JP2021077274A - Failure prediction system and failure prediction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、故障予測技術に関する。 The present invention relates to a failure prediction technique.
従来、プリンタや複合機などの画像形成装置において、装置内のセンサ情報などを用いて装置の状態データを収集し、分析することで、装置の故障を予測する故障予測システムが知られている。故障予測は、予測に必要なセンサ情報等のデータ量が多く、演算負荷も重いため、データ量および演算負荷を抑えつつ効率的に行うことが求められる。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a printer or a multifunction device, a failure prediction system for predicting a failure of an apparatus is known by collecting and analyzing state data of the apparatus using sensor information in the apparatus. Since the amount of data such as sensor information required for prediction is large and the calculation load is heavy, failure prediction is required to be performed efficiently while suppressing the amount of data and the calculation load.
特許文献1に記載の技術では、まず、複数の装置から低頻度でデータを受信して第1の故障予測を行い、異常を判定した装置に対して高頻度でデータを送信するように指示を出す。次いで、指示を受けた装置から高頻度でデータを受信して第2の故障予測を行う。そうすることで、故障予測の精度をあまり下げることなく負荷を抑えている。
In the technique described in
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、特に、ランダム性の強いデータに基づく故障予測を、負荷を抑えながら精度よく行うことが難しい。例えば、第1の故障予測のタイミングで数値が偶発的に異常方向に振れた場合、本来であれば不要な第2の故障予測が行われてしまうので、正常状態にもかかわらず負荷が増大してしまう。一方、第1の故障予測のタイミングで数値が偶発的に正常方向に振れた場合、第2の故障予測は行われず、故障の予兆を検知するのが遅れてしまう。
However, with the technique described in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、負荷を抑えながら精度よく故障予測を行うことを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to accurately predict a failure while suppressing a load.
本発明の一実施形態において、情報処理装置の故障を予測する故障予測システムは、前記情報処理装置の各デバイスの状態を計測する計測手段が計測した計測データのそれぞれを取得する取得手段と、前記計測データのそれぞれを用いて、所定のアルゴリズムに基づく第1の演算を行う第1の演算手段と、前記第1の演算の結果に応じて、前記所定のアルゴリズムに基づく第2の演算を行う第2の演算手段とを有し、前記第1の演算手段は、前記第1の演算の結果に基づいて前記情報処理装置の故障の予兆の有無を一次判定し、前記第2の演算手段は、前記第1の演算手段により故障の予兆があると判定された場合に、前記第2の演算の結果に基づいて前記情報処理装置の故障の予兆の有無を二次判定することを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, the failure prediction system for predicting a failure of the information processing device includes an acquisition means for acquiring each of the measurement data measured by the measurement means for measuring the state of each device of the information processing device, and the above-mentioned acquisition means. A first calculation means that performs a first calculation based on a predetermined algorithm using each of the measurement data, and a second calculation means that performs a second calculation based on the predetermined algorithm according to the result of the first calculation. The first calculation means has two calculation means, and the first calculation means primary determines the presence or absence of a sign of failure of the information processing apparatus based on the result of the first calculation, and the second calculation means is When it is determined by the first calculation means that there is a sign of failure, the presence or absence of a sign of failure of the information processing apparatus is secondarily determined based on the result of the second calculation.
本発明によれば、負荷を抑えながら精度よく故障予測を行うことができる。 According to the present invention, failure prediction can be performed with high accuracy while suppressing the load.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を限定するものではない。また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明に必須のものとは限らない。本発明には、本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な変形形態も含まれる。また、本発明は、以下の実施形態の一部を組み合わせるようにして構成してもよい。また、以下では、画像形成装置を例として用いるが、これに限定されず、本発明は、一般的な情報処理装置に対して適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the present invention. Moreover, not all combinations of features described in the present embodiment are essential to the present invention. The present invention also includes various modifications within the scope of the gist of the present invention. Further, the present invention may be configured by combining some of the following embodiments. Further, in the following, an image forming apparatus will be used as an example, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a general information processing apparatus.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる故障予測システムの構成例を示す。故障予測システムは、画像形成装置10、計算サーバ11、及び管理サーバ13と、それらを接続するネットワーク12とを含む。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows a configuration example of the failure prediction system according to the first embodiment. The failure prediction system includes an
計算サーバ11は、ネットワーク12を介して接続された画像形成装置10から受信したデータをもとに、所定のアルゴリズムに基づいた故障予測を行う。計算サーバ11が行う故障予測を第2の演算とし、計算サーバ11は第2の演算部を有する。計算サーバ11は、第2の演算によって得られる故障予測情報を、画像形成装置10やネットワーク12に接続される管理サーバ13に通知し、ユーザやサービスマンにメンテナンスを促す。
The
管理サーバ13は、サービスセンタ等に設置され、ネットワーク12を介して接続された画像形成装置10を遠隔管理する。管理サーバ13は、計算サーバ11から故障予測情報を取得し、故障する可能性が高い画像形成装置をサービスマンに通知する。
The
画像形成装置10は、制御ユニット100、現像ユニット101、定着ユニット102、トナーユニット103、及び給紙ユニット104として動作する複数のデバイスを有する。画像形成装置10は、例えば、電子写真方式のレーザビームプリンタとすることができる。
The
制御ユニット100は、第1演算部1001、外部通信部1002、及び計測情報記憶部1003を備え、画像形成装置10の全体制御および故障予測に関する演算を行う。制御ユニット100は、制御デバイスともいう。画像形成装置10の第1演算部1001が行う故障予測に関する演算を第1の演算とする。
The
制御ユニット100は、現像ユニット101、定着ユニット102、トナーユニット103、及び給紙ユニット104を制御し、現像、定着、トナー供給、及び給紙などの一連の画像形成プロセスを実施する。また、制御ユニット100は、後述する各ユニット内の計測部が計測した情報(計測データ)を受信し、計測情報記憶部1003に保持する。制御ユニット100は、計測情報記憶部1003に保持した計測情報を用いて、第1の演算により画像形成装置10の故障予兆の可能性を一次判定する。計測情報記憶部1003は、専用の保存領域でもよいし、大容量のDRAMやSRAMなどの一部を制御ユニット100が割り当てる構成であってもよい。
The
外部通信部1002は、ネットワーク12を介して計算サーバ11との通信を行い、第1の演算によって得られた結果を計算サーバ11に送信する。
The
現像ユニット101は、制御ユニット100からの指示にもとづき、画像形成プロセスにおける現像工程を実施する。また、現像ユニット101は、モータ速度及びトルク計測部1010を有し、制御ユニット100からの指示にもとづいて現像ユニット101の内部に備えた感光ドラム駆動モータの速度とトルクを計測し、計測データを制御ユニット100に送る。
The developing unit 101 carries out the developing step in the image forming process based on the instruction from the
定着ユニット102は、画像形成プロセスにおける定着工程を実施する。定着ユニット102は、温度計測部1020を有し、制御ユニット100からの指示にもとづいて定着ユニット102内の定着器の温度を計測し、計測データを制御ユニット100に送る。
The
トナーユニット103は、画像形成プロセスにおける現像工程において帯電した感光ドラム上にトナーを供給する。また、トナーユニット103は、トナー計測部1030を有し、制御ユニット100からの指示にもとづいてトナー残量を計測し、計測データを制御ユニット100に送る。
The toner unit 103 supplies toner onto a charged photosensitive drum in the developing process in the image forming process. Further, the toner unit 103 has a toner measuring unit 1030, measures the remaining amount of toner based on an instruction from the
給紙ユニット104は、画像形成プロセスにおいて用紙の給紙や搬送を実施する。給紙ユニット104は、モータ速度やトルクを計測するモータ速度及びトルク計測部1040、紙搬送時の用紙角度を計測する紙搬送角度計測部1041、音響を計測する音響計測部1042、紙種や紙厚を計測する紙種及び紙厚計測部1043を有する。各計測部は、制御ユニット100からの指示にもとづいて計測を行い、計測データを制御ユニット100に送る。
The
なお、故障予測システム及び画像形成装置10の構成および各計測部は、上記に限定されない。例えば、電圧や電流値、モータの回転数などを計測する計測部を有してもよい。
The configuration of the failure prediction system and the
また、故障予測システムは、2つ以上の画像形成装置10を含んでもよい。
Further, the failure prediction system may include two or more
続いて、第1の演算及び第2の演算に用いられる、特許文献2に開示されたマハラノビス距離を用いた故障予測アルゴリズムを説明する。
Subsequently, a failure prediction algorithm using the Mahalanobis distance disclosed in
マハラノビス距離は、監視対象である複数の計測項目(モータ速度やトルク、電圧や電流値など)の計測データを所定の時間間隔で計測し、計測項目ごとの計測データの平均と分布を算出して標準化した後、計測項目ごとの計測データの相関関係から算出される。そして、算出されたマハラノビス距離が予め定められた閾値を超えた場合に、画像形成装置10に故障の兆候があると判定することができる。
Mahalanobis distance measures the measurement data of multiple measurement items (motor speed, torque, voltage, current value, etc.) to be monitored at predetermined time intervals, and calculates the average and distribution of the measurement data for each measurement item. After standardization, it is calculated from the correlation of measurement data for each measurement item. Then, when the calculated Mahalanobis distance exceeds a predetermined threshold value, it can be determined that the
なお、本実施形態における故障予測アルゴリズムはこれに限定されるものではなく、例えば、ニューラルネットワークを利用したアルゴリズムでもよい。 The failure prediction algorithm in this embodiment is not limited to this, and may be, for example, an algorithm using a neural network.
以下、マハラノビス距離の算出方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the method of calculating the Mahalanobis distance will be described in detail.
<事前準備>
まず、監視対象である複数の計測項目に対して、蓄積した正常状態の計測データから、正常状態の定義を行う。正常状態の定義は故障予測よりも以前に行われ、画像形成装置毎に定義してもよいし、ネットワーク12に繋がる同一の機種の画像形成装置に対して同一の定義をしてもよい。
<Preparation>
First, the normal state is defined from the accumulated measurement data of the normal state for a plurality of measurement items to be monitored. The definition of the normal state is performed before the failure prediction, and may be defined for each image forming apparatus, or may be defined for the same model of image forming apparatus connected to the
具体的には、計測項目ごとの平均μと標準偏差Sを算出する。また、計測項目ごとの相関係数rを求め、相関係数行列Rとする。以下の式(1)は、監視する計測項目の種類をk個とした場合の相関係数行列Rを示す。 Specifically, the average μ and standard deviation S for each measurement item are calculated. Further, the correlation coefficient r for each measurement item is obtained and used as the correlation coefficient matrix R. The following equation (1) shows the correlation coefficient matrix R when the types of measurement items to be monitored are k.
次に、相関係数行列Rの逆行列Aを求める。以下の式(2)は、式(1)の相関係数行列Rの逆行列Aを示す。 Next, the inverse matrix A of the correlation coefficient matrix R is obtained. The following equation (2) shows the inverse matrix A of the correlation coefficient matrix R of the equation (1).
<マハラノビス距離の算出>
続いて、事前準備の後、実際に故障予測を行う際に、k個の計測項目の計測データから、マハラノビス距離D^2を算出する方法について説明する。
<Calculation of Mahalanobis distance>
Next, a method of calculating the Mahalanobis distance D ^ 2 from the measurement data of k measurement items when actually performing failure prediction after the preliminary preparation will be described.
図2は、本実施形態における計測データの構成例を示す。計測項目は、例えば給紙ユニット104における監視対象であり、モータ速度やトルク、電圧や電流値など、k種類存在するものとする。平均μと標準偏差Sは、計測項目ごとに事前に算出した正常状態の計測データにおける数値である。計測データは、例えば、画像形成装置が1ページ印刷する毎に1回取得するなど、所定の時間間隔で取得したk個の計測項目の計測値である。図中のデータセットの数(1〜n)は、計測データの取得回数に相当する。すなわち、図2では、データセット1は1回目の計測値を示し、n回分の計測データを取得した例を示している。
FIG. 2 shows a configuration example of measurement data in this embodiment. It is assumed that the measurement items are, for example, the monitoring targets in the
i番目のデータセットのマハラノビス距離Di^2を求めるためには、まず、以下の式(3)を用いて、計測項目ごとに計測データXの標準化を行う。すなわち、計測項目ごとの標準化変数Uを求める。 In order to obtain the Mahalanobis distance D i ^ 2 of the i-th data set, first, the measurement data X is standardized for each measurement item using the following equation (3). That is, the standardized variable U for each measurement item is obtained.
次に、式(2)の逆行列Aを用いて、以下の式(4)によりマハラノビス距離Di^2を算出する。 Next, the Mahalanobis distance D i ^ 2 is calculated by the following equation (4) using the inverse matrix A of the equation (2).
図3は、本実施形態における第1の演算の処理フローのフローチャートを示す。フローチャートで示される一連の処理は、情報処理装置のCPUがROMまたはHDDに格納されている制御プログラムをRAMに展開して実行することにより行われる。あるいはまた、フローチャートにおけるステップの一部または全部の機能をASICや電子回路等のハードウェアで実現してもよい。フローチャートの説明における記号「S」は、当該フローチャートにおける「ステップ」を意味する。その他のフローチャートについても同様である。以下、図3を用いて、本実施形態における第1の演算にかかる処理を詳細に説明する。ここでは、画像形成装置が印刷を開始してから終了するまでの間に実施される第1の演算について説明する。 FIG. 3 shows a flowchart of the processing flow of the first calculation in the present embodiment. The series of processes shown in the flowchart is performed by the CPU of the information processing device expanding the control program stored in the ROM or HDD into the RAM and executing it. Alternatively, some or all the functions of the steps in the flowchart may be realized by hardware such as an ASIC or an electronic circuit. The symbol "S" in the description of the flowchart means a "step" in the flowchart. The same applies to other flowcharts. Hereinafter, the process related to the first calculation in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. Here, the first calculation performed from the start to the end of printing by the image forming apparatus will be described.
まず、S300において、制御ユニット100は、印刷が開始された後、所定の時間間隔が経過したかどうか判定する。所定の時間間隔が経過していれば、S301に進む。一方、所定の時間間隔が経過していなければ、判定処理を繰り返す。所定の時間間隔は、1ページの印刷後や1プリントジョブの終了後、複数ページの印刷後や複数プリントジョブの終了後、或いは1ページの印刷中に複数回など、故障の予兆が生じやすい予め定められた時間間隔とすることができる。
First, in S300, the
S301において、制御ユニット100は、各ユニットに対して計測データの取得指示を行う。
In S301, the
S302において、制御ユニット100は、各ユニットの計測データが計測情報記憶部1003に書き込まれたことを確認し、計測データを読み出す。すなわち、制御ユニット100は、計測データを取得する。
In S302, the
S303において、制御ユニット100は、第1演算部1001により、読み出した計測データと、予め算出された計測項目ごとの平均μおよび標準偏差Sから、式(3)を用いて計測項目ごとの標準化変数Uを算出する。
In S303, the
S304において、制御ユニット100は、第1演算部1001により、算出した計測項目ごとの標準化変数Uが、所定の条件を満たすかどうか判定する。こうすることにより、制御ユニット100は、故障の予兆の有無を一次判定する。なお、標準化変数Uが所定の条件を満たす場合に、故障の予兆があると判定する。所定の条件は、例えばk種類の計測項目の標準化変数Uのうち、一つでも3σを超える計測データがある、あるいは2σを超える複数の計測データがある、などの条件とすることができる。所定の条件を満たす場合は、故障の予兆があると判断する。このように、標準化した計測データを用いて判定を行うことで、正常状態の計測データに対してどれほど突出した数値が計測されたのかを、定量的かつ簡易的に測ることができる。ただし、上記判定はこれに限られるものではない。また、例えばk種類の計測項目の中でも影響の大きい特定の計測項目に着目して判定を行うことで、第1の演算による判定精度を向上させることができる。標準化変数Uが上記判定により、故障の予兆がある(すなわち、所定の条件を満たす)と判断された場合はS305に進み、そうでない場合はS306に進む。
In S304, the
S305において、制御ユニット100は、計算サーバ11に対して、第2の演算による故障予測の指示と、算出された計測項目ごとの標準化変数Uを示すデータを、外部通信部1002を介して送信する。
In S305, the
S306において、制御ユニット100は、印刷が終了したかどうか判定する。印刷が終了していない場合は、S300に戻り、処理を繰り返す。一方、印刷が終了した場合は、処理を終了する。
In S306, the
なお、上述した処理フローでは、制御ユニット100は、計測データの取得指示と故障予兆の可能性の判定とを交互に行うように説明したが、これに限定されない。例えば、制御ユニット100は、印刷開始後、S301の計測データの取得指示のみを定期的に行い、印刷終了後に、S302〜S305の処理を実施するようにしてもよい。
In the above-mentioned processing flow, the
図4は、本実施形態における第2の演算の処理フローのフローチャートを示す。以下、図4を用いて、本実施形態における第2の演算にかかる処理を詳細に説明する。第2の演算を実施する計算サーバ11は、ネットワーク12に繋がる複数の画像形成装置10のいずれかから第2の演算による故障予測の指示を受けて処理を開始するまでは、待機状態にある。
FIG. 4 shows a flowchart of the processing flow of the second calculation in the present embodiment. Hereinafter, the process related to the second calculation in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. The
S401において、計算サーバ11は、画像形成装置10から、第2の演算による故障予測の指示と、計測項目ごとの標準化変数Uを示すデータを受信する。つまり計算サーバ11は、画像形成装置10における制御ユニット100が実行した1次判定の処理の過程において算出した演算結果の一部を、画像形成装置10から受け取る。
In S401, the
S402において、計算サーバ11は、第2演算部110により、受信した標準化変数Uと予め算出された逆行列Aとから、式(4)を用いてマハラノビス距離を算出する。
In S402, the
S403において、計算サーバ11は、第2演算部110により、算出したマハラノビス距離が所定の閾値を超えるかどうか判定する。これを、二次判定ともいう。マハラノビス距離が所定の閾値を超える場合、故障の予兆ありと判断され、S404に進む。一方、そうでない場合はS405に進む。
In S403, the
S404において、計算サーバ11は、外部通信部1002によりネットワーク12を介して画像形成装置10と管理サーバ13に、当該画像形成装置に故障の予兆ありと通知する。通知を受けた画像形成装置10と管理サーバ13は、それぞれユーザやサービスマンにメンテナンスを促す。例えば、画像形成装置10及び管理サーバ13は、ユーザやサービスマンに対してその旨を示すメッセージを表示してもよい。
In S404, the
S405において、計算サーバ11は、外部通信部1002によりネットワーク12を介して画像形成装置10に、故障の予兆なしと通知する。通知を受けた画像形成装置10は、ユーザに対してその旨を示すメッセージを表示してもよいし、通知を受信するだけで何もしなくてもよい。
In S405, the
次いで、計算サーバ11は処理を終了して、待機状態に戻り、画像形成装置から新たな故障予測指示が来るのを待つ。
Next, the
以上説明したように、本実施形態によれば、画像形成装置が第1の演算により故障の予兆を一次判定し、計算サーバ11が、故障の予兆を示している可能性が高い計測データのみに対して第2の演算によって二次判定を行うことができる。こうすることにより、演算負荷の重い第2の演算を実施する頻度が減少し、計算サーバ11にかかる演算負荷を抑制することができる。また、計算サーバ11の演算負荷が抑制されるため、計測データの送信頻度を低くしなくてもよい。また、常に第2の演算の実施可否を判定するため、ランダム性の強いデータであっても故障の予兆を精度よく検出することができる。さらに、故障予測の演算アルゴリズムを2つの演算処理に分割し、第1の演算結果の少なくとも一部を用いて第2の演算を行うようにしたため、全体的な演算量を軽減し、負荷を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the image forming apparatus first determines the sign of failure by the first calculation, and the
(第2の実施形態)
第1実施形態では、故障予測の演算アルゴリズムを2つの演算処理に分割することで、全体的な演算負荷を抑制する方法を説明した。一方、第2の実施形態では、故障予測の演算アルゴリズムを分割せず、同一の演算処理を2回行う方法で、故障予測の演算負荷を抑える方法について説明する。
(Second embodiment)
In the first embodiment, a method of suppressing the overall calculation load by dividing the failure prediction calculation algorithm into two calculation processes has been described. On the other hand, in the second embodiment, a method of suppressing the calculation load of failure prediction by a method of performing the same calculation process twice without dividing the failure prediction calculation algorithm will be described.
本実施形態においても、故障予測の演算アルゴリズムとしてマハラノビス距離を用いた故障予測に関して説明するが、故障予測アルゴリズムはこれに限られるものではない。 Also in this embodiment, the failure prediction using the Mahalanobis distance as the calculation algorithm for the failure prediction will be described, but the failure prediction algorithm is not limited to this.
マハラノビス距離やニューラルネットワークなどを含むいくつかの故障予測アルゴリズムでは、入力となる計測項目の数に応じて演算量が相乗的に大きくなる傾向がある。例えば、計測項目数が2つの場合、式(4)は4回の積和演算でマハラノビス距離を算出できるが、計測項目数が5つの場合だと25回、計測項目数が8つの場合だと64回の積和演算を行う必要がある。そのため、多くの計測項目を用いた故障予測アルゴリズムに基づく演算処理は、負荷が大きくなってしまう。 In some failure prediction algorithms including Mahalanobis distance and neural networks, the amount of calculation tends to increase synergistically according to the number of input measurement items. For example, when the number of measurement items is two, the formula (4) can calculate the Mahalanobis distance by multiply-accumulate four times, but when the number of measurement items is five, it is 25 times, and when the number of measurement items is eight. It is necessary to perform the product-sum operation 64 times. Therefore, the arithmetic processing based on the failure prediction algorithm using many measurement items becomes a heavy load.
一方、マハラノビス距離の算出は、逆行列Aの各要素aと標準化変数Uとの積和演算であるため、判定結果に大きく影響するのは、絶対値が大きい要素と掛け合わせる計測データとなる。 On the other hand, since the Mahalanobis distance is calculated by the product-sum calculation of each element a of the inverse matrix A and the standardized variable U, it is the measurement data multiplied by the element having a large absolute value that greatly affects the determination result.
そこで、本実施形態では、第1の演算として、判定結果に影響の大きい計測項目の積和演算のみ行って、入力データ数の少ないマハラノビス距離を算出することで、演算量を抑えつつ精度の高い故障予兆の可能性の一次判定を行う。次いで、第2の演算として、残りの計測データも用いてマハラノビス距離を算出することで、二次判定を行う。 Therefore, in the present embodiment, as the first calculation, only the product-sum calculation of the measurement items having a large influence on the determination result is performed to calculate the Mahalanobis distance with a small number of input data, so that the calculation amount is suppressed and the accuracy is high. Make a primary judgment of the possibility of failure sign. Next, as a second calculation, the Mahalanobis distance is calculated using the remaining measurement data to make a secondary determination.
図5は、本実施形態における、要素ごとの重みに偏りのある逆行列Aの例を示す。この例では、説明のため、故障予測を行う計測項目の種類を4つとしており、3つの要素a13、a31、a33の絶対値が比較的大きく、全体に占める重みは6割を超える。 FIG. 5 shows an example of the inverse matrix A in which the weights of each element are biased in the present embodiment. In this example, for the sake of explanation, there are four types of measurement items for failure prediction, the absolute values of the three elements a13, a31, and a33 are relatively large, and the weight occupies more than 60% of the total.
図6は、本実施形態における第1の演算の処理フローのフローチャートを示す。以下、図6を用いて、本実施形態における第1の演算にかかる処理を詳細に説明する。 FIG. 6 shows a flowchart of the processing flow of the first calculation in the present embodiment. Hereinafter, the process related to the first calculation in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
S600及びS601の処理は、第1の実施形態におけるS300及びS301の処理と同様であるため、説明は省略する。 Since the processing of S600 and S601 is the same as the processing of S300 and S301 in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
S602において、制御ユニット100は、各ユニットの計測データが計測情報記憶部1003に書き込まれたことを確認し、その中でも重みの大きい一部の計測データ(図5の例では計測項目1と3)を読み出す。
In S602, the
S603において、制御ユニット100は、第1演算部1001により、S602で読み出した計測データからマハラノビス距離を、式(3)と式(4)に従って算出する。なお、式(3)の算出結果である計測項目ごとの標準化変数Uは、計算サーバ11における第2の演算で使用するために、計測情報記憶部1003に記憶しておいてもよい。
In S603, the
S604において、制御ユニット100は、第1演算部1001により、S603で算出したマハラノビス距離が、所定の閾値を超えるかどうか判定する。すなわち、一次判定を行う。マハラノビス距離が所定の閾値を超える場合、故障の予兆ありと判断され、S605に進む。一方、そうでない場合は、S607に進む。
In S604, the
S605において、制御ユニット100は、S602で読み出さなかった残りの計測データを計測情報記憶部1003から読み出す。
In S605, the
S606において、制御ユニット100は、計算サーバ11に対して、第2の演算による故障予測の指示と、S603の第1の演算の途中結果である標準化変数と、S605で読み出した残りの計測データとを、外部通信部1002を介して送信する。なお、標準化変数を送信することで、第2の演算における式(3)の一部の処理を省略することが可能であるが、S602で読み出した計測データを再度読出し、計算サーバ11に送信してもよい。
In S606, the
S607において、制御ユニット100は、印刷が終了したかどうか判定する。印刷が終了していない場合は、S600に戻り、処理を繰り返す。一方、印刷が終了した場合は、処理を終了する。
In S607, the
なお、本実施形態においても、制御ユニット100は、印刷開始後、S601の計測データの取得指示のみを定期的に行い、印刷終了後に、S602〜S606の処理を実施するようにしてもよい。
In this embodiment as well, the
図7は、本実施形態における第2の演算の処理フローのフローチャートを示す。以下、図7を用いて、本実施形態における第2の演算にかかる処理を詳細に説明する。 FIG. 7 shows a flowchart of the processing flow of the second calculation in the present embodiment. Hereinafter, the process related to the second calculation in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 7.
第2の演算を実施する計算サーバ11は、ネットワーク12に繋がる複数の画像形成装置10のいずれかから第2の演算による故障予測の指示を受けて処理を開始するまでは、第1の実施形態と同様に待機状態にある。
The
S701において、計算サーバ11は、画像形成装置10から、第2の演算による故障予測の指示と、第1の演算により算出した標準化変数と、残りの計測データとを受信する。
In S701, the
S702において、計算サーバ11は、受信した残りの計測データと、予め算出された計測項目ごとの平均μおよび標準偏差Sから、式(3)に示す演算により、計測項目ごとの標準化変数Uを算出する。なお、計測項目ごとの平均μおよび標準偏差Sは、画像形成装置10から受信してもよいし、計算サーバ11に予め記憶しておいてもよい。
In S702, the
S703において、計算サーバ11は、受信した標準化変数と、算出した標準化変数と、予め設定された逆行列Aとから、式(4)に従ってマハラノビス距離を算出する。
In S703, the
S704〜S706の処理は、第1の実施形態におけるS403〜405の処理と同様のため、説明は省略する。 Since the processes of S704 to S706 are the same as the processes of S403 to 405 in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
以上説明したように、本実施形態によれば、故障予測に対する重みの大きい計測項目に絞って第1の演算を行い、その他の計算項目を含む故障予測については第2の演算によって行う。そうすることで、故障予測にかかる全体的な演算負荷を抑制することができる。本実施形態は、一部の計測項目間の相関が非常に強い場合や、故障予測アルゴリズムの中間データから故障予兆可能性を予測することが困難な場合に有効である。 As described above, according to the present embodiment, the first calculation is performed focusing on the measurement items having a large weight on the failure prediction, and the failure prediction including other calculation items is performed by the second calculation. By doing so, the overall computational load on failure prediction can be suppressed. This embodiment is effective when the correlation between some measurement items is very strong or when it is difficult to predict the possibility of failure sign from the intermediate data of the failure prediction algorithm.
(第3の実施形態)
第1及び第2の実施形態では、画像形成装置10における制御ユニット100が第1の演算を行い、ネットワーク12を介して接続された計算サーバ11が第2の演算を行うことにより、故障予測にかかる演算負荷を軽減する方法を説明した。一方、第3の実施形態では、第1の演算を、現像ユニット101、定着ユニット102、トナーユニット103及び給紙ユニット104のそれぞれが行い、第2の演算を制御ユニット100が行う方法について説明する。
(Third Embodiment)
In the first and second embodiments, the
図8は、本実施形態における故障予測システムの構成例を示す。故障予測システムは、画像形成装置10、及び管理サーバ13と、それらを接続するネットワーク12とを含む。本実施形態における画像形成装置10では、現像ユニット101、定着ユニット102、トナーユニット103及び給紙ユニット104のそれぞれが、第1の演算を実施する第1演算部1011、1021、1031、1044を有する。すなわち、各ユニットは、不図示のCPUを有し、当該CPUが、第1の演算を実施する第1演算部として機能する。また、本実施形態では、制御ユニット100が、第2演算部110を有する。
FIG. 8 shows a configuration example of the failure prediction system according to the present embodiment. The failure prediction system includes an
各ユニットは、制御ユニット100から指示を受けて、各計測部により所定の時間間隔で計測データを取得し、各第1演算部により第1または第2の実施形態で示した第1の演算を行う。また、各ユニットは、各第1演算部により、第1の演算の結果に基づいて、故障の予兆の有無を一次判定し、第1の演算の結果、あるいは計測データとともに、判定結果を制御ユニット100に送信する。なお、各ユニットが判定を行わずに、第1の演算の結果あるいは計測データを制御ユニット100に送信し、制御ユニット100が故障の予兆の有無を一次判定してもよい。
Each unit receives an instruction from the
第1の演算の結果に基づき、故障の予兆ありと判断された場合、制御ユニット100は、当該ユニットに対して第2の演算の実施を示すフラグとともに、第1の演算の結果、あるいは計測データを計測情報記憶部1003に書き込む。
When it is determined that there is a sign of failure based on the result of the first calculation, the
一方、故障の予兆なしと判断された場合、制御ユニット100は、当該ユニットに対して第2の演算の非実施を示すフラグを計測情報記憶部1003に書き込む。故障の予兆なしと判断された場合、制御ユニット100は、第1の演算の結果、及び計測データは計測情報記憶部1003に書き込まなくてもよい。
On the other hand, when it is determined that there is no sign of failure, the
次いで、制御ユニット100は、計測情報記憶部1003に書き込まれた各ユニットのフラグを参照し、第2の演算の実施あるいは非実施を判定する。フラグが第2の演算の実施を示す場合、制御ユニット100は、当該フラグに対応する第1の演算の結果、あるいは計測データを計測情報記憶部1003から読み出し、第1または第2の実施形態で示した第2の演算を行う。
Next, the
次いで、制御ユニット100は、第2の演算の結果に基づいて故障の予兆ありと判定した場合、外部通信部1002によりネットワーク12を介して管理サーバ13に故障の予兆がある旨を通知し、サービスマンに対してメンテナンスを促す。また、制御ユニット100は、画像形成装置10の不図示の表示部に故障の予兆がある旨の通知を表示し、ユーザにメンテナンスを促す。
Next, when the
以上説明したように、本実施形態によれば、外部のサーバを用いず、画像形成装置だけで故障予測を実施する場合においても、演算負荷を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the calculation load even when the failure prediction is performed only by the image forming apparatus without using an external server.
(第4の実施形態)
第1及び第2実施形態では、第1の演算の結果が所定の条件を満たすかどうか、あるいは所定の閾値を超えるかどうかに応じて、故障の予兆の有無を判断していた。本実施形態では、所定の条件あるいは所定の閾値を、画像形成装置10の状態や動作モードによって変化させる実施形態について説明する。
(Fourth Embodiment)
In the first and second embodiments, it is determined whether or not there is a sign of failure depending on whether or not the result of the first calculation satisfies a predetermined condition or exceeds a predetermined threshold value. In this embodiment, an embodiment in which a predetermined condition or a predetermined threshold value is changed depending on the state or operation mode of the
本実施形態では、前回の第1の演算による故障予兆の判定結果を記憶しておき、その判定結果が故障の予兆ありだった場合に、上記所定の条件または閾値を、より故障の予兆ありと判定されやすいように変更する。第1の演算の結果により故障の予兆があると判定されたものの、第2の演算の結果では故障の予兆はないと判定された場合、故障の予兆はないものの、予兆が出やすい状況にある可能性がある。このような場合に本実施形態では、偶発的な計測データの変化により第1の演算で予兆を見逃すことを防ぎ、故障予測の精度を高めることができる。 In the present embodiment, the determination result of the failure sign by the first first calculation is stored, and when the determination result is the failure sign, the above predetermined condition or the threshold value is set to the failure sign. Change to make it easier to judge. If it is determined that there is a sign of failure based on the result of the first calculation, but there is no sign of failure based on the result of the second calculation, there is no sign of failure, but the sign is likely to appear. there is a possibility. In such a case, in the present embodiment, it is possible to prevent the sign from being overlooked in the first calculation due to an accidental change in the measurement data, and to improve the accuracy of failure prediction.
本実施形態では、予めいくつかの判定条件あるいは閾値を記憶させておくことで、画像形成装置10の状態や動作モードに応じた判定条件あるいは閾値を読み出し、切り替えることが可能になる。
In the present embodiment, by storing some determination conditions or threshold values in advance, it is possible to read and switch the determination conditions or threshold values according to the state and operation mode of the
また、画像形成装置10には、薄紙印刷のように、搬送速度のずれなど通常の用紙よりも軽度の異常状態によって故障が起きやすい動作モードがある。また、厚紙印刷や、所定のページ数を超える連続印刷のように、各ユニットに対する負荷の大きい動作モードがある。そのような動作モードで印刷する場合に、上記のように判定条件あるいは閾値を変更して故障予測を実施してもよい。あるいは、モノクロまたはカラーの変更時や紙質の変更時など、前回の故障予測を行った動作モードと使用されるユニットや負荷が異なる場合に、上記のように条件あるいは閾値を変更して故障予測を実施してもよい。
Further, the
こうすることで、第2の演算の実施頻度は増えるが、故障の予兆を精度高く検出することができる。 By doing so, the frequency of performing the second calculation increases, but the sign of failure can be detected with high accuracy.
(第5の実施形態)
第1及び第2実施形態では、予め定められた所定の時間間隔に応じて計測データを取得して第1の演算を実施し、故障の予兆の有無を判断していた。本実施形態では、所定の時間間隔を、画像形成装置10の状態や動作モードによって変化させる実施形態について説明する。
(Fifth Embodiment)
In the first and second embodiments, measurement data is acquired according to a predetermined time interval and the first calculation is performed to determine whether or not there is a sign of failure. In this embodiment, an embodiment in which a predetermined time interval is changed depending on the state and the operation mode of the
本実施形態では、前回の第1の演算による故障予兆の判定結果を記憶しておき、その判定結果が故障の予兆ありだった場合に、上記所定の時間間隔を短くなるように変更する。上述した通り、第1の演算の結果により故障の予兆があると判定されたものの、第2の演算の結果では故障の予兆はないと判定された場合、故障の予兆はないものの、予兆が出やすい状況にある可能性がある。このような場合に本実施形態では、第1の演算の実施頻度を上げることによって、偶発的な計測データの変化により第1の演算で予兆を見逃すことを防ぎ、故障予測の精度を高めることができる。 In the present embodiment, the determination result of the failure sign by the first first calculation is stored, and when the determination result is a failure sign, the predetermined time interval is changed so as to be shortened. As described above, if it is determined that there is a sign of failure based on the result of the first calculation, but there is no sign of failure based on the result of the second calculation, there is no sign of failure, but a sign is issued. It may be in an easy situation. In such a case, in the present embodiment, by increasing the frequency of execution of the first calculation, it is possible to prevent accidental changes in the measurement data from overlooking a sign in the first calculation and improve the accuracy of failure prediction. it can.
また、画像形成装置10には、薄紙印刷のように、搬送速度のずれなど通常の用紙よりも軽度の異常状態によって故障が起きやすい動作モードがある。また、厚紙印刷や、所定のページ数を超える連続印刷のように、各ユニットに対する負荷の大きい動作モードがある。そのような動作モードで印刷する場合に、上記のように所定の時間間隔を短くして、第1の演算の実施頻度を上げてもよい。あるいは、モノクロまたはカラーの変更時や紙質の変更時など、前回の故障予測を行った動作モードと使用されるユニットや負荷が異なる場合に、上記のように所定の時間間隔を短くして、第1の演算の頻度を上げてもよい。
Further, the
こうすることで、第1の演算の実施頻度は増えるが、故障の予兆を精度高く検出することができる。 By doing so, the frequency of performing the first calculation increases, but the sign of failure can be detected with high accuracy.
(ハードウェア構成)
図9を参照して、上述した第1乃至第5の実施形態を実施可能な情報処理装置900のハードウェア構成について説明する。情報処理装置900は、CPU911、ROM912、RAM913、補助記憶装置914、表示部915、操作部916、通信I/F917、及びバス918を有する。
(Hardware configuration)
With reference to FIG. 9, the hardware configuration of the
CPU911は、ROM912やRAM913に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて情報処理装置900の全体を制御することができる。なお、情報処理装置900がCPU911とは異なる1又は複数の専用のハードウェアを有し、CPU911による処理の少なくとも一部を専用のハードウェアが実行してもよい。専用のハードウェアの例としては、ASIC(特定用途向け集積回路)、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)、およびDSP(デジタルシグナルプロセッサ)などがある。ROM912は、変更を必要としないプログラムなどを格納する。RAM913は、補助記憶装置914から供給されるプログラムやデータ、及び通信I/F917を介して外部から供給されるデータなどを一時記憶する。補助記憶装置914は、例えばハードディスクドライブ等で構成され、画像データや音声データなどの種々のデータを記憶する。
The
表示部915は、例えば液晶ディスプレイやLED等で構成され、ユーザが情報処理装置900を操作するためのGUI(Graphical User Interface)などを表示する。操作部916は、例えばキーボードやマウス、ジョイスティック、タッチパネル等で構成され、ユーザによる操作を受けて各種の指示をCPU911に入力する。
The
通信I/F917は、情報処理装置900の外部の装置との通信に用いられる。例えば、情報処理装置900が外部の装置と有線で接続される場合には、通信用のケーブルが通信I/F917に接続される。情報処理装置900が外部の装置と無線通信する機能を有する場合には、通信I/F917はアンテナを備える。バス918は、情報処理装置900の各部をつないで情報を伝達する。
The communication I /
図9では、表示部915と操作部916が情報処理装置900の内部に存在するものとするが、表示部915と操作部916との少なくとも一方が情報処理装置900の外部に別の装置として存在していてもよい。この場合、CPU911が、表示部915を制御する表示制御部、及び操作部916を制御する操作制御部として動作してもよい。
In FIG. 9, it is assumed that the
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
10 画像形成装置
11 計算サーバ
12 ネットワーク
13 管理サーバ
100 全体制御ユニット
101 現像ユニット
102 定着ユニット
103 トナーユニット
104 給紙ユニット
110 第2演算部
1001 第1演算部
1002 外部通信部
1003 計測情報記憶部
1010 モータ速度及びトルク計測部
1020 温度計測部
1030 トナー計測部
1040 モータ速度及びトルク計測部
1041 紙搬送角度計測部
1042 音響計測部
1043 紙種及び紙厚計測部
10
Claims (19)
前記情報処理装置の各デバイスの状態を計測する計測手段が計測した計測データのそれぞれを取得する取得手段と、
前記計測データのそれぞれを用いて、所定のアルゴリズムに基づく第1の演算を行う第1の演算手段と、
前記第1の演算の結果に応じて、前記所定のアルゴリズムに基づく第2の演算を行う第2の演算手段と
を有し、
前記第1の演算手段は、前記第1の演算の結果に基づいて前記情報処理装置の故障の予兆の有無を一次判定し、
前記第2の演算手段は、前記第1の演算手段により故障の予兆があると判定された場合に、前記第2の演算の結果に基づいて前記情報処理装置の故障の予兆の有無を二次判定することを特徴とする故障予測システム。 It is a failure prediction system that predicts the failure of information processing equipment.
An acquisition means for acquiring each of the measurement data measured by the measurement means for measuring the state of each device of the information processing device, and
A first calculation means for performing a first calculation based on a predetermined algorithm using each of the measurement data, and a first calculation means.
It has a second calculation means for performing a second calculation based on the predetermined algorithm according to the result of the first calculation.
The first calculation means primarily determines whether or not there is a sign of failure of the information processing apparatus based on the result of the first calculation.
When the first calculation means determines that there is a sign of failure, the second calculation means secondarily determines whether or not there is a sign of failure of the information processing apparatus based on the result of the second calculation. A failure prediction system characterized by making a judgment.
前記第2の演算手段は、前記所定のアルゴリズムに基づく演算のうち、前記第1の演算手段が実行していない残りの演算を、前記第1の演算の結果を用いて前記第2の演算として実行することを特徴とする請求項1または2に記載の故障予測システム。 The first calculation means executes a part of the operations based on the predetermined algorithm as the first calculation.
The second calculation means uses the result of the first calculation as the second calculation for the remaining operations that the first calculation means has not executed among the operations based on the predetermined algorithm. The failure prediction system according to claim 1 or 2, wherein the failure prediction system is executed.
前記第2の演算手段は、前記取得した計測データのうちの残りの計測データも用いて、前記第2の演算を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の故障予測システム。 The first calculation means executes the first calculation using a part of the measurement data acquired.
The failure prediction system according to claim 1 or 2, wherein the second calculation means executes the second calculation by using the remaining measurement data of the acquired measurement data.
前記第2の演算手段による前記第2の演算は、前記情報処理装置とネットワークを介して接続されたサーバが、前記情報処理装置から前記第1の演算の結果を受信して行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の故障予測システム。 The information processing apparatus performs the first calculation by the first calculation means.
The second calculation by the second calculation means is characterized in that a server connected to the information processing device via a network receives the result of the first calculation from the information processing device. The failure prediction system according to any one of claims 1 to 4.
前記第2の演算手段による前記第2の演算は、前記各デバイスを制御する前記情報処理装置の制御デバイスが行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の故障予測システム。 The first calculation by the first calculation means is performed by each device of the information processing apparatus.
The failure prediction system according to any one of claims 1 to 4, wherein the second calculation by the second calculation means is performed by a control device of the information processing apparatus that controls each device. ..
前記情報処理装置の各デバイスの状態を計測する計測手段が計測した計測データのそれぞれを取得する取得ステップと、
前記計測データのそれぞれを用いて、所定のアルゴリズムに基づく第1の演算を行う第1の演算ステップと、
前記第1の演算の結果に応じて、前記所定のアルゴリズムに基づく第2の演算を行う第2の演算ステップと
を含み、
前記第1の演算ステップにおいて、前記第1の演算の結果に基づいて前記情報処理装置の故障の予兆の有無が一次判定され、
前記第1の演算ステップで故障の予兆があると一次判定された場合に、前記第2の演算ステップにおいて、前記第2の演算の結果に基づいて前記情報処理装置の故障の予兆の有無が二次判定されることを特徴とする故障予測方法。 It is a failure prediction method that predicts the failure of information processing equipment.
An acquisition step of acquiring each of the measurement data measured by the measurement means for measuring the state of each device of the information processing device, and
A first calculation step of performing a first calculation based on a predetermined algorithm using each of the measurement data, and
A second calculation step of performing a second calculation based on the predetermined algorithm according to the result of the first calculation is included.
In the first calculation step, the presence or absence of a sign of failure of the information processing apparatus is primarily determined based on the result of the first calculation.
When it is primarily determined in the first calculation step that there is a sign of failure, in the second calculation step, the presence or absence of a sign of failure of the information processing apparatus is two based on the result of the second calculation. A failure prediction method characterized in that the next determination is made.
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