JP6928119B2 - 予測推論モデルをオンラインで構築し配備するコンピュータシステム及び方法 - Google Patents
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Description
ソフトセンサまたは推論モデルは、高度なプロセス制御のために、精製産業、石油化学産業および化学プロセス産業において(数十年にわたって)広く用いられてきた。また、オフラインモデル開発及びオンライン利用に用いられる市販のエンジニアリングソフトウェアはこの20年の間に著しく進歩した。例えば、代表的なソフトウェアパッケージであるAspen IQは、精製所において多変数予測制御(MPC)コントローラ毎に平均5〜10個の線形推論モデルを構築するために、また、ポリマープラントにおいてMPCコントローラ毎に平均3〜6個の非線形推論モデルを構築するために使用されている。
図1は、本発明の実施形態におけるプラントプロセスの監視および予測分析を行う例示的なネットワーク環境100を示すブロック図である。システムコンピュータ(アプリケーションサーバ)101,102は、予測推論アナライザとして動作してもよい。幾つかの実施形態では、各システムコンピュータ101,102は、単独で本発明の予測推論アナライザとしてリアルタイムで動作してもよく、または、システムコンピュータ101,102は、単一の予測推論アナライザとしてのリアルタイム動作に寄与する分散型プロセッサとして共に動作してもよい。他の実施形態において、付加的なシステムコンピュータが、予測推論アナライザとしてのリアルタイム動作に寄与する分散型プロセッサとして動作してもよい。幾つかの実施形態では、予測推論アナライザとして動作するシステムコンピュータ101,102は、プラントプロセスの予測分析を行う予測推論モデルの構築/配備に用いられるモデル構築部および配備エンジンと共に構成されてもよい。システムコンピュータ101,102は、ユーザが前記予測推論モデルを構築、訓練および配備する際に入力を行い且つ前記構築、訓練及び配備された予測推論モデルの結果を見るためのユーザインターフェース(UI)112を用いて構成された表示装置と通信してもよい。
図2Aには、本発明の実施形態において動的推論モデルを構築し配備する例示的な方法200のフローチャートが示されている。前記構築され配備された動的推論モデルは、プラント(産業)プロセスの製品特性(例えば、品質)またはKPIの現在の推定値および未来の予測値を生成するために使用される。また、前記構築され配備された動的推論モデルは「予測推論モデル」とも呼ばれる。例示的な方法200の幾つかのステップは、図2B〜図2Iにさらに詳細に記載されている。
図2Bは、方法200(ステップ202)の実施形態における予測(動的)推論モデルの構造を初期化する例示的な方法202を示すフローチャートである。幾つかの実施形態では、方法202は、図3Aの例示的なユーザインターフェース画面を用いて実行されてもよい。
図2Cは、方法200(ステップ204)の実施形態において予測(動的)推論モデルのためのデータセットを作成する例示的な方法204を示すフローチャートである。幾つかの実施形態では、方法204は、図3B〜図3Cの例示的なユーザインターフェース画面を用いて実行されてもよい。
図2Dは、方法200(ステップ206)の実施形態において、データセットから予測(動的)推論モデルを構築および訓練する例示的な方法206を示すフローチャートである。方法206は、方法204によって作成された最終的なデータセットを用いて予測推論モデルを構築および訓練する。
図2Eは、方法206(ステップ246)の実施形態において、部分空間同定法およびPLS法を用いたハイブリッドFIRモデルとして前記予測推論モデルを構築する例示的な方法246を示すフローチャートである。部分空間同定法およびPLS法を用いた前記ハイブリッドFIRモデルは、図2Fおよび図2Gのモデルのハイブリッドである。方法246は、対象プロセスの選択された出力プロセス変数317の断続的な測定結果を含むラボデータ(ラボ分析結果)またはアナライザのデータを用いて前記ハイブリッド推論モデルを構築する新規なプロセスである。
図2Fは、部分空間同定法を用いて構築された例示的な多入力単出力(MISO)FIRモデルを示すブロック図である。実施形態では、予測動的推論モデルは、このMISO FIRモデルとして構築される。例えば、このMISO FIRモデル構造は、連続的な出力測定結果を用いて前記予測推論モデルを構築し訓練するために、図2Dのステップ243および244において使用されてもよい。なお、図2Dのステップ244(選択された出力プロセス変数の断続的なアナライザ測定結果)の場合、無位相シフトフィルタリングは、まず、アナライザ測定結果に適用され、当該MISO FIRモデルを用いて前記予測推論モデリングを構築および訓練する前に、補間により「連続」的な測定結果を生成する。アナライザ測定結果の補間についての更なる詳細は、図2Dの方法206のステップ244に関連して上述されている。
図2Gは、方法200(ステップ206)の実施形態における推論モデルの構築に使用される他の例示的な多入力単出力(MISO)方法を示すブロック図である。例えば、このMISOモデルは、アナライザまたはラボデータをそれぞれ用いて前記予測推論モデルの構築および訓練を行うために図2Dのステップ244〜246で使用されてもよい。
図2Hは、方法200(ステップ214および216)の実施形態においてオンラインでハイブリッド推論モデルを更新する例示的な方法214,216を示すフローチャートである。実施形態において、方法214は、前記予測推論モデルに用いられる方法200のステップ202で選択された入力および出力プロセス変数316,317を用いて、方法200のステップ206で構築され訓練された前記予測推論モデルを使用する。
図3A〜図3Eには、予測推論モデルの構築および配備に使用される例示的なユーザインターフェース画面が示されている。図3Aは、対象のC2スプリッタカラムプロセスの予測推論モデルの構造の初期化(図2Aおよび図2Bのステップ202)に使用される例示的なユーザインターフェース画面である。図3Aにおいて、ユーザ236は、前記予測推論モデルに用いる対象C2スプリッタカラムプロセスのプロセス変数を選択する。このため、ユーザ236は、前記予測推論モデルの構造を初期化するために、(例えば、フィールド310に“V01”という文字列を入力することにより)C2Sグラフィックグループにおいて利用可能なプロセス変数をタグ検索する。図3Aには、検索から返された全てのタグが、表示されたタグ候補リスト315に示されている。他の実施形態では、ユーザ236は、P&ID図305からタグをドラッグしてタグ候補リスト315にドロップしてもよい。図3Aにおいて、ユーザ236は、前記予測推論モデルの構築および訓練を行う際に、タグ候補リスト315からタグV01−PD−8701,V01−FI−8701,V01−TI−8701,V01−Tl−8703,V01−TI−8704およびV01−TI−8705を入力316として選択し、タグV01−TI8702Aを出力317として選択している。選択が行われると、ユーザ236は、“Create Model”(モデルを作成)ボタンをクリックし、前記予測推論モデルの構築を開始する。
図4は、本発明が実装され得るコンピュータネットワーク又は同様のデジタル処理環境を示す。
なお、本発明は、態様として以下の内容を含む。
〔態様1〕
産業プロセスの挙動を予測するコンピュータ実装方法であって、
対象の産業プロセスの推論モデルを初期化することであって、前記初期化により、(i)前記対象の産業プロセスのプロセス変数を選択し、(ii)前記選択されたプロセス変数の1つ以上を、前記推論モデルの入力を表す1つ以上の入力プロセス変数として構成し、(iii)前記選択されたプロセス変数の1つを、前記推論モデルの出力を表す出力プロセス変数として構成する、ことと、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をロードすることであって、前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は特定のモデル出力形式のものである、ことと、
前記特定のモデル出力形式に基づき、前記推論モデルを表すモデル構造を決定することと、
前記ロードされた測定結果を用いて、前記決定されたモデル構造に応じて前記推論モデルを構築および訓練することと、
前記構築され訓練された推論モデルをオンラインで配備することであって、前記配備された推論モデルは、前記対象の産業プロセスの現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの未来の挙動を予測する主要パフォーマンス指標(KPI)を連続的に生成する、ことと、
を含む方法。
〔態様2〕
態様1に記載のコンピュータ実装方法において、前記プロセス変数を選択することは、
ユーザインターフェースを介して、ユーザが、
プラント配管計装図(P&ID)から前記プロセス変数に対応するタグをドラッグし、候補プロセス変数リストにドロップすること、
プラントヒストリアンにおいて前記プロセス変数に対応するタグを検索することであって、前記検索されたタグが前記候補プロセス変数リストに配置されること、および
前記候補プロセス変数リストにおけるタグのサブセットを前記推論モデルの入力として構成し、1つのタグを前記推論モデルの出力として構成すること
の少なくとも1つを含む方法。
〔態様3〕
態様1に記載のコンピュータ実装方法において、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をプラントヒストリアンからロードすることと、
前記ロードされた測定結果に対してデータスクリーニングを行うことであって、前記データスクリーニングは、前記ロードされた測定結果から不良なデータセグメントを同定およびクレンジングし、前記不良なデータセグメントは、欠落したデータサンプル、不良な値、短期間の外れ値、プロセス上限または下限にある値、およびフリーズした信号のうちの少なくとも1つを含む、ことと
をさらに含む方法。
〔態様4〕
態様1に記載のコンピュータ実装方法において、
前記特定のモデル出力形式は、連続形式、アナライザ形式、ラボデータ形式、または基準変数ありのラボデータ形式であり、
前記基準変数は、前記対象の産業プロセスのプロセス変数であって、前記対象の産業プロセスにおいて前記構成された出力プロセス変数との相関が高いプロセス変数である、方法。
〔態様5〕
態様4に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式が連続形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスから収集された連続的な測定結果であり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記連続的な測定結果を使用することにより、前記推論モデルは、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして構築され訓練される、方法。
〔態様6〕
態様4に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式がアナライザ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、アナライザによって生成される断続的なサンプルであり、前記アナライザは、前記対象の産業プロセスをオンラインで分析することにより前記断続的なサンプルを生成し、
前記断続的なサンプルは、無位相シフトフィルタリングを適用することにより、連続的な測定結果に変換され、前記適用される無位相シフトフィルタリングは、前記断続的なサンプル間の測定結果を補間し、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記変換された連続的な測定結果を使用することにより、前記推論モデルは、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして構築され訓練される、方法。
〔態様7〕
態様4に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式がラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、射影潜在構造(PLS)法を用いた線形回帰モデルであり、
前記断続的なサンプルを使用することにより、前記推論モデルは、PLS法を用いた前記線形回帰モデルとして構築され訓練される、方法。
〔態様8〕
態様4に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式が前記基準変数ありのラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法および射影潜在構造(PLS)法を用いたハイブリッド有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記基準変数の連続的な測定結果を使用することにより、前記推論モデルは、部分空間同定法およびPLS法を用いた前記ハイブリッドFIRモデルとして構築され訓練される、方法。
〔態様9〕
態様1に記載のコンピュータ実装方法において、
前記計算された現在のKPIに基づく前記推論モデルを用いて予測バイアスを更新することであって、前記更新された予測バイアスは、前記対象の産業プロセスの前記KPIの予測値を補正するために適用される、ことと、
前記対象の産業プロセスの現在および未来の連続的な、バイアス補償されたプロセスKPI予測値を生成することと、
によって実行される再帰バイアス更新スキームをさらに含む方法。
〔態様10〕
態様1に記載のコンピュータ実装方法において、
前記配備された推論モデルをオンラインで監視することであって、前記監視により、前記対象の産業プロセスの前記挙動の予測において前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出する、ことと、
パフォーマンス低下が検出された場合、前記決定されたモデル構造に応じて前記配備された推論モデルを更新することと、
をさらに含む方法。
〔態様11〕
態様10に記載のコンピュータ実装方法において、
前記配備された推論モデルを前記オンラインで監視することは、
前記選択されたプロセス変数の最近の測定結果をロードすることと、
前記ロードされた最近の測定結果から射影潜在構造(PLS)モデル統計を計算することであって、前記PLSモデル統計は、ホテリングのT2統計および出力統計の予測二乗誤差(SPE)の少なくとも1つを含む、ことと、
前記計算されたPLSモデル統計を信頼性の閾値と比較することと、
前記計算されたPLSモデル統計が前記信頼性の閾値を満たさない場合、前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出することと、
をさらに含む方法。
〔態様12〕
産業プロセスの挙動を予測するコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、
プロセッサと、
コンピュータコード命令が記録されたメモリと、
を備え、前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると前記コンピュータコード命令が、前記コンピュータシステムに、
(a)モデル構築部であって、
対象の産業プロセスの推論モデルを初期化することであって、前記初期化により、(i)前記対象の産業プロセスのプロセス変数を選択し、(ii)前記選択されたプロセス変数の1つ以上を、前記推論モデルの入力を表す1つ以上の入力プロセス変数として構成し、(iii)前記選択されたプロセス変数の1つを、前記推論モデルの出力を表す出力プロセス変数として構成する、ように、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をロードすることであって、前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は特定のモデル出力形式のものである、ように、
前記特定のモデル出力形式に基づき、前記推論モデルを表すモデル構造を決定するように、かつ
前記ロードされた測定結果を用いて、前記決定されたモデル構造に応じて前記推論モデルを構築および訓練するように構成されたモデル構築部と、
(b)配備エンジンであって、
前記構築され訓練された推論モデルをオンラインで配備することであって、前記配備された推論モデルは、前記対象の産業プロセスの現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの未来の挙動を予測する主要パフォーマンス指標(KPI)を連続的に生成するように構成された配備エンジンと、
を実装させるように、前記プロセッサに作動的に接続されているコンピュータシステム。
〔態様13〕
態様12に記載のコンピュータシステムにおいて、前記プロセス変数を選択することは、
ユーザインターフェースを介して、ユーザが、
プラント配管計装図(P&ID)から前記プロセス変数に対応するタグをドラッグし、候補プロセス変数リストにドロップすること、
プラントヒストリアンにおいて前記プロセス変数に対応するタグを検索することであって、前記検索されたタグが前記候補プロセス変数リストに配置されること、および
前記候補プロセス変数リストにおけるタグのサブセットを前記推論モデルの入力として構成し、1つのタグを前記推論モデルの出力として構成すること
の少なくとも1つを含む、コンピュータシステム。
〔態様14〕
態様12に記載のコンピュータシステムにおいて、前記モデル構築部は、さらに、
前記ロードされた測定結果に対してデータスクリーニングを行うように構成されており、前記データスクリーニングは、前記ロードされた測定結果から不良なデータセグメントを同定およびクレンジングし、前記不良なデータセグメントは、欠落したデータサンプル、不良な値、短期間の外れ値、プロセス上限または下限にある値、およびフリーズした信号のうちの少なくとも1つを含む、コンピュータシステム。
〔態様15〕
態様12に記載のコンピュータシステムにおいて、
前記特定のモデル出力形式は、連続形式、アナライザ形式、ラボデータ形式、または基準変数ありのラボデータ形式であり、
前記基準変数は、前記対象の産業プロセスのプロセス変数であって、前記対象の産業プロセスにおいて前記構成された出力プロセス変数との相関が高いプロセス変数である、コンピュータシステム。
〔態様16〕
態様15に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式が連続形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスから収集された連続的な測定結果であり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記連続的な測定結果を使用することにより、前記モデル構築部は、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様17〕
態様15に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式がアナライザ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、アナライザによって生成される断続的なサンプルであり、前記アナライザは、前記対象の産業プロセスをオンラインで分析することにより前記断続的なサンプルを生成し、
前記断続的なサンプルは、無位相シフトフィルタリングを適用することにより、連続的な測定結果に変換され、前記適用される無位相シフトフィルタリングは、前記断続的なサンプル間の測定結果を補間し、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記変換された連続的な測定結果を使用することにより、前記モデル構築部は、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様18〕
態様15に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式がラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、射影潜在構造(PLS)法を用いた線形回帰モデルであり、
前記断続的なサンプルを使用することにより、前記モデル構築部は、PLS法を用いた前記線形回帰モデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様19〕
態様15に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式が前記基準変数ありのラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法および射影潜在構造(PLS)法を用いたハイブリッド有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記基準変数の連続的な測定結果を使用することにより、前記モデル構築部は、部分空間同定法およびPLS法を用いた前記ハイブリッドFIRモデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様20〕
態様12に記載のコンピュータシステムにおいて、前記配備エンジンは、さらに、
前記計算された現在のKPIに基づく前記推論モデルを用いて予測バイアスを更新することであって、前記更新された予測バイアスは、前記対象の産業プロセスの前記KPIの予測値を補正するために適用される、ことと、
前記対象の産業プロセスの現在および未来の、連続的なバイアス補償されたプロセスKPI予測値を生成することと、
によって再帰バイアス更新スキームを実行するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様21〕
態様12に記載のコンピュータシステムにおいて、前記配備エンジンは、さらに、
前記配備された推論モデルをオンラインで監視することであって、前記監視により、前記対象の産業プロセスの前記挙動の予測において前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出する、ように、かつ
パフォーマンス低下が検出された場合、前記決定されたモデル構造に応じて前記配備された推論モデルを更新するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様22〕
態様12に記載のコンピュータシステムにおいて、前記配備エンジンは、さらに、
前記選択されたプロセス変数の最近の測定結果をロードすることと、
前記ロードされた最近の測定結果から射影潜在構造(PLS)モデル統計を計算することであって、前記PLSモデル統計は、ホテリングのT2統計および出力統計の予測二乗誤差(SPE)の少なくとも1つを含む、ことと、
前記計算されたPLSモデル統計を信頼性の閾値と比較することと、
前記計算されたPLSモデル統計が前記信頼性の閾値を満たさない場合、前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出することと、
によって、前記配備された推論モデルをオンラインで監視するように構成されている、コンピュータシステム。
〔態様23〕
コンピュータプログラム製品であって、
コンピュータコード命令が記録された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を備え、
前記記憶媒体は、
産業プロセスの挙動を予測するプロセッサによって実行されると、前記コンピュータコード命令が、前記プロセッサに、
対象の産業プロセスの推論モデルを初期化することであって、前記初期化により、(i)前記対象の産業プロセスのプロセス変数を選択し、(ii)前記選択されたプロセス変数の1つ以上を、前記推論モデルの入力を表す1つ以上の入力プロセス変数として構成し、(iii)前記選択されたプロセス変数の1つを、前記推論モデルの出力を表す出力プロセス変数として構成する、ことと、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をロードすることであって、前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は特定のモデル出力形式のものである、ことと、
前記特定のモデル出力形式に基づき、前記推論モデルを表すモデル構造を決定することと、
前記ロードされた測定結果を用いて、前記決定されたモデル構造に応じて前記推論モデルを構築および訓練することと、
前記構築され訓練された推論モデルをオンラインで配備することであって、前記配備された推論モデルは、前記対象の産業プロセスの現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの未来の挙動を予測する主要パフォーマンス指標(KPI)を連続的に生成する、ことと、
を行わせるように、前記プロセッサに作動的に接続されている、コンピュータプログラム製品。
Claims (21)
- 産業プロセスの挙動を予測するコンピュータ実装方法であって、
対象の産業プロセスの推論モデルを初期化することであって、前記初期化により、(i)前記対象の産業プロセスのプロセス変数を選択し、(ii)前記選択されたプロセス変数の1つ以上を、前記推論モデルの入力を表す1つ以上の入力プロセス変数として構成し、(iii)前記選択されたプロセス変数の1つを、前記推論モデルの出力を表す出力プロセス変数として構成する、ことと、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をロードすることであって、前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は(i)連続形式、(ii)アナライザ形式、(iii)ラボデータ形式、または(iv)基準変数ありのラボデータ形式を含む特定のモデル出力形式のものであって、前記基準変数は前記対象の産業プロセスのプロセス変数であって、前記対象の産業プロセスにおいて前記構成された出力プロセス変数との相関が高いプロセス変数である、ことと、
前記特定のモデル出力形式に基づき、前記推論モデルを表すモデル構造を決定することと、
前記ロードされた測定結果を用いて、前記決定されたモデル構造に応じて前記推論モデルを構築および訓練することと、
前記構築され訓練された推論モデルをオンラインで配備することによって前記対象の産業プロセスの現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの未来の挙動を予測することであって、前記配備された推論モデルは、前記対象の産業プロセスの前記現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの前記未来の挙動を予測する主要パフォーマンス指標(KPI)を連続的に生成する、ことと、
を含む方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、前記プロセス変数を選択することは、
ユーザインターフェースを介して、ユーザが、
プラント配管計装図(P&ID)から前記プロセス変数に対応するタグをドラッグし、候補プロセス変数リストにドロップすること、
プラントヒストリアンにおいて前記プロセス変数に対応するタグを検索することであって、前記検索されたタグが前記候補プロセス変数リストに配置されること、および
前記候補プロセス変数リストにおけるタグのサブセットを前記推論モデルの入力として構成し、1つのタグを前記推論モデルの出力として構成すること
の少なくとも1つを含む方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をプラントヒストリアンからロードすることと、
前記プラントヒストリアンから前記ロードされた測定結果に対してデータスクリーニングを行うことであって、前記データスクリーニングは、前記ロードされた測定結果から不良なデータセグメントを同定およびクレンジングし、前記不良なデータセグメントは、欠落したデータサンプル、不良な値、短期間の外れ値、プロセス上限または下限にある値、およびフリーズした信号のうちの少なくとも1つを含む、ことと
をさらに含む方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式が連続形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスから収集された連続的な測定結果であり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記連続的な測定結果を使用することにより、前記推論モデルは、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして構築され訓練される、方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式がアナライザ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、アナライザによって生成される断続的なサンプルであり、前記アナライザは、前記対象の産業プロセスをオンラインで分析することにより前記断続的なサンプルを生成し、
前記断続的なサンプルは、無位相シフトフィルタリングを適用することにより、連続的な測定結果に変換され、前記適用される無位相シフトフィルタリングは、前記断続的なサンプル間の測定結果を補間し、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記変換された連続的な測定結果を使用することにより、前記推論モデルは、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして構築され訓練される、方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式がラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、射影潜在構造(PLS)法を用いた線形回帰モデルであり、
前記断続的なサンプルを使用することにより、前記推論モデルは、PLS法を用いた前記線形回帰モデルとして構築され訓練される、方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、前記特定のモデル出力形式が前記基準変数ありのラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法および射影潜在構造(PLS)法を用いたハイブリッド有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記基準変数の連続的な測定結果を使用することにより、前記推論モデルは、部分空間同定法およびPLS法を用いた前記ハイブリッドFIRモデルとして構築され訓練される、方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、
前記連続的に生成されたKPIの現在のKPIに基づく前記推論モデルを用いて予測バイアスを更新することであって、前記更新された予測バイアスは、前記対象の産業プロセスの前記予測された未来の挙動を補正するために適用される、ことと、
前記対象の産業プロセスの現在および未来の連続的な、バイアス補償されたプロセスKPI予測値を生成することと、
によって実行される再帰バイアス更新スキームをさらに含む方法。 - 請求項1に記載のコンピュータ実装方法において、
前記配備された推論モデルをオンラインで監視することであって、前記監視により、前記対象の産業プロセスの前記挙動の予測において前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出する、ことと、
パフォーマンス低下が検出された場合、前記決定されたモデル構造に応じて前記配備された推論モデルを更新することと、
をさらに含む方法。 - 請求項9に記載のコンピュータ実装方法において、
前記配備された推論モデルを前記オンラインで監視することは、
前記選択されたプロセス変数の最近の測定結果をロードすることと、
前記ロードされた最近の測定結果から射影潜在構造(PLS)モデル統計を計算することであって、前記PLSモデル統計は、ホテリングのT2統計および出力統計の予測二乗誤差(SPE)の少なくとも1つを含む、ことと、
前記計算されたPLSモデル統計を信頼性の閾値と比較することと、
前記計算されたPLSモデル統計が前記信頼性の閾値を満たさない場合、前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出することと、
をさらに含む方法。 - 産業プロセスの挙動を予測するコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、
プロセッサと、
コンピュータコード命令が記録されたメモリと、
を備え、前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると前記コンピュータコード命令が、前記コンピュータシステムに、
(a)モデル構築部であって、
対象の産業プロセスの推論モデルを初期化することであって、前記初期化により、(i)前記対象の産業プロセスのプロセス変数を選択し、(ii)前記選択されたプロセス変数の1つ以上を、前記推論モデルの入力を表す1つ以上の入力プロセス変数として構成し、(iii)前記選択されたプロセス変数の1つを、前記推論モデルの出力を表す出力プロセス変数として構成する、ように、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をロードすることであって、前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は(i)連続形式、(ii)アナライザ形式、(iii)ラボデータ形式、または(iv)基準変数ありのラボデータ形式を含む特定のモデル出力形式のものであって、前記基準変数は前記対象の産業プロセスのプロセス変数であって、前記対象の産業プロセスにおいて前記構成された出力プロセス変数との相関が高いプロセス変数である、ように、
前記特定のモデル出力形式に基づき、前記推論モデルを表すモデル構造を決定するように、かつ
前記ロードされた測定結果を用いて、前記決定されたモデル構造に応じて前記推論モデルを構築および訓練するように構成されたモデル構築部と、
(b)配備エンジンであって、
前記構築され訓練された推論モデルをオンラインで配備することによって前記対象の産業プロセスの現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの未来の挙動を予測することであって、前記配備された推論モデルは、前記対象の産業プロセスの前記現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの前記未来の挙動を予測する主要パフォーマンス指標(KPI)を連続的に生成するように構成された配備エンジンと、
を実装させるように、前記プロセッサに作動的に接続されているコンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記プロセス変数を選択することは、
ユーザインターフェースを介して、ユーザが、
プラント配管計装図(P&ID)から前記プロセス変数に対応するタグをドラッグし、候補プロセス変数リストにドロップすること、
プラントヒストリアンにおいて前記プロセス変数に対応するタグを検索することであって、前記検索されたタグが前記候補プロセス変数リストに配置されること、および
前記候補プロセス変数リストにおけるタグのサブセットを前記推論モデルの入力として構成し、1つのタグを前記推論モデルの出力として構成すること
の少なくとも1つを含む、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記モデル構築部は、さらに、
前記ロードされた測定結果に対してデータスクリーニングを行うように構成されており、前記データスクリーニングは、前記ロードされた測定結果から不良なデータセグメントを同定およびクレンジングし、前記不良なデータセグメントは、欠落したデータサンプル、不良な値、短期間の外れ値、プロセス上限または下限にある値、およびフリーズした信号のうちの少なくとも1つを含む、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式が連続形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスから収集された連続的な測定結果であり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記連続的な測定結果を使用することにより、前記モデル構築部は、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式がアナライザ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、アナライザによって生成される断続的なサンプルであり、前記アナライザは、前記対象の産業プロセスをオンラインで分析することにより前記断続的なサンプルを生成し、
前記断続的なサンプルは、無位相シフトフィルタリングを適用することにより、連続的な測定結果に変換され、前記適用される無位相シフトフィルタリングは、前記断続的なサンプル間の測定結果を補間し、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法を用いた有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記変換された連続的な測定結果を使用することにより、前記モデル構築部は、部分空間同定法を用いた前記FIRモデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式がラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、射影潜在構造(PLS)法を用いた線形回帰モデルであり、
前記断続的なサンプルを使用することにより、前記モデル構築部は、PLS法を用いた前記線形回帰モデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記特定のモデル出力形式が前記基準変数ありのラボデータ形式である場合、
前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は、前記対象の産業プロセスのラボ分析からの断続的なサンプルであり、
前記決定されたモデル構造は、部分空間同定法および射影潜在構造(PLS)法を用いたハイブリッド有限インパルス応答(FIR)モデルであり、
前記基準変数の連続的な測定結果を使用することにより、前記モデル構築部は、部分空間同定法およびPLS法を用いた前記ハイブリッドFIRモデルとして前記推論モデルを構築し訓練するように構成されている、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記配備エンジンは、さらに、
前記連続的に生成されたKPIの現在のKPIに基づく前記推論モデルを用いて予測バイアスを更新することであって、前記更新された予測バイアスは、前記対象の産業プロセスの前記予測された未来の挙動を補正するために適用される、ことと、
前記対象の産業プロセスの現在および未来の、連続的なバイアス補償されたプロセスKPI予測値を生成することと、
によって再帰バイアス更新スキームを実行するように構成されている、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記配備エンジンは、さらに、
前記配備された推論モデルをオンラインで監視することであって、前記監視により、前記対象の産業プロセスの前記挙動の予測において前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出する、ように、かつ
パフォーマンス低下が検出された場合、前記決定されたモデル構造に応じて前記配備された推論モデルを更新するように構成されている、コンピュータシステム。 - 請求項11に記載のコンピュータシステムにおいて、前記配備エンジンは、さらに、
前記選択されたプロセス変数の最近の測定結果をロードすることと、
前記ロードされた最近の測定結果から射影潜在構造(PLS)モデル統計を計算することであって、前記PLSモデル統計は、ホテリングのT2統計および出力統計の予測二乗誤差(SPE)の少なくとも1つを含む、ことと、
前記計算されたPLSモデル統計を信頼性の閾値と比較することと、
前記計算されたPLSモデル統計が前記信頼性の閾値を満たさない場合、前記配備された推論モデルのパフォーマンス低下を検出することと、
によって、前記配備された推論モデルをオンラインで監視するように構成されている、コンピュータシステム。 - コンピュータプログラム製品であって、
コンピュータコード命令が記録された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を備え、
前記記憶媒体は、
産業プロセスの挙動を予測するプロセッサによって実行されると、前記コンピュータコード命令が、前記プロセッサに、
対象の産業プロセスの推論モデルを初期化することであって、前記初期化により、(i)前記対象の産業プロセスのプロセス変数を選択し、(ii)前記選択されたプロセス変数の1つ以上を、前記推論モデルの入力を表す1つ以上の入力プロセス変数として構成し、(iii)前記選択されたプロセス変数の1つを、前記推論モデルの出力を表す出力プロセス変数として構成する、ことと、
前記選択されたプロセス変数の測定結果をロードすることであって、前記構成された出力プロセス変数の前記ロードされた測定結果は(i)連続形式、(ii)アナライザ形式、(iii)ラボデータ形式、または(iv)基準変数ありのラボデータ形式を含む特定のモデル出力形式のものであって、前記基準変数は前記対象の産業プロセスのプロセス変数であって、前記対象の産業プロセスにおいて前記構成された出力プロセス変数との相関が高いプロセス変数である、ことと、
前記特定のモデル出力形式に基づき、前記推論モデルを表すモデル構造を決定することと、
前記ロードされた測定結果を用いて、前記決定されたモデル構造に応じて前記推論モデルを構築および訓練することと、
前記構築され訓練された推論モデルをオンラインで配備することによって前記対象の産業プロセスの現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの未来の挙動を予測することであって、前記配備された推論モデルは、前記対象の産業プロセスの前記現在の挙動を推定し且つ前記対象の産業プロセスの前記未来の挙動を予測する主要パフォーマンス指標(KPI)を連続的に生成する、ことと、
を行わせるように、前記プロセッサに作動的に接続されている、コンピュータプログラム製品。
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