JP7143639B2 - 異常検知システム、設定ツール装置、および異常対応ファンクションブロック - Google Patents
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Description
以下、本発明の一側面に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。
まず、図1を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る異常検知システム1の構成の一例を示すブロック図である。異常検知システム1は、工業製品の製造工程等で用いられる、所定の動作を繰り返す機械の異常を検知する。つまり、異常検知システム1は、可動の機械要素を含み所定の動作を繰り返す機械の異常を検知するためのシステムである。可動の機械要素とは、例えば、ボールねじまたはエアシリンダ等であり、所定の動作を繰り返す機械のうちの可動部分である。
(異常検知システム1の構成)
以下に、より詳細に異常検知システム1について説明する。設定ツール装置10は、例えば、汎用のコンピュータに設定ツールプログラムをインストールすることにより構成される。設定ツールプログラムとは、設定ツール装置10が備える各部構成が後述する処理を行うことが可能なようにするプログラムである。設定ツール装置10は、例えば、指定受付部160、制御プログラム編集部110、記録部120、コンパイル/ビルド部130、設定ツール通信部140、機械学習部150、および設定情報出力部170を備えていてもよい。
コントローラ20の制御対象の機械としては、例えば、図2に示す1軸アクチュエータ30が挙げられる。図2は、異常検知システム1の制御対象の機械の一例を示す斜視図である。1軸アクチュエータ30は、図2に示すように、ねじ軸310およびサーボモータアンプ320を備えている。ねじ軸310はモータ(図示せず)の駆動に伴って回転する。サーボモータアンプ320は、入出力部230からの制御指示に従ってモータの駆動を制御する。
(異常検知システム1の動作)
次に、異常検知システム1の動作について、図1、図3~図6に基づいて説明する。図3は、異常検知システム1の動作の一例の詳細を示すブロック図である。図4は、異常検知システム1の動作の一例を示すフローチャートである。図5は、異常検知システム1によって特定される異常対応ファンクションブロックの一例を示す図である。図6は、異常検知システム1によって特定される異常対応ファンクションブロックの入力および出力の各変数の値を示すグラフである。
図7は、異常検知システム1の制御対象の機械の変形例を示す模式図である。ここでは、異常検知システム1の制御対象の機械は、ベース410の上に4本の突起420が設けられたワーク40を加工しながら搬送するワーク加工システムであるとする。可動の機械要素は加工機の先端の位置を変えるモータであるとする。この例では、サブフレームだけでなく、フレームが必要な場合について説明することを目的とするので、異常検知の方法の詳細は説明しない。所定の位置に1つのワーク40が到達する時点から所定の位置に次のワーク40が到達する時点までの期間をフレームとする。
異常検知システム1の各機能ブロック(特に制御プログラム編集部110、コンパイル/ビルド部130、機械学習部150、制御プログラム実行部210、入出力部230、および異常監視部240)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
20 コントローラ 30 1軸アクチュエータ
40 ワーク 110 制御プログラム編集部
120 記録部 130 コンパイル/ビルド部
140 通信部 150 機械学習部
210 制御プログラム実行部 220 制御プログラム格納部
230 入出力部 240 異常監視部
250 時系列データ格納部 260 コントローラ通信部
310 ねじ軸 320 サーボモータアンプ
410 ベース 420 突起
Claims (6)
- 可動の機械要素を含み所定の動作を繰り返す機械の異常を検知するための、設定ツール装置およびコントローラを備える異常検知システムであって、
前記設定ツール装置は、
指定可能な前記機械要素の種類と、前記機械要素の種類に応じて予め用意された異常事象の種類と、にそれぞれ対応する、
(1)異常検知に用いる特徴量の種類を指定する特徴量指定情報を含む異常定義情報、
(2)前記特徴量を求めるための説明変数値と、前記機械の繰り返し動作の単位期間であるフレーム内の期間であるサブフレームの期間を特定するために用いるサブフレーム情報とを、入力変数値に基づいて求める異常対応ファンクションブロック、および
(3)異常判定基準情報
を利用可能にする手段と、
前記機械要素の種類および前記異常事象の種類についてのユーザによる指定を受け付ける指定受付部と、
指定された前記機械要素の種類および前記異常事象の種類に対応する前記異常対応ファンクションブロックを自身の一部として含み、当該異常対応ファンクションブロックに前記入力変数値を与える制御プログラムを生成するためのユーザによる指示を受け付け、当該指示に基づいて前記制御プログラムを生成する制御プログラム編集部と、
前記制御プログラム、指定された前記機械要素の種類と前記異常事象の種類とに対応する前記特徴量指定情報、および指定された前記機械要素の種類と前記異常事象の種類とに対応する前記異常判定基準情報を出力する設定情報出力部とを備え、
前記コントローラは、
前記設定情報出力部から出力された情報を入力する設定情報入力部と、
前記制御プログラムを所定の実行周期ごとに実行し、前記制御プログラムの実行に伴う前記異常対応ファンクションブロックの実行によって前記説明変数値および前記サブフレーム情報を生成する制御プログラム実行部と、
前記特徴量指定情報によって指定される特徴量を算出するための特徴量算出プログラムを実行することにより、前記サブフレーム情報に基づいて特定される前記サブフレームの期間内の前記説明変数値に基づいて前記特徴量を算出し、前記特徴量に対して前記異常判定基準情報を用いた判定をすることにより、前記機械要素についての異常判定結果を求める異常監視部とを備える、異常検知システム。 - 前記異常対応ファンクションブロックは、前記フレームの期間を特定するために用いるフレーム情報を求めるための値をさらに入力し、前記フレーム情報を求める処理を含み、
前記制御プログラム実行部は、前記フレーム情報をさらに生成し、
前記異常監視部は、前記フレーム情報に基づいて特定される前記フレームごとに前記異常判定結果を求める、請求項1に記載の異常検知システム。 - 前記利用可能にする手段は、前記異常定義情報をファイル形式で格納し、前記異常対応ファンクションブロックを、利用先の前記制御プログラムごとに決定される情報である、自身の識別名称、前記説明変数の識別情報、および前記サブフレームの識別情報が未定義であるテンプレートの状態で格納し、さらにファイル形式の前記異常定義情報およびテンプレートの状態の前記異常対応ファンクションブロックの追加格納が可能である記録部である、請求項1または2に記載の異常検知システム。
- 前記設定ツール装置は、前記コントローラによって求められた前記特徴量と、その特徴量が得られたときの前記機械要素の状態が異常か否かの情報または異常の程度の情報とを収集し、収集した情報を用いた機械学習によって前記異常判定基準情報を生成する機械学習部をさらに備える、請求項1~3のいずれか一項に記載の異常検知システム。
- 可動の機械要素を含み所定の動作を繰り返す機械の異常を検知するための、設定ツール装置およびコントローラを備える異常検知システムに用いられる前記設定ツール装置であって、
指定可能な前記機械要素の種類と、前記機械要素の種類に応じて予め用意された異常事象の種類と、にそれぞれ対応する、
(1)異常検知に用いる特徴量の種類を指定する特徴量指定情報を含む異常定義情報、
(2)前記特徴量を求めるための説明変数値と、前記機械の繰り返し動作の単位期間であるフレーム内の期間であるサブフレームの期間を特定するために用いるサブフレーム情報とを、入力変数値に基づいて求める異常対応ファンクションブロック、および
(3)異常判定基準情報
を利用可能にする手段と、
前記機械要素の種類および前記異常事象の種類についてのユーザによる指定を受け付ける指定受付部と、
指定された前記機械要素の種類および前記異常事象の種類に対応する前記異常対応ファンクションブロックを自身の一部として含み、当該異常対応ファンクションブロックに前記入力変数値を与える制御プログラムを生成するためのユーザによる指示を受け付け、当該指示に基づいて前記制御プログラムを生成する制御プログラム編集部と、
前記制御プログラム、指定された前記機械要素の種類と前記異常事象の種類とに対応する前記特徴量指定情報、および指定された前記機械要素の種類と前記異常事象の種類とに対応する前記異常判定基準情報を出力する設定情報出力部とを備える、設定ツール装置。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の異常検知システムにおいて用いられる前記異常対応ファンクションブロックであって、利用先の前記制御プログラムごとに決定される情報である、自身の識別名称、前記説明変数の識別名称、および前記サブフレームの識別名称が未定義であるテンプレートの状態である、前記異常対応ファンクションブロック。
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