターンマイニング分類手段が用いるパターンマイニング分類モデルを生成するパターンマイニング分類モデル生成手段、
として機能させることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の事象分類プログラム。 Said computer further
Pattern mining classification model generation means for performing pattern mining learning based on the chaos scale information calculated by the chaos scale calculation means and generating a pattern mining classification model used by the pattern mining classification means;
The event classification program according to any one of claims 7 to 10, wherein
前記センサから得られるデータに基づき、前記事象分類装置を故障或いは不良を判定する判定手段として用いる
ことを特徴とする故障・不良判定装置。
The event classification device according to any one of claims 1 to 6, wherein the sensor according to any one of claims 1 to 6 is a sensor provided at a required position of a manufacturing device,
A failure / failure determination device, wherein the event classification device is used as determination means for determining failure or failure based on data obtained from the sensor.
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