JP2020107027A - Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis method, abnormality diagnosis program, and recording medium - Google Patents

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Abstract

To provide an abnormality diagnosis device, an abnormality diagnosis method, an abnormality diagnosis program, and a recording medium capable of improving diagnosis accuracy.SOLUTION: An abnormality diagnosis device 1 comprises: an acquisition unit 11 that acquires diagnosis target data from a mechanical system 2; an extraction unit 12 that determines an extraction condition using the diagnosis target data and condition setting information, and extracts learning data from extraction source data including a plurality of data sets; a forming unit 13 that forms learning information from the learning data; and a diagnosis unit 14 that determines whether or not the diagnosis target data is abnormal based on the learning information and a diagnostic threshold value according to a total number of the extracted data sets which are extracted as the learning data. Each of the plurality of data sets includes parameter values of a plurality of items when the mechanical system 2 is in a normal state and the extraction unit 12 extracts, as the learning data, a group of data sets satisfying the extraction condition from among the plurality of data sets included in the extraction source data.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、異常診断装置、異常診断方法、異常診断プログラム、及び記録媒体に関する。 The present disclosure relates to an abnormality diagnosis device, an abnormality diagnosis method, an abnormality diagnosis program, and a recording medium.

複数の機器が動作するプラント等の機械システムでは、複数のセンサ等を用いてシステムの状態が計測され、計測されたデータを用いて機械システムに問題が生じているか等の異常診断を行うことが一般的である。近年、機械システムにおける異常診断を高精度に行うことを目的として、パターン認識技術を用いた分析方法が検討されている。 In a mechanical system such as a plant in which multiple devices operate, the status of the system is measured using multiple sensors, and the measured data can be used to perform abnormality diagnosis such as whether a problem has occurred in the mechanical system. It is common. In recent years, analysis methods using pattern recognition technology have been studied for the purpose of highly accurately diagnosing abnormalities in mechanical systems.

例えば、特許文献1には、機械システムの状況変化に応じた異常診断を行うことを目的として、過去の機械システムの状態を示す複数のデータセットから抽出条件を満たすデータセットを学習データとして抽出し、学習データから作成された学習情報に基づいて異常診断を行う異常診断装置が記載されている。この異常診断装置では、診断対象データに含まれるパラメータ値と、学習データの抽出条件を決定するための抽出条件情報と、を組み合わせて、学習データの抽出条件を決定することで、診断対象データに応じて学習データを動的に選択している。 For example, in Patent Document 1, a data set satisfying the extraction condition is extracted as learning data from a plurality of data sets indicating past mechanical system states for the purpose of performing abnormality diagnosis according to a change in the mechanical system status. , An abnormality diagnosis device that performs abnormality diagnosis based on learning information created from learning data. In this abnormality diagnosis device, by combining the parameter value included in the diagnosis target data and the extraction condition information for determining the extraction condition of the learning data, the extraction condition of the learning data is determined, and thus the diagnosis target data is obtained. Learning data is dynamically selected accordingly.

特開2017−102826号公報JP, 2017-102826, A

MT法(Mahalanobis-Taguchi Method)等のように、診断対象データの異常度スコアを算出し、予め設定された一定の診断閾値と異常度スコアとを比較することで、異常診断を行う手法がある。特許文献1に記載の異常診断装置では、抽出条件を満たすデータセットを学習データとしているので、学習データに含まれるデータセットの件数が抽出条件に応じて変化し得る。一般に、学習データに含まれるデータセットの件数が少ないと、正常な診断対象データを診断した場合の異常度スコアのばらつきが大きくなる。このため、特許文献1に記載の異常診断装置において、異常度スコアを用いた異常診断を行うと、正常な診断対象データを異常と診断する誤検知が発生するおそれがある。誤検知を低減するために、診断閾値を大きい値に設定すると、異常な診断対象データを正常と診断する未検知が発生するおそれがある。 There is a method such as MT method (Mahalanobis-Taguchi Method) which performs abnormality diagnosis by calculating an abnormality degree score of data to be diagnosed and comparing a predetermined diagnostic threshold value with the abnormality degree score. .. In the abnormality diagnosing device described in Patent Document 1, since the data set that satisfies the extraction condition is used as the learning data, the number of data sets included in the learning data may change according to the extraction condition. In general, when the number of data sets included in the learning data is small, the variation in the abnormality score when the normal diagnosis target data is diagnosed is large. Therefore, when the abnormality diagnosis apparatus described in Patent Document 1 performs abnormality diagnosis using the abnormality degree score, there is a possibility that erroneous detection may occur in which normal diagnosis target data is diagnosed as an abnormality. If the diagnosis threshold is set to a large value in order to reduce erroneous detection, there is a possibility that undetected abnormal data to be diagnosed may be detected as normal.

本開示は、診断精度を向上可能な異常診断装置、異常診断方法、異常診断プログラム、及び記録媒体を説明する。 The present disclosure describes an abnormality diagnosis device, an abnormality diagnosis method, an abnormality diagnosis program, and a recording medium that can improve diagnosis accuracy.

本開示の一側面に係る異常診断装置は、パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断を行う装置である。この異常診断装置は、複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを診断対象システムから取得する取得部と、複数のデータセットを含む抽出元データを格納する第1記憶部と、診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて抽出条件を決定し、抽出元データから学習データを抽出する抽出部と、学習データからパターン認識手法に用いられる学習情報を作成する作成部と、学習情報と、抽出部によって学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否かを判断する診断部と、を備える。複数のデータセットのそれぞれは、診断対象システムが正常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含む。抽出部は、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群を学習データとして抽出する。 An abnormality diagnosis device according to one aspect of the present disclosure is a device that performs an abnormality diagnosis on a diagnosis target system using a pattern recognition method. This abnormality diagnosis device includes an acquisition unit that acquires diagnosis target data including parameter values of a plurality of items from a diagnosis target system, a first storage unit that stores extraction source data including a plurality of data sets, and a diagnosis target data. An extraction unit that determines the extraction condition using the condition setting information for determining the extraction condition and extracts learning data from the extraction source data, and a creation unit that creates learning information used for the pattern recognition method from the learning data. A diagnosis unit that determines whether or not the diagnosis target data is abnormal based on the learning information and a diagnosis threshold value according to the number of extracted data sets extracted as learning data by the extraction unit. Each of the plurality of data sets includes parameter values of a plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state. The extraction unit extracts, as learning data, a group of data sets satisfying the extraction condition from the plurality of data sets included in the extraction source data.

本開示によれば、診断精度を向上させることができる。 According to the present disclosure, diagnostic accuracy can be improved.

図1は、一実施形態に係る異常診断装置の機能ブロックを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing functional blocks of an abnormality diagnosis device according to an embodiment. 図2は、閾値テーブルの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the threshold table. 図3は、抽出件数ごとの異常度スコアの分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the distribution of the abnormality score for each number of extractions. 図4は、図1の異常診断装置が行う異常診断方法の一連の処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a series of processes of the abnormality diagnosis method performed by the abnormality diagnosis device of FIG. 図5は、図1の異常診断装置が行う抽出元データの更新処理を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the update processing of the extraction source data performed by the abnormality diagnosis device of FIG. 図6は、図1の異常診断装置が行う閾値テーブルの設定処理を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a threshold table setting process performed by the abnormality diagnosis device of FIG. 図7は、異常診断プログラムの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the structure of the abnormality diagnosis program. 図8の(a)は、図1の異常診断装置における診断閾値を説明するための図である。図8の(b)は、比較例に係る異常診断装置における診断閾値を説明するための図である。FIG. 8A is a diagram for explaining the diagnosis threshold value in the abnormality diagnosis device of FIG. 1. FIG. 8B is a diagram for explaining a diagnosis threshold in the abnormality diagnosis device according to the comparative example. 図9は、閾値テーブルの設定処理の変形例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a modified example of the threshold table setting process.

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。 Since the embodiments according to the present disclosure described below are examples for explaining the present invention, the present invention should not be limited to the following contents.

[1]実施形態の概要
本開示の一側面に係る異常診断装置は、パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断を行う装置である。この異常診断装置は、複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを診断対象システムから取得する取得部と、複数のデータセットを含む抽出元データを格納する第1記憶部と、診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて抽出条件を決定し、抽出元データから学習データを抽出する抽出部と、学習データからパターン認識手法に用いられる学習情報を作成する作成部と、学習情報と、抽出部によって学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否かを判断する診断部と、を備える。複数のデータセットのそれぞれは、診断対象システムが正常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含む。抽出部は、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群を学習データとして抽出する。
[1] Outline of Embodiment An abnormality diagnosis apparatus according to one aspect of the present disclosure is an apparatus that performs an abnormality diagnosis on a diagnosis target system using a pattern recognition method. This abnormality diagnosis device includes an acquisition unit that acquires diagnosis target data including parameter values of a plurality of items from a diagnosis target system, a first storage unit that stores extraction source data including a plurality of data sets, and a diagnosis target data. An extraction unit that determines the extraction condition using the condition setting information for determining the extraction condition and extracts learning data from the extraction source data, and a creation unit that creates learning information used for the pattern recognition method from the learning data. A diagnosis unit that determines whether or not the diagnosis target data is abnormal based on the learning information and a diagnosis threshold value according to the number of extracted data sets extracted as learning data by the extraction unit. Each of the plurality of data sets includes parameter values of a plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state. The extraction unit extracts, as learning data, a group of data sets satisfying the extraction condition from the plurality of data sets included in the extraction source data.

本開示の別の側面に係る異常診断方法は、パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断を行う異常診断装置が実行する方法である。この異常診断方法は、複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを診断対象システムから取得するステップと、診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて抽出条件を決定するステップと、複数のデータセットを含む抽出元データから学習データを抽出するステップと、学習データからパターン認識手法に用いられる学習情報を作成するステップと、学習情報と、学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否かを判断するステップと、を備える。複数のデータセットのそれぞれは、診断対象システムが正常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含む。抽出するステップでは、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群が学習データとして抽出される。 An abnormality diagnosis method according to another aspect of the present disclosure is a method executed by an abnormality diagnosis device that performs an abnormality diagnosis on a system to be diagnosed using a pattern recognition method. This abnormality diagnosis method determines extraction conditions using a step of acquiring diagnosis target data including parameter values of a plurality of items from a diagnosis target system and condition setting information for determining the diagnosis target data and extraction conditions. A step of extracting learning data from extraction source data including a plurality of data sets, a step of creating learning information used for the pattern recognition method from the learning data, learning information, and a data set extracted as the learning data And a step of determining whether or not the diagnosis target data is abnormal based on the diagnosis threshold value according to the number of extracted cases. Each of the plurality of data sets includes parameter values of a plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state. In the extracting step, a group of data sets satisfying the extraction condition is extracted as learning data from the plurality of data sets included in the extraction source data.

本開示のさらに別の側面に係る異常診断プログラムは、パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断をコンピュータに実行させるプログラムである。この異常診断プログラムは、複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを診断対象システムから取得するステップと、診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて抽出条件を決定するステップと、複数のデータセットを含む抽出元データから学習データを抽出するステップと、学習データからパターン認識手法に用いられる学習情報を作成するステップと、学習情報と、学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否かを判断するステップと、をコンピュータに実行させる。複数のデータセットのそれぞれは、診断対象システムが正常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含む。抽出するステップでは、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群が学習データとして抽出される。 An abnormality diagnosis program according to yet another aspect of the present disclosure is a program that causes a computer to execute an abnormality diagnosis related to a diagnosis target system using a pattern recognition method. This abnormality diagnosis program determines an extraction condition using a step of acquiring diagnosis target data including parameter values of a plurality of items from a diagnosis target system and condition setting information for determining the diagnosis target data and the extraction condition. A step of extracting learning data from extraction source data including a plurality of data sets, a step of creating learning information used for the pattern recognition method from the learning data, learning information, and a data set extracted as the learning data And a step of determining whether or not the diagnosis target data is abnormal based on the diagnosis threshold value according to the number of extracted cases of. Each of the plurality of data sets includes parameter values of a plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state. In the extracting step, a group of data sets satisfying the extraction condition is extracted as learning data from the plurality of data sets included in the extraction source data.

本開示のさらに別の側面に係る記録媒体は、パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断をコンピュータに実行させる異常診断プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。この記録媒体に記録された異常診断プログラムは、複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを診断対象システムから取得するステップと、診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて抽出条件を決定するステップと、複数のデータセットを含む抽出元データから学習データを抽出するステップと、学習データからパターン認識手法に用いられる学習情報を作成するステップと、学習情報と、学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否かを判断するステップと、をコンピュータに実行させる。複数のデータセットのそれぞれは、診断対象システムが正常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含む。抽出するステップでは、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群が学習データとして抽出される。 A recording medium according to yet another aspect of the present disclosure is a computer-readable recording medium that records an abnormality diagnosis program that causes a computer to execute an abnormality diagnosis of a diagnosis target system using a pattern recognition method. The abnormality diagnosis program recorded in this recording medium uses a step of acquiring diagnosis target data including parameter values of a plurality of items from the diagnosis target system, and condition setting information for determining the diagnosis target data and extraction conditions. Determining the extraction conditions, extracting learning data from the extraction source data including multiple data sets, creating learning information used for the pattern recognition method from the learning data, learning information, and learning data. And a step of determining whether or not the diagnosis target data is abnormal based on the diagnostic threshold value according to the number of extracted data sets extracted as. Each of the plurality of data sets includes parameter values of a plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state. In the extracting step, a group of data sets satisfying the extraction condition is extracted as learning data from the plurality of data sets included in the extraction source data.

上記異常診断装置、異常診断方法、異常診断プログラム、及び記録媒体では、診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて抽出条件が決定され、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群が学習データとして抽出され、学習データからパターン認識手法に用いられる学習情報が作成される。このようにして作成された学習情報を用いて診断対象データを診断した場合、診断対象データが正常であっても、異常度スコアが取り得る値の範囲が、データセットの抽出件数に応じて異なる。これに対し、上記異常診断装置、異常診断方法、異常診断プログラム、及び記録媒体では、学習情報と、学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否かが判断される。例えば、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲を考慮して、学習データに含まれるデータセットの抽出件数に応じて診断閾値が定められることにより、正常な診断対象データを異常と診断する誤検知、及び異常な診断対象データを正常と診断する未検知の発生を低減することが可能となる。その結果、診断精度を向上させることが可能となる。 In the abnormality diagnosis device, the abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis program, and the recording medium, the extraction condition is determined using the diagnosis target data and the condition setting information for determining the extraction condition, and a plurality of extraction source data are included. Of the data sets, a group of data sets that satisfy the extraction condition is extracted as learning data, and learning information used for the pattern recognition method is created from the learning data. When the diagnosis target data is diagnosed using the learning information created in this way, the range of values that the abnormality score can take varies depending on the number of data sets extracted, even if the diagnosis target data is normal. .. On the other hand, in the abnormality diagnosis device, the abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis program, and the recording medium, based on the learning information and the diagnosis threshold value according to the number of extracted data sets extracted as learning data, the diagnosis target It is determined whether the data is abnormal. For example, in consideration of the possible range of the abnormality score of the normal diagnosis target data, the diagnosis threshold is set according to the number of extracted data sets included in the learning data, so that the normal diagnosis target data is diagnosed as abnormal. It is possible to reduce erroneous detection that occurs, and undetected occurrence that abnormal diagnosis target data is diagnosed as normal. As a result, the diagnostic accuracy can be improved.

診断閾値は、抽出件数が小さいほど大きい値に設定されてもよい。一般に、学習データに含まれるデータセットの抽出件数が小さいほど、正常な診断対象データを診断した場合の異常度スコアのばらつきが大きくなる。このため、データセットの抽出件数が小さいほど、診断閾値を大きい値に設定することで、誤検知の発生を低減することが可能となる。また、データセットの抽出件数が大きいほど、診断閾値が小さい値に設定されるので、未検知の発生を低減することが可能となる。 The diagnostic threshold may be set to a larger value as the number of extracted cases is smaller. In general, the smaller the number of extracted data sets included in the learning data, the larger the variation in the abnormality score when the normal diagnosis target data is diagnosed. Therefore, the smaller the number of data sets extracted is, the larger the diagnostic threshold value is set, so that it is possible to reduce the occurrence of erroneous detection. In addition, the larger the number of data sets extracted, the smaller the diagnostic threshold is set, so that it is possible to reduce the number of undetected cases.

上記異常診断装置は、データセットの件数とそれぞれ対応付けられた複数の閾値を記憶する第2記憶部をさらに備えてもよい。診断部は、複数の閾値から、抽出件数に対応付けられた閾値を診断閾値として選択してもよい。この場合、抽出件数に対応付けられた閾値を第2記憶部から取得するだけで診断閾値が設定されるので、診断閾値の設定を簡易化することができる。 The abnormality diagnosis device may further include a second storage unit that stores a plurality of threshold values respectively associated with the number of data sets. The diagnostic unit may select a threshold value associated with the number of extracted items as a diagnostic threshold value from a plurality of threshold values. In this case, the diagnostic threshold value is set only by acquiring the threshold value associated with the number of extracted items from the second storage unit, so that the setting of the diagnostic threshold value can be simplified.

上記異常診断装置は、複数の閾値を設定する設定部をさらに備えてもよい。設定部は、抽出元データに含まれる複数のデータセットの第1部分集合である部分抽出元データと、抽出元データに含まれる複数のデータセットの第2部分集合である検証データ群と、を準備してもよい。設定部は、検証データ群に含まれる検証データと、条件設定情報と、を用いて、部分抽出元データから閾値設定用の学習データである閾値学習データを抽出してもよく、閾値学習データから閾値設定用の学習情報である閾値学習情報を作成してもよい。設定部は、閾値学習情報を用いて検証データの異常度スコアを算出してもよく、異常度スコアと閾値学習データに含まれるデータセットの件数とに基づいて、複数の閾値を設定してもよい。抽出元データに含まれる複数のデータセットのそれぞれは、診断対象システムが正常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含む。このため、抽出元データを用いて異常度スコアを算出することで、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲を把握することができる。これにより、データセットの件数とそれぞれ対応付けられた複数の閾値を、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲に基づいて設定することができるので、診断閾値を最適化することが可能となる。その結果、診断精度を一層向上させることが可能となる。 The abnormality diagnosis device may further include a setting unit that sets a plurality of threshold values. The setting unit sets a partial extraction source data that is a first subset of the plurality of data sets included in the extraction source data and a verification data group that is a second subset of the plurality of data sets included in the extraction source data. You may prepare. The setting unit may extract the threshold learning data, which is the learning data for threshold setting, from the partial extraction source data by using the verification data included in the verification data group and the condition setting information. Threshold learning information, which is learning information for setting a threshold, may be created. The setting unit may calculate the abnormality score of the verification data using the threshold learning information, and may set a plurality of thresholds based on the abnormality score and the number of data sets included in the threshold learning data. Good. Each of the plurality of data sets included in the extraction source data includes parameter values of a plurality of items when the diagnosis target system is in a normal state. Therefore, by calculating the abnormality degree score using the extraction source data, it is possible to grasp the range that the abnormality degree score of the normal diagnosis target data can take. With this, it is possible to set a plurality of threshold values that are respectively associated with the number of data sets based on the range in which the abnormality score of the normal diagnosis target data can be obtained, and thus it is possible to optimize the diagnosis threshold value. Becomes As a result, the diagnostic accuracy can be further improved.

設定部は、複数の異常データセットを含む異常検証データ群をさらに準備してもよく、検証データ群に基づいて取得した第1分布と、異常検証データ群に基づいて取得した第2分布と、に基づいて、複数の閾値を設定してもよい。複数の異常データセットのそれぞれは、診断対象システムが異常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含んでもよい。第1分布及び第2分布のそれぞれは、抽出件数ごとの異常度スコアの取り得る範囲を示してもよい。この場合、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲だけでなく、異常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲を考慮して、抽出件数ごとの閾値が設定される。このため、診断閾値がさらに最適化されるので、診断精度をより一層向上させることが可能となる。 The setting unit may further prepare an anomaly verification data group including a plurality of anomaly data sets, and a first distribution acquired based on the verification data group and a second distribution acquired based on the anomaly verification data group, A plurality of thresholds may be set based on Each of the plurality of abnormal data sets may include parameter values of a plurality of items when the system to be diagnosed is in an abnormal state. Each of the first distribution and the second distribution may indicate a possible range of the abnormality score for each number of extractions. In this case, the threshold value is set for each number of extractions in consideration of not only the range of the abnormality degree score of the normal diagnosis target data but also the range of the abnormality degree score of the abnormal diagnosis target data. Therefore, the diagnostic threshold is further optimized, and the diagnostic accuracy can be further improved.

上記異常診断装置は、第1記憶部に格納されている抽出元データを更新する更新部をさらに備えてもよい。更新部は、正常なデータセットを抽出元データに追加することで、抽出元データを更新してもよい。設定部は、抽出元データが更新されたことに応じて、複数の閾値を再設定してもよい。この場合、正常なデータセットが追加されることに応じて、複数の閾値が再設定される。これにより、診断対象システムの最新の状況を反映した複数の閾値から診断閾値が選択され得るので、診断精度をより一層向上させることが可能となる。 The abnormality diagnosis device may further include an update unit that updates the extraction source data stored in the first storage unit. The update unit may update the extraction source data by adding a normal data set to the extraction source data. The setting unit may reset a plurality of thresholds according to the update of the extraction source data. In this case, a plurality of thresholds are reset according to the addition of the normal data set. As a result, the diagnostic threshold value can be selected from a plurality of threshold values that reflect the latest status of the system to be diagnosed, so that it is possible to further improve the diagnostic accuracy.

[2]実施形態の例示
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[2] Example of Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

図1は、一実施形態に係る異常診断装置の機能ブロックを示す図である。図1に示される異常診断装置1は、パターン認識手法を用いて機械システム2に係る異常診断を行う装置である。異常診断装置1は、機械システム2及び外部装置3と通信可能に接続されている。パターン認識手法は、異常診断の対象となる診断対象データが示すパターンが正常であるか否かを、学習データにより形成される学習情報に基づいて判断する手法である。パターン認識手法の例としては、MT法(Mahalanobis-Taguchi Method)、RT法(Recognition-Taguchi Method)、誤圧法(標準化誤圧法)、RE法(再構成誤差法)、SBL(Sparse Bayesian Learning)、主成分分析、重回帰分析、及びロジスティック回帰分析(多変量解析)等が挙げられる。パターン認識手法は、これらに限定されない。 FIG. 1 is a diagram showing functional blocks of an abnormality diagnosis device according to an embodiment. The abnormality diagnosis device 1 shown in FIG. 1 is a device for performing an abnormality diagnosis related to the mechanical system 2 using a pattern recognition method. The abnormality diagnosis device 1 is communicatively connected to the mechanical system 2 and the external device 3. The pattern recognition method is a method of determining whether or not the pattern indicated by the diagnosis target data that is the target of abnormality diagnosis is normal based on the learning information formed by the learning data. Examples of pattern recognition methods include MT method (Mahalanobis-Taguchi Method), RT method (Recognition-Taguchi Method), error pressure method (standardized error pressure method), RE method (reconstruction error method), SBL (Sparse Bayesian Learning), Examples include principal component analysis, multiple regression analysis, and logistic regression analysis (multivariate analysis). The pattern recognition method is not limited to these.

機械システム2は、診断対象となるシステムである。機械システム2としては、例えば、ガスタービン、航空エンジン、及び真空炉等の機械システムが挙げられる。機械システム2には、機械システム2の動作状況を確認するために、複数のセンサが取り付けられている。機械システム2は、複数の項目それぞれのパラメータ値を含むデータセットを診断対象データとして異常診断装置1に送信する。データセットは、サンプルデータとも称される。 The mechanical system 2 is a system to be diagnosed. Examples of the mechanical system 2 include mechanical systems such as a gas turbine, an aviation engine, and a vacuum furnace. A plurality of sensors are attached to the mechanical system 2 in order to confirm the operating status of the mechanical system 2. The mechanical system 2 transmits a data set including parameter values of a plurality of items to the abnormality diagnosis device 1 as diagnosis target data. The dataset is also referred to as sample data.

項目は、機械システム2の特徴量である。項目の例としては、機械システム2が備える複数種の機器(バルブ、及びポンプ等)の制御値、指令値、及び応答値、並びに、機械システム2に設けられた複数のセンサによって検出された各センサ値が挙げられる。パラメータ値の項目数は、例えば数百以上である。 The item is a characteristic amount of the mechanical system 2. Examples of the items include control values, command values, and response values of a plurality of types of devices (valves, pumps, and the like) included in the mechanical system 2, and each detected by a plurality of sensors provided in the mechanical system 2. The sensor value is included. The number of items of the parameter value is, for example, several hundreds or more.

なお、サンプルデータ(データセット)には、機械システム2の内部状況によって変化するパラメータ値だけでなく、機械システム2の外部状況によって変化するパラメータ値が含まれる場合がある。機械システム2の外部状況によって変化するパラメータ値とは、外部の装置等によって指定された値、及び外部環境に係る情報を示す値であって、機械システム2における制御に由来する値とは異なる。このようなパラメータ値の例としては、機械システム2の周辺の温度、及び特定の機器の出力設定値等が挙げられる。一方、機械システム2の内部状況によって変化するパラメータ値とは、機械システム2の動作によって変化するパラメータ値である。このようなパラメータ値の例としては、機械システム2に設けられたセンサのセンサ値が挙げられる。機械システム2の異常診断には、少なくとも内部状況によって変化するパラメータ値が用いられる。 The sample data (data set) may include not only parameter values that change depending on the internal situation of the mechanical system 2 but also parameter values that change depending on the external situation of the mechanical system 2. The parameter value that changes depending on the external situation of the mechanical system 2 is a value designated by an external device or the like, and a value that indicates information related to the external environment, and is different from the value derived from the control in the mechanical system 2. Examples of such parameter values include the temperature around the mechanical system 2 and the output set value of a specific device. On the other hand, the parameter value that changes according to the internal situation of the mechanical system 2 is a parameter value that changes according to the operation of the mechanical system 2. Examples of such parameter values include sensor values of sensors provided in the mechanical system 2. For the abnormality diagnosis of the mechanical system 2, at least a parameter value that changes depending on the internal situation is used.

外部装置3は、例えば、ディスプレイ等により構成され、異常診断装置1による診断結果を出力する機能を有する。 The external device 3 is composed of, for example, a display and has a function of outputting the diagnosis result of the abnormality diagnosis device 1.

異常診断装置1は、物理的には、プロセッサ10と、記憶装置20と、を備えている。 The abnormality diagnosis device 1 physically includes a processor 10 and a storage device 20.

記憶装置20は、例えば、RAM(Random Access Memory)、半導体メモリ、及びハードディスク装置といったデータの読み書きが可能な記録媒体によって構成される。記憶装置20は、蓄積データ記憶部21(第1記憶部)と、学習情報記憶部22と、閾値記憶部23(第2記憶部)と、異常診断プログラムPと、を備えている。 The storage device 20 is configured by a recording medium capable of reading and writing data, such as a RAM (Random Access Memory), a semiconductor memory, and a hard disk device. The storage device 20 includes an accumulated data storage unit 21 (first storage unit), a learning information storage unit 22, a threshold storage unit 23 (second storage unit), and an abnormality diagnosis program P.

蓄積データ記憶部21は、学習データとして利用される可能性のあるデータセットの群である抽出元データを格納している。抽出元データは、複数のデータセットを含む。複数のデータセットのそれぞれは、機械システム2が正常な状態である場合のサンプルデータであり、正常状態における複数の項目のパラメータ値を含む。複数のデータセットのそれぞれは、機械システム2から過去に送信されたサンプルデータである。複数のデータセットのそれぞれは、当該データセットが取得された時刻を示す時刻情報、及び当該データセットが正常であるか異常であるかを示す状態フラグ等を含む。 The accumulated data storage unit 21 stores extraction source data which is a group of data sets that may be used as learning data. The extraction source data includes a plurality of data sets. Each of the plurality of data sets is sample data when the mechanical system 2 is in a normal state, and includes parameter values of a plurality of items in the normal state. Each of the plurality of data sets is sample data transmitted in the past from the mechanical system 2. Each of the plurality of data sets includes time information indicating the time when the data set was acquired, a status flag indicating whether the data set is normal or abnormal, and the like.

なお、抽出元データは、機械システム2から送信されたサンプルデータだけでなく、他のデータを含んでもよい。すなわち、抽出元データは、機械システム2とは異なる機械システム(例えば、別サイトに存在する同系統の設備等)から取得されたデータ、及び機械システム2を模したシステムにおける特定の環境条件でのシミュレーション結果等を含んでもよい。 The extraction source data may include not only the sample data transmitted from the mechanical system 2 but also other data. That is, the extraction source data is data acquired from a mechanical system different from the mechanical system 2 (for example, equipment of the same system existing at another site) and specific environmental conditions in the system imitating the mechanical system 2. It may include simulation results and the like.

学習情報記憶部22は、後述の作成部13で作成された学習情報を一時的に保持する。学習情報は、パターン認識手法に用いられる情報である。詳細は後述するが、異常診断装置1では、後述の診断対象データを機械システム2から取得する度に学習情報が作成される。学習情報記憶部22は、異常診断の都度作成される学習情報を一時的に保持すると共に、異常診断に係る一連の処理が終了すると、異常診断に用いられた学習情報を消去する。 The learning information storage unit 22 temporarily holds the learning information created by the creating unit 13 described below. The learning information is information used for the pattern recognition method. Although details will be described later, in the abnormality diagnosis device 1, learning information is created every time the diagnosis target data described later is acquired from the mechanical system 2. The learning information storage unit 22 temporarily holds the learning information created each time an abnormality diagnosis is made, and erases the learning information used for the abnormality diagnosis when a series of processes relating to the abnormality diagnosis is completed.

閾値記憶部23は、データセットの抽出件数とそれぞれ対応付けられた複数の閾値を格納している。具体的には、閾値記憶部23は、後述の設定部17によって設定された閾値テーブルを格納している。図2に示されるように、閾値テーブルでは、データセットの抽出件数と、閾値と、が対応付けられている。図2では、各閾値は、抽出件数の範囲と対応付けられている。各抽出件数に対して、1つの閾値が割り当てられている。 The threshold storage unit 23 stores a plurality of thresholds that are associated with the number of extracted data sets. Specifically, the threshold storage unit 23 stores a threshold table set by the setting unit 17 described later. As shown in FIG. 2, in the threshold table, the number of extracted data sets and the threshold are associated with each other. In FIG. 2, each threshold value is associated with the range of the number of extracted items. One threshold value is assigned to each number of extractions.

プロセッサ10の例としては、CPU(Central Processing Unit)、マイクロコントローラ、及びDSP(Digital Signal Processor)が挙げられる。プロセッサ10は、シングルプロセッサでもよく、マルチプロセッサでもよい。プロセッサ10は、機能的には、取得部11と、抽出部12と、作成部13と、診断部14と、出力部15と、更新部16と、設定部17と、を備えている。プロセッサ10が記憶装置20に記憶されている異常診断プログラムPを読み出して実行することにより、取得部11、抽出部12、作成部13、診断部14、出力部15、更新部16、及び設定部17の各機能が実現される。異常診断プログラムPの具体的な構成については後述する。 Examples of the processor 10 include a CPU (Central Processing Unit), a microcontroller, and a DSP (Digital Signal Processor). The processor 10 may be a single processor or a multiprocessor. Functionally, the processor 10 includes an acquisition unit 11, an extraction unit 12, a creation unit 13, a diagnosis unit 14, an output unit 15, an update unit 16, and a setting unit 17. The acquisition unit 11, the extraction unit 12, the creation unit 13, the diagnosis unit 14, the output unit 15, the update unit 16, and the setting unit by the processor 10 reading and executing the abnormality diagnosis program P stored in the storage device 20. Each function of 17 is realized. The specific configuration of the abnormality diagnosis program P will be described later.

取得部11は、診断対象データを機械システム2から取得する。取得部11は、取得した診断対象データを抽出部12及び診断部14に出力する。 The acquisition unit 11 acquires the diagnosis target data from the mechanical system 2. The acquisition unit 11 outputs the acquired diagnosis target data to the extraction unit 12 and the diagnosis unit 14.

抽出部12は、取得部11から受け取った診断対象データと、抽出部12に予め設定された条件設定情報と、に基づいて、抽出元データから学習データを抽出する。具体的には、抽出部12は、診断対象データと条件設定情報とを用いて学習データの抽出条件を決定する。抽出部12は、蓄積データ記憶部21に格納されている抽出元データを蓄積データ記憶部21から読み出し、抽出条件に基づいて、抽出元データから学習データを抽出する。具体的には、抽出部12は、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群を学習データとして抽出元データから抽出する。抽出部12は、抽出した学習データを作成部13に出力する。 The extraction unit 12 extracts learning data from the extraction source data based on the diagnosis target data received from the acquisition unit 11 and the condition setting information preset in the extraction unit 12. Specifically, the extraction unit 12 determines the extraction condition of the learning data using the diagnosis target data and the condition setting information. The extraction unit 12 reads the extraction source data stored in the accumulated data storage unit 21 from the accumulated data storage unit 21, and extracts learning data from the extraction source data based on the extraction condition. Specifically, the extraction unit 12 extracts, from the extraction source data, a group of data sets satisfying the extraction condition among the plurality of data sets included in the extraction source data as learning data. The extraction unit 12 outputs the extracted learning data to the creation unit 13.

ここで、抽出条件の決定方法について詳細に説明する。条件設定情報は、学習データの抽出条件を決定するための情報であって、データセットを構成する複数の項目に含まれる1以上の項目に関する条件を示す。条件設定情報は、例えば、項目を一意に識別可能な項目ID(Identifier)と、項目IDによって示される項目のパラメータ値に対する条件を示す条件情報と、を含む。抽出部12は、条件設定情報に含まれる項目IDによって示される項目のパラメータ値を診断対象データから取得し、当該パラメータ値と条件設定情報に含まれる条件情報によって示される条件とを用いて抽出条件を決定する。 Here, a method of determining the extraction condition will be described in detail. The condition setting information is information for determining the extraction condition of the learning data, and indicates the condition regarding one or more items included in the plurality of items forming the data set. The condition setting information includes, for example, an item ID (Identifier) capable of uniquely identifying the item, and condition information indicating a condition for the parameter value of the item indicated by the item ID. The extraction unit 12 acquires the parameter value of the item indicated by the item ID included in the condition setting information from the diagnosis target data, and extracts the extraction condition using the parameter value and the condition indicated by the condition information included in the condition setting information. To decide.

例えば、項目IDによって示される項目が「吸気温度」であり、条件情報によって示される条件が「±2度」であるとする。診断対象データの吸気温度(のパラメータ値)が「20度」である場合、抽出条件は、「吸気温度(のパラメータ値)が18度以上であり、かつ、22度以下であること」と決定される。例えば、項目IDによって示される項目が「設定出力」であり、条件情報によって示される条件が「±1MW(メガワット)」であるとする。診断対象データの出力(のパラメータ値)が「10MW」である場合、抽出条件は、「設定出力(のパラメータ値)が9MW以上であり、かつ、11MW以下であること」と決定される。 For example, assume that the item indicated by the item ID is “intake air temperature” and the condition indicated by the condition information is “±2 degrees”. When the intake air temperature (parameter value) of the diagnosis target data is “20 degrees”, the extraction condition is determined to be “the intake air temperature (parameter value) is 18 degrees or more and 22 degrees or less”. To be done. For example, it is assumed that the item indicated by the item ID is “setting output” and the condition indicated by the condition information is “±1 MW (megawatts)”. When the output (parameter value) of the diagnosis target data is “10 MW”, the extraction condition is determined to be “the set output (parameter value) is 9 MW or more and 11 MW or less”.

このように、条件設定情報とは、抽出条件を決めるための条件に係る部分を具体的に示した情報であって、診断対象データに含まれる特定のパラメータ値を利用することで、学習データの抽出条件を決定する情報である。なお、診断対象データに含まれる特定のパラメータ値を利用せず、「パラメータCのパラメータ値が10〜30であること」というように抽出条件を設定することも可能である。しかし、機械システム2から取得した診断対象データの状況を考慮せずに学習データが抽出されるので、診断対象データとの関連性が低い学習情報が作成される。したがって、異常診断装置1では、診断対象データに含まれるパラメータ値と、学習データの抽出条件を決定するための条件設定情報と、を組み合わせて、学習データの抽出条件を決定する構成が採用される。 As described above, the condition setting information is information that specifically shows a part related to the condition for determining the extraction condition, and by using the specific parameter value included in the diagnosis target data, This is information for determining extraction conditions. It is also possible to set the extraction condition such as “the parameter value of the parameter C is 10 to 30” without using the specific parameter value included in the diagnosis target data. However, since the learning data is extracted without considering the situation of the diagnosis target data acquired from the mechanical system 2, the learning information having low relevance to the diagnosis target data is created. Therefore, the abnormality diagnosis apparatus 1 adopts a configuration in which the parameter value included in the diagnosis target data and the condition setting information for determining the extraction condition of the learning data are combined to determine the extraction condition of the learning data. ..

なお、条件設定情報において、条件が設定される項目としては、機械システム2の状況を特定することが可能な項目が選択される。状況には、例えば、機械システム2の運転モード(運転及び非運転等)、並びに、季節等による機械システム2の環境状況が含まれる。このような項目のパラメータ値を学習データの抽出に利用することで、機械システム2が置かれている状況が類似しているデータセットが抽出元データから抽出され得る。 In the condition setting information, an item that can specify the condition of the mechanical system 2 is selected as an item for which the condition is set. The status includes, for example, the operating mode (operating or non-operating) of the mechanical system 2 and the environmental status of the mechanical system 2 depending on the season. By using the parameter values of such items for the extraction of the learning data, it is possible to extract a data set having a similar situation where the mechanical system 2 is placed from the extraction source data.

条件設定情報は、異常診断装置1の操作者等によって予め設定される。抽出部12は、複数の条件設定情報を保持してもよい。この場合、抽出部12は、診断対象データに応じて、複数の条件設定情報から学習データの抽出に利用する条件設定情報を選択してもよい。例えば、抽出部12は、診断対象データの取得時間帯に応じて、学習データの抽出に利用する条件設定情報を選択してもよい。抽出部12は、操作者の指定に従って、学習データの抽出に利用する条件設定情報を選択してもよい。 The condition setting information is set in advance by the operator of the abnormality diagnosis device 1 or the like. The extraction unit 12 may hold a plurality of condition setting information. In this case, the extraction unit 12 may select the condition setting information used for extracting the learning data from the plurality of condition setting information according to the diagnosis target data. For example, the extraction unit 12 may select the condition setting information used for extracting the learning data according to the acquisition time zone of the diagnosis target data. The extraction unit 12 may select the condition setting information used for extracting the learning data according to the designation of the operator.

作成部13は、抽出部12から受け取った学習データから、診断対象データに対応した学習情報を作成する。異常診断装置1がMT法を用いて診断を行う場合、学習情報は、単位空間(MT法の場合には、マハラノビス空間)を示す情報である。作成部13は、学習データに含まれるデータセットの抽出件数とともに、学習情報を学習情報記憶部22に出力し、学習情報及び抽出件数を学習情報記憶部22に格納する。 The creation unit 13 creates learning information corresponding to the diagnosis target data from the learning data received from the extraction unit 12. When the abnormality diagnosis device 1 makes a diagnosis using the MT method, the learning information is information indicating a unit space (a Mahalanobis space in the case of the MT method). The creation unit 13 outputs the learning information to the learning information storage unit 22 together with the number of extracted data sets included in the learning data, and stores the learning information and the number of extractions in the learning information storage unit 22.

診断部14は、作成部13によって作成された学習情報と、診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否か(すなわち、機械システム2が異常であるか否か)を判断する。具体的には、診断部14は、学習情報記憶部22から学習情報及び抽出件数を読み出し、機械システム2から取得した診断対象データについて、学習情報に基づいて、サンプルデータの診断のために必要な数値(異常度スコア)等の算出を行う。異常度スコアは、診断対象データ(機械システム2)の異常の程度を示す指標である。異常度スコアが大きいほど診断対象データ(機械システム2)が異常である可能性が高く、異常度スコアが小さいほど診断対象データ(機械システム2)が正常である可能性が高い。異常診断装置1がMT法を用いて診断を行う場合、診断部14は、診断対象データと学習情報とに基づいて、異常度スコアとしてマハラノビス距離を算出する。 The diagnosis unit 14 determines whether the diagnosis target data is abnormal (that is, whether the mechanical system 2 is abnormal) based on the learning information created by the creation unit 13 and the diagnosis threshold value. To do. Specifically, the diagnosis unit 14 reads the learning information and the number of extracted items from the learning information storage unit 22 and, regarding the diagnosis target data acquired from the mechanical system 2, is necessary for the diagnosis of the sample data based on the learning information. Calculate the numerical value (abnormality score). The abnormality score is an index indicating the degree of abnormality of the diagnosis target data (mechanical system 2). The larger the abnormality score, the higher the possibility that the diagnosis target data (mechanical system 2) is abnormal, and the smaller the abnormality score, the higher the possibility that the diagnosis target data (mechanical system 2) is normal. When the abnormality diagnosis device 1 makes a diagnosis using the MT method, the diagnosis unit 14 calculates the Mahalanobis distance as an abnormality degree score based on the diagnosis target data and the learning information.

診断部14は、異常度スコアと診断閾値とを比較することによって、診断対象データ(機械システム2)が異常であるか否かを判断する。診断閾値は、抽出部12によって学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた閾値である。診断部14は、閾値記憶部23に格納されている複数の閾値から、抽出件数に対応付けられている閾値を診断閾値として選択する。診断部14は、異常度スコアが診断閾値よりも大きい場合、機械システム2(診断対象データ)が異常であると判断する。診断部14は、異常度スコアが診断閾値以下である場合、機械システム2(診断対象データ)が正常であると判断する。診断部14は、機械システム2(診断対象データ)が正常であるか異常であるかを示す診断結果を出力部15に出力する。 The diagnosis unit 14 determines whether or not the diagnosis target data (mechanical system 2) is abnormal by comparing the abnormality score and the diagnosis threshold. The diagnostic threshold is a threshold corresponding to the number of extracted data sets extracted as learning data by the extraction unit 12. The diagnosis unit 14 selects a threshold value associated with the number of extracted cases as a diagnosis threshold value from a plurality of threshold values stored in the threshold value storage unit 23. The diagnostic unit 14 determines that the mechanical system 2 (diagnosis target data) is abnormal when the abnormality degree score is larger than the diagnosis threshold. The diagnosis unit 14 determines that the mechanical system 2 (diagnosis target data) is normal when the abnormality score is equal to or lower than the diagnosis threshold. The diagnosis unit 14 outputs a diagnosis result indicating whether the mechanical system 2 (diagnosis target data) is normal or abnormal to the output unit 15.

出力部15は、診断部14から受け取った診断結果を出力する。本実施形態では、出力部15は、外部装置3に診断結果を出力する。出力部15は、診断部14による診断結果と学習情報に関連する情報とを組み合わせて外部装置3に出力してもよい。出力部15は、予め定められた出力形式に対応させて診断結果及び関連情報を準備し、それらの情報を外部装置3に出力する。出力部15は、診断対象データを診断結果とともに更新部16に出力してもよい。 The output unit 15 outputs the diagnosis result received from the diagnosis unit 14. In the present embodiment, the output unit 15 outputs the diagnosis result to the external device 3. The output unit 15 may output the result of diagnosis by the diagnosis unit 14 and the information related to the learning information to the external device 3 in combination. The output unit 15 prepares a diagnosis result and related information corresponding to a predetermined output format, and outputs the information to the external device 3. The output unit 15 may output the diagnosis target data to the updating unit 16 together with the diagnosis result.

更新部16は、蓄積データ記憶部21に格納されている抽出元データを更新する。更新部16は、1以上の正常なデータセットを取得し、正常なデータセットを抽出元データに追加することで、抽出元データを更新する。更新部16は、例えば、異常診断装置1の操作者が入力装置を用いて異常診断装置1に入力したデータセットを、正常なデータセットとして取得してもよい。更新部16は、機械システム2から複数のデータセットを順次取得し、複数のデータセットのうちの正常を示す状態フラグが付されたデータセットを正常なデータセットとして取得してもよい。 The update unit 16 updates the extraction source data stored in the accumulated data storage unit 21. The update unit 16 updates the extraction source data by acquiring one or more normal data sets and adding the normal data sets to the extraction source data. The update unit 16 may acquire, for example, a data set input by the operator of the abnormality diagnosis device 1 into the abnormality diagnosis device 1 using the input device as a normal data set. The updating unit 16 may sequentially acquire a plurality of data sets from the mechanical system 2, and acquire a data set to which a status flag indicating normality is attached as a normal data set among the plurality of data sets.

例えば、異常診断装置1の操作者が、入力装置を用いて機械システム2が正常であった期間(正常期間)を異常診断装置1に入力する。更新部16は、異常診断装置1に入力された複数のデータセットのうち、機械システム2の正常期間に得られたデータセットに対して、正常を示すように状態フラグを設定する。更新部16は、診断部14の診断結果に応じて状態フラグを設定してもよい。 For example, the operator of the abnormality diagnosis device 1 inputs a period (normal period) in which the mechanical system 2 was normal to the abnormality diagnosis device 1 using the input device. The updating unit 16 sets a state flag so that the data set obtained during the normal period of the mechanical system 2 out of the plurality of data sets input to the abnormality diagnosis device 1 is normal. The update unit 16 may set the status flag according to the diagnosis result of the diagnosis unit 14.

更新部16は、更新タイミングで抽出元データを更新する。更新タイミングは、特定のイベントが発生したことを検出したタイミングである。特定のイベントの例としては、機械システム2のメンテナンスが完了したこと、抽出元データを前回更新してから一定時間が経過したこと、連続する所定数の診断対象データの異常度スコアが診断閾値よりも大きいこと、及び操作者が入力装置を用いて更新指示を異常診断装置1に入力したことが挙げられる。つまり、抽出元データは、自動更新されてもよく、手動更新されてもよい。 The update unit 16 updates the extraction source data at the update timing. The update timing is the timing at which it is detected that a specific event has occurred. Examples of the specific event are that maintenance of the mechanical system 2 is completed, that a certain period of time has passed since the extraction source data was updated last time, and that the abnormality score of a predetermined number of consecutive diagnostic target data is greater than the diagnostic threshold. Is large, and the operator inputs an update instruction to the abnormality diagnosis device 1 using the input device. That is, the extraction source data may be updated automatically or manually.

設定部17は、蓄積データ記憶部21に格納されている抽出元データから複数の閾値を算出し、閾値記憶部23の閾値テーブルに複数の閾値を設定する。具体的に説明すると、設定部17は、蓄積データ記憶部21に格納されている抽出元データを読み出し、抽出元データに含まれる複数のデータセットから、部分抽出元データと検証データ群とを準備する。部分抽出元データは、抽出元データに含まれる複数のデータセットの部分集合である。検証データ群は、抽出元データに含まれる複数のデータセットの部分集合であって、部分抽出元データとは異なる。設定部17は、例えば、抽出元データから部分抽出元データ及び検証データ群をそれぞれ任意に(ランダムに)抽出する。設定部17は、抽出元データを部分抽出元データと検証データ群とに分割してもよい。なお、部分抽出元データと検証データ群とは、完全に一致していなければよく、重複していなくてもよいし、一部重複していてもよい。抽出元データに含まれているデータセットは、いずれも正常なデータセットであるので、検証データ群に含まれる各データセット(検証データ)は正常なデータセットである。 The setting unit 17 calculates a plurality of thresholds from the extraction source data stored in the accumulated data storage unit 21 and sets the plurality of thresholds in the threshold table of the threshold storage unit 23. More specifically, the setting unit 17 reads the extraction source data stored in the accumulated data storage unit 21 and prepares partial extraction source data and a verification data group from a plurality of data sets included in the extraction source data. To do. The partial extraction source data is a subset of a plurality of data sets included in the extraction source data. The verification data group is a subset of a plurality of data sets included in the extraction source data and is different from the partial extraction source data. For example, the setting unit 17 arbitrarily (randomly) extracts the partial extraction source data and the verification data group from the extraction source data. The setting unit 17 may divide the extraction source data into partial extraction source data and a verification data group. It should be noted that the partial extraction source data and the verification data group do not have to completely match, may not overlap, or may partially overlap. The data sets included in the extraction source data are all normal data sets, and thus each data set (verification data) included in the verification data group is a normal data set.

設定部17は、検証データ群に含まれる検証データと、条件設定情報と、を用いて、部分抽出元データから閾値学習データを抽出する。閾値学習データは、閾値設定用の学習データである。閾値学習データの抽出方法は、学習データの抽出方法と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、条件設定情報は、抽出部12が保持している条件設定情報と同じでもよく、異なっていてもよい。設定部17は、閾値学習データから閾値学習情報を作成する。閾値学習情報は、閾値設定用の学習情報である。閾値学習情報の作成方法は、学習情報の作成方法と同様であるので、詳細な説明を省略する。 The setting unit 17 uses the verification data included in the verification data group and the condition setting information to extract the threshold learning data from the partial extraction source data. The threshold learning data is learning data for threshold setting. The method for extracting the threshold learning data is the same as the method for extracting the learning data, and thus detailed description will be omitted. The condition setting information may be the same as or different from the condition setting information held by the extraction unit 12. The setting unit 17 creates threshold learning information from the threshold learning data. The threshold learning information is learning information for setting a threshold. The method for creating the threshold learning information is the same as the method for creating the learning information, and thus detailed description thereof will be omitted.

設定部17は、閾値学習情報を用いて検証データの異常度スコアを算出する。設定部17は、異常度スコアと閾値学習データに含まれるデータセットの抽出件数とに基づいて、複数の閾値を設定する。 The setting unit 17 calculates the abnormality score of the verification data using the threshold learning information. The setting unit 17 sets a plurality of thresholds based on the abnormality score and the number of extracted data sets included in the threshold learning data.

具体的に説明すると、設定部17は、上述のようにして各検証データの異常度スコアを算出し、検証データの閾値学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数と、その検証データの異常度スコアと、の関係を示す分布Ma(図3参照)を取得する。検証データの異常度スコアが取り得る値の範囲は、閾値学習データに含まれるデータセットの抽出件数に応じて異なる。より具体的には、図3に示されるように、抽出件数が小さいほど、異常度スコアが取り得る値のばらつき(範囲)が大きい。これは、抽出件数が小さい場合には、閾値学習情報が統計的に無意味な平均値を有することが一因であると考えられる。また、機械システム2の状態が遷移中であることにより、抽出件数が小さいこともある。そのときのデータセットに対応する閾値学習情報で異常診断をするので、様々な異常度スコアが算出されると考えられる。 Specifically, the setting unit 17 calculates the abnormality score of each verification data as described above, and extracts the number of data sets extracted as threshold learning data of the verification data and the abnormality degree of the verification data. A distribution Ma (see FIG. 3) indicating the relationship between the score and is acquired. The range of values that the abnormality score of the verification data can take differs depending on the number of extracted data sets included in the threshold learning data. More specifically, as shown in FIG. 3, the smaller the number of extractions, the larger the variation (range) of the values that the abnormality score can take. This is considered to be because the threshold learning information has a statistically meaningless average value when the number of extracted items is small. In addition, the number of extraction cases may be small because the state of the mechanical system 2 is in transition. Since abnormality diagnosis is performed using the threshold learning information corresponding to the data set at that time, it is considered that various abnormality degree scores are calculated.

設定部17は、例えば、分布Maに基づいて、抽出件数と異常度スコアの最大値との関係を示す曲線を関数フィッティングにより算出する。設定部17は、算出した曲線を用いて、抽出件数に対する異常度スコアの最大値をその抽出件数の閾値として設定する。設定部17は、分布Maを抽出件数のビン幅で区切り、区切られた区間ごとの閾値を標準偏差等の統計量を用いて算出してもよい。区間ごとの閾値は、例えば、区間に含まれる異常度スコアの最大値として算出されてもよい。 The setting unit 17 calculates a curve showing the relationship between the number of extracted cases and the maximum value of the abnormality degree score by function fitting, for example, based on the distribution Ma. The setting unit 17 uses the calculated curve to set the maximum value of the abnormality degree score with respect to the number of extracted cases as the threshold value of the number of extracted cases. The setting unit 17 may divide the distribution Ma by the bin width of the number of extractions, and calculate the threshold value for each of the divided sections using a statistical amount such as a standard deviation. The threshold for each section may be calculated as the maximum value of the abnormality score included in the section, for example.

設定部17は、設定タイミングで閾値テーブルに複数の閾値を設定する。設定部17は、機械システム2の稼働前に複数の閾値を設定してもよく、機械システム2の稼働中に複数の閾値を設定してもよい。設定タイミングは、例えば、抽出元データが更新されたこと、及び操作者が入力装置を用いて設定指示を異常診断装置1に入力したことが挙げられる。つまり、閾値テーブルは、自動設定(再設定)されてもよく、手動設定(再設定)されてもよい。 The setting unit 17 sets a plurality of thresholds in the threshold table at the setting timing. The setting unit 17 may set a plurality of thresholds before the mechanical system 2 is in operation, or may set a plurality of thresholds during the operation of the mechanical system 2. The setting timing may be, for example, that the extraction source data has been updated and that the operator has input a setting instruction to the abnormality diagnosis device 1 using the input device. That is, the threshold table may be set (reset) automatically or manually (reset).

次に、図4を参照しながら、異常診断装置1が行う異常診断方法について説明する。図4は、図1の異常診断装置が行う異常診断方法の一連の処理を示すフローチャートである。図4に示される一連の処理は、例えば、機械システム2において診断対象データが得られるごとに開始される。 Next, an abnormality diagnosis method performed by the abnormality diagnosis device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a series of processes of the abnormality diagnosis method performed by the abnormality diagnosis device of FIG. The series of processes shown in FIG. 4 is started, for example, every time the diagnosis target data is obtained in the mechanical system 2.

まず、取得部11が機械システム2から診断対象データを取得する(ステップS01)。そして、取得部11は、取得した診断対象データを抽出部12及び診断部14に出力する。 First, the acquisition unit 11 acquires diagnosis target data from the mechanical system 2 (step S01). Then, the acquisition unit 11 outputs the acquired diagnosis target data to the extraction unit 12 and the diagnosis unit 14.

続いて、抽出部12は、取得部11から診断対象データを受け取ると、保持している複数の条件設定情報から、診断対象データに対応した条件設定情報を選択する。そして、抽出部12は、診断対象データと条件設定情報とを用いて学習データの抽出条件を決定する(ステップS02)。 Subsequently, when the extraction unit 12 receives the diagnosis target data from the acquisition unit 11, the extraction unit 12 selects the condition setting information corresponding to the diagnosis target data from the held plurality of condition setting information. Then, the extraction unit 12 determines the extraction condition of the learning data using the diagnosis target data and the condition setting information (step S02).

続いて、抽出部12は、蓄積データ記憶部21に格納されている抽出元データを蓄積データ記憶部21から読み出し、抽出条件に基づいて、抽出元データから学習データを抽出する(ステップS03)。具体的には、抽出部12は、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットを抽出元データから抽出する。そして、抽出部12は、抽出した学習データを作成部13に出力する。 Subsequently, the extraction unit 12 reads the extraction source data stored in the accumulated data storage unit 21 from the accumulated data storage unit 21, and extracts learning data from the extraction source data based on the extraction condition (step S03). Specifically, the extraction unit 12 extracts, from the extraction source data, a data set that satisfies the extraction condition among the plurality of data sets included in the extraction source data. Then, the extraction unit 12 outputs the extracted learning data to the creation unit 13.

続いて、作成部13は、抽出部12から学習データを受け取ると、学習データから、診断対象データに対応した学習情報を作成する(ステップS04)。続いて、作成部13は、作成した学習情報が適切であるか否かを判断する(ステップS05)。例えば、抽出したデータセットの抽出件数は十分であったものの、抽出条件が不適切であるために、学習データとして用いられるデータセットが極端に偏っている場合等に、学習情報は適切でないと判断され得る。作成部13には、学習情報が適切であるか否かの判断基準が予め設定されている。作成部13は、その判断基準に基づいて、学習情報が適切であるか否かを判断する。作成部13は、学習情報が適切でないと判断した場合(ステップS05;NO)、以降の処理を中止する。そして、異常診断装置1が行う異常診断方法の一連の処理が終了する。 Subsequently, when the creation unit 13 receives the learning data from the extraction unit 12, the creation unit 13 creates learning information corresponding to the diagnosis target data from the learning data (step S04). Subsequently, the creating unit 13 determines whether the created learning information is appropriate (step S05). For example, if the number of data sets extracted was sufficient, but the extraction conditions were unsuitable, and the data sets used as learning data were extremely biased, the learning information was judged to be inappropriate. Can be done. In the creating unit 13, a criterion for determining whether or not the learning information is appropriate is set in advance. The creation unit 13 determines whether the learning information is appropriate based on the determination standard. When the creation unit 13 determines that the learning information is not appropriate (step S05; NO), the process thereafter is stopped. Then, a series of processes of the abnormality diagnosis method performed by the abnormality diagnosis device 1 is completed.

一方、ステップS05において、作成部13は、学習情報が適切であると判断した場合(ステップS05;YES)、学習情報及び抽出件数を学習情報記憶部22に出力し、学習情報及び抽出件数を学習情報記憶部22に格納する。そして、作成部13は、学習情報記憶部22に学習情報及び抽出件数を格納した後に、学習情報の作成処理が終了したことを診断部14に通知する。なお、作成部13は、学習情報が適切でないと判断した場合にも、処理を中止したことを診断部14に通知する。 On the other hand, in step S05, when the creation unit 13 determines that the learning information is appropriate (step S05; YES), the learning information and the number of extractions are output to the learning information storage unit 22 to learn the learning information and the number of extractions. The information is stored in the information storage unit 22. Then, the creating unit 13 stores the learning information and the number of extractions in the learning information storage unit 22, and then notifies the diagnostic unit 14 that the learning information creating process is completed. Note that the creation unit 13 also notifies the diagnosis unit 14 that the processing has been stopped even when it is determined that the learning information is not appropriate.

続いて、診断部14は、作成部13から学習情報の作成処理が終了した旨の通知を受けると、学習情報に基づいて、診断対象データの異常診断を行う(ステップS06)。具体的には、診断部14は、学習情報記憶部22から学習情報及び抽出件数を読み出して、診断対象データと学習情報とを用いて異常度スコアを算出する。そして、診断部14は、閾値記憶部23に格納されている閾値テーブルから、抽出件数に対応付けられた閾値を診断閾値として取得し、異常度スコアと診断閾値とを比較することによって、診断対象データが異常であるか否かを判断する。そして、診断部14は、診断対象データが正常であるか異常であるかを示す診断結果を出力部15に出力する。 Subsequently, when the diagnosis unit 14 receives a notification from the creation unit 13 that the learning information creation processing has been completed, the diagnosis unit 14 performs an abnormality diagnosis of the diagnosis target data based on the learning information (step S06). Specifically, the diagnosis unit 14 reads the learning information and the number of extracted items from the learning information storage unit 22 and calculates the abnormality score using the diagnosis target data and the learning information. Then, the diagnosis unit 14 acquires a threshold value associated with the number of extracted cases as a diagnosis threshold value from the threshold value table stored in the threshold value storage unit 23, and compares the abnormality degree score with the diagnosis threshold value to determine the diagnosis target. Determine if the data is abnormal. Then, the diagnosis unit 14 outputs a diagnosis result indicating whether the diagnosis target data is normal or abnormal to the output unit 15.

続いて、出力部15は、診断部14から診断結果を受け取ると、診断結果を出力する(ステップS07)。本実施形態では、出力部15は、診断結果に所望の加工を行った上で、外部装置3に診断結果を出力する。このとき、出力部15は、学習情報記憶部22に格納されている学習情報及び抽出件数を消去してもよい。また、出力部15は、診断対象データを診断結果とともに更新部16に出力してもよい。なお、処理が中止された場合には、診断部14は、異常診断が中止されたことを示す診断結果を出力部15に出力し、出力部15は、外部装置3等に異常診断が行われなかったことを通知する。以上により、異常診断装置1が行う異常診断方法の一連の処理が終了する。 Subsequently, when the output unit 15 receives the diagnosis result from the diagnosis unit 14, the output unit 15 outputs the diagnosis result (step S07). In the present embodiment, the output unit 15 performs desired processing on the diagnosis result and then outputs the diagnosis result to the external device 3. At this time, the output unit 15 may delete the learning information and the number of extracted items stored in the learning information storage unit 22. The output unit 15 may output the diagnosis target data to the update unit 16 together with the diagnosis result. When the process is stopped, the diagnosis unit 14 outputs a diagnosis result indicating that the abnormality diagnosis is stopped to the output unit 15, and the output unit 15 performs the abnormality diagnosis on the external device 3 or the like. Notify that there was not. With the above, a series of processes of the abnormality diagnosis method performed by the abnormality diagnosis device 1 is completed.

次に、図5を参照しながら、抽出元データの更新処理について説明する。図5は、図1の異常診断装置が行う抽出元データの更新処理を示すフローチャートである。図5に示される一連の処理は、例えば、機械システム2からデータセットが送信されたことにより開始される。 Next, the update processing of the extraction source data will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the update processing of the extraction source data performed by the abnormality diagnosis device of FIG. The series of processes shown in FIG. 5 is started, for example, when a data set is transmitted from the mechanical system 2.

まず、更新部16がデータセットを取得する(ステップS11)。更新部16は、例えば、機械システム2から複数のデータセットを順次取得する。そして、更新部16は、取得した複数のデータセットのそれぞれに状態フラグを設定する(ステップS12)。例えば、異常診断装置1の操作者が、入力装置を用いて機械システム2の正常期間を異常診断装置1に入力する。更新部16は、異常診断装置1に入力された複数のデータセットのうち、機械システム2の正常期間に得られたデータセットに対して、正常を示すように状態フラグを設定する。更新部16は、診断部14の診断結果に応じて状態フラグを設定してもよい。 First, the updating unit 16 acquires a data set (step S11). The update unit 16 sequentially acquires a plurality of data sets from the mechanical system 2, for example. Then, the updating unit 16 sets a status flag in each of the acquired plurality of data sets (step S12). For example, the operator of the abnormality diagnosis device 1 inputs the normal period of the mechanical system 2 to the abnormality diagnosis device 1 using the input device. The updating unit 16 sets a state flag so that the data set obtained during the normal period of the mechanical system 2 out of the plurality of data sets input to the abnormality diagnosis device 1 is normal. The update unit 16 may set the status flag according to the diagnosis result of the diagnosis unit 14.

続いて、更新部16は、更新タイミングであるか否かを判断する(ステップS13)。更新部16は、例えば、機械システム2のメンテナンスのような特定のイベントが発生した場合に、更新タイミングであると判断する(ステップS13;YES)。そして、更新部16は、抽出元データを更新する(ステップS14)。具体的には、更新部16は、ステップS11において取得された複数のデータセットのうち、正常を示す状態フラグが付されたデータセットを正常なデータセットとして取得し、正常なデータセットを抽出元データに追加することで、抽出元データを更新する。そして、更新部16は、一連の処理を再び行う。 Subsequently, the update unit 16 determines whether it is the update timing (step S13). The update unit 16 determines that it is the update timing, for example, when a specific event such as maintenance of the mechanical system 2 occurs (step S13; YES). Then, the updating unit 16 updates the extraction source data (step S14). Specifically, the updating unit 16 acquires, as a normal data set, a data set to which a status flag indicating normal is attached, from the plurality of data sets acquired in step S11, and extracts the normal data set from the extraction source. The extraction source data is updated by adding to the data. Then, the updating unit 16 performs a series of processes again.

一方、ステップS13において、更新部16は、更新タイミングでないと判断した場合(ステップS13;NO)、抽出元データの更新を行うことなく、一連の処理を再び行う。 On the other hand, in step S13, when the update unit 16 determines that it is not the update timing (step S13; NO), the series of processes is performed again without updating the extraction source data.

このように、更新タイミングごとに、正常を示す状態フラグが付されたデータセットが抽出元データに追加され、抽出元データに含まれるデータセットの数が増加する。 In this way, the data set to which the status flag indicating normal is added is added to the extraction source data at each update timing, and the number of data sets included in the extraction source data increases.

次に、図6を参照しながら、閾値テーブルの設定処理について説明する。図6は、図1の異常診断装置が行う閾値テーブルの設定処理を示すフローチャートである。図6に示される一連の処理は、例えば、異常診断装置1の操作者が入力装置を用いて異常診断装置1に閾値テーブルの設定指示を入力することにより開始される。この処理は、例えば、異常診断装置1が異常診断を行う前に実施される。 Next, the threshold table setting process will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a threshold table setting process performed by the abnormality diagnosis device of FIG. The series of processes shown in FIG. 6 is started, for example, when the operator of the abnormality diagnosing device 1 inputs an instruction to set the threshold table to the abnormality diagnosing device 1 using the input device. This process is performed, for example, before the abnormality diagnosis device 1 makes an abnormality diagnosis.

まず、設定部17が、蓄積データ記憶部21に格納されている抽出元データを読み出し、部分抽出元データ及び検証データ群を準備する(ステップS21)。 First, the setting unit 17 reads the extraction source data stored in the accumulated data storage unit 21 and prepares the partial extraction source data and the verification data group (step S21).

続いて、設定部17は、検証データ群に含まれている複数の検証データから1つの検証データを選択(取得)する(ステップS22)。そして、設定部17は、保持している複数の条件設定情報から、検証データに対応した条件設定情報を選択する。そして、設定部17は、検証データと条件設定情報とを用いて、閾値学習データの抽出条件を決定する(ステップS23)。ステップS23の処理は、ステップS02の処理と同様である。つまり、ステップS23の処理は、抽出部12が行う抽出条件の決定処理と同様である。 Subsequently, the setting unit 17 selects (acquires) one piece of verification data from the plurality of pieces of verification data included in the verification data group (step S22). Then, the setting unit 17 selects the condition setting information corresponding to the verification data from the held plurality of condition setting information. Then, the setting unit 17 determines the extraction condition of the threshold learning data using the verification data and the condition setting information (step S23). The process of step S23 is similar to the process of step S02. That is, the process of step S23 is the same as the extraction condition determination process performed by the extraction unit 12.

続いて、設定部17は、抽出条件に基づいて、部分抽出元データから閾値学習データを抽出する(ステップS24)。ステップS24の処理は、ステップS03の処理と同様である。つまり、ステップS24の処理は、抽出部12が行う学習データの抽出処理と同様である。 Subsequently, the setting unit 17 extracts the threshold learning data from the partial extraction source data based on the extraction condition (step S24). The process of step S24 is similar to the process of step S03. That is, the process of step S24 is similar to the learning data extraction process performed by the extraction unit 12.

続いて、設定部17は、閾値学習データから、検証データに対応した閾値学習情報を作成する(ステップS25)。ステップS25の処理は、ステップS04の処理と同様である。つまり、ステップS25の処理は、作成部13が行う学習情報の作成処理と同様である。 Subsequently, the setting unit 17 creates threshold learning information corresponding to the verification data from the threshold learning data (step S25). The process of step S25 is similar to the process of step S04. That is, the process of step S25 is the same as the learning information creation process performed by the creation unit 13.

続いて、設定部17は、検証データと閾値学習情報とを用いて検証データの異常度スコアを算出する(ステップS26)。例えば、設定部17は、MT法によって異常度スコアを算出する。 Subsequently, the setting unit 17 calculates the abnormality degree score of the verification data using the verification data and the threshold learning information (step S26). For example, the setting unit 17 calculates the abnormality score by the MT method.

続いて、設定部17は、検証データ群に含まれているすべての検証データが選択されたか否かを判断する(ステップS27)。設定部17は、未選択の検証データがあると判断した場合(ステップS27;NO)、未選択の検証データから1つの検証データを選択する(ステップS22)。そして、設定部17は、選択された検証データに対して、ステップS23〜ステップS26の処理を行い、ステップS27の判断を再び行う。 Then, the setting unit 17 determines whether all the verification data included in the verification data group have been selected (step S27). When the setting unit 17 determines that there is unselected verification data (step S27; NO), it selects one piece of verification data from the unselected verification data (step S22). Then, the setting unit 17 performs the processing of steps S23 to S26 on the selected verification data, and makes the determination of step S27 again.

一方、ステップS27において、設定部17は、すべての検証データが選択されたと判断した場合(ステップS27;YES)、閾値を算出する(ステップS28)。例えば、設定部17は、複数の検証データのそれぞれについて、閾値学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数と、その検証データの異常度スコアと、の関係を示す分布Ma(散布図)を作成する。ここで、検証データ群は、同一の機械システム2のあらゆる正常状態におけるデータセットを含む。したがって、同じ抽出件数の閾値学習データ同士であっても、それぞれに含まれるデータセットは互いに異なる。そして、設定部17は、分布Maに基づいて、複数の閾値を算出する。例えば、設定部17は、分布Maを抽出件数のビン幅で区切り、区切られた区間ごとの閾値を標準偏差等の統計量を用いて算出する。 On the other hand, when the setting unit 17 determines in step S27 that all the verification data have been selected (step S27; YES), the setting unit 17 calculates the threshold value (step S28). For example, the setting unit 17 creates, for each of the plurality of verification data, a distribution Ma (scatter diagram) indicating the relationship between the number of data sets extracted as the threshold learning data and the abnormality score of the verification data. To do. Here, the verification data group includes data sets in all normal states of the same mechanical system 2. Therefore, even if the threshold learning data with the same number of extractions are included, the data sets included in each are different from each other. Then, the setting unit 17 calculates a plurality of threshold values based on the distribution Ma. For example, the setting unit 17 divides the distribution Ma by the bin width of the number of extracted cases, and calculates the threshold value for each of the divided sections by using the statistical amount such as the standard deviation.

続いて、設定部17は、算出した抽出件数(区間)ごとの閾値を、閾値記憶部23に格納されている閾値テーブルに設定する(ステップS29)。以上により、異常診断装置1が行う閾値テーブルの設定処理が終了する。 Subsequently, the setting unit 17 sets the calculated threshold value for each extracted number (section) in the threshold value table stored in the threshold value storage unit 23 (step S29). With the above, the threshold table setting process performed by the abnormality diagnosis device 1 is completed.

次に、図7を参照しながら、コンピュータを異常診断装置1として機能させるための異常診断プログラムPを説明する。図7は、異常診断プログラムの構成を示す図である。 Next, an abnormality diagnosis program P for causing a computer to function as the abnormality diagnosis device 1 will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing the structure of the abnormality diagnosis program.

図7に示されるように、異常診断プログラムPは、メインモジュールP10、取得モジュールP11、抽出モジュールP12、作成モジュールP13、診断モジュールP14、出力モジュールP15、更新モジュールP16、及び設定モジュールP17を備える。メインモジュールP10は、異常診断に係る処理を統括的に制御する部分である。取得モジュールP11、抽出モジュールP12、作成モジュールP13、診断モジュールP14、出力モジュールP15、更新モジュールP16、及び設定モジュールP17を実行することにより実現される機能はそれぞれ、上記実施形態における取得部11、抽出部12、作成部13、診断部14、出力部15、更新部16、及び設定部17の機能と同様である。 As shown in FIG. 7, the abnormality diagnosis program P includes a main module P10, an acquisition module P11, an extraction module P12, a creation module P13, a diagnosis module P14, an output module P15, an update module P16, and a setting module P17. The main module P10 is a part that integrally controls processing related to abnormality diagnosis. The functions realized by executing the acquisition module P11, the extraction module P12, the creation module P13, the diagnosis module P14, the output module P15, the update module P16, and the setting module P17 are respectively the acquisition unit 11 and the extraction unit in the above embodiment. The functions of 12, the creating unit 13, the diagnosis unit 14, the output unit 15, the updating unit 16, and the setting unit 17 are the same.

異常診断プログラムPは、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)、及び半導体メモリ等の有形の記録媒体に固定的に記録された状態で提供されてもよい。異常診断プログラムPは、搬送波に重畳されたデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。 The abnormality diagnosis program P is provided in a fixedly recorded state in a tangible recording medium such as a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), and a semiconductor memory. Good. The abnormality diagnosis program P may be provided as a data signal superimposed on a carrier wave via a communication network.

次に、図8の(a)及び図8の(b)を参照しながら、異常診断装置1、異常診断方法、異常診断プログラムP、及び記録媒体の作用効果を説明する。図8の(a)は、図1の異常診断装置における診断閾値を説明するための図である。図8の(b)は、比較例に係る異常診断装置における診断閾値を説明するための図である。図8の(a)及び図8の(b)の横軸は、学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数を示す。図8の(a)及び図8の(b)の縦軸は、異常度スコアを示す。なお、比較例に係る異常診断装置は、一定の診断閾値が用いられる点において、異常診断装置1と主に相違する。 Next, the effects of the abnormality diagnosis device 1, the abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis program P, and the recording medium will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. FIG. 8A is a diagram for explaining the diagnosis threshold value in the abnormality diagnosis device of FIG. 1. FIG. 8B is a diagram for explaining a diagnosis threshold in the abnormality diagnosis device according to the comparative example. The horizontal axes of (a) of FIG. 8 and (b) of FIG. 8 indicate the number of extractions of the data set extracted as the learning data. The vertical axis in each of FIGS. 8A and 8B represents an abnormality degree score. The abnormality diagnosis device according to the comparative example mainly differs from the abnormality diagnosis device 1 in that a constant diagnosis threshold is used.

正常な診断対象データの異常度スコアが診断閾値を下回り、異常な診断対象データの異常度スコアが診断閾値を上回るように、診断閾値は設定される必要がある。異常診断装置1、及び比較例に係る異常診断装置では、診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて抽出条件が決定され、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、抽出条件を満たすデータセットの群が学習データとして抽出され、学習データからパターン認識手法に用いられる学習情報が作成される。このようにして作成された学習情報を用いて診断対象データを診断した場合、診断対象データが正常であっても、異常度スコアが取り得る値の範囲が、データセットの抽出件数に応じて異なる。具体的には、抽出件数が小さいほど、異常度スコアが取り得る値のばらつき(範囲)が大きい。 The diagnosis threshold needs to be set so that the abnormality degree score of the normal diagnosis target data is below the diagnosis threshold and the abnormality degree score of the abnormal diagnosis target data is above the diagnosis threshold. In the abnormality diagnosing device 1 and the abnormality diagnosing device according to the comparative example, the extraction condition is determined using the diagnosis target data and the condition setting information for determining the extraction condition, and the plurality of data sets included in the extraction source data are determined. Of these, a group of data sets satisfying the extraction condition is extracted as learning data, and learning information used for the pattern recognition method is created from the learning data. When the diagnosis target data is diagnosed using the learning information created in this way, the range of values that the abnormality score can take varies depending on the number of data sets extracted, even if the diagnosis target data is normal. .. Specifically, the smaller the number of extracted cases, the larger the variation (range) of the values that the abnormality score can take.

図8の(b)に示されるように、比較例に係る異常診断装置では、診断閾値Dthが、一定の異常度スコアに設定される。この場合、散布図(分布図)の領域R1に位置する診断対象データは、正常であるにもかかわらず、その異常度スコアが診断閾値Dthよりも大きいので、異常と診断される。つまり、抽出件数が小さい場合には、正常な診断対象データを異常と診断する「誤検知」が発生する。また、散布図の領域R2に位置する診断対象データは、異常であるにもかかわらず、その異常度スコアが診断閾値Dthよりも小さいので、正常と診断される。つまり、抽出件数が大きい場合には、異常な診断対象データを正常と診断する「未検知」が発生する。 As shown in (b) of FIG. 8, in the abnormality diagnosis device according to the comparative example, the diagnosis threshold Dth is set to a certain abnormality score. In this case, although the diagnostic target data located in the region R1 of the scatter diagram (distribution diagram) is normal, its abnormality degree score is larger than the diagnostic threshold Dth, so that it is diagnosed as abnormal. That is, when the number of extracted cases is small, “erroneous detection” occurs in which normal diagnosis target data is diagnosed as abnormal. In addition, the diagnosis target data located in the region R2 of the scatter diagram is diagnosed as normal because its abnormality degree score is smaller than the diagnosis threshold Dth, although it is abnormal. That is, when the number of extracted items is large, “undetected” occurs in which abnormal diagnosis target data is diagnosed as normal.

比較例に係る異常診断装置は、誤検知対策として、抽出件数が所定の件数Nthよりも小さい場合に、異常診断を行わないように構成されてもよい。件数Nthは、診断結果(学習情報)の信頼性を維持できる抽出件数の下限値である。この場合、例えば、外部環境が大きく変化すると抽出件数が小さくなるので、異常診断が行われない。このため、診断能力が低下する。 The abnormality diagnosis apparatus according to the comparative example may be configured not to perform abnormality diagnosis as a countermeasure against erroneous detection when the number of extracted cases is smaller than the predetermined number Nth. The number of cases Nth is a lower limit value of the number of cases to be extracted that can maintain the reliability of the diagnosis result (learning information). In this case, for example, if the external environment changes significantly, the number of extracted cases will decrease, so that abnormality diagnosis is not performed. Therefore, the diagnostic ability is reduced.

これに対し、図8の(a)に示されるように、異常診断装置1では、抽出件数に応じて、診断閾値Dthが変更される。具体的には、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲を考慮して、学習データに含まれるデータセットの抽出件数に応じて診断閾値Dthが変更される。つまり、学習情報と、学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、診断対象データが異常であるか否かが判断される。 On the other hand, as shown in FIG. 8A, in the abnormality diagnosis device 1, the diagnosis threshold Dth is changed according to the number of extracted cases. Specifically, the diagnostic threshold value Dth is changed in accordance with the number of extracted data sets included in the learning data in consideration of the range of the abnormality score of the normal diagnosis target data. That is, it is determined whether or not the diagnosis target data is abnormal based on the learning information and the diagnosis threshold value according to the number of extractions of the data set extracted as the learning data.

より具体的には、診断閾値Dthは、抽出件数が小さいほど大きい値に設定される。これにより、抽出件数が小さい場合には、異常度スコアがある程度大きくても診断対象データは正常と診断されるので、誤検知の発生を低減することが可能となる。また、抽出件数が件数Nthよりも小さく、診断結果(学習情報)の信頼性が低い場合でも、異常診断を行うことが可能となる。さらに、診断閾値Dthは、データセットの抽出件数が大きいほど、小さい値に設定される。これにより、抽出件数が大きい場合には、異常度スコアがあまり大きくなくても診断対象データは異常と診断されるので、未検知の発生を低減することが可能となる。その結果、診断精度を向上させることが可能となる。 More specifically, the diagnostic threshold Dth is set to a larger value as the number of extracted cases is smaller. As a result, when the number of extracted items is small, the diagnosis target data is diagnosed as normal even if the abnormality score is large to some extent, so that it is possible to reduce the occurrence of false detection. Further, even when the number of extracted cases is smaller than the number of cases Nth and the reliability of the diagnosis result (learning information) is low, the abnormality diagnosis can be performed. Furthermore, the diagnostic threshold Dth is set to a smaller value as the number of extracted data sets is larger. As a result, when the number of extracted cases is large, the diagnosis target data is diagnosed as abnormal even if the abnormality score is not very large, so that it is possible to reduce the number of undetected cases. As a result, the diagnostic accuracy can be improved.

例えば、診断対象データD1は、予兆レベルの小さな異常時のデータセットである。比較例に係る異常診断装置では、診断対象データD1は正常と診断され、未検知が発生する。一方、異常診断装置1では、診断対象データD1は異常と診断される。このように、異常診断装置1では、予兆レベルの小さな異常であっても検知可能となる。 For example, the diagnosis target data D1 is a data set at the time of abnormality with a small sign level. In the abnormality diagnosis device according to the comparative example, the diagnosis target data D1 is diagnosed as normal and undetected. On the other hand, in the abnormality diagnosis device 1, the diagnosis target data D1 is diagnosed as an abnormality. In this way, the abnormality diagnosis device 1 can detect even an abnormality having a small sign level.

閾値記憶部23は、データセットの抽出件数とそれぞれ対応付けられた複数の閾値を管理する閾値テーブルを格納している。診断部14は、閾値テーブルの複数の閾値から、抽出件数に対応付けられた閾値を診断閾値として選択する。このように、抽出件数に対応付けられた閾値を閾値記憶部23から取得するだけで診断閾値が設定されるので、診断閾値の設定を簡易化することができる。 The threshold storage unit 23 stores a threshold table that manages a plurality of thresholds that are associated with the number of extracted data sets. The diagnosis unit 14 selects a threshold value associated with the number of extracted cases as a diagnosis threshold value from a plurality of threshold values in the threshold value table. In this way, the diagnostic threshold value is set only by acquiring the threshold value associated with the number of extracted items from the threshold value storage unit 23, so that the setting of the diagnostic threshold value can be simplified.

異常診断装置1では、抽出元データから、抽出件数ごとに異常度スコアが取り得る範囲を示す分布Maが作成される。具体的には、抽出元データに含まれる複数のデータセットの部分集合である部分抽出元データと、抽出元データに含まれる複数のデータセットの部分集合である検証データ群と、が準備される。そして、検証データ群に含まれる検証データと、条件設定情報と、を用いて、部分抽出元データから閾値学習データが抽出され、閾値学習データから閾値学習情報が作成され、閾値学習情報を用いて検証データの異常度スコアが算出される。抽出元データに含まれる複数のデータセットのそれぞれは、機械システム2が正常な状態である場合のデータセットである。このため、抽出元データを用いて異常度スコアを算出することで、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲を把握することができる。具体的には、各検証データについて算出された異常度スコアと、その異常度スコアを算出する際に用いられた閾値学習情報のもととなる閾値学習データに含まれるデータセットの抽出件数と、の関係を示す分布Maが得られる。この分布Maを用いて、データセットの抽出件数とそれぞれ対応付けられた複数の閾値を、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲に基づいて設定することができるので、診断閾値を最適化することが可能となる。 The abnormality diagnosis apparatus 1 creates a distribution Ma indicating the range in which the abnormality score can be obtained for each number of extractions from the extraction source data. Specifically, partial extraction source data that is a subset of a plurality of data sets included in the extraction source data and a verification data group that is a subset of a plurality of data sets included in the extraction source data are prepared. .. Then, using the verification data included in the verification data group and the condition setting information, the threshold learning data is extracted from the partial extraction source data, the threshold learning information is created from the threshold learning data, and the threshold learning information is used. The abnormality score of the verification data is calculated. Each of the plurality of data sets included in the extraction source data is a data set when the mechanical system 2 is in a normal state. Therefore, by calculating the abnormality degree score using the extraction source data, it is possible to grasp the range that the abnormality degree score of the normal diagnosis target data can take. Specifically, the abnormality score calculated for each verification data, and the number of extractions of the data set included in the threshold learning data that is the source of the threshold learning information used when calculating the abnormality score, A distribution Ma indicating the relationship of is obtained. By using this distribution Ma, a plurality of threshold values respectively associated with the number of extracted data sets can be set based on the range in which the abnormality score of normal diagnosis target data can be set, so that the diagnosis threshold value is optimal. Can be converted.

設定部17は、更新部16によって抽出元データが更新されたことに応じて、閾値テーブルを再設定してもよい。この場合、正常なデータセットが追加されることにより抽出元データが更新されたことに応じて、閾値テーブルが再設定される。これにより、機械システム2の最新の状況を反映した複数の閾値から診断閾値が選択され得るので、診断精度をより一層向上させることが可能となる。 The setting unit 17 may reset the threshold table in response to the extraction source data being updated by the updating unit 16. In this case, the threshold table is reset when the extraction source data is updated by adding the normal data set. As a result, the diagnostic threshold value can be selected from a plurality of threshold values that reflect the latest situation of the mechanical system 2, so that the diagnostic accuracy can be further improved.

なお、本開示に係る異常診断装置、異常診断方法、異常診断プログラム、及び記録媒体は上記実施形態に限定されない。 Note that the abnormality diagnosis device, the abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis program, and the recording medium according to the present disclosure are not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施形態では、異常診断装置1は1台の装置により構成されているが、異常診断装置1は複数の装置により構成されてもよい。 For example, in the above embodiment, the abnormality diagnosis device 1 is composed of one device, but the abnormality diagnosis device 1 may be composed of a plurality of devices.

プロセッサ10に代えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、及びFPGA(Field Programmable Gate Array)等が用いられてもよい。 Instead of the processor 10, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like may be used.

図1に示された機能ブロックの区分は、一例であって、異常診断装置1は、その機能に応じて、別の機能ブロックに区分されてもよい。また、異常診断装置1の各機能部は、さらに細分化されてもよく、いくつかの機能部が1つの機能部に統合されてもよい。 The division of the functional blocks shown in FIG. 1 is an example, and the abnormality diagnosis device 1 may be divided into other functional blocks according to the functions thereof. In addition, each functional unit of the abnormality diagnosis device 1 may be further subdivided, and some functional units may be integrated into one functional unit.

また、機械システム2の正常な状態は、外的要因によって変化し得る。例えば、機械システム2のメンテナンスが行われた場合には、機械システム2の正常な状態は変化し得る。機械システム2のメンテナンスの例としては、機械システム2に設けられているセンサの交換が挙げられる。このため、抽出元データに格納されている各データセットは、正常な状態が変化する前のデータセットであるか正常な状態が変化した後のデータセットであるかを示す変更フラグをさらに含んでもよい。変更フラグは、デフォルトで正常な状態が変化した後のデータセットであることを示す。機械システム2のメンテナンスが行われた場合には、更新部16は、メンテナンス完了時点よりも前の時刻を示す時刻情報を有するデータセットの変更フラグを、正常な状態が変化する前のデータセットを示すように設定する。そして、抽出部12は、変更フラグを参照して、抽出元データに含まれる複数のデータセットのうち、正常な状態が変化した後のデータセットから、学習データを抽出してもよい。あるいは、更新部16は、正常な状態が変化する前のデータセットを抽出元データから削除することで、抽出元データを更新してもよい。 Further, the normal state of the mechanical system 2 may change due to external factors. For example, when maintenance of the mechanical system 2 is performed, the normal state of the mechanical system 2 may change. An example of maintenance of the mechanical system 2 is replacement of a sensor provided in the mechanical system 2. Therefore, each data set stored in the extraction source data may further include a change flag indicating whether the data set is a data set before the normal state is changed or a data set after the normal state is changed. Good. The change flag indicates that the data set has changed to a normal state by default. When the maintenance of the mechanical system 2 is performed, the updating unit 16 sets the change flag of the data set having the time information indicating the time before the completion of the maintenance to the data set before the normal state changes. Set as shown. Then, the extraction unit 12 may refer to the change flag and extract the learning data from the data set after the normal state has changed among the plurality of data sets included in the extraction source data. Alternatively, the updating unit 16 may update the extraction source data by deleting the data set before the normal state changes from the extraction source data.

この構成によれば、正常な状態が変化する前のデータセットが除外された上で、学習データが抽出されるので、抽出条件を満たすデータセットの探索に要する時間を低減することができる。また、正常な状態が変化する前のデータセットを抽出元データから削除することで、蓄積データ記憶部21に保持されるデータセットの数を減らすことができ、蓄積データ記憶部21の容量を削減することが可能となる。 According to this configuration, since the learning data is extracted after excluding the data set before the normal state change, it is possible to reduce the time required to search for the data set that satisfies the extraction condition. Further, by deleting the data set before the normal state changes from the extraction source data, the number of data sets held in the accumulated data storage unit 21 can be reduced, and the capacity of the accumulated data storage unit 21 can be reduced. It becomes possible to do.

異常診断装置1の操作者が入力装置を用いて蓄積データ記憶部21に格納されているデータセットの状態フラグを変更可能に構成されていてもよい。例えば、誤検知であることが判明した場合に、状態フラグが異常であることを示すように変更されてもよい。 The operator of the abnormality diagnosis device 1 may be configured to be able to change the state flag of the data set stored in the accumulated data storage unit 21 using the input device. For example, the status flag may be changed to indicate that it is abnormal when it is determined that the detection is erroneous.

学習データに含まれるデータセットの抽出件数が大きいほど診断精度は向上するものの、抽出件数がある程度大きくなると、抽出件数がそれ以上増えたとしても、診断精度はほとんど変化しなくなる。一方、抽出件数が大きいほど、処理時間が掛かる。このため、抽出部12は、データセットの抽出件数が上限数(上限値)を超えた場合には、抽出条件を満たすデータセットの群を、予め定められた基準であるソート基準でソートし(並び替え)、先頭から上限数分のデータセットを学習データとして抽出してもよい。上限数は、統計量を十分に説明可能な数であり、例えば、検定統計量である。上限数は、例えば1000件程度に設定される。 Although the diagnostic accuracy improves as the number of extracted data sets included in the learning data increases, the diagnostic accuracy hardly changes when the number of extracted data increases to some extent even if the number of extracted data increases. On the other hand, the larger the number of extractions, the longer the processing time. Therefore, when the number of data sets extracted exceeds the upper limit number (upper limit value), the extraction unit 12 sorts a group of data sets satisfying the extraction condition according to a predetermined sort criterion (sort criterion). (Sorting), and the upper limit number of data sets from the beginning may be extracted as learning data. The upper limit number is a number that can sufficiently explain the statistic, and is, for example, a test statistic. The upper limit number is set to about 1000, for example.

ソート基準として、例えば、基準時点から近い順が用いられる。基準時点の例としては、機械システム2の診断時、及び機械システム2の出荷時が挙げられる。基準時点として診断時が用いられる場合には、抽出部12は、抽出条件を満たすデータセットの群を日付(日時)の新しい順(つまり、診断対象データの診断時刻に近い順)にソートする。基準時点として機械システム2の出荷時が用いられる場合には、抽出部12は、抽出条件を満たすデータセットの群を日付(日時)の古い順に(つまり、機械システム2の出荷時から順に)ソートする。 As the sorting standard, for example, a sequence closer to the standard time is used. Examples of the reference time point include when the mechanical system 2 is diagnosed and when the mechanical system 2 is shipped. When the diagnosis time is used as the reference time point, the extraction unit 12 sorts the group of data sets that satisfy the extraction condition in ascending order of the date (date and time) (that is, the order close to the diagnosis time of the diagnosis target data). When the shipment time of the mechanical system 2 is used as the reference time point, the extraction unit 12 sorts the group of data sets that satisfy the extraction condition in ascending order of date (date and time) (that is, from the shipment time of the mechanical system 2). To do.

ソート基準として、基準値との差分の小さい順が用いられてもよい。基準値の例としては、診断対象データに含まれる複数の項目のうちのある項目のパラメータ値が挙げられる。具体的には、抽出部12は、複数の項目のうちのある項目について、診断対象データに含まれるパラメータ値との差分(差の絶対値)が小さい順に、抽出条件を満たすデータセットの群をソートする。このような項目として、例えば、設定出力が用いられる。また、吸気温度等の外部環境を示す項目が選択されてもよい。ソート基準として、異常度スコアの小さい順が用いられてもよい。 As the sorting criterion, the order in which the difference from the criterion value is the smallest may be used. An example of the reference value is a parameter value of a certain item among a plurality of items included in the diagnosis target data. Specifically, the extraction unit 12 selects a group of data sets satisfying the extraction condition in the order of decreasing difference (absolute value of difference) from the parameter value included in the diagnosis target data for a certain item of the plurality of items. Sort. As such an item, for example, setting output is used. Also, an item indicating the external environment such as intake air temperature may be selected. As the sorting criterion, the order from the smallest abnormality score may be used.

この場合、設定部17は、上限数までの抽出件数の範囲に対して、抽出件数ごとの閾値を設定しておけばよい。これにより、閾値テーブルが保持する閾値の数を減らすことができるので、閾値記憶部23の容量を削減することができる。また、学習データに含まれるデータセットの最大数が上限数に制限される。このため、学習情報の作成等に要する時間の増加を抑制することができる。その結果、機械システム2の状況に応じた異常診断を行いつつ、診断に要する時間の増加を抑制することが可能となる。 In this case, the setting unit 17 may set a threshold value for each number of extracted items in the range of the number of extracted items up to the upper limit number. As a result, the number of thresholds held in the threshold table can be reduced, so that the capacity of the threshold storage unit 23 can be reduced. Further, the maximum number of data sets included in the learning data is limited to the upper limit number. Therefore, it is possible to suppress an increase in time required for creating learning information and the like. As a result, it is possible to suppress an increase in the time required for the diagnosis while performing the abnormality diagnosis according to the situation of the mechanical system 2.

上記実施形態では、設定部17は、正常なデータセットのみを含む検証データ群を準備しているが、この検証データ群に加えて、異常検証データ群を準備してもよい。異常検証データ群に含まれる各検証データは、機械システム2が異常な状態である場合のデータセット(異常データセット)である。つまり、異常データセットは、機械システム2が異常な状態である場合の複数の項目のパラメータ値を含む。異常検証データ群は、例えば、異常診断装置1の操作者によって異常診断装置1に入力される。 In the above-described embodiment, the setting unit 17 prepares a verification data group including only a normal data set, but an abnormal verification data group may be prepared in addition to this verification data group. Each verification data included in the abnormality verification data group is a data set (abnormal data set) when the mechanical system 2 is in an abnormal state. That is, the abnormal data set includes parameter values of a plurality of items when the mechanical system 2 is in an abnormal state. The abnormality verification data group is input to the abnormality diagnosis device 1 by the operator of the abnormality diagnosis device 1, for example.

図9に示されるように、設定部17は、異常検証データ群に含まれる各検証データについても、検証データ群と同様にして異常度スコアを算出し、抽出件数ごとの異常度スコアの分布Mbをさらに作成する。設定部17は、公知の分類手法(分類器等)を用いて、分布Maと分布Mbとを区切る境界線Bを算出する。設定部17は、例えば、境界線Bによって示される抽出件数ごとの異常度スコアを、その抽出件数における閾値として設定する。この場合、正常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲だけでなく、異常な診断対象データの異常度スコアが取り得る範囲を考慮して、抽出件数ごとの閾値が設定される。このため、診断閾値がさらに最適化されるので、診断精度をより一層向上させることが可能となる。 As shown in FIG. 9, the setting unit 17 calculates an abnormality degree score for each piece of verification data included in the abnormality verification data group in the same manner as the verification data group, and the distribution Mb of the abnormality degree scores for each number of extracted cases To create more. The setting unit 17 calculates a boundary line B that separates the distribution Ma and the distribution Mb using a known classification method (classifier or the like). The setting unit 17 sets, for example, the abnormality score for each number of extractions indicated by the boundary line B as a threshold for the number of extractions. In this case, the threshold value is set for each number of extractions in consideration of not only the range of the abnormality degree score of the normal diagnosis target data but also the range of the abnormality degree score of the abnormal diagnosis target data. Therefore, the diagnostic threshold is further optimized, and the diagnostic accuracy can be further improved.

1 異常診断装置
2 機械システム(診断対象システム)
3 外部装置
10 プロセッサ
11 取得部
12 抽出部
13 作成部
14 診断部
15 出力部
16 更新部
17 設定部
20 記憶装置
21 蓄積データ記憶部(第1記憶部)
22 学習情報記憶部
23 閾値記憶部(第2記憶部)
P 異常診断プログラム
1 Abnormality diagnosis device 2 Mechanical system (diagnosis target system)
3 external device 10 processor 11 acquisition unit 12 extraction unit 13 creation unit 14 diagnosis unit 15 output unit 16 update unit 17 setting unit 20 storage device 21 accumulated data storage unit (first storage unit)
22 learning information storage unit 23 threshold value storage unit (second storage unit)
P Abnormality diagnosis program

Claims (9)

パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断を行う異常診断装置であって、
複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを前記診断対象システムから取得する取得部と、
複数のデータセットを含む抽出元データを格納する第1記憶部と、
前記診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて前記抽出条件を決定し、前記抽出元データから学習データを抽出する抽出部と、
前記学習データから前記パターン認識手法に用いられる学習情報を作成する作成部と、
前記学習情報と、前記抽出部によって前記学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、前記診断対象データが異常であるか否かを判断する診断部と、
を備え、
前記複数のデータセットのそれぞれは、前記診断対象システムが正常な状態である場合の前記複数の項目のパラメータ値を含み、
前記抽出部は、前記抽出元データに含まれる前記複数のデータセットのうち、前記抽出条件を満たすデータセットの群を前記学習データとして抽出する、異常診断装置。
An abnormality diagnosis device for performing an abnormality diagnosis of a diagnosis target system using a pattern recognition method,
An acquisition unit that acquires diagnosis target data including parameter values of a plurality of items from the diagnosis target system,
A first storage unit for storing extraction source data including a plurality of data sets;
An extraction unit that determines the extraction condition using the diagnosis target data and the condition setting information for determining the extraction condition, and extracts learning data from the extraction source data,
A creation unit that creates learning information used in the pattern recognition method from the learning data,
Based on the learning information and a diagnosis threshold value according to the number of extracted data sets extracted as the learning data by the extraction unit, a diagnosis unit that determines whether or not the diagnosis target data is abnormal,
Equipped with
Each of the plurality of data sets includes parameter values of the plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state,
The abnormality diagnosis device, wherein the extraction unit extracts, as the learning data, a group of data sets satisfying the extraction condition from the plurality of data sets included in the extraction source data.
前記診断閾値は、前記抽出件数が小さいほど大きい値に設定される、請求項1に記載の異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 1, wherein the diagnosis threshold is set to a larger value as the number of extracted cases is smaller. データセットの件数とそれぞれ対応付けられた複数の閾値を記憶する第2記憶部をさらに備え、
前記診断部は、前記複数の閾値から、前記抽出件数に対応付けられた閾値を前記診断閾値として選択する、請求項1又は請求項2に記載の異常診断装置。
A second storage unit for storing a plurality of threshold values respectively associated with the number of data sets,
The abnormality diagnosis device according to claim 1, wherein the diagnosis unit selects, from the plurality of threshold values, a threshold value associated with the extracted number as the diagnosis threshold value.
前記複数の閾値を設定する設定部をさらに備え、
前記設定部は、前記抽出元データに含まれる前記複数のデータセットの第1部分集合である部分抽出元データと、前記抽出元データに含まれる前記複数のデータセットの第2部分集合である検証データ群と、を準備し、
前記設定部は、前記検証データ群に含まれる検証データと、前記条件設定情報と、を用いて、前記部分抽出元データから閾値設定用の学習データである閾値学習データを抽出し、前記閾値学習データから閾値設定用の学習情報である閾値学習情報を作成し、
前記設定部は、前記閾値学習情報を用いて前記検証データの異常度スコアを算出し、前記異常度スコアと前記閾値学習データに含まれるデータセットの件数とに基づいて、前記複数の閾値を設定する、請求項3に記載の異常診断装置。
Further comprising a setting unit for setting the plurality of thresholds,
The setting unit is a partial extraction source data that is a first subset of the plurality of data sets included in the extraction source data, and a verification that is a second subset of the plurality of data sets included in the extraction source data. Prepare the data group and
The setting unit uses the verification data included in the verification data group and the condition setting information to extract threshold learning data, which is learning data for threshold setting, from the partial extraction source data, and performs the threshold learning. Create threshold learning information that is learning information for threshold setting from the data,
The setting unit calculates an abnormality score of the verification data using the threshold learning information, and sets the plurality of thresholds based on the abnormality score and the number of data sets included in the threshold learning data. The abnormality diagnosis device according to claim 3, wherein
前記設定部は、複数の異常データセットを含む異常検証データ群をさらに準備し、
前記検証データ群に基づいて取得した第1分布と、前記異常検証データ群に基づいて取得した第2分布と、に基づいて、前記複数の閾値を設定し、
前記複数の異常データセットのそれぞれは、前記診断対象システムが異常な状態である場合の前記複数の項目のパラメータ値を含み、
前記第1分布及び前記第2分布のそれぞれは、前記抽出件数ごとの前記異常度スコアの取り得る範囲を示す、請求項4に記載の異常診断装置。
The setting unit further prepares an abnormality verification data group including a plurality of abnormal data sets,
Based on the first distribution acquired based on the verification data group and the second distribution acquired based on the abnormality verification data group, the plurality of threshold values are set,
Each of the plurality of abnormal data sets, including the parameter value of the plurality of items when the system to be diagnosed is in an abnormal state,
The abnormality diagnosis device according to claim 4, wherein each of the first distribution and the second distribution indicates a possible range of the abnormality degree score for each of the extracted cases.
前記第1記憶部に格納されている前記抽出元データを更新する更新部をさらに備え、
前記更新部は、正常なデータセットを前記抽出元データに追加することで、前記抽出元データを更新し、
前記設定部は、前記抽出元データが更新されたことに応じて、前記複数の閾値を再設定する、請求項4又は請求項5に記載の異常診断装置。
Further comprising an updating unit for updating the extraction source data stored in the first storage unit,
The update unit updates the extraction source data by adding a normal data set to the extraction source data,
The abnormality diagnosis device according to claim 4 or 5, wherein the setting unit resets the plurality of thresholds in response to the extraction source data being updated.
パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断を行う異常診断装置が実行する異常診断方法であって、
複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを前記診断対象システムから取得するステップと、
前記診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて前記抽出条件を決定するステップと、
複数のデータセットを含む抽出元データから学習データを抽出するステップと、
前記学習データから前記パターン認識手法に用いられる学習情報を作成するステップと、
前記学習情報と、前記学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、前記診断対象データが異常であるか否かを判断するステップと、
を備え、
前記複数のデータセットのそれぞれは、前記診断対象システムが正常な状態である場合の前記複数の項目のパラメータ値を含み、
前記抽出するステップでは、前記抽出元データに含まれる前記複数のデータセットのうち、前記抽出条件を満たすデータセットの群が前記学習データとして抽出される、異常診断方法。
An abnormality diagnosis method executed by an abnormality diagnosis device for performing abnormality diagnosis of a system to be diagnosed using a pattern recognition method,
Acquiring diagnostic target data including parameter values of a plurality of items from the diagnostic target system,
Determining the extraction condition using the diagnosis target data and condition setting information for determining the extraction condition,
Extracting the training data from the source data containing multiple datasets,
Creating learning information used in the pattern recognition method from the learning data,
Based on the learning information and a diagnosis threshold value according to the number of extracted data sets extracted as the learning data, a step of determining whether or not the diagnosis target data is abnormal,
Equipped with
Each of the plurality of data sets includes parameter values of the plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state,
The abnormality diagnosis method, wherein in the extracting step, a group of data sets satisfying the extraction condition among the plurality of data sets included in the extraction source data is extracted as the learning data.
パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断をコンピュータに実行させる異常診断プログラムであって、
複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを前記診断対象システムから取得するステップと、
前記診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて前記抽出条件を決定するステップと、
複数のデータセットを含む抽出元データから学習データを抽出するステップと、
前記学習データから前記パターン認識手法に用いられる学習情報を作成するステップと、
前記学習情報と、前記学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、前記診断対象データが異常であるか否かを判断するステップと、
を前記コンピュータに実行させ、
前記複数のデータセットのそれぞれは、前記診断対象システムが正常な状態である場合の前記複数の項目のパラメータ値を含み、
前記抽出するステップでは、前記抽出元データに含まれる前記複数のデータセットのうち、前記抽出条件を満たすデータセットの群が前記学習データとして抽出される、
異常診断プログラム。
An abnormality diagnosis program for causing a computer to execute an abnormality diagnosis related to a diagnosis target system using a pattern recognition method,
Acquiring diagnostic target data including parameter values of a plurality of items from the diagnostic target system,
Determining the extraction condition using the diagnosis target data and condition setting information for determining the extraction condition,
Extracting the training data from the source data containing multiple datasets,
Creating learning information used in the pattern recognition method from the learning data,
Based on the learning information and a diagnosis threshold value according to the number of extracted data sets extracted as the learning data, a step of determining whether or not the diagnosis target data is abnormal,
To the computer,
Each of the plurality of data sets includes parameter values of the plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state,
In the extracting step, of the plurality of data sets included in the extraction source data, a group of data sets satisfying the extraction condition is extracted as the learning data,
Abnormality diagnosis program.
パターン認識手法を用いて診断対象システムに係る異常診断をコンピュータに実行させる異常診断プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
複数の項目のパラメータ値を含む診断対象データを前記診断対象システムから取得するステップと、
前記診断対象データと抽出条件を決定するための条件設定情報とを用いて前記抽出条件を決定するステップと、
複数のデータセットを含む抽出元データから学習データを抽出するステップと、
前記学習データから前記パターン認識手法に用いられる学習情報を作成するステップと、
前記学習情報と、前記学習データとして抽出されたデータセットの抽出件数に応じた診断閾値と、に基づいて、前記診断対象データが異常であるか否かを判断するステップと、
を前記コンピュータに実行させ、
前記複数のデータセットのそれぞれは、前記診断対象システムが正常な状態である場合の前記複数の項目のパラメータ値を含み、
前記抽出するステップでは、前記抽出元データに含まれる前記複数のデータセットのうち、前記抽出条件を満たすデータセットの群が前記学習データとして抽出される、
異常診断プログラムを記録した記録媒体。
A computer-readable recording medium having recorded therein an abnormality diagnosis program for causing a computer to perform abnormality diagnosis related to a diagnosis target system using a pattern recognition method,
Acquiring diagnostic target data including parameter values of a plurality of items from the diagnostic target system,
Determining the extraction condition using the diagnosis target data and condition setting information for determining the extraction condition,
Extracting the training data from the source data containing multiple datasets,
Creating learning information used in the pattern recognition method from the learning data,
Based on the learning information and a diagnosis threshold value according to the number of extracted data sets extracted as the learning data, a step of determining whether or not the diagnosis target data is abnormal,
To the computer,
Each of the plurality of data sets includes parameter values of the plurality of items when the system to be diagnosed is in a normal state,
In the extracting step, of the plurality of data sets included in the extraction source data, a group of data sets satisfying the extraction condition is extracted as the learning data,
A recording medium recording an abnormality diagnosis program.
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