JP2018156340A - 診断装置、診断システム、診断方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】予め用意しておくべき学習データに対して、対応するラベルを容易に付加することができる診断装置、診断システム、診断方法およびプログラムを提供する。【解決手段】現在の動作に対応する所定の情報を、対象装置から取得する第１取得部と、部材に関する物理量を検知する検知部から出力される学習データを取得する第２取得部と、学習データの特徴を示す第１特徴情報を抽出する抽出部と、部材について使用開始から使用不可となるまでの継続時間を、所定の複数の区間に分け、各区間に対応する学習データに対して、状態を示すラベル情報をそれぞれ付加する第１付加部と、各区間に対応する学習データにそれぞれ付加されたラベル情報と、第１特徴情報とに基づいて、ラベル情報が未知の第２検知情報が、どのラベル情報に対応するのかを判定するためのモデルを、学習データに対応する所定の情報をモデル特定情報として対応付けて生成する生成部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、診断装置、診断システム、診断方法およびプログラムに関する。

画像形成装置および工作機械等の機械において、音または振動等の物理量を検知した検知情報と、予め用意しておいた検知情報とを利用して、機械の異常等を判定する技術が既に知られている。

このような物理量を検知して機械の異常等を判定する技術として、集音手段によって集音された動作音データと、予め用意しておいた正常音データとを利用して、機械の異常を検出する技術が開示されている（特許文献１）。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、予め用意しておくべきデータに対して、例えば、正常または異常等のラベルを付ける作業を、人の手によって行う必要があり、大量のデータに対して手動でラベルを付けることは時間的に現実的ではないという問題点があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、予め用意しておくべき学習データに対して、対応するラベルを容易に付加することができる診断装置、診断システム、診断方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、対象装置の現在の動作に対応する所定の情報を、前記対象装置から取得する第１取得部と、前記対象装置の部材に関する物理量を検知する検知部から出力される第１検知情報を学習データとして取得する第２取得部と、前記第２取得部により取得された前記学習データの特徴を示す第１特徴情報を抽出する抽出部と、前記動作が実行されることにより、前記部材について新品状態における使用開始から使用不可となるまでの継続時間を、所定の複数の区間に分け、前記各区間に対応する前記学習データに対して、該部材の状態を示すラベル情報をそれぞれ付加する第１付加部と、前記各区間に対応する前記学習データにそれぞれ付加された前記ラベル情報と、前記第１特徴情報とに基づいて、前記第２取得部により取得された前記ラベル情報が未知である第２検知情報が、どの前記ラベル情報に対応するのかを判定するためのモデルを、前記学習データに対応する前記所定の情報をモデル特定情報として対応付けて生成する生成部と、を備える。

本発明によれば、予め用意しておくべき学習データに対して、対応するラベルを容易に付加することができる。

図１は、第１の実施形態に係る診断システムの全体構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態の加工機のハードウェア構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る診断装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係る診断システムの機能ブロックの構成の一例を示す図である。 図５は、学習データに対して時間的に等間隔な区間ごとにラベル情報を付加することを説明する図である。 図６は、第１の実施形態におけるモデル生成処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、第１の実施形態における状態判定処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施形態におけるモデル生成処理および状態判定処理の具体例を説明する図である。 図９は、共通のモデルを他の加工工程で使用する例を説明する図である。 図１０は、第２の実施形態に係る診断システムの機能ブロックの構成の一例を示す図である。 図１１は、工具の使用時間と劣化度との関係からラベル情報を付加することを説明する図である。 図１２は、第２の実施形態におけるモデル生成処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、第３の実施形態に係る診断システムの機能ブロックの構成の一例を示す図である。 図１４は、複数の工具の使用時間と劣化度との関係の一例を示すグラフである。 図１５は、工具の使用時間と劣化度との関係からラベル情報を付加することを説明する図である。 図１６は、第３の実施形態におけるモデル生成処理の一例を示すフローチャートである。

以下に、図１〜図１６を参照しながら、本発明に係る診断装置、診断システム、診断方法およびプログラムの実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。

［第１の実施形態］
（診断システムの全体構成）
図１は、第１の実施形態に係る診断システムの全体構成の一例を示す図である。図１を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１の全体構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る診断システム１は、加工機２００に設置されたセンサ５７と、診断装置１００と、を含む。加工機２００は、診断装置１００に対して通信可能となるように接続されている。なお、図１には１台の加工機２００が診断装置１００に接続されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、複数台の加工機２００が診断装置１００に対して、それぞれ通信可能となるように接続されているものとしてもよい。

加工機２００は、工具を用いて、加工対象に対して切削、研削または研磨等の加工を行う工作機械である。加工機２００は、診断装置１００による診断の対象となる対象装置の一例である。なお、対象装置として加工機２００に限定されるものではなく、診断の対象となり得る機械であればよく、例えば、組立機、測定機、検査機、または洗浄機等の機械が対象装置であってもよい。以下では、加工機２００を対象装置の一例として説明する。

診断装置１００は、加工機２００に対して通信可能となるように接続され、加工機２００の動作について診断を行う装置である。

センサ５７は、加工機２００に設置されたドリル、エンドミル、バイトチップもしくは砥石等の工具と加工対象とが加工動作中に接触することにより発する振動もしくは音等、または、工具もしくは加工機２００自体が発する振動もしくは音等の物理量を検知し、検知した物理量の情報を検知情報（センサデータ）として診断装置１００へ出力するセンサである。センサ５７は、例えば、マイク、振動センサ、加速度センサ、またはＡＥセンサ等で構成され、例えば、振動または音等が検出できる工具の近傍に設置される。

なお、加工機２００と診断装置１００とは、どのような接続形態で接続されてもよい。例えば、加工機２００と診断装置１００とは、専用の接続線、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の有線ネットワーク、または、無線ネットワーク等により接続されるものとすればよい。

また、センサ５７の個数は任意であってよい。また、同一の物理量を検知する複数のセンサ５７を備えてもよいし、相互に異なる物理量を検知する複数のセンサ５７を備えてもよい。

また、センサ５７は、加工機２００に予め備えられているものとしてもよく、または、完成機械である加工機２００に対して後から取り付けられるものとしてもよい。

（加工機のハードウェア構成）
図２は、第１の実施形態の加工機のハードウェア構成の一例を示す図である。図２を参照しながら、本実施形態の加工機２００のハードウェア構成について説明する。

図２に示すように、加工機２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５３と、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）５４と、駆動制御回路５５と、がバス５８で通信可能に接続された構成となっている。センサ５７は、診断装置１００に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ５１は、加工機２００の全体を制御する演算装置である。ＣＰＵ５１は、例えば、ＲＡＭ５３をワークエリア（作業領域）としてＲＯＭ５２等に格納されたプログラムを実行することで、加工機２００全体の動作を制御し、加工機能を実現する。

通信Ｉ／Ｆ５４は、診断装置１００等の外部装置と通信するためのインターフェースである。駆動制御回路５５は、モータ５６の駆動を制御する回路である。モータ５６は、ドリル、エンドミル、バイトチップまたは砥石等、および、加工対象が載置され加工に合わせて移動されるテーブル等の加工に用いる工具を駆動するモータである。センサ５７は、上述の通りである。

（診断装置のハードウェア構成）
図３は、第１の実施形態に係る診断装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図３を参照しながら、本実施形態に係る診断装置１００のハードウェア構成について説明する。

図３に示すように、診断装置１００は、ＣＰＵ６１と、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３と、通信Ｉ／Ｆ６４と、センサＩ／Ｆ６５と、補助記憶装置６６と、入力装置６７と、ディスプレイ６８と、がバス６９で通信可能に接続された構成となっている。

ＣＰＵ６１は、診断装置１００の全体を制御する演算装置である。ＣＰＵ６１は、例えば、ＲＡＭ６３をワークエリア（作業領域）としてＲＯＭ６２等に格納されたプログラムを実行することで、診断装置１００全体の動作を制御し、診断機能を実現する。

通信Ｉ／Ｆ６４は、加工機２００等の外部装置と通信するためのインターフェースである。通信Ｉ／Ｆ６４は、例えば、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に対応したＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等である。

センサＩ／Ｆ６５は、加工機２００に設置されたセンサ５７から検知情報を受信するためのインターフェースである。

補助記憶装置６６は、診断装置１００の設定情報、加工機２００から受信された検知情報およびコンテキスト情報、後述する診断装置１００により生成されたモデル、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、およびアプリケーションプログラム等の各種データを記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、またはＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記憶装置である。なお、補助記憶装置６６は、診断装置１００が備えるものとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、診断装置１００の外部に設置された記憶装置であってもよく、または、診断装置１００とデータ通信可能なサーバ装置が備えた記憶装置であってもよい。

入力装置６７は、文字および数字等の入力、各種指示の選択、ならびにカーソルの移動等の操作を行うためのマウスまたはキーボード等の入力装置である。

ディスプレイ６８は、文字、数字、および各種画面および操作用アイコン等を表示するＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、または有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置である。

なお、図３に示したハードウェア構成は一例であり、すべての構成機器を備えている必要はなく、また、他の構成機器を備えているものとしてもよい。例えば、診断装置１００が加工機２００の診断動作に特化し、診断結果を外部のサーバ装置等に送信する場合、入力装置６７およびディスプレイ６８は備えられていない構成としてもよい。

（診断システムの機能ブロックの構成および動作）
図４は、第１の実施形態に係る診断システムの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図５は、学習データに対して時間的に等間隔な区間ごとにラベル情報を付加することを説明する図である。図４および図５を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１および加工機２００の機能ブロックの構成および動作について説明する。

図４に示すように、加工機２００は、数値制御部２０１と、通信制御部２０２と、駆動制御部２０３と、駆動部２０４と、検知部２１１と、を有する。

数値制御部２０１は、駆動部２０４による加工を数値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により実行する機能部である。例えば、数値制御部２０１は、駆動部２０４の動作を制御するための数値制御データを生成して出力する。また、数値制御部２０１は、コンテキスト情報を通信制御部２０２に出力する。ここで、コンテキスト情報とは、加工機２００の動作の種類ごとに複数定められる情報である。コンテキスト情報は、例えば、工作機械（加工機２００）の識別情報、駆動部２０４の識別情報（例えば、工具の識別情報等）、駆動部２０４に駆動される工具の径、および工具の材質等のコンフィギュレーション情報、ならびに、駆動部２０４に駆動される工具の動作状態、駆動部２０４の使用開始からの累積使用時間、駆動部２０４に係る負荷、駆動部２０４の回転数、駆動部２０４の加工速度等の加工条件の情報等を示す情報である。

数値制御部２０１は、例えば、現在の加工機２００の動作に対応するコンテキスト情報を、逐次、通信制御部２０２を介して診断装置１００に送信する。数値制御部２０１は、加工対象を加工する際、加工の工程に応じて、駆動する駆動部２０４の種類、または駆動部２０４の駆動状態（回転数、回転速度等）を変更する。数値制御部２０１は、動作の種類を変更するごとに、変更した動作の種類に対応するコンテキスト情報を、通信制御部２０２を介して診断装置１００に逐次送信する。数値制御部２０１は、例えば、図２に示すＣＰＵ５１で動作するプログラムによって実現される。

通信制御部２０２は、診断装置１００等の外部装置との間の通信を制御する機能部である。例えば、通信制御部２０２は、現在の動作に対応するコンテキスト情報を診断装置１００に送信する。通信制御部２０２は、例えば、図２に示す通信Ｉ／Ｆ５４、およびＣＰＵ５１で動作するプログラムによって実現される。

駆動制御部２０３は、数値制御部２０１により求められた数値制御データに基づいて、駆動部２０４を駆動制御する機能部である。駆動制御部２０３は、例えば、図２に示す駆動制御回路５５によって実現される。

駆動部２０４は、駆動制御部２０３による駆動制御の対象となる機能部である。駆動部２０４は、駆動制御部２０３による制御によって工具を駆動する。駆動部２０４は、駆動制御部２０３によって駆動制御されるアクチュエータであり、例えば、図２に示すモータ５６等によって実現される。なお、駆動部２０４は、加工に用いられ、数値制御の対象となるものであればどのようなアクチュエータであってもよい。また、駆動部２０４は、２以上備えられていてもよい。

検知部２１１は、加工機２００に設置されたドリル、エンドミル、バイトチップもしくは砥石等の工具と加工対象とが加工動作中に接触することにより発する振動もしくは音等、または、工具もしくは加工機２００自体が発する振動もしくは音等の物理量を検知し、検知した物理量の情報を検知情報（センサデータ）として診断装置１００へ出力する機能部である。検知部２１１は、例えば、図２に示すセンサ５７によって実現される。なお、検知部２１１の個数は任意である。例えば、同一の物理量を検知する複数の検知部２１１を備えてもよいし、相互に異なる物理量を検知する複数の検知部２１１を備えてもよい。例えば、加工に用いる工具である刃の折れ、および、刃のチッピング等が発生すると、加工時の音が変化する。このため、検知部２１１（マイク）で音響データを検知し、正常音を判断するためのモデル等を用いて判断することにより、加工機２００の動作の異常を検知可能となる。

なお、図４に示す数値制御部２０１および通信制御部２０２は、図２に示すＣＰＵ５１にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよく、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよく、または、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

図４に示すように、診断システム１の診断装置１００は、通信制御部１０１と、検知情報受信部１０２（第２取得部）と、加工情報取得部１０３（第１取得部）と、受付部１０４と、特徴抽出部１０５と、ラベル付加部１０６（第１付加部）と、生成部１０７と、判定部１０８と、記憶部１０９と、入力部１１０と、表示制御部１１１と、表示部１１２と、を有する。

通信制御部１０１は、加工機２００との間の通信を制御する機能部である。例えば、通信制御部１０１は、加工機２００の数値制御部２０１から、通信制御部２０２を介して、コンテキスト情報を受信する。通信制御部１０１は、例えば、図３に示す通信Ｉ／Ｆ６４、およびＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

検知情報受信部１０２は、加工機２００に設置された検知部２１１から検知情報を受信する機能部である。検知情報受信部１０２は、例えば、図３に示すセンサＩ／Ｆ６５、およびＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

ここで、図５に、検知情報受信部１０２により受信された、後述するモデルを生成するための学習データとして使用される検知情報の波形の一例を示す。図５では、新しく交換された新品状態の工具を使用し始めたタイミングから、繰り返される加工処理に伴う工具の摩耗等の劣化によって折損したタイミングまでの検知情報が示されている。図５に示す検知情報は、例えば、工具によって加工対象の加工処理が実行されている加工区間での波形データと、工具が加工対象に当たっていない非加工区間の波形データとを含む。

加工情報取得部１０３は、加工機２００から、通信制御部１０１により受信されたコンテキスト情報（加工情報）を取得する機能部である。加工情報取得部１０３は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

受付部１０４は、通信制御部１０１が加工機２００から受信するコンテキスト情報とは異なるコンテキスト情報の入力を受け付ける機能部である。例えば、累積使用時間は加工機２００から取得するように構成できる。この場合、加工機２００は、例えば、工具を交換したときに累積使用時間をリセット（初期化）する機能を備えていてもよい。

累積使用時間を加工機２００から取得せず、受付部１０４が受け付けるように構成することもできる。受付部１０４は、例えば、キーボードおよびタッチパネル等により実現される入力部１１０から入力されたコンテキスト情報を受け付ける。受付部１０４で受け付けるコンテキスト情報は、累積使用時間に限らず、例えば、使用する工具の仕様の情報（工具の直径、刃数、材質、工具にコーティングが施されているか否か等）、加工対象の情報（材質等）の情報でもよい。また、受付部１０４は、外部装置からコンテキスト情報を受信するように構成してもよい。受付部１０４は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。なお、加工機２００以外からコンテキスト情報を受け付ける必要がない場合は、受付部１０４は備えなくてもよい。

特徴抽出部１０５は、生成部１０７によるモデルの生成、および、判定部１０８による判定処理等で用いる特徴情報を、検知情報から抽出する機能部である。特徴情報は、検知情報の特徴を示す情報であればどのような情報であってもよい。例えば、特徴抽出部１０５は、検知情報から、エネルギー、周波数スペクトル、および、ＭＦＣＣ（メル周波数ケプストラム係数）等を特徴情報として抽出してもよい。特徴抽出部１０５は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

ラベル付加部１０６は、検知情報受信部１０２により受信された学習データとしての検知情報（第１検知情報）に対して、所定のラベル情報を付加する（対応付ける）機能部である。具体的には、上述した図５に示す学習データでは、例えば、ラベル付加部１０６は、新しく交換された新品状態の工具を使用し始めたタイミングから、繰り返される加工処理に伴う工具の摩耗等の劣化によって折損したタイミングまでの時間（以下、「継続時間」と称する場合がある）を、５つの区間に等分し、時間が古い区間に対応する学習データから、順に、「劣化度１」、「劣化度２」、「劣化度３」、「劣化度４」、「劣化度５」というラベル情報を付加する。すなわち、図５に示すラベル情報は、継続時間の各段階において、使用されている工具の劣化度が５段階の劣化度のうちどの段階の劣化度にあるのかを示す情報であり、「劣化度１」から「劣化度５」へ向かうにつれて、工具の劣化度が強くなる。このように、ラベル付加部１０６は、学習データの継続時間を用いて、ラベル情報を付加している。ラベル付加部１０６は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

なお、継続時間は、工具が折損したタイミングまでとしたが、工具の折損の状態に限定するものではなく、工具の変形、欠損、折損または治具からの欠落等により工具が使用不可となる状態になるタイミングまでとしてもよい。

また、ラベル付加部１０６は、継続時間を５つの区間に等分した例を示したが、これに限定されるものではなく、区分する区間の数は任意でよいのは言うまでもない。

また、ラベル付加部１０６により学習データに付加されるラベル情報としては劣化度に限定されるものではない。例えば、工具の長さの摩耗についてのラベル（例えば「工具長さ」、「摩耗度」）等のように、状態の判定対象となる工具または機器等の部材の状態が時間経過に伴って変化する場合、その部材の状態の変化を捉えた検知情報に対して、当該状態を示すラベルをラベル情報として付加するものとしてもよい。

生成部１０７は、ラベル付加部１０６により学習データに対して付加されたラベル情報と、特徴抽出部１０５により学習データから抽出された特徴情報とを用いて、工具の劣化度を判定するためのモデルを生成する機能部である。この場合、学習データについては上述の継続時間における区間ごとにラベル情報が付加されているので、その学習データから抽出された特徴情報（第１特徴情報）についても、各区間に対応する特徴情報にはラベル情報が対応付けられていることになる。また、生成部１０７は、検知情報受信部１０２が学習データを受信する際に、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に対応付けてモデルを生成する。

生成部１０７によるモデルの生成は、機械学習のうちいわゆる教師あり学習に基づいて実行される。教師あり学習によるモデルの生成のアルゴリズムとしては、例えば、ＳＶＭ（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）またはＧＭＭ（Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｍｏｄｅｌ）等を用いればよい。例えば、ＳＶＭでは、学習データから抽出された特徴情報を訓練データ（教師データ）とし、各ラベル情報に対応する特徴情報をクラスに分け、各クラスに含まれる特徴情報の距離が最大値（最大マージン）となるようにクラスを分ける超平面を示す識別関数を規定するパラメータを求める。このようなパラメータを求めることが、モデルの生成に相当する。すなわち、どのラベル情報に対応するのか不明な特徴情報と、ＳＶＭにより求められたモデルとを用いることによって、当該特徴情報がどのクラスに対応するのか、すなわち、どのラベル情報（上述の例では「劣化度１」〜「劣化度５」）に対応するのかが明らかになる。具体的には、どのラベル情報に対応するのか未知の特徴情報と、生成部１０７により生成されたモデルとから、どのラベル情報に対応するのかを示すような出力値を得ることにより、当該特徴情報がどのラベル情報に対応するのかが明らかになる。

生成部１０７は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

判定部１０８は、特徴抽出部１０５により検知情報（第２検知情報）から抽出された特徴情報（第２特徴情報）と、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に対応するモデルと、を用いて、当該特徴情報がどの劣化度（ラベル情報）に対応するかを判定する機能部である。具体的には、上述のように、判定部１０８は、例えば、特徴情報とモデルとから、当該特徴情報がどのラベル情報に対応するかを示すような出力値を求め、その出力値がどの劣化度（ラベル情報）に対応するかを判定する。これによって、加工機２００で使用されている工具が、判定部１０８により判定された劣化度の状態であることが判断できる。判定部１０８は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

記憶部１０９は、生成部１０７により生成されたモデルをコンテキスト情報と関連付けて記憶する機能部である。また、記憶部１０９は、検知情報受信部１０２により受信された検知情報を、加工情報取得部１０３により受信されたコンテキスト情報と関連付けて記憶するものとしてもよい。記憶部１０９は、例えば、図３のＲＡＭ６３および補助記憶装置６６等によって実現される。

入力部１１０は、文字および数字等の入力、各種指示の選択、ならびにカーソルの移動等の操作を行うための機能部である。入力部１１０は、図３に示す入力装置６７によって実現される。

表示制御部１１１は、表示部１１２の表示動作を制御する機能部である。具体的には、表示制御部１１１は、例えば、判定部１０８による工具の劣化度についての判定結果等を、表示部１１２に表示させる。表示制御部１１１は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

表示部１１２は、表示制御部１１１による制御に従って各種情報を表示する機能部である。表示部１１２は、例えば、図３に示すディスプレイ６８によって実現される。

なお、図４に示した診断装置１００の各機能部（通信制御部１０１、検知情報受信部１０２、加工情報取得部１０３、受付部１０４、特徴抽出部１０５、ラベル付加部１０６、生成部１０７、判定部１０８および表示制御部１１１）は、図３のＣＰＵ６１にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよく、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよく、または、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

また、図４に示した診断装置１００および加工機２００それぞれの各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図４で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図４の１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。

（診断装置によるモデル生成処理）
図６は、第１の実施形態におけるモデル生成処理の一例を示すフローチャートである。図６を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１の診断装置１００のモデル生成処理の流れについて説明する。なお、モデル生成処理は、例えば、状態判定処理の前に事前に実行されるものとする。以下のモデル生成処理を実行する前に、加工機２００には新品状態の工具が取り付けられた状態とする。

＜ステップＳ１０１＞
診断装置１００の通信制御部１０１は、加工機２００から送信されたコンテキスト情報を受信する。そして、診断装置１００の加工情報取得部１０３は、通信制御部１０１により受信されたコンテキスト情報を取得する。そして、ステップＳ１０２へ移行する。

＜ステップＳ１０２＞
診断装置１００の検知情報受信部１０２は、加工機２００から送信された学習データとしての検知情報（センサデータ）を受信する。検知情報受信部１０２による学習データの受信動作は、新しく交換された新品状態の工具を使用し始めたタイミングから、繰り返される加工処理に伴う工具の摩耗等の劣化によって折損するタイミングまで継続する。

このように受信されたコンテキスト情報および検知情報（学習データ）が、モデルの生成に利用される。モデルは、コンテキスト情報ごとに生成されるため、検知情報は、対応するコンテキスト情報に関連付けられる必要がある。このため、例えば、検知情報受信部１０２は、受信した検知情報を、同じタイミングで通信制御部１０１により受信されたコンテキスト情報と対応付けて記憶部１０９等に記憶させるものとしてもよい。この場合、コンテキスト情報は、生成されたモデルを特定するためのモデル特定情報として用いられる。

検知情報受信部１０２によって継続時間分の学習データが受信された場合、ステップＳ１０３へ移行する。

＜ステップＳ１０３＞
診断装置１００の特徴抽出部１０５は、検知情報受信部１０２により受信された継続時間分の学習データから、特徴情報を抽出する。そして、ステップＳ１０４へ移行する。

＜ステップＳ１０４＞
診断装置１００のラベル付加部１０６は、検知情報受信部１０２により受信された学習データに対して、所定のラベル情報を付加する（対応付ける）。具体的には、上述した図５に示す学習データのように、例えば、ラベル付加部１０６は、継続時間を５つの区間に等分し、時間が古い区間に対応する学習データから、順に、「劣化度１」、「劣化度２」、「劣化度３」、「劣化度４」、「劣化度５」というラベル情報を付加する。この場合、学習データについて継続時間における区間ごとにラベル情報が付加されているので、その学習データから抽出された特徴情報についても、各区間に対応する特徴情報にはラベル情報が対応付けられていることになる。そして、ステップＳ１０５へ移行する。

＜ステップＳ１０５＞
診断装置１００の生成部１０７は、ラベル付加部１０６により学習データに対して付加されたラベル情報と、特徴抽出部１０５により学習データから抽出された特徴情報とを用いて、工具の劣化度を判定するためのモデルを生成する。この場合、生成部１０７は、検知情報受信部１０２が学習データを受信するときに加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に対応付けてモデルを生成する。このモデルの生成のアルゴリズムとしては、例えば、教師あり学習のＳＶＭまたはＧＭＭ等を用いる。このように生成されたモデルを用いることによって、どのラベル情報に対応するのか不明な特徴情報が、どのクラスに対応するのか、すなわち、どのラベル情報（上述の例では「劣化度１」〜「劣化度５」）に対応するのかが明らかになる。そして、ステップＳ１０６へ移行する。

＜ステップＳ１０６＞
生成部１０７は、生成したモデルを、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報（モデル特定情報）に関連付けて、記憶部１０９に記憶させる。

以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０６によって、モデル生成処理が実行される。

（診断装置による状態判定処理）
図７は、第１の実施形態における状態判定処理の一例を示すフローチャートである。図７を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１の診断装置１００の状態判定処理の流れについて説明する。

＜ステップＳ２０１＞
加工機２００の数値制御部２０１は、加工機２００から送信されたコンテキスト情報を、逐次、診断装置１００に送信する。診断装置１００の通信制御部１０１は、このようにして加工機２００から送信されたコンテキスト情報を受信する。そして、診断装置１００の加工情報取得部１０３は、通信制御部１０１により受信されたコンテキスト情報を取得する。そして、ステップＳ２０２へ移行する。

＜ステップＳ２０２＞
また、加工機２００の検知部２１１は、検知情報を、逐次、出力する。診断装置１００の検知情報受信部１０２は、このようにして加工機２００から送信された検知情報（センサデータ）を受信する。そして、ステップＳ２０３へ移行する。

＜ステップＳ２０３＞
診断装置１００の特徴抽出部１０５は、検知情報受信部１０２により受信された検知情報から特徴情報を抽出する。そして、ステップＳ２０４へ移行する。

＜ステップＳ２０４＞
診断装置１００の判定部１０８は、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報（モデル特定情報）に対応するモデルを記憶部１０９から取得する。そして、ステップＳ２０５へ移行する。

＜ステップＳ２０５＞
判定部１０８は、特徴抽出部１０５により検知情報から抽出された特徴情報と、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報（モデル特定情報）に対応するモデルと、を用いて、当該特徴情報がどの劣化度（ラベル情報）に対応するかを判定する。具体的には、判定部１０８は、例えば、特徴情報とモデルとから、当該特徴情報がどのラベル情報に対応するかを示すような出力値を求め、その出力値がどの劣化度（ラベル情報）に対応するかを判定する。これによって、加工機２００で使用されている工具が、判定部１０８により判定された劣化度の状態であることが判断できる。そして、ステップＳ２０６へ移行する。

＜ステップＳ２０６＞
判定部１０８は、判定結果を出力する。判定結果の出力方法はどのような方法であってもよい。判定部１０８は、例えば、診断装置１００の表示制御部１１１に対して、判定結果を表示部１１２に表示させるものとしてもよい。または、判定部１０８が、サーバ装置およびＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部装置に判定結果を出力するものとしてもよい。

以上のステップＳ２０１〜Ｓ２０６によって、状態判定処理が実行される。

（モデル生成処理および診断処理の具体例）
次に、本実施形態によるモデル生成処理および状態処理の具体例について説明する。図８は、第１の実施形態におけるモデル生成処理および状態判定処理の具体例を説明する図である。

図８は、例えば、ある加工対象を加工する工程の一部についての検知情報に基づいて工具の劣化度を判定するためのモデル生成処理、および、状態判定処理を示す。モデル生成処理では、コンテキスト情報７０１と共に受信された、当該コンテキスト情報７０１に対応する工具の継続時間分の学習データ（図８では検知情報７１１）が利用される。

コンテキスト情報７０１は、モータＢを駆動する動作を示している。検知情報７１１は、加工機２００から常時、モータＢを駆動する動作を示すコンテキスト情報が出力されている状態において受信されたものである必要はなく、いくつかの加工工程（例えば、４つのモータ（モータＡ、モータＢ、モータＣ、モータＤ）をそれぞれ駆動する工程）のうちモータＢの駆動を示すコンテキスト情報である場合に、受信された検知情報をつなぎ合わせたものとすればよい。すなわち、図８に示すコンテキスト情報７０１については、モータＢを駆動する動作を示す情報として常時出力されていることを示すものではない。

特徴抽出部１０５は、検知情報受信部１０２により受信された継続時間分の学習データである検知情報から特徴情報を抽出する。生成部１０７は、コンテキスト情報（図８では「モータＢ」の駆動を示す情報）に対応して、ラベル付加部１０６により学習データに対して付加されたラベル情報と、検知情報から抽出された特徴情報とを用いてモデルを生成する。生成されたモデルは、対応するコンテキスト情報と対応付けられて記憶部１０９等に記憶される。図８では、モータＢが駆動される場合のコンテキスト情報に対して生成されたモデル（「モータＢ」）が記憶部１０９に記憶された例が示されている。記憶されたモデルは、その後の状態判定処理で参照される。

状態判定処理では、コンテキスト情報７０２と共に、検知情報７２１が受信される。図８に示すように、コンテキスト情報７０２は、加工工程が切り替わるたびにその内容が変更されて加工機２００から出力される。コンテキスト情報７０２が「モータＢが駆動されていること」を示す場合、判定部１０８は、例えば、「モータＢが駆動されていること」を示すコンテキスト情報７０２が受信された期間に受信された検知情報と、記憶部１０９に記憶されているモデル「モータＢ」とを用いて、加工機２００の工具（モータＢにより駆動される工具）の劣化度を判定する。

他の動作を示すコンテキスト情報が受信される場合も同様に、対応する検知情報と、対応するモデルとを用いて、判定部１０８による状態判定処理が実行される。

また、相互に異なる加工工程であっても、例えば、同一のモータ等を使用する場合は、対応するモデルを共通に利用して状態判定処理を実行してもよい。図９は、共通のモデルを他の加工工程で使用する例を説明する図である。

図９のコンテキスト情報９０１は、加工工程が、４つのモータ（モータＸ、モータＹ、モータＺ、モータＢ）を駆動する動作を含むことを示している。モータＢを使用する点は、例えば、図８に示す加工工程と共通する。このため、図９の加工工程でも、判定部１０８は、記憶部１０９に記憶されている同一のモデル「モータＢ」と、検知情報９２１とを用いて状態判定処理を実行できる。

以上のように、本実施形態に係る診断システム１では、工具が新品状態から使用不可となる状態までの時間（継続時間）をいくつかの区間に分けて、各区間に対応する学習データに対して特定の状態を示すラベル情報を付加するものとしている。すなわち、継続時間を用いることによってラベル情報を付加している。そして、このように付加されたラベル情報と、学習データから抽出された特徴情報とを用いて、工具の状態を判定するためのモデルを生成するものとしている。これによって、人の手で工具の状態を判断してラベル情報を付加する必要がなく、対応する状態を示すラベル情報を容易に付加することができる。そして、このように生成されたモデルの精度が向上し、状態が未知の検知情報に対して、当該モデルを用いることによって、どのような状態（ラベル情報）であるのかを判定する状態判定処理の精度も向上させることができる。

なお、上述のように、付加されたラベル情報と、学習データの特徴情報とから、モデルを生成するものであり、未知の特徴情報が、複数種類のラベル情報のいずれかに対応するかを判定するための１つのモデルとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上述の「劣化度１」〜「劣化度５」の５つのラベル情報を、分割した区間に付加し、それぞれの区間に対応する学習データの特徴情報から、当該区間に付加されたラベル情報に対応するモデルをそれぞれ生成するものとしてもよい。すなわち、上述の例では、「劣化度１」に対応するモデル、「劣化度２」に対応するモデル、・・・、「劣化度５」に対応するモデルの５つのモデルを生成するものとしてもよい。この場合、例えば、未知の特徴情報と、「劣化度１」に対応するモデルとを用いて、出力値として「劣化度１」に対する尤度が算出されるものとし、未知の特徴情報と、各ラベル情報に対応するモデルとから算出されるそれぞれの尤度のうち、最も高い尤度に対応するラベル情報が、当該特徴情報に対応するラベル情報（劣化度）であると判定するものとしてもよい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る診断システムについて、第１の実施形態に係る診断システム１と相違する点を中心に説明する。本実施形態では、継続時間内において、一定時間ごとに実際の劣化度を人の手によって測定し、使用時間と劣化度との関係を特定した上で、ラベル情報の付加を行う動作について説明する。なお、本実施形態に係る診断システムの全体構成、ならびに、診断装置および加工機２００のハードウェア構成は、それぞれ第１の実施形態で説明した構成と同様である。また、本実施形態に係る診断システムの状態判定処理は、第１の実施形態で説明した状態判定処理と同様である。

（診断システムの機能ブロックの構成および動作）
図１０は、第２の実施形態に係る診断システムの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図１１は、工具の使用時間と劣化度との関係からラベル情報を付加することを説明する図である。図１０および図１１を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１ａの機能ブロックの構成および動作について説明する。なお、加工機２００の機能ブロックの構成は、上述の第１の実施形態で説明した構成と同様である。

図１０に示すように、診断システム１ａの診断装置１００ａは、通信制御部１０１と、検知情報受信部１０２（第２取得部）と、加工情報取得部１０３（第１取得部）と、受付部１０４と、特徴抽出部１０５と、劣化度特定部１１３（特定部）と、ラベル付加部１０６ａ（第１付加部）と、生成部１０７と、判定部１０８と、記憶部１０９と、入力部１１０と、表示制御部１１１と、表示部１１２と、を有する。なお、診断装置１００ａが有する機能部のうち劣化度特定部１１３およびラベル付加部１０６ａ以外の機能部の動作は、上述の第１の実施形態で説明した動作と同様である。

図１１に示すグラフは、工具が新品から徐々に劣化し最終的に折損するまでの使用時間と劣化度との関係を示すグラフである。例えば、加工機２００のユーザは、工具を新品の状態から使用を始めて、一定間隔ごとに、工具を顕微鏡写真等で撮影する等して、当該ユーザの判断により劣化度を測定する。例えば、劣化度としては、工具の刃先が削れた長さをそのまま劣化度として扱ってもよい。図１１におけるグラフに示される「×」印が、ユーザによって一定間隔ごとに測定された劣化度を示している。このように、使用時間と劣化度とは必ずしも比例した関係ではない場合がある。

劣化度特定部１１３は、工具が新品の状態から使用が開始され、上述のように、使用時間の各タイミングで実際に測定された劣化度から、劣化度が測定されていない区間の劣化度を補間（例えば、線形補間または多項式補間等）することによって、使用時間に対する劣化度の関係を特定する機能部である。劣化度特定部１１３は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

ラベル付加部１０６ａは、劣化度が測定されたタイミング間の区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加する（対応付ける）機能部である。図１１に示す例では、第１の実施形態と同様に、分けた区間に対応する学習データごとに、劣化度が小さい方から「劣化度１」、「劣化度２」、・・・（図１１の例では「劣化度１」〜「劣化度７」の７つのラベル情報）、というようにラベル情報を付加している。これによって、例えば、「劣化度５」に対応する区間の両端のタイミングに測定された劣化度がそれぞれ「０．５」および「０．７」である場合、ラベル情報が未知の検知情報について状態判定処理が行われて、対応するラベル情報が「劣化度５」と判定された場合、その工具の劣化度は「０．５」〜「０．７」の範囲にあると認識することができる。すなわち、第１の実施形態と比較して、本実施形態では、より厳密に劣化度を認識することができる。ラベル付加部１０６ａは、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

なお、上述のように、ラベル付加部１０６ａは、第１の実施形態と同様に、劣化度が小さい方から「劣化度１」、「劣化度２」、・・・、というようなラベル情報を付加しているが、このようなラベル情報に限定されるものではない。すなわち、分けた区間の両端のタイミングの実際の劣化度が測定されているので、例えば、その区間の後端のタイミングでの劣化度の測定値そのものを使用してラベル情報を付加するものとしてもよい。例えば、ある区間の後端のタイミングでの劣化度が「０．９」である場合、当該区間に対応するラベル情報として「劣化度０．９」のようなラベル情報を付加してもよい。これによって、ラベル情報が未知に検知情報について状態判定処理が行われて、対応するラベル情報が「劣化度０．９」と判定された場合、その工具は「劣化度が最大で０．９の状態」と認識することができる。

また、上述のように、ラベル付加部１０６ａは、劣化度が測定されたタイミング間の区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加するものとしたが、区間の分け方はこれに限定されるものではない。例えば、図１１に示すグラフの劣化度を所定数に等分し、等分した劣化度の各範囲に対応する使用時間の区間ごとにラベル情報を付加するものとしてもよい。

また、図１０に示した診断装置１００ａの各機能部（通信制御部１０１、検知情報受信部１０２、加工情報取得部１０３、受付部１０４、特徴抽出部１０５、劣化度特定部１１３、ラベル付加部１０６ａ、生成部１０７、判定部１０８および表示制御部１１１）は、図３のＣＰＵ６１にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよく、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよく、または、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

また、図１０に示した診断装置１００ａおよび加工機２００それぞれの各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図１０で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図１０の１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。

（診断装置によるモデル生成処理）
図１２は、第２の実施形態におけるモデル生成処理の一例を示すフローチャートである。図１２を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１ａの診断装置１００ａのモデル生成処理の流れについて説明する。なお、モデル生成処理は、例えば、状態判定処理の前に事前に実行されるものとする。以下のモデル生成処理を実行する前に、加工機２００には新品状態の工具が取り付けられた状態とする。

＜ステップＳ３０１＞
診断装置１００ａの通信制御部１０１は、加工機２００から送信されたコンテキスト情報を受信する。そして、診断装置１００ａの加工情報取得部１０３は、通信制御部１０１により受信されたコンテキスト情報を取得する。そして、ステップＳ３０２へ移行する。

＜ステップＳ３０２＞
診断装置１００ａの検知情報受信部１０２は、加工機２００から送信された学習データとしての検知情報（センサデータ）の受信を開始する。検知情報受信部１０２による学習データの受信動作は、新しく交換された新品状態の工具を使用し始めたタイミングから、最終的には、繰り返される加工処理に伴う工具の摩耗等の劣化によって折損するタイミングまで継続する。学習データの受信を開始した場合、ステップＳ３０３へ移行する。

＜ステップＳ３０３＞
現在、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に対応し、加工機２００で駆動している工具について、使用時間と劣化度との関係が定義されている場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６へ移行し、定義されていない場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、ステップＳ３０４へ移行する。

＜ステップＳ３０４＞
加工機２００のユーザは、工具を新品の状態から使用を始めて、所定の使用時間のタイミング（例えば、所定時間ごと）で、劣化度を測定する。このユーザによる劣化度の測定は、工具が折損するまで継続する。そして、ステップＳ３０５へ移行する。

＜ステップＳ３０５＞
診断装置１００ａの劣化度特定部１１３は、工具が新品の状態から使用が開始され、使用時間の各タイミングで実際に測定された劣化度から、劣化度が測定されていない区間の劣化度を補間することによって、使用時間に対する劣化度の関係を特定する。そして、ステップＳ３０６へ移行する。

＜ステップＳ３０６＞
診断装置１００ａの特徴抽出部１０５は、検知情報受信部１０２により受信された継続時間分の学習データから、特徴情報を抽出する。そして、ステップＳ３０７へ移行する。

＜ステップＳ３０７＞
診断装置１００ａのラベル付加部１０６ａは、劣化度が測定されたタイミング間の区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加する（対応付ける）。具合的には、上述した図１１に示す使用時間と劣化度との関係を示すグラフにおいて、例えば、ラベル付加部１０６ａは、分けた区間に対応する学習データごとに、劣化度が小さい方から「劣化度１」、「劣化度２」、・・・、「劣化度７」というようにラベル情報を付加する。この場合、学習データについて継続時間における区間ごとにラベル情報が付加されているので、その学習データから抽出された特徴情報についても、各区間に対応する特徴情報にはラベル情報が対応付けられていることになる。そして、ステップＳ３０８へ移行する。

＜ステップＳ３０８＞
診断装置１００ａの生成部１０７は、ラベル付加部１０６ａにより学習データに対して付加されたラベル情報と、特徴抽出部１０５により学習データから抽出された特徴情報とを用いて、工具の劣化度を判定するためのモデルを生成する。この場合、生成部１０７は、検知情報受信部１０２が学習データを受信するときに加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に対応付けてモデルを生成する。このモデルの生成のアルゴリズムとしては、例えば、教師あり学習のＳＶＭまたはＧＭＭ等を用いる。このように生成されたモデルを用いることによって、どのラベル情報に対応するのか不明な特徴情報が、どのクラスに対応するのか、すなわち、どのラベル情報（上述の例では「劣化度１」〜「劣化度７」）に対応するのかが明らかになる。そして、ステップＳ３０９へ移行する。

＜ステップＳ３０９＞
生成部１０７は、生成したモデルを、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に関連付けて、記憶部１０９に記憶させる。

以上のステップＳ３０１〜Ｓ３０９によって、モデル生成処理が実行される。

以上のように、本実施形態に係る診断システム１ａでは、工具について使用時間と劣化度との関係が定義されていない場合、継続時間のうち所定の使用時間のタイミング（例えば、一定時間ごと）でユーザ等により測定された劣化度に基づいて、補間等を行って使用時間に対する実際の劣化度との関係を特定するものとしている。さらに、ラベル付加部１０６ａによって、継続時間を複数の区間（例えば、劣化度が測定されたタイミング間の区間）に分け、各区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加するものとしている。そして、このように付加されたラベル情報と、学習データから抽出された特徴情報とを用いて、工具の状態を判定するためのモデルを生成するものとしている。これによって、モデルが生成される前の最初の工具については、継続時間のうち所定のタイミングでユーザによって劣化度を測定することが必要となるものの、使用時間と劣化度との関係を特定した上で、ラベル情報を付加しているので、状態（劣化度）が未知の検知情報に対して、モデルによって判定したラベル情報は、具体的な劣化度を示すので、より厳密に劣化度を認識することができる。そして、このように生成されたモデルの精度が向上し、状態が未知の検知情報に対して、当該モデルを用いることによって、どのような状態（ラベル情報）であるのかを判定する状態判定処理の精度も向上させることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る診断システムについて、第１の実施形態に係る診断システム１と相違する点を中心に説明する。本実施形態では、１本目（ｎ＝１）の工具については、継続時間内において、人の手によって所定のタイミングで劣化度を測定することによって、使用時間と劣化度との関係を特定し、２本目以降（ｎ≧２）の工具については、１本目の工具の使用時間と劣化度との関係を示すグラフと相似形になるものとして、ラベル情報の付加を行う動作について説明する。なお、本実施形態に係る診断システムの全体構成、ならびに、診断装置および加工機２００のハードウェア構成は、それぞれ第１の実施形態で説明した構成と同様である。また、本実施形態に係る診断システムの状態判定処理は、第１の実施形態で説明した状態判定処理と同様である。

（診断システムの機能ブロックの構成および動作）
図１３は、第３の実施形態に係る診断システムの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図１４は、複数の工具の使用時間と劣化度との関係の一例を示すグラフである。図１５は、工具の使用時間と劣化度との関係からラベル情報を付加することを説明する図である。図１３〜図１５を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１ｂの機能ブロックの構成および動作について説明する。なお、加工機２００の機能ブロックの構成は、上述の第１の実施形態で説明した構成と同様である。

図１３に示す、診断システム１ｂの診断装置１００ｂは、通信制御部１０１と、検知情報受信部１０２（第２取得部）と、加工情報取得部１０３（第１取得部）と、受付部１０４と、特徴抽出部１０５と、劣化度特定部１１３ｂ（特定部）と、第１ラベル付加部１１４（第１付加部）と、測定部１１５と、第２ラベル付加部１１６（第２付加部）と、生成部１０７と、判定部１０８と、記憶部１０９と、入力部１１０と、表示制御部１１１と、表示部１１２と、を有する。なお、診断装置１００ｂが有する機能部のうち劣化度特定部１１３ｂ、第１ラベル付加部１１４、測定部１１５および第２ラベル付加部１１６以外の機能部の動作は、上述の第１の実施形態で説明した動作と同様である。

ｎ＝１の工具（１本目の工具）（第１部材の一例）の使用時間と劣化度との関係に対して、ｎ≧２の工具（２本目以降の工具）（第２部材の一例）の使用時間と劣化度との関係は相対的に変わらないということを前提とする。すなわち、工具の種類が同じであれば、個体差によって寿命（継続時間）のばらつきはあるものの、劣化度の進み具合（グラフの相対的な形状）は同じであるものとする。この場合、図１４に示すように、ｎ＝１の使用時間と劣化度との関係を示すグラフの形状と、ｎ≧２の使用時間と劣化度との関係を示すグラフ（図１４の例では、ｎ＝２およびｎ＝３のグラフを示している）の形状とは互いに相似の形状となる。この点を踏まえて、後述するような方法で、第１ラベル付加部１１４および第２ラベル付加部１１６により学習データに対するラベル情報が付加される。

図１５に示すグラフは、モデルを生成するための１本目（ｎ＝１）の工具が新品から徐々に劣化し最終的に折損するまでの使用時間と劣化度との関係を示すグラフである。第２の実施形態の図１１で上述したように、例えば、加工機２００のユーザは、工具を新品の状態から使用を始めて、一定間隔ごとに、工具を顕微鏡写真等で撮影する等して、当該ユーザの判断により劣化度を測定する。例えば、劣化度としては、工具の刃先が削れた長さをそのまま劣化度として扱ってもよい。図１５におけるグラフに示される「×」印が、ユーザによって一定間隔ごとに測定された劣化度を示している。

劣化度特定部１１３ｂは、ｎ＝１の工具が新品の状態から使用が開始され、上述のように、使用時間の各タイミングで実際に測定された劣化度から、劣化度が測定されていない区間の劣化度を補間（例えば、線形補間または多項式補間等）することによって、使用時間に対する劣化度の関係を特定する機能部である。劣化度特定部１１３ｂは、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

第１ラベル付加部１１４は、ｎ＝１の工具についての図１５に示すグラフ（劣化度特定部１１３ｂにより特定されたｎ＝１の工具についての使用時間に対する劣化度の関係を示すグラフ）の劣化度を所定数に等分し、等分した劣化度の各範囲に対応する使用時間の区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加する（対応付ける）機能部である。図１５に示す例では、等分した劣化度の各範囲に対応する使用時間の区間に対応する学習データごとに、劣化度が小さい方から「劣化度１」、「劣化度２」、・・・、「劣化度５」というように５つのラベル情報を付加している。また、図１５に示すように、「劣化度１」に対応する区間を区間Ａ、「劣化度２」に対応する区間を区間Ｂ、「劣化度３」に対応する区間を区間Ｃ、「劣化度４」に対応する区間を区間Ｄ、そして、「劣化度５」に対応する区間を区間Ｅとしている。これによって、例えば、「劣化度３」に対応する区間の両端のタイミングに測定された劣化度がそれぞれ「０．３」および「０．５」とした場合、ラベル情報が未知の検知情報について状態判定処理が行われて、対応するラベル情報が「劣化度３」と判定された場合、その工具の劣化度は「０．３」〜「０．５」の範囲にあると認識することができる。第１ラベル付加部１１４は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

なお、上述のように、第１ラベル付加部１１４は、劣化度を所定数に等分し、等分した劣化度の各範囲に対応する使用時間の区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、劣化度が測定されたタイミング間の区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加するものとしてもよい。

測定部１１５は、ｎ＝１の工具を用いてモデルが生成された後、別の工具（２本目以降の工具）を用いてモデルを生成するために、当該工具についての継続時間を測定する機能部である。このとき、上述のように、ｎ＝１の使用時間と劣化度との関係を示すグラフの形状と、ｎ≧２の使用時間と劣化度との関係を示すグラフの形状とは互いに相似の形状であるものとすることから、劣化度特定部１１３ｂは、ｎ＝１の工具の継続時間に対する、測定部１１５により測定されたｎ≧２の工具の継続時間の割合から、ｎ≧２の工具についての使用時間に対する劣化度の関係を特定する。測定部１１５は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

第２ラベル付加部１１６は、測定部１１５により測定されたｎ≧２の工具の継続時間と、ｎ＝１の工具の継続時間に対する、第１ラベル付加部１１４により付加された各ラベル情報に対応する各区間の割合と、から求まるｎ≧２の工具の継続時間に対する各区間に対応する学習データに対して、第１ラベル付加部１１４により付加されたラベル情報と同一のラベル情報を付加する機能部である。例えば、図１５に示すように、ｎ＝１の工具の継続時間を仮に「１」とした場合、例えば、「劣化度１」と「劣化度２」との境界の使用時間は「０．３」であり、「劣化度２」と「劣化度３」との境界の使用時間は「０．６」である。このとき、ｎ≧２の工具の継続時間が「１０」である場合、使用時間が「３」（＝１０×０．３）〜「６」（＝１０×０．６）の区間に対応する学習データに対して、「劣化度２」というラベル情報が付加されることになる。第２ラベル付加部１１６は、例えば、図３に示すＣＰＵ６１で動作するプログラムによって実現される。

なお、図１３に示した診断装置１００ｂの各機能部（通信制御部１０１、検知情報受信部１０２、加工情報取得部１０３、受付部１０４、特徴抽出部１０５、劣化度特定部１１３ｂ、第１ラベル付加部１１４、測定部１１５、第２ラベル付加部１１６、生成部１０７、判定部１０８および表示制御部１１１）は、図３のＣＰＵ６１にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよく、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよく、または、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

また、図１３に示した診断装置１００ｂおよび加工機２００それぞれの各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図１３で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図１３の１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。

（診断装置によるモデル生成処理）
図１６は、第３の実施形態におけるモデル生成処理の一例を示すフローチャートである。図１６を参照しながら、本実施形態に係る診断システム１ｂの診断装置１００ｂのモデル生成処理の流れについて説明する。なお、モデル生成処理は、例えば、状態判定処理の前に事前に実行されるものとする。以下のモデル生成処理を実行する前に、加工機２００には新品状態の工具が取り付けられた状態とする。

＜ステップＳ４０１＞
診断装置１００ｂの通信制御部１０１は、加工機２００から送信されたコンテキスト情報を受信する。そして、診断装置１００ｂの加工情報取得部１０３は、通信制御部１０１により受信されたコンテキスト情報を取得する。そして、ステップＳ４０２へ移行する。

＜ステップＳ４０２＞
診断装置１００ｂの検知情報受信部１０２は、加工機２００から送信された学習データとしての検知情報（センサデータ）の受信を開始する。検知情報受信部１０２による学習データの受信動作は、新しく交換された新品状態の工具を使用し始めたタイミングから、最終的には、繰り返される加工処理に伴う工具の摩耗等の劣化によって折損するタイミングまで継続する。学習データの受信を開始した場合、ステップＳ４０３へ移行する。

＜ステップＳ４０３＞
現在、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に対応し、加工機２００で駆動している工具がｎ＝１の工具である場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ（ｎ＝１））、ステップＳ４０４へ移行し、ｎ≧２の工具である場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ（ｎ≧２））、ステップＳ４０６へ移行する。

＜ステップＳ４０４＞
加工機２００のユーザは、ｎ＝１の工具を新品の状態から使用を始めて、所定の使用時間のタイミング（例えば、所定時間ごと）で、劣化度を測定する。このユーザによる劣化度の測定は、工具が折損するまで継続する。そして、ステップＳ４０５へ移行する。

＜ステップＳ４０５＞
診断装置１００ｂの劣化度特定部１１３ｂは、ｎ＝１の工具が新品の状態から使用が開始され、使用時間の各タイミングで実際に測定された劣化度から、劣化度が測定されていない区間の劣化度を補間することによって、使用時間に対する劣化度の関係を特定する。そして、ステップＳ４０８へ移行する。

＜ステップＳ４０６＞
診断装置１００ｂの測定部１１５は、ｎ≧２の工具（２本目以降の工具）を用いてモデルを生成するために、当該工具についての継続時間（新品状態から折損するまでの時間）を測定する。そして、ステップＳ４０７へ移行する。

＜ステップＳ４０７＞
劣化度特定部１１３ｂは、ｎ＝１の使用時間と劣化度との関係を示すグラフの形状と、ｎ≧２の使用時間と劣化度との関係を示すグラフの形状とは互いに相似の形状であるものとして、ｎ＝１の工具の継続時間に対する、測定部１１５により測定されたｎ≧２の工具の継続時間の割合から、ｎ≧２の工具についての使用時間に対する劣化度の関係を特定する。そして、ステップＳ４０８へ移行する。

＜ステップＳ４０８＞
診断装置１００ｂの特徴抽出部１０５は、検知情報受信部１０２により受信された継続時間分の学習データから、特徴情報を抽出する。そして、ステップＳ４０９へ移行する。

＜ステップＳ４０９＞
ｎ＝１の工具の場合、診断装置１００ｂの第１ラベル付加部１１４は、劣化度特定部１１３ｂにより特定されたｎ＝１の工具についての使用時間に対する劣化度の関係を示すグラフの劣化度を所定数に等分し、等分した劣化度の各範囲に対応する使用時間の区間に対応する学習データごとにラベル情報を付加する（対応付ける）。ｎ≧２の工具の場合、第２ラベル付加部１１６は、測定部１１５により測定されたｎ≧２の工具の継続時間と、ｎ＝１の工具の継続時間に対する、第１ラベル付加部１１４により付加された各ラベル情報に対応する各区間の割合と、から求まるｎ≧２の工具の継続時間に対する各区間に対応する学習データに対して、第１ラベル付加部１１４により付加されたラベル情報と同一のラベル情報を付加する（対応付ける）。そして、ステップＳ４１０へ移行する。

＜ステップＳ４１０＞
診断装置１００ｂの生成部１０７は、第１ラベル付加部１１４または第２ラベル付加部１１６により学習データに対して付加されたラベル情報と、特徴抽出部１０５により学習データから抽出された特徴情報とを用いて、工具の劣化度を判定するためのモデルを生成する。この場合、生成部１０７は、検知情報受信部１０２が学習データを受信するときに加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に対応付けてモデルを生成する。このモデルの生成のアルゴリズムとしては、例えば、教師あり学習のＳＶＭまたはＧＭＭ等を用いる。このように生成されたモデルを用いることによって、どのラベル情報に対応するのか不明な特徴情報が、どのクラスに対応するのか、すなわち、どのラベル情報（上述の例では「劣化度１」〜「劣化度７」）に対応するのかが明らかになる。そして、ステップＳ４１１へ移行する。

＜ステップＳ４１１＞
生成部１０７は、生成したモデルを、加工情報取得部１０３により取得されたコンテキスト情報に関連付けて、記憶部１０９に記憶させる。

以上のステップＳ４０１〜Ｓ４１１によって、モデル生成処理が実行される。

以上のように、本実施形態に係る診断システム１ｂでは、モデルの生成のための最初の１本目（ｎ＝１）の工具について使用時間と劣化度との関係が定義されていない場合、継続時間のうち所定の使用時間のタイミング（例えば、一定時間ごと）でユーザ等により測定された劣化度に基づいて、補間等を行って使用時間に対する実際の劣化度との関係を特定するものとしている。さらに、第１ラベル付加部１１４によって、ｎ＝１の工具についての使用時間に対する劣化度の関係を示すグラフについて継続時間について所定の方法により複数の区間に分け、各区間に対応する学習データごとにラベル情報が付加される。また、２本目以降（ｎ≧２）の工具についてモデルを生成するために、測定部１１５により、当該工具についての継続時間（新品状態から折損するまでの時間）が測定される。そして、第２ラベル付加部１１６は、測定部１１５により測定されたｎ≧２の工具の継続時間と、ｎ＝１の工具の継続時間に対する、第１ラベル付加部１１４により付加された各ラベル情報に対応する各区間の割合と、から求まるｎ≧２の工具の継続時間に対する各区間に対応する学習データに対して、第１ラベル付加部１１４により付加されたラベル情報と同一のラベル情報を付加するものとしている。これによって、モデルが生成される前の最初の１本目の工具については、継続時間のうち所定のタイミングでユーザによって劣化度を測定することが必要となるものの、使用時間と劣化度との関係を特定した上で、ラベル情報を付加しているので、状態（劣化度）が未知の検知情報に対して、モデルによって判定したラベル情報は、具体的な劣化度を示すので、より厳密に劣化度を認識することができる。また、ｎ≧２の工具を用いて新たにモデルを生成する場合、ｎ＝１の使用時間と劣化度との関係を示すグラフの形状と、ｎ≧２の使用時間と劣化度との関係を示すグラフの形状とは互いに相似の形状であるものとして扱い、ｎ≧２について劣化度を測定することなく、ｎ≧２の学習データに対してラベル情報を付加するものとしている。これによって、ｎ≧２の工具の学習データについては、人の判断を介さずに、工具の状態を示すラベル情報を容易に付加することが可能となる。そして、このように生成されたモデルの精度が向上し、状態が未知の検知情報に対して、当該モデルを用いることによって、どのような状態（ラベル情報）であるのかを判定する状態判定処理の精度も向上させることができる。

なお、上述の各実施形態の診断システムで実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供するように構成してもよい。

また、上述の各実施形態の診断システムで実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供するように構成してもよい。

また、上述の各実施形態の診断システムで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態の診断システムで実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

また、上述の各実施形態の診断システムで実行されるプログラムは、上述した各機能部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）がＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上述の各機能部が主記憶装置上にロードされ、各機能部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

１、１ａ、１ｂ 診断システム
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 通信Ｉ／Ｆ
５５ 駆動制御回路
５６ モータ
５７ センサ
５８ バス
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
６４ 通信Ｉ／Ｆ
６５ センサＩ／Ｆ
６６ 補助記憶装置
６７ 入力装置
６８ ディスプレイ
６９ バス
１００、１００ａ、１００ｂ 診断装置
１０１ 通信制御部
１０２ 検知情報受信部
１０３ 加工情報取得部
１０４ 受付部
１０５ 特徴抽出部
１０６、１０６ａ ラベル付加部
１０７ 生成部
１０８ 判定部
１０９ 記憶部
１１０ 入力部
１１１ 表示制御部
１１２ 表示部
１１３、１１３ｂ 劣化度特定部
１１４ 第１ラベル付加部
１１５ 測定部
１１６ 第２ラベル付加部
２００ 加工機
２０１ 数値制御部
２０２ 通信制御部
２０３ 駆動制御部
２０４ 駆動部
２１１ 検知部
７０１、７０２ コンテキスト情報
７１１、７２１ 検知情報
９０１ コンテキスト情報
９２１ 検知情報

特開２０１０−０５４５５８号公報

Claims (11)

1. 対象装置の現在の動作に対応する所定の情報を、前記対象装置から取得する第１取得部と、
   前記対象装置の部材に関する物理量を検知する検知部から出力される第１検知情報を学習データとして取得する第２取得部と、
   前記第２取得部により取得された前記学習データの特徴を示す第１特徴情報を抽出する抽出部と、
   前記動作が実行されることにより、前記部材について新品状態における使用開始から使用不可となるまでの継続時間を、所定の複数の区間に分け、前記各区間に対応する前記学習データに対して、該部材の状態を示すラベル情報をそれぞれ付加する第１付加部と、
   前記各区間に対応する前記学習データにそれぞれ付加された前記ラベル情報と、前記第１特徴情報とに基づいて、前記第２取得部により取得された前記ラベル情報が未知である第２検知情報が、どの前記ラベル情報に対応するのかを判定するためのモデルを、前記学習データに対応する前記所定の情報をモデル特定情報として対応付けて生成する生成部と、
   を備えた診断装置。
2. 前記抽出部は、前記第２検知情報の特徴を示す第２特徴情報を抽出し、
   前記第１取得部により取得された前記モデル特定情報に対応するモデルと、該モデル特定情報に対応する前記第２特徴情報と、を用いて、該第２特徴情報がどの状態を示す前記ラベル情報に対応するかを判定する判定部を、さらに備えた請求項１に記載の診断装置。
3. 前記第１付加部は、前記継続時間を所定数の区間に等分し、等分した前記各区間に対応する前記学習データに対して、前記部材の状態を示すラベル情報を付加する請求項１または２に記載の診断装置。
4. 前記部材について新品状態における使用開始から、使用時間の所定のタイミングで測定された該部材の状態に基づいて、前記使用時間に対する該部材の状態の関係を特定する特定部を、さらに備え、
   前記第１付加部は、前記継続時間を、前記使用時間に対する前記部材の状態の関係により前記状態の変化が特定される複数の区間に分け、前記各区間に対応する前記学習データに対して、前記ラベル情報をそれぞれ付加する請求項１または２に記載の診断装置。
5. 前記部材としての第１部材について新品状態における使用開始から、使用時間の所定のタイミングで測定された前記第１部材の状態に基づいて、前記使用時間に対する該第１部材の状態の関係を特定する特定部を、さらに備え、
   前記第１付加部は、前記継続時間を、前記使用時間に対する前記第１部材の状態の関係により前記状態の変化が特定される複数の区間に分け、前記各区間に対応する前記学習データに対して、前記ラベル情報をそれぞれ付加し、
   前記第１部材の使用後、該第１部材とは異なる第２部材についての前記継続時間を測定する測定部を、さらに備え、
   前記特定部は、前記第１部材の前記継続時間に対する、前記第２部材の前記継続時間の割合から、前記使用時間に対する該第２部材の状態の関係を特定し、
   前記第２部材の前記継続時間と、前記第１部材の前記継続時間に対する、前記第１付加部により付加された前記各ラベル情報に対応する各区間の割合と、から求まる前記第２部材の前記継続時間に対する各区間に対応する前記学習データに対して、前記第１付加部によりそれぞれ付加された前記ラベル情報と同一の前記ラベル情報を付加する第２付加部を、さらに備えた請求項１または２に記載の診断装置。
6. 前記第１付加部は、前記継続時間を、前記状態が測定されたタイミング間の区間に分け、前記各区間に対応する前記学習データに対して、前記ラベル情報をそれぞれ付加する請求項４または５に記載の診断装置。
7. 前記第１付加部は、前記部材の状態を所定数に等分し、前記使用時間に対する前記部材の状態の関係に基づいて、等分した前記状態の各範囲に対応する前記使用時間の区間に対応する前記学習データに対して、前記ラベル情報をそれぞれ付加する請求項４または５に記載の診断装置。
8. 前記対象装置の前記部材は、加工対象を加工するための工具であり、
   前記ラベル情報が示す前記部材の状態は、前記工具の劣化度である請求項１〜７のいずれか一項に記載の診断装置。
9. 前記検知部と、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の診断装置と、
   を有する診断システム。
10. 対象装置の現在の動作に対応する所定の情報を、前記対象装置から取得する第１取得ステップと、
    前記対象装置の部材に関する物理量を検知する検知部から出力される第１検知情報を学習データとして取得する第２取得ステップと、
    取得した前記学習データの特徴を示す特徴情報を抽出する抽出ステップと、
    前記動作が実行されることにより、前記部材について新品状態における使用開始から使用不可となるまでの継続時間を、所定の複数の区間に分け、前記各区間に対応する前記学習データに対して、該部材の状態を示すラベル情報をそれぞれ付加する付加ステップと、
    前記各区間に対応する前記学習データにそれぞれ付加した前記ラベル情報と、前記特徴情報とに基づいて、取得した前記ラベル情報が未知である第２検知情報が、どの前記ラベル情報に対応するのかを判定するためのモデルを、前記学習データに対応する前記所定の情報をモデル特定情報として対応付けて生成する生成ステップと、
    を有する診断方法。
11. コンピュータに、
    対象装置の現在の動作に対応する所定の情報を、前記対象装置から取得する第１取得ステップと、
    前記対象装置の部材に関する物理量を検知する検知部から出力される第１検知情報を学習データとして取得する第２取得ステップと、
    取得した前記学習データの特徴を示す特徴情報を抽出する抽出ステップと、
    前記動作が実行されることにより、前記部材について新品状態における使用開始から使用不可となるまでの継続時間を、所定の複数の区間に分け、前記各区間に対応する前記学習データに対して、該部材の状態を示すラベル情報をそれぞれ付加する付加ステップと、
    前記各区間に対応する前記学習データにそれぞれ付加した前記ラベル情報と、前記特徴情報とに基づいて、取得した前記ラベル情報が未知である第２検知情報が、どの前記ラベル情報に対応するのかを判定するためのモデルを、前記学習データに対応する前記所定の情報をモデル特定情報として対応付けて生成する生成ステップと、
    を実行させるためのプログラム。

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