JP2023078549A - マハラノビス距離演算装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＫデータフォルダの確定作業を容易に行うことができるマハラノビス距離演算装置を提供する。【解決手段】ＭＤ値画面７３において、移動コマンド６５中、例えば００００．ｃｓｖを選択すると単位空間データフォルダ中のデータファイルを、ＯＫデータフォルダへ移動することができる。計算開始ボタン７２をクリックすることでＭＤ値の演算が実行される。また、ＭＤ値画面７３において、項目名５８の欄から任意の特徴量を選択することで、標本線を除外したときのＭＤ値の演算が実行される。標本線を除外したときの演算と、データファイルを移動したときの演算との両方が、ＭＤ値画面７３に基づく操作だけで実施できる。【選択図】図１２

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 掲載日：令和３年２月１７日 掲載アドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｔ－ｉｒｅｃ．ｔａｎａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｏｐ／ｓｉｇｎａｌ－ｃａｔｃｈｅｒ／ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔ－ｉｒｅｃ．ｔａｎａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｏｐ／ｓｉｇｎａｌ－ｃａｔｃｈｅｒ／ｍｔ法／ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔ－ｉｒｅｃ．ｔａｎａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｏｐ／ｓｉｇｎａｌ－ｃａｔｃｈｅｒ／波形特徴抽出機能／ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔ－ｉｒｅｃ．ｔａｎａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｏｐ／ｓｉｇｎａｌ－ｃａｔｃｈｅｒ／標本線自動設定機能／ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔ－ｉｒｅｃ．ｔａｎａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｏｐ／ｓｉｇｎａｌ－ｃａｔｃｈｅｒ／標本線の最適化例／ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔ－ｉｒｅｃ．ｔａｎａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｏｐ／ｓｉｇｎａｌ－ｃａｔｃｈｅｒ／プランと価格／

特許法第３０条第２項適用申請有り 掲載日：令和３年１１月２２日 掲載アドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｎｉｈｏｎｋａｉｋｅｉｓｏｋｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｅｒｖｉｃｅ／ｉｍｐｏｒｔ／ｓｉｇｎａｌ／ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｎｉｈｏｎｋａｉｋｅｉｓｏｋｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｗｐ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０２１／１０／ＳｉｇｎａｌＣａｔｃｈｅｒ＿４ｐ＿２１０２＿ｖｅｒ０２－１．ｐｄｆ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｎｉｈｏｎｋａｉｋｅｉｓｏｋｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｗｐ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０２１／１０／ＳｉｇｎａｌＣａｔｃｈｅｒ＿Ａ４．ｐｄｆ

特許法第３０条第２項適用申請有り 掲載日：令和３年２月１７日 掲載アドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｔｐｒｅｓｓ．ｎｅ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／２４６８９７ ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｔｐｒｅｓｓ．ｎｅ．ｊｐ／ｒｅｌｅａｓｅｓ／２４６８９７／ｉｍａｇｅ２４６８９７．ｚｉｐ

特許法第３０条第２項適用申請有り 販売日：令和３年３月２２日 販売場所：日本海計測特機株式会社（富山県富山市赤田９７０） 販売日：令和３年４月２８日 販売場所：日本海計測特機株式会社（富山県富山市赤田９７０） 販売日：令和３年６月１１日 販売場所：日本海計測特機株式会社（富山県富山市赤田９７０） 販売日：令和３年６月１１日 販売場所：日本海計測特機株式会社（富山県富山市赤田９７０） 販売日：令和３年７月１９日 販売場所：日本海計測特機株式会社（富山県富山市赤田９７０） 販売日：令和３年８月３０日 販売場所：日本海計測特機株式会社（富山県富山市赤田９７０）

特許法第３０条第２項適用申請有り 販売日：令和３年３月３０日 販売場所：北陽電機株式会社 製造部生産技術課（大阪府豊中市神州町１－３７） 販売日：令和３年５月６日 販売場所：北陽電機株式会社 製造部生産技術課（大阪府豊中市神州町１－３７） 販売日：令和３年７月１９日 販売場所：北海道立総合研究機構 エネルギー・環境・地質研究所 資源エネルギー部（北海道札幌市北区北１９条西１２丁目） 販売日：令和３年６月１５日 販売場所：株式会社古賀 本社（栃木県鹿沼市流通センター３５番地） 販売日：令和３年６月１５日 販売場所：東海理機株式会社 横浜営業所（神奈川県横浜市港北区新横浜３丁目２０－８ ベネックスＳ－３ ９階 Ｂ）

特許法第３０条第２項適用申請有り 販売日：令和３年９月２日 販売場所：株式会社一徳商会 宇都宮営業所（栃木県宇都宮市城南２－１－１１） 販売日：令和３年６月１５日 販売場所：本田技研工業株式会社 生産技術研究開発部３Ｇｒ ものづくりセンター 生産技術統括部（栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台６番地１） 販売日：令和３年６月２２日 販売場所：芝浦機械株式会社 ＤＸ戦略開発部デジタルツイン開発課（静岡県沼津市大岡２０６８－３） 販売日：令和３年９月２日 販売場所：本田技研工業株式会社 四輪事業本部 ものづくりセンター 生産技術統括部 パワーユニット生産技術部 パワーユニット設備技術課（栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台６番地１）

本発明は、マハラノビス距離演算装置に関する。

プラントが健全に運転されることは、産業上の利益に直結する。そのための監視技術が各種提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１は、プロセスデータに基づいてプラントの運転状態を解析する運転状態解析システムに係り、プロパティ値取得手段により複数のプロパティ値を取得し、波形表示手段により前記複数のプロパティ値を波形表示するシステムを提供する。

プロパティ値は、プロセスデータの瞬間値、平均値、最大値、最小値、標準偏差などである。
プロパティ値により、波形曲線が表示さる。この波形曲線の任意の箇所に「抽出枠」を設定する。設定された抽出枠に標本線が引かれる。引かれた標本線に基づいて特徴量が抽出される。すなわち、特徴量は抽出枠内における波形曲線に基づいて抽出される。

抽出された特徴量に基づいて、波形に対するＭＤ値が演算される。演算したＭＤ値と閾値とに基づいて、プラントの運転状態が異常であるか、正常であるかが判定される。

特徴量の抽出ステップと、次に実施するＭＤ値の演算ステップについては、特許文献１には詳しく説明されていないが、一般に次の手順による。

なお、この種の技術では、膨大な量（数）のデータを取扱う。データ単体とデータの集合とを区別する必要がある。
そこで、図１５に示すように、データ単体をデータ１０１と呼び、このデータ１０１の集合をデータファイル１０２と呼び、このデータファイル１０２の集合をデータフォルダ１０３と呼ぶことにする。

図１６に基づいて、従来の特徴量の抽出ステップを説明する。
図１６（ａ）に示すように、時間ｔｍで切り出した波形曲線が、ＸＹ面に描かれている。

図１６（ｂ）に示すように、標本線Ｌ１～Ｌ４をＸ軸に平行に引く。この例では、Ｘ軸に対称になるように、プラス側に標本線Ｌ１、Ｌ２を引き、マイナス側に標本線Ｌ３、Ｌ４を引く。なお、標本線は、演算部（コンピュータ）の内部で仮想的に引かれるが、この例では理解を促すために、図で説明する。

標本線Ｌ１と波形との交点（丸）の数が、標本線Ｌ１に係る変化量（後述の変化量１）となる。
標本線Ｌ２と波形曲線との交点（丸）の数が、標本線Ｌ２に係る変化量（変化量２）となる。他の標本線Ｌ３～Ｌ４についても同様に変化量３～４を求める。

図１６（ｃ）にて、存在量を求める。存在量は、当該標本線より上に存在する波形曲線で区切られた線分の和として求める。
具体的には、標本線Ｌ１においては、この標本線Ｌ１より上に波形が存在しないため、存在量（存在量１）は０となる。

標本線Ｌ２においては、この標本線Ｌ２より上に波形曲線の一部が存在する。区切られた線分に斜線を施した。斜線を施した線分の和が標本線Ｌ２における存在量（存在量２）となる。
標本線Ｌ３については、標本線Ｌ２と同様に存在量（存在量３）を求めることができる。

標本線Ｌ４においては、変化量（変化量４）がゼロであるため、存在量（存在量４）はゼロとする。
時間ｔｍに対応する標本線の長さを、便宜的に「６４」とする。
すると、標本線Ｌ３における存在量３は６４より小さな４３となり、標本線Ｌ２における存在量２は更に小さな２３となる。

以上により求めた変化量１～４と存在量１～４とを、表１に示す。

図１６では極端に簡略化して説明したが、プラント等の運転に関わる変化量や存在量は莫大な数となり、特徴量を抽出する作業が煩雑になる。そのため、特徴量の抽出ステップは、独立した１つの作業として扱われる。

上記した表１では、変化量１～４及び存在量１～４が横一行で記載されている。この行を数十行～数百行に増やすことで、単位空間データフォルダが形成される。すなわち、表２のようになる。
なお、単位空間データフォルダは、健全（正常）な運転でのデータに基づいて作成されることが前提となる。

ＭＤ値の演算ステップは次の手順による。
単位空間データフォルダに基づいて、平均値、標準偏差、相関係数など（以下、ＭＤ値演算のため基礎値と記す。）を演算する。次に示す式に基づいてＭＤ値を演算する。なお、実際の演算式は行列を含む複雑な式となるが、ここでは理解を容易にするために簡易式を提示する。

この式から、特徴量（ｘ１、ｘ２）が仮に同じであっても、平均値（ｍ１、ｍ２）、標準偏差（δ１、δ２）、相関係数（ｒ）が変化すると、ＭＤ値（マハラノビス距離）は変化することが理解できる。
表２の各行のＭＤ値を求める。表３に凡例を示す。

次に、全く不具合がない良好な状態でのプラント等を運転する。この運転により、表４に示す変化量と存在量が得られた。良好な状態で得られたデータに基づいているため、便宜上ＯＫデータフォルダと呼ぶ。

表４の各行のＭＤ値を求める。結果が表５であったとする。

ところで、ＯＫデータファイルの数（この例では行数）は、データ収集に時間を要する場合などに、不足することがある。この場合、誤った判定をしないかどうかの確認が不十分となる恐れがあるため、単位空間データフォルダにおけるデータファイルを代用することができる。具体的には、表２の例えば００１．ｄａｔａを表４へ移す。その上でＭＤ値を再演算する。結果、表６となる。

すなわち、データファイルを移動したことにより、単位空間データフォルダから得られる平均値、標準偏差、相関係数が変化する。この変化により、ＭＤ値（Ｍ１０１～Ｍ１０３及びＭ００１）は、表６に示すように（Ｍ１０１’～Ｍ１０３’及びＭ００１’）に変化する。
もし、新しいＭＤ値（Ｍ１０１’～Ｍ１０３’及びＭ００１’）でも不足又は不十分ならば、別のデータファイルを移動して演算をし直す。

以上に述べた作業を、フロー図に基づいて再度説明する。
図１７のＳＴ（ステップ番号。以下同じ）１０１で、第１次単位空間データフォルダを作成する。このデータフォルダは、上述の表２が参照できる。
データフォルダをＭＤ値演算ステップへ出力する（ＳＴ１０２）。

データフォルダを入力したＭＤ値演算ステップでは、詳細には、次に述べるＳＴ１０３～ＳＴ１０６を実行する。
ＳＴ１０３で、第１次単位空間データフォルダにおけるＭＤ値演算のため基礎値を演算し、これらに基づいてＭＤ値を演算する（ＳＴ１０４）。上述の表３参照。
また、別途第１次ＯＫデータフォルダを作成する（ＳＴ１０５）。上述の表４参照。
次に、ＭＤ値演算のため基礎値を用いて第１次ＯＫデータフォルダのＭＤ値を演算する（ＳＴ１０６）。上述の表５参照。

ＳＴ１０７で、単位空間データフォルダにおけるデータファイルの一部をＯＫデータフォルダへ移動する。
データファイルを移動したことにより、単位空間データフォルダが第２次単位空間データフォルダに変化し、ＯＫデータフォルダが第２次ＯＫデータフォルダに変化した。
そこで、図１８に示すＳＴ１０８～ＳＴ１１３により、再演算を行い新たなＭＤ値を演算する。上述の表６参照。

ＳＴ１１４で終了するか否かを判断する。
否であれば、ＳＴ１１５により、データファイルの他の一部をＯＫデータフォルダへ移動し、ＳＴ１０８へ戻り、演算を繰り返す。
誤った判定をしないかどうか確認するため、多くの場合は、演算の繰り返しは、数十回に及ぶ。

このときに、「特徴量の抽出ステップ」は抽出プログラムにより実施され、「ＭＤ値演算ステップ」は演算プログラムにより実施する。
すなわち、特徴量の抽出作業とＭＤ値の演算作業とが別々に実施される。

そのため、ＳＴ１０１やＳＴ１０８に示す単位空間データフォルダの作成が面倒である。加えて、ＳＴ１０２やＳＴ１０９に示すようにデータを抽出プログラムから演算プログラムへ移す作業が面倒である。これらの作業は初期設定時だけでなく、監視対象の運転条件や環境に変更があった際にも再度実施することがある。
又、誤った判定をしてしまう場合、特徴量の抽出ステップにおける微調整が必要となる。
結果、確認、微調整および再確認に時間が掛かり費用が嵩む。

生産ラインにおける作業の効率化が求められる中、ＯＫデータフォルダの確定作業を容易に行うことができる技術が求められる。

特開２０１１－２０９７９８号公報

本発明は、ＯＫデータフォルダの確定作業を容易に行うことができるマハラノビス距離演算装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、データの集合をデータファイルと呼び、データファイルの集合をデータフォルダと呼び、前記データファイルが波形曲線を描く前記データの集合であるときに、
単位空間のためのデータファイルの集合からなる単位空間データフォルダと、良好なデータファイルの集合からなるＯＫデータフォルダと、良好ではないデータファイルの集合からなるＮＧデータフォルダとを保存する保存部と、
この保存部から得た前記波形曲線から特徴量を抽出し、その特徴量に基づいてマハラノビス距離を演算する演算部と、
この演算部から得たマハラノビス距離を表示するモニタ画面と、
前記演算部に演算指令を発すると共に前記モニタ画面に表示する画面を切り換える指令を発する指令手段と、からなるマハラノビス距離演算装置であって、
前記モニタ画面は、マハラノビス距離を表示する画面であるＭＤ値画面を含み、
このＭＤ値画面は、前記特徴量に対応する項目名を列記する項目名の欄と、前記保存部に保存されている前記単位空間データフォルダの前記データファイルを列記する移動コマンドの欄とを更に含み、
前記演算部は、前記ＭＤ値画面の前記移動コマンドの欄で前記データファイルの一つが選択されたときには、この選択されたデータファイルを、前記単位空間データフォルダから前記ＯＫデータフォルダへ移動し、変更された単位空間データフォルダに基づいてマハラノビス距離を演算しなおす機能を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のマハラノビス距離演算装置であって、
前記演算部は、前記ＭＤ値画面の前記項目名の欄に列記された前記項目名の一部が選択されたときにはこの選択された項目名に対応する特徴量を除外してマハラノビス距離を演算する機能をさらに有し、
前記特徴量を除外したときの演算と、前記データファイルを移動したときの演算との両方が、前記ＭＤ値画面に基づく操作だけで実施できることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載のマハラノビス距離演算装置であって、
前記演算部は、前記ＮＧデータフォルダからデータファイルが選択されたときに、この選択されたデータファイルの特徴量に基づいてＳＮ比を演算し、この演算の結果を、前記モニタ画面に表示させる機能をさらに有することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３記載のマハラノビス距離演算装置であって、
前記選択された項目名に対応する特徴量は、標本線により抽出されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項２又は請求項３記載のマハラノビス距離演算装置であって、
前記選択された項目名に対応する特徴量は、エリアにおける重心であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、演算部は、移動コマンドの欄でデータファイルの一つが選択されたときには、この選択されたデータファイルを、単位空間データフォルダからＯＫデータフォルダへ移動し、変更された単位空間データフォルダに基づいてマハラノビス距離を演算しなおす機能を有するため、ＯＫデータフォルダの確定作業を容易に行うことができる。
すなわち、本発明により、ＯＫデータフォルダの確定作業を容易に行うことができるマハラノビス距離演算装置が提供される。

請求項２に係る発明では、演算部は、ＭＤ値画面の項目名の欄に列記された項目名の一部が選択されたときにはこの選択された項目名に対応する特徴量を除外してマハラノビス距離を演算する。
すなわち、本発明により、選択された項目名に対応する特徴量を除外したときの演算と、データファイルを移動したときの演算との両方が、ＭＤ値画面に基づく操作だけで実施できるため、容易な操作で標本線の確定作業を行うことができる。

請求項３に係る発明では、演算部は、ＮＧデータフォルダからデータファイルが選択されたときに、この選択されたデータファイルの特徴量に基づいてＳＮ比を演算し、この演算の結果を、モニタ画面に表示させる。
ＳＮ比の表示により、例えば標本線除外の判断材料が提供され、除外する特徴量の確定作業がより容易になる。

請求項４に係る発明では、選択された項目名に対応する特徴量は、標本線により抽出される。任意に標本線を選ぶことができる。

請求項５に係る発明では、選択された項目名に対応する特徴量は、エリアにおける重心である。任意に重心法を選ぶことができる。

本発明に係るマハラノビス距離演算装置の構成を説明する図である。 標本線画像（１）が表示されているモニタ画面図である。 標本線画像（２）が表示されているモニタ画面図である。 標本線画像（２）の要部拡大図である。 ＭＤ値画像（１）が表示されているモニタ画面図である。 ＭＤ値画像（２）が表示されているモニタ画面図である。 ＭＤ値画像（３）が表示されているモニタ画面図である。 図７の８部拡大図である。 ＭＤ値画像（４）が表示されているモニタ画面図である。 ＭＤ値画像（５）が表示されているモニタ画面図である。 図１０の１１部拡大図である。 ＭＤ値画像（６）が表示されているモニタ画面図である。 図１２の１３部拡大図である。 （ａ）～（ｃ）は重心法を説明する図である。 データ、データフォルダ、データファイルの関係を説明する図である。 （ａ）～（ｃ）は波形曲線から特徴量を求める手順を説明する図である。 従来のマハラノビス距離の演算フロー図（前半）である。 従来のマハラノビス距離の演算フロー図（後半）である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１に示すように、例えば旋盤１０を準備する。
旋盤１０では、ベッド１１に主軸台１２が備えられ、この主軸台１２に主軸１３が回転自在に備えられる。主軸１３の長手軸をｘ軸、水平面上でｘ軸に直交する軸をｙ軸と呼ぶ。
主軸１３は、図中のｘ軸回りにモータ１４で回される。このような主軸１３に、被切削材１５が取付けられる。

また、ベッド１１に往復台１６が備えられ、この往復台１６に切削工具１７が備えられる。往復台１６は、ｘ軸に沿って往復する。また、往復台１６は、ｙ軸に沿って切込み量だけ移動される。この切削工具１７の先端にチップ１８が取付けられる。

チップ１８は、極めて硬い三角形の板であり、切削工具１７に着脱自在に取付けられる。チップ１８は極めて硬いために脆く、切削中に、局部的に欠けることがある。

切削工具１７に振動センサ１９が取付けられる。
切削に伴って切削工具１７が振動し、この振動が振動センサ１９で検知され、検知された振動情報がアンプ２１で増幅され、増幅された振動情報がデータ格納部２２に格納される。

データ格納部２２に格納される振動情報には、次の３種類である。
第１に、健全なチップ１８を用いて得られる大量の振動情報である。この情報を便宜的に、単位空間データと呼び、単位空間データを集合してなるデータフォルダを単位空間データフォルダと呼ぶ。
第２に、新品（又は良品）のチップ１８を用いて得られる振動情報である。この情報を便宜的に、ＯＫデータと呼び、ＯＫデータを集合してなるデータフォルダをＯＫデータフォルダと呼ぶ。
第３に、刃先が欠けたチップ１８を用いて得られる振動情報である。この情報を便宜的に、ＮＧデータと呼び、ＮＧデータを集合してなるデータフォルダをＮＧデータフォルダと呼ぶ。ＮＧはＮｏ Ｇｏｏｄを意味する。

マハラノビス距離演算装置３０は、マハラノビス距離を演算する演算部３１と、データフォルダ等を保存する保存部５４Ｂと、画像を表示するモニタ画面４０と、演算部３１に指令を発する指令手段３３とを、主要素とする。
なお、マハラノビス距離演算装置３０は、モニタ付きコンピュータ（いわゆるパーソナルコンピュータ）であってもよい。

演算部３１では、データ格納部２２に格納されている振動情報から選択された単位空間データフォルダ、ＯＫデータフォルダ及びＮＧデータフォルダに基づいて、以下に述べる処理を実施する。モニタ画面４０に、演算部３１の処理状況がビジュアルに表示される。

指令手段３３は、演算部３１に、演算指令を発すると共にモニタ画面４０に表示する画面を切り換える指令を発する手段であって、いわゆるマウス、キーボード、タッチパネル又は同等品であればよく、種類や形式は問わない。

図２に示すように、画面上部に表示される標本線タブ４２を指令手段（図１、符号３３）で選択すると、モニタ画面４０に、標本線画面（１）４１が表示される。
標本線タブ４２の下に表示される単位データフォルダ選択ボタン４３を指令手段（図１、符号３３）で選択すると、データ格納部（図１、符号２２）から所望の単位空間データフォルダが取り込まれる。選択された単位空間データフォルダの内容の一例を、表７に示す。

振動センサ（図１、符号１９）で得られた振動信号は、６４００（データ／秒）で０．２３秒間収録される。これで、１５００のデータが得られる。得られたデータの集合をデータファイルと呼ぶ。この例では１個のデータファイルは１５００個のデータの集合である。このデータファイルに００００．ｃｓｖの名称を付す。
００００．ｃｓｖから図３に示すような波形図が得られる。図３は、横軸が時間軸で、縦軸は振動である。

同様にして、多数個のデータファイルを得て、これらに０００１．ｃｓｖ～００８１．ｃｓｖの名称を付す。
したがって、この例では、単位空間データフォルダは、８２行のデータファイルで構成される。

並行して、図２において、単位データフォルダ選択ボタン４３の下に表示されるＯＫデータフォルダ選択ボタン４４を指令手段（図１、符号３３）で選択すると、データ格納部（図１、符号２２）から所望のＯＫデータフォルダが取り込まれる。選択されたＯＫデータフォルダの内容の一例を、表８に示す。

さらに並行して、図２において、ＯＫデータフォルダ選択ボタン４４の下に表示されるＮＧデータフォルダ選択ボタン４５を指令手段（図１、符号３３）で選択すると、データ格納部（図１、符号２２）から所望のＮＧデータフォルダが取り込まれる。選択されたＮＧデータフォルダの内容の一例を、表９に示す。

標本線画面（１）４１の最も右の部分に、選択された単位データフォルダ、ＯＫデータフォルダ、ＮＧデータフォルダが表示される。

図３に示すように、モニタ画面４０に、標本線画面（２）４６が表示される。
標本線画面（２）４６の最も右の部分に表示されている０００１．ｃｓｖをクリックすると、波形曲線４７が表示される。加えて、画面の最も右に表示されている００８２．ｃｓｖをクリックすると、波形曲線４８が重なった形態で表示される。

標本線画面（２）４６の左部分に、標本線指定部４９が設けられており、この標本線指定部４９で「等間隔」、「標本線の数」、「最大値」、「最小値」を指定する。標本線位置出力ボタン５１をクリックすると、波形曲線４７、４８に標本線５２が引かれる。
保存先選択ボタン５３により、保存先５４を選択し、計算開始ボタン５５をクリックする。便宜的に、保存先５４は、図１に示す保存部５４Ｂとする。

図３に示した波形曲線４７、４８は緻密で分かり難いので、模式化したものを図４に示す。
図４に示すように、波形曲線４７に、２０本の標本線５２が均等に引かれている。標本線５２は、縦軸のマイナスから０に向かって、「標本線１」、「標本線２」・・・「標本線２０」と呼ぶ。なお、従来の技術では最も上の標本線を「標本線１」としたが、実施例では最も下の標本線を「標本線１」とする。

特徴抽出の方法は、従来の技術（図１６）で説明したとおりである。
すなわち、標本線１と波形曲線４７の交点の数の合計を、０００１．ｃｓｖでの「変化量１」、隣り合う交点と交点の間の長さの合計を、０００１．ｃｓｖでの「存在量１」とする。
標本線２と波形曲線４７の交点の数の合計を、０００１．ｃｓｖでの「変化量２」、隣り合う交点と交点の間の長さの合計を、０００１．ｃｓｖでの「存在量２」とする。
以上を、標本線２０まで繰り返し「変化量１」～「変化量２０」及び「存在量１」～「存在量２０」を演算する。結果を表１０に示す。

同様に、ＯＫデータフォルダについて、「変化量１」～「変化量２０」及び「存在量１」～「存在量２０」を演算する。結果を表１１に示す。

さらに、ＮＧデータフォルダについて、「変化量１」～「変化量２０」及び「存在量１」～「存在量２０」を演算する。結果を表１２に示す。

以上の表１０～表１２は、保存先５４（保存部５４Ｂ）に保存される。保存後に、図３において、標本画面（２）４６の上部に表示されるＭＴ法タブ５６を選択する。

図５に示すように、モニタ画面４０がＭＤ値画面（１）５７に切り替わる。
ＭＤ値画面（１）５７に既に特徴抽出したデータが選択されている。
すなわち、項目名５８の欄に、項目名に対応する特徴量としての「変化量１」～「変化量１５」と表示されている。繰り上げ操作により、「変化量１６」～「変化量２０」及び「存在量１」～「存在量２０」を任意に表示させることができる。
この状態で、計算開始ボタン５９をクリックする。

すると、演算部（図１、符号３０）では、表１０に基づき、ＭＤ値演算のため基礎値が演算される。次に、この基礎値に基づいてＭＤ値が演算される。演算式は、先に数１で説明したので、ここでは省略する。演算結果を表１３に示す。

次に、基礎値に基づいてＯＫデータフォルダに係るＭＤ値が演算される。演算結果を表１４に示す。

次に、基礎値に基づいてＮＧデータフォルダに係るＭＤ値が演算される。演算結果を表１５に示す。

図６に示すように、モニタ画面４０がＭＤ値画面（２）６１となる。ＭＤ値画面（２）６１に、単位空間ＭＤ値棒グラフ群６２と、ＯＫデータＭＤ値棒グラフ群６３と、ＮＧデータＭＤ値棒グラフ群６４とが、表示される。
詳細には、単位空間ＭＤ値棒グラフ群６２は、８２本の棒グラフからなる。ＯＫデータＭＤ値棒グラフ群６３は、４本の棒グラフからなる。ＮＧデータＭＤ値棒グラフ群６４は、３本の棒グラフからなる。

ＯＫデータフォルダにおけるデータファイルが少ないため、単位空間データにおけるデータファイルの一部をＯＫデータフォルダへ移動する。その手順を以下に説明する。
ＭＤ値画面（２）６１には、項目名５８の右隣に、「単位→ＯＫへ移動」と記載された移動コマンド６５が表示されている。この移動コマンド６５に、００００．ｃｓｖ～００１４．ｃｓｖが表示されているが、繰り上げ操作により、００１５．ｃｓｖ～００８１．ｃｓｖが表示可能である。すなわち、移動コマンド６５に、表１０に示す８２行の特徴量のデータファイルが貼付けられている。

原則として、単位→ＯＫへの移動操作は、００００．ｃｓｖ～００８１．ｃｓｖの全てについて行われる。
そこで、まず、移動コマンド６５中、００００．ｃｓｖを選択する。後述する図７に示すように、移動コマンド６５中、００００．ｃｓｖのみが、他（０００１．ｃｓｖ～）と異なる明るさ又は色となる。明るさ又は色を変えることにより、視覚的な識別が可能となる。

この選択に基づいて、演算部（図１、符号３０）は、保存部５４Ｂ内に、新しいデータフォルダ（第２次データフォルダ）を作成する。
結果、先に述べた表７が次に述べる表１６に変わる。

演算部（図１、符号３０）は、この第２次単位空間データフォルダに基づいて、ＭＤ値演算のため基礎値を演算し、得られた基礎値に基づいてＭＤ値を演算する。結果を表１７に示す。

表１７に示すＭＤ値は、表１３に示すＭＤ値から若干ではあるが、変化した。これは、ＭＤ値演算のため基礎値が変化したからである。

００００．ｃｓｖを移動したことにより、ＯＫデータフォルダは、表１８のようになる。

演算部（図１、符号３０）は、この第２次ＯＫデータフォルダと、新しいＭＤ値演算のため基礎値とに基づいて、ＯＫデータフォルダに係るＭＤ値を演算する。結果を表１９に示す。

００８２．ｃｓｖ～００８５．ｃｓｖでの第２次ＭＤ値は、表１４に示す第１次ＭＤ値から変化した。これは、ＭＤ値演算のため基礎値が変化したからである。
同じ理由で、００００．ｃｓｖでの第２次ＭＤ値は、表１３に示す第１次ＭＤ値から変化した。

次に、演算部（図１、符号３０）は、表１２に示すＮＧデータフォルダを、新しいＭＤ値演算のため基礎値に基づいて、ＮＧデータフォルダに係るＭＤ値を演算する。結果を表２０に示す。

ＮＧデータフォルダでの第２次ＭＤ値は、表１５に示す第１次ＭＤ値から若干変化した。
演算部（図１、符号３０）は、表１８～表２０に示す第２次ＭＤ値を、モニタ画面４０に表示させる。

図７に示すように、モニタ画面４０に、ＭＤ値画面（３）６６が表示されている。すなわち、単位空間ＭＤ値棒グラフ群６２と、ＯＫデータＭＤ値棒グラフ群６３と、ＮＧデータＭＤ値棒グラフ群６４とが、表示される。
単位空間ＭＤ値棒グラフ群６２は、８２本から１本減ったところの８１本の棒グラフで構成され、ＯＫデータＭＤ値棒グラフ群６３は、４本に１本を加えたところの５本の棒グラフで構成される。

ところで、合否判定のしきい値は、ＯＫデータフォルダのＭＤ値中の最大値より大きく、ＮＧデータのＭＤ値中の最小値より小さく設定されることを「原則」とする。

図８は図７の８部拡大図である。
図８に示すように、００００．ｃｓｖでの第２次ＭＤ値（６．０１）は、００８７．ｃｓｖでの第２次ＭＤ値（４．０）より大きい。これは上記した「原則」に適合してはいない。

このままで、新規のデータファイルの合否判定を行うと、誤った判定を下す可能性が高くなる。対策として、微調整が必要となる。
微調整作業の一環として、図７において、個別診断ダブ６７を選択する。

図９に示すように、モニタ画面４０に、ＭＤ値画面（４）６８が表示される。図面中央の「ＮＧデータ番号」から００８７．ｃｓｖを選択し、計算開始ボタンをクリックする。
すると、演算部（図１、符号３０）は、００８７．ｃｓｖのＭＤ値について、ＳＮ比を演算する。ＳＮ比の演算方法は周知であるため、詳細な説明は省略する。

ＳＮ比演算後に、図９に示すように、ＭＤ値画面（４）６８に、変化量１～変化量２０及び存在量１～存在量２０に対応するＳＮ値が棒グラフで示される。
ＳＮ比はＭＤ値に対する各変化量・存在量の貢献度を示す指標である。ＳＮ比がプラス（＋）であればＮＧデータのＭＤ値を大きくするように働くので良いとされ、プラス（＋）は大きいほど良いと解される。

逆に、マイナス（－）であれば、ＮＧデータのＭＤ値を小さくするように働くので好ましくないとされる。ただし、図９でマイナス（－）側である変化量や存在量の全てを除外すると、後に実施する診断（合否判定）に悪影響がでるため、選択的除外することが推奨される。

そこで、ここでは変化量１、変化量２、変化量３を除外することにする。
図４で説明したように、標本線１により変化量１と存在量１とが演算され、標本線２により変化量２と存在量２とが演算され、標本線３により変化量３と存在量３とが演算される。

図９の項目名５８に、たまたま、「２１：存在量［１］１」～「２３：存在量［１］３」が表示されているので、これらをクリックする。同様に、隠れている「１：変化量１」～「３：変化量３」もクリックする。すると存在量と変化量は、明るさ又は色が変わる（図１０、符号５８参照）。この操作により、図４で説明した標本線１、標本線２及び標本線３に対応する変化量と存在量が除外される。

なお、同じ標本線に対応する変化量と存在量をそれぞれクリックする様に説明したが、変化量と存在量のどちらかをクリックすると、これに対応する標本線が自動的に除外されるなどの自動処理を行ってもよい。すなわち、変化量ｎと存在量ｎの一方をクリックすると、標本線ｎが除外される。
すると、項目名５８中、変化量ｎと存在量ｎは、明るさ又は色が変わる（図１０、符号５８参照）。

移動コマンド６５において、００００．ｃｓｖをクリックして、選択を解除する。
移動コマンド６５の右側にあるＭＤ値タブ６９をクリックする。すると画面が変わる。

図１０に示すように、モニタ画面４０にＭＤ値画面（５）７１が表示される。ただし、ＭＤ値の棒グラフ表示エリアは、正しくは、無表示である（又はひとつ前のデータが表示される）。
項目名５８中、変化量１～変化量３は、明るさ又は色が変わっている。移動コマンド６５において、００００．ｃｓｖも選択が解除されている。

次に、計算開始ボタン７２をクリックする。
すると、演算部（図１、符号３０）は、表１０のデータフォルダから変化量１～変化量３及び存在量１～存在量３を除外したところのデータフォルダを作成する。作成したデータフォルダを表２１に示す。

この表２１に基づいて、ＭＤ値演算のため基礎値を演算する。これに基づいてＭＤ値（第３次ＭＤ値）が演算される。すなわち、項目名の一部が選択されたときにはこの選択された項目名（この例では変化量１～変化量３及び存在量１～存在量３）を除外してＭＤ値（第３次ＭＤ値）が演算される。
結果を、表２２に示す。

同様に、ＯＫデータフォルダが表２３のように作成され、表２４のようにＭＤ値（第３次ＭＤ値）が演算される。

同様に、ＮＧデータフォルダが表２５のように作成され、表２６のようにＭＤ値（第３次ＭＤ値）が演算される。

演算部（図１、符号３０）は、モニタ画面（図１、符号４０）に結果を表示する。結果、図１０となる。

図１０の要部を図１１に示す。
図１１に示すように、ＯＫデータＭＤ値棒グラフ群６３中、最大値は２．３８であり、ＮＧデータＭＤ値棒グラフ群６４中、最小値は４．４５である。ＯＫデータＭＤ値最大値＜ＮＧデータＭＤ値最小値であるから、標本線１～標本線３を除外してなる微調整は、良い結果を提供した。

この微調整の信頼性をさらに確かめるために、ＯＫデータフォルダに単位空間データフォルダにおけるデータファイルの一部を移動する。
具体的には、図１０において、移動コマンド６５中、例えば、００００．ｃｓｖをクリックする。次に、計算開始ボタン７２をクリックする。

演算部（図１、符号３０）は、単位空間データフォルダから００００．ｃｓｖをＯＫデータフォルダに移動する。この状態で、単位空間データからＭＤ値演算のため基礎値が演算され、単位空間データフォルダのＭＤ値（第４次ＭＤ値）、ＯＫデータフォルダのＭＤ値（第４次ＭＤ値）、ＮＧデータフォルダのＭＤ値（第４次ＭＤ値）が演算される。
演算の要領は既に説明したので、ここでは省略する。

図１２に示すように、モニタ画面４０に、ＭＤ値画面（６）７３が表示される。このＭＤ値画面（６）７３では、項目名５８中、変化量１～変化量３（及び、隠れている存在量１～存在量３）が選択され、移動コマンド６５中、００００．ｃｓｖが選択されているため、選択事項が確認できる。
この条件のもとで演算して得た第４次ＭＤ値に対応する単位空間ＭＤ値棒グラフ群６２と、ＯＫデータＭＤ値棒グラフ群６３と、ＮＧデータＭＤ値棒グラフ群６４とが、表示される。

図１２の１３部を図１３に示す。
図１３に示すように、ＯＫデータＭＤ値棒グラフ群６３中、最大値は３．６８であり、ＮＧデータＭＤ値棒グラフ群６４中、最小値は４．４４である。ＯＫデータＭＤ値最大値＜ＮＧデータＭＤ値最小値であることが確認できた。

次に、図１２において、移動コマンド６５中、００００．ｃｓｖの選択を解除し、０００１．ｃｓｖをクリックする。続いて、計算開始ボタン７２をクリックする。
演算部（図１、符号３０）は、００００．ｃｓｖ～００８１．ｃｓｖからなる単位空間データから０００１．ｃｓｖをＯＫデータフォルダに移動する。この状態で、単位空間データからＭＤ値演算のため基礎値が演算され、単位空間データのＭＤ値、ＯＫデータのＭＤ値、ＮＧデータのＭＤ値が演算される。
そこで、ＯＫデータＭＤ値最大値＜ＮＧデータＭＤ値最小値であることを確認する。

以降、残りの０００２．ｃｓｖ～００８１．ｃｓｖについても、単位空間データフォルダからＯＫデータフォルダへ移動し、ＯＫデータＭＤ値最大値＜ＮＧデータＭＤ値最小値であることを確認する。
残りの０００２．ｃｓｖ～００８１．ｃｓｖについても、確認できた。結果、標本線は、標本線４～標本線２０の１７本が適当であると決した。

以上に述べたように本発明に係るマハラノビス距離演算装置３０は、次に述べる構成からなる。
図１５に示すように、データ１０１の集合をデータファイル１０２と呼び、データファイル１０２の集合をデータフォルダ１０３と呼び、データファイル１０２が波形曲線（図１６（ａ））を描くデータの集合であることを前提する。
図１に示すように、マハラノビス距離演算装置３０は、単位空間のためのデータファイルの集合からなる単位空間データフォルダと、良好なデータファイルの集合からなるＯＫデータフォルダと、良好ではないデータファイルの集合からなるＮＧデータフォルダとを保存する保存部５４Ｂと、
この保存部５４Ｂから得た波形曲線に標本線（図３、符号５２）を引き、変化量と存在量を求め、得られた変化量と存在量に基づいてマハラノビス距離を演算する演算部３１と、
この演算部３１から得たマハラノビス距離を表示するモニタ画面４０と、
演算部３１に演算指令を発すると共に前記モニタ画面４０に表示する画面を切り換える指令を発する指令手段３３と、からなる。
そして、モニタ画面４０は、マハラノビス距離を表示する画面であるＭＤ値画面（図６、符号６１）を含み、
このＭＤ値画面（図６、符号６１）は、特徴量（縦えば変化量と存在量）に対応する項目名を列記する項目名（図６、符号５８）の欄と、保存部５４Ｂに保存されている単位空間データフォルダのデータファイルを列記する移動コマンド（図６、符号６５）の欄とを更に含み、
演算部３１は、ＭＤ値画面の移動コマンド（図６、符号６５）の欄でデータファイルの一つが選択されたときには、この選択されたデータファイルを、単位空間データフォルダからＯＫデータフォルダへ移動し、変更された単位空間データフォルダに基づいてマハラノビス距離を演算しなおす機能を有する。

好ましくは、演算部３１は、演算部３１は、ＭＤ値画面５７の項目名５８の欄に列記された項目名の一部が選択されたときにはこの選択された項目名に対応する特徴量を除外してマハラノビス距離を演算する機能をさらに有する。
特徴量を除外したときの演算と、データファイルを移動したときの演算との両方が、ＭＤ値画面（図１２、符号７３）に基づく操作だけで実施できる。

上記した良好なデータファイルとは、例えば良品から得たデータの集合や良好な状態のプラント等の運転から得たデータの集合を指す。
良好ではないデータファイルとは、例えば不良品から得たデータの集合や良好ではない状態のプラント等の運転から得たデータの集合を指す。

従来の技術では、図１７に示す特徴量の抽出ステップ（抽出作業）と、ＭＤ値演算ステップ（演算作業）とを別々に行っていた。そのため、演算ステップの結果が不満足であるときは、抽出ステップに戻って特徴量の抽出作業を行う。この結果を、ＭＤ値演算ステップへ出力し、ＭＤ値を再演算する。この抽出作業と演算作業とを繰り返すため、作業が煩雑で且つ時間が掛った。
対して、本発明によれば、マハラノビス距離演算装置３０により、特徴量を除外したときの演算と、データファイルを移動したときの演算との両方が、ＭＤ値画面（図１２、符号７３）に基づく操作だけで実施できるため、作業が容易になり且つ時間が短くなる。

以上、特徴量を変化量と存在量とし、これらに基づいて標本線を求めるところの標本線による特徴量抽出方法を説明したが、本発明を標本線以外の特徴量抽出方法に適用することは差し支えない。標本線以外の特徴量抽出方法として、重心法、最大・最小値、平均値、標準偏差等がある。これらのうちから、重心法について、詳しく説明する。

図１４（ａ）に示す波形曲線を得る。
図１４（ｂ）に示すようＸ軸に沿って波形曲線を、指定のエリア（例えばエリア１～５）に区分する。
図１４（ｃ）に示すようエリア毎に重心を計算し、重心（Ｇｘ,Ｇｙ）を抽出する。
重心のＸ座標（Ｇｘ）とＹ座標（Ｇｙ）とが特徴量となる。

図３において、標本線タブ４２の代わりに、ＭＴ法タブ５６の左の重心法タブが選択されると、標本線指定部４９の位置に代わりにエリアを指定する項目名が現れ、標本線位置出力ボタン５１の位置に代わりにエリア位置出力ボタンが現れる。このエリア位置出力ボタンを選択すると、図の右部分に図１４（ｂ）に相当するグラフが表示される。

図５において、項目名５８の欄に、変化量ｎ及び存在量ｎの代わりに、重心のＸ座標（Ｇｘ１、Ｇｘ２・・・Ｇｘｎ）とＹ座標（Ｇｙ１、Ｇｙ２・・・Ｇｙｎ）とが表示される。

図９において、Ｘ座標（Ｇｘ１、Ｇｘ２・・・Ｇｘｎ）とＹ座標（Ｇｙ１、Ｇｙ２・・・Ｇｙｎ）に対応するＳＮ比が表示される。この表示に基づいて除外すべき項目名（特徴量）を選択する。この選択により対応するエリアの重心（図１４（ｂ）参照）が除外される。この状態でＭＤ値を演算する。演算結果が良好であれば、除外するエリアの重心が決定される。

以上に述べた演算処理は、演算部３１で実施される。
すなわち、演算部３１は、ＭＤ値画面５７の項目名５８の欄に列記された項目名の一部が選択されたときにはこの選択された項目名に対応する特徴量（この例ではエリアにおける重心）を除外してマハラノビス距離を演算する機能をさらに有する。
特徴量（この例ではエリアにおける重心）を除外したときの演算と、データファイルを移動したときの演算との両方が、ＭＤ値画面に基づく操作だけで実施できる。

本発明は、単位空間データファイルの一部をＯＫデータフォルダに移動する形式のマハラノビス距離演算装置に好適である。

３０…マハラノビス距離演算装置、３１…演算部、３３…指令手段、４０…モニタ画面、４７、４８…波形曲線、５２…標本線、５４Ｂ…保存部、５７、６１、６６、６８、７１、７３…ＭＤ値画面、５８…項目名、６５…移動コマンド、１０１…データ、１０２…データファイル、１０３…データフォルダ。

Claims (5)

1. データの集合をデータファイルと呼び、データファイルの集合をデータフォルダと呼び、前記データファイルが波形曲線を描く前記データの集合であるときに、
   単位空間のためのデータファイルの集合からなる単位空間データフォルダと、良好なデータファイルの集合からなるＯＫデータフォルダと、良好ではないデータファイルの集合からなるＮＧデータフォルダとを保存する保存部と、
   この保存部から得た前記波形曲線から特徴量を抽出し、その特徴量に基づいてマハラノビス距離を演算する演算部と、
   この演算部から得たマハラノビス距離を表示するモニタ画面と、
   前記演算部に演算指令を発すると共に前記モニタ画面に表示する画面を切り換える指令を発する指令手段と、からなるマハラノビス距離演算装置であって、
   前記モニタ画面は、マハラノビス距離を表示する画面であるＭＤ値画面を含み、
   このＭＤ値画面は、前記特徴量に対応する項目名を列記する項目名の欄と、前記保存部に保存されている前記単位空間データフォルダの前記データファイルを列記する移動コマンドの欄とを更に含み、
   前記演算部は、前記ＭＤ値画面の前記移動コマンドの欄で前記データファイルの一つが選択されたときには、この選択されたデータファイルを、前記単位空間データフォルダから前記ＯＫデータフォルダへ移動し、変更された単位空間データフォルダに基づいてマハラノビス距離を演算しなおす機能を有することを特徴とするマハラノビス距離演算装置。
2. 請求項１記載のマハラノビス距離演算装置であって、
   前記演算部は、前記ＭＤ値画面の前記項目名の欄に列記された前記項目名の一部が選択されたときにはこの選択された項目名に対応する特徴量を除外してマハラノビス距離を演算する機能をさらに有し、
   前記特徴量を除外したときの演算と、前記データファイルを移動したときの演算との両方が、前記ＭＤ値画面に基づく操作だけで実施できることを特徴とするマハラノビス距離演算装置。
3. 請求項１又は請求項２記載のマハラノビス距離演算装置であって、
   前記演算部は、前記ＮＧデータフォルダからデータファイルが選択されたときに、この選択されたデータファイルの特徴量に基づいてＳＮ比を演算し、この演算の結果を、前記モニタ画面に表示させる機能をさらに有することを特徴とするマハラノビス距離演算装置。
4. 請求項２又は請求項３記載のマハラノビス距離演算装置であって、
   前記選択された項目名に対応する特徴量は、標本線により抽出されることを特徴とするマハラノビス距離演算装置。
5. 請求項２又は請求項３記載のマハラノビス距離演算装置であって、
   前記選択された項目名に対応する特徴量は、エリアにおける重心であることを特徴とするマハラノビス距離演算装置。

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