JP3293895B2 - 機械装置類を対象とした故障診断エキスパートシステムにおける推論装置 - Google Patents

機械装置類を対象とした故障診断エキスパートシステムにおける推論装置

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JP3293895B2
JP3293895B2 JP25480192A JP25480192A JP3293895B2 JP 3293895 B2 JP3293895 B2 JP 3293895B2 JP 25480192 A JP25480192 A JP 25480192A JP 25480192 A JP25480192 A JP 25480192A JP 3293895 B2 JP3293895 B2 JP 3293895B2
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裕一 宮本
公祥 西野
典正 坂川
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機、船舶、シール
ド掘進機などの機械装置類を対象とした故障診断エキス
パートシステムにおける推論装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、複数の事象および各事象間の
因果関係を表す複数のルールから成る知識ベースと、推
論部から成る推論装置が、多数提案されている(特開昭
64−1035号、特開平1−162936号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の推論装置では、
知識ベースのルール群の連がりに従った推論処理が行わ
れているため、優先処理を意識した知識ベースの構築は
未だ試みられていない。また、知識ベースのルールは、
前向き推論用と、後向き推論用とをそれぞれ個別に作成
しており、両者のルールにおいて同じ因果関係が矛盾な
く記述されているか否かは、ルール作成者の人為的作業
に委ねられているため、ルールの相互矛盾が完全に解消
されないという課題がある。
【0004】さらに、推論処理を実行する際に、全ての
ルールについて条件部と帰結部との一致を探索している
ため、ルールの数が増えるにつれて処理時間が膨大に増
加するという課題がある。
【0005】また、運転支援装置や故障診断支援装置に
不可欠な使用者との対話処理において、使用者への質問
事項の出力順序や、推論対象となるルール群のグループ
選択を考慮する場合、推論対象が変わる度に推論手段の
内容を個別に変更せざるを得ないという課題がある。そ
のため、特定の対象を推論する推論装置を他の対象へ適
用するには、多大な労力が必要となるため、推論装置の
汎用化が困難であるという課題がある。
【0006】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、推論処理が高速化され、しかも知識ベースの構築
が容易で、汎用性がある機械装置類を対象とした故障診
断エキスパートシステムにおける推論装置を提供するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)推論手
段10であって、専門家13の知識を入れた知識ベース
12と、その知識に基づいて推論および問題解決を実行
する推論部11とを有する推論手段10と、 (b)推論手段10に連結され、専門家13が知識ベー
ス12を編集する支援ツール14と、 (c)推論手段10に連結され、利用者16が対話形式
で推論処理を実行するためのインタフェース15と、 (d)圧力、温度、変位を計測するセンサと、 (e)利用者16のキーボードとを含み、 (f)知識ベース12は、数値事象Fi j、論理事象
i j、中間事象Mi、帰結事象Ei(なお、i,jは正の
整数。以下同じ)を含む複数の事象と、各事象間の因果
関係を表す複数のルールRiとで構成され、数値事象Fi
jには、センサによって計測された数値データが、セン
サから、または前記キーボードから入力され、論理事象
i jには、「Y」(肯定)、「N」(否定)、「?」
(不明)の3つの選択枝から1つを選ばせる質問形式で
論理データが入力され、中間事象Miは、数値事象Fi j
や論理事象Ai jなどの各事象がルールRiの条件部で判
断されて、該ルールの帰結部にしたがって移行する暫定
的な事象であって、後段のルールの条件部に導入される
事象であり、帰結事象Eiは、ルールの帰結部にのみ現
れる事象であって、他のルールの条件部には導入され
ず、ルールRiは、前段部の数値事象Fi j、論理事象Ai
j、中間事象Miの成立を判断して、後段部の中間事象M
i、帰結事象Eiへ導く役割を有し、 (g)推論部11は、各事象の成立に対して、連結した
ルールを順次適用しながら推論を実行することによっ
て、目的とする最終的な結論を得、 (h)データ入力を要する数値事象Fi jおよび論理事象
i jは、入力要求の優先順位を決める属性データである
1を最優先とする段階レベルから成るデータを包含して
おり(優先度をjで表す。)、推論部11は、優先度の
高い順に数値事象Fi j、論理事象Ai jを探索しながら推
論を実行し、利用者16が機械装置類の近傍まで行って
調べなくても即答できる事象は、その優先度を高く設定
し、ルールRiについても、推論実行の優先順位を決め
る属性データである故障診断のエンジン系統を1、電気
系統を2、ブレーキ系統を3とするグループ別の分類番
号から成るデータを包含しており、 (i)推論部11は、センサからの各計測信号および利
用者16のキーボードからのデータ入力に基づいて、特
定のグループを選択し、その中に区分されたルール群の
みを探索の対象とし、中間事象Miを含まないルールで
ある条件部が数値事象Fi jおよび論理事象Ai jのみから
成り、かつ、帰結部が帰結事象Eiのみから成るルール
は、1回のみの探索で推論処理が可能な処理済みフラグ
を、ルールRi の属性データとして、包含し、 (j)知識ベース12において、後向き推論を実行する
際は、前向き推論と同じ形式で表現された知識ベース1
2を用いて、予め前向き推論によって列挙された原因候
補の中から、可能な限り少ない質問回数で原因確定を行
い、帰結事象1が成立するためには、要質問事象の優先
度1〜3の3つの質問が全て成立する必要があり、その
要質問事象のいずれかが1つでも成立せず、帰結事象1
が成立しない場合は、それ以後の質問を不要とし、質問
順序を各事象の優先度に従うことによって、質問回数を
可能な限り減らすことを特徴とする機械装置類を対象と
した故障診断エキスパートシステムにおける推論装置で
ある。また本発明は、データ入力を要する数値事象Fi j
および論理事象Ai jは、入力要求の優先順位を決める属
性データである1を最優先とする1〜5の5段階レベル
から成るデータを包含していることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明に従えば、データ入力を要する事象はセ
ンサ入力事象および要質問事象に区分され、センサ入力
事象についてはそのままデータ入力が行われ、要質問事
象については入力要求の優先順位を決める属性データを
包含することによって、不要なデータ入力要求を省くこ
とができるため、結論に至るまでの時間および労力が節
約され、全体の推論処理が高速になる。また、ルールが
前向き推論および後向き推論ともに同じ形式で表現され
ていることによって、必要なルールの数を削減すること
が可能になるとともに、ルールの相互矛盾を解消するこ
とができる。また、ルールが推論実行の優先順位を決め
る属性データを包含することによって、不要なルール探
索を省くことができるため、全体の推論処理が高速にな
る。
【0009】
【実施例】図1は、本発明に係る推論装置の構成図であ
る。推論装置10は、専門家13の知識を入れた知識ベ
ース12と、その知識に基づいて推論および問題解決を
実行する推論部11とで構成されており、その周辺には
専門家13が知識ベース12を編集するための支援ツー
ル14や、利用者16が対話形式で推論処理を実行する
ためのインタフェース15が連結されている。
【0010】図2は、本発明の一実施例である推論装置
10の知識ベース12の構成図である。知識ベース12
には、数値事象Fi j、論理事象Ai j、中間事象Mi、帰
結事象Ei(なお、i,jは正の整数。以下同じ)など
の複数の事象と、各事象間の因果関係を表す複数のルー
ルRiとで構成されている。数値事象Fi jには、たとえ
ば圧力、温度、変位などの計測された数値データが、セ
ンサ入力または利用者16のキーボード入力によって入
力される。論理事象Ai jには、たとえば「Y」(肯
定)、「N」(否定)、「?」(不明)の3つの選択枝
から1つを選ばせる質問形式で論理データが入力され
る。中間事象Miは、数値事象Fi jや論理事象Ai jなど
の各事象がルールの条件部で判断されて、該ルールの帰
結部にしたがって移行する暫定的な事象であって、後段
のルールの条件部に導入される事象である。帰結事象E
iは、ルールの帰結部にのみ現れる事象であって、他の
ルールの条件部には導入されない。ルールRiは、前段
部の各事象Fi j,Ai j,Miの成立を判断して、後段部
の各事象Mi,Eiへ導く役割を有する。したがって、各
事象の成立に対して、連結したルールを順次適用しなが
ら推論を実行することによって、目的とする最終的な結
論が得られる。
【0011】データ入力を要する数値事象Fi jおよび論
理事象Ai jは、入力要求の優先順位を決める属性デー
タ、たとえば1を最優先とする1〜5の5段階レベルか
ら成るデータを包含しており(図2中、優先度をjで表
す。)、推論部11は優先度の高い順に各事象Fi j,A
i jを探索しながら推論を実行する。たとえば、利用者1
6が機械装置類の近傍まで行って調べなくても即答でき
る事象は、その優先度を高く設定することによって、デ
ータ入力が促進され、原因候補の絞り込みを迅速に行う
ことができる。
【0012】一方、各事象間の因果関係を表すルールR
iについても、推論実行の優先順位を決める属性デー
タ、たとえば自動車の故障診断の場合にエンジン系統を
1、電気系統を2、ブレーキ系統を3などのようにグル
ープ別の分類番号から成るデータを包含しており、推論
部11は各計測信号や利用者16からのデータ入力に基
づいて、特定のグループを選択し、その中に区分された
ルール群のみを探索の対象とする。したがって、全ての
ルールを探索する場合と比べて、探索時間の短縮化を図
ることができる。
【0013】図3は、図1に示した知識ベース12の構
成図において、後向き推論の手順を示した部分構成図で
ある。センサ入力事象についてはそのままデータ入力が
行われる。後向き推論を実行する際は、前向き推論と同
じ形式で表現された知識ベース12を用いて、予め前向
き推論によって列挙された原因候補の中から、可能な限
り少ない質問回数で原因確定を行うことになる。たとえ
ば、図3において、帰結事象1が成立するためには、要
質問事象の優先度1〜3の3つの質問が全て成立する必
要がある。一方、帰結事象1が成立しない場合は、要質
問事象のいずれかが1つでも成立しない場合であり、そ
れ以後の質問が不要となる。したがって、質問順序を各
事象の優先度に従うことによって、たとえば要質問事象
の優先度1の質問が成立し、優先度2の質問が成立しな
い場合に、優先度3の質問が不要になるなど、質問回数
を可能な限り減らして対話効率を向上させることができ
る。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、データ入
力の容易な事象から推論処理を実行することによって、
データ入力に時間が必要な事象を探索対象の中から可能
な限り減らすことができるため、推論処理時間の短縮化
を図ることができる。
【0015】また、推論すべきルールの範囲を属性デー
タによって制限することによって、不要なルール探索を
省くことができるため、全体の推論処理が高速になる。
さらに、ルールは前向き推論、後向き推論とも同じ形式
で表現されているので、ルールの相互矛盾の解消、ルー
ル数の削減が可能であり、知識ベースの構築が容易であ
る。本発明によれば、推論部11では、数値事象Fi j
論理事象Ai jを、優先度の高い順に探索しながら推論を
実行し、その優先度は、利用者16が機械装置類の近傍
まで行って調べなくても即答できる事象では、高く設定
する。これによってデータ入力が促進され、原因候補の
絞り込みを迅速に行うことができる。推論部11の探索
の対象は、センサからの計測信号および利用者16のキ
ーボードからのデータ入力に基づいて特定のグループを
選択し、その中に区分されたルール群のみを探索の対象
とする。したがって全てのルールを探索する場合に比べ
て、探索時間の短縮化を図ることができる。知識ベース
12において、帰結事象1が成立するためには、要質問
事象の優先度1〜3の3つの質問が全て成立する必要が
あり、その要質問事象のいずれかが1つでも成立せず、
帰結事象1が成立しない場合は、それ以後の質問を不要
とする。したがって質問回数を可能な限り減らして対話
効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る推論装置の構成図である。
【図2】本発明の一実施例である推論装置10の知識ベ
ース12の構成図である。
【図3】図1に示した知識ベース12の構成図におい
て、後向き推論の手順を示した部分構成図である。
【符号の説明】
10 推論装置 11 推論部 12 知識ベース 13 専門家 14 支援ツール 15 インタフェース 16 利用者
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂川 典正 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工 業株式会社 岐阜工場内 (56)参考文献 特開 昭62−128333(JP,A) 特開 平2−231636(JP,A) 中村、小林“並列対話方式に基づく故 障診断システム”,人工知能学会誌,V ol.4,No.1 人工知能学会, 1989年1月,P.52−61 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/44 550 G01M 19/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)推論手段10であって、 専門家13の知識を入れた知識ベース12と、 その知識に基づいて推論および問題解決を実行する推論
    部11とを有する推論手段10と、 (b)推論手段10に連結され、専門家13が知識ベー
    ス12を編集する支援ツール14と、 (c)推論手段10に連結され、利用者16が対話形式
    で推論処理を実行するためのインタフェース15と、 (d)圧力、温度、変位を計測するセンサと、 (e)利用者16のキーボードとを含み、 (f)知識ベース12は、 数値事象Fi j、論理事象Ai j、中間事象Mi、帰結事象
    i(なお、i,jは正の整数。以下同じ)を含む複数
    の事象と、 各事象間の因果関係を表す複数のルールRiとで構成さ
    れ、 数値事象Fi jには、センサによって計測された数値デー
    タが、センサから、または前記キーボードから入力さ
    れ、 論理事象Ai jには、「Y」(肯定)、「N」(否定)、
    「?」(不明)の3つの選択枝から1つを選ばせる質問
    形式で論理データが入力され、 中間事象Miは、数値事象Fi jや論理事象Ai jなどの各
    事象がルールRiの条件部で判断されて、該ルールの帰
    結部にしたがって移行する暫定的な事象であって、後段
    のルールの条件部に導入される事象であり、 帰結事象Eiは、ルールの帰結部にのみ現れる事象であ
    って、他のルールの条件部には導入されず、 ルールRiは、前段部の数値事象Fi j、論理事象Ai j
    中間事象Miの成立を判断して、後段部の中間事象Mi
    帰結事象Eiへ導く役割を有し、 (g)推論部11は、各事象の成立に対して、連結した
    ルールを順次適用しながら推論を実行することによっ
    て、目的とする最終的な結論を得、 (h)データ入力を要する数値事象Fi jおよび論理事象
    i jは、入力要求の優先順位を決める属性データである
    1を最優先とする段階レベルから成るデータを包含して
    おり(優先度をjで表す。)、 推論部11は、優先度の高い順に数値事象Fi j、論理事
    象Ai jを探索しながら推論を実行し、利用者16が機械
    装置類の近傍まで行って調べなくても即答できる事象
    は、その優先度を高く設定し、 ルールRiについても、推論実行の優先順位を決める属
    性データである故障診断のエンジン系統を1、電気系統
    を2、ブレーキ系統を3とするグループ別の分類番号か
    ら成るデータを包含しており、 (i)推論部11は、センサからの各計測信号および利
    用者16のキーボードからのデータ入力に基づいて、特
    定のグループを選択し、その中に区分されたルール群の
    みを探索の対象とし、 中間事象Miを含まないルールである条件部が数値事象
    i jおよび論理事象Ai jのみから成り、かつ、帰結部が
    帰結事象Eiのみから成るルールは、1回のみの探索で
    推論処理が可能な処理済みフラグを、ルールRi の属性
    データとして、包含し、 (j)知識ベース12において、後向き推論を実行する
    際は、前向き推論と同じ形式で表現された知識ベース1
    2を用いて、予め前向き推論によって列挙された原因候
    補の中から、可能な限り少ない質問回数で原因確定を行
    い、帰結事象1が成立するためには、要質問事象の優先
    度1〜3の3つの質問が全て成立する必要があり、その
    要質問事象のいずれかが1つでも成立せず、帰結事象1
    が成立しない場合は、それ以後の質問を不要とし、質問
    順序を各事象の優先度に従うことによって、質問回数を
    可能な限り減らすことを特徴とする機械装置類を対象と
    した故障診断エキスパートシステムにおける推論装置。
  2. 【請求項2】 データ入力を要する数値事象Fi jおよび
    論理事象Ai jは、入力要求の優先順位を決める属性デー
    タである1を最優先とする1〜5の5段階レベルから成
    るデータを包含していることを特徴とする請求項1記載
    の機械装置類を対象とした故障診断エキスパートシステ
    ムにおける推論装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中村、小林"並列対話方式に基づく故障診断システム",人工知能学会誌,Vol.4,No.1 人工知能学会,1989年1月,P.52−61

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