JP6223936B2 - Abnormal trend detection method and system - Google Patents
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本発明は、プラントや設備などに取り付けられた各種のセンサから出力される多次元時系列データをもとにセンサ出力信号の異常の度合いが徐々に上昇することを検知する異常傾向検出方法およびそのシステムに関する。 The present invention relates to an abnormal tendency detection method for detecting a gradual increase in the degree of abnormality of a sensor output signal based on multi-dimensional time series data output from various sensors attached to a plant or equipment, and the like About the system.
電力会社では、ガスタービンの廃熱などを利用して地域暖房用温水を供給したり、工場向けに高圧蒸気や低圧蒸気を供給したりしている。石油化学会社では、ガスタービンなどを電源設備として運転している。このようにガスタービンなどを用いた各種プラントや設備において、設備の不具合あるいはその兆候を検知する異常検知は、社会へのダメージを最小限に抑えるためにも極めて重要である。 Electric power companies use waste heat from gas turbines to supply hot water for district heating, and supply high-pressure steam and low-pressure steam to factories. Petrochemical companies operate gas turbines and other power sources. As described above, in various plants and facilities using a gas turbine or the like, abnormality detection for detecting a malfunction of the facility or its sign is extremely important for minimizing damage to society.
ガスタービンや蒸気タービンのみならず、水力発電所での水車、原子力発電所の原子炉、風力発電所の風車、航空機や重機のエンジン、鉄道車両や軌道、エスカレータ、エレベータ、機器・部品レベルでも、搭載電池の劣化・寿命など、上記のような予防保全を必要とする設備は枚挙に暇がない。 Not only gas turbines and steam turbines, but also water turbines in hydroelectric power plants, nuclear reactors in nuclear power plants, wind turbines in wind power plants, aircraft and heavy machinery engines, railway vehicles and tracks, escalators, elevators, equipment / parts level, Equipment that requires preventive maintenance as described above, such as on-board battery deterioration and life, has no spare time.
このため、対象設備やプラントに複数のセンサを取り付け、センサ毎の監視基準に従って正常か異常かを判断することが行われている。特開2011―70635号公報(特許文献1)には、過去の正常データから作成されたモデルとの比較によって算出される異常測度に基づいて異常の有無を検知する異常検知方法において、正常モデルを局所部分空間法によって作成することが開示されている。この方法では、異常測度の大きさによって異常の有無を精度よく判定可能である。しかし、異常の有無だけではなく、異常の程度が徐々に悪化していること、すなわち異常測度の上昇傾向を検知したいというニーズがある。さらに、検知した異常測度の上昇に関連するセンサを特定する必要がある。 For this reason, attaching a some sensor to object equipment or a plant, and judging whether it is normal or abnormal according to the monitoring standard for every sensor is performed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-70635 (Patent Document 1) discloses a normal model in an abnormality detection method for detecting the presence or absence of an abnormality based on an abnormality measure calculated by comparison with a model created from past normal data. The creation by a local subspace method is disclosed. In this method, the presence or absence of an abnormality can be accurately determined based on the magnitude of the abnormality measure. However, there is a need to detect not only the presence / absence of abnormality but also the degree of abnormality gradually worsening, that is, the rising trend of abnormality measure. Furthermore, it is necessary to specify a sensor related to the detected increase in the abnormality measure.
このようなニーズに関連して、特開2009―115481号公報(特許文献2)には、センサ信号の蓄積データから上昇傾向または下降傾向の傾きを予め設定した基準値と比較することにより設備の劣化状態を判定する監視診断システムが開示されている。 In relation to such needs, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-115481 (Patent Document 2) describes a facility by comparing an inclination of an upward trend or a downward tendency from accumulated data of sensor signals with a preset reference value. A monitoring diagnosis system for determining a deterioration state is disclosed.
特許文献1記載の方法では、異常測度の大きさによって異常の有無を判定することが可能であるが、異常測度上昇傾向の検知については記載がない。また、特許文献2記載の方法では、センサ毎に上昇または下降の傾向を検出可能であるが、センサ毎に傾きを算出し予め設定した基準値と比較する必要がある。傾きは回帰分析によって算出するが、算出区間によって変化するため、適切な区間を設定することは困難であり、センサ毎に適切な基準値を設定することも一般的には困難であるという問題がある。特に多数のセンサを扱う場合は、より困難になる。また、センサ毎の上昇または下降の傾向を検出することは、時系列グラフの目視によって可能であるが、人あるいは日によって基準が変わってしまうという問題があり、また、センサ数が多い場合は実施困難となる。
In the method described in
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、多次元時系列センサ信号を用いた設備状態監視において、異常測度の上昇傾向を検知しその関連センサを特定する方法およびシステムであって、判定の過程に人が介入することがなく、かつ煩雑な基準設定が不要である方法およびシステムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is a method and system for solving the above-described problems and detecting an upward trend of an abnormal measure and identifying a related sensor in equipment state monitoring using a multidimensional time series sensor signal, It is an object of the present invention to provide a method and a system that do not require human intervention in the process and do not require complicated standard setting.
上記目的を達成するために、本発明では、設備の異常傾向を検出する方法において、設備に取り付けられた複数のセンサから時系列的に出力される複数のセンサ信号を処理して複数のセンサ信号についてそれぞれ時刻毎に特徴ベクトルを作成し、この作成した特徴ベクトルに基づいて異常測度を算出し、この算出した異常測度の時系列変化に基づき時刻毎に異常測度上昇傾向を判定し、判定した結果から異常測度上昇傾向が連続する異常測度上昇区間を検出し、複数のセンサの中から検出した異常測度上昇区間において異常測度上昇に寄与したセンサを特定し、この特定したセンサの異常測度上昇区間における寄与量の傾きと異常測度上昇区間の長さに基づいて異常測度上昇区間における異常測度上昇傾向の有無を判定するようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, in a method for detecting an abnormal tendency of equipment, a plurality of sensor signals are processed by processing a plurality of sensor signals output in time series from a plurality of sensors attached to the equipment. A feature vector is created for each time for each time, an abnormal measure is calculated based on the created feature vector, an abnormal measure increasing tendency is determined for each time based on the time series change of the calculated abnormal measure, and the determination result The abnormal measure rising section where the abnormal trend increasing trend is detected from the plurality of sensors, the sensor contributing to the abnormal measure increasing in the abnormal measure increasing section detected from the plurality of sensors is identified, and in the abnormal measure increasing section of the identified sensor Based on the inclination of the contribution amount and the length of the abnormal measure increasing section, the presence or absence of an abnormal measure increasing tendency in the abnormal measure increasing section is determined.
あるいは、上記異常検知方法において、異常測度算出方法を、学習データを用いて正常モデル作成し、各時刻の特徴ベクトルの正常モデルからの距離に基づいて算出するようにした。 Alternatively, in the above-described abnormality detection method, the abnormality measure calculation method is such that a normal model is created using learning data, and the feature vector at each time is calculated based on the distance from the normal model.
また、上記目的を達成するために、本発明では、設備に装着された複数のセンサから時系列的に出力される複数のセンサ信号に基づいて設備の異常傾向を検出するシステムを、時系列的に出力されるセンサ信号を蓄積する生データ蓄積手段と、この生データ蓄積手段に蓄積された時系列的に出力されたセンサ信号から各時刻ごとの特徴ベクトルを作成する特徴ベクトル作成手段と、この特徴ベクトル作成手段により作成した各時刻の特徴ベクトルに基づいて異常測度を算出する異常測度算出手段と、この異常測度算出手段で算出した異常測度の時系列変化に基づいて各時刻の異常測度上昇傾向を判定するする異常測度上昇傾向判定手段と、この異常測度上昇傾向判定手段で判定した異常測度上昇傾向において異常測度上昇傾向が連続する区間を検出する異常測度上昇区間検出手段と、複数のセンサの中から検出した異常測度上昇区間において前記異常測度上昇に寄与したセンサを特定する関連センサ特定手段と、この関連センサ特定手段で特定したセンサの異常測度上昇区間における寄与量の傾きと区間の長さに基づいて異常測度上昇区間における異常測度上昇傾向の有無を判定する傾向有無判定手段を備えて構成した。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a system for detecting an abnormal tendency of equipment based on a plurality of sensor signals output in time series from a plurality of sensors mounted on the equipment is provided. Raw data accumulating means for accumulating the sensor signal output to, feature vector creating means for creating a feature vector for each time from the sensor signal output in time series accumulated in the raw data accumulating means, and An anomaly measure calculating means for calculating an anomaly measure based on the feature vector at each time created by the feature vector creating means, and an increasing trend of the anomaly measure at each time based on the time series change of the anomaly measure calculated by the anomaly measure calculating means An abnormal measure increasing tendency determining means for determining the anomaly measure, and an interval in which the abnormal measure increasing tendency continues in the abnormal measure increasing tendency determined by the abnormal measure increasing tendency determining means An abnormal measure increasing section detecting means for detecting, a related sensor specifying means for specifying a sensor contributing to the abnormal measure increasing in an abnormal measure increasing section detected from a plurality of sensors, and a sensor specified by the related sensor specifying means A trend presence / absence determining means for determining the presence / absence of an abnormal measure increasing tendency in the abnormal measure increasing section based on the slope of the contribution amount in the abnormal measure increasing section and the length of the section is provided.
本発明によれば、複数のセンサ信号を用いた設備状態監視において、複数のセンサ信号に基づいて算出された異常測度の上昇傾向を検出するため、センサ毎に区間設定して上昇または下降の傾きを算出する必要がなく、センサ毎に基準設定して算出した傾きと比較する必要がない。すなわち、本発明によれば、異常測度上昇傾向の連続する区間を検出し、区間毎に関連センサを特定して傾向の有無を判定することが可能となり、異常測度上昇傾向検知とその関連センサ特定を少ない計算機負荷で実現することができるようになった。 According to the present invention, in equipment condition monitoring using a plurality of sensor signals, in order to detect an upward trend of an abnormal measure calculated based on a plurality of sensor signals, a slope is set for each sensor by setting a section for each sensor. Need not be calculated, and it is not necessary to compare with the inclination calculated with reference setting for each sensor. That is, according to the present invention, it is possible to detect a continuous section having an abnormal trend of increasing trend, specify a related sensor for each section, and determine the presence or absence of the trend. Can be realized with less computer load.
以上の手法を適用したシステムにより、ガスタービンや蒸気タービンなどの設備のみならず、水力発電所での水車、原子力発電所の原子炉、風力発電所の風車、航空機や重機のエンジン、鉄道車両や軌道、エスカレータ、エレベータ、工場の生産設備、そして機器・部品レベルでは、搭載電池の劣化・寿命など、あるいは脳波や心電図など人を対象としたセンシングデータにおいて、対象の異常の有無のみでなく、異常の程度が徐々に悪化するといった傾向を早期に検出することが可能となる。 By applying the above method, not only equipment such as gas turbines and steam turbines, but also water turbines at hydroelectric power plants, nuclear reactors at nuclear power plants, wind turbines at wind power plants, engines for aircraft and heavy machinery, railway vehicles, At the orbit, escalator, elevator, factory production equipment, and equipment / parts level, not only the presence / absence of abnormality in sensing data targeting humans, such as the deterioration / life of the on-board battery, electroencephalogram, electrocardiogram, etc. It is possible to detect a tendency that the degree of the deterioration gradually deteriorates at an early stage.
本発明は、設備に取り付けられた複数のセンサから時系列的に出力される複数のセンサ信号を処理して複数のセンサ信号についてそれぞれ時刻毎に特徴ベクトルを作成し、この作成した特徴ベクトルに基づいて異常測度を算出し、この算出した異常測度の時系列変化に基づき時刻毎に異常測度上昇傾向を判定し、判定した結果から異常測度上昇傾向が連続する異常測度上昇区間を検出し、複数のセンサの中から検出した異常測度上昇区間において異常測度上昇に寄与したセンサを特定し、この特定したセンサの異常測度上昇区間における寄与量の傾きと異常測度上昇区間の長さに基づいて異常測度上昇区間における異常測度上昇傾向の有無を判定するようにした設備の異常傾向を検出する方法及びそのシステムに関するものである。
以下に、図を用いて本発明の実施例を説明する。
The present invention processes a plurality of sensor signals output in time series from a plurality of sensors attached to a facility, creates a feature vector for each of the plurality of sensor signals at each time, and based on the created feature vector An abnormal measure is calculated, and an abnormal measure increasing tendency is determined at each time based on the time series change of the calculated abnormal measure. The sensor that contributed to the abnormal measure increase in the abnormal measure increase section detected from the sensors is identified, and the abnormal measure increases based on the slope of the contribution amount of the specified sensor in the abnormal measure increase section and the length of the abnormal measure increase section The present invention relates to a method and a system for detecting an abnormal tendency of equipment that determines the presence or absence of an abnormal measure increasing tendency in a section.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
以下、図面を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
図1Aに、本発明の異常傾向検出方法を実現する異常傾向検出システム100の一構成例を示す。
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A shows a configuration example of an abnormal
異常傾向検出システム100は、設備101から出力されるセンサ信号102を処理するデータ解析部120と、GUI(Graphic User Interface)を表示する画面を備えた入出力部110、データを記憶する記憶部111を備えて構成される。
The abnormal
データ解析部120は、センサ信号102を蓄積するセンサ信号蓄積部103、このセンサ信号蓄積部103に蓄積されたセンサ信号102をもとに特徴ベクトルを作成する特徴ベクトル作成部104、特徴ベクトルに基づいて異常測度を算出する異常測度算出部105、異常測度の時系列変化に基づき時刻毎に異常測度上昇傾向を判定する異常測度上昇傾向判定部106、異常測度上昇傾向が連続する区間を検出する異常測度上昇区間検出部107、各センサの異常測度への寄与量の時系列変化に基づき各区間の関連センサを特定する関連センサ特定部108、関連センサの寄与量の傾きと区間長さに基づいてその区間の異常測度上昇傾向の有無を判定する傾向有無判定部109を備えている。
The
本実施例では、図1Aに示したシステムを用いて、図1Bに示すような処理フローにより設備の異常傾向を検出する。すなわち、まず、センサ信号蓄積部103に蓄積された設備101から出力されたセンサ信号102を特徴ベクトル作成部104に入力し(S121)、特徴ベクトル作成部104において特徴ベクトルを作成し(S122)、異常測度算出部105において異常測度を算出し(S123)、異常測度上昇傾向判定部106において時刻毎に異常測度上昇傾向を判定し(S124)、異常測度上昇区間検出部107において異常測度上昇傾向が連続する区間を検出し(S125)、関連センサ特定部108において区間毎に関連センサを特定し(S126)、傾向有無判定部109において区間毎に異常測度上昇傾向の有無の最終判定を行い(S127),入出力部110から判定の結果を出力する(S128)。
以下に、各ステップの詳細について説明する。
In the present embodiment, using the system shown in FIG. 1A, an abnormal tendency of equipment is detected by a processing flow as shown in FIG. 1B. That is, first, the
Details of each step will be described below.
状態監視の対象とする設備101は、例えばガスタービンや蒸気タービン、化学プラント、水プラントなどの設備やプラントである。設備101は、その状態を表すセンサ信号102を出力する。センサ信号102はセンサ信号蓄積部103に蓄積されている。センサ信号102をリスト化して表形式に表した例を図2に示す。センサ信号102は一定間隔毎に取得される多次元時系列信号であり、それをリスト化した表は、図2に示すように、日時の欄201と設備101に設けられた複数のセンサ値のデータの欄202からなる。センサの種類は、数百から数千といった数になる場合もあり、例えば、シリンダ、オイル、冷却水などの温度、オイルや冷却水の圧力、軸の回転速度、室温、運転時間などである。出力や状態を表すのみならず、何かをある値に制御するための制御信号の場合もある。
The
本システムでは、センサ信号蓄積部103に蓄積されたセンサ信号を用いて処理を行うことを前提とする。図示はしていないが、正常状態を学習するための「学習期間」と傾向検出の対象とする「評価期間」をそれぞれ予め設定しておき、S121において、センサ信号蓄積部103から学習期間および評価期間に含まれるセンサ信号を取り出す。
In this system, it is assumed that processing is performed using the sensor signal stored in the sensor
センサ信号蓄積部103から取り出されたセンサ信号を用い、特徴ベクトル作成部104において、特徴ベクトル作成を行う。特徴ベクトル作成部104における処理の流れ(S122の詳細な処理の流れ)を、図3を用いて説明する。
Using the sensor signal extracted from the sensor
始めに、センサ信号蓄積部103から取り出したセンサ信号102を入力し(S301)、センサ毎に正準化する(S302)。正準化は、例えば、学習データの平均μと標準偏差σを用いて、(元の信号値−μ)/σの計算式により、平均を0、分散を1となるように変換する。評価データに対しても同じ平均と標準偏差を用いて同じ計算式により変換を行う。あるいは、各センサ信号の最大値と最小値を用いて最大が1、最小が0となるように変換する。あるいは、最大値と最小値の代わりに予め設定した上限値と下限値を用いてもよい。センサ信号の正準化は、単位およびスケールの異なるセンサ信号を同時に扱うための処理である。
First, the
次に、センサ毎に平滑化を行う(S303)。具体的には、ある時刻のデータはその時刻を含みそれより前のウィンドウ幅分のデータの平均とする。ウィンドウ幅はパラメータであり,平均を計算するデータ数のことである。センサ信号の平滑化は、数値の細かいアップダウンにとらわれずにマクロ的な視点で判断することを目的に行う。 Next, smoothing is performed for each sensor (S303). Specifically, the data at a certain time is the average of the data for the window width including and including that time. The window width is a parameter and is the number of data for which the average is calculated. The smoothing of the sensor signal is performed for the purpose of making a judgment from a macro viewpoint without being constrained by the ups and downs of numerical values.
次に、時刻毎に特徴ベクトルの作成を行う(S304)。ある時刻の特徴ベクトルは、その時刻を含みそれより前から予め決められた次数のセンサ信号を抽出し、全センサについて一つにまとめたものである。その際、連続したデータではなく、平滑化のウィンドウが重ならずに接する間隔のデータを抽出する。また、時刻毎ではなく予め決められたサンプリング間隔毎に行ってもよい。これはデータを間引くことに相当し、本質的な処理ではないが、計算時間を短縮する効果が得られる。平滑化を行っているのでウィンドウの重なりがある分、間引いても情報の喪失は少ない。 Next, feature vectors are created for each time (S304). A feature vector at a certain time is obtained by extracting sensor signals of a predetermined order including and including the time and collecting them for all the sensors. At that time, not the continuous data but the data of the interval at which the smoothing windows contact without overlapping each other is extracted. Further, it may be performed not at every time but at a predetermined sampling interval. This is equivalent to thinning out data and is not an essential process, but an effect of shortening the calculation time can be obtained. Since smoothing is performed, there is little loss of information even if thinning out due to overlapping windows.
S122で特徴ベクトル作成部104において作成された特徴ベクトルに基づき、S123で異常測度算出部105において、特徴ベクトル毎に異常測度を算出する。異常測度算出部105における処理の流れ(S123における処理の詳細)を、図4を用いて説明する。
Based on the feature vector created by the feature
始めに、学習期間のセンサ信号から作成された特徴ベクトルを学習データとする。ただし、学習データから、予め指定された条件に当てはまる特徴ベクトルを除外してもよい(S401)。条件の指定は、日時に対するもの、特定のセンサ信号の大きさや変化率に対するもの、特定の2種以上のセンサ信号間の演算結果に対するものなどが考えられる。また、図示していないが、設備から出力される設備の運転開始や運転終了等に関するイベント信号を用いて特定のイベントあるいは2種以上のイベントの組合せの有無や所定の区間での回数、間隔などを算出し、その算出結果に対する条件を指定してもよい。 First, feature vectors created from sensor signals during the learning period are used as learning data. However, feature vectors that satisfy a predesignated condition may be excluded from the learning data (S401). The designation of the condition may be for date and time, for the magnitude or rate of change of a specific sensor signal, or for a calculation result between two or more specific sensor signals. In addition, although not shown in the drawing, the presence / absence of a specific event or a combination of two or more events using the event signal relating to the operation start or operation end of the facility output from the facility, the number of times in a predetermined section, interval, etc. And a condition for the calculation result may be designated.
次に、全ての特徴ベクトルについて以下のステップS403〜S405の処理を行う(S402)。1個の特徴ベクトルに注目し、正常モデル作成部106において、注目した特徴ベクトル(注目ベクトル)と同じ区間を除く学習データを用いて、正常モデルを作成する(S403)。なお、ここでの区間は例えば1日など予め決められた長さで分割したものが考えられるが、予め定義されていればどのような分割でもよい。また、注目ベクトルが評価期間に含まれるのであれば、除外される区間はなく、すべての学習データを用いる。
Next, the following steps S403 to S405 are performed for all feature vectors (S402). Paying attention to one feature vector, the normal
次に、注目ベクトルと正常モデルの距離に基づいて異常測度を算出する(S404)。ここで、距離の計測に用いた起点ベクトルを記録しておく(S405)。全ての特徴ベクトルについて処理が終了していればループを抜け、算出された異常測度の平滑化を行う(S407)。具体的にはある時刻の異常測度として、その時刻の前後の予め決められた個数分の異常測度の平均を算出する。この処理により、異常測度上昇傾向の検知を容易にすることができる。 Next, an abnormality measure is calculated based on the distance between the vector of interest and the normal model (S404). Here, the starting point vector used for the distance measurement is recorded (S405). If processing has been completed for all feature vectors, the loop is exited, and the calculated abnormality measure is smoothed (S407). Specifically, an average of a predetermined number of abnormality measures before and after the time is calculated as the abnormality measure at a certain time. By this processing, it is possible to easily detect an abnormal measure increasing tendency.
S403における正常モデルの作成手法としては、局所部分空間法(LSC: Local Sub-space Classifier)や投影距離法(PDM: Projection Distance Method)が考えられる。 As a normal model creation method in S403, a local subspace method (LSC) or a projection distance method (PDM) can be considered.
局所部分空間法は、注目ベクトルqのk-近傍ベクトルを用いてk−1次元のアフィン部分空間を作成する方法である。図5にk=3の場合の例を示す。図5に示すように、異常測度は図に示す投影距離で表されるため、注目ベクトルqに最も近いアフィン部分空間上の点Xbを求めればよい。この点は注目ベクトルqからアフィン部分空間に下した垂線の足であり、ステップS405における起点ベクトルである。評価データqとそのk-近傍ベクトルxi( i = 1,り、ステッから算出することができる、qをk個並べた行列Qとxiを並べた行列Xから The local subspace method is a method of creating a k−1 dimensional affine subspace using the k−neighbor vector of the vector of interest q. FIG. 5 shows an example in the case of k = 3. As shown in FIG. 5, since the abnormal measure is expressed by the projection distance shown in the figure, the point Xb on the affine subspace closest to the attention vector q may be obtained. This point is a leg of a perpendicular drawn from the attention vector q to the affine subspace, and is the starting point vector in step S405. From the evaluation data q and its k-neighbor vector xi (i = 1, i can be calculated from the step, from the matrix Q and the matrix X that arranges k q
異常測度dはqとXbの間の距離であるから次式で表される。 Since the abnormal measure d is a distance between q and Xb, it is expressed by the following equation.
なお、図5ではk=3の場合を説明したが、特徴ベクトルの次元数より十分小さければいくつでもよい。k=1の場合は、最近傍法と等価の処理になる。 Although FIG. 5 illustrates the case of k = 3, any number may be used as long as it is sufficiently smaller than the number of dimensions of the feature vector. When k = 1, the processing is equivalent to the nearest neighbor method.
投影距離法は、選択された特徴ベクトルに対し独自の原点をもつ部分空間すなわちアフィン部分空間(分散最大の空間)を作成する方法である。なんらかの方法で注目ベクトルに対応する複数の特徴ベクトルを選択し、以下の方法でアフィン部分空間を算出する。 The projection distance method is a method of creating a subspace having an original origin for a selected feature vector, that is, an affine subspace (space of maximum dispersion). A plurality of feature vectors corresponding to the vector of interest are selected by some method, and the affine subspace is calculated by the following method.
まず、選択された特徴ベクトルの平均μと共分散行列Σ共を求め、次にΣの固有値問題を解いて値の大きい方から予め指定したr個の固有値に対応する固有ベクトルを並べた行列Uをアフィン部分空間の正規直交基底とする。rは特徴ベクトルの次元より小さくかつ選択データ数より小さい数とする。あるいはrを固定した数とせず、固有値の大きい方から累積した寄与率が予め指定した割合を超えたときの値としてもよい。 First, the average μ of the selected feature vectors and the covariance matrix Σ are obtained, then the eigenvalue problem of Σ is solved, and a matrix U in which eigenvectors corresponding to r eigenvalues designated in advance from the larger one are arranged. Let it be an orthonormal basis of the affine subspace. r is a number smaller than the dimension of the feature vector and smaller than the number of selected data. Alternatively, r may not be a fixed number, and may be a value when the contribution rate accumulated from the larger eigenvalue exceeds a predesignated ratio.
異常測度は、注目ベクトルのアフィン部分空間への投影距離とする。局所部分空間法と同様にアフィン部分空間に下した垂線の足の位置を算出することができ、これをS405における起点ベクトルとして記録する。ここで、複数の特徴ベクトルの選択方法としては、予め指定した数十から数百の数の特徴ベクトルを注目ベクトルから近い順に選択する方法が考えられる。また、学習対象の特徴ベクトルを予めクラスタリングしておき、注目ベクトルに最も近いクラスタに含まれる特徴ベクトルを選択するようにしてもよい。 The anomaly measure is the projection distance of the vector of interest onto the affine subspace. Similar to the local subspace method, it is possible to calculate the position of the foot of the perpendicular line dropped into the affine subspace, and this is recorded as the starting point vector in S405. Here, as a method for selecting a plurality of feature vectors, a method of selecting several tens to several hundreds of feature vectors specified in advance in order from the vector of interest is conceivable. Further, feature vectors to be learned may be clustered in advance, and feature vectors included in a cluster closest to the vector of interest may be selected.
この他、注目ベクトルqのk-近傍ベクトルの平均ベクトルまでの距離を異常測度とする局所平均距離法や、ガウシアンプロセス、マハラノビス距離法、クラスタリング法などを用いてもよい。 In addition, a local average distance method in which the distance of the vector of interest q to the average vector of k-neighbor vectors is an abnormal measure, a Gaussian process, a Mahalanobis distance method, a clustering method, or the like may be used.
次に、算出された異常測度の時系列変化に基づき、S124において、異常測度上昇傾向判定部106で時刻毎に異常測度上昇傾向を判定する。このS124における異常測度上昇傾向を判定する方法の一実施例を、図6を用いて説明する。
Next, based on the time series change of the calculated abnormal measure, the abnormal measure increasing
図6は算出した異常測度の時系列データの一部を切り出して表示したグラフである。図6の横軸は時刻、縦軸は異常測度を表す。予め定めた周期に基づき、注目時刻の異常測度から 1周期前、2周期前の異常測度を引いた値をそれぞれy0、y1、1周期後、2周期後の異常測度から基準となる時刻の異常測度を引いた値をそれぞれy2、y3としたとき、(y0 >0 || y1 >0) && (y2 >0 || y3 >0)またはy1+y3 >thが成り立つ場合、その時刻は異常測度上昇傾向があると判断する。ここで、thは予め設定されたしきい値である。また、周期は、設備の運転サイクルに合わせて設定されるパラメータである。たとえば、1日の決まった時刻に起動され、決まった時刻に停止される装置の場合1日とする。
FIG. 6 is a graph in which a part of the calculated time series data of the abnormality measure is cut out and displayed. The horizontal axis in FIG. 6 represents time, and the vertical axis represents an abnormal measure. Based on a predetermined period, the value obtained by subtracting the
ここで、上記判定ロジックは予め決められた別のものでもよい。また1周期前と1周期後の異常測度のみを用いてもよいし、3周期以上離れた異常測度を用いてもよい。この処理の狙いは、同じ状態であると期待される時刻どうしを比較することにより、状態の変化に起因する変化をキャンセルして異常測度の上昇傾向を判定することにある。 Here, the determination logic may be another predetermined one. Further, only the abnormal measure before and after one cycle may be used, or the abnormal measure separated by three cycles or more may be used. The aim of this process is to determine the rising tendency of the abnormality measure by comparing the time expected to be in the same state, thereby canceling the change caused by the change of the state.
異常測度上昇傾向を判定する方法の別の実施例では、注目時刻の前後に予め設定した区間からランダムに1点ずつ取り出して異常測度が上昇しているかどうかチェックする処理を多数繰り返し、上昇している割合が予め決められたしきい値以上である場合に、その時刻は異常測度上昇傾向があると判断する。 In another embodiment of the method of determining an abnormal measure increasing tendency, a process of repeatedly checking one point at a time by taking out one point at a time from a preset section before and after the attention time and checking whether the abnormal measure is increasing is repeated. If the ratio is greater than or equal to a predetermined threshold, it is determined that the time has a tendency to increase the abnormal measure.
次に、S125における処理として、各時刻の異常測度上昇傾向の有無に基づき、異常測度上昇区間検出部107において、異常測度上昇傾向が連続する区間を検出する。その際、許容間隙(異常測度上昇傾向の連続性に中断する区間が発生した場合に、その中断区間を無視して異常測度上昇傾向が連続しているとみなすことができる中断時間(期間)または中断するサンプリング個数)をパラメータとして与えておき、異常測度上昇傾向の中断が許容間隙より短い(少ない)場合は連続した区間として検出する。
Next, as processing in S125, the abnormal measure increasing
異常測度上昇区間検出部107における処理の別の実施例では、各時刻の異常測度上昇傾向の有無と後述する方法で判定される異常の有無に基づき、異常ありかつ異常測度上昇傾向ありの状態が連続する区間を検出する。上記と同様、中断が許容間隙より短い(少ない)場合は連続した区間として検出する。
In another embodiment of the processing in the abnormal measure increasing
各時刻の異常の有無の判定は、異常測度算出部105における処理の後に行う。まず、学習データの異常測度に基づき、学習データを異常と判定しないしきい値を設定する。つまり、学習データの異常測度の最大値をしきい値とする。あるいは、学習データの異常測度を昇順にソートし、予め指定した1に近い比率に到達する値をしきい値とする。この場合は、学習データの大部分を異常と判定しないしきい値が設定される。次に、異常測度と算出したしきい値の比較を時刻毎に行い、異常測度がしきい値を超える場合、その時刻は異常ありと判定する。
The determination of the presence or absence of an abnormality at each time is performed after the processing in the abnormality
次に、S126における関連センサを特定する処理として、検出された異常測度上昇区間について、関連センサ特定部108において、関連センサを特定する。関連センサ特定部108における処理の詳細な流れを、図7を用いて説明する。
Next, as a process for specifying the related sensor in S126, the related
関連センサ特定の処理は全区間について行う(S701)。始めに、区間内データのインデクスを取得する(S702)。これは全ての特徴ベクトルとS405で記録した起点ベクトルを参照可能とするためのものであり、同時刻のデータを対応付け可能であれば、形式は問わない。 The related sensor identification process is performed for all sections (S701). First, the index of intra-section data is acquired (S702). This is for making it possible to refer to all feature vectors and the starting point vector recorded in S405, and any format can be used as long as data at the same time can be associated.
次に、全てのセンサについて以下の処理を行う(S703)。まず、区間内の時刻毎の差分データを算出する(S704)。 Next, the following processing is performed for all sensors (S703). First, difference data for each time in the section is calculated (S704).
図8Aに、特徴ベクトルと起点ベクトルの1個の要素の時系列グラフの例を示す。横軸は時刻、縦軸は要素の値を表す。太線801が特徴ベクトルの要素、細線802が起点ベクトルの要素を表す。
FIG. 8A shows an example of a time series graph of one element of the feature vector and the starting point vector. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents element values. A
ここで、算出した区間内の時刻毎の差分データは、図8Bに示すように、起点ベクトルの要素802と特徴ベクトルの要素801の差の絶対値(│(802)−(801)│)の時系列データとして得られる。
Here, as shown in FIG. 8B, the difference data for each time in the calculated interval is the absolute value (| (802) − (801) |) of the difference between the
この差分データの時系列データから、横軸を時間、縦軸を差分として傾きを算出する(S705)。傾きとは、例えば時系列データの最小二乗近似直線の傾きのことである。すなわち、図8Bに示したように、ある期間Δtにおける最小二乗近似直線の変化量をΔΔxとするとき、Δx/Δtを傾きとして定義する。この傾きは、図8Aに示した1個の要素の異常測度の時系列変化の程度を表すとみることができる。すなわち、この傾きが大きいほど異常測度の時系列変化に寄与していることになる。以後、この傾きを寄与量の傾きと記載する。 From the time-series data of the difference data, the inclination is calculated with time on the horizontal axis and the difference on the vertical axis (S705). The slope is, for example, the slope of a least square approximation line of time series data. That is, as shown in FIG. 8B, Δx / Δt is defined as a slope when the amount of change of the least square approximation line in a certain period Δt is ΔΔx. This inclination can be considered to represent the degree of time series change of the anomaly measure of one element shown in FIG. 8A. In other words, the larger the inclination, the more the time series change of the abnormal measure is contributed. Hereinafter, this inclination is referred to as a contribution amount inclination.
差分データは、その時刻の特徴ベクトルと起点ベクトルの差のベクトルの要素のうち、ステップS304において処理対象のセンサから抽出したものを用いて算出する。例えばそれらの絶対値の和、二乗和などを差分データと定義する。あるいはそれらの中の一番新しい時刻のデータとしてもよい。差分データは異常測度に対する寄与が大きいほど値が大きくなる。 The difference data is calculated using the element extracted from the sensor to be processed in step S304 among the elements of the difference vector between the feature vector and the starting point vector at that time. For example, the sum of these absolute values, the sum of squares, etc. are defined as difference data. Or it is good also as the data of the newest time in them. The difference data has a larger value as the contribution to the abnormality measure is larger.
全てのセンサについて処理が終了したら、傾きが最大となるセンサ(変化量の割合が最も大きいセンサ)を探索し、そのセンサを関連センサとする。関連センサ番号とその傾きを記録する(S706)。区間長さも記録しておく(S707)。 When the processing is completed for all the sensors, the sensor having the maximum inclination (the sensor having the largest change rate) is searched for, and the sensor is set as the related sensor. The related sensor number and its inclination are recorded (S706). The section length is also recorded (S707).
関連センサ特定処理の別の実施例について説明する。ステップS701からS703までは上記と同様である。ステップS704に対応するステップにおいて、差分データのかわりに、区間内の特徴ベクトルからステップS304において処理対象のセンサから抽出した中の一番新しい時刻のデータを抽出する。ここで得られるのは、図8Aに黒線801で示す時系列データである。ステップS705に対応するステップにおいて、ステップS704に対応するステップで得られたデータの傾きを算出する。
Another embodiment of the related sensor specifying process will be described. Steps S701 to S703 are the same as described above. In the step corresponding to step S704, instead of the difference data, the data at the latest time extracted from the sensor to be processed in step S304 is extracted from the feature vector in the section. What is obtained here is time-series data indicated by a
ステップS706に対応するステップでは、傾きの絶対値が最大となるセンサを探索し、そのセンサを関連センサとする。ステップS707に対応するステップでは、上記に説明したステップS707の場合と同様の処理とする。 In a step corresponding to step S706, a sensor having the maximum inclination absolute value is searched for, and that sensor is set as a related sensor. In the step corresponding to step S707, the same processing as in step S707 described above is performed.
上記いずれかの処理により、異常測度が上昇していることに寄与するセンサを特定することができる。 By any of the above processes, it is possible to identify a sensor that contributes to an increase in the abnormality measure.
次に、S127における異常測度上昇傾向のを有無を最終判定する処理として、関連センサ特定部108で区間毎に関連センサを特定後、傾向有無判定部109において、各区間の異常測度上昇傾向の有無の最終判定を行う。具体的には、ステップS706で記録した傾きとステップS707で記録した区間長さに対するルールを予め決めておき、そのルールに従って判定する。ルールは例えば、「傾き>TH1かつ区間長さ>TH2ならば上昇傾向ありとする」というようなしきい値と不等号で表される条件式の論理演算、すなわち「かつ」や「または」による結合である。また、このようなルールが複数あってもよい。
Next, as a process for finally determining the presence or absence of an abnormal measure increasing tendency in S127, after the related sensor is specified for each section by the related
最後に、S128において、入出力部110から判定の結果を出力するが、この出力に仕方については、以下のGUIの説明で詳細を述べる。
Finally, in S128, the determination result is output from the input /
上記に示したように、本実施例では、異常の程度が徐々に悪化していることを検知したいというニーズに対し、正常データの学習に基づいて算出された異常測度を用いて、異常測度の上昇傾向を検出するため、個々のセンサの時系列信号について下降または上昇傾向の傾きを算出しなくても異常測度の上昇を検知することができる。 As shown above, in this example, for the need to detect that the degree of abnormality is gradually worsening, an abnormality measure calculated based on normal data learning is used. Since an upward tendency is detected, an increase in the abnormal measure can be detected without calculating the downward or upward inclination of the time series signal of each sensor.
関連センサ特定については、異常測度が上昇している区間を検出し、区間毎に異常測度に対する各センサの寄与の傾きを算出し、傾き最大のものを関連センサとするため、傾きを算出する区間を適切に調整するという実行困難な手続きを回避できる。また、関連センサが自動で特定されるため、関連しない大多数のセンサ信号を人が確認する必要がなくなる。 For related sensor identification, detect the section where the anomaly measure is rising, calculate the slope of each sensor's contribution to the anomaly measure for each section, and use the maximum slope as the related sensor, so the section where the slope is calculated It is possible to avoid the difficult procedure of adjusting the system appropriately. In addition, since related sensors are automatically identified, it is not necessary for a person to confirm a large number of unrelated sensor signals.
なお、本実施例は蓄積されたセンサ信号を対象としたものであるが、対象に合わせた適切な間隔で定期的に処理を実行すれば、準リアルタイムな解析が可能となり、早期に異常測度が上昇する傾向を検知することが可能である。 Although this embodiment is intended for accumulated sensor signals, semi-real time analysis is possible if processing is performed periodically at appropriate intervals according to the target, and an abnormal measure can be obtained at an early stage. It is possible to detect a rising tendency.
以上の方法を実現するシステムのGUIの実施例を説明する。 An embodiment of a GUI of a system that realizes the above method will be described.
評価対象および処理パラメータ設定のためのGUIの例を、図9に示す。以下の説明ではこの設定のことを単にレシピ設定と呼ぶことにする。また、過去のセンサ信号102は設備IDおよび時刻と対応付けられてセンサ信号蓄積部103にデータベースとして保存されているものとする。入出力部110の画面上に表示されるGUIのレシピ設定画面901では、対象装置、学習期間、評価期間、使用センサ、特徴ベクトル作成パラメータ、正常モデルパラメータ、傾向判定パラメータ、最終判定パラメータを入力する。設備ID入力ウィンドウ902には、対象とする設備のIDを入力する。
An example of a GUI for setting an evaluation target and processing parameters is shown in FIG. In the following description, this setting is simply referred to as recipe setting. The
設備リスト表示ボタン903押下により図示はしていないがデータベースに保存されているデータの装置IDのリストが表示されるので、リストから選択入力する。学習期間入力ウィンドウ904には、学習データを抽出したい期間の開始日と終了日を入力する。評価期間入力ウィンドウ905には、異常測度上昇傾向検出の対象とする期間の開始日と終了日を入力する。センサ選択ウィンドウ906には、使用するセンサを入力する。リスト表示ボタン907のクリックにより図示はしていないが対象設備のセンサリストが表示されるので、リストから複数選択入力する。
Although a list of device IDs of data stored in the database is displayed by pressing the equipment
特徴ベクトル作成パラメータ入力ウィンドウ908には、特徴ベクトル作成部104における処理で用いるパラメータを設定する。ここで設定するパラメータは、ステップS303の平滑化で使用するウィンドウ幅、ステップS304の特徴ベクトル作成で使用する次数とサンプリング間隔である。
In the feature vector creation parameter input window 908, parameters used for processing in the feature
正常モデルパラメータ入力ウィンドウ909には、正常モデル作成において使用するパラメータを入力する。図は正常モデルとして局所部分空間を採用した場合の例であり、モデル作成に使う近傍ベクトル数と正則化パラメータを入力する。正則化パラメータは、数式2において相関行列Cの逆行列が求められないことを防ぐため、対角成分に加算する小さい数である。
In a normal model
傾向判定パラメータ入力ウィンドウ910には、異常測度上昇傾向判定部106における処理で用いる周期と、異常測度上昇区間検出部107における処理で用いる許容間隙を設定する。単位は時間である例を示したが、秒、分、日など時間を表すどの単位でもよいし、データ個数という意味で「個」でもよい。
In the trend determination
最終判定パラメータ入力ウィンドウ911には、傾向有無判定部109における処理で用いるルールを設定する。この例では、複数の入力部を用意し、チェックボックスにチェックが入れられたルールを用いることとしている。各段の左側には区間長に対するしきい値、右側には傾きに対するしきい値を入力する。チェックの入れられた段のいずれかの条件を満たせば、上昇傾向ありと判定するものとする。レシピ名入力ウィンドウ912には、入力された情報および処理結果に対応付けるユニークな名前を入力する。以上の情報を入力後、実行ボタン913の押下により、上述の異常測度上昇傾向検出を実行する。
In the final determination
処理実行後は、レシピ設定画面901上で入力された装置ID、学習期間、評価期間、使用センサ情報、各パラメータと評価結果を仮のデータフォルダに保存しておく。評価結果として保存するのは、学習期間と評価期間の特徴ベクトルデータ、ステップS405で記録した起点ベクトルデータ、異常測度データ、異常測度上昇傾向判定部106で得られる異常測度上昇傾向判定結果データの時系列データと、異常測度上昇区間検出部107における処理以降で得られる異常測度上昇区間の情報である。異常測度上昇区間の情報は、区間開始および終了の時刻、区間の長さ、各センサの差分データの傾き、その最大値、関連センサ名、最終判定結果を含む。
After the process is executed, the device ID, the learning period, the evaluation period, the used sensor information, each parameter, and the evaluation result input on the
そして、処理結果が入出力部110でユーザに示される。そのためのGUIの例を図10Aおよび図10Bおよび図10Cに示す。各画面の上部に表示されたタブを選択することにより、結果表示画面1001と結果拡大表示画面1002と異常測度上昇区間情報表示画面1003を切り換えることができる。
Then, the processing result is shown to the user by the input /
図10Aには、結果の全体を表示する結果表示画面1001を示す。結果表示画面1001には、指定された全期間の異常測度、異常測度上昇傾向判定結果とセンサ信号の時系列グラフと検出された異常測度上昇区間を表示する。
FIG. 10A shows a
期間表示ウィンドウ1004には、指定された学習期間および評価期間が表示される。関連センサ名表示ウィンドウ1005には、指定区間の関連センサ名を関連センサ名表示部10051に表示する。最初は、区間番号1の関連センサ名が表示され、矢印のクリックまたは区間番号を区間番号表示部10052に直接入力することにより切り替わるものとする。異常測度表示ウィンドウ1006には、指定された学習期間および評価期間の異常測度と異常測度上昇傾向判定結果(傾向)が表示される。また、学習に使用した日に丸印が表示される。
In the
異常測度上昇区間表示ウィンドウ1007には、異常測度上昇区間が矩形で表示される。黒の矩形10071は最終判定結果が上昇傾向ありの区間、白の矩形10072は上昇傾向なしの区間を表す。
In the abnormal measure increasing
センサ信号表示ウィンドウ1008には、指定された期間の指定されたセンサの信号値が表示される。実線10081は特徴ベクトル、破線10082は起点ベクトルの指定されたセンサに対応する要素を表す。センサ信号表示ウィンドウ1008に表示するセンサの指定は、センサ名選択ウィンドウ1009への入力によって行う。ただし、ユーザが指定する前は、センサ名選択ウィンドウ1009には関連センサ名表示ウィンドウ1005の関連センサ名表示部10051に表示されている関連センサが選択されている。
The sensor
関連センサ名表示ウィンドウ1005において区間番号表示部10052で区間番号が切り替えられた場合は、選択センサが合わせて変更され、センサ信号表示ウィンドウ1008も選択センサのグラフに再描画される。カーソル1010は、拡大表示の時の起点を表し、マウス操作により移動できる。表示日数指定ウィンドウ1011には、この画面では使用しないが、結果拡大表示画面1002での、拡大表示の起点から終点までの日数が表示される。この画面で入力することもできる。日付表示ウィンドウ1012には、カーソル位置の日付が表示される。終了ボタン1013押下により結果表示画面1001、結果拡大表示画面1002、異常測度上昇区間情報表示画面1003とも消去し終了する。
When the section number is switched in the section
図10Bには、結果拡大表示画面1002を示す。結果拡大表示画面1002には、結果表示画面1001において、カーソル1010で示されて日付表示ウィンドウ1012に表示された日付を起点として、表示日数指定ウィンドウ1011で指定された日数の異常測度、異常測度上昇傾向判定結果とセンサ信号の時系列グラフを表示する。期間表示ウィンドウ1004には、結果表示画面1001と同じ情報が表示される。関連センサ名表示ウィンドウ1005にも、結果表示画面1001と同じ情報が表示される。この画面で区間番号表示部10052で区間番号を切り替えてもよい。
FIG. 10B shows a result
異常測度表示ウィンドウ1006および異常測度上昇区間表示ウィンドウ1007およびセンサ信号表示ウィンドウ1008には、結果表示画面1001と同様の情報が、拡大表示される。表示日数指定ウィンドウ1011で、拡大表示の起点から終点までの日数を指定する。日付表示ウィンドウ1012には、拡大表示の起点の日付が表示されている。
In the abnormal
スクロールバー1014で表示の起点を変更することも可能であり、この変更はカーソル1010の位置と日付表示ウィンドウ1012の表示に反映される。スクロールバー表示領域1015の全体の長さは結果表示画面1001に表示されている全期間に相当する。また、スクロールバー1014の長さは表示日数指定ウィンドウ1011で指定された日数に相当し、スクロールバー1014の左端部が拡大表示の起点に対応する。終了ボタン1013押下により終了する。
It is also possible to change the display start point with the
図10Cには、異常測度上昇区間情報表示画面1003の例を示す。異常測度上昇区間情報表示画面1003には、異常測度上昇区間情報を表示する。期間表示ウィンドウ1004には、結果表示画面1001と同じ情報が表示される。関連センサ名表示ウィンドウ1005にも、結果表示画面1001と同じ情報が表示される。この画面で区間番号表示部10052で区間番号を切り替えてもよい。区間情報一覧表示ウィンドウ1016には区間の開始および終了の時刻、区間長さ、傾きの最大値、関連センサ名、最終判定結果の一覧を表示する。最終判定結果は上昇傾向ありを○でなしを無印で表す。
FIG. 10C shows an example of the abnormal measure increasing section
傾きグラフ表示ウィンドウ1017には、関連センサ名表示ウィンドウ1005の区間番号表示部10052で指定された区間について、各センサの差分データの傾きの棒グラフを表示する。区間情報詳細表示ウィンドウ1018には、区間番号表示部10052で指定されたものと同じ区間の開始および終了の時刻、区間長さ、傾きの最大値、関連センサ名、最終判定結果を表示する。終了ボタン1013押下により終了する。
The slope
図10A〜Cに示すいずれかの画面で、終了ボタン1013押下により異常測度上昇傾向検出結果の確認が終了したら、図9に示すレシピ設定画面901の表示に戻る。この画面上で表示ボタン914の押下により、記憶部111の仮のデータフォルダに保存してあったデータを読み出し、再度図10A〜Cの画面を表示させることができる。登録ボタン915の押下により、仮のデータフォルダに保存してあったデータを、レシピ名入力ウィンドウ912に入力されたレシピ名に対応付けて、記憶部111に保存する。
When confirmation of the abnormal measure increasing tendency detection result is completed by pressing the
終了ボタン916の押下により、仮のデータフォルダに保存してあったデータを削除し、レシピ設定画面を消去する。記憶部111に一旦保存したレシピは、図示はしないが、指定により再度呼び出してレシピ設定画面901を開くことが可能である。記憶部111に保存していたデータは、仮のデータフォルダにコピーされる。表示ボタン914の押下により図10A〜Cの画面を表示させることができる。また、条件を変更して、実行することも可能である。レシピ名を変更し、登録ボタン915の押下により、仮のデータフォルダの中のデータは新しいレシピ名と対応づけて記憶部111に保存される。
When the
以上に説明した通り、実施例1においては、図9に示すGUIによれば、1つの装置、1組のパラメータセットで1回の評価を実施し、結果を表示し、保存することができる。
実施例2においては、1つの装置、1組のパラメータセットで定期的に評価を実施するためのGUIの例を、図11に示す。
As described above, in the first embodiment, according to the GUI shown in FIG. 9, one evaluation can be performed with one apparatus and one parameter set, and the result can be displayed and stored.
In the second embodiment, an example of a GUI for periodically performing evaluation with one apparatus and one set of parameters is shown in FIG.
本実施例におけるレシピ設定画面1101では、対象装置、学習期間、評価期間、使用センサ、特徴ベクトル作成パラメータ、正常モデルパラメータ、傾向判定パラメータ、最終判定パラメータを入力する。設備ID入力ウィンドウ1102、学習期間入力ウィンドウ1104には、実施例1において図9を用いて説明したレシピ設定画面901の場合と同様に、GUIと同様に対象装置、学習期間の情報を入力する。
In the
設備ID入力ウィンドウ1102では設備リスト表示ボタン1103の押下げによりデータベース(図示せず)に保存されているデータの装置IDのリストが表示されるので、そのリストから選択入力する。学習期間入力ウィンドウ1104で設定する学習期間の終了日は現時刻より後にならないように制限をかける。評価期間入力ウィンドウ1105には、異常測度上昇傾向検出の対象とする期間の開始日時11051と評価実行の間隔11052を入力する。
In the equipment ID input window 1102, a list of device IDs of data stored in a database (not shown) is displayed when the equipment
センサ選択ウィンドウ1106、特徴ベクトル作成パラメータ入力ウィンドウ1108、正常モデルパラメータ入力ウィンドウ1109、傾向判定パラメータ入力ウィンドウ1110、最終判定パラメータ入力ウィンドウ1111には、図9で説明したレシピ設定画面901の場合と同様の情報を入力する。センサ選択ウィンドウ1106では、リスト表示ボタン1107の押下げによりデータベース(図示せず)に保存されている対象設備のセンサリストが表示されるので、そのリストから複数選択入力する。
The
レシピ名入力ウィンドウ1112には、入力された情報および処理結果に対応付けるユニークな名前を入力する。テストボタン1113の押下により、テストを行う。まず、評価期間入力ウィンドウ1105に入力された開始日時から対象装置のセンサ信号を取得済みの最新時刻までを仮の評価期間として、実施例1で説明したような異常測度上昇傾向検出を実行する。
In the recipe
処理実行後は、入力された装置ID、学習期間、評価期間、使用センサ情報、各パラメータと仮の評価期間と評価結果を記憶部111の仮のデータフォルダに保存し、図10Aに示す結果表示画面1001を表示する。図10A〜Cに示す画面により確認ができたら、終了ボタン1013押下により終了し、レシピ設定画面1101に戻る。表示ボタン1114の押下により、記憶部111の仮のデータフォルダに保存してあったデータを読み出し、再度図10A〜Cの画面を表示させることができる。
After the process is executed, the input device ID, learning period, evaluation period, used sensor information, each parameter, temporary evaluation period, and evaluation result are stored in the temporary data folder of the
登録ボタン1115の押下により、記憶部111の仮のデータフォルダに保存してあったデータを、レシピ名入力ウィンドウ1112に入力されたレシピ名に対応付けて、記憶部111に保存する。また、次回実行日時を保存する。
When the
次回実行日時は、評価期間入力ウィンドウ1105の開始日時11051に入力された開始日時から実行間隔11052に入力された実行間隔の整数倍経過した時刻で、テストにて評価した期間より後の最初の時刻とする。終了ボタン1116の押下により、記憶部111の仮のデータフォルダに保存してあったデータを削除し、レシピ設定画面1101を消去する。
The next execution date / time is the time that is an integral multiple of the execution interval entered in the execution interval 11052 from the start date / time entered in the start date / time 11051 of the evaluation period input window 1105, and is the first time after the period evaluated in the test. And When the
レシピ設定後は、システムが対象装置のセンサ信号を取得済みの最新時刻を常に監視し、それがレシピと対応付けて保存してあった次回実行日時を超えたら、開始日時から次回実行日時までを評価期間として、異常測度上昇傾向検出を実行し、レシピ名と対応付けて処理結果と評価期間を保存する。次回実行日時に実行間隔を足して次回実行日時を更新する。 After setting the recipe, the system always monitors the latest time when the sensor signal of the target device has been acquired, and if it exceeds the next execution date that was stored in association with the recipe, As an evaluation period, abnormal measure increasing tendency detection is executed, and the processing result and the evaluation period are stored in association with the recipe name. Update the next execution date and time by adding the execution interval to the next execution date and time.
本実施例における定期的に評価を実施する処理のフローを図12に示す。
まず、図11に示したGUI画面1101上で評価開始日時11051を設定し(S1201)、実行間隔の欄11052に実行間隔を入力して設定する(S1202)。次に、設定した実行間隔ごとに、以下の処理を実行する(S1203)。まず、実施例1で図1Bを用いて説明した場合と同様に、センサ信号蓄積部103に蓄積された設備101から出力されたセンサ信号102を特徴ベクトル作成部104に入力し(S1204)、特徴ベクトル作成部104において特徴ベクトルを作成し(S1205)、異常測度算出部105において異常測度を算出し(S1206)、異常測度上昇傾向判定部106において時刻毎に異常測度上昇傾向を判定し(S1207)、異常測度上昇区間検出部107において異常測度上昇傾向が連続する区間を検出し(S1208)、関連センサ特定部108において区間毎に関連センサを特定し(S1209)、傾向有無判定部109において区間毎に異常測度上昇傾向の有無の最終判定を行い(S1210),入出力部110から判定の結果を出力する(S1211)。
FIG. 12 shows a flow of processing for periodically performing evaluation in this embodiment.
First, the evaluation start date 11051 is set on the
以上により定期的に異常測度上昇傾向検出が実行される。評価結果をユーザに示すためのGUIの例を、図13に示す。 As described above, the abnormal measure increasing tendency detection is periodically performed. An example of a GUI for showing the evaluation result to the user is shown in FIG.
図13は、定期的な評価結果の表示対象を指定するGUIの例である。表示対象指定画面1301から表示対象の設備およびレシピを指定する。始めに、装置ID選択ウィンドウ1302により装置IDを選択する。次に、レシピ名選択ウィンドウ1303により、装置IDを対象としたレシピのリストから表示対象のレシピを選択する。
FIG. 13 is an example of a GUI that designates a display target of periodic evaluation results. A display target equipment and recipe are specified from a display
表示ボタン1304押下により、記憶部110にレシピ名と対応付けて保存された最新の処理結果と評価期間を仮のデータフォルダにコピーし、その情報に基づいて図10Aに示す結果表示画面1001を表示する。タブの切り替えにより、図10Bに示した結果拡大表示画面1002または図10Cに示した異常測度上昇区間情報表示画面1003を表示させることも可能である。終了ボタン1013押下により仮のデータフォルダのデータを削除して、画面を消去する。表示対象指定画面1301において、終了ボタン1305押下により、画面を消去する。
When the
101・・・設備 102・・・センサ信号 103・・・センサ信号蓄積部 104・・・特徴ベクトル作成部 105・・・異常測度算出部 106・・・異常測度上昇傾向判定部 107・・・異常測度上昇区間検出部 108・・・関連センサ特定部 109・・・傾向有無判定部 110・・・入出力部 111・・・記憶部 901・・・レシピ設定画面 1001・・・結果表示画面 1002・・・結果拡大表示画面 1003・・・異常測度上昇区間情報表示画面 1101・・・レシピ設定画面 1201・・・表示対象指定画面。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記算出した異常測度の時系列変化に基づき前記時刻毎に異常測度上昇傾向を判定し、
前記判定した結果から異常測度上昇傾向が連続する異常測度上昇区間を検出し、前記複数のセンサの中から前記異常測度への寄与量の時系列変化に基づいて前記検出した異常測度上昇区間において前記異常測度上昇に寄与したセンサを特定し、前記特定したセンサの前記異常測度上昇区間における寄与量の傾きと前記異常測度上昇区間の長さに基づいて前記異常測度上昇区間における異常測度上昇傾向の有無を判定することを特徴とする異常傾向検出方法。 A method of detecting an abnormal tendency of equipment, which processes a plurality of sensor signals output in time series from a plurality of sensors attached to the equipment and creates a feature vector for each of the plurality of sensor signals at each time. And calculating an anomaly measure based on the created feature vector,
Based on the time series change of the calculated abnormal measure, determine an abnormal measure increasing tendency at each time,
An abnormal measure increasing section in which an abnormal measure increasing tendency continues from the determined result, and the detected abnormal measure increasing section based on a time-series change of the contribution amount to the abnormal measure from the plurality of sensors. The sensor that contributed to the abnormal measure increase is identified, and the presence or absence of an abnormal measure increase tendency in the abnormal measure increase section based on the slope of the contribution amount of the identified sensor in the abnormal measure increase section and the length of the abnormal measure increase section An abnormal tendency detection method characterized by determining the above.
前記差分データの前記異常測度上昇区間における傾きを算出し、前記傾きが最大となるセンサを前記センサとして特定することにより行うことを特徴とする請求項2記載の異常傾向検出方法。 Identifying the sensor is an element of a vector difference vector that is a starting point for measuring the distance from the feature vector and the normal model at each sensor time for all sensors in the abnormal measure increasing section. Difference data defined as absolute value sum or square sum or latest time data of those extracted from each of the sensors,
The abnormal trend detection method according to claim 2, wherein an inclination of the difference data in the abnormal measure increasing section is calculated and a sensor having the maximum inclination is specified as the sensor.
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