JP2020086614A - データ分析装置、データ分析方法及びデータ分析プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】目的変数に影響を与える変数を設定することにより、より精度の高いデータ分析を実現するデータ分析装置、データ分析方法及びプログラムを提供する。【解決手段】データ分析システム１００において、データ分析装置１２０は、各事象を示す変数の入力と、各変数間の因果方向の入力とを受け付けることで、変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する生成部と、因果関係図において目的変数として指定された変数と、因果関係図において、該目的変数よりも原因側にある変数とを、該目的変数に影響を与える変数を分析する分析ツールに設定する設定部と、を有する因果関係図生成部１２３を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、データ分析装置、データ分析方法及びデータ分析プログラムに関する。

従来より、データ分析技術の分野においては様々な分析ツールが提案されており、それぞれの手法に基づく分析が行われている。

例えば、重回帰分析や深層学習等のような汎用的な手法を用いた分析ツールの場合、複数の説明変数（原因となる事象を示すデータ）と、１つの目的変数（結果となる事象を示すデータ）との組を設定し、説明変数と目的変数との関係性についてデータ分析を行う。かかる分析ツールによれば、複数の説明変数の中から、目的変数に影響を与える説明変数を導き出すことができる。

また、ベイジアンネットワーク等のような非汎用的な手法を用いた分析ツールの場合、全ての変数間において因果関係を設定し、変数間の関係性についてデータ分析を行う。かかる分析ツールによれば、因果関係が設定された全ての変数の中から、影響を与えている変数と影響を受けている変数の対を導き出すことができる。その際、変数の１つを目的変数として設定することもできる。

特開２００８−２２６２６８号公報 特開２００８−２２６２６９号公報 特開２００５−１０７７４７号公報 特開２００５−１０７７４８号公報 特開２０１６−５１２２０号公報

ここで、汎用的な手法を用いた分析ツールにおいては、例えば、どのような変数を説明変数に含めるべきか、あるいは、何を目的変数とするかによって、分析結果が大きく変わってくる。同様に、非汎用的な手法を用いた分析ツールの場合も、例えば、どのような変数を分析対象に含めるべきか、どの変数間に因果関係を設定するかによって、分析結果が大きく変わってくる。

つまり、いずれの手法を用いた分析ツールであっても、データ分析を行う前に、変数間の因果関係を正確かつ詳細に検討することが重要となってくる。このようなことから、変数間の因果関係を詳細に検討でき、かつ、検討結果を分析ツールに過不足なく反映させることができるツールを提供できれば、より精度の高いデータ分析が実現できると考えられる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、より精度の高いデータ分析を実現することを目的とする。

一態様によれば、データ分析装置は、
各事象を示す変数の入力と、各変数間の因果方向の入力とを受け付けることで、変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する生成部と、
前記因果関係図において目的変数として指定された変数と、前記因果関係図において、該目的変数よりも原因側にある変数とを、該目的変数に影響を与える変数を分析する分析ツールに設定する設定部とを有する。

本発明によれば、より精度の高いデータ分析を実現することができる。

データ分析装置を含むデータ分析システム全体のシステム構成及びデータ分析装置の機能構成の一例を示す第１の図である。 データ分析装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 変数情報の具体例を示す図である。 データ分析処理の流れを示すフローチャートである。 因果関係図生成処理の流れを示す第１のフローチャートである。 因果関係図生成画面の一例を示す第１の図である。 因果関係情報の一例を示す第１の図である。 因果関係図生成画面の一例を示す第２の図である。 因果関係情報の一例を示す第２の図である。 因果関係図生成画面の一例を示す第３の図である。 因果関係情報の一例を示す第３の図である。 未知変数追加処理の流れを示すフローチャートである。 未知変数の一例を示す図である。 因果関係図生成画面の一例を示す第４の図である。 データ分析装置を含むデータ分析システム全体のシステム構成及びデータ分析装置の機能構成の一例を示す第２の図である。 因果関係図生成処理の流れを示す第２のフローチャートである。 目的変数指定処理の流れを示すフローチャートである。 因果関係図生成画面の一例を示す第５の図である。 因果関係図生成画面の一例を示す第６の図である。 目的変数及び説明変数情報の一例を示す図である。

以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

［第１の実施形態］
＜システム構成及び機能構成＞
はじめに、第１の実施形態に係るデータ分析装置を含むデータ分析システム全体のシステム構成及び該データ分析装置の機能構成について説明する。図１は、データ分析装置を含むデータ分析システム全体のシステム構成及びデータ分析装置の機能構成の一例を示す第１の図である。

図１に示すように、データ分析システム１００は、データサーバ１１０＿１〜１１０＿ｎと、データ分析装置１２０とを有する。データ分析システム１００において、データサーバ１１０＿１〜１１０＿ｎと、データ分析装置１２０とは、ネットワーク１４０を介して通信可能に接続される。

データサーバ１１０＿１〜１１０＿ｎは、それぞれ、データ分析装置１２０によるデータ分析処理に用いられるデータ（所定の事象を示すデータ）をダウンロード可能に保持する。データサーバ１１０＿１〜１１０＿ｎに保持されたデータは、データ分析装置１２０からの要求に応じてダウンロードされ、変数情報格納部１２７に格納される。

なお、変数情報格納部１２７に格納されるデータは、データサーバ１１０＿１〜１１０＿ｎからダウンロードされたものに限定されず、例えば、所定の記録媒体１３０に記録されたデータを読み出したものであってもよい。

データ分析装置１２０には、データ分析プログラムがインストールされている。当該データ分析プログラムが実行されることで、データ分析装置１２０は、変数名入力部１２１、目的変数指定部１２２、因果関係図生成部１２３、ベイジアンネットワーク分析部１２４、未知変数候補出力部１２５として機能する。

変数名入力部１２１は、ベイジアンネットワーク分析部１２４においてデータ分析されるデータに対応付けられた変数名の入力を受け付け、受け付けた変数名を因果関係図生成部１２３に通知する。

目的変数指定部１２２は、因果関係図生成部１２３において生成された因果関係図において、目的変数となる変数の指定を受け付け、受け付けた変数を因果関係図生成部１２３に通知する。

因果関係図生成部１２３は生成部の一例である。因果関係図生成部１２３は、変数名入力部１２１より通知された変数名が付された変数のブロックを因果関係図生成画面に表示するとともに、各変数のブロック間を接続する矢印の入力を受け付けることで、各変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する。また、因果関係図生成部１２３は、生成した因果関係図において、目的変数指定部１２２より通知された変数のブロックを、所定の表示態様で表示する。

また、因果関係図生成部１２３は設定部の一例でもある。因果関係図生成部１２３は、目的変数となる変数をベイジアンネットワーク分析部１２４に設定する。また、因果関係図生成部１２３は、因果関係図において、目的変数よりも原因側にある変数を判定する。更に、因果関係図生成部１２３は、原因側にあると判定した変数であって、変数情報格納部１２７にデータが格納されている変数についての「因果関係情報」をベイジアンネットワーク分析部１２４に設定する。なお、因果関係情報とは、変数間の因果関係を規定した情報であって、他の変数に影響を与えることを示す情報または他の変数から影響を受けることを示す情報が各変数と対応付けられている情報を指す。

ベイジアンネットワーク分析部１２４は、第１の分析ツールの一例であり、ベイジアンネットワーク分析処理を実行し、各変数ならびに目的変数に影響を与える変数を導き出す。なお、ベイジアンネットワーク分析部１２４は、因果関係図生成部１２３により設定された目的変数及び因果関係情報のもとで、変数情報格納部１２７より読み出したデータを分析する。

未知変数候補出力部１２５は、変数名入力部１２１において入力を受け付けた変数名以外の変数名を一覧表示する。これにより、データ分析装置１２０のユーザは、一覧表示された変数名を参照し、参照した変数名の中から選択した変数名を、変数名入力部１２１を介して追加入力することができる。なお、変数名入力部１２１では、追加入力された変数名を受け付け、因果関係図生成部１２３に通知する。

＜データ分析装置のハードウェア構成＞
次に、データ分析装置１２０のハードウェア構成について説明する。図２は、データ分析装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、データ分析装置１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３を有する。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３は、いわゆるコンピュータを形成する。

また、データ分析装置１２０は、補助記憶装置２０４、表示装置２０５、操作装置２０６、Ｉ／Ｆ（Interface）装置２０７、ドライブ装置２０８を有する。なお、データ分析装置１２０の各ハードウェアは、バス２０９を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ２０１は、補助記憶装置２０４にインストールされている各種プログラム（例えば、データ分析プログラム等）を実行する演算デバイスである。

ＲＯＭ２０２は、不揮発性メモリである。ＲＯＭ２０２は、補助記憶装置２０４にインストールされている各種プログラムをＣＰＵ２０１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する主記憶デバイスとして機能する。具体的には、ＲＯＭ２０２はＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラム等を格納する、主記憶デバイスとして機能する。

ＲＡＭ２０３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性メモリである。ＲＡＭ２０３は、補助記憶装置２０４にインストールされている各種プログラムがＣＰＵ２０１によって実行される際に展開される作業領域を提供する、主記憶デバイスとして機能する。

補助記憶装置２０４は、各種プログラムや、各種プログラムが実行される際に用いられるデータを格納する補助記憶デバイスである。例えば、変数情報格納部１２７は、補助記憶装置２０４において実現される。

表示装置２０５は、例えば、因果関係図生成画面等を表示する表示デバイスである。操作装置２０６は、データ分析装置１２０のユーザがデータ分析装置１２０に対して各種指示を入力する入力デバイスである。

Ｉ／Ｆ装置２０７は、ネットワーク１４０に接続し、データサーバ１１０＿１〜１１０＿ｎ等と通信を行うための通信デバイスである。

ドライブ装置２０８は記録媒体１３０をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体１３０には、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体１３０には、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。

なお、補助記憶装置２０４にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体１３０がドライブ装置２０８にセットされ、該記録媒体１３０に記録された各種プログラムがドライブ装置２０８により読み出されることでインストールされる。あるいは、補助記憶装置２０４にインストールされる各種プログラムは、Ｉ／Ｆ装置２０７を介して、ネットワーク１４０よりダウンロードされることでインストールされてもよい。

＜変数情報格納部に格納される変数情報の具体例＞
次に、変数情報格納部１２７に格納される変数情報の具体例について説明する。図３は、変数情報の具体例を示す図である。図３に示すように、変数情報３００には、情報の項目として、"変数名"と"データ"とが含まれる。

"変数名"には、変数情報格納部１２７に格納されたデータに対応付けられた変数名が格納される。"データ"には、変数の値（具体的なデータ）が、それぞれの事象に対応した"データＩＤ"ごとに分けて格納される。

＜データ分析処理の流れ＞
次に、データ分析装置１２０によるデータ分析処理の流れについて説明する。図４は、データ分析処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ４０１において、変数名入力部１２１、目的変数指定部１２２、因果関係図生成部１２３は、因果関係図生成処理を実行する。なお、因果関係図生成処理の詳細は後述する。

ステップＳ４０２において、ベイジアンネットワーク分析部１２４は、ベイジアンネットワーク分析処理を実行し、各変数ならびに目的変数に影響を与える変数を導き出す。

ステップＳ４０３において、変数名入力部１２１は、データ分析処理を終了するか否かを判定する。ステップＳ４０３において終了しないと判定した場合には（ステップＳ４０３においてＮｏの場合には）、ステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４において、未知変数候補出力部１２５は、未知変数を追加するか否かを判定する。未知変数とは、ステップＳ４０１の因果関係図生成処理において、現時点で因果関係図に表示されていない任意の変数を指すものとする。ユーザにより未知変数の変数名の一覧表示が要求された場合には、未知変数を追加すると判定し（ステップＳ４０４においてＹｅｓと判定し）、ステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５において、未知変数候補出力部１２５は、未知変数追加処理を実行した後、ステップＳ４０１に戻る。なお、未知変数追加処理の詳細は後述する。一方、ステップＳ４０４において、ユーザにより未知変数の変数名の一覧表示が要求されなかった場合には、未知変数を追加しないと判定し（ステップＳ４０４においてＮｏと判定し）、直接、ステップＳ４０１に戻る。

一方、ステップＳ４０３において終了すると判定した場合には（ステップＳ４０３においてＹｅｓの場合には）、データ分析処理を終了する。

＜データ分析処理の各工程の詳細＞
次に、データ分析処理（図４）の各工程（ここでは、因果関係図生成処理（ステップＳ４０１）、未知変数追加処理（ステップＳ４０７））の詳細について説明する。

（１）因果関係図生成処理の詳細
はじめに、因果関係図生成処理（ステップＳ４０１）の詳細について、図６〜図１１を参照しながら、図５に沿って説明する。図５は、因果関係図生成処理の流れを示す第１のフローチャートであり、図６、図８、図１０は、因果関係図生成画面の一例を示す第１乃至第３の図である。また、図７、図９、図１１は、因果関係情報の一例を示す第１乃至第３の図である。

図５に示すように、ステップＳ５０１において、変数名入力部１２１は、因果関係図生成画面において入力された変数名を受け付ける。

ステップＳ５０２において、因果関係図生成部１２３は、因果関係図生成画面に変数名が付された変数のブロックを表示する。

図６において、因果関係図生成画面６１０は、変数名入力部１２１が変数名入力欄６１１を介して入力された変数名（"材料Ａ投入量"、"材料Ｂ投入量"、"材料Ｃ投入量"）を受け付けた様子を示している。また、因果関係図生成部１２３が、受け付けた変数名が付された変数のブロック６１１＿１〜６１１＿３を表示した様子を示している。

なお、図６に示すように、因果関係図生成画面６１０は、更に、中継変数入力欄６１２を有しており、因果関係図に、例えば、工程のブロック６１２＿１を含めることができるものとする。中継変数とは、データの実態を伴わない抽象的な概念を表すものであり、変数間の因果関係を中継して伝達する役目を負う。

ステップＳ５０３において、因果関係図生成部１２３は、各変数のブロック間を接続する矢印の入力を受け付ける。また、目的変数指定部１２２は、目的変数となる変数のブロックの指定を受け付ける。

図６において、因果関係図生成画面６２０は、各変数のブロック間を接続する矢印の入力を受け付けた様子を示している。図６に示すように、因果関係図生成画面６２０は、矢印入力ボタン６２１を有している。因果関係図生成画面６２０において矢印入力ボタン６２１が押圧されることで、因果関係図生成画面６２０のブロック間（または、ブロックと処理ブロックとの間、または、処理ブロック間）を接続する矢印（因果方向を示す矢印）を入力することが可能となる。

なお、矢印の後端に接続されたブロックの変数は、矢印の先端に接続されたブロックの変数に影響を与えることを表している。例えば、原因側にある変数である"材料Ａ投入量"〜"運転パラメータＦ"は、"工程１"を介して、"運転パラメータＬ"に影響を与えることを表している。

また、図６において、因果関係図生成画面６２０は、目的変数となる変数のブロックの指定を受け付けた様子を示している。図６に示すように、因果関係図生成画面６２０は、目的変数指定ボタン６２２を有している。因果関係図生成画面６２０において、目的変数指定ボタン６２２が押圧されることで、因果関係図生成画面６２０のブロックの中から、目的変数となる変数のブロックを指定することが可能となる。図６の例は、"総合判定"のブロック６２２＿１が、目的変数となる変数のブロックとして指定されたことを示している。

図５の説明に戻る。ステップＳ５０４において、因果関係図生成部１２３は、因果関係図生成処理を終了するか否かを判定する。ステップＳ５０４において、因果関係図生成処理を終了すると判定した場合には（ステップＳ５０４においてＹｅｓの場合には）、ステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０８において、因果関係図生成部１２３は、設定指示を受け付けたか否かを判定する。因果関係図生成画面６２０において設定ボタン６２３が押圧された場合には、設定指示を受け付けたと判定し（ステップＳ５０８においてＹｅｓと判定し）、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９において、因果関係図生成部１２３は、因果関係図に含まれる変数のうち、目的変数として指定された変数よりも原因側にある変数を判定する。また、因果関係図生成部１２３は、原因側にあると判定した変数であって、変数情報格納部１２７にデータが格納されている変数について、因果関係情報を生成する。また、因果関係図生成部１２３は、目的変数となる変数及び因果関係情報を、ベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡す。

具体的には、因果関係図生成画面６２０によれば、目的変数となる変数として"総合判定"がベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡される。

また、因果関係図生成画面６２０によれば、図７に示す因果関係情報７００がベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡される。図７に示すように、因果関係情報７００には、行方向に、影響を与える側の変数名が配列されており、列方向に、影響を受ける側の変数名が配列されている。そして、行方向と列方向とが交錯する領域には、因果関係があることを示す情報（「因果候補」）が格納される。図７の因果関係情報７００は、図６の因果関係図生成画面６２０において生成された因果関係図に基づいて生成された因果関係情報であるため、図６の因果関係図生成画面６２０の因果関係図と一致している。

一方、ステップＳ５０４において、因果関係図生成処理を終了しないと判定した場合には（ステップＳ５０４においてＮｏの場合には）、ステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５において、因果関係図生成部１２３は、同一階層の変数が属するグループ間を接続する矢印の入力を受け付ける。

図８において、因果関係図生成画面８００は、同一階層の変数が属するグループ間を接続する矢印の入力を受け付けた様子を示している。図８に示すように、因果関係図生成画面８００は、グループボタン８０１を有している。因果関係図生成画面８００においてグループボタン８０１が押圧されることで、因果関係図生成画面８００において、同一階層の変数が属するグループを指定することが可能となる。図８の例は、"材料Ａ投入量"〜"材料Ｃ投入量"の各変数が同一のグループ８０１＿１として指定されたことを示している。

また、図８に示すように、因果関係図生成画面８００は、矢印入力ボタン６２１を有している。図８の例は、矢印入力ボタン６２１が押圧されたことで、グループ８０１＿１と"総合判定"のブロックとを接続する矢印が入力されたことを示している。

ステップＳ５０６において、因果関係図生成部１２３は、因果関係図生成処理を終了するか否かを判定する。ステップＳ５０６において、因果関係図生成処理を終了すると判定した場合には（ステップＳ５０６においてＹｅｓの場合には）、ステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０８において、因果関係図生成部１２３は、設定指示を受け付けたか否かを判定する。因果関係図生成画面８００において設定ボタン６２３が押圧された場合には、設定指示を受け付けたと判定し（ステップＳ５０８においてＹｅｓと判定し）、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９において、因果関係図生成部１２３は、因果関係図に含まれる変数のうち、目的変数として指定された変数よりも原因側にある変数を判定する。また、因果関係図生成部１２３は、原因側にあると判定した変数であって、変数情報格納部１２７にデータが格納されている変数について、因果関係情報を生成する。また、因果関係図生成部１２３は、目的変数となる変数及び因果関係情報を、ベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡す。

具体的には、因果関係図生成画面８００によれば、目的変数となる変数として"総合判定"がベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡される。

また、因果関係図生成画面８００によれば、図９に示す因果関係情報９００がベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡される。図７との相違点は、グループ８０１＿１に属する各変数（"材料Ａ投入量"、"材料Ｂ投入量"、"材料Ｃ投入量"）と、"総合判定"との間に、因果関係を示す情報が格納されている点である。

一方、ステップＳ５０６において、因果関係図生成処理を終了しないと判定した場合には（ステップＳ５０６においてＮｏの場合には）、ステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７において、因果関係図生成部１２３は、同一階層の変数が属するグループ内の各変数のブロック間を接続する矢印の入力を受け付ける。

図１０において、因果関係図生成画面１０００は、同一階層の変数が属するグループ内の各変数のブロック間を接続する矢印の入力を受け付けた様子を示している。図１０に示すように、因果関係図生成画面１０００は、矢印入力ボタン６２１を有している。

図１０の例は、矢印入力ボタン６２１が押圧されることで、グループ８０１＿１に属する各変数（"材料Ａ投入量"、"材料Ｂ投入量"、"材料Ｃ投入量"）のブロック間を接続する矢印が入力されたことを示している。また、図１０の例は、矢印入力ボタン６２１が押圧されることで、グループ８０１＿２に属する各変数（"材料Ｇ投入量"、"材料Ｈ投入量"、"材料Ｉ投入量"）のブロック間を接続する矢印が入力されたことを示している。なお、図１０に示すように、接続されたブロックの各変数間において相互に影響を及ぼし合う場合には、両端矢印が入力されることになる。

ステップＳ５０８において、因果関係図生成部１２３は、設定指示を受け付けたか否かを判定する。因果関係図生成画面１０００において設定ボタン６２３が押圧された場合には、設定指示を受け付けたと判定し（ステップＳ５０８においてＹｅｓと判定し）、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９において、因果関係図生成部１２３は、因果関係図に含まれる変数のうち、目的変数として指定された変数よりも原因側にある変数を判定する。また、因果関係図生成部１２３は、原因側にあると判定した変数であって、変数情報格納部１２７にデータが格納されている変数について、因果関係情報を生成する。また、因果関係図生成部１２３は、目的変数となる変数及び因果関係情報を、ベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡す。

具体的には、因果関係図生成画面１０００によれば、目的変数となる変数として"総合判定"がベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡される。

また、因果関係図生成画面１０００によれば、図１１に示す因果関係情報１１００がベイジアンネットワーク分析部１２４に引き渡される。図９との相違点は、同一階層のグループに属する各変数（"材料Ａ投入量"、"材料Ｂ投入量"、"材料Ｃ投入量"）間に、因果関係を示す情報が格納されている点である。また、図９との相違点は、同一階層のグループに属する各変数（"材料Ｇ投入量"、"材料Ｈ投入量"、"材表Ｉ投入量"）間に、因果関係を示す情報が格納されている点である。

一方、ステップＳ５０８において、設定指示を受け付けていないと判定した場合には（ステップＳ５０８においてＮｏと判定した場合には）、ステップＳ５１０に進む。ステップＳ５１０において、変数名入力部１２１は、因果関係図生成処理を終了するか否かを判定する。

ステップＳ５１０において、因果関係図生成処理を終了しないと判定した場合には（ステップＳ５１０においてＮｏの場合には）、ステップＳ５０１に戻る。一方、ステップＳ５１０において終了すると判定した場合には（ステップＳ５１０においてＹｅｓの場合には）、因果関係図生成処理を終了する。

（２）未知変数追加処理の詳細
次に、未知変数追加処理（ステップＳ４０７）の詳細について、図１３〜図１４を参照しながら、図１２に沿って説明する。図１２は、未知変数追加処理の流れを示すフローチャートであり、図４を用いて説明したとおり、ユーザにより未知変数の変数名の一覧表示が要求された場合に実行される。また、図１３は未知変数の一例を示す図であり、図１４は、因果関係図生成画面の一例を示す第４の図である。

なお、図１２（ａ）は、未知変数のうち、関連データ一覧に含まれる変数のブロックを追加する場合の未知変数追加処理を表している。また、図１２（ｂ）は、未知変数のうち、非関連データ一覧に含まれる変数のブロックを追加する場合の未知変数追加処理を表している。更に、図１２（ｃ）は、未知変数のうち、取得不可データ一覧に含まれる変数のブロックを追加する場合の未知変数追加処理を表している。図１２（ａ）〜（ｃ）に示す各フローチャートは、全てが実行されてもよいし、ユーザの選択に基づき、いずれか１つまたは２つが実行されてもよい。

図１２（ａ）のステップＳ１２０１において、未知変数候補出力部１２５は、現在の変数に関連する変数の変数名の一覧を表示する。具体的には、現在、変数情報格納部１２７にデータが格納されている変数であって、現在、因果関係図生成画面に表示されていない変数の変数名を、現在の変数に関連する変数の変数名の一覧として表示する。

ステップＳ１２０２において、変数名入力部１２１は、ステップＳ１２０１において表示された一覧からユーザが選択して入力した変数名を受け付ける。これにより、当該変数名が付された変数のブロックが、現在の因果関係図生成画面に表示される。

図１３において、関連データ一覧１３００は、変数情報格納部１２７にデータが格納されている変数（変数情報３００参照）であって、現在の因果関係図生成画面１０００に表示されていない変数の変数名の一覧である。図１２（ａ）に示す未知変数追加処理によれば、関連データ一覧１３００に含まれる変数のブロックが追加されることになる。

一方、図１２（ｂ）のステップＳ１２１１において、未知変数候補出力部１２５は、現在の変数に関連しないが、取得可能な変数の変数名の一覧を表示する。具体的には、変数情報格納部１２７にデータが格納されていないが、ネットワーク１４０を介して、あるいは、記録媒体１３０を介して取得可能な変数の変数名の一覧を表示する。

ステップＳ１２１２において、変数名入力部１２１は、ステップＳ１２１１において表示された一覧からユーザが選択して入力した変数名を受け付ける。これにより、当該変数名が付された変数のブロックが、現在の因果関係図生成画面に表示される。

図１３において、非関連データ一覧１３１０は、変数情報格納部１２７にデータが格納されていないが、ネットワーク１４０を介して、あるいは、記録媒体１３０を介して取得可能な変数の変数名の一覧である。図１２（ｂ）に示す未知変数追加処理によれば、非関連データ一覧１３１０に含まれる変数のブロックが追加されることになる。なお、図１４に示す因果関係図生成画面１４００において、ブロック６１１＿４は、非関連データ一覧１３１０において"湿度"が選択されたことで追加されたブロックを示している。

一方、図１２（ｃ）のステップＳ１２２１において、未知変数候補出力部１２５は、現在の変数に関連せず、かつ、取得が不可能な変数の変数名の一覧を表示する。具体的には、変数情報格納部１２７にデータが格納されておらず、かつ、ネットワーク１４０を介して、あるいは、記録媒体１３０を介して取得が不可能な変数の変数名の一覧を表示する。

ステップＳ１２２２において、変数名入力部１２１は、ステップＳ１２２１において表示された一覧からユーザが選択して入力した変数のブロックを、現在の因果関係図生成画面に表示する。なお、因果関係図生成画面において、取得が不可能な変数のブロックは、取得が可能な変数のブロックとは異なる表示態様で表示されるものとする。

ステップＳ１２２３において、変数名入力部１２１は、ステップＳ１２２２において追加された変数に影響を与える変数であって、現在の変数に関連する変数または現在の変数に関連しないが取得可能な変数の変数名の入力を受け付ける。また、因果関係図生成部１２３は、入力を受け付けた変数名が付された変数のブロックを、現在の因果関係図生成画面に表示する。

図１３において、取得不可データ一覧１３２０は、変数情報格納部１２７にデータが格納されておらず、かつ、ネットワーク１４０を介して、あるいは、記録媒体１３０を介して取得が不可能な変数の変数名の一覧である。図１２（ｃ）に示す未知変数追加処理によれば、取得不可データ一覧１３２０に含まれる変数のブロックが追加されることになる。

図１４に示す因果関係図生成画面１４００において、ブロック６１１＿５は、取得不可データ一覧１３２０において、ユーザが"測定値Ｓ"を選択して入力したことで追加されたブロックを示している。また、図１４に示す因果関係図生成画面１４００において、ブロック６１１＿６は、"測定値Ｓ"に影響を与える変数であって、関連データ一覧１３００からユーザが"測定値Ｔ"を選択して入力したことで追加されたブロックを示している。

＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、第１の実施形態に係るデータ分析装置１２０では、
・変数の入力と、変数間の因果方向を示す矢印の入力とを受け付け、因果関係図を生成する。
・設定指示に応じて、因果関係図において目的変数として指定された変数をベイジアンネットワーク分析部に設定する。また、目的変数よりも原因側にある変数であって、変数情報格納部にデータが格納されている変数を、ベイジアンネットワーク分析部に設定する。更に、変数間の因果関係を示す情報を、ベイジアンネットワーク分析部１２４に設定する。

このように、因果関係図を生成するためのツールを提供するとともに、因果関係図に基づいて、ベイジアンネットワーク分析部１２４に、目的変数と因果関係情報とを設定する構成とすることで、因果関係についての検討結果を過不足なく反映させることができる。

この結果、第１の実施形態によれば、より精度の高いデータ分析を実現することができる。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、生成した因果関係図をベイジアンネットワーク分析部１２４に反映させる場合について説明した。しかしながら、因果関係図を反映させる分析ツールは、ベイジアンネットワーク分析部１２４に限定されない。例えば、汎用的な手法を用いた分析ツールに反映させてもよい。なお、ここでいう汎用的な手法を用いた分析ツールとは、複数の説明変数と１つの目的変数との組を設定することで、説明変数と目的変数との関係性を分析する分析ツールを指す。以下、第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

＜システム構成及び機能構成＞
はじめに、第２の実施形態に係るデータ分析装置を含むデータ分析システム全体のシステム構成及び該データ分析装置の機能構成について説明する。図１５は、データ分析装置を含むデータ分析システム全体のシステム構成及びデータ分析装置の機能構成の一例を示す第２の図である。

図１との相違点は、データ分析装置１５００が、因果関係図生成部１５０１、汎用分析部１５０２及び目的変数候補選択部１５０３を有する点である。

因果関係図生成部１５０１は、変数名入力部１２１より通知された変数名が付された変数のブロックを因果関係図生成画面に表示するとともに、各変数のブロック間を接続する矢印の入力を受け付けることで、各変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する。また、因果関係図生成部１５０１は、生成した因果関係図において、目的変数指定部１２２より通知された変数のブロックを、所定の表示態様で表示する。

また、因果関係図生成部１５０１は、目的変数となる変数を汎用分析部１５０２に設定する。更に、因果関係図生成部１２３は、因果関係図において、目的変数よりも原因側にある変数を判定し、原因側にあると判定した変数であって、変数情報格納部１２７にデータが格納された変数を、説明変数として、汎用分析部１５０２に設定する。

汎用分析部１５０２は、説明変数と目的変数との関係性を分析することで、目的変数に影響を与える説明変数を導き出す。なお、汎用分析部１５０２は、因果関係図生成部１５０１により設定された目的変数及び説明変数のもとで、変数情報格納部１２７より読み出したデータを分析する。

目的変数候補選択部１５０３は、因果関係図生成部１５０１において生成された因果関係図に含まれる各変数のうち、目的変数の候補となる変数を絞り込み、絞り込まれた変数のブロックの表示態様を変更する。これにより、データ分析装置１５００のユーザは、因果関係図に表示された各変数のブロックのうち、表示態様が変更されたブロックの中から、目的変数を指定することが可能となる。この結果、データ分析装置１５００のユーザは、適切な変数を目的変数として指定することが可能となり、より精度の高いデータ分析を実現することが可能となる。

なお、目的変数候補選択部１５０３は、目的変数の候補となる変数を絞り込むにあたり、所定の指標に基づいて生成された分岐図（例えば、管理会計データに基づいて生成された分岐図等）を取得する。そして、目的変数候補選択部１５０３は、取得した分岐図における各変数の位置関係に基づいて、因果関係図に含まれる変数の中から、目的変数の候補となる変数を絞り込む。

＜因果関係図生成処理の詳細＞
次に、因果関係図生成処理の詳細について説明する。図１６は、因果関係図生成処理の流れを示す第２のフローチャートである。図５との相違点は、ステップＳ１６０１とステップＳ１６０２である。

ステップＳ１６０１において、目的変数候補選択部１５０３、目的変数指定部１２２、因果関係図生成部１５０１は、目的変数指定処理を実行する。なお、目的変数指定処理の詳細は、後述する。

ステップＳ１６０２において、因果関係図生成部１５０１は、目的変数となる変数及び説明変数を汎用分析部１５０２に引き渡す。これにより、汎用分析部１５０２には、因果関係図生成部１５０１より引き渡された目的変数及び説明変数が設定される。

なお、因果関係図生成部１５０１は、説明変数と判定した変数のうち、変数情報格納部１２７にデータが格納されている変数を、最終的に、説明変数として汎用分析部１５０２に引き渡すものとする。

＜目的変数指定処理の詳細＞
次に、目的変数指定処理（図１６のステップＳ１６０１）の詳細について図１８〜図２０を参照しながら、図１７に沿って説明する。図１７は、目的変数指定処理の流れを示すフローチャートであり、図１８及び図１９は、因果関係図生成画面の一例を示す第５及び第６の図である。また、図２０は、目的変数及び説明変数情報の一例を示す図である。

図１７のステップＳ１７０１において、目的変数候補選択部１５０３は、管理会計データの分岐図を取得する。図１８において、因果関係図生成画面１８１０は、メニューから管理会計データの分岐図を読み出す様子を示している。なお、管理会計データの分岐図は、予め生成されているものとする。また、図１８において、因果関係図生成画面１８２０は、管理会計データの分岐図が読み出された様子を示している。

ステップＳ１７０２において、目的変数候補選択部１５０３は、管理会計データの分岐図における各変数の位置関係に基づいて、因果関係図に含まれる変数の中から、目的変数の候補となる変数を絞り込む。

図１９の因果関係図生成画面１９１０は、因果関係図に含まれる変数の中から、"変数Ａ"及び"変数Ｄ"が目的変数の候補として絞り込まれた様子を示している。

ステップＳ１７０３において、目的変数指定部１２２は、目的変数となる変数の候補の中から、ユーザにより指定された変数を目的変数として受け付ける。図１９に示すように、因果関係図生成画面１９２０は、目的変数指定ボタン６２２を有している。因果関係図生成画面１９２０において目的変数指定ボタン６２２が押圧されることで、因果関係図生成画面１９２０のブロック（目的変数となる変数の候補のブロック）の中から、目的変数となる変数のブロックを指定することが可能になる。図１９の例は、目的変数となる変数の候補（"変数Ａ"、"変数Ｄ"）の中から、"変数Ａ"のブロック６２２＿２が、目的変数となる変数のブロックとして指定された様子を示している。

ステップＳ１７０４において、因果関係図生成部１５０１は、因果関係図において目的変数として指定された変数よりも原因側にある変数を判定し、原因側にあると判定した変数を説明変数として選択する。図２０の目的変数及び説明変数情報２０００は、因果関係図生成画面１９２０に示す因果関係図に基づいて生成された、目的変数及び説明変数情報の一例を示している。

因果関係図生成画面１９２０に示す因果関係図の場合、"変数Ａ"が目的変数として指定されたため、目的変数及び説明変数情報２０００の"区分"には、"変数Ａ"に対応付けて、「目的変数」が格納される。

また、因果関係図生成画面１９２０に示す因果関係図の場合、"変数Ａ"よりも原因側には、"変数Ｂ"、"変数Ｃ"、"変数Ｇ"、"変数Ｈ"が含まれる。このうち、"変数Ｇ"は、変数情報格納部１２７にデータが格納されていない変数であるため、一旦、説明変数として取り扱われるが、汎用分析部１５０２に引き渡される際には（図１６のステップＳ１６０２においては）、説明変数から除外される。この結果、図２０に示すように、最終的に、目的変数及び説明変数情報２０００の"区分"には、"変数Ｂ"、"変数Ｃ"、"変数Ｈ"に対応付けて、「説明変数」が格納されることになる。

＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、第２の実施形態に係るデータ分析装置１５００では、
・変数の入力と、変数間の因果方向を示す矢印の入力とを受け付け、因果関係図を生成する。
・設定指示に応じて、因果関係図において目的変数として指定された変数を汎用分析部に設定する。また、目的変数よりも原因側にある変数であって、変数情報格納部にデータが格納されている変数を、説明変数として、汎用分析部に設定する。
・目的変数を指定するにあたり、所定の管理会計データの分岐図を取得し、変数の位置関係に基づいて、目的変数の候補となる変数を絞り込む。

このように、因果関係図を生成するためのツールを提供するとともに、因果関係図に基づいて、汎用分析部１５０２に、適切な目的変数と説明変数とを設定する構成とすることで、因果関係についての検討結果を過不足なく反映させることができる。

この結果、第２の実施形態によれば、より精度の高いデータ分析を実現することができる。

［その他の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、因果関係図において、変数間の因果方向を矢印により入力するものとして説明したが、変数間の因果方向の入力方法はこれに限定されず、矢印以外の方法により入力してもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態の因果関係図生成処理では、因果関係の指定（ステップＳ５０３）、グループ間因果関係の指定（ステップＳ５０５）、グループ内因果関係の指定（ステップＳ５０７）の順で各工程を実行するものとして説明した。しかしながら、各工程の実行順序は、これに限定されない。

また、上記第２の実施形態では、管理会計データの分岐図を予め生成しておき、因果関係図生成画面１８１０において読み出すものとして説明したが、因果関係図生成画面１８１０において、管理会計データの分岐図を新たに生成するように構成してもよい。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００ ：データ分析システム
１２０ ：データ分析装置
１２１ ：変数名入力部
１２２ ：目的変数指定部
１２３ ：因果関係図生成部
１２４ ：ベイジアンネットワーク分析部
１２５ ：未知変数候補出力部
１２７ ：変数情報格納部
３００ ：変数情報
６１０ ：因果関係図生成画面
６１１ ：変数名入力欄
６１２ ：中継変数入力欄
６２０ ：因果関係図生成画面
６２１ ：矢印入力ボタン
６２２ ：目的変数指定ボタン
６２３ ：設定ボタン
７００ ：因果関係情報
８００ ：因果関係図生成画面
８０１ ：グループボタン
９００ ：因果関係情報
１０００ ：因果関係図生成画面
１１００ ：因果関係情報
１３００ ：関連データ一覧
１３１０ ：非関連データ一覧
１３２０ ：取得不可データ一覧
１４００ ：因果関係図生成画面
１５００ ：データ分析装置
１５０１ ：因果関係図生成部
１５０２ ：汎用分析部
１５０３ ：目的変数候補選択部
１８１０、１８２０ ：因果関係図生成画面
１９１０、１９２０ ：因果関係図生成画面
２０００ ：目的変数及び説明変数情報

Claims (9)

1. 各事象を示す変数の入力と、各変数間の因果方向の入力とを受け付けることで、変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する生成部と、
   前記因果関係図において目的変数として指定された変数と、前記因果関係図において、該目的変数よりも原因側にある変数とを、該目的変数に影響を与える変数を分析する分析ツールに設定する設定部と
   を有するデータ分析装置。
2. 前記生成部は、任意の変数の入力を受け付け、
   前記設定部は、前記目的変数よりも原因側にある変数のうち、所定の格納部にデータが格納されている変数を、前記分析ツールに設定する、請求項１に記載のデータ分析装置。
3. 前記分析ツールは、ベイジアンネットワークを用いた第１の分析ツールであり、
   前記設定部は、前記変数間の因果関係を示す情報を、前記第１の分析ツールに設定する、請求項１または２に記載のデータ分析装置。
4. 前記生成部は、同一階層の変数が属するグループ間の因果方向の入力を受け付けることで、第１のグループに属する各変数と、第２のグループに属する各変数との間の因果関係を示す因果関係図を生成する、請求項３に記載のデータ分析装置。
5. 前記生成部は、同一階層の変数が属するグループ内の各変数の因果方向の入力を受け付けることで、同一階層のグループに属する各変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する、請求項３または４に記載のデータ分析装置。
6. 前記分析ツールは、複数の説明変数と１の目的変数とを設定する第２の分析ツールであり、
   前記設定部は、前記目的変数よりも原因側にある変数を、前記説明変数として、前記第２の分析ツールに設定する、請求項１または２に記載のデータ分析装置。
7. 所定の管理会計データに基づいて生成された分岐図における変数の位置関係に基づいて、前記因果関係図に含まれる変数の中から、前記目的変数の候補となる変数を絞り込み、絞り込まれた変数の中から、前記目的変数となる変数の指定を受け付ける指定部を更に有することを特徴とする請求項６に記載のデータ分析装置。
8. 各事象を示す変数の入力と、各変数間の因果方向の入力とを受け付けることで、変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する生成工程と、
   前記因果関係図において目的変数として指定された変数と、前記因果関係図において、該目的変数よりも原因側にある変数とを、該目的変数に影響を与える変数を分析する分析ツールに設定する設定工程と
   を有するデータ分析方法。
9. 各事象を示す変数の入力と、各変数間の因果方向の入力とを受け付けることで、変数間の因果関係を示す因果関係図を生成する生成工程と、
   前記因果関係図において目的変数として指定された変数と、前記因果関係図において、該目的変数よりも原因側にある変数とを、該目的変数に影響を与える変数を分析する分析ツールに設定する設定工程と
   をコンピュータに実行させるためのデータ分析プログラム。

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