JP2020080054A - 状態判定装置及び状態判定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
更に、該バリエーションに対応した数だけ異常有無を判定する状態判定装置を複数用意したり、異常有無の判定基準を複数用意して対応する手段では効率が悪い。
図1は第1実施形態による状態判定装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本実施形態の状態判定装置1は、例えば産業機械を制御する制御装置上に実装することができる。また、本実施形態の状態判定装置1は、産業機械を制御する制御装置と併設されたパソコンや、該制御装置と有線/無線のネットワークを介して接続された管理装置3,エッジコンピュータ、セルコンピュータ、ホストコンピュータ、クラウドサーバ等のコンピュータとして実装することができる。本実施形態では、状態判定装置1を、射出成形機を制御する制御装置と有線/無線のネットワークを介して接続されたコンピュータとして実装した場合の例を示す。なお、以下の各実施形態では、産業機械として射出成形機を例に取り説明するが、本発明の状態判定装置1が状態を判定する対象とする産業機械としては、射出成形機、工作機械、ロボット、鉱山機械、木工機械、農業機械、建設機械等を対象とすることができる。
前処理部36は、データ取得部30が取得したデータ、電気エネルギー算出部32が算出した射出成形機2の各部の電気エネルギーに係るデータ、及び運動エネルギー算出部34が算出した射出成形機2の各部の運動エネルギーに係るデータに基づいて、機械学習装置100による学習に用いられる学習データを作成する。前処理部36は、各データを機械学習装置100において扱われる統一的な形式へと変換(数値化、サンプリング等)した学習データを作成する。前処理部36は、機械学習装置100が教師なし学習をする場合においては、該学習における所定の形式の状態データSを学習データとして作成し、機械学習装置100が教師あり学習をする場合においては、該学習における所定の形式の状態データS及びラベルデータLの組を学習データとして作成し、機械学習装置100が強化学習をする場合においては、該学習における所定の形式の状態データS及び判定データDの組を学習データとして作成する。
また、学習部110は、例えば、正常に動作している状態の射出成形機2から取得したデータに正常ラベルを、異常が発生した前後に射出成形機2から取得したデータに異常ラベルを付与したデータに基づいて前処理部36が作成した学習データを用いた教師あり学習を行い、正常データと異常データとの判別境界を学習モデルとして生成することができる。このようにして生成された学習モデルを用いて、後述する第3実施形態による推定部120は、射出成形機2から取得されたデータに基づいて前処理部36が作成した状態データが、正常データに属するのか、異常データに属するのかを推定し、推定結果としてのラベル値(正常/異常)とその信頼度を算出することができる。
例えば、上記した実施形態では状態判定装置1と機械学習装置100が異なるCPU(プロセッサ)を有する装置として説明しているが、機械学習装置100は状態判定装置1が備えるCPU11と、ROM12に記憶されるシステム・プログラムにより実現するようにしても良い。
2 射出成形機
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 不揮発性メモリ
16,17,18 インタフェース
20 バス
21 インタフェース
30 データ取得部
32 電気エネルギー算出部
34 運動エネルギー算出部
36 前処理部
38 異常状態推定部
40 エネルギー状態算出部
50 取得データ記憶部
70 表示装置
71 入力装置
100 機械学習装置
101 プロセッサ
102 ROM
103 RAM
104 不揮発性メモリ
110 学習部
120 推定部
130 学習モデル記憶部
140 異常判定テーブル記憶部
Claims (13)
- 産業機械における動作状態を判定する状態判定装置であって、
前記産業機械に係るデータを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部が取得した前記産業機械に係るデータに基づいて、前記産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態を算出するエネルギー状態算出部と、
前記エネルギー状態算出部が算出した前記産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態に基づいて、前記産業機械の動作の正常乃至異常を推定する異常状態推定部と、
を備えた状態判定装置。 - エネルギー状態算出部は、前記データ取得部が取得した前記産業機械に係るデータに基づいて、前記産業機械の各部の駆動に係る運動エネルギーを算出する運動エネルギー算出部を備える、
請求項1に記載の状態判定装置。 - エネルギー状態算出部は、前記データ取得部が取得した前記産業機械に係るデータに基づいて、前記産業機械の各部の駆動に係る電気エネルギーを算出する電気エネルギー算出部を更に備える、
請求項2に記載の状態判定装置。 - 前記異常状態推定部は、
前記産業機械の駆動部の異常を判別するための異常判別条件が設定された異常判定テーブルを記憶する異常判定テーブル記憶部と、
前記エネルギー状態算出部が算出した前記産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態が、前記異常判定テーブルに記憶された異常判別条件を満足するか否かを判定することにより前記産業機械の正常乃至異常の状態を判別する推定部と、
を備える、
請求項1〜3のいずれか1つに記載の状態判定装置。 - 前記異常状態推定部は、
前記エネルギー状態算出部が算出した前記産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態を用いた機械学習を行い、学習モデルを生成する学習部を備える、
請求項1〜3のいずれか1つに記載の状態判定装置。 - 前記異常状態推定部は、
産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態に基づいて機械学習した学習モデルを記憶する学習モデル記憶部と、
前記エネルギー状態算出部が算出した前記産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態に基づいて、前記学習モデル記憶部に記憶された学習モデルを用いた推定を行う推定部と、
を備える請求項1〜3のいずれか1つに記載の状態判定装置。 - 前記学習部は、教師あり学習、教師なし学習、及び強化学習のうち少なくとも1つの学習を行う、
請求項5に記載の状態判定装置。 - 前記推定部は、前記産業機械の動作状態に係る異常度を推定し、
前記状態判定装置は、前記推定部が推定した異常度が予め定めた所定の閾値を超えた場合に表示装置に警告メッセージを表示する、
請求項4又は6に記載の状態判定装置。 - 前記推定部は、前記産業機械の動作状態に係る異常度を推定し、
前記状態判定装置は、前記推定部が推定した異常度が予め定めた所定の閾値を超えた場合に表示装置に警告アイコンを表示する、
請求項4又は6に記載の状態判定装置。 - 前記推定部は、前記産業機械の動作状態に係る異常度を推定し、
前記状態判定装置は、前記推定部が推定した異常度が予め定めた所定の閾値を超えた場合に産業機械に運転の停止、減速、又はモータのトルクを制限する指令の少なくとも1つを出力する、
請求項4又は6に記載の状態判定装置。 - 前記データ取得部は、有線又は無線のネットワークを介して接続された複数の産業機械からデータを取得する、
請求項1〜10のいずれか1つに記載の状態判定装置。 - 前記産業機械と有線又は無線のネットワークを介して接続された、前記産業機械を管理する管理装置上に実装されている、
請求項1〜10のいずれか1つに記載の状態判定装置。 - 産業機械における動作状態を判定する状態判定方法であって、
前記産業機械に係るデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップで取得した前記産業機械に係るデータに基づいて、前記産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態を算出するエネルギー状態算出ステップと、
前記エネルギー状態算出ステップで算出した前記産業機械の各部の駆動に係るエネルギー状態に基づいて、前記産業機械の動作の正常乃至異常を推定する異常状態推定ステップと、
を実行する状態判定方法。
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