JP2023106032A - Data visualization system, data visualization method, and program - Google Patents

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Abstract

To make it possible to grasp a degree of a variant of a value of each of variables in a parallel coordinates plot.SOLUTION: A data visualization system in accordance with an embodiment includes a first calculation unit that calculates a variation coefficient of a value of each of variables of multivariate data that is an object of visualization, a normalization unit that normalizes the value of a variable to a predetermined scale for each variable, a second calculation unit that calculates a correction value, which represents a value obtained by multiplying a normalized value of the variable by the variation coefficient of the variable, for each variable, and a visualization unit that visualizes the multivariate data as a parallel coordinates plot by using the correction value for each of the variables.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、データ可視化装置、データ可視化方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a data visualization device, a data visualization method, and a program.

多変量データを可視化するのに有用な統計グラフの1つとして、平行座標プロットと呼ばれるグラフが知られている。また、平行座標プロットに関する技術として、例えば、特許文献1~6に記載されている技術が知られている。 A graph called a parallel coordinates plot is known as one of statistical graphs useful for visualizing multivariate data. Also, as techniques related to parallel coordinate plotting, for example, techniques described in Patent Documents 1 to 6 are known.

平行座標プロットで変数間の関係を調べるためには、brushed highlightingと呼ばれる対話型操作を用いることが一般的である。 An interactive operation called brushed highlighting is generally used to investigate relationships between variables in parallel coordinate plots.

特許第6621124号公報Japanese Patent No. 6621124 特許第6549174号公報Japanese Patent No. 6549174 特許第6661500号公報Japanese Patent No. 6661500 特許第5392635号公報Japanese Patent No. 5392635 特許第4155363号公報Japanese Patent No. 4155363 特許第4819273号公報Japanese Patent No. 4819273

しかしながら、brushed highlightingと呼ばれる対話型操作だけでは、各変数の値のバラつき度合いを変数間で同時に把握することは困難である。 However, it is difficult to grasp the degree of variation in the value of each variable at the same time only by an interactive operation called brushed highlighting.

本発明の一実施形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、平行座標プロットにおいて各変数の値のバラつき度合いを把握できるようにすることを目的とする。 An embodiment of the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make it possible to grasp the degree of variation in the values of each variable in a parallel coordinate plot.

上記目的を達成するため、一実施形態に係るデータ可視化装置は、可視化対象の多変量データの変数毎に、前記変数の値の変動係数を算出するように構成されている第1の算出部と、前記変数毎に、前記変数の値を所定のスケールに正規化するように構成されている正規化部と、前記変数毎に、前記変数の前記正規化後の値に対して前記変数の変動係数を乗算した値を表す補正値を算出するように構成されている第2の算出部と、前記変数毎の前記補正値を用いて、前記多変量データを平行座標プロットとして可視化するように構成されている可視化部と、を有する。 In order to achieve the above object, a data visualization device according to one embodiment includes a first calculation unit configured to calculate, for each variable of multivariate data to be visualized, a coefficient of variation of the value of the variable; a normalization unit configured to normalize the value of the variable to a predetermined scale for each variable; and a variation of the variable with respect to the normalized value of the variable for each variable. a second calculator configured to calculate a correction value representing a value multiplied by a coefficient; and configured to visualize the multivariate data as a parallel coordinate plot using the correction value for each of the variables. and a visualization unit.

平行座標プロットにおいて各変数の値のバラつき度合いを把握できる。 You can grasp the degree of variation in the value of each variable in the parallel coordinates plot.

平行座標プロットの一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a parallel coordinates plot; 平行座標プロットにおいて或る1つのデータが選択された場合の一例を示す図である。It is a figure which shows an example when one certain data is selected in a parallel coordinate plot. 本実施形態に係るデータ可視化システムの全体構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the whole data visualization system composition concerning this embodiment. 本実施形態に係るデータ可視化装置のハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of the data visualization apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るデータ可視化装置の機能構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of functional composition of a data visualization device concerning this embodiment. 本実施形態に係る平行座標プロット表示処理の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing an example of parallel coordinate plot display processing according to the present embodiment; データ補正後の平行座標プロットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the parallel coordinate plot after data correction|amendment. データ補正後の平行座標プロットにおいて或る1つのデータが選択された場合の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a case where one piece of data is selected in the parallel coordinates plot after data correction;

以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、一例として、プラントから取得される運転データやプロセスデータ等といった実績データを対象として、それらの実績データを平行座標プロットとして可視化する場合について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below. In this embodiment, as an example, a case will be described in which performance data such as operation data and process data acquired from a plant are targeted and visualized as a parallel coordinate plot.

ここで、運転データやプロセスデータ等といった実績データは、変数をx(1≦n≦N、Nは変数の総数)、時刻tにおける変数xの実績値をX(t)と記載すれば、X(t)=(X(t),・・・,X(t))と表される。以下では、実績データX(t)には時刻tの昇順にインデックスiが付与されるものとし、i番目の実績データをX(i)=(i,t(i),X (i),・・・,X (i))と表すことにする。なお、変数の具体例としては、例えば、速度、温度、圧力、トルク、流量、濃度、操作可能な変数に対する指令値等といったものが挙げられる。このような変数は、例えば、プロセス変数等と呼ばれる。 Here, actual data such as operation data, process data, etc. should be written as x n (1≦n≦N, where N is the total number of variables) and the actual value of variable x n at time t as X n (t). For example, X(t)=(X 1 (t), . . . , X N (t)). Below, it is assumed that index i is assigned to performance data X(t) in ascending order of time t, and i-th performance data is X (i) =(i, t (i) , X 1 (i) , . . , X N (i) ). Specific examples of variables include speed, temperature, pressure, torque, flow rate, concentration, command values for operable variables, and the like. Such variables are called, for example, process variables.

ただし、プラントから取得される運転データやプロセスデータ等といった実績データを対象とすることは一例であって、本実施形態は任意の多変量データを対象とすることが可能である。 However, targeting performance data such as operation data and process data acquired from a plant is an example, and the present embodiment can target arbitrary multivariate data.

<平行座標プロット>
ここで、従来の平行座標プロットについて説明する。平行座標プロットとは、各変数の座標軸を縦に平行に配置した上で、すべての変数でその変数の最小値が下端、最大値が上端になるようにその変数の実績値をプロットし、互いに隣接する座標軸上の実績値を同一実績データに関して線分で結んだものである。
<Parallel coordinates plot>
A conventional parallel coordinates plot will now be described. In a parallel coordinate plot, the coordinate axes of each variable are arranged vertically in parallel, and the actual values of all variables are plotted so that the minimum value of that variable is at the bottom and the maximum value is at the top. Actual values on adjacent coordinate axes are connected by line segments with respect to the same actual data.

平行座標プロットの一例を図1に示す。図1に示す平行座標プロット1000では、実績データのインデックスiを表す「d_index」、実績データの時刻t(i)に含まれる日を表す「day」の座標軸が左から順に配置されていると共に、その後、「速度指令値1(rpm)」、「速度実際値1(rpm)」、「トルク実際値1(%)」、「圧力1[MPa]」、「圧力2[MPa]」、「速度実際値2(%)」、「トルク実際値2(%)」、「圧力3[MPa]」、「圧力4[MPa]」、「速度指令値3(rpm)」、「速度実際値3(rpm)」、「トルク実際値(%)」、「圧力5[MPa]」、「圧力6[MPa]」、「速度実際値4(rpm)」の各変数の座標軸が左から順に配置されている。 An example of a parallel coordinates plot is shown in FIG. In the parallel coordinate plot 1000 shown in FIG. 1, the coordinate axes of "d_index" representing the index i of the performance data and "day" representing the day included in the time t (i) of the performance data are arranged in order from the left, After that, "speed command value 1 (rpm)", "actual speed value 1 (rpm)", "actual torque value 1 (%)", "pressure 1 [MPa]", "pressure 2 [MPa]", "speed Actual value 2 (%)", "Torque actual value 2 (%)", "Pressure 3 [MPa]", "Pressure 4 [MPa]", "Speed command value 3 (rpm)", "Speed actual value 3 ( rpm)”, “actual torque value (%)”, “pressure 5 [MPa]”, “pressure 6 [MPa]”, and “actual speed value 4 (rpm)” are arranged in order from the left. there is

平行座標プロットにおいては、隣接する座標軸の実績値間を線分で結んだ1つの折れ線が1つの実績データを表している。例えば、図1に示す平行座標プロット1000において、図2に示す折れ線1100は1つの実績データ(具体的には、d_indexが「750」である実績データ)を表している。 In the parallel coordinate plot, one polygonal line connecting the actual values of adjacent coordinate axes with line segments represents one actual data. For example, in the parallel coordinate plot 1000 shown in FIG. 1, the polygonal line 1100 shown in FIG. 2 represents one performance data (specifically, the performance data whose d_index is "750").

平行座標プロットはすべての変数の座標軸を一画面に表示できるため、すべての実績データを同時に可視化できるという点で有用である。また、隣接する2つの座標軸の変数間の関係を直接的に知ることができたり、隣接しない2つの座標軸の変数間の関係も間接的に知ることができたりするという点でも有用である。しかしながら、各変数の実績値のバラつき度合い(例えば、分散等といったバラつき度合いを表す指標がどの程度か)を把握することは困難である。例えば、図1に示す平行座標プロット1000において、2つの変数の実績値に関してそれらのバラつき度合いを比較したい場合、どちらのバラつき度合いがより大きいのかを把握することは困難である。具体例を挙げれば、例えば、「トルク実際値1(%)」の実績値と「トルク実際値2(%)」の実績値とでどちらのバラつき度合いの方が大きいかを把握することは困難である。 Parallel coordinate plots are useful in that all performance data can be visualized at the same time because the coordinate axes of all variables can be displayed on one screen. It is also useful in that the relationship between variables on two adjacent coordinate axes can be directly known, and the relationship between variables on two non-adjacent coordinate axes can be indirectly known. However, it is difficult to grasp the degree of dispersion of the actual values of each variable (for example, the extent of the index representing the degree of dispersion such as variance). For example, in the parallel coordinates plot 1000 shown in FIG. 1, if one wishes to compare the degree of variability of two variables with respect to their actual values, it is difficult to ascertain which degree of variability is greater. To give a specific example, for example, it is difficult to grasp which degree of variation is greater between the actual value of "actual torque value 1 (%)" and the actual value of "actual torque value 2 (%)". is.

そこで、以下では、実績データに含まれる各変数の実績値を補正することで、平行座標プロットとして可視化したときに、その平行座標プロットにおいて各変数の実績値のバラつき度合いを変数間で同時に把握できるようにするデータ可視化システム1について説明する。 Therefore, below, by correcting the actual value of each variable included in the actual data, when visualized as a parallel coordinate plot, the degree of variation in the actual value of each variable can be grasped at the same time between variables in the parallel coordinate plot. A data visualization system 1 that makes it possible will be described.

<データ可視化システム1の全体構成例>
本実施形態に係るデータ可視化システム1の全体構成例を図3に示す。図3に示すように、本実施形態に係るデータ可視化システム1には、データ可視化装置10と、データ収集装置20と、制御装置30と、プラント40とが含まれる。データ可視化装置10とデータ収集装置20は、任意の通信ネットワークを介して通信可能に接続される。同様に、データ収集装置20と制御装置30は任意の通信ネットワークを介して接続され、制御装置30とプラント40は任意の通信ネットワークを介して接続される。
<Overall Configuration Example of Data Visualization System 1>
FIG. 3 shows an example of the overall configuration of the data visualization system 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 3 , the data visualization system 1 according to this embodiment includes a data visualization device 10 , a data collection device 20 , a control device 30 and a plant 40 . The data visualization device 10 and the data collection device 20 are communicably connected via any communication network. Similarly, the data collection device 20 and the control device 30 are connected via an arbitrary communication network, and the control device 30 and the plant 40 are connected via an arbitrary communication network.

データ可視化装置10は、データ収集装置20から実績データを取得し、それらの実績データの全部又は一部を平行座標プロットとして可視化する。 The data visualization device 10 acquires performance data from the data collection device 20 and visualizes all or part of the performance data as a parallel coordinate plot.

データ収集装置20は、制御装置30から実績データを収集する。なお、データ収集装置20は、制御装置30から実績データを収集するだけでなく、例えば、これらの実績データを用いてプラント40の異常診断(又は異常検知)等を行ってもよい。このような異常診断(又は異常検知)は、例えば、多変量統計的プロセス管理(MSPC:Multi-Variate Statistical Process Control)等といった既知の手法により実現することができる。 The data collection device 20 collects performance data from the control device 30 . The data collection device 20 may not only collect performance data from the control device 30, but may also perform abnormality diagnosis (or abnormality detection) of the plant 40 using these performance data, for example. Such anomaly diagnosis (or anomaly detection) can be realized by a known technique such as multi-variate statistical process control (MSPC).

制御装置30は、プラント40から各種変数の実績値を取得し、これらの実績値が含まれる実績データを作成する。また、制御装置30は、各実績値を用いてプラント40を制御する。制御装置30としては、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)等が挙げられる。 The control device 30 acquires actual values of various variables from the plant 40 and creates actual data including these actual values. Further, the control device 30 controls the plant 40 using each actual value. Examples of the control device 30 include a PLC (Programmable Logic Controller).

プラント40は、各種プロセスを実行する機器又は設備等である。プラント40の具体例としては、例えば、石油化学プラント、鉄鋼プラント、食品プラント等といったものが挙げられる。 The plant 40 is a device, facility, or the like that performs various processes. Specific examples of the plant 40 include petrochemical plants, steel plants, food plants, and the like.

なお、図3に示すデータ可視化システム1の全体構成は一例であって、他の構成であってもよい。例えば、データ可視化装置10とデータ収集装置20とが一体で構成されていてもよい。 Note that the overall configuration of the data visualization system 1 shown in FIG. 3 is an example, and other configurations may be used. For example, the data visualization device 10 and the data collection device 20 may be integrally configured.

<データ可視化装置10のハードウェア構成例>
本実施形態に係るデータ可視化装置10のハードウェア構成例を図4に示す。図4に示すように、本実施形態に係るデータ可視化装置10は、入力装置101と、表示装置102と、外部I/F103と、通信I/F104と、RAM(Random Access Memory)105と、ROM(Read Only Memory)106と、補助記憶装置107と、プロセッサ108とを有する。これらの各ハードウェアは、それぞれがバス109を介して通信可能に接続される。
<Hardware Configuration Example of Data Visualization Device 10>
FIG. 4 shows a hardware configuration example of the data visualization device 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 4, the data visualization device 10 according to the present embodiment includes an input device 101, a display device 102, an external I/F 103, a communication I/F 104, a RAM (random access memory) 105, a ROM (Read Only Memory) 106 , an auxiliary storage device 107 and a processor 108 . Each of these pieces of hardware is communicably connected via a bus 109 .

入力装置101は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、物理ボタン等である。表示装置102は、例えば、ディスプレイ、表示パネル等である。 The input device 101 is, for example, a keyboard, mouse, touch panel, physical button, or the like. The display device 102 is, for example, a display, a display panel, or the like.

外部I/F103は、記録媒体103a等の外部装置とのインタフェースである。記録媒体103aとしては、例えば、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disk)、SDメモリカード(Secure Digital memory card)、USB(Universal Serial Bus)メモリカード等が挙げられる。 The external I/F 103 is an interface with an external device such as the recording medium 103a. Examples of the recording medium 103a include a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disk), an SD memory card (Secure Digital memory card), a USB (Universal Serial Bus) memory card, and the like.

通信I/F104は、データ可視化装置10を通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。RAM105は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ(記憶装置)である。ROM106は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリ(記憶装置)である。補助記憶装置107は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の不揮発性の記憶装置であり、プログラムやデータが格納される。プロセッサ108は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の各種演算装置である。 Communication I/F 104 is an interface for connecting data visualization device 10 to a communication network. A RAM 105 is a volatile semiconductor memory (storage device) that temporarily holds programs and data. The ROM 106 is a non-volatile semiconductor memory (storage device) that can retain programs and data even when power is turned off. The auxiliary storage device 107 is, for example, a non-volatile storage device such as a HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), and stores programs and data. The processor 108 is, for example, various arithmetic devices such as a CPU (Central Processing Unit).

なお、図4に示すハードウェア構成は一例であって、データ可視化装置10は、他のハードウェア構成を有していてもよい。例えば、データ可視化装置10は、複数の補助記憶装置107や複数のプロセッサ108を有していてもよいし、図示したハードウェア以外の種々のハードウェアを有していてもよい。 Note that the hardware configuration shown in FIG. 4 is an example, and the data visualization device 10 may have other hardware configurations. For example, the data visualization device 10 may have multiple auxiliary storage devices 107 and multiple processors 108, and may have various hardware other than the illustrated hardware.

<データ可視化装置10の機能構成例>
本実施形態に係るデータ可視化装置10の機能構成例を図5に示す。図5に示すように、本実施形態に係るデータ可視化装置10は、取得部201と、補正部202と、可視化部203とを有する。これら各部は、例えば、データ可視化装置10にインストールされた1以上のプログラムが、プロセッサ108等に実行させる処理により実現される。また、本実施形態に係るデータ可視化装置10は、実績データDB204を有する。当該DB(データベース)は、例えば、補助記憶装置107等により実現される。なお、実績データDB204は、例えば、データ可視化装置10と通信ネットワークを介して接続される記憶装置(データベースサーバ等)により実現されていてもよい。
<Example of functional configuration of data visualization device 10>
FIG. 5 shows a functional configuration example of the data visualization device 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 5 , the data visualization device 10 according to this embodiment has an acquisition unit 201 , a correction unit 202 and a visualization unit 203 . Each of these units is implemented by, for example, processing that one or more programs installed in the data visualization device 10 cause the processor 108 or the like to execute. The data visualization device 10 according to this embodiment also has a performance data DB 204 . The DB (database) is implemented by, for example, the auxiliary storage device 107 or the like. Note that the performance data DB 204 may be realized by, for example, a storage device (such as a database server) connected to the data visualization device 10 via a communication network.

取得部201は、可視化対象となる1以上の実績データを実績データDB204から取得する。 The acquisition unit 201 acquires one or more performance data to be visualized from the performance data DB 204 .

補正部202は、取得部201により取得された1以上の実績データに対して、それらの実績データを平行座標プロットとして可視化したときに各変数の実績値のバラつき度合いを変数間で同時に把握可能とするための補正を行う。より具体的には、補正部202は、取得部201により取得された1以上の実績データの変数毎に、変動係数と呼ばれる統計量を算出すると共にその変数の実績値を正規化した上で、その変数の実績値に対してその変数の変動係数を乗算する。これにより、補正後の各実績データを平行座標プロットとして可視化したとき、各変数の実績値のバラつき度合いを変数間で同時に把握することが可能となる。 The correction unit 202 visualizes the one or more actual data acquired by the acquisition unit 201 as a parallel coordinate plot, and can simultaneously grasp the degree of variation in the actual value of each variable between the variables. Make corrections to More specifically, the correction unit 202 calculates a statistic called a coefficient of variation for each variable of one or more performance data acquired by the acquisition unit 201, normalizes the performance value of the variable, and Multiply the actual value of the variable by the coefficient of variation of the variable. As a result, when each corrected performance data is visualized as a parallel coordinates plot, it is possible to grasp the degree of variation in the performance values of each variable at the same time.

可視化部203は、補正部202により補正された各実績データを平行座標プロットとして可視化する。 The visualization unit 203 visualizes each performance data corrected by the correction unit 202 as a parallel coordinate plot.

実績データDB204は、データ収集装置20から取得した実績データを記憶する。以下、実績データDB204に記憶されている実績データの集合をE={X(i)=(i,t(i),X (i),・・・,X (i))|i=1,・・・,|E|}とする。Iは、実績データDB204に記憶されている実績データ数である。なお、実績データは、例えば、通信ネットワークを介してデータ収集装置20から取得されてもよいし、データ収集装置20から記録媒体103a等に一度保存された上で、この記録媒体103aから読み取ることで取得されてもよい。 The performance data DB 204 stores performance data acquired from the data collection device 20 . Below, a set of performance data stored in the performance data DB 204 is E={X (i) =(i,t (i) , X1 (i) ,..., XN (i) )|i= 1, . . . , |E|}. I is the number of performance data stored in the performance data DB 204 . Note that the performance data may be acquired from the data collection device 20 via a communication network, for example, or once stored in the recording medium 103a or the like from the data collection device 20, and read from the recording medium 103a. may be obtained.

<平行座標プロット表示処理>
以下では、実績データを可視化したときに各変数の実績値のバラつき度合いを変数間で同時に把握可能な平行座標プロットを表示する場合の処理について、図6を参照しながら説明する。
<Parallel coordinate plot display processing>
In the following, the process of displaying a parallel coordinates plot that allows the degree of variation in the actual values of each variable to be simultaneously grasped when the actual data is visualized will be described with reference to FIG. 6 .

まず、取得部201は、可視化対象となる1以上の実績データを実績データDB204から取得する(ステップS101)。以下では、可視化対象の実績データとして{X(i)=(i,t(i),X (i),・・・,X (i))|i=1,・・・,I}⊂Eが取得されたものとする。なお、可視化対象の実績データは、例えば、ユーザ等によって指定された期間内の実績データであってもよいし、ユーザ等によって選択された実績データであってもよいし、実績データDB204に記憶されているすべての実績データであってもよい。 First, the acquisition unit 201 acquires one or more performance data to be visualized from the performance data DB 204 (step S101). Below, {X (i) = (i, t (i) , X 1 (i) , ..., X N ( i ) )|i = 1, ..., I} Assume that ⊂E is obtained. Note that the performance data to be visualized may be, for example, performance data within a period designated by the user or the like, or may be performance data selected by the user or the like, or may be stored in the performance data DB 204. It may be all performance data that is

次に、補正部202は、上記のステップS101で取得された実績データX(i)の変数x毎に、変動係数と呼ばれる統計量を算出する(ステップS102)。具体的には、変数xに対応する変動係数をaとすれば、補正部202は、a=σ/μにより変動係数aを算出する。ここで、σはX (1),・・・,X (I)の標準偏差、μはX (1),・・・,X (I)の平均である。これにより、n=1,・・・,Nに対して、変動係数aが算出される。 Next, the correction unit 202 calculates a statistic called a coefficient of variation for each variable xn of the performance data X (i) obtained in step S101 (step S102). Specifically, if an is the coefficient of variation corresponding to the variable xn , the correction unit 202 calculates the coefficient of variation an by an = σn / μn . Here, σ n is the standard deviation of X n (1) , . . . , X n ( I) , and μ n is the average of X n (1) , . As a result, the coefficient of variation an is calculated for n=1, . . . , N.

次に、補正部202は、上記のステップS101で取得された実績データX(i)に含まれる実績値X (i)(n=1,・・・,N)を正規化する(ステップS103)。例えば、補正部202は、各実績値X (i)(n=1,・・・,N)が-1.0以上1.0以下となるように正規化する。ただし、これは一例であって、例えば、0以上1.0以下となるように正規化してもよい。これにより、n=1,・・・,Nに対して、各実績値X (i)が[-1,1](又は[0,1]でもよい。)に正規化される。以下、実績値X (i)が[-1,1]に正規化されたものとして、正規化後の実績値をY (i)と表す。 Next, the correction unit 202 normalizes the actual value X n (i) ( n=1, . ). For example, the correction unit 202 normalizes each actual value X n (i) (n=1, . However, this is just an example, and normalization may be performed so as to be 0 or more and 1.0 or less. As a result, each actual value X n (i) is normalized to [−1, 1] (or may be [0, 1]) for n=1, . Hereinafter, assuming that the actual value X n (i) is normalized to [−1, 1], the normalized actual value will be denoted as Y n (i) .

なお、iに関するX (i)の最大値をXn,max、iに関するX (i)の最小値をXn,min、正規化の実績値の上端をYmax,下端をYminとすれば、Y (i)=(X (i)-Xn,min)/(Xn,max-Xn,min)×(Ymax-Ymin)+Yminにより実績値X (i)を正規化することができる。例えば、実績値X (i)を[-1,1]に正規化する場合は、Ymax=1、Ymin=-1として上記の式により正規すればよい。 The maximum value of Xn (i) for i is Xn ,max , the minimum value of Xn (i) for i is Xn ,min , the upper end of the normalized actual value is Ymax , and the lower end is Ymin . Then , the actual value X n ( i _ _ _ ) can be normalized. For example, when the actual value X n (i) is normalized to [−1, 1], normalization can be performed using the above formula with Y max =1 and Y min =−1.

次に、補正部202は、上記のステップS103で得られた正規化後の実績値Y (i)に対して変動係数aを乗算する(ステップS104)。具体的には、補正部202は、n=1,・・・,N及びi=1,・・・,Iに対して、a×Y (i)を計算する。以下、Z (i)=a×Y (i)を計算する。これにより、i=1,・・・,Iに対して、補正後の実績データZ(i)=(i,t(i),Z (i),・・・,Z (i))が得られる。 Next, the correction unit 202 multiplies the normalized actual value Y n (i) obtained in step S103 by the coefficient of variation a n (step S104). Specifically, the correction unit 202 calculates a n ×Y n (i) for n=1, . . . , N and i=1, . Below, Zn (i) = an * Yn (i) is calculated. As a result , for i = 1 , . is obtained.

そして、可視化部203は、上記のステップS104で得られた補正後の実績データZ(i)を平行座標プロットとして可視化する(ステップS105)。すなわち、可視化部203は、各実績値Z (i)を変数xの座標軸にプロットした上で、隣接する座標軸上にプロットされた実績値Z (i)及びZn' (i)を線分で結ぶことで、実績データZ(i)に対応する折れ線を可視化する。なお、このとき、実績データZ(i)に含まれるi及びt(i)をプロットすると共に線分で結んでもよい。これにより、補正後の実績データZ(i)に対応する折れ線が描画された平行座標プロットが得られる。この平行座標プロットは、例えば、ディスプレイ等の表示装置102上に表示される。 Then, the visualization unit 203 visualizes the post-correction performance data Z (i) obtained in step S104 as a parallel coordinate plot (step S105). That is, the visualization unit 203 plots each actual value Z n (i) on the coordinate axis of the variable x n , and then plots the actual values Z n (i) and Z n′ (i) plotted on the adjacent coordinate axes. A polygonal line corresponding to the performance data Z (i) is visualized by connecting with line segments. At this time, i and t (i) included in the performance data Z (i ) may be plotted and connected with a line segment. As a result, a parallel coordinates plot in which a polygonal line corresponding to the corrected actual data Z (i) is drawn is obtained. This parallel coordinate plot is displayed on a display device 102, such as, for example, a display.

ここで、補正後の実績データZ(i)(i=1,・・・,I)を可視化した平行座標プロットの一例を図7に示す。図7に示す平行座標プロット2000では、実績データのインデックスiを表す「d_index」、実績データの時刻t(i)に含まれる日を表す「day」の座標軸が左から順に配置されていると共に、その後、「速度指令値1(rpm)」、「速度実際値1(rpm)」、「トルク実際値1(%)」、「圧力1[MPa]」、「圧力2[MPa]」、「速度実際値2(%)」、「トルク実際値2(%)」、「圧力3[MPa]」、「圧力4[MPa]」、「速度指令値3(rpm)」、「速度実際値3(rpm)」、「トルク実際値(%)」、「圧力5[MPa]」、「圧力6[MPa]」、「速度実際値4(rpm)」の各変数の座標軸が左から順に配置されている。 FIG. 7 shows an example of a parallel coordinate plot that visualizes the actual data Z (i) (i=1, . . . , I) after correction. In the parallel coordinate plot 2000 shown in FIG. 7, the coordinate axes of "d_index" representing the index i of the performance data and "day" representing the day included in the time t (i) of the performance data are arranged in order from the left, After that, "speed command value 1 (rpm)", "actual speed value 1 (rpm)", "actual torque value 1 (%)", "pressure 1 [MPa]", "pressure 2 [MPa]", "speed Actual value 2 (%)", "Torque actual value 2 (%)", "Pressure 3 [MPa]", "Pressure 4 [MPa]", "Speed command value 3 (rpm)", "Speed actual value 3 ( rpm)”, “actual torque value (%)”, “pressure 5 [MPa]”, “pressure 6 [MPa]”, and “actual speed value 4 (rpm)” are arranged in order from the left. there is

図7に示す平行座標プロット2000では、各変数の実績値のバラつき度合いを変数間で同時に、しかも容易かつ瞬時に把握することが可能である。例えば、「トルク実際値1(%)」の実績値と「トルク実際値2(%)」の実績値では、「トルク実際値2(%)」の実績値のバラつき度合いの方が大きいことを容易かつ瞬時に把握することが可能である。 With the parallel coordinates plot 2000 shown in FIG. 7, it is possible to grasp the degree of dispersion of the actual values of each variable simultaneously, easily and instantaneously. For example, between the actual value of "actual torque value 1 (%)" and the actual value of "actual torque value 2 (%)", the degree of variation in the actual value of "actual torque value 2 (%)" is larger. It is possible to grasp easily and instantly.

なお、図7に示す平行座標プロット2000においても、隣接する座標軸の実績値間を線分で結んだ1つの折れ線が1つの実績データを表している。例えば、図8に示す折れ線2100は1つの実績データ(具体的には、d_indexが「800」である実績データ)を表している。 Also in the parallel coordinates plot 2000 shown in FIG. 7, one polygonal line connecting the actual values of adjacent coordinate axes with line segments represents one actual data. For example, a polygonal line 2100 shown in FIG. 8 represents one performance data (specifically, performance data whose d_index is "800").

<まとめ>
以上のように、本実施形態に係るデータ可視化装置10は、実績データを平行座標プロットとして可視化する際に、変数毎の実績値の統計量に着目し、その統計量を用いて変数毎に実績値のスケールを調整する補正を行う。これにより、補正後の実績データを平行座標プロットとして可視化した際に、各変数の実績値のバラつき度合いを変数間で同時に、しかも容易かつ瞬時に把握することが可能となる。このため、例えば、プラント40の異常要因分析等において、他の変数よりもバラつき度合いが大きい変数を異常要因の可能性が高いと判断する、等といった分析を容易に行うことができるようになる。
<Summary>
As described above, the data visualization device 10 according to the present embodiment focuses on the statistics of the actual values for each variable when visualizing the performance data as a parallel coordinate plot, and uses the statistics to visualize the performance data for each variable. Make a correction that adjusts the scale of the values. As a result, when the performance data after correction is visualized as a parallel coordinates plot, it is possible to grasp the degree of variation in the performance values of each variable simultaneously, easily and instantly. Therefore, for example, in an abnormality factor analysis of the plant 40, it is possible to easily perform an analysis such as judging that a variable having a greater degree of variation than other variables is highly likely to be an abnormality factor.

なお、上記の実施形態では、補正後の実績データを平行座標プロットとして可視化する場合について説明したが、例えば、補正後の実績データを用いて何等かの処理(例えば、バラつき度合いが閾値を超える変数を異常要因変数と特定し、その特定結果によりプラント40の機器を制御する処理等)を行ってもよい。 In the above embodiment, the case of visualizing corrected performance data as a parallel coordinate plot has been described. may be specified as an abnormality factor variable, and a process of controlling the equipment of the plant 40, etc., may be performed based on the specified result.

本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から逸脱することなく、種々の変形や変更、既知の技術との組み合わせ等が可能である。 The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments described above, and various variations, modifications, combinations with known techniques, etc. are possible without departing from the scope of the claims. be.

1 データ可視化システム
10 データ可視化装置
20 データ収集装置
30 制御装置
40 プラント
101 入力装置
102 表示装置
103 外部I/F
103a 記録媒体
104 通信I/F
105 RAM
106 ROM
107 補助記憶装置
108 プロセッサ
109 バス
201 取得部
202 補正部
203 可視化部
204 実績データDB
1 Data Visualization System 10 Data Visualization Device 20 Data Collection Device 30 Control Device 40 Plant 101 Input Device 102 Display Device 103 External I/F
103a recording medium 104 communication I/F
105 RAMs
106 ROMs
107 Auxiliary storage device 108 Processor 109 Bus 201 Acquisition unit 202 Correction unit 203 Visualization unit 204 Performance data DB

Claims (8)

可視化対象の多変量データの変数毎に、前記変数の値の変動係数を算出するように構成されている第1の算出部と、
前記変数毎に、前記変数の値を所定のスケールに正規化するように構成されている正規化部と、
前記変数毎に、前記変数の前記正規化後の値に対して前記変数の変動係数を乗算した値を表す補正値を算出するように構成されている第2の算出部と、
前記変数毎の前記補正値を用いて、前記多変量データを平行座標プロットとして可視化するように構成されている可視化部と、
を有するデータ可視化装置。
a first calculation unit configured to calculate, for each variable of multivariate data to be visualized, a coefficient of variation of the value of the variable;
a normalization unit configured for each of said variables to normalize the value of said variable to a predetermined scale;
a second calculation unit configured to calculate, for each of the variables, a correction value representing a value obtained by multiplying the normalized value of the variable by a coefficient of variation of the variable;
a visualization unit configured to visualize the multivariate data as a parallel coordinate plot using the correction values for each of the variables;
A data visualization device having
前記第1の算出部は、
前記変数の値の標準偏差と前記変数の値の平均との積を、前記変数の変動係数として算出するように構成されている、請求項1に記載のデータ可視化装置。
The first calculator,
2. The data visualization device according to claim 1, wherein the product of the standard deviation of the values of the variables and the average of the values of the variables is calculated as the coefficient of variation of the variables.
前記第1の算出部は、
前記可視化対象の多変量データの変数をx(n=1,・・・,N、Nは変数の総数)、i(i=1,・・・,I、Iは可視化対象の多変量データ数)番目の多変量データの変数xの値をX (i)とした場合、前記変数x毎に、iに関するX (i)の標準偏差σとiに関するX (i)の平均μとの積を、前記変数xの変動係数aとして算出するように構成されている、請求項2に記載のデータ可視化装置。
The first calculator,
The variables of the multivariate data to be visualized are xn (n=1, ..., N, N is the total number of variables), i (i = 1, ..., I, I is the multivariate data to be visualized number)-th multivariate data x n value is X n (i) , the standard deviation σ n of X n (i ) for i and X n (i) for i for each variable x n 3. The data visualization device according to claim 2, configured to calculate a product of the average μ n of , as the coefficient of variation an of the variable xn .
前記正規化部は、
前記変数x毎に、前記変数xの値X (i)を所定のスケールに正規化した値Y (i)を算出するように構成されており、
前記第2の算出部は、
前記変数x毎に、前記変数xの正規化後の値Y (i)に対して前記変動係数aを乗算した前記補正値Z (i)を算出するように構成されている、請求項3に記載のデータ可視化装置。
The normalization unit
configured to calculate a value Yn (i) obtained by normalizing the value Xn(i) of the variable xn to a predetermined scale for each of the variables xn ,
The second calculator,
The correction value Z n (i ) is calculated by multiplying the normalized value Y n (i) of the variable x n by the coefficient of variation a n for each of the variables x n . 4. The data visualization device according to claim 3.
前記可視化部は、
前記補正値Z (i)を前記変数xの座標軸にプロットし、同一のiに関して、隣接した座標軸にプロットされた点同士を線分で結ぶことで、前記多変量データを平行座標プロットとして可視化するように構成されている、請求項4に記載のデータ可視化装置。
The visualization unit
By plotting the correction value Z n (i) on the coordinate axis of the variable x n and connecting the points plotted on adjacent coordinate axes with respect to the same i with a line segment, the multivariate data is plotted as a parallel coordinate plot 5. The data visualization device of claim 4, configured to visualize.
前記正規化部は、
前記変数の値を-1以上1以下のスケール、又は、0以上1以下のスケールに正規化するように構成されている、請求項1乃至5の何れか一項に記載のデータ可視化装置。
The normalization unit
6. The data visualization device according to any one of claims 1 to 5, configured to normalize the value of the variable to a scale of -1 to 1 or 0 to 1 or less.
可視化対象の多変量データの変数毎に、前記変数の値の変動係数を算出する第1の算出手順と、
前記変数毎に、前記変数の値を所定のスケールに正規化する正規化手順と、
前記変数毎に、前記変数の前記正規化後の値に対して前記変数の変動係数を乗算した値を表す補正値を算出する第2の算出手順と、
前記変数毎の前記補正値を用いて、前記多変量データを平行座標プロットとして可視化する可視化手順と、
をコンピュータが実行するデータ可視化方法。
a first calculation procedure for calculating a coefficient of variation of the value of the variable for each variable of multivariate data to be visualized;
a normalization procedure for, for each of said variables, normalizing the value of said variable to a predetermined scale;
a second calculation procedure for calculating, for each of the variables, a correction value representing a value obtained by multiplying the normalized value of the variable by a coefficient of variation of the variable;
a visualization procedure for visualizing the multivariate data as a parallel coordinate plot using the correction values for each of the variables;
A computer-implemented data visualization method.
可視化対象の多変量データの変数毎に、前記変数の値の変動係数を算出する第1の算出手順と、
前記変数毎に、前記変数の値を所定のスケールに正規化する正規化手順と、
前記変数毎に、前記変数の前記正規化後の値に対して前記変数の変動係数を乗算した値を表す補正値を算出する第2の算出手順と、
前記変数毎の前記補正値を用いて、前記多変量データを平行座標プロットとして可視化する可視化手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
a first calculation procedure for calculating a coefficient of variation of the value of the variable for each variable of multivariate data to be visualized;
a normalization procedure for, for each of said variables, normalizing the value of said variable to a predetermined scale;
a second calculation procedure for calculating, for each of the variables, a correction value representing a value obtained by multiplying the normalized value of the variable by a coefficient of variation of the variable;
a visualization procedure for visualizing the multivariate data as a parallel coordinate plot using the correction values for each of the variables;
A program that makes a computer run
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