JP2020149181A - Data classification device - Google Patents

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Abstract

To provide a data classification device which can visualize a relation between a state of a plant and an evaluation index in consideration of qualitative information of the plant and allows the relation to be used for operation guidance.SOLUTION: The data classification device of this invention has: an operation data database in which operation data of a plant is stored; an evaluation index database in which an evaluation index of the plant is stored; a qualitative data database in which qualitative data about the plant is stored; data classification means which uses a data clustering technique to classify operation data into a category and associates the category, the evaluation index, and the qualitative data with each other and learns relations between them; and classification result display means which displays a result of learning in the data classification means in a three-dimensional graph.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、温度、圧力、流量などの運転データを分類するデータ分類装置に関する。 The present invention relates to a data classification device that classifies operating data such as temperature, pressure, and flow rate.

発電プラントや化学プラントなどには、プラントの監視や制御を目的として、温度計、圧力計、流量計などの多くのセンサーが設置されている。近年、これらのセンサーの計測データを活用し、プラントの運用効率やプラントで生産する製品の収率などを向上させたいという要求が高まっている。 Many sensors such as thermometers, pressure gauges, and flow meters are installed in power plants and chemical plants for the purpose of plant monitoring and control. In recent years, there has been an increasing demand for improving the operational efficiency of plants and the yield of products produced in plants by utilizing the measurement data of these sensors.

プラントの運用効率や製品の収率などの評価指標を向上させるためには、プラントの状態と評価指標との関係をモデル化する必要がある。 In order to improve evaluation indexes such as plant operation efficiency and product yield, it is necessary to model the relationship between the plant condition and the evaluation index.

こうした本技術分野の背景技術として、例えば、特開2018−49314号公報(特許文献1)がある。この特許文献1には、運転データを類似度に応じたカテゴリーに分類するデータ分類部と、運転データの値からカテゴリーの評価指標を計算する評価指標計算部と、各カテゴリーに含まれる運転データから、カテゴリー毎に運転データの代表値を計算し、運転データの代表値の類似度に応じて、各カテゴリーの識別情報を2次元にマッピングし、そのカテゴリーの識別情報を第1の軸及び第2の軸からなる平面に表すと共に、評価指標計算部で求めたカテゴリーの評価指標を第3の軸に表した3次元の画像データを生成する分類結果表示処理部と、を備えるプラントデータ表示処理装置が記載されている(要約参照)。 As a background technique in this technical field, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-49314 (Patent Document 1) is available. In Patent Document 1, a data classification unit that classifies operation data into categories according to the degree of similarity, an evaluation index calculation unit that calculates an evaluation index of a category from the value of operation data, and an operation data included in each category are used. , The representative value of the operation data is calculated for each category, the identification information of each category is mapped two-dimensionally according to the similarity of the representative value of the operation data, and the identification information of the category is the first axis and the second. A plant data display processing device including a classification result display processing unit that generates three-dimensional image data in which the evaluation index of the category obtained by the evaluation index calculation unit is represented on the third axis while being represented on a plane consisting of the axes of. Is described (see summary).

特開2018−49314号公報JP-A-2018-49314

特許文献1には、プラントの状態と評価指標との関係を可視化することが記載されている。 Patent Document 1 describes to visualize the relationship between the state of the plant and the evaluation index.

しかし、特許文献1には、評価指標の変動と連動して変化するものではない、プラントの定性的な情報を加味して、プラントの状態と評価指標との関係を可視化することについては記載されていない。 However, Patent Document 1 describes that the relationship between the state of the plant and the evaluation index is visualized by adding qualitative information of the plant, which does not change in conjunction with the fluctuation of the evaluation index. Not.

そこで、本発明は、プラントの定性的な情報を加味して、プラントの状態と評価指標との関係を可視化し、運転ガイダンスに活用できるデータ分類装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a data classification device that can be used for operation guidance by visualizing the relationship between the state of the plant and the evaluation index by adding qualitative information of the plant.

上記課題を解決するため、本発明のデータ分類装置は、プラントの運転データを格納する運転データデータベースと、プラントの評価指標を格納する評価指標データベースと、プラントに関する定性データを格納する定性データデータベースと、運転データを、データクラスタリング技術を使用して、カテゴリーに分類し、分類されたカテゴリーと評価指標及び定性データとを紐付けて、これらの関係を学習するデータ分類手段と、データ分類手段にて学習された結果を3次元グラフに表示する分類結果表示手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the data classification device of the present invention includes an operation data database that stores plant operation data, an evaluation index database that stores plant evaluation indexes, and a qualitative data database that stores qualitative data related to the plant. , Operation data is classified into categories using data clustering technology, and the classified categories are associated with evaluation indexes and qualitative data, and the data classification means for learning these relationships and the data classification means It is characterized by having a classification result display means for displaying the learned result on a three-dimensional graph.

本発明によれば、プラントの定性的な情報を加味して、プラントの状態と評価指標との関係を可視化し、運転ガイダンスに活用できるデータ分類装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a data classification device that can be used for operation guidance by visualizing the relationship between the state of the plant and the evaluation index by adding qualitative information of the plant.

なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、下記の実施例の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the explanation of the following examples.

特許文献1に記載されたカテゴリー番号と評価指標との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the category number described in Patent Document 1 and an evaluation index. 本実施例に記載するデータ分類装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the data classification apparatus described in this Example. 本実施例に記載するカテゴリー番号と評価指標との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the category number described in this Example, and an evaluation index. 本実施例に記載するプラントの系統図である。It is a system diagram of the plant described in this Example. 運転データデータベースに格納される運転データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation data stored in the operation data database. 評価指標データベースに格納される評価指標を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the evaluation index stored in the evaluation index database. 定性データデータベースに格納される定性データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the qualitative data stored in a qualitative data database. 時系列データに変換された定性データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the qualitative data converted into the time series data. 適応共鳴理論(ART)を使用する運転データの分類方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the classification method of the operation data using the adaptive resonance theory (ART). ARTにて2次元の運転データを分類した場合の模式図である。It is a schematic diagram when two-dimensional operation data is classified by ART. 定性データを加味して2次元の運転データを分類した場合の模式図である。It is a schematic diagram in the case of classifying two-dimensional operation data in consideration of qualitative data. データ分類アルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the data classification algorithm. 定性データを加味して分類されたカテゴリー番号と評価指標との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the category number classified by taking qualitative data into consideration, and the evaluation index. 実施例2に記載するデータ分類装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the data classification apparatus described in Example 2. 定性データを加味して2次元の運転データを分類したものに、未学習データを合わせて示す模式図である。It is a schematic diagram which shows unlearned data together with the classification of two-dimensional operation data in consideration of qualitative data. 定性データを加味して分類されたカテゴリー番号と評価指標との関係に、推定結果を合わせて示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result together with the relationship between the category number classified by taking qualitative data into consideration, and the evaluation index.

以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、同一又は類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or similar configurations are designated by the same reference numerals, and when the explanations are duplicated, the explanations may be omitted.

まず、本発明の実施例を説明する前に、特許文献1に記載されたグラフについて説明する。 First, before explaining the embodiment of the present invention, the graph described in Patent Document 1 will be described.

図1は、特許文献1に記載されたカテゴリー番号と評価指標との関係を示すグラフである。 FIG. 1 is a graph showing the relationship between the category number described in Patent Document 1 and the evaluation index.

このグラフのZ軸は、評価指標であり、グラフ上に表示された番号は、カテゴリー番号を示す。図1では、カテゴリー番号1の場合に評価指標が高く、カテゴリー番号3、5、8の場合に評価指標が低いことを示す。また、XY平面上の位置は、カテゴリー番号の間の位置関係を示すため、例えば、カテゴリー番号5はカテゴリー番号8に近く、カテゴリー番号1やカテゴリー番号7はカテゴリー番号8に遠いことが視覚的に確認される。 The Z axis of this graph is an evaluation index, and the number displayed on the graph indicates a category number. In FIG. 1, it is shown that the evaluation index is high in the case of category number 1, and the evaluation index is low in the case of category numbers 3, 5, and 8. Further, since the position on the XY plane indicates the positional relationship between the category numbers, for example, it is visually that category number 5 is close to category number 8 and category number 1 and category number 7 are far from category number 8. It is confirmed.

このため、これらの情報を使用することにより、例えば、現在のプラントの状態がカテゴリー番号3であった場合、評価指標が高く、かつ、位置が近いカテゴリー番号1をめざせば良いなどの、運転ガイダンスに活用できる。 Therefore, by using this information, for example, when the current state of the plant is category number 3, it is sufficient to aim for category number 1 which has a high evaluation index and is close to the position. Can be used for.

しかし、このように運転ガイダンスに活用する場合、例えば、評価指標が同じ程度に低くなった場合であっても、その原因は、原料の組成が変化した影響や機器の性能が劣化した影響など、プラントの定性的な影響も考えられる場合がある。このようなプラントの定性的な影響(情報)は、評価指標の変動と連動して変化するものではなく、このグラフに単純に情報を付加することができない。 However, when it is used for operation guidance in this way, for example, even if the evaluation index is lowered to the same extent, the cause is the effect of changes in the composition of raw materials or the effect of deterioration of equipment performance. Qualitative effects of the plant may also be considered. The qualitative impact (information) of such a plant does not change in conjunction with the fluctuation of the evaluation index, and information cannot be simply added to this graph.

そこで、本実施例に記載するデータ分類装置は、こうしたプラントの定性的な影響(情報)を加味して、プラントの状態と評価指標との関係を可視化し、運転ガイダンスに活用するものである。 Therefore, the data classification device described in this embodiment takes into consideration the qualitative influence (information) of such a plant, visualizes the relationship between the state of the plant and the evaluation index, and utilizes it for operation guidance.

図2は、本実施例に記載するデータ分類装置を示す説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a data classification device described in this embodiment.

本実施例に記載するデータ分類装置は、運転データデータベース3、評価指標データベース4、定性データデータベース5、データ分類手段6、分類結果表示手段7を有する。なお、以下「データベース」を「DB」と称して説明する。 The data classification device described in this embodiment includes an operation data database 3, an evaluation index database 4, a qualitative data database 5, a data classification means 6, and a classification result display means 7. In the following, the "database" will be referred to as a "DB".

そして、本実施例に記載するデータ分類装置には、プラント1、制御装置2が接続される。さらに、データ分類装置、プラント1、制御装置2は、プラント制御システムを構成する。 Then, the plant 1 and the control device 2 are connected to the data classification device described in this embodiment. Further, the data classification device, the plant 1, and the control device 2 constitute a plant control system.

プラント1は、機器、機器を接続する配管、バルブなどを有する。また、プラント1の状態を監視及び制御するため、温度計、圧力計及び流量計などのセンサーが設置される。 The plant 1 has equipment, pipes connecting the equipment, valves, and the like. Further, in order to monitor and control the state of the plant 1, sensors such as a thermometer, a pressure gauge and a flow meter are installed.

制御装置2は、プラント1に設置される温度計、圧力計及び流量計などのセンサーが計測する温度、圧力及び流量などの計測データを使用して、プラント1の状態を監視及び制御する。そして、これら計測データを使用して、バルブの開度などの操作量を決定し、プラント1を監視及び制御する。 The control device 2 monitors and controls the state of the plant 1 by using measurement data such as temperature, pressure and flow rate measured by sensors such as a thermometer, a pressure gauge and a flow meter installed in the plant 1. Then, using these measurement data, the operation amount such as the opening degree of the valve is determined, and the plant 1 is monitored and controlled.

運転データDB3には、プラント1から計測される温度、圧力及び流量などの計測データ、バルブの開度などの操作量データ、制御のための設定値データが、時系列データとして格納される。なお、以下「計測データ、操作量データ、設定値データ」を「運転データ」と称して説明する。そして、この運転データは、プラント1の状態を示す。つまり、運転データDB3は、プラント1の運転データを格納する。 The operation data DB 3 stores measurement data such as temperature, pressure and flow rate measured from the plant 1, operation amount data such as valve opening degree, and set value data for control as time series data. In addition, "measurement data, operation amount data, set value data" will be referred to as "operation data" below. Then, this operation data shows the state of the plant 1. That is, the operation data DB 3 stores the operation data of the plant 1.

評価指標DB4には、プラント1の性能評価を示す評価指標が格納される。本実施例では、プラント1の性能評価として、制御装置2にて求められるプラント1の運用効率(以下、「プラント効率」と称して説明する)が格納される。なお、このプラント効率(評価指標)は、運転データDB3に格納される運転データから求めても良い。また、例えば、原料の組成や機器の性能などをオフライン分析し、その分析結果を評価指標として格納しても良い。 The evaluation index DB 4 stores an evaluation index indicating the performance evaluation of the plant 1. In this embodiment, as the performance evaluation of the plant 1, the operational efficiency of the plant 1 (hereinafter, referred to as “plant efficiency”) required by the control device 2 is stored. The plant efficiency (evaluation index) may be obtained from the operation data stored in the operation data DB3. Further, for example, the composition of raw materials, the performance of equipment, and the like may be analyzed offline, and the analysis result may be stored as an evaluation index.

定性データDB5には、プラント1に関して、定性データ(数値にならないプラント1の定性的な情報)が格納される。本実施例では、定性データとして、プラント1の点検により取得される「バルブA不良」や「反応器R4劣化」などの情報(点検データ)が格納される。 The qualitative data DB 5 stores qualitative data (qualitative information of the plant 1 that does not become a numerical value) with respect to the plant 1. In this embodiment, as qualitative data, information (inspection data) such as "valve A failure" and "reactor R4 deterioration" acquired by the inspection of the plant 1 is stored.

データ分類手段6は、運転データDB3に格納される運転データ、評価指標DB4に格納されるプラント効率、定性データDB6に格納される点検データの関係を学習する。具体的には、多次元の運転データを、データクラスタリング技術を使用してカテゴリーに分類し、分類されたカテゴリーと、プラント効率(評価指標)及び点検データ(定性データ)と、を紐付けて、これらの関係を学習する。 The data classification means 6 learns the relationship between the operation data stored in the operation data DB 3, the plant efficiency stored in the evaluation index DB 4, and the inspection data stored in the qualitative data DB 6. Specifically, multidimensional operation data is classified into categories using data clustering technology, and the classified categories are linked with plant efficiency (evaluation index) and inspection data (qualitative data). Learn these relationships.

分類結果表示手段7は、データ分類手段6にて分類した結果(学習された結果)を、3次元グラフにて表示する。 The classification result display means 7 displays the result (learned result) classified by the data classification means 6 in a three-dimensional graph.

図3は、本実施例に記載するカテゴリー番号と評価指標との関係を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the category number described in this embodiment and the evaluation index.

この3次元グラフの各軸は、図1と同様であり、Z軸が評価指標(本実施例ではプラント効率)であり、XY平面が運転データを分類したカテゴリーの位置関係を示す平面である。 Each axis of this three-dimensional graph is the same as in FIG. 1, the Z axis is an evaluation index (plant efficiency in this embodiment), and the XY plane is a plane showing the positional relationship of the categories in which the operation data is classified.

ただし、図1では、各カテゴリーの代表値には、凡例として、カテゴリー番号が表示されたが、本実施例では、カテゴリー番号に加え、「バルブA不良」や「反応器R4劣化」などの点検データ(定性データ)が表示される。なお、各カテゴリーの代表値とは、そのカテゴリーに含まれる運転データの平均値や加重平均(重心)である。 However, in FIG. 1, the category number is displayed as a legend in the representative value of each category, but in this embodiment, in addition to the category number, inspections such as "valve A failure" and "reactor R4 deterioration" are performed. Data (qualitative data) is displayed. The representative value of each category is the average value or weighted average (center of gravity) of the operation data included in the category.

つまり、本実施例で示した3次元グラフは、所定の軸(例えば、Z軸)が、評価指標(プラント効率)を示し、他の2軸(例えば、XY平面)が、分類されたカテゴリーの代表値を示したグラフであり、プロットされた各点の凡例には、カテゴリー番号及びそのカテゴリー番号の定性データ(点検データ)が示される。 That is, in the three-dimensional graph shown in this embodiment, the predetermined axis (for example, the Z axis) indicates the evaluation index (plant efficiency), and the other two axes (for example, the XY plane) are in the classified category. It is a graph showing representative values, and the category number and the qualitative data (inspection data) of the category number are shown in the legend of each plotted point.

このように、本実施例では、例えば、カテゴリー番号3、5、8の場合、プラント効率が低下しているという情報と共に、その原因となるプラント1の定性的な情報(「バルブA不良」や「反応器R4劣化」などの点検データ)も表示される。これにより、運転ガイダンスに有用な情報を可視化することができる。 As described above, in the present embodiment, for example, in the case of category numbers 3, 5 and 8, the information that the plant efficiency is lowered and the qualitative information of the plant 1 that causes the information (“valve A defect” and Inspection data such as "reactor R4 deterioration") is also displayed. This makes it possible to visualize information useful for driving guidance.

図4は、本実施例に記載するプラントの系統図である。 FIG. 4 is a system diagram of the plant described in this embodiment.

この系統図は、例えば、系統図作成用CAD(computer aided design)ソフトで作成される電子ファイルであり、系統図には、機器、機器を接続する配管、バルブ、温度計、圧力計及び流量計などのセンサー(計測機器)が記載される。 This system diagram is, for example, an electronic file created by CAD (computer aided design) software for creating a system diagram, and the system diagram includes equipment, pipes connecting the equipment, valves, thermometers, pressure gauges, and flow meters. Sensors (measuring equipment) such as are described.

系統図は、配管計装線図、又は、P&ID(Piping & Instrument Flow Diagram)とも呼称される。系統図には、機器、機器を接続する配管、バルブ、計測機器などの情報が記載される。なお、図4において、計測機器にはF1、P1、T1などのタグが付されている。本実施例では、Fが流量計、Pが圧力計、Tが温度計を示す。また、Rは反応器を示す。なお、本実施例では、28個の計測機器、4つの反応器(R1〜R4)、3つのバルブ(A〜C)が設置されている。 The system diagram is also referred to as a piping instrumentation diagram or a P & ID (Piping & Instrument Flow Diagram). Information on equipment, pipes connecting equipment, valves, measuring equipment, etc. is described in the system diagram. In FIG. 4, the measuring device is tagged with F1, P1, T1, or the like. In this embodiment, F is a flow meter, P is a pressure gauge, and T is a thermometer. In addition, R indicates a reactor. In this embodiment, 28 measuring instruments, four reactors (R1 to R4), and three valves (A to C) are installed.

図5は、運転データデータベースに格納される運転データを示す説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing operation data stored in the operation data database.

運転データDB3に格納される運転データは、時刻毎の流量、圧力、温度の時系列データである。本実施例では、反応器R1の入口流量T1、反応器R1の入口圧力P1、反応器R1の入口流量F1など、プラント1の系統図(図4参照)の各部位(28個の計測機器)にて計測される計測データ(運転データ)が、例えば、1分間隔で格納される。 The operation data stored in the operation data DB 3 is time-series data of flow rate, pressure, and temperature for each time. In this embodiment, each part (28 measuring instruments) of the system diagram (see FIG. 4) of the plant 1, such as the inlet flow rate T1 of the reactor R1, the inlet pressure P1 of the reactor R1, and the inlet flow rate F1 of the reactor R1). The measurement data (operation data) measured in is stored, for example, at 1-minute intervals.

図6は、評価指標データベースに格納される評価指標を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an evaluation index stored in the evaluation index database.

評価指標DB4には、評価指標としてプラント1の性能評価を示すプラント効率が格納される。本実施例では、制御装置2にて求められる時刻毎(例えば、1分間隔)のプラント効率が時系列データとして格納される。なお、本実施例では、プラント効率と運転データとは別々に記録されるが、図5に示す運転データに、プラント効率が記録されても良い。 The evaluation index DB 4 stores the plant efficiency indicating the performance evaluation of the plant 1 as an evaluation index. In this embodiment, the plant efficiency for each time (for example, 1 minute interval) required by the control device 2 is stored as time series data. In this embodiment, the plant efficiency and the operation data are recorded separately, but the plant efficiency may be recorded in the operation data shown in FIG.

図7は、定性データデータベースに格納される定性データを示す説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing qualitative data stored in the qualitative data database.

定性データDB5には、プラント1の定性的な情報として定性データが格納される。本実施例では、定性データとして、プラント1の点検により取得される「バルブA不良」や「反応器R4劣化」などの点検データが格納される。そして、本実施例では、点検によりバルブA不良や反応器R4劣化が確認された時刻(開始時刻)とその対策が終了した時刻(終了時刻)が格納される。 The qualitative data DB 5 stores qualitative data as qualitative information of the plant 1. In this embodiment, as qualitative data, inspection data such as "valve A defect" and "reactor R4 deterioration" acquired by the inspection of the plant 1 are stored. Then, in this embodiment, the time (start time) at which the valve A defect or the reactor R4 deterioration is confirmed by the inspection and the time (end time) at which the countermeasure is completed are stored.

ただし、データ分類手段6に、これら計測データ(運転データ)、プラント効率(評価指標)、点検データ(定性データ)を、入力する場合、点検データ(定性データ)を、図5に示す計測データ(運転データ)や図6に示すプラント効率(評価指標)のように、時刻毎のデータフォーマットに変換する必要がある。このため、この点検データ(定性データ)を時系列データに変換する。 However, when these measurement data (operation data), plant efficiency (evaluation index), and inspection data (qualitative data) are input to the data classification means 6, the inspection data (qualitative data) is input to the measurement data shown in FIG. It is necessary to convert to a data format for each time, such as (operation data) and plant efficiency (evaluation index) shown in FIG. Therefore, this inspection data (qualitative data) is converted into time series data.

図8は、時系列データに変換された定性データを示す説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing qualitative data converted into time series data.

本実施例では、例えば、「バルブA不良」の場合については、2018/3/10 10:01:00〜2018/3/10 15:15:00は「バルブA不良」が格納され、2018/3/10 15:16:00〜2018/4/1 20:00:00は「正常」が格納される。このように、点検データ(定性データ)も、計測データ(運転データ)やプラント効率(評価指標)と同様に、これらと同一の時刻毎(例えば、1分間隔)の時系列データとして格納される。 In this embodiment, for example, in the case of "valve A defective", "valve A defective" is stored from 10:01: 00 to 2018/3/10 15:15: 00, 2018/ "Normal" is stored from 3/10 15:16: 00 to 2018/4/1 20:00. In this way, the inspection data (qualitative data) is also stored as time-series data at the same time (for example, 1 minute interval) as the measurement data (operation data) and the plant efficiency (evaluation index). ..

なお、本実施例では、定性データとして点検データを使用するが、原料の生産地など、原料の組成を表す情報を定性データとして使用しても良い。 In this embodiment, the inspection data is used as the qualitative data, but information indicating the composition of the raw material such as the production area of the raw material may be used as the qualitative data.

次に、データ分類手段6について説明する。データ分類手段6では、教師データを有する学習型のデータクラスタリング技術を使用して、多次元の運転データとプラント効率及び点検データとの関係を学習する。この学習アルゴリズムを説明する前に、前提となるデータクラスタリング技術について説明する。 Next, the data classification means 6 will be described. In the data classification means 6, a learning type data clustering technique having teacher data is used to learn the relationship between multidimensional operation data and plant efficiency and inspection data. Before explaining this learning algorithm, a prerequisite data clustering technique will be described.

本実施例では、データクラスタリング技術として、教師なし学習の1つである適応共鳴理論(Adaptive Resonance Theory:ART)を使用する。なお、データクラスタリング技術として、ARTに限定されるものではなく、他のデータクラスタリング技術を使用しても良い。 In this embodiment, Adaptive Resonance Theory (ART), which is one of unsupervised learning, is used as a data clustering technique. The data clustering technique is not limited to ART, and other data clustering techniques may be used.

ARTは、人間のパターン認識アルゴリズムを模擬したモデルであり、多次元のデータをその類似度に基づいて、複数のカテゴリーに分類することができる。ARTの構成については、公知であるため説明を割愛し、ARTを使用するデータの分類方法について説明する。 ART is a model that simulates a human pattern recognition algorithm, and multidimensional data can be classified into a plurality of categories based on their similarity. Since the structure of ART is known, the description thereof will be omitted, and the method of classifying data using ART will be described.

図9は、適応共鳴理論(ART)を使用する運転データの分類方法を示す説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of classifying operation data using adaptive resonance theory (ART).

図9上図は、横軸に時刻、縦軸に運転データを示す。また、図9下図は、横軸に時刻、縦軸にカテゴリー番号(プラント1の状態)を示す。 In the upper figure of FIG. 9, the horizontal axis shows the time and the vertical axis shows the operation data. Further, in the lower figure of FIG. 9, the horizontal axis shows the time and the vertical axis shows the category number (state of plant 1).

一般に、ARTに入力する運転データは、4次元以上のデータであるが、ここでは、データを単純化し、図9上図に示す2次元の時系列データ(データ1及びデータ2)を分類する場合について説明する。この時刻毎の運転データは、データ1及びデータ2の2次元の時系列データ(入力データ)となる。なお、ここでは、説明の都合上、図9上図には、データ1及びデータ2の2つ運転データが記載されているが、本実施例では、28個の計測機器にて計測される計測データ(運転データ)を有するため、データ1〜データ28の運転データが記載されることになる。つまり、28個の運転データ(28個の計測機器が計測する計測データ(運転データ)に対応)が、入力データとして、ARTに入力される。 Generally, the operation data to be input to the ART is four-dimensional or more data, but here, when the data is simplified and the two-dimensional time series data (data 1 and data 2) shown in the upper figure of FIG. 9 are classified. Will be described. The operation data for each time is two-dimensional time series data (input data) of data 1 and data 2. Here, for convenience of explanation, two operation data of data 1 and data 2 are shown in the upper figure of FIG. 9, but in this embodiment, the measurement is measured by 28 measuring devices. Since it has data (operation data), the operation data of data 1 to data 28 will be described. That is, 28 operation data (corresponding to the measurement data (operation data) measured by the 28 measuring devices) are input to the ART as input data.

この2次元の時系列データ(運転データ)を、データ分類手段6としてのARTに入力すると、例えば、データ1の値が大きく、かつ、データ2の値が小さい領域1のデータは、あるカテゴリー(カテゴリー1)に分類される(図9下図参照)。また、領域2のデータは、領域1のデータと、データ1とデータ2との関係が異なるため、別のカテゴリー(カテゴリー2)に分類される(図9下図参照)。同様に、領域3のデータ、領域4のデータは、それぞれ別のカテゴリーに分類される。 When this two-dimensional time series data (operation data) is input to the ART as the data classification means 6, for example, the data in the region 1 in which the value of the data 1 is large and the value of the data 2 is small is in a certain category ( It is classified into category 1) (see the figure below in Fig. 9). Further, the data in the area 2 is classified into another category (category 2) because the relationship between the data in the area 1 and the data 1 and the data 2 is different (see the figure below in FIG. 9). Similarly, the data in the area 3 and the data in the area 4 are classified into different categories.

このように、ARTは、入力データを類似度に基づいて、時系列に、複数のカテゴリーに分類する。なお、本実施例では、カテゴリーの分類に際して、カテゴリー番号(数字)を使用するが、番号(数字)に限定されるものではない。なお、図9下図における「〇」は、各カテゴリーにおける時刻毎(例えば、1分間隔)のプラント1の状態を示す。 In this way, ART classifies the input data into a plurality of categories in chronological order based on the similarity. In this embodiment, the category number (number) is used when classifying the categories, but the category number is not limited to the number (number). In addition, "○" in the lower figure of FIG. 9 indicates the state of the plant 1 for each time (for example, 1 minute interval) in each category.

ただし、ARTは、教師なし学習型のアルゴリズムであるため、運転データ、評価指標、定性データのこれら3つ関係を学習することは困難である。 However, since ART is an unsupervised learning type algorithm, it is difficult to learn these three relationships of driving data, evaluation index, and qualitative data.

そこで、本実施例では、更に、教師あり学習型のアルゴリズムを使用する。本実施例で使用する学習アルゴリズムを示す前に、学習アルゴリズムの考え方について、図10及び図11を使用して説明する。 Therefore, in this embodiment, a supervised learning algorithm is further used. Before showing the learning algorithm used in this embodiment, the concept of the learning algorithm will be described with reference to FIGS. 10 and 11.

図10は、ARTにて2次元の運転データを分類した場合の模式図である。 FIG. 10 is a schematic diagram when two-dimensional operation data is classified by ART.

図10においては、各点が運転データを示し、運転データの色の濃淡が評価指標を示す。色が濃い程、評価指標(プラント効率)が低く、色が淡い程、評価指標(プラント効率)が高いことを示す。 In FIG. 10, each point indicates the operation data, and the shade of color of the operation data indicates the evaluation index. The darker the color, the lower the evaluation index (plant efficiency), and the lighter the color, the higher the evaluation index (plant efficiency).

図10では、運転データが4つのカテゴリーに分類される。ただし、各カテゴリーに分類された運転データには、評価指標が高いものと評価指標が低いものとが混在しており、カテゴリーと評価指標との対応付けをすることができない。また、カテゴリー番号1に含まれる運転データには、異常Aのデータと異常Bのデータとが含まれており、カテゴリーと定性データ(点検データ)との対応付けをすることができない。なお、ここで「異常A」や「異常B」は、点検データの種類であり、「バルブA不良」や「反応器R4劣化」などを示すものである。 In FIG. 10, the operation data is classified into four categories. However, the operation data classified into each category contains a mixture of high evaluation index and low evaluation index, and it is not possible to associate the category with the evaluation index. Further, the operation data included in the category number 1 includes the data of the abnormality A and the data of the abnormality B, and the category and the qualitative data (inspection data) cannot be associated with each other. Here, "abnormality A" and "abnormality B" are types of inspection data, and indicate "valve A failure", "reactor R4 deterioration", and the like.

そこで、本実施例では、カテゴリーの範囲(大きさ:後述の警戒係数で調整)を小さくし、1つのカテゴリーに含まれる運転データを少なくし、評価指標の範囲(後述のバラつき度)を一定値以下とし、ある定性データの割合(後述のマッチング度)を一定値以上とするように分類する。なお、「評価指標の範囲を一定値以下とする」とは、評価指標の範囲を一定の割合以下とすることであり、「ある定性データの割合を一定値以上」とは、例えば、あるカテゴリーに含まれる異常A(例えば、最も割合が高い異常)の割合を一定値以上とすることである。 Therefore, in this embodiment, the range of categories (size: adjusted by the caution coefficient described later) is reduced, the driving data included in one category is reduced, and the range of evaluation indexes (degree of variation described later) is set to a constant value. Below, the ratio of certain qualitative data (matching degree described later) is classified so as to be a certain value or more. In addition, "the range of the evaluation index is set to a certain value or less" means that the range of the evaluation index is set to a certain ratio or less, and "the ratio of a certain qualitative data is set to a certain value or more" means, for example, a certain category. The ratio of the abnormality A (for example, the abnormality having the highest ratio) contained in is set to a certain value or more.

つまり、本実施例では、データ分類手段6は、各カテゴリーに分類された運転データに紐付く定性データのうち、最も割合が高い定性データの割合を一定値以上とし、各カテゴリーに分類された運転データに紐付く評価指標の範囲を一定値以下とするように、分類する。 That is, in this embodiment, the data classification means 6 sets the ratio of the qualitative data having the highest ratio among the qualitative data associated with the operation data classified into each category to a certain value or more, and the operation is classified into each category. Classify so that the range of evaluation indexes associated with the data is below a certain value.

図11は、定性データを加味して2次元の運転データを分類した場合の模式図である。 FIG. 11 is a schematic diagram when two-dimensional operation data is classified in consideration of qualitative data.

図11においても、各点が運転データを示し、運転データの色の濃淡が評価指標を示す。色が濃い程、評価指標(プラント効率)が低く、色が淡い程、評価指標(プラント効率)が高いことを示す。 Also in FIG. 11, each point indicates the operation data, and the shade of color of the operation data indicates the evaluation index. The darker the color, the lower the evaluation index (plant efficiency), and the lighter the color, the higher the evaluation index (plant efficiency).

図11では、運転データが8つのカテゴリーに分類される。図11に示す1つのカテゴリーに含まれる運転データは、図10に示す1つのカテゴリーに含まれる運転データよりも少なくなっている。その結果、各カテゴリーに分類される運転データの評価指標のバラつきは小さくなる。例えば、図10のカテゴリー番号1には、評価指標が低いものから高いものまで混在しているが、図11では、図10のカテゴリー番号1に含まれる運転データが、カテゴリー番号1、2、8の3つのカテゴリーに分類され、カテゴリー番号1が、評価指標が比較的低いカテゴリー、カテゴリー番号2が、評価指標が中程度のカテゴリー、カテゴリー番号8が、評価指標が比較的高いカテゴリーとなっている。 In FIG. 11, the operation data is classified into eight categories. The operation data included in one category shown in FIG. 11 is less than the operation data included in one category shown in FIG. As a result, the variation in the evaluation index of the driving data classified into each category becomes small. For example, category number 1 in FIG. 10 is a mixture of low to high evaluation indexes, but in FIG. 11, the operation data included in category number 1 in FIG. 10 is classified into category numbers 1, 2, and 8. Category number 1 is a category with a relatively low evaluation index, category number 2 is a category with a medium evaluation index, and category number 8 is a category with a relatively high evaluation index. ..

また、図10のカテゴリー番号1には、異常Aのデータと異常Bのデータとが混在しているが、図11では、図10のカテゴリー番号1に含まれる運転データが、カテゴリー番号1、2、8の3つのカテゴリーに分類されるため、カテゴリー番号1には、異常Aの運転データのみが含まれ、カテゴリー番号8には、異常Bの運転データのみが含まれる。これにより、例えば、カテゴリー番号1に分類される運転データは「評価指標が低く、異常Aであった運転データ」のように、運転データと評価指標及び定性データとを紐付けることができる。つまり、運転データ、評価指標、定性データの関係を学習することができることになる。 Further, in the category number 1 of FIG. 10, the data of the abnormality A and the data of the abnormality B are mixed, but in FIG. 11, the operation data included in the category number 1 of FIG. 10 is the category numbers 1 and 2. , 8 is classified into three categories, so that the category number 1 contains only the operation data of the abnormality A, and the category number 8 contains only the operation data of the abnormality B. As a result, for example, the driving data classified into category number 1 can be associated with the driving data, the evaluation index, and the qualitative data, such as "driving data having a low evaluation index and an abnormality A". That is, it is possible to learn the relationship between driving data, evaluation index, and qualitative data.

ここで、このような分類を可能とするデータ分類アルゴリズムの詳細を説明する。 Here, the details of the data classification algorithm that enables such classification will be described.

図12は、データ分類アルゴリズムを示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing a data classification algorithm.

ステップ1では、運転データDB3、評価指標DB4、定性データDB5から、運転データ、評価指標、定性データを読み込む。これらのデータは、図5、図6、図8に示したように時刻毎の時系列データであるため、ある時刻の運転データと評価指標及び定性データとの関係が示される。 In step 1, the operation data, the evaluation index, and the qualitative data are read from the operation data DB3, the evaluation index DB4, and the qualitative data DB5. Since these data are time-series data for each time as shown in FIGS. 5, 6 and 8, the relationship between the operation data at a certain time and the evaluation index and the qualitative data is shown.

ステップ2では、各カテゴリー(jとする)の警戒係数pを設定する。ここで、警戒係数pは、カテゴリーの範囲を決定するパラメータであり、0〜1の間の値をとる。1に近ければ近いほど、カテゴリーの範囲は小さくなり、0に近ければ近いほど、カテゴリーの範囲は大きくなる。本実施例では、カテゴリーj毎に警戒係数pを設定し、カテゴリーjの範囲を調整する。なお、警戒係数pは、オペレータが初期値として設定する。 In step 2, setting a warning coefficient p j for each category (a j). Here, vigilance coefficient p j is a parameter which determines the range of categories, takes a value between 0 and 1. The closer it is to 1, the smaller the category range, and the closer it is to 0, the larger the category range. In this embodiment, the alert coefficient pj is set for each category j, and the range of the category j is adjusted. The alert coefficient pj is set by the operator as an initial value.

ステップ3では、ステップ2にて設定される警戒係数pを使用し、図9に示すART(データクラスタリング技術)を使用して、運転データを各カテゴリーに分類する。 In step 3, using the alert coefficient p j that is set in step 2, using the ART (cluster analysis techniques) shown in FIG. 9, classifies the operation data to each category.

ステップ4では、各カテゴリーに分類された運転データについて、定性データのマッチング度、及び/又は、評価指標のバラつき度を計算する。 In step 4, the degree of matching of qualitative data and / or the degree of variation in the evaluation index are calculated for the operation data classified into each category.

カテゴリーjにおける定性データのマッチング度Mjは、式(1)で定義され、式(1)から求められる。 Matching degree M j qualitative data in category j is defined by Equation (1) it is determined from equation (1).

Mj=Nm/Nj (1)
ここで、Nmは、運転データ(Nj)中で、最も多数の(最も割合が高い)定性データの数、Njは、カテゴリーjの運転データ数である。
M j = Nm / N j (1)
Here, N m is the number of the largest number (highest proportion) of qualitative data in the operation data (N j ), and N j is the number of operation data of the category j.

例えば、カテゴリーjに分類される運転データ数が100(Nj)であり、この内、異常Aであった運転データ数が70(Nm)、正常であった運転データ数が25、異常Bであった運転データ数が5であった場合、最も割合が高い定性データは、異常Aであるため、定性データの数は70となり、定性データのマッチング度Mjは0.7となる。 For example, the number of operation data classified into category j is 100 (N j ), of which the number of operation data that was abnormal A is 70 (Nm), the number of normal operation data is 25, and the abnormality B. When the number of operating data is 5, the qualitative data having the highest ratio is anomaly A, so the number of qualitative data is 70, and the matching degree M j of the qualitative data is 0.7.

また、評価指標のバラつき度Vjは、評価指標をZとすると、評価指標のバラつき度Vjは、カテゴリーjに分類される評価指標Zの最大値−最小値(以下、「レンジ」と称して説明する)から求められる。 Further, variation of V j of metrics, the metrics and Z, variation of V j of metrics, the maximum value of the evaluation index Z which is categorized j - minimum (hereinafter referred to as "range" Will be explained).

例えば、カテゴリーjに分類される運転データの評価指標(プラント効率)Zの最大値を0.954、評価指標(プラント効率)Zの最小値を0.941とすると、評価指標のバラつき度Vjは0.013となる。 For example, if the maximum value of the evaluation index (plant efficiency) Z of the operation data classified into the category j is 0.954 and the minimum value of the evaluation index (plant efficiency) Z is 0.941, the degree of variation V j of the evaluation index is 0.013. ..

ステップ5では、カテゴリーj毎にステップ4で求められるMj及びVjと、設定される閾値(設定値)と、を比較し、条件を満足するか否かを判定する。 In step 5, M j and V j obtained in step 4 for each category j are compared with the set threshold value (set value), and it is determined whether or not the condition is satisfied.

具体的には、定性データのマッチング度の設定値をMsetとすると、定性データのマッチング度Mjが設定値Msetよりも大きい場合には、マッチング度が高いため、条件を満足すると判定する。また、評価指標のバラつき度の設定値をVsetとすると、評価指標のバラつき度Vjが設定値Vsetよりも小さい場合には、バラつき度が低いため、条件を満足すると判定する。 Specifically, assuming that the set value of the matching degree of the qualitative data is Mset, when the matching degree M j of the qualitative data is larger than the set value Mset, the matching degree is high, and it is determined that the condition is satisfied. Further, assuming that the set value of the degree of variation of the evaluation index is Vset, if the degree of variation V j of the evaluation index is smaller than the set value Vset, the degree of variation is low, and it is judged that the condition is satisfied.

ここで、設定値Msetは、ある定性データの割合を決定する「一定値」であり、設定値Vsetは、評価指標の範囲を決定する「一定値」である。なお、設定値Msetや設定値Vsetは、オペレータがグラフの使用目的に応じて予め設定する。 Here, the set value Mset is a "constant value" that determines the ratio of certain qualitative data, and the set value Vset is a "constant value" that determines the range of the evaluation index. The set value Mset and the set value Vset are set in advance by the operator according to the purpose of use of the graph.

マッチング度及びバラつき度の両方の条件を満足する場合(YES)は、図11に示す状態であり、カテゴリー(運転データ)と評価指標及び定性データとの関係が学習できているため、ステップ8に進む。 When both the conditions of the matching degree and the variation degree are satisfied (YES), the state shown in FIG. 11 is obtained, and the relationship between the category (driving data) and the evaluation index and the qualitative data can be learned. move on.

一方、マッチング度及びバラつき度のいずれか一方の条件が満足しない場合(NO)は、図10に示す状態であるため、警戒係数pを変更する必要があり、ステップ6に進む。 On the other hand, if any one of the conditions matching degree and variation degree does not satisfy (NO) are the state shown in FIG. 10, it is necessary to change the alert coefficients p j, the process proceeds to step 6.

ステップ6では、警戒係数pを変更するため、警戒係数pの変更量を計算する。 In step 6, since the alert coefficient p j is changed, the amount of change in the alert coefficient p j is calculated.

ここでは、変更前の警戒係数pをp(k)、変更後の警戒係数pをp(k+1)とする。本実施例では、式(2)〜式(4)を使用して、p(k+1)を求める。 Here, the alert coefficient p j before the change is p j (k), and the alert coefficient p j after the change is p j (k + 1). In this embodiment, equations (2) to (4) are used to obtain pj (k + 1).

(k+1) = max(pV・pM) (2) p j (k + 1) = max (pV j · pM j ) (2)

Figure 2020149181
Figure 2020149181

Figure 2020149181
Figure 2020149181

すなわち、評価指標のバラつき度から決定されるpVと定性データのマッチング度から決定されるpMとを求め、これらの大きい方をp(k+1)とし、変更後の警戒係数pとする。つまり、pVやpMは、それぞれの設定値からの「ずれ」の程度に応じて求めた警戒係数の更新値を示すものである。 That is, pV j determined from the degree of variation in the evaluation index and pM j determined from the degree of matching of the qualitative data are obtained, and the larger of these is defined as p j (k + 1), and the changed alert coefficient p j. And. That is, pV j and pM j indicate the update value of the warning coefficient obtained according to the degree of "deviation" from each set value.

なお、式(3)では、pの最大値をpmaxとし、評価指標のバラつき度がより大きいほど、pVは、pmaxに近い値となる。なお、aVは、その調整係数である。 In the equation (3), the maximum value of p is p max, and the larger the degree of variation of the evaluation index, the closer pV j becomes to p max . Note that a V is the adjustment coefficient.

同様に、式(4)では、pの最大値をpmaxとし、定性データのマッチング度が小さいほど、pMは、pmaxに近い値となる。なお、aMは、その調整係数である。 Similarly, in the equation (4), the maximum value of p is p max, and the smaller the matching degree of the qualitative data, the closer pM j becomes to p max . Note that a M is the adjustment coefficient.

ステップ7では、ステップ6で求められるpを使用して、警戒係数pを変更する。 In step 7, the alert coefficient p j is changed by using the p j obtained in step 6.

このようにデータ分類手段6は、カテゴリーの警戒係数p、定性データのマッチング度Mj、評価指標のバラつき度Vjを求める。 The data classifying section 6 as obtains vigilance coefficient of categories p j, the matching degree M j qualitative data, the variation of V j metrics.

そして、ステップ3に戻り、ステップ3では、ステップ7にて変更される警戒係数pを使用し、運転データを各カテゴリーに分類する。 Then, the process returns to step 3, step 3, using the alert coefficient p j to be changed in step 7, classifying the operation data to each category.

以上のステップを繰り返すことにより、多次元の運転データと評価指標及び定性データとの関係を学習することができる。なお、本実施例では、評価指標のバラつき度として、レンジを使用するが、標準偏差や分散などを使用しても良い。 By repeating the above steps, the relationship between the multidimensional operation data and the evaluation index and the qualitative data can be learned. In this embodiment, a range is used as the degree of variation of the evaluation index, but a standard deviation, a variance, or the like may be used.

最後に、分類結果表示手段7について説明する。分類結果表示手段7では、データ分類手段6にて分類された結果を3次元グラフで表示(出力)する。 Finally, the classification result display means 7 will be described. The classification result display means 7 displays (outputs) the results classified by the data classification means 6 in a three-dimensional graph.

このように本実施例によれば、運転データと、評価指標及び定性データとの関係を同時に学習し、これらの関係を可視化することができるため、評価指標と定性データとの両方を考慮した運転ガイダンスを提供することができる。 As described above, according to this embodiment, the relationship between the operation data and the evaluation index and the qualitative data can be learned at the same time, and these relationships can be visualized. Therefore, the operation considering both the evaluation index and the qualitative data. Guidance can be provided.

図13は、定性データを加味して分類されたカテゴリー番号と評価指標との関係を示すグラフである。図13は、図11に示す分類結果を3次元グラフで示すものである。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between the category numbers classified in consideration of qualitative data and the evaluation index. FIG. 13 shows the classification result shown in FIG. 11 in a three-dimensional graph.

3次元グラフのZ軸が評価指標(プラント効率)であり、XY平面が運転データを分類したカテゴリーの位置関係を示す平面である。 The Z-axis of the three-dimensional graph is the evaluation index (plant efficiency), and the XY plane is the plane showing the positional relationship of the categories in which the operation data is classified.

なお、一般に、運転データは3次元以上であり、その場合、カテゴリーの位置関係を厳密にXY平面上に再現することはできない。本実施例では、多次元尺度法により、3次元以上のデータの位置関係を疑似的に2次元のXY平面上に表現した。 In general, the operation data is three-dimensional or more, and in that case, the positional relationship of the categories cannot be accurately reproduced on the XY plane. In this embodiment, the positional relationship of data of three or more dimensions is simulated on a two-dimensional XY plane by the multidimensional scaling method.

なお、図11の例では、説明を簡単にするため、運転データは2次元とし、各カテゴリーの位置関係は2次元で示されている。そのため、2次元で示されている図11の各カテゴリーの位置関係は、厳密に図13のXY平面に示されている。 In the example of FIG. 11, for the sake of simplicity, the operation data is shown in two dimensions, and the positional relationship of each category is shown in two dimensions. Therefore, the positional relationship of each category in FIG. 11 shown in two dimensions is strictly shown in the XY plane of FIG.

また、凡例には、カテゴリー番号1〜8に加え、「異常A」や「正常」のような点検データも表示される。このように、各カテゴリー番号に対応する評価指標(プラント効率)、定性データ(点検データ)が表示されることにより、プラント1の状態が、より明確に可視化され、より明確な運転ガイダンスに活用することができる。 In addition to category numbers 1 to 8, inspection data such as "abnormality A" and "normal" are also displayed in the legend. By displaying the evaluation index (plant efficiency) and qualitative data (inspection data) corresponding to each category number in this way, the state of plant 1 can be visualized more clearly and utilized for clearer operation guidance. be able to.

なお、本実施例では、分類結果表示手段7では、評価指標をZ軸とする3次元グラフを使用して、運転データと評価指標との関係を表示したが、評価指標の値に基づいてプロットする点の色を変更した2次元グラフを使用しても良い。また、運転データの次元数が3次元以上であった場合、カテゴリーの位置関係を3次元グラフで表現し、評価指標の値に基づいてプロットする点の色を変更しても良い。 In this embodiment, the classification result display means 7 displays the relationship between the operation data and the evaluation index by using a three-dimensional graph with the evaluation index as the Z axis, but plots based on the value of the evaluation index. You may use a two-dimensional graph in which the color of the point to be used is changed. Further, when the number of dimensions of the operation data is three or more, the positional relationship of the categories may be represented by a three-dimensional graph, and the color of the points to be plotted may be changed based on the value of the evaluation index.

このように、本実施例によれば、プラントの定性的な情報(定性データ)を加味して、プラントの状態(例えば、運転データに基づいて分類されるカテゴリー)と評価指標との関係を可視化し、運転ガイダンスに活用することができる。 In this way, according to this embodiment, the relationship between the plant state (for example, the category classified based on the operation data) and the evaluation index is visualized by adding the qualitative information (qualitative data) of the plant. However, it can be used for driving guidance.

実施例1では、予め取得した運転データと、評価指標及び定性データの関係を学習、可視化して運転ガイダンスに活用する例を示したが、本実施例では、運転データのみが入手でき、評価指標や定性データが不明な場合の例を示す。 In Example 1, the relationship between the driving data acquired in advance and the evaluation index and qualitative data is learned and visualized and used for driving guidance. However, in this embodiment, only the driving data can be obtained and the evaluation index is used. And an example when the qualitative data is unknown.

つまり、本実施例に記載するデータ分類装置は、予めオフラインにて、運転データと評価指標及び定性データとの関係を学習することにより、新たに入手される運転データに対して、評価指標や定性データを推定するものである。 That is, the data classification device described in this embodiment learns the relationship between the operation data and the evaluation index and the qualitative data offline in advance, so that the evaluation index and the qualitative data are newly obtained. It estimates the data.

図14は、実施例2に記載するデータ分類装置を示す説明図である。 FIG. 14 is an explanatory diagram showing the data classification device described in the second embodiment.

本実施例に記載するデータ分類装置は、実施例1に記載するデータ分類装置に、未学習データ推定手段8が加えられるものである。 In the data classification device described in the present embodiment, the unlearned data estimation means 8 is added to the data classification device described in the first embodiment.

本実施例は、オフラインにて、運転データと評価指標及び定性データとの関係を学習、可視化するステップと、未学習データ推定手段8により、新たに入手した運転データから性能指標と定性データを推定するステップの2つのステップからなる。前者は、実施例1に記載した通りであるため、ここでは、説明を割愛する。以下に、後者の未学習データ推定手段8について説明する。 In this embodiment, the performance index and the qualitative data are estimated from the newly obtained driving data by the step of learning and visualizing the relationship between the driving data and the evaluation index and the qualitative data offline and the unlearned data estimation means 8. It consists of two steps. Since the former is as described in the first embodiment, the description thereof is omitted here. The latter unlearned data estimation means 8 will be described below.

未学習データ推定手段8の処理は、データ分類手段6により運転データが分類されたカテゴリーにより異なる。 The processing of the unlearned data estimation means 8 differs depending on the category in which the operation data is classified by the data classification means 6.

まず、入手される運転データが、学習された際に分類されたカテゴリーの、いずれかのカテゴリーに分類された場合について説明する。 First, a case where the obtained driving data is classified into one of the categories classified at the time of learning will be described.

例えば、オフラインのデータ(運転データ、評価指標、定性データ)から学習された運転データの分類結果(学習カテゴリー)が、図11に示す関係を有する場合、新たな運転データ(学習カテゴリーに使用されていない運転データ)が、カテゴリー番号1〜8のいずれかの学習カテゴリーに分類されれば、その学習カテゴリーに紐付く評価指標及び定性データを推定することができる。 For example, when the classification result (learning category) of the driving data learned from the offline data (driving data, evaluation index, qualitative data) has the relationship shown in FIG. 11, new driving data (used in the learning category). If the non-driving data) is classified into any of the learning categories of category numbers 1 to 8, the evaluation index and qualitative data associated with the learning category can be estimated.

つまり、未学習データ推定手段8では、データ分類手段6にて分類された学習カテゴリーに、推定された推定カテゴリーが含まれる場合には、分類された学習カテゴリーに紐づく評価指標及び定性データを、推定値として出力する。 That is, in the unlearned data estimation means 8, when the learning category classified by the data classification means 6 includes the estimated estimation category, the evaluation index and the qualitative data associated with the classified learning category are displayed. Output as an estimated value.

次に、新たな運転データが学習カテゴリーにはない、新たなカテゴリーに分類された場合について説明する。 Next, a case where new driving data is not in the learning category and is classified into a new category will be described.

例えば、新たな運転データが、いずれの学習カテゴリーにも分類されず、新たなカテゴリー番号9に分類される場合、カテゴリー番号9に紐付く評価指標及び定性データがないため、評価指標及び定性データを推定することはできない。 For example, when the new driving data is not classified into any learning category and is classified into the new category number 9, since there is no evaluation index and qualitative data associated with the category number 9, the evaluation index and qualitative data are used. It cannot be estimated.

そこで、未学習データ推定手段8は、新たな運転データが、いずれの学習カテゴリーにも分類されない場合に、新規カテゴリーの近傍にある学習カテゴリーの評価値および定性データから、新規カテゴリーの評価指標及び定性データを推定する。 Therefore, when the new driving data is not classified into any learning category, the unlearned data estimation means 8 uses the evaluation value and qualitative data of the learning category in the vicinity of the new category to obtain the evaluation index and qualitativeness of the new category. Estimate the data.

以下に、具体的なアルゴリズムについて説明する。学習された際に分類されたカテゴリー数をJとし、学習カテゴリーj(j=1,2,..,J)の運転データの代表値(運転データの平均値)をxj、評価指標の代表値をZVj、定性データの値をZMjとする。 The specific algorithm will be described below. Let J be the number of categories classified at the time of learning, x j be the representative value (average value of driving data) of the driving data of the learning category j (j = 1,2, .., J), and the representative of the evaluation index. Let the value be Z Vj and the value of the qualitative data be Z Mj .

新規(推定)カテゴリー(J+1)の評価指標の代表値(推定値)ZV(J+1)は、式(5)及び(6)にて計算される。 The representative value (estimated value) Z V (J + 1) of the evaluation index of the new (estimated) category (J + 1 ) is calculated by the equations (5) and (6).

Figure 2020149181
Figure 2020149181

Figure 2020149181
Figure 2020149181

なお、djは、運転データの次元と同じ多次元空間上での新規カテゴリー(J+1)から各学習カテゴリーjまでの距離であり、f(x)は、xが増加するに従い、減少する関数であり、本実施例では、式(7)を利用する。 Note that d j is the distance from the new category (J + 1) to each learning category j in the same multidimensional space as the dimension of the driving data, and f (x) is a function that decreases as x increases. Yes, in this embodiment, equation (7) is used.

f(x) = 1/x (7)
つまり、新規カテゴリー(J+1)の評価指標の代表値は、学習された際の学習カテゴリーの加重平均から求められる。そして、その係数は距離に反比例した値となる。このアルゴリズムにより、新規カテゴリーであっても評価指標の推定値(代表値)を求めることができる。なお、f(x)は、式(7)に限定されるものではない。
f (x) = 1 / x (7)
That is, the representative value of the evaluation index of the new category (J + 1) is obtained from the weighted average of the learning category at the time of learning. Then, the coefficient becomes a value inversely proportional to the distance. With this algorithm, the estimated value (representative value) of the evaluation index can be obtained even in a new category. Note that f (x) is not limited to the equation (7).

また、新規(推定)カテゴリー(J+1)の定性データの値(推定値)ZM(J+1)は、定性データが数値でないため、推定値がZM(J+1)となる確率P(ZM(J+1))も求める。本実施例では、定性データの種類がk(k = 1,2,..K)であるカテゴリー数をJkとし、確率P(k)を式(8)にて計算する。 In addition, the value (estimated value) Z M (J + 1) of the qualitative data of the new (estimated) category (J + 1) has a probability P (estimated value) that the estimated value is Z M (J + 1) because the qualitative data is not a numerical value. Z M (J + 1) ) is also calculated. In this embodiment, the number of categories in which the type of qualitative data is k (k = 1,2, .. K) is Jk, and the probability P (k) is calculated by the equation (8).

Figure 2020149181
Figure 2020149181

ここで、f(x)は、式(7)を使用し、djは、新規カテゴリー(J+1)から各学習カテゴリーjまでの距離である。そして、係数は距離に反比例した値となる。 Here, f (x) uses equation (7), and d j is the distance from the new category (J + 1) to each learning category j. Then, the coefficient becomes a value inversely proportional to the distance.

つまり、新規カテゴリー(J+1)の定性データの値は、学習された際の学習カテゴリーの頻度の加重平均から求められる。そして、この値は、定性データの種類kの頻度に、新規カテゴリー(J+1)からの距離を考慮した確率となる。 That is, the value of the qualitative data of the new category (J + 1) is obtained from the weighted average of the frequency of the learning category at the time of learning. Then, this value is a probability that considers the distance from the new category (J + 1) to the frequency of the type k of the qualitative data.

このように、未学習データ推定手段8は、新たな運転データが、いずれの学習カテゴリーにも分類されず、新たなカテゴリー番号9に分類される場合であっても、カテゴリー番号9に紐付く評価指標及び定性データを推定することができる。 In this way, the unlearned data estimation means 8 evaluates the new driving data associated with the category number 9 even if the new driving data is not classified into any of the learning categories and is classified into the new category number 9. Indicators and qualitative data can be estimated.

図15は、定性データを加味して2次元の運転データを分類したものに、未学習データを合わせて示す模式図である。 FIG. 15 is a schematic diagram showing unlearned data combined with a classification of two-dimensional operation data in consideration of qualitative data.

例えば、新たな運転データのカテゴリーの代表値が、点Aの場合、学習カテゴリー番号7(異常B)及び学習カテゴリー番号8(異常B)に近く、次に学習カテゴリー番号1(異常A)に近い。つまり、この場合は、定性データは異常Bと推定される。 For example, when the representative value of the new driving data category is point A, it is close to learning category number 7 (abnormal B) and learning category number 8 (abnormal B), and then close to learning category number 1 (abnormal A). .. That is, in this case, the qualitative data is presumed to be anomalous B.

図16は、定性データを加味して分類されたカテゴリー番号と評価指標との関係に、推定結果を合わせて示すグラフである。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between the category numbers classified in consideration of qualitative data and the evaluation index, and the estimation results.

図16に示すように、点AのXY座標と評価指標の推定値ZVjとから、3次元グラフ上の座標を特定し、合わせて定性データの推定値ZM(J+1)とその確率P(ZM(J+1))を表示する。 As shown in FIG. 16, the coordinates on the three-dimensional graph are specified from the XY coordinates of the point A and the estimated value Z Vj of the evaluation index, and the estimated value Z M (J + 1) of the qualitative data and its probability are combined. Display P (Z M (J + 1) ).

このように、新たな運転データが、いずれの学習カテゴリーにも分類されず、新たなカテゴリー番号9に分類される場合であっても、評価指標及び定性データを推定し、可視化することができる。 In this way, even when the new driving data is not classified into any learning category but is classified into the new category number 9, the evaluation index and the qualitative data can be estimated and visualized.

なお、点AのXY座標は、学習カテゴリーの代表値のXY平面上の座標は固定し、式(9)のe(J+1)が最小となるように求めた。 The XY coordinates of the point A were determined so that the coordinates of the representative values of the learning category on the XY plane were fixed and e (J + 1) in the equation (9 ) was minimized.

Figure 2020149181
Figure 2020149181

ここで、d’jは、新規カテゴリー(J+1)の代表値から学習カテゴリーの代表値までのXY平面上での距離であり、djは、前述したとおり、新規カテゴリー(J+1)の代表値から学習カテゴリーの代表値までの多次元空間上での距離である。これにより、学習カテゴリーの代表値のXY座標が変化することなく、点AのXY座標を求めることができる。 Here, d' j is the distance on the XY plane from the representative value of the new category (J + 1) to the representative value of the learning category, and d j is the representative value of the new category (J + 1) as described above. The distance in multidimensional space to the representative value of the learning category. As a result, the XY coordinates of the point A can be obtained without changing the XY coordinates of the representative value of the learning category.

なお、本実施例では、新規カテゴリーが1つ発生した場合について説明したが、複数の運転データを分類し、複数の新規カテゴリーが発生した場合の処理についても、同様にして、学習カテゴリーの代表値のXY座標が変化しないように求めることができる。 In this embodiment, the case where one new category is generated has been described, but the processing when a plurality of operation data are classified and a plurality of new categories are generated is also the representative value of the learning category. It can be obtained so that the XY coordinates of are not changed.

また、学習カテゴリーの代表値のXY座標が変化しても良い場合は、新規カテゴリーと学習カテゴリーを合わせた(J+1)個のXY座標の全てを多次元尺度法で求めても良い。 If the XY coordinates of the representative value of the learning category may change, all (J + 1) XY coordinates of the new category and the learning category may be obtained by multidimensional scaling.

このように未学習データ推定手段8は、データ分類手段6にて分類された学習カテゴリーに、推定された推定カテゴリーが含まれない場合に、分類された学習カテゴリーに紐づく評価指標の加重平均及び定性データの頻度の加重平均を、推定値として出力する。 In this way, the unlearned data estimation means 8 uses the weighted average of the evaluation indexes associated with the classified learning categories and the weighted average of the evaluation indexes when the estimated estimation categories are not included in the learning categories classified by the data classification means 6. The weighted average of the frequency of qualitative data is output as an estimated value.

つまり、本実施例に記載するデータ分類装置は、特に、データ分類手段6が、運転データ(計測データ)を、データクラスタリング技術を使用して、カテゴリーに分類し、分類されたカテゴリーと評価指標(プラント効率)及び定性データ(点検データ)とを紐付けて、予めオフラインにて、運転データと評価指標及び定性データとの関係を学習し、学習した関係に基づいて、新たに入手される運転データ(計測データ)に対して、評価指標(プラント効率)や定性データ(点検データ)を推定する。 That is, in the data classification device described in this embodiment, in particular, the data classification means 6 classifies the operation data (measurement data) into categories by using the data clustering technique, and the classified categories and evaluation indexes ( By associating plant efficiency) and qualitative data (inspection data), the relationship between operation data and evaluation index and qualitative data is learned offline in advance, and newly obtained operation data based on the learned relationship. Estimate evaluation index (plant efficiency) and qualitative data (inspection data) for (measurement data).

さらに、分類結果表示手段7は、データ分類手段6及び未学習データ推定手段8にて学習された結果を3次元グラフに表示する。 Further, the classification result display means 7 displays the results learned by the data classification means 6 and the unlearned data estimation means 8 on a three-dimensional graph.

このように、本実施例によれば、予めオフラインにて入手されたプラントの定性的な情報(定性データ)が加味された、プラントの状態(例えば、運転データに基づいて分類される学習カテゴリー)と評価指標との関係に基づいて、新たに入手される運転データを可視化し、運転ガイダンスに活用することができる。したがって、リアルタイムにプラントの運転データが入手された場合の運転ガイダンスにも活用可能である。 As described above, according to this embodiment, the state of the plant (for example, the learning category classified based on the operation data) in which the qualitative information (qualitative data) of the plant obtained in advance offline is added. Based on the relationship between and the evaluation index, newly obtained driving data can be visualized and used for driving guidance. Therefore, it can also be used for operation guidance when plant operation data is obtained in real time.

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。また、一つの実施例の構成の一部を他の実施例の構成の一部に置き換えることができ、また、一つの実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。 The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment is described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with a part of the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

1:プラント
2:制御装置
3:運転データデータベース
4:評価指標データベース
5:定性データデータベース
6:データ分類手段
7:分類結果表示手段
8:未学習データ推定手段
1: Plant 2: Control device 3: Operation data database 4: Evaluation index database 5: Qualitative data database 6: Data classification means 7: Classification result display means 8: Unlearned data estimation means

Claims (11)

プラントの運転データを格納する運転データデータベースと、
前記プラントの評価指標を格納する評価指標データベースと、
前記プラントに関する定性データを格納する定性データデータベースと、
前記運転データを、データクラスタリング技術を使用して、カテゴリーに分類し、分類されたカテゴリーと前記評価指標及び前記定性データとを紐付けて、これらの関係を学習するデータ分類手段と、
前記データ分類手段にて学習された結果をグラフに表示する分類結果表示手段と、を有することを特徴とするデータ分類装置。
An operation data database that stores plant operation data and
An evaluation index database that stores the evaluation index of the plant and
A qualitative data database that stores qualitative data about the plant,
The operation data is classified into categories using a data clustering technique, and the classified categories are associated with the evaluation index and the qualitative data, and a data classification means for learning the relationship between the classified categories and the data classification means.
A data classification device comprising: a classification result display means for displaying the result learned by the data classification means on a graph.
前記グラフは、所定の軸に、前記評価指標が示され、他の2軸に、分類されたカテゴリーの代表値の位置関係を示す3次元グラフであり、カテゴリー番号及び前記カテゴリー番号の定性データが示されることを特徴とする請求項1に記載のデータ分類装置。 The graph is a three-dimensional graph in which the evaluation index is shown on a predetermined axis and the positional relationship of representative values of the classified categories is shown on the other two axes, and the category number and the qualitative data of the category number are displayed. The data classification apparatus according to claim 1, wherein the data classification device is shown. 前記グラフは、分類されたカテゴリーの代表値の位置関係を示し、かつ、評価指標の値に基づいてプロットされた点の色を変更した2次元グラフまたは3次元グラフであり、カテゴリー番号及び前記カテゴリー番号の定性データが示されることを特徴とする請求項1に記載のデータ分類装置。 The graph is a two-dimensional graph or a three-dimensional graph showing the positional relationship of representative values of the classified categories and changing the color of the points plotted based on the value of the evaluation index, and is a category number and the category. The data classification device according to claim 1, wherein qualitative data of numbers are shown. 前記定性データは、前記運転データ及び前記評価指標と同一の時刻毎の時系列データとして、格納されることを特徴とする請求項1に記載のデータ分類装置。 The data classification device according to claim 1, wherein the qualitative data is stored as time-series data at the same time as the operation data and the evaluation index. 前記データクラスタリング技術が、適応共鳴理論であることを特徴とする請求項1に記載のデータ分類装置。 The data classification device according to claim 1, wherein the data clustering technique is an adaptive resonance theory. 前記データ分類手段は、各カテゴリーに分類された運転データに紐付く定性データのうち、最も割合が高い定性データの割合を一定値以上とし、各カテゴリーに分類された運転データに紐付く評価指標の範囲を一定値以下とするように、分類することを特徴とする請求項1に記載のデータ分類装置。 The data classification means sets the ratio of the qualitative data having the highest ratio among the qualitative data associated with the operation data classified into each category to a certain value or more, and is an evaluation index associated with the operation data classified into each category. The data classification device according to claim 1, wherein the data is classified so that the range is set to a certain value or less. 前記データ分類手段は、カテゴリーの警戒係数、定性データのマッチング度、評価指標のバラつき度を求めることを特徴とする請求項1に記載のデータ分類装置。 The data classification device according to claim 1, wherein the data classification means obtains a caution coefficient of a category, a matching degree of qualitative data, and a variation degree of an evaluation index. プラントの運転データを格納する運転データデータベースと、
前記プラントの評価指標を格納する評価指標データベースと、
前記プラントに関する定性データを格納する定性データデータベースと、
前記運転データを、データクラスタリング技術を使用して、カテゴリーに分類し、分類されたカテゴリーと前記評価指標及び前記定性データとを紐付けて、予めオフラインにて、運転データと評価指標及び定性データとの関係を学習するデータ分類手段と、
予めオフラインにて、学習された運転データと評価指標及び定性データとの関係に基づいて、新たに入手される運転データから、評価指標や定性データを推定する未学習データ推定手段と、
前記データ分類手段及び前記未学習データ推定手段にて学習された結果をグラフに表示する分類結果表示手段と、を有することを特徴とするデータ分類装置。
An operation data database that stores plant operation data and
An evaluation index database that stores the evaluation index of the plant and
A qualitative data database that stores qualitative data about the plant,
The operation data is classified into categories using data clustering technology, and the classified categories are associated with the evaluation index and the qualitative data, and the operation data, the evaluation index, and the qualitative data are linked in advance offline. Data classification means to learn the relationship between
An unlearned data estimation means that estimates the evaluation index and qualitative data from newly obtained driving data based on the relationship between the driving data learned in advance offline and the evaluation index and qualitative data.
A data classification device comprising the data classification means and the classification result display means for displaying the results learned by the unlearned data estimation means on a graph.
前記未学習データ推定手段は、リアルタイムに入手される運転データのカテゴリーを推定することを特徴とする請求項8に記載のデータ分類装置。 The data classification device according to claim 8, wherein the unlearned data estimation means estimates a category of driving data obtained in real time. 前記未学習データ推定手段は、前記データ分類手段にて分類されたカテゴリーに、推定されたカテゴリーが含まれる場合には、分類されたカテゴリーに紐づく評価指標及び定性データを、推定値として出力することを特徴とする請求項9に記載のデータ分類装置。 When the category classified by the data classification means includes the estimated category, the unlearned data estimation means outputs an evaluation index and qualitative data associated with the classified category as an estimated value. The data classification device according to claim 9. 前記未学習データ推定手段は、前記データ分類手段にて分類されたカテゴリーに、推定されたカテゴリーが含まれない場合には、分類されたカテゴリーに紐づく評価指標の加重平均及び定性データの頻度の加重平均を、推定値として出力することを特徴とする請求項8に記載のデータ分類装置。 When the unlearned data estimation means does not include the estimated category in the categories classified by the data classification means, the weighted average of the evaluation indexes associated with the classified categories and the frequency of the qualitative data. The data classification apparatus according to claim 8, wherein the weighted average is output as an estimated value.
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