JP2019159365A - State fluctuation detection apparatus and program for state fluctuation detection - Google Patents
State fluctuation detection apparatus and program for state fluctuation detection Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019159365A JP2019159365A JP2018040531A JP2018040531A JP2019159365A JP 2019159365 A JP2019159365 A JP 2019159365A JP 2018040531 A JP2018040531 A JP 2018040531A JP 2018040531 A JP2018040531 A JP 2018040531A JP 2019159365 A JP2019159365 A JP 2019159365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- measurement
- error
- teacher
- prediction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
この発明は、状態変動検出装置及び状態変動検出用プログラムに関するものである。 The present invention relates to a state change detection device and a state change detection program.
例えば、機械の電流と電圧と振動とを測定して、異常等の状態変動を検出する場合に、一般的には、人による過去の経験等に基づき異常の判定を行う。即ち、状態変動の閾値は人が設定するものであり、異常データを持っていない機械が状態変動を行うことはほぼ不可能であった。 For example, when measuring a current, voltage, and vibration of a machine to detect a state change such as an abnormality, the abnormality is generally determined based on past experience by a person. That is, the state change threshold is set by a person, and it is almost impossible for a machine that does not have abnormal data to change the state.
特許文献1には、異常事態を検知する対象物や事象の種類・数、それらの対象物や事象を監視する空間(場所、時間帯等)に依存しない汎用性の高い異常検知装置が開示されている。
具体的には、対象の事象において異常が発生したことを検知する装置である。この装置では、事象に依存して変化するデータである入力パターンの時系列を取得し、取得された入力パターンの時系列における遷移についての特徴を解析し、解析された前記遷移についての特徴と予め決定されている基準値とを比較し、それらが一定範囲内で近似しているのでなければ、前記事象において異常が発生したと判断する。このようにして、上記比較の結果、異常が発生したと判断された場合に、その旨の出力動作を行う出力手段とを備えるものである。 Specifically, it is a device that detects that an abnormality has occurred in a target event. In this apparatus, a time series of an input pattern which is data that changes depending on an event is acquired, characteristics of transitions in the time series of the acquired input patterns are analyzed, and characteristics of the analyzed transitions and The determined reference values are compared, and if they are not approximated within a certain range, it is determined that an abnormality has occurred in the event. As described above, when it is determined that an abnormality has occurred as a result of the comparison, an output unit that performs an output operation to that effect is provided.
つまり、監視の対象となる人又は物の動き等の事象の変化に応じて変化するデータを入力パターンとする時系列を取得し、その時系列におけるパターンの遷移に着目し、遷移における特徴量を抽出し、正常なケースにおけるものと比較することで異常事態の発生を検知する。ここで、「事象」とは、機器センサ等からの信号、人からの報告(データ入力)等によってコンピュータ処理可能なデータとして表現し得る現象のことであり、また、宅内における「人の行動」にも適用可能である。 In other words, a time series using data that changes according to changes in events such as the movement of a person or object to be monitored as an input pattern is acquired, and the feature amount in the transition is extracted by focusing on the pattern transition in that time series Then, the occurrence of an abnormal situation is detected by comparing with that in a normal case. Here, “event” is a phenomenon that can be expressed as computer-processable data by a signal from a device sensor or the like, a report from a person (data input), or the like. It is also applicable to.
引用文献2には、高精度な予測を実現する予測モデルを用いて、しかも予測過程が理解できるようなデータ予測方法又はデータ予測システムが開示されている。
Cited
この特許文献2の発明は、過去の実績に基づいて将来を予測するデータ予測方法において、予測モデルは、予測対象日における少なくとも一つの特徴量について予測値を出力する第1の予測モデルと、この第1の予測モデルから出力される予測値を入力因子に含み、予測対象日の所定時間ごとの予測値を出力する第2の予測モデルと、から構成されるものである。
The invention of this
そして、収集された至近実績データおよび過去実績データを用いて予測モデルを構築する予測モデル構築手段、構築された予測モデルに予測用入力データを入力して予測を実行し、予測値を得る予測実行手段、収集された至近実績データと予測値とから予測誤差またはモデル誤差を計算する予測誤差計算手段、予測誤差またはモデル誤差に基づいて前記予測値を補正する補正係数又は補正量を算出し、補正予測値を得る予測値補正手段により実現される。 Then, a prediction model construction means for constructing a prediction model using the collected past performance data and past performance data, and executing prediction by inputting the input data for prediction to the constructed prediction model and obtaining a prediction value Means, a prediction error calculation means for calculating a prediction error or a model error from the collected data of the latest results and a prediction value, a correction coefficient or a correction amount for correcting the prediction value based on the prediction error or the model error, and a correction This is realized by predicted value correction means for obtaining a predicted value.
しかしながら上記のように、従来の予測モデルは予測の精度の向上等を狙ったものであり、状態変動がないときのデータのみから状態変動を的確に捕えることが可能な状態変動検出装置は知られていなかった。 However, as described above, the conventional prediction model is aimed at improving the accuracy of prediction and the like, and a state fluctuation detection device capable of accurately capturing state fluctuations only from data when there is no state fluctuation is known. It wasn't.
本発明は、上記のような状態変動検出装置の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、状態変動がないときのデータのみから状態変動ありを、或いは、状態変動が生じているデータのみから状態変動なしを、検出可能とする状態変動検出装置及び状態変動検出用プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the current state of the state change detection device as described above, and its purpose is only data having no state change or only data having a state change. To provide a state variation detection device and a state variation detection program that can detect the absence of state variation.
本発明に係る状態変動検出装置は、機械学習により説明変数から目的変数を予測する予測モデルと、定まった値の目的変数である教師目的変数と、定まった値の説明変数である教師説明変数とにより構成される教師データを用いて、前記教師説明変数を前記予測モデルへ入力して教師予測データを得る教師予測データ取得手段と、前記教師予測データと前記教師目的変数との差分である標準誤差を取得する標準誤差取得手段と、測定した目的変数である測定目的変数と、測定した説明変数である測定説明変数とにより構成される測定データを用いて、前記測定説明変数を前記予測モデルへ入力して測定予測データを得る測定予測データ取得手段と、前記測定予測データと前記測定目的変数との差分である誤差を取得する誤差取得手段と、前記標準誤差と前記誤差との解離度を求め、この解離度に基づき状態変動を検出する状態変動検出手段とを具備することを特徴とする。 A state variation detection apparatus according to the present invention includes a prediction model that predicts an objective variable from explanatory variables by machine learning, a teacher objective variable that is an objective variable of a fixed value, and a teacher explanatory variable that is an explanatory variable of a predetermined value, A teacher prediction data acquisition means for obtaining teacher prediction data by inputting the teacher explanatory variable to the prediction model using the teacher data constituted by: a standard error that is a difference between the teacher prediction data and the teacher objective variable The measurement explanatory variable is input to the prediction model using measurement data composed of a standard error acquisition means for acquiring a measurement objective variable that is a measured objective variable and a measurement explanatory variable that is a measured explanatory variable. Measurement prediction data acquisition means for obtaining measurement prediction data, error acquisition means for acquiring an error that is a difference between the measurement prediction data and the measurement objective variable, Calculated dissociation degree of a quasi-error and the error, characterized by comprising a status change detecting means for detecting a state change on the basis of the degree of dissociation.
本発明に係る状態変動検出装置では、前記教師データを用いて前記予測モデルを作成する予測モデル作成手段を備えることを特徴とする。 The state variation detection apparatus according to the present invention includes a prediction model creating unit that creates the prediction model using the teacher data.
本発明に係る状態変動検出装置では、前記状態変動検出手段は、前記標準誤差と前記誤差との比、前記誤差の前記標準誤差に対する倍率、前記比または倍率を標準化して得た値である解離度に基づき状態変動を検出することを特徴とする。 In the state variation detection device according to the present invention, the state variation detection means includes a ratio of the standard error to the error, a magnification of the error with respect to the standard error, and a dissociation that is a value obtained by standardizing the ratio or the magnification. It is characterized by detecting a state variation based on the degree.
本発明に係る状態変動検出装置では、前記状態変動検出手段は、解離度閾値を有し、求めた解離度が前記解離度閾値を超えた場合に状態変動ありと判定することを特徴とする。 In the state change detection device according to the present invention, the state change detection means has a dissociation degree threshold value, and determines that there is a state change when the obtained dissociation degree exceeds the dissociation degree threshold value.
本発明に係る状態変動検出装置では、前記状態変動検出手段は、異常と判定すべき解離度異常閾値を有し、求めた解離度が前記解離度異常閾値を超えた場合に異常発生と判定することを特徴とする。 In the state change detection device according to the present invention, the state change detection means has a dissociation degree abnormality threshold value to be determined as abnormal, and determines that an abnormality has occurred when the obtained dissociation degree exceeds the dissociation degree abnormality threshold value. It is characterized by that.
本発明に係る状態変動検出装置では、前記教師データ及び前記測定データは、測定回に対応する複数のデータにより構成され、前記標準誤差取得手段は、前記測定回分の標準誤差の平均を求めて標準誤差とし、前記誤差取得手段は、前記測定回分の誤差の平均を求めて誤差とすることを特徴とする。 In the state variation detection device according to the present invention, the teacher data and the measurement data are composed of a plurality of data corresponding to the measurement times, and the standard error acquisition unit obtains an average of the standard errors of the measurement times to obtain a standard. An error is obtained, and the error acquisition means obtains an average of the errors of the measurement times and takes it as an error.
本発明に係る状態変動検出用プログラムは、コンピュータを、機械学習により説明変数から目的変数を予測する予測モデル、定まった値の目的変数である教師目的変数と、定まった値の説明変数である教師説明変数とにより構成される教師データを用いて、前記教師説明変数を前記予測モデルへ入力して教師予測データを得る教師予測データ取得手段、前記教師予測データと前記教師目的変数との差分である標準誤差を取得する標準誤差取得手段、測定した目的変数である測定目的変数と、測定した説明変数である測定説明変数とにより構成される測定データを用いて、前記測定説明変数を前記予測モデルへ入力して測定予測データを得る測定予測データ取得手段、前記測定予測データと前記測定目的変数との差分である誤差を取得する誤差取得手段と、前記標準誤差と前記誤差との解離度を求め、この解離度に基づき状態変動を検出する状態変動検出手段として機能させることを特徴とする。 The state change detection program according to the present invention includes a computer that predicts an objective variable from explanatory variables by machine learning, a teacher objective variable that is an objective variable of a fixed value, and a teacher that is an explanatory variable of a predetermined value. Teacher prediction data acquisition means for obtaining teacher prediction data by inputting the teacher explanation variable to the prediction model using teacher data composed of explanatory variables, a difference between the teacher prediction data and the teacher objective variable A standard error acquisition means for acquiring a standard error, measurement data composed of a measurement objective variable that is a measured objective variable and a measurement explanatory variable that is a measured explanatory variable, and the measurement explanatory variable to the prediction model Measurement prediction data acquisition means for obtaining measurement prediction data by inputting, an error for acquiring an error that is a difference between the measurement prediction data and the measurement objective variable And resulting unit obtains the degree of dissociation and the standard error and the error, characterized in that to function as the state variation detection means for detecting a state change on the basis of the degree of dissociation.
本発明に係る状態変動検出用プログラムでは、前記コンピュータを、更に、前記教師データを用いて前記予測モデルを作成する予測モデル作成手段として機能させることを特徴とする。 In the state variation detection program according to the present invention, the computer is further caused to function as a prediction model creating unit that creates the prediction model using the teacher data.
本発明に係る状態変動検出用プログラムでは、前記コンピュータを前記状態変動検出手段として、前記標準誤差と前記誤差との比、前記誤差の前記標準誤差に対する倍率、前記比または倍率を標準化して得た値である解離度に基づき状態変動を検出するように機能させることを特徴とする。 The state change detection program according to the present invention is obtained by standardizing the ratio between the standard error and the error, the magnification of the error with respect to the standard error, the ratio or the magnification, using the computer as the state change detection means. It is made to function so that a state change may be detected based on the dissociation degree which is a value.
本発明に係る状態変動検出用プログラムでは、前記コンピュータを前記状態変動検出手段として、解離度閾値を有し、求めた解離度が前記解離度閾値を超えた場合に状態変動ありと判定するように機能させることを特徴とする。 In the state change detection program according to the present invention, the computer is used as the state change detection means, and has a dissociation degree threshold value, and when the obtained dissociation degree exceeds the dissociation degree threshold value, it is determined that there is a state change. It is made to function.
本発明に係る状態変動検出用プログラムでは、前記コンピュータを前記状態変動検出手段として、異常と判定すべき解離度異常閾値を有し、求めた解離度が前記解離度異常閾値を超えた場合に異常発生と判定するように機能させることを特徴とする。 In the state variation detection program according to the present invention, the computer is used as the state variation detection means, and has a dissociation degree abnormality threshold value to be determined as abnormal, and an abnormality occurs when the obtained dissociation degree exceeds the dissociation degree abnormality threshold value. It is made to function so that it may determine with generation | occurrence | production.
本発明に係る状態変動検出用プログラムでは、前記教師データ及び前記測定データは、複数のデータにより構成され、前記コンピュータを前記標準誤差取得手段として、前記測定回分の標準誤差の平均を求めて標準誤差とするように機能させ、前記コンピュータを前記誤差取得手段として、前記測定回分の誤差の平均を求めて誤差とするように機能させることを特徴とする。 In the state variation detection program according to the present invention, the teacher data and the measurement data are composed of a plurality of data, and the standard error is obtained by obtaining an average of the standard errors of the measurement times using the computer as the standard error acquisition means. And the computer functions as the error acquisition means so as to obtain an error by calculating an average of errors of the measurement times.
本発明によれば、状態変動がないときのデータのみから状態変動ありを、或いは、状態変動が生じているデータのみから状態変動なしを、検出可能である。 According to the present invention, it is possible to detect that there is a state change only from data when there is no state change, or that there is no state change only from data in which the state change occurs.
以下添付図面を参照して、本発明に係る状態変動検出装置及び状態変動検出用プログラム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。本発明の実施形態に係る状態変動検出装置は、例えば図1に示されるようなパーソナルコンピュータやワークステーション、その他のコンピュータシステムにより構成することができる。このコンピュータシステムは、CPU10が主メモリ11に記憶されている或いは主メモリ11に読み込んだプログラムやデータに基づき各部を制御し、必要な処理を実行することにより状態変動検出装置として動作を行うものである。
Embodiments of a state change detection device and a state change detection program 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. The state variation detection apparatus according to the embodiment of the present invention can be configured by, for example, a personal computer, a workstation, or other computer system as shown in FIG. This computer system operates as a state change detection device by controlling each unit based on a program or data stored in the
CPU10には、バス12を介して外部記憶インタフェース13、入力インタフェース14、表示インタフェース15、データ入力インタフェース16が接続されている。外部記憶インタフェース13には、状態変動検出用プログラム等のプログラムと必要なデータ等が記憶されている外部記憶装置23が接続されている。入力インタフェース14には、コマンドやデータを入力するための入力装置としてのキーボードなどの入力装置24とポインティングデバイスとしてのマウス22が接続されている。
An
表示インタフェース15には、LEDやLCDなどの表示画面を有する表示装置25が接続されている。データ入力インタフェース16には、測定データを得るためのセンサ26−1、26−2、・・・、26−mが接続されている。このコンピュータシステムには、他の構成が備えられていても良く、また、図1の構成は一例に過ぎない。
A
上記において、CPU10には、外部記憶装置23内の状態変動検出用プログラムによって図2に記載の各手段等が実現される。即ち、予測モデル作成手段31、予測モデル30、教師予測データ取得手段32、標準誤差取得手段33、測定予測データ取得手段34、誤差取得手段35、状態変動検出手段36が実現される。また、外部記憶装置23内には、教師データが記憶されている。予測モデル作成手段31は、教師データを用いて予測モデル30を作成するものである。予測モデル30は、機械学習により説明変数から目的変数を予測するものである。ここに、機械学習のアルゴリズムとしては、パターンマイ二ングのランダムフォレストを挙げることができるが、これ以外に、回帰分析や回帰木などのアリゴリズムを採用しても良い。
In the above, the
また、説明変数、目的変数予測モデルについては、yを目的変数、xiを説明変数、fを予測モデルとするとき、y=f(x1,x2,・・・,xi,・・・,xn)により表わすことができる。教師予測データ取得手段32は、定まった値の目的変数である教師目的変数と、定まった値の説明変数である教師説明変数とにより構成される教師データを用いて、上記教師説明変数を上記予測モデル30へ入力して教師予測データを得るものである。標準誤差取得手段33は、上記教師予測データと上記教師目的変数との差分である標準誤差を取得するものである。
As for explanatory variables and objective variable prediction models, y = f (x1, x2,..., Xi,..., Xn) where y is an objective variable, xi is an explanatory variable, and f is a prediction model. Can be represented by The teacher prediction data acquisition means 32 uses the teacher data composed of a teacher objective variable that is an objective variable of a fixed value and a teacher explanatory variable that is an explanatory variable of a fixed value to predict the teacher explanatory variable. Input to the
測定予測データ取得手段34は、測定した目的変数である測定目的変数と、測定した説明変数である測定説明変数とにより構成される測定データを用いて、上記測定説明変数を上記予測モデル30へ入力して測定予測データを得るものである。測定データは、センサ26−1、26−2、・・・、26−mにより得られたデータとすることができる。誤差取得手段35は、上記測定予測データと上記測定目的変数との差分である誤差を取得するものである。
The measurement prediction data acquisition means 34 inputs the measurement explanatory variable to the
状態変動検出手段36は、上記標準誤差と上記誤差との解離度を求め、この解離度に基づき状態変動を検出するものである。
The state
以上のような手段等によって構成される状態変動検出装置は、図3に示すフローチャートによって処理動作を実行するので、このフローチャートを参照して動作説明を行う。最初に教師データを用いて予測モデル30を作成する(STEP1)。例えば、教師データは、図4により示すように、センサAにより得られるべき目的変数のデータと、センサBにより得られる1つ目の説明変数のデータと、センサCにより得られる2つ目の説明変数のデータとにより構成される。データの取得回数(図4の縦方向のデータの数)は任意である。図5のように、図4の如くの教師データTを用いて予測モデル作成手段31が予測モデル30を作成する。
Since the state variation detection apparatus configured by the above-described means and the like performs processing operations according to the flowchart shown in FIG. 3, the operation will be described with reference to this flowchart. First, a
次に、図3のフローチャートと図6の動作シーケンス図に示すように、教師データTを用いて予測モデル30に説明変数(図4のセンサBのデータとセンサCのデータ)を入力し、予測データ(教師予測データTF(図6では、教師データ予測結果))を得て、この予測データ(教師予測データTF)と教師データTの目的変数との差である誤差(標準誤差)を求める(STEP2)。ここで、説明変数は、図4の教師データ中のセンサBとセンサCのデータである。図6に示すように、教師データTの目的変数をTTとし、この目的変数TTが例えば真円により表わされるとすれば、この目的変数TTに対し、教師予測データTFは歪(いびつ)であるから、真円から飛び出たり引っ込んだりした部分が誤差となる。実際には、図4の「教師データの予測値標準・誤差」の欄に示すように、予測データ(教師予測データ)と誤差(標準誤差STER)は、数値として得られる。これらは、データの取得回数と同じだけ計算して得られるから、取得回数と同じ数量が得られるので、これらの平均を計算して求め、これを平均標準誤差(AVSTER)として保持する。
Next, as shown in the flowchart of FIG. 3 and the operation sequence diagram of FIG. 6, explanatory variables (data of sensor B and data of sensor C in FIG. 4) are input to the
次に、図3のフローチャートに示すように、センサB、Cによる測定データMを用いて予測モデル30に説明変数M1、M2を入力し、予測データ(測定予測データ)を得て、この予測データ(測定予測データ)と測定データMの実測された目的変数との差である誤差を求める(STEP3)。
Next, as shown in the flowchart of FIG. 3, the explanatory variables M1 and M2 are input to the
ここでは、時刻を異ならせて、測定t1、t2、t3を行って、測定t1の説明変数t1M1、t1M2を得て、測定t2の説明変数t2M1、t2M2を得て、測定t3の説明変数t3M1、t3M2を得る(図7)。図8に示すように、これらを同じ予測モデル30に入力して予測データ(測定予測データ)t1F、t2F、t3Fを得る(図7では、右欄)。図8においては、予測モデル30を3つ設けているように描いているが、予測モデル30を1つ用いて順次予測を行っても良い。勿論、予測モデル30を3つ設けても良い。図7、図8に示すように予測データ(測定予測データ)t1F、t2F、t3Fと測定データMの実測された目的変数t1MT、t2MT、t3MTとの差分を誤差(個別誤差)t1ER、t2ER、t3ERとして求める。誤差t1ER、t2ER、t3ERは、データの測定回数と同じだけ計算して得られるから、取得回数と同じ数量が得られるので、これらの平均値を求めて、これを測定t1、t2、t3毎に平均誤差(t1AVER、t2AVER、t3AVER)として保持する。
Here, measurement t1, t2, and t3 are performed at different times to obtain explanatory variables t1M1 and t1M2 for measurement t1, obtain explanatory variables t2M1 and t2M2 for measurement t2, and explain variable t3M1 for measurement t3. t3M2 is obtained (FIG. 7). As shown in FIG. 8, these are input to the
次に、図3のSTEP4に示すように、各測定データから求めた誤差量が、教師データから求めた基準誤差と比較して何倍であるかを計算する。この倍率が大きいほど状態変動が生じていると結論する。図9には、比較主体として「測定t1の誤差(平均)(t1AVER)」、「測定t2の誤差(平均)(t2AVER)」、「測定t3の誤差(平均)(t3AVER)」に示すような円の面積に相当する値があり、比較対象として「標準誤差(平均)(AVSTER)」に示すような円の面積に相当する値があるとする。倍率が、1.2、2.3、3.8であるとすると、(測定t1の誤差)<(測定t2の誤差)<(測定t3の誤差)が成り立つから、測定3が最も状態変動が起こっていると結論でき、その次に測定2において状態変動が起こっていると結論でき、測定1は最も状態変動が起こっている確率が低いと結論できる。
Next, as shown in
或いは、標準誤差や誤差について平均を求めるのではなく、標準誤差の値の分布グラフを作成し、誤差の値の分布グラフを作成し、これらの分布グラフを用いて状態変動を検出する。標準誤差の値の分布グラフが図10(a)のようであり、測定t1の誤差の値の分布グラフが図10(b)のようであり、測定t2の誤差の値の分布グラフが図10(c)のようであり、測定t3の誤差の値の分布グラフが図10(d)のようであるとする。 Alternatively, instead of obtaining an average of standard errors and errors, a distribution graph of standard error values is created, a distribution graph of error values is created, and state variations are detected using these distribution graphs. The distribution graph of the standard error value is as shown in FIG. 10A, the distribution graph of the error value at the measurement t1 is as shown in FIG. 10B, and the distribution graph of the error value at the measurement t2 is FIG. It is as shown in FIG. 10C, and the distribution graph of the error value of the measurement t3 is as shown in FIG.
上記の場合においては、解離度として分布グラフのピークの差を採用する。標準誤差の値の分布グラフのピークと測定t1の誤差の値の分布グラフのピークの差は、図10(b)に示すd1のようである。標準誤差の値の分布グラフのピークと測定t2の誤差の値の分布グラフのピークの差は、図10(c)に示すd2のようである。標準誤差の値の分布グラフのピークと測定t3の誤差の値の分布グラフのピークの差は、図10(d)に示すd3のようである。ピークの差は、t1<t2<t3であるから、状態変動の判定については、図9を用いて説明した通りとなる。 In the above case, the peak difference of the distribution graph is adopted as the degree of dissociation. The difference between the peak of the standard error value distribution graph and the peak of the error value distribution graph of measurement t1 is as shown by d1 in FIG. The difference between the peak of the distribution graph of the standard error value and the peak of the distribution graph of the error value of the measurement t2 is as shown by d2 in FIG. The difference between the peak of the distribution graph of the standard error value and the peak of the distribution graph of the error value of measurement t3 is as shown by d3 in FIG. Since the peak difference is t1 <t2 <t3, the determination of the state change is as described with reference to FIG.
また、図3のSTEP4に示すように、上記で求めた倍率に対し、または、上記測定回数毎の誤差を標準化した値σに対して異常判定の閾値を設定し、異常を検知するようにしても良い。例えば、図9の例において、閾値が「3.5」であれば、測定3において異常であると判定することができる。
Further, as shown in
上記偏差値σを用いる場合の例を図11に示す。前述の誤差の分布が図11のグラフに示すようであるとする。この誤差の平均値を求める(S11)。この平均値を用いて、偏差値σを求める(S12)。次に、上記で求めた偏差値σを用いて状態変化を検出する(S13)。例えば、標準誤差も測定回毎に得られるから、これらの分布から標準誤差の偏差値σSTが得られる。一方、測定t1、t2、t3についても、偏差値σt1、σt2、σt3が得られる。偏差値σt1、σt2、σt3のうち、標準誤差の偏差値σSTとの差または比或いは倍率が大きいほど状態変化である確率が高いものとする。偏差値σt1、σt2、σt3に対する閾値σSHを設定し、これを越えた場合に状態変化(異常)ありとすることができる。 An example of using the deviation value σ is shown in FIG. It is assumed that the above error distribution is as shown in the graph of FIG. An average value of the errors is obtained (S11). Using this average value, a deviation value σ is obtained (S12). Next, a state change is detected using the deviation value σ obtained above (S13). For example, since the standard error is also obtained every measurement, the standard error deviation value σ ST is obtained from these distributions. On the other hand, deviation values σ t1 , σ t2 , and σ t3 are also obtained for the measurements t1, t2, and t3. Of the deviation values σ t1 , σ t2 , and σ t3 , it is assumed that the larger the difference or ratio or magnification from the standard error deviation value σ ST , the higher the probability of a state change. A threshold value σ SH is set for the deviation values σ t1 , σ t2 , and σ t3 , and a state change (abnormality) can be made when the threshold value σ SH is exceeded .
なお、上記においては、2つの説明変数から1つの目的変数を得るものとしたが、1つ以上の説明変数から1つの目的変数を得る予測モデルについて適用可能である。また、状態変動は異常への変動に限定されず、過剰状態、不足状態、低い状態、高い状態など、各種の状態変動検出に適用可能である。 In the above description, one objective variable is obtained from two explanatory variables. However, the present invention can be applied to a prediction model that obtains one objective variable from one or more explanatory variables. Further, the state variation is not limited to abnormal variation, and can be applied to various state variation detections such as an excessive state, a shortage state, a low state, and a high state.
上記の実施形態では、センサA、B、Cによりデータの測定を行う場合において、目的変数をセンサAにより得られるデータとし、説明変数をセンサB、Cにより得られるデータとする、センサA予測モデルを1つの予測モデルのみを構成するようにした。しかしながら、このように、3系統以上のデータの測定を行うシステムでは、複数の予測システムを構築することができる。 In the above embodiment, when data is measured by the sensors A, B, and C, the sensor A prediction model in which the objective variable is data obtained by the sensor A and the explanatory variable is data obtained by the sensors B and C. Is configured only for one prediction model. However, in this way, in a system that measures data of three or more systems, a plurality of prediction systems can be constructed.
例えば、センサA、B、Cによりデータの測定を行う場合においては、目的変数をセンサAにより測定されるデータとし、説明変数をセンサB、Cにより測定されるデータとする場合を、センサA予測モデルと称し、目的変数をセンサBにより測定されるデータとし、説明変数をセンサA、Cにより測定されるデータとする場合を、センサB予測モデルと称し、目的変数をセンサCにより測定されるデータとし、説明変数をセンサA、Bにより測定されるデータとする場合を、センサC予測モデルと称するとき、センサA予測モデル、センサB予測モデル、センサC予測モデルのように、3つの予測モデルを作成することができる。 For example, when data is measured by sensors A, B, and C, the target variable is data measured by sensor A, and the explanatory variable is data measured by sensors B and C. When the objective variable is data measured by the sensor B and the explanatory variable is data measured by the sensors A and C, the model is called a sensor B prediction model, and the objective variable is the data measured by the sensor C. When the explanatory variable is data measured by the sensors A and B, when referred to as a sensor C prediction model, the three prediction models are represented as a sensor A prediction model, a sensor B prediction model, and a sensor C prediction model. Can be created.
仮にセンサA、B、Cのデータを測定した時系列の測定値が、t1、t2、t3であるとする。t1、t2、t3はいずれもセンサA、B、Cの3種のデータにより構成される。センサA予測モデルにおいては、センサB、Cの測定値t1、t2、t3を入力し、センサA予測モデルの3種の平均誤差、A_t1AVER、A_t2AVER、A_t3AVERを得ることができる。センサB予測モデルにおいては、センサA、Cの測定値t1、t2、t3を入力し、センサB予測モデルの3種の平均誤差、B_t1AVER、B_t2AVER、B_t3AVERを得ることができる。センサC予測モデルにおいては、センサA、Bの測定値t1、t2、t3を入力し、センサC予測モデルの3種の平均誤差、C_t1AVER、C_t2AVER、C_t3AVERを得ることができる。 It is assumed that the time series measurement values obtained by measuring the data of the sensors A, B, and C are t1, t2, and t3. Each of t1, t2, and t3 includes three types of data of sensors A, B, and C. In the sensor A prediction model, the measurement values t1, t2, and t3 of the sensors B and C are input, and three types of average errors, A_t1AVER, A_t2AVER, and A_t3AVER, of the sensor A prediction model can be obtained. In the sensor B prediction model, the measurement values t1, t2, and t3 of the sensors A and C are input, and three types of average errors B_t1AVER, B_t2AVER, and B_t3AVER of the sensor B prediction model can be obtained. In the sensor C prediction model, the measurement values t1, t2, and t3 of the sensors A and B are input, and three types of average errors C_t1AVER, C_t2AVER, and C_t3AVER of the sensor C prediction model can be obtained.
教師データから求めた各モデルの基準誤差を、A_AVSTER、B_AVSTER、C_AVSTERとした場合には、基準誤差A_AVSTERを基準とした対A_t1AVER、A_t2AVER、A_t3AVERのそれぞれ倍率や誤差の分布(偏差)を求めることができ、基準誤差B_AVSTERを基準とした対B_t1AVER、B_t2AVER、B_t3AVERのそれぞれ倍率や誤差の分布(偏差)を求めることができ、基準誤差C_AVSTERを基準とした対C_t1AVER、C_t2AVER、C_t3AVERのそれぞれ倍率や誤差の分布(偏差)も求めることができる。 When the reference error of each model obtained from the teacher data is A_AVSTER, B_AVSTER, and C_AVSTER, the respective magnifications and error distributions (deviations) of the pairs A_t1AVER, A_t2AVER, and A_t3AVER with reference to the reference error A_AVSTER can be obtained. The magnification and error distribution (deviation) of the pair B_t1AVER, B_t2AVER, B_t3AVER with respect to the reference error B_AVSTER can be obtained, and the magnification and error of the pair C_t1AVER, C_t2AVER, C_t3AVER with respect to the reference error C_AVSTER Distribution (deviation) can also be obtained.
上記で、偏差を求めた場合には、例えば、センサA予測モデルにおける測定値t1の偏差値σA_t1、センサB予測モデルにおける測定値t1の偏差値σB_t1、センサC予測モデルにおける測定値t1の偏差値σC_t1の平均等を求めることによって、測定値t1の新たな特徴量を生成することができ、これに対して閾値を設ける事で異常を検知することも可能である。上記は、測定値t1の例であるが、測定値t2、t3についても同様に扱うことが可能である。 When the deviation is obtained as described above, for example, the deviation value σA_t1 of the measurement value t1 in the sensor A prediction model, the deviation value σB_t1 of the measurement value t1 in the sensor B prediction model, and the deviation value t1 of the measurement value t1 in the sensor C prediction model By obtaining the average of σC_t1 or the like, a new feature quantity of the measurement value t1 can be generated, and an abnormality can be detected by providing a threshold for this. The above is an example of the measurement value t1, but the measurement values t2 and t3 can be handled in the same manner.
10 CPU
11 主メモリ
12 バス
13 外部記憶インタフェース
14 入力インタフェース
15 表示インタフェース
16 データ入力インタフェース
22 マウス
23 外部記憶装置
24 入力装置
25 表示装置
26 センサ
30 予測モデル
31 予測モデル作成手段
32 教師予測データ取得手段
33 標準誤差取得手段
34 測定予測データ取得手段
35 誤差取得手段
36 状態変動検出手段
10 CPU
DESCRIPTION OF
Claims (12)
定まった値の目的変数である教師目的変数と、定まった値の説明変数である教師説明変数とにより構成される教師データを用いて、前記教師説明変数を前記予測モデルへ入力して教師予測データを得る教師予測データ取得手段と、
前記教師予測データと前記教師目的変数との差分である標準誤差を取得する標準誤差取得手段と、
測定した目的変数である測定目的変数と、測定した説明変数である測定説明変数とにより構成される測定データを用いて、前記測定説明変数を前記予測モデルへ入力して測定予測データを得る測定予測データ取得手段と、
前記測定予測データと前記測定目的変数との差分である誤差を取得する誤差取得手段と、
前記標準誤差と前記誤差との解離度を求め、この解離度に基づき状態変動を検出する状態変動検出手段と
を具備することを特徴とする状態変動検出装置。 A prediction model that predicts objective variables from explanatory variables by machine learning;
Using teacher data composed of a teacher objective variable that is an objective variable of a fixed value and a teacher explanatory variable that is an explanatory variable of a fixed value, the teacher explanatory variable is input to the prediction model and the teacher prediction data Teacher prediction data acquisition means for obtaining
A standard error acquisition means for acquiring a standard error which is a difference between the teacher prediction data and the teacher objective variable;
Measurement prediction that obtains measurement prediction data by inputting the measurement explanatory variable to the prediction model using measurement data composed of a measurement objective variable that is a measured objective variable and a measurement explanatory variable that is a measured explanatory variable Data acquisition means;
Error acquisition means for acquiring an error that is a difference between the measurement prediction data and the measurement objective variable;
A state fluctuation detecting device comprising: a state fluctuation detecting means for obtaining a degree of dissociation between the standard error and the error and detecting a state fluctuation based on the degree of dissociation.
前記標準誤差取得手段は、前記測定回分の標準誤差の平均を求めて標準誤差とし、前記誤差取得手段は、前記測定回分の誤差の平均を求めて誤差とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の状態変動検出装置。 The teacher data and the measurement data are composed of a plurality of data corresponding to measurement times,
2. The standard error obtaining unit obtains an average of the standard errors of the measurement times to obtain a standard error, and the error obtaining unit obtains an average of errors of the measurement times to obtain an error. 6. The state variation detection device according to any one of 5 above.
機械学習により説明変数から目的変数を予測する予測モデル、
定まった値の目的変数である教師目的変数と、定まった値の説明変数である教師説明変数とにより構成される教師データを用いて、前記教師説明変数を前記予測モデルへ入力して教師予測データを得る教師予測データ取得手段、
前記教師予測データと前記教師目的変数との差分である標準誤差を取得する標準誤差取得手段、
測定した目的変数である測定目的変数と、測定した説明変数である測定説明変数とにより構成される測定データを用いて、前記測定説明変数を前記予測モデルへ入力して測定予測データを得る測定予測データ取得手段、
前記測定予測データと前記測定目的変数との差分である誤差を取得する誤差取得手段と、
前記標準誤差と前記誤差との解離度を求め、この解離度に基づき状態変動を検出する状態変動検出手段
として機能させることを特徴とする状態変動検出用プログラム。 Computer
A prediction model that predicts objective variables from explanatory variables by machine learning,
Using teacher data composed of a teacher objective variable that is an objective variable of a fixed value and a teacher explanatory variable that is an explanatory variable of a fixed value, the teacher explanatory variable is input to the prediction model and the teacher prediction data Teacher prediction data acquisition means to obtain,
A standard error acquisition means for acquiring a standard error which is a difference between the teacher prediction data and the teacher objective variable;
Measurement prediction that obtains measurement prediction data by inputting the measurement explanatory variable to the prediction model using measurement data composed of a measurement objective variable that is a measured objective variable and a measurement explanatory variable that is a measured explanatory variable Data acquisition means,
Error acquisition means for acquiring an error that is a difference between the measurement prediction data and the measurement objective variable;
A program for detecting state fluctuations, characterized by obtaining a degree of dissociation between the standard error and the error and functioning as a state fluctuation detecting means for detecting a state fluctuation based on the degree of dissociation.
前記教師データを用いて前記予測モデルを作成する予測モデル作成手段
として機能させることを特徴とする請求項7に記載の状態変動検出用プログラム。 Said computer further
The state change detection program according to claim 7, wherein the state change detection program functions as a prediction model creation unit that creates the prediction model using the teacher data.
前記コンピュータを前記標準誤差取得手段として、前記測定回分の標準誤差の平均を求めて標準誤差とするように機能させ、前記コンピュータを前記誤差取得手段として、前記測定回分の誤差の平均を求めて誤差とするように機能させることを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載の状態変動検出用プログラム。 The teacher data and the measurement data are composed of a plurality of data,
The computer is used as the standard error acquisition means, and the average error of the measurement batch is calculated to be a standard error, and the computer is used as the error acquisition means to calculate an error of the measurement batch average. The state change detection program according to any one of claims 7 to 11, wherein the program is made to function as follows.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018040531A JP6765769B2 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | State change detection device and state change detection program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018040531A JP6765769B2 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | State change detection device and state change detection program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019159365A true JP2019159365A (en) | 2019-09-19 |
JP6765769B2 JP6765769B2 (en) | 2020-10-07 |
Family
ID=67994821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018040531A Active JP6765769B2 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | State change detection device and state change detection program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6765769B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020155068A (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 東芝情報システム株式会社 | State fluctuation detection device and program for state fluctuation detection |
JP2022056227A (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-08 | 東芝デジタルエンジニアリング株式会社 | Anomaly/error impact explanatory variable detection device and anomaly/error impact explanatory variable detection program |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10232714A (en) * | 1997-02-18 | 1998-09-02 | Kokusai Electric Co Ltd | Diagnostic device for flow controller |
JP2002302824A (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Toray Ind Inc | Method for detecting abnormality of process for spinning synthetic fiber |
JP2006300895A (en) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Facility monitoring method and facility monitoring device |
JP2008168185A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Toshiba Corp | Equipment renewal plan support system |
JP2008219466A (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | A/d convertor and abnormality detecting device using the same |
JP2010505036A (en) * | 2006-09-29 | 2010-02-18 | フィッシャー−ローズマウント システムズ, インコーポレイテッド | Detection of catalyst loss in a fluid catalytic cracker used to prevent abnormal situations. |
JP2013044530A (en) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Dispenser |
JP2017220111A (en) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | ファナック株式会社 | Mechanical learning tool for learning threshold of abnormal load detection, numerical value control device and mechanical learning method |
-
2018
- 2018-03-07 JP JP2018040531A patent/JP6765769B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10232714A (en) * | 1997-02-18 | 1998-09-02 | Kokusai Electric Co Ltd | Diagnostic device for flow controller |
JP2002302824A (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Toray Ind Inc | Method for detecting abnormality of process for spinning synthetic fiber |
JP2006300895A (en) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Facility monitoring method and facility monitoring device |
JP2010505036A (en) * | 2006-09-29 | 2010-02-18 | フィッシャー−ローズマウント システムズ, インコーポレイテッド | Detection of catalyst loss in a fluid catalytic cracker used to prevent abnormal situations. |
JP2008168185A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Toshiba Corp | Equipment renewal plan support system |
JP2008219466A (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | A/d convertor and abnormality detecting device using the same |
JP2013044530A (en) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Dispenser |
JP2017220111A (en) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | ファナック株式会社 | Mechanical learning tool for learning threshold of abnormal load detection, numerical value control device and mechanical learning method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
内山勇一、外3名: "自己回帰予測を用いたトラヒック解析によるDoS検知方法の提案", 電子情報通信学会技術研究報告, vol. 第103巻, 第311号, JPN6020003705, 11 September 2003 (2003-09-11), JP, pages 55 - 60, ISSN: 0004258811 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020155068A (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 東芝情報システム株式会社 | State fluctuation detection device and program for state fluctuation detection |
JP2022056227A (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-08 | 東芝デジタルエンジニアリング株式会社 | Anomaly/error impact explanatory variable detection device and anomaly/error impact explanatory variable detection program |
JP7086497B2 (en) | 2020-09-29 | 2022-06-20 | 東芝デジタルエンジニアリング株式会社 | Abnormality / error effect explanation variable detection device and abnormality / error effect explanation variable detection program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6765769B2 (en) | 2020-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7017861B2 (en) | Anomaly detection system and anomaly detection method | |
US20200150159A1 (en) | Anomaly detection device, anomaly detection method, and storage medium | |
Chen et al. | Condition-based maintenance using the inverse Gaussian degradation model | |
CN107636619B (en) | Information processing apparatus, information processing system, information processing method, and recording medium | |
US10852357B2 (en) | System and method for UPS battery monitoring and data analysis | |
CN111033413B (en) | Monitoring device and method for monitoring a system | |
JP2016095751A (en) | Abnormality unit identification program, abnormality unit identification method and abnormality unit identification system | |
Liu et al. | A general modeling and analysis framework for software fault detection and correction process | |
JP6711323B2 (en) | Abnormal state diagnosis method and abnormal state diagnosis device | |
JP2006148070A (en) | Correcting method of sensor data and interlock evaluating method of interlock system | |
US20180046917A1 (en) | Identification of process anomalies in a technical facility | |
US20150326446A1 (en) | Automatic alert generation | |
US20210374634A1 (en) | Work efficiency evaluation method, work efficiency evaluation apparatus, and program | |
JP2019082918A (en) | Monitoring object selection device, monitoring object selection method, and program | |
JP2019159365A (en) | State fluctuation detection apparatus and program for state fluctuation detection | |
Botelho et al. | Perspectives and challenges in performance assessment of model predictive control | |
US20180307218A1 (en) | System and method for allocating machine behavioral models | |
JP2010049359A (en) | Plant monitoring device and plant monitoring method | |
US20230147470A1 (en) | Failure prediction system | |
CN111400850A (en) | Equipment fault analysis method, device, equipment and storage medium | |
JP6273835B2 (en) | State determination device, state determination method, and state determination program | |
JP6375200B2 (en) | Apparatus and method for detecting abnormal signs of computer system | |
Al-Dahidi et al. | Quantification of signal reconstruction uncertainty in fault detection systems | |
KR101977214B1 (en) | Outlier detecting method, device and system using the method | |
JP2009230209A (en) | Performance evaluation device for soft sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190319 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200410 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200807 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20200807 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20200817 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20200818 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200915 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200915 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6765769 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |