JP2021099744A - 異常診断装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
上述のように、特許文献1には、「監視時特徴量群の異常度を算出する」、「複数の特徴量の各々による異常度への寄与度を求める」と記載されているが、これでは、「異常診断に用いられる特徴量群」の選択が不適切であれば、「異常度」や「寄与度」の算出結果が不適切になるという問題があった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、診断対象装置の状態を正確に判定できる異常診断装置およびプログラムを提供することを目的とする。
〈第1実施形態の構成〉
図1は、好適な第1実施形態による異常診断システム1のブロック図である。
図1において、異常診断システム1は、診断対象装置10と、センサ部20と、異常診断装置100(コンピュータ)と、を備えている。なお、本実施形態において、診断対象装置10は風力発電装置である。センサ部20は、診断対象装置10の各部における温度、圧力、加速度等の物理量を計測するN個(Nは複数)のセンサ22−1〜22−Nを備えている。そして、センサ部20は、センサ22−1〜22−Nの測定結果である物理量を所定のサンプリング周期でサンプリングし、その結果を測定データDMとして異常診断装置100に供給する。異常診断装置100は、センサ部20から供給された測定データDMに基づいて、診断対象装置10の状態を診断する。
・測定データ取得部101が取得した測定データDM
・過去の故障データDF
・教師データDT
・測定データの重要度を示す重要度データDQ、
・異常診断の結果である、異常度Aの時系列データ、
・状態データDC、
・故障モードリストML
図示の例において、サンプリング時刻ts_1,ts_2,…ts_maxは、サンプリング周期毎の時刻である。そして、測定データDMは、センサ22−1〜22−Nの各々について(換言すればN個の測定項目P1〜PNについて)、サンプリング時刻ts_1,ts_2,…ts_maxにおける計測結果を含んでいる。このように、測定データDMは、各センサ22−1〜22−Nから収集される時系列データの集合であり、図2のようなマトリクスとして記述することができる。
図3は、故障データDFの一例を示す図である。
図示のように、故障データDFは、故障発見日時DFTと、故障モードDFMと、故障対応測定データDFKと、を含んでいる。ここで、故障発見日時DFTとは、ユーザまたは故障監視装置(図示せず)が診断対象装置10の故障を発見した日時を示すデータである。
図示の例において、サンプリング時刻ts_a,ts_b,ts_c,ts_d等は、サンプリング周期毎の時刻である。但し、図4においては、下から上に向かって時刻が進行しており、サンプリング時刻ts_dは、故障発見日時DFT(図3参照)に等しい。サンプリング時刻ts_cは、ts_dよりも所定時間T1(第1の所定時間)だけ過去の時刻であり、サンプリング時刻ts_bはts_cの直前のサンプリング時刻である。また、サンプリング時刻ts_aは、ts_bよりも所定時間T2(第2の所定時間)だけ過去の時刻である。
図5は、重要度データDQの一例を示す図である。図示の例において、測定項目は、重要度が大きい順にリストアップされている。
A=(x−μ)2/σ2 …式(1)
IF(異常度A≧閾値A_thとなるタイミングが存在する?)
THEN 診断対象装置10が異常である。
ELSE 診断対象装置10が正常である。 …式(2)
次に、第1実施形態の動作について説明する。
図7は異常診断装置100において実行される異常診断処理ルーチンのフローチャートである。ここで、異常診断処理ルーチンは、異常度Aが計算される前に実行されるオフライン処理ルーチンR10と、異常度Aを計算するオンライン処理ルーチンR20と、に分類される。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
以上のように本実施形態の異常診断装置100は、検出対象となる故障モードDFMを選択する故障モード選択部106と、診断対象装置10または他の装置における故障モードDFMに対応するデータである故障対応測定データDFKに基づいて、診断対象装置10の故障の有無を判定するための教師データDTを作成する教師データ作成部103と、教師データDTに基づいて、故障モードDFMにおける測定項目P1〜PNの重要度Q1〜QNを算出する測定項目重要度算出部104と、算出された重要度Q1〜QNに基づいて、測定項目P1〜PNの一部を故障モードDFMに対する特徴量(DQS)として選択する特徴量選定部105と、特徴量(DQS)に係る測定データDMに基づいて、故障モードDFMに対応する異常度Aを算出する異常度算出部107と、算出された異常度Aに基づいて、診断対象装置10の状態を判定する装置状態判定部108と、を備える。
これは、診断対象装置10から故障対応測定データDFKは、診断対象装置10の状態に適合する度合いが高いと考えられるためである。
100 異常診断装置(コンピュータ)
103 教師データ作成部(教師データ作成手段)
104 測定項目重要度算出部(測定項目重要度算出手段)
105 特徴量選定部(特徴量選定手段)
106 故障モード選択部(故障モード選択手段)
107 異常度算出部(異常度算出手段)
108 装置状態判定部(装置状態判定手段)
110 データベース(データベース手段)
A 異常度
DM 測定データ
DT 教師データ
T1 所定時間(第1の所定時間)
T2 所定時間(第2の所定時間)
DFK 故障対応測定データ
DFM 故障モード
DFT 故障発見日時
DQS 選択特徴量(特徴量)
DT1 異常時教師データ
DT2 正常時教師データ
P1〜PN 測定項目
Q1〜QN 重要度
Claims (4)
- 診断対象装置における複数の測定項目の測定データを記憶するデータベースと、
検出対象となる故障モードを選択する故障モード選択部と、
前記診断対象装置または他の装置における前記故障モードに対応するデータである故障対応測定データに基づいて、前記診断対象装置の故障の有無を判定するための教師データを作成する教師データ作成部と、
前記教師データに基づいて、前記故障モードにおける前記測定項目の重要度を算出する測定項目重要度算出部と、
算出された前記重要度に基づいて、前記測定項目の一部を前記故障モードに対する特徴量として選択する特徴量選定部と、
前記特徴量に係る前記測定データに基づいて、前記故障モードに対応する異常度を算出する異常度算出部と、
算出された前記異常度に基づいて、前記診断対象装置の状態を判定する装置状態判定部と、を備える
ことを特徴とする異常診断装置。 - 前記故障対応測定データは、前記診断対象装置から取得したデータである
ことを特徴とする請求項1に記載の異常診断装置。 - 前記教師データは、異常が発生していると推定する異常時教師データと、正常であると推定する正常時教師データと、を含むものであり、
前記教師データ作成部は、故障発見日時から第1の所定時間だけ過去に至るまでの前記故障対応測定データを前記異常時教師データとして選択し、前記異常時教師データのうち最古のデータの直前のデータから第2の所定時間だけ過去に至るまでの前記故障対応測定データを前記正常時教師データとして選択するものであり、
前記第1および第2の所定時間は前記故障モードに応じて設定された時間である
ことを特徴とする請求項2に記載の異常診断装置。 - コンピュータを、
診断対象装置における複数の測定項目の測定データを記憶するデータベース手段、
検出対象となる故障モードを選択する故障モード選択手段、
前記診断対象装置または他の装置における前記故障モードに対応するデータである故障対応測定データに基づいて、前記診断対象装置の故障の有無を判定するための教師データを作成する教師データ作成手段、
前記教師データに基づいて、前記故障モードにおける前記測定項目の重要度を算出する測定項目重要度算出手段、
算出された前記重要度に基づいて、前記測定項目の一部を前記故障モードに対する特徴量として選択する特徴量選定手段、
前記特徴量に係る前記測定データに基づいて、前記故障モードに対応する異常度を算出する異常度算出手段、
算出された前記異常度に基づいて、前記診断対象装置の状態を判定する装置状態判定手段、
として機能させるためのプログラム。
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