JP2024005871A - プロセッサシステムおよび不具合診断方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数領域に跨る知識に基づき、不具合診断に適用できる網羅性の高い形式知を得ることで、より精度の高い不具合診断を実現することができる。【解決手段】 1以上のプロセッサと、1以上のメモリリソースと、を有するプロセッサシステムであって、前記メモリリソースは、移動体または設備を含む電子システムを診断する診断プログラムと、前記診断プログラムで用いる複数の知識グラフであって、少なくとも、第1知識グラフと、当該第1知識グラフとは異なるドメイン知識に基づき作成された第2知識グラフと、を含む複数の前記知識グラフと、を格納し、前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:(1)前記第1知識グラフに含まれる第1知識項目と、前記第2知識グラフに含まれる第2知識項目との意味上の類似度を評価し、(2)前記類似度が所定条件を満たす場合、前記第1知識グラフと、前記第2知識グラフと、を統合した統合グラフを生成する。【選択図】図1
Description
本発明は、プロセッサシステムおよび不具合診断方法に関する。
自動車に代表される移動体や、ロボットや加工機に代表される設備に関わる電子システムにおいては、自律化やコネクテッド・IoT(Internet of Things)の進展に伴うシステムの構成要素の増加により、発生する不具合の要因が多様化している。例えば、自動車分野では、コネクテッド化や自動運転の進展に伴い、車両を取り巻く環境起因やコネクテッドシステム起因の不具合が増加している。一方で、電子システムに関わる各種の専門領域(装置、環境およびコネクテッドシステムなど)ごとに不具合に関する知識(例えば、FTA:Fault Tree Analysisやサービスマニュアルなど)が縦割り化および分散しているため、多様な当該領域に跨る不具合の要因を診断することは非常に困難となっている。
このような多様化する不具合の要因を診断するには、各領域の不具合に関する知識を取り纏める技術が必要と考えられる。
なお、特許文献1には、移動体や設備であるエッジデバイスの異常要因等を分析する分散システムが開示されている。具体的には、特許文献1には、「分散システムは、自動稼働可能な移動体又は設備であるエッジデバイスと、診断データ計算機と、を有する。そして前記エッジデバイスは、自動稼働するための移動機構又は作動機構と、前記移動機構又は前記作動機構を制御するエッジ内コントローラと、を有する。ここで、前記診断データ計算機は:前記エッジ内コントローラ内の内部状態を示す診断データを受信する。」と記載されている。
多様な領域に跨る不具合の要因について、例えば各領域の知識グラフを用いて診断しようとした場合、自動車を取り巻くシステム全体が複雑化しているために多くの知識グラフが存在し、診断にはこれら多数の知識グラフを統合する必要がある。
一方で、各々の知識グラフは、専門分野に特化したドメイン知識に基づいて作成されている。そのため、相互に異なるドメイン知識に基づいて作成された知識グラフ同士は、背景とする専門知識のドメイン的な差異、もしくは知識グラフを推定するために用いられる機械学習アルゴリズムの誤差によって、同一の意味を持つ知識項目の表記が異なる場合が多々ある。そのため、こうした複数の知識グラフを統合することは非常に困難という課題がある。
なお、特許文献1には、エッジデバイスから生じるデータの分析として、異常要因やその影響範囲について、知識グラフを用いたフォールトツリー(Fault Tree)分析により行うことが開示されている。しかしながら、特許文献1の技術では、領域ごとの知識グラフを用いた分析が行われている。すなわち、特許文献1の技術では、領域横断的に不具合に関する知識を統合し、統合した知識に基づいて不具合の要因について診断することは考慮されていない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数領域に跨る知識に基づき、不具合診断に適用できる網羅性の高い形式知を得ることで、より精度の高い不具合診断の実現を目的とする。
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記の課題を解決する本発明の一態様に係るプロセッサシステムは、1以上のプロセッサと、1以上のメモリリソースと、を有するプロセッサシステムであって、前記メモリリソースは、移動体または設備を含む電子システムを診断する診断プログラムと、前記診断プログラムで用いる複数の知識グラフであって、少なくとも、第1知識グラフと、当該第1知識グラフとは異なるドメイン知識に基づき作成された第2知識グラフと、を含む複数の前記知識グラフと、を格納し、前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:(1)前記第1知識グラフに含まれる第1知識項目と、前記第2知識グラフに含まれる第2知識項目との意味上の類似度を評価し、(2)前記類似度が所定条件を満たす場合、前記第1知識グラフと、前記第2知識グラフと、を統合した統合グラフを生成する。
本発明によれば、複数領域に跨る知識に基づき、不具合診断に適用できる網羅性の高い形式知を得ることで、より精度の高い不具合診断を実現することができる。
以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係るプロセッサシステム100の概略構成の一例を示した図である。プロセッサシステム(以下、「本システム」という場合がある)100は、設備や移動体を含む電子システムで生じた不具合を診断する装置である。具体的には、本システム100は、電子システムが搭載された設備や移動体に関わる各々の専門領域(以下、「領域」という場合がある)の不具合に関する知識グラフ同士を、当該知識グラフに含まれる知識項目の意味上の類似度に基づいて統合する。
また、本システム100は、統合した知識グラフ(以下、「統合グラフ」という場合がある)を用いて、診断対象の不具合要因を特定するための情報モデル(以下、「診断モデル」という場合がある)の機械学習に用いられる学習データを生成する。
また、本システム100は、発生した不具合の状態を示す情報を診断モデルに入力することで、診断結果として特定された不具合要因を得る。
このように、本システム100によれば、多様な領域に跨る不具合の知識を纏めた統合グラフを生成することができる。
また、本システム100によれば、領域横断的に生成された統合グラフを用いて、診断モデルの機械学習に用いられる学習データを生成することができる。
また、本システム100によれば、領域横断的な不具合の知識を機械学習した診断モデルに基づき、精度良く特定された不具合要因を診断結果として取得することができる。
なお、電子システムが搭載される設備や移動体の対象は特に限定されないが、本実施形態では、移動体である自動車に搭載されている電子システムの不具合に関する診断をプロセッサシステム100が行う場合を例に説明する。
<プロセッサシステム100の構成>
図1は、プロセッサシステム100の概略構成の一例を示した図である。図示するように、本システム100は、例えば通信ケーブルや所定の通信ネットワーク(例えば、インターネット、LAN(Local Area Network)あるいはWAN(Wide Area Network)など)Nにより外部装置10と相互通信可能に接続されている。
図1は、プロセッサシステム100の概略構成の一例を示した図である。図示するように、本システム100は、例えば通信ケーブルや所定の通信ネットワーク(例えば、インターネット、LAN(Local Area Network)あるいはWAN(Wide Area Network)など)Nにより外部装置10と相互通信可能に接続されている。
<<外部装置10>>
外部装置10は、プロセッサシステム100への入力情報を送信する装置である。また、外部装置10は、プロセッサシステム100で生成された情報を取得する装置でもある。具体的には、外部装置10は、不具合関連情報(グラフ情報または非グラフ情報)をプロセッサシステム100へ送信する。また、外部装置10は、このような情報以外にも、プロセッサシステム100で実行される処理に用いられる種々の情報をプロセッサシステム100に提供(送信)する。また、外部装置10は、プロセッサシステム100で特定された診断結果をプロセッサシステム100から取得する。
外部装置10は、プロセッサシステム100への入力情報を送信する装置である。また、外部装置10は、プロセッサシステム100で生成された情報を取得する装置でもある。具体的には、外部装置10は、不具合関連情報(グラフ情報または非グラフ情報)をプロセッサシステム100へ送信する。また、外部装置10は、このような情報以外にも、プロセッサシステム100で実行される処理に用いられる種々の情報をプロセッサシステム100に提供(送信)する。また、外部装置10は、プロセッサシステム100で特定された診断結果をプロセッサシステム100から取得する。
なお、外部装置10には、例えば自動車メーカなどの製品製造・保守事業者や、インフラ管理事業者など、本システム100が提供する診断サービスを受ける事業者が使用する計算機や、プロセッサシステム100で実行される処理に用いられる種々の有用な情報を提供する事業者の計算機などが含まれる。すなわち、外部装置10は、プロセッサシステム100に提供する情報の種類に応じて複数種類の計算機が対象となる。
<<プロセッサシステム100の詳細>>
プロセッサシステム100は、メモリリソース40に格納された各種プログラムおよび情報をプロセッサ30が読み込むことにより、統合グラフを生成する統合知識生成処理と、診断モデルの機械学習を行う学習処理と、不具合の診断を行う診断処理と、を実行する。各処理の詳細については後述する。
プロセッサシステム100は、メモリリソース40に格納された各種プログラムおよび情報をプロセッサ30が読み込むことにより、統合グラフを生成する統合知識生成処理と、診断モデルの機械学習を行う学習処理と、不具合の診断を行う診断処理と、を実行する。各処理の詳細については後述する。
なお、プロセッサシステム100は、例えばパーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、サーバ計算機およびクラウドサーバなどの計算機であり、少なくともこれら計算機を1つ以上含むシステムである。
具体的には、プロセッサシステム100は、プロセッサ30と、メモリリソース40と、NI(Network Interface Device)50と、UI(User Interface Device)60と、を有している。
プロセッサ30は、メモリリソース40に格納されている各種プログラムを読み込んで、各プログラムに対応する処理を実行する演算装置である。なお、プロセッサ30は、マイクロプロセッサ、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、あるいはその他の演算できる半導体デバイス等が一例として挙げられる。
メモリリソース40は、各種情報を記憶する記憶装置である。具体的には、メモリリソース40は、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などの不揮発性あるいは揮発性の記憶媒体である。なお、メモリリソース40は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスクあるいはSSD(Solid State Drive)などの書き換え可能な記憶媒体や、USB(Universal Serial Bus)メモリ、メモリカードおよびハードディスクであっても良い。
NI50は、外部装置10との間で情報通信を行う通信装置である。NI50は、例えばLANやインターネットなど所定の通信ネットワークNを介して外部装置10との間で情報通信を行う。なお、以下で特に言及しない場合、プロセッサシステム100と外部装置10との情報通信は、NI50を介して実行されているものとする。
UI60は、ユーザ(オペレータ)の指示をプロセッサシステム100に入力する入力装置、および、プロセッサシステム100で生成した情報等を出力する出力装置である。入力装置には、例えばキーボード、タッチパネル、マウスなどのポインティングデバイスや、マイクロフォンのような音声入力装置などがある。
また、出力装置には、例えばディスプレイ、プリンタ、音声合成装置などがある。なお、以下で特に言及しない場合は、プロセッサシステム100に対するユーザの操作(例えば、情報の入力、出力および処理の実行指示など)は、UI60を介して実行されているものとする。
また、本システム100の各構成、機能、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、本システム100は、各機能の一部または全部を、ソフトウェアにより実現することもできるし、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現することもできる。また、本システム100は、固定的な回路を有するハードウェアを用いても良いし、少なくとも一部の回路を変更可能なハードウェアを用いてもよい。
また、本システム100は、各プログラムにより実現される機能や処理の一部または全部をユーザ(オペレータ)が実施することで、システムを実現することもできる。
なお、以下で説明するメモリリソース40内のDB(データベース)や各種の情報は、データを格納できる領域であれば、ファイル等やデータベース以外のデータ構造であっても良い。
<<不具合関連グラフ情報DB110>>
不具合関連グラフ情報DB110は、不具合関連グラフ情報を格納するデータベースである。なお、不具合関連グラフ情報は、不具合の診断に役立つ知識グラフであって、例えば対象の電子システムに対してFMEA(Failure Mode and Effect Analysis)やFTA(Fault Tree Analysis)などの分析を人手で行った結果の情報(すなわち、FMEA情報およびFTA情報)である。具体的には、不具合関連グラフ情報は、不具合に関する知識項目に対応するノードと、その関係性を表すリンクと、から構成されている。
不具合関連グラフ情報DB110は、不具合関連グラフ情報を格納するデータベースである。なお、不具合関連グラフ情報は、不具合の診断に役立つ知識グラフであって、例えば対象の電子システムに対してFMEA(Failure Mode and Effect Analysis)やFTA(Fault Tree Analysis)などの分析を人手で行った結果の情報(すなわち、FMEA情報およびFTA情報)である。具体的には、不具合関連グラフ情報は、不具合に関する知識項目に対応するノードと、その関係性を表すリンクと、から構成されている。
図2は、知識グラフの一例を示した図である。図示する知識グラフでは、プロセッサ異常、通信異常、ハングアップおよび割り込みハンドエラーの各ボックスが不具合に関する知識項目(ノード)であり、関連する各々の知識項目はリンク(パス)により接続されている。なお、リンクの矢印の始点が不具合要因、矢印の終点が不具合の結果に対応しており、当該リンクは、ある不具合がどのような要因で発生し得るか、という関係性を表している。
なお、ノード間の関係性は、図2に示す矢印に限定されるものではなく、例えばある不具合要因に対して、その不具合の結果である場合の確率や影響度を示す値をノード間の関係性を示す要素として対応付けても良い。また、知識グラフは、図示する表記に限定されるものではなく、例えば知識項目の配列と、各配列要素の関係性の有無を表す表現と、によって表記されたものであっても良い。
このような不具合関連グラフ情報は、既存の知識グラフであり、外部装置10から取得される。
<<不具合関連非グラフ情報DB120>>
不具合関連非グラフ情報DB120は、不具合関連非グラフ情報を格納するデータベースである。なお、不具合関連非グラフ情報は、不具合の診断に役立つ情報であって、不具合関連グラフ情報のようなノードおよびリンクによって表現されていない情報である。不具合関連非グラフ情報には、例えば、装置内部データと、プローブデータと、ユーザ情報と、環境情報と、インフラ情報と、製品情報と、がある。
不具合関連非グラフ情報DB120は、不具合関連非グラフ情報を格納するデータベースである。なお、不具合関連非グラフ情報は、不具合の診断に役立つ情報であって、不具合関連グラフ情報のようなノードおよびリンクによって表現されていない情報である。不具合関連非グラフ情報には、例えば、装置内部データと、プローブデータと、ユーザ情報と、環境情報と、インフラ情報と、製品情報と、がある。
なお、装置内部データは、例えばECU(Electronic Control Unit)から出力されるエラーログなどの情報である。また、プローブデータは、例えば走行時の位置情報やドライブレコーダで撮像された映像情報などである。また、ユーザ情報は、例えば不具合に関するユーザの訴え(コメント)を記録した問診情報などである。また、環境情報は、例えば走行中の天候や路面状況などを示す情報である。また、インフラ情報は、例えばコネクテッドサービス利用時のサーバログなどの情報である。また、製品情報は、例えば製品の設計文書やサービスマニュアルなどの情報である。
なお、プロセッサシステム100は、各情報の種類に応じた事業者(例えば、自動車メーカ、インフラ管理事業者、環境情報を提供する事業者)や自動車ユーザが有する計算機(すなわち、外部装置10)から不具合関連グラフ情報および不具合関連非グラフ情報を取得する。
<<統合グラフ格納DB130>>
統合グラフ格納DB130は、プロセッサシステム100が実行する処理により、複数領域の知識グラフが統合された統合グラフを格納するデータベースである。
統合グラフ格納DB130は、プロセッサシステム100が実行する処理により、複数領域の知識グラフが統合された統合グラフを格納するデータベースである。
<<学習データ格納DB140>>
学習データ格納DB140は、学習データを格納するデータベースである。なお、学習データは、診断モデルを機械学習する際に用いられる学習用のデータである。
学習データ格納DB140は、学習データを格納するデータベースである。なお、学習データは、診断モデルを機械学習する際に用いられる学習用のデータである。
<<診断モデル150>>
診断モデル150は、電子システムの不具合を診断する情報モデルである。具体的には、診断モデル150は、不具合の状態を示す情報が入力されると、不具合要因の診断結果を出力する。なお、診断モデル150は、例えばニューラルネットワークやサポートベクタマシンといった数理モデルに対して学習データを用いた機械学習を行うことにより生成される。
診断モデル150は、電子システムの不具合を診断する情報モデルである。具体的には、診断モデル150は、不具合の状態を示す情報が入力されると、不具合要因の診断結果を出力する。なお、診断モデル150は、例えばニューラルネットワークやサポートベクタマシンといった数理モデルに対して学習データを用いた機械学習を行うことにより生成される。
<<診断プログラム210>>
診断プログラム210は、不具合要因を診断するためのプログラムである。また、診断プログラム210には、不具合要因の診断に関する各段階の処理を実行するための複数の個別プログラムが含まれている。具体的には、診断プログラム210には、統合知識生成プログラム211と、診断学習プログラム212と、診断実行プログラム213と、が含まれている。
診断プログラム210は、不具合要因を診断するためのプログラムである。また、診断プログラム210には、不具合要因の診断に関する各段階の処理を実行するための複数の個別プログラムが含まれている。具体的には、診断プログラム210には、統合知識生成プログラム211と、診断学習プログラム212と、診断実行プログラム213と、が含まれている。
<<<統合知識生成プログラム211>>>
統合知識生成プログラム211は、統合グラフを生成するための統合知識生成処理を実行するプログラムである。具体的には、統合知識生成プログラム211は、専門分野に特化したドメイン知識に基づき作成されている各領域の知識グラフ同士を、各々の知識グラフに含まれる知識項目の意味上の類似度に基づいて統合する処理を実行する。
統合知識生成プログラム211は、統合グラフを生成するための統合知識生成処理を実行するプログラムである。具体的には、統合知識生成プログラム211は、専門分野に特化したドメイン知識に基づき作成されている各領域の知識グラフ同士を、各々の知識グラフに含まれる知識項目の意味上の類似度に基づいて統合する処理を実行する。
<<<診断学習プログラム212>>>
診断学習プログラム212は、診断モデル150の生成にあたり、所定の数理モデルに対して学習データを用いた機械学習を実行するプログラムである。具体的には、診断学習プログラム212は、学習データ格納DB140から学習データを取得し、ニューラルネットワークなどの数理モデルに対して当該学習データを用いた機械学習を行うことで、領域横断的な知識に基づき不具合の診断を可能とする診断モデル150を生成する。
診断学習プログラム212は、診断モデル150の生成にあたり、所定の数理モデルに対して学習データを用いた機械学習を実行するプログラムである。具体的には、診断学習プログラム212は、学習データ格納DB140から学習データを取得し、ニューラルネットワークなどの数理モデルに対して当該学習データを用いた機械学習を行うことで、領域横断的な知識に基づき不具合の診断を可能とする診断モデル150を生成する。
<<<診断実行プログラム213>>>
診断実行プログラム213は、不具合の診断を行うプログラムである。具体的には、診断実行プログラム213は、発生した不具合の状態を示す情報を取得し、これを診断モデル150に入力することで、推定される不具合要因の診断結果を取得する。
診断実行プログラム213は、不具合の診断を行うプログラムである。具体的には、診断実行プログラム213は、発生した不具合の状態を示す情報を取得し、これを診断モデル150に入力することで、推定される不具合要因の診断結果を取得する。
以上、プロセッサシステム100の詳細について説明した。
<プロセッサシステム100の機能構成>
図3は、プロセッサシステム100の機能構成の一例を示した図である。図示する機能部は、プロセッサ30がメモリリソース40に格納されている各プログラムを読み込むことで実現される機能を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。そのため、各機能の分類の仕方や機能部の名称によって、本発明が制限されることはない。
図3は、プロセッサシステム100の機能構成の一例を示した図である。図示する機能部は、プロセッサ30がメモリリソース40に格納されている各プログラムを読み込むことで実現される機能を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。そのため、各機能の分類の仕方や機能部の名称によって、本発明が制限されることはない。
統合知識生成処理部300は、プロセッサ30が統合知識生成プログラム211を読み込むことで実現される機能を理解容易にするために分類した機能部である。また、統合知識生成処理部300は、処理内容に応じて、さらにグラフ取得部、グラフ推定部、類似度算出部、統合グラフ生成部、統合グラフ修正部および統合グラフ出力部に分類される。
また、診断学習部310は、プロセッサ30が診断学習プログラム212を読み込むことで実現される機能を理解容易にするために分類した機能部である。また、診断学習部310は、処理内容に応じて、さらにデータ形式定義部、学習データ生成部および診断モデル生成部に分類される。
また、診断実行部320は、プロセッサ30が診断実行プログラム213を読み込むことで実現される機能を理解容易にするために分類した機能部である。また、診断実行部320は、処理内容に応じて、さらにデータ入力部、診断処理部および診断結果出力部に分類される。
なお、各機能部の一部は、計算機に実装されるハードウェア(ASICといった集積回路など)により構築されてもよい。また、各機能部の処理が1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
<処理の説明>
図4は、統合知識生成処理、学習処理および診断処理の一例を示したフロー図である。以下では、各処理の詳細について順に説明する。なお、各処理の主体は、メモリリソース40に格納されているプログラムを読み込んだプロセッサ30であるが、処理の説明においては、当該プログラムにより実現される各機能部を処理の主体として説明する。
図4は、統合知識生成処理、学習処理および診断処理の一例を示したフロー図である。以下では、各処理の詳細について順に説明する。なお、各処理の主体は、メモリリソース40に格納されているプログラムを読み込んだプロセッサ30であるが、処理の説明においては、当該プログラムにより実現される各機能部を処理の主体として説明する。
<<統合知識生成処理>>
統合知識生成処理は、ユーザ(オペレータ)からの実行指示をプロセッサシステム100が受け付けると、プロセッサ30が統合知識生成プログラム211を読み込むことにより開始される。
統合知識生成処理は、ユーザ(オペレータ)からの実行指示をプロセッサシステム100が受け付けると、プロセッサ30が統合知識生成プログラム211を読み込むことにより開始される。
処理が開始されると、グラフ取得部は、外部装置10からの取得後に不具合関連グラフ情報DB110に格納された不具合関連グラフ情報を取得する(ステップS001)。具体的には、グラフ取得部は、FMEA情報やFTA情報といった知識グラフで表現されている不具合関連グラフ情報を不具合関連グラフ情報DB110から取得する。
なお、グラフ取得部は、取得した複数の不具合関連グラフ情報からなるグラフ群を類似度算出部および統合グラフ生成部に出力する。
次に、グラフ推定部は、知識グラフを推定する(ステップS002)。具体的には、グラフ推定部は、外部装置10からの取得後に不具合関連非グラフ情報DB120に格納された不具合関連非グラフ情報を取得する。より具体的には、グラフ推定部は、装置内部データ、プローブデータ、ユーザ情報、環境情報、インフラ情報および製品情報といった知識グラフとして表現されない不具合関連非グラフ情報を不具合関連非グラフ情報DB120から取得する。
また、グラフ推定部は、取得した不具合関連非グラフ情報から知識グラフを推定する。具体的には、グラフ推定部は、ニューラルネットワークなど所定の数理モデルによって不具合関連非グラフ情報を処理することで、取得した不具合関連非グラフ情報に対応する知識グラフを推定する。すなわち、グラフ推定部は、数理モデルを用いて、取得した不具合関連非グラフ情報から推定される知識グラフを生成する。なお、数理モデルを用いた知識グラフの推定方法としては以下が考えられるが、これらに限られるものではない:
*機械学習に基づいて、不具合関連非グラフ情報から機械学習により作成した数理モデルを用いて知識グラフを推定する。
*不具合関連非グラフ情報がテキスト情報の場合、不具合に関する単語を抽出する数理モデルを適用し、抽出された単語を知識項目とする知識グラフを所定のルールに基づき生成する。
*機械学習に基づいて、不具合関連非グラフ情報から機械学習により作成した数理モデルを用いて知識グラフを推定する。
*不具合関連非グラフ情報がテキスト情報の場合、不具合に関する単語を抽出する数理モデルを適用し、抽出された単語を知識項目とする知識グラフを所定のルールに基づき生成する。
なお、グラフ推定部は、推定した複数の知識グラフからなるグラフ群を類似度算出部および統合グラフ生成部に出力する。また、グラフ推定部は、不具合関連非グラフ情報から推定(生成)した知識グラフを不具合関連グラフ情報DB110に格納する。
次に、類似度算出部は、知識項目の類似度計算を行う(ステップS003)。具体的には、類似度算出部は、グラフ取得部およびグラフ推定部から取得したグラフ群に含まれている知識グラフを特定する。また、類似度算出部は、相互に異なるドメイン知識に基づいて生成(推定)された知識グラフの知識項目同士の類似度を算出する。
具体的には、本システム100は、例えば知識項目の表記(例えば、不具合要因名など)に関する意味上の対応語が登録されている対応語辞書をメモリリソース40に保有し、類似度算出部は、当該辞書を用いて、表記的な等価性ではなく、意味上の対応関係にある知識項目同士の類似度を算出する。
なお、類似度の算出方法はこれに限定されるものではなく、類似度算出部は、例えば自然言語処理を行う情報モデル(例えば、word2vecなど)に知識項目の表記における意味上の類似度を機械学習させ、当該情報モデルを用いて類似度を算出しても良い。
なお、類似度算出部は、算出した類似度を登録した類似度情報を生成する。具体的には、類似度算出部は、知識グラフおよび知識項目に所定の識別情報(例えば、グラフIDおよびノードID)を付与し、知識グラフのグラフIDおよび知識項目のノードIDからなる識別情報と、算出した類似度と、を対応付けて登録した類似度情報を生成する。
図5は、類似度情報の一例を示した図である。図示するように、類似度算出部は、知識グラフの識別IDであるグラフIDと、知識項目の識別IDであるノードIDとを各々の知識グラフおよび知識項目に付与した識別情報を生成する。
例えば、ある第1の知識グラフに含まれる第1の知識項目の識別情報は、「1-1」となる。また、例えば、当該第1の知識グラフに含まれる第1の知識項目とは異なる第2の知識項目の識別情報は、「1-2」となる。また、例えば、第1の知識グラフとは異なる第2の知識グラフに含まれる第1の知識項目の識別情報は、「2-1」となる。
また、類似度算出部は、このように知識項目の識別情報と、算出した知識項目同士の類似度と、を対応付けて類似度情報に登録する。
図4に戻って説明する。次に、統合グラフ生成部は、統合グラフを生成する(ステップS004)。具体的には、統合グラフ生成部は、類似度情報に登録されている類似度が所定条件(例えば、類似度が所定の閾値以上)を満たす知識項目のペアを特定する。また、統合グラフ生成部は、特定したペアの知識項目を統合することにより、当該ペアの知識項目を含む知識グラフ同士を統合した統合グラフを生成する。
図6は、統合グラフの生成例を示した図である。図示する例は、スマホアプリからの車両設定の不具合に関する知識グラフ(例えば、第1の知識グラフとする)に含まれる知識項目(コネクテッド通信異常)と、スマホアプリと車両を連携するコネクテッドシステムの不具合に関する知識グラフ(例えば、第2の知識グラフとする)に含まれる知識項目(通信異常)と、の類似度が0.95(なお、意味上、同一の知識項目の類似度は1.0)であり、所定の閾値以上であることを示している。
この場合、統合グラフ生成部は、第1の知識グラフの知識項目と、第2の知識グラフの知識項目とを統合する。具体的には、統合グラフ生成部は、第1の知識グラフの知識項目(コネクテッド通信異常)の配下に、第2の知識グラフの知識項目(通信異常)の配下のノードが関連付けられるように知識項目を統合することで、第1の知識グラフに第2の知識グラフを統合した統合グラフを生成する。
また、図示する例では、第1の知識グラフに含まれる知識項目(車両内部通信異常)と、車両内部の不具合に関する知識グラフ(例えば、第3の知識グラフとする)に含まれる知識項目(通信異常)と、の類似度が0.98であり、所定の閾値以上であることを示している。
この場合、統合グラフ生成部は、第1の知識グラフの知識項目と、第3の知識グラフの知識項目とを統合する。具体的には、統合グラフ生成部は、第1の知識グラフの知識項目(車両内部通信異常)の配下に、第3の知識グラフの知識項目(通信異常)の配下のノードが関連付けられるように知識項目同士を統合することで、第1の知識グラフに第3の知識グラフを統合した統合グラフを生成する。
また、知識項目の統合は、必ずしも上記の例(知識項目の特定されたペア間における一対一の統合)に限られるものではない。例えば、知識グラフのある一つの知識項目に対して、所定の閾値以上である複数の知識項目を含む複数の知識グラフを統合(一対多の関係)しても良い。
また、必ずしも全ての知識グラフが1つの統合グラフに集約(統合)されるのではなく、複数の統合グラフが併存する場合も許容される。
図4に戻って説明する。次に、統合グラフ修正部は、統合グラフを修正する(ステップS005)。具体的には、統合グラフ修正部は、生成した統合グラフを本システム100が備えるディスプレイに表示し、例えば不具合知識の保有者であるオペレータからの修正指示を受け付ける。なお、修正指示は、例えば統合グラフに含まれるノード間の関係性を変更(ノードの削除や移動など)する指示などがある。また、統合グラフ修正部は、受け付けた修正指示に基づき統合グラフを修正する。
次に、統合グラフ出力部は、修正済みの統合グラフを出力する(ステップS006)。具体的には、統合グラフ出力部は、修正済みの統合グラフを統合グラフ格納DB130に格納すると共に、データ形式定義部に出力する。
以上、統合知識生成処理の一例について説明した。
このような統合知識生成処理を実行する本システム100によれば、知識項目の意味上の類似度に基づき、知識項目間の表記ゆれを吸収し、相互に異なる複数領域に跨る知識を統合した、より網羅性の高い形式知(統合グラフ)を得ることができる。
通常、異なるドメイン知識に基づき作成された知識グラフの知識項目は、表記ゆれにより統合することが難しい。つまり、異なる知識グラフの知識項目同士が意味的に同じ対象を指しているものの、異なるドメイン知識として作成された知識グラフでは、知識項目の表記が異なるために、同じ対象を指すノードとして特定することが難しい場合が多い。これに対し、本システム100では、意味上の類似度を上記の方法で算出し、算出された類似度が所定条件(所定の閾値以上)を満たす場合には、これらの知識項目を統合する。これにより、単体の知識グラフよりも網羅性の高い統合グラフを生成することができる。
次に、本システム100で実行される学習処理について説明する。当該処理は、データ形式定義部が統合グラフを取得すると開始される。
処理が開始されると、データ形式定義部は、学習データのデータ形式を定義する(ステップS010)。具体的には、データ形式定義部は、統合グラフの各知識項目に対応するデータの有無を特定する。ここで、知識項目に対応するデータとは、例えば知識項目がサーバ処理異常の場合、サーバの動作履歴を記録したサーバログが該当する。
なお、知識項目に対応するデータの有無は、例えば知識項目に応じて予め決まっていれば良い。また、例えば当該データが知識項目に対応付けられてメモリリソース40に格納されている場合には、メモリリソース40内を検索することでその有無が特定されても良い。あるいは、知識項目と対応するデータの有無との対応関係を示す情報がメモリリソース40に格納されている場合、当該情報を用いてその有無が特定されても良い。
また、データ形式定義部は、対応するデータが存在する場合、当該データを特定するためのデータIDを対応する知識項目に付与する。なお、データIDの一例としては、データ固有の名称や、データがメモリリソース40内のデータベースに保存されている場合には、そのカラム名あるいはフィールド名である。データ形式定義部は、知識項目の表記に「**エラー」、「**ログ」という単語が含まれる場合、それを正規表現などで自動抽出し、これをデータIDとして付与する。なお、当該データIDは、例えば人手により入力されても良い。
図7は、統合グラフを用いた入力データ形式の定義に関する説明図である。図示するように、統合グラフの知識項目には、当該知識項目に対応するデータが紐付けられている。データ形式定義部は、これらのデータに対応する知識項目に対して上記の方法でデータID(例えば、アプリエラー記録、操作ログおよび通信ログなど)を付与する。
なお、例えば車内の配線異常(断線など)はそのままデータとしては捉えられず、このような知識項目には対応するデータが存在しない場合がある。その場合、データ形式定義部は、対応するデータが無いことを示す情報を当該知識項目に対応付けるか、あるいは関連する別のデータを示すデータIDを対応する知識項目に付与する。なお、関連する別のデータ(上記配線異常の場合には、例えば通信エラーのデータなど)は、当該知識項目に応じて予め決まっていれば良い。
また、データ形式定義部は、診断対象の不具合要因に対応する知識項目を統合グラフから特定する。例えば、データ形式定義部は、統合グラフの末端の知識項目を根本的な不具合要因とみなし、これら末端の知識項目を不具合要因に対応する知識項目として特定する。
なお、診断対象の不具合要因に対応する知識項目を統合グラフから特定する方法はこれに限られるものではなく、例えば、データ形式定義部は、診断対象の不具合要因と対応する知識項目との対応関係が定義されたリストがある場合、これを用いて統合グラフから不具合要因に対応する知識項目を特定しても良い。なお、当該リストは、予めメモリリソース40に格納されていれば良い。あるいは、当該知識項目は、例えば人手によって特定されても良い。
なお、診断対象とならない不具合要因については当該処理の対象から除かれる。例えば、車両内部については問題がないことが判明している不具合を解析対象とする場合には、図示する知識項目の中で、「配線故障」や「信号異常」については不具合要因から除かれる。
また、データ形式定義部は、特定した不具合要因に関連するデータIDを抽出し、そのリストを入力データ形式として定義する。具体的には、データ形式定義部は、特定した不具合要因の知識項目に付与されている対応するデータのデータIDを特定し、当該データIDをリスト化したものを入力データ形式として定義する。
なお、データ形式定義部は、例えば統合グラフがツリー構造の場合(図示する例はツリー構造)、最上位のトップ事象(ルートノード)から末端事象(リーフノード)までのパス(リンク)において、決定された不具合要因の知識項目を含むパスを選択し、選択したパス上の知識項目に付与されている対応するデータのデータIDを網羅的に抽出したリストを入力データ形式として定義しても良い。あるいは、当該データIDは、例えば人手により抽出されても良い。
以上の処理により、図7に示す入力データ形式が定義される。
図4に戻って説明する。次に、学習データ生成部は、学習データを生成する(ステップS011)。具体的には、学習データ生成部は、ステップS011の処理で特定した知識項目が不具合要因として特定された事例であって、入力データ形式で定義された項目(図7の例では、アプリエラー記録、操作ログ、通信ログおよびサーバログ)に合致するデータを有する過去の不具合事例を、過去の不具合事例が複数登録されている不具合事例情報から取得する。なお、不具合事例情報は、例えば外部装置10から取得するか、または、本システム100のメモリリソース40内に予め格納されていれば良い。
また、学習データ生成部は、取得した不具合事例から、入力データ形式の各項目に対応するデータすなわち不具合発生時の各項目に対応する状態情報(ログ情報など)と、当該事例で特定された不具合要因(すなわち、ステップS011で特定した不具合要因と同一の不具合要因)と、を特定する。また、学習データ生成部は、特定した状態情報を入力データ形式で定義された対応する項目に割り付け、当該事例により特定された不具合要因をこれらの各項目を含むレコードに対応付けることで、学習データを生成する。
以上の処理により、図7に示す学習データが生成される。図示するように、学習データには、入力データ形式の各項目に対応する不具合発生時の状態情報と、当該事例で特定された不具合要因と、が割り付けられている。すなわち、学習データは、教師あり学習における正解ラベル付きデータの役割りを果たす。
図4に戻って説明する。次に、診断モデル生成部は、学習データを用いて不具合を診断する診断モデル150を生成する(ステップS012)。具体的には、診断モデル生成部は、学習データの各項目に対応する情報が不具合を示す情報として入力されると、当該項目に対応付けられている不具合要因を推定するように、数理モデルに対して学習データを用いた機械学習を行う。これにより診断モデル生成部は、不具合を診断し、その要因を診断結果として出力する診断モデルを生成する。
以上、学習処理の一例について説明した。
このような学習処理を実行する本システム100によれば、領域横断的な知識項目が含まれる統合グラフを用いることで、より多くの不具合に対してより相関の高い入力データ形式を定義することができる。また、このような入力データ形式で定義された項目に対応する過去事例に基づいて診断モデル150の機械学習に用いる学習データを生成することで、より多くの不具合に対して要因を分析できる網羅性および精度の高い診断モデル150を生成することができる。
次に、本システム100で実行される診断処理について説明する。なお、当該処理は、例えば不具合解析員であるオペレータからの実行指示を受け付けると開始される。
処理が開始されると、データ入力部は、不具合の状態を示す情報(以下、「不具合情報」という)の入力を受け付ける。具体的には、データ入力部は、オペレータから不具合情報の入力を受け付ける(ステップS020)。
次に、診断処理部は、診断モデル150を用いて不具合の診断を実行する(ステップS021)。具体的には、診断処理部は、データ入力部がオペレータから受け付けた不具合情報であって、入力データ形式で定義された項目に対応する情報を含む不具合情報を診断モデル150に入力することで、不具合要因が特定された診断結果を出力値として取得する。
次に、診断結果出力部は、不具合要因が特定された診断結果を出力する(ステップS022)。具体的には、診断結果出力部は、特定された不具合要因を含む診断結果を本システム100が備えるディスプレイなどの出力装置に出力する。なお、診断結果出力部は、所定の外部装置10に診断結果を出力(送信)しても良い。
以上、診断処理の一例について説明した。
このような診断処理を行う本システム100によれば、より多くの不具合に対して要因を分析できる網羅性および精度の高い診断結果を得ることができる。
なお、本システム100は、統合知識生成処理部300と、診断学習部310と、診断実行部320と、の各機能部が必ずしも1つのプロセッサシステム100(計算機)で実現される必要はない。例えば、各々の機能部は、相互に異なる事業者が所有する計算機のプロセッサが対応するプログラムを読み込むことで実現されても良い。あるいは、統合知識生成処理部300と、診断学習部310と、が1つの計算機で実現されても良く、または、統合知識生成処理部300と、診断実行部320と、が1つの計算機で実現されても良い。
また、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。変形例に係るプロセッサシステム100は、新たな不具合関連情報を取得する度に生成済みの統合グラフを更新し、網羅性を高めた統合グラフを生成する。具体的には、統合グラフ生成部は、新たな不具合関連情報を取得すると、統合グラフ格納DB130から生成済みの統合グラフを取得する。また、統合グラフ生成部は、新たに取得した不具合関連情報(グラフ情報または非グラフ情報のいずれでも良い)による知識グラフを、知識項目の類似度に応じて既成の統合グラフに統合することで、当該既成の統合グラフを更新し、より網羅性の高い統合グラフを生成する。
また、診断学習部310は、更新された統合グラフを用いて学習データを生成し、当該学習データを用いて診断モデル150を更新する。
このような処理により、統合知識生成処理部300は、既成の統合グラフをより網羅性の高い統合グラフに更新することができる。また、診断学習部310は、更新された統合グラフに基づいて、診断モデル150を更新することができる。その結果、プロセッサシステム100は、診断モデル150による診断精度をより向上させることができる。
<プロセッサシステム100が適用されたサービスシステム>
図8は、前述の実施形態に係るプロセッサシステム100が適用されたサービスシステムの概要の一例を示した図である。図示するサービス形態は、本発明が自動車向けサービスに適用された例を示している。
図8は、前述の実施形態に係るプロセッサシステム100が適用されたサービスシステムの概要の一例を示した図である。図示するサービス形態は、本発明が自動車向けサービスに適用された例を示している。
図示する製品製造・保守事業者とインフラ管理事業者は、(製品運用事業者や製品利用者から収集したものを含む)既存の不具合関連情報を本システム100の運用事業者に提供する。
また、本システム100の運用事業者は、プロセッサシステム100を用いて、不具合診断に関する形式知(統合グラフ)を作成し、統合グラフを用いて生成した学習データを機械学習することで、より網羅性および精度の高い診断モデルを生成する。
また、製品製造・保守事業者とインフラ管理事業者は、要因未特定の不具合情報を本システム100の運用事業者に提供する。
また、本システム100の運用事業者は、提供された不具合情報を診断モデルに入力し、不具合要因が特定された診断結果を得て、製品製造・保守事業者やインフラ管理事業者に回答する。
このようなサービスシステムの構成により、製品製造・保守事業者やインフラ事業者は、人手での分析が不要となり、分析の迅速化というメリットを得ることができる。
その結果、製品購入者や製品運用事業者は、安全性能の向上や、稼働率向上といった様々なメリットを得ることができる。また、これに伴い、メーカは、その製品信用度が向上する、というメリットを享受することができる。
また、製品製造・保守事業者は、メーカ信用度の向上に伴うユーザの購買意欲の増加、というメリットを得ることができる。
また、本システム100の運用事業者は、製品製造・保守事業者やインフラ事業者から不具合診断の対価(図中の料金)を得る、というメリットを享受することができる。
なお、本システム100の運用事業者は、複数の製品製造・保守事業者、あるいは部品サプライヤから、不具合関連情報を収集し、それらを集約して用いても良い。これにより、プロセッサシステム100は、より網羅性および正確性の高い統合グラフを作成することができる。
また、本発明は、上記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、同一の技術的思想の範囲内において様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
また、上記説明では、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、製品上必ずしも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良い。
100・・・プロセッサシステム、30・・・プロセッサ、40・・・メモリリソース、50・・・NI(ネットワークインターフェースデバイス)、60・・・UI(ユーザインターフェースデバイス)、110・・・不具合関連グラフ情報DB、120・・・不具合関連非グラフ情報DB、130・・・統合グラフ格納DB、140・・・学習データ格納DB、150・・・診断モデル、210・・・診断プログラム、211・・・統合知識生成プログラム、212・・・診断学習プログラム、213・・・診断実行プログラム、300・・・統合知識生成処理部、310・・・診断学習部、320・・・診断実行部、10・・・外部装置、N・・・ネットワーク
Claims (9)
- 1以上のプロセッサと、1以上のメモリリソースと、を有するプロセッサシステムであって、
前記メモリリソースは、
移動体または設備を含む電子システムを診断する診断プログラムと、
前記診断プログラムで用いる複数の知識グラフであって、少なくとも、第1知識グラフと、当該第1知識グラフとは異なるドメイン知識に基づき作成された第2知識グラフと、を含む複数の前記知識グラフと、を格納し、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
(1)前記第1知識グラフに含まれる第1知識項目と、前記第2知識グラフに含まれる第2知識項目との意味上の類似度を評価し、
(2)前記類似度が所定条件を満たす場合、前記第1知識グラフと、前記第2知識グラフと、を統合した統合グラフを生成する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 請求項1に記載のプロセッサシステムであって、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
外部装置から取得した不具合関連情報に対して、所定の数理モデルを適用することで、当該不具合関連情報に基づく前記第1知識グラフおよび前記第2知識グラフを生成する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 請求項2に記載のプロセッサシステムであって、
前記メモリリソースには、生成された前記統合グラフが格納され、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
新たな前記不具合関連情報を取得すると、当該不具合関連情報に対して、前記所定の数理モデルを適用することで、当該不具合関連情報に基づく第3知識グラフを生成し、
前記メモリリソースから取得した前記統合グラフに含まれる前記知識項目と、前記第3知識グラフに含まれる第3知識項目と、の意味上の類似度に基づき、前記統合グラフと前記第3知識グラフと、を統合する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 請求項1に記載のプロセッサシステムであって、
情報を表示する出力装置と、情報の入力を受け付ける入力装置と、をさらに有し、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
生成した前記統合グラフを前記出力装置に表示させ、
前記入力装置を介して受け付けた前記統合グラフの修正内容に基づき、前記統合グラフを修正する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 請求項1に記載のプロセッサシステムであって、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
前記統合グラフに含まれる前記知識項目であって、診断対象の不具合要因に対応する当該知識項目を特定し、
特定した前記知識項目に対応するデータの識別情報を項目化することで、診断を行う所定の数理モデルに機械学習をさせるための学習データの入力データ形式を定義する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 請求項5に記載のプロセッサシステムであって、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
前記入力データ形式で定義されている前記項目に合致するデータであって、不具合発生時の各項目に対応する状態を示す当該データを過去の不具合要因事例から特定し、特定した当該データを対応する前記項目に割り付けた学習データを生成する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 請求項6に記載のプロセッサシステムであって、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
前記学習データの各項目に対応する情報が不具合を示す情報として入力されると、当該項目に対応付けられている不具合要因を推定するように、所定の数理モデルに対して当該学習データを用いた機械学習を行うことで、前記電子システムにおける不具合を診断する診断モデルを生成する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 請求項7に記載のプロセッサシステムであって、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
(1)製品製造・保守事業者またはインフラ管理事業者の端末より不具合要因が未特定の不具合情報を取得し、当該不具合情報を前記診断モデルに入力することで、特定された不具合要因を診断結果として取得し、
(2)特定された前記不具合要因を、前記製品製造・保守事業者または前記インフラ管理事業者の端末に送信する
ことを特徴とするプロセッサシステム。 - 1以上のプロセッサと、1以上のメモリリソースと、を有するプロセッサシステムが行う不具合診断方法であって、
前記メモリリソースは、
移動体または設備を含む電子システムを診断する診断プログラムと、
前記診断プログラムで用いる複数の知識グラフであって、少なくとも、第1知識グラフと、当該第1知識グラフとは異なるドメイン知識に基づき作成された第2知識グラフと、を含む複数の前記知識グラフと、を格納し、
前記プロセッサは、前記診断プログラムを実行することで:
(1)前記第1知識グラフに含まれる第1知識項目と、前記第2知識グラフに含まれる第2知識項目との意味上の類似度を評価するステップと、
(2)前記類似度が所定条件を満たす場合、前記第1知識グラフと、前記第2知識グラフと、を統合した統合グラフを生成するステップと、を行う
ことを特徴とする不具合診断方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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