JP7220550B2 - エッジ装置、接続確立システム、接続確立方法及びプログラム - Google Patents
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Description
本開示は、エッジ装置、接続確立システム、接続確立方法及びプログラムに関する。
プラントでは、コンプレッサ、ポンプ、紙工機械等の回転部を伴う機械が使用されること多い。これらの機械から得られる振動データ等のいわゆる操業データは、プラントの運営に関わる重要なデータである。そのため、プラント運営者は、この操業データが外部へ漏洩することを恐れ、プラントと外部ネットワークとの接続を遮断している場合が少なくない。特許文献１では、セキュリティゲートウェイを設けることで、状況に応じてデータ送信情報を選択する技術が開示されている。
従来では、外部ネットワークとの接続を遮断しているようなプラント内で、機械に異常が発生した場合には、現地に修復担当者が直接行かなければならなかった。
本発明の少なくとも一実施形態は、プラント内で異常が発生した場合のみ、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、遠隔監視装置との間に自動で接続を確立することが可能なエッジ装置、接続確立システム、接続確立方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の少なくとも一実施形態は、プラント内で異常が発生した場合のみ、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、遠隔監視装置との間に自動で接続を確立することが可能なエッジ装置、接続確立システム、接続確立方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様によれば、エッジ装置は、データベースに記憶されたデータに基づいて異常を検知するように構成された制御部と、前記制御部が異常を検知し、検知した該異常が所定の条件に合致すると判定された場合、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するように構成された接続確立部と、を備え、前記制御部が異常を検知しない場合は、前記観測対象装置を利用する顧客が許可した場合のみ、前記接続確立部は、前記遠隔監視装置との間に接続を確立する。
本発明の第２の態様によれば、前記エッジ装置は、前記観測対象装置に関するデータまたは又は前記異常に関する情報を送信するように構成された送信部をさらに備える。
本発明の第３の態様によれば、前記制御部は、前記観測対象装置に関するデータに基づいて異常の度合いを判定するように構成されており、前記制御部が判定した異常の前記度合いが重度である場合、前記接続確立部は、前記接続を確立するように構成されており、前記制御部が判定した異常の前記度合いが重度でない場合、前記送信部は、前記異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信するように構成されている。
本発明の第４の態様によれば、異常の各度合いは、予め設定された宛先アドレスに対応付けられており、前記送信部は、前記制御部が判定した異常の前記度合いに対応する宛先アドレスに、予め設定されたデータ内容を送信するように構成されている。
本発明の第５の態様によれば、異常の各度合いは、予め設定されたデータ内容に対応付けられており、前記送信部は、前記制御部が判定した異常の前記度合いに対応するデータ内容を、予め設定された宛先アドレスに送信するように構成されている。
本発明の第６の態様によれば、異常の各度合いは、予め設定された期間に対応付けられており、前記送信部は、前記制御部が判定した異常の前記度合いに対応する期間のデータを、予め設定された宛先アドレスに送信するように構成されている。
本発明の第７の態様によれば、前記観測対象装置に関するデータは、観測値と、予測アルゴリズムとを記憶しており、前記制御部は、前記予測アルゴリズムに基づく予測値と、前記観測値との誤差が許容値よりも大きいか否かを判定し、前記接続確立部は、前記誤差が前記許容値よりも大きい場合、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するように構成されており、前記送信部は、前記誤差に関する情報を前記遠隔監視装置に送信するように構成されており、前記エッジ装置は、前記遠隔監視装置によって前記誤差に関する情報を使用して生成された予測アルゴリズムの更新情報を、前記遠隔監視装置から受信する受信部をさらに備え、前記制御部は、前記更新情報を使用して、前記予測アルゴリズムを更新するように構成されている。
本発明の第８の態様によれば、前記観測対象装置に関するデータは、観測値と、予測アルゴリズムとを記憶しており、前記制御部は、前記予測アルゴリズムに基づく予測値と、前記観測値との誤差が許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されており、前記接続確立部は、前記誤差が前記許容値よりも大きい場合、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するように構成されており、前記送信部は、前記誤差に関する通知を前記遠隔監視装置に送信するように構成されており、前記遠隔監視装置は、前記エッジ装置にリモートアクセスし、前記誤差に関する情報を使用して前記予測アルゴリズムを更新可能である。
本発明の第９の態様によれば、前記エッジ装置は、外部ネットワークとの間の接続を確立するルータにさらに接続され、前記ルータの電源は、通常はオフ状態であり、前記接続確立部は、前記制御部が異常を検知した場合、前記ルータを起動し、前記外部ネットワークとの間の接続を確立するように構成されている。
本発明の第１０の態様によれば、前記エッジ装置は、前記観測対象装置に関するデータを表示するように構成された表示部をさらに備える。
本発明の第１１の態様によれば、接続確立システムは、遠隔監視装置と、本発明の第１の態様のエッジ装置とを備える。
本発明の第１２の態様によれば、接続確立方法は、観測対象装置に関するデータに基づいて異常を検知するステップと、異常が検知され、検知した該異常が所定の条件に合致すると判定された場合、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、前記遠隔監視装置との間に接続を確立し、異常が検知されない場合は、前記観測対象装置を利用する顧客が許可した場合のみ、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するステップと、を備える。
本発明の第１３の態様によれば、プログラムは、エッジ装置のコンピュータに、観測対象装置に関するデータに基づいて異常を検知するステップと、異常が検知され、検知した該異常が所定の条件に合致すると判定された場合、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、前記遠隔監視装置との間に接続を確立し、異常が検知されない場合は、前記観測対象装置を利用する顧客が許可した場合のみ、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するステップと、を実行させる。
上記態様のうち少なくともいずれかの態様によれば、プラント内で異常が発生した場合のみ、遠隔監視装置からリモートアクセス可能となり、現地に修復担当者が行かなくても相当な対処をすることが可能となる。
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係るエッジ装置４について、図１から図４を参照しながら説明する。
以下、第１の実施形態に係るエッジ装置４について、図１から図４を参照しながら説明する。
（全体構成）
図１は、第１の実施形態に係るエッジ装置４を含む接続確立システム１の全体構成を示す図である。
接続確立システム１は、プラントシステム２と、ルータ６と、外部ネットワーク７と、接続サーバ８と、遠隔監視装置９とを備える。プラントシステム２は、プラント設備３と、エッジ装置４とを備える。プラント設備３は、例えば、コンプレッサ、ポンプ、紙工機械等の回転部を伴う機械を備える。
図１は、第１の実施形態に係るエッジ装置４を含む接続確立システム１の全体構成を示す図である。
接続確立システム１は、プラントシステム２と、ルータ６と、外部ネットワーク７と、接続サーバ８と、遠隔監視装置９とを備える。プラントシステム２は、プラント設備３と、エッジ装置４とを備える。プラント設備３は、例えば、コンプレッサ、ポンプ、紙工機械等の回転部を伴う機械を備える。
エッジ装置４は、プラント設備３と、ルータ６とに接続されている。これらの間の接続は、無線接続又は有線接続であってよい。ルータ６は、モバイルルータであってもよい。エッジ装置４は、プラント設備３で収集されたデータを分析する機能が含まれる。そのため、エッジ装置４は、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂから直接アクセスできないように構成されている。すなわち、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、エッジ装置４に接続するためのＩＤ及びパスワードを知らず、遠隔監視装置９のみが、このＩＤ及びパスワードを知っている。
一方で、遠隔監視装置９が、リモートデスクトップ(ＲＤＰ)等でエッジ装置４に自由に接続できると、遠隔監視装置９は、プラント設備３のデータを自由に取得できてしまう。これを防ぐために、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂが、ＲＤＰ等による接続の許可を有している。
これにより、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂが接続の許可をした場合にのみ、遠隔監視装置９は、エッジ装置４へＲＤＰ等によって接続することができる。
また、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、エッジ装置４の中のＷｅｂサーバのＷｅｂアプリケーションへｈｔｔｐアクセスすることができる。従って、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、Ｗｅｂアプリケーションへｈｔｔｐアクセスして、エッジ装置４で分析された分析結果を閲覧することができる。
顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、外部ネットワーク７に接続されている。顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、図１では５Ａ及び５Ｂの２つのみ記載されているが、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂと同様の顧客ＰＣは、１つ又は３つ以上であってもよい。また、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、例えばタブレット型端末、スマートフォン、携帯電話、ラップトップパソコン等の携帯端末であってもよいし、デスクトップパソコンを含む任意の固定端末であってもよい。また、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、遠隔監視装置９がエッジ装置４にＲＤＰ等でアクセスするのと同様の方法でアクセスしてもよいし、他の方法でアクセスしてもよい。
一方で、遠隔監視装置９が、リモートデスクトップ(ＲＤＰ)等でエッジ装置４に自由に接続できると、遠隔監視装置９は、プラント設備３のデータを自由に取得できてしまう。これを防ぐために、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂが、ＲＤＰ等による接続の許可を有している。
これにより、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂが接続の許可をした場合にのみ、遠隔監視装置９は、エッジ装置４へＲＤＰ等によって接続することができる。
また、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、エッジ装置４の中のＷｅｂサーバのＷｅｂアプリケーションへｈｔｔｐアクセスすることができる。従って、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、Ｗｅｂアプリケーションへｈｔｔｐアクセスして、エッジ装置４で分析された分析結果を閲覧することができる。
顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、外部ネットワーク７に接続されている。顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、図１では５Ａ及び５Ｂの２つのみ記載されているが、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂと同様の顧客ＰＣは、１つ又は３つ以上であってもよい。また、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、例えばタブレット型端末、スマートフォン、携帯電話、ラップトップパソコン等の携帯端末であってもよいし、デスクトップパソコンを含む任意の固定端末であってもよい。また、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂは、遠隔監視装置９がエッジ装置４にＲＤＰ等でアクセスするのと同様の方法でアクセスしてもよいし、他の方法でアクセスしてもよい。
ルータ６は、プラントシステム２と、外部ネットワーク７とを接続する通信路として機能する。ルータ６は、外部ネットワーク７を介して、接続サーバ８と、遠隔監視装置９とに接続されている。これらの間の接続は、無線接続又は有線接続であってよい。接続サーバ８は、プラントシステム２と、遠隔監視装置９との間のセキュアな通信、及び、プラントシステム２と、顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂとの間のセキュアな通信を実現するためのサーバである。接続サーバ８は、例えばＷｅａｖｅｄ．Ｉｎｃ社（現ｒｅｍｏｔ３．ｉｔ社）の技術（米国特許出願公開第２０１６／０３４４７４５号明細書）を使用して、セキュアな通信を実現してもよい。しかしながら、接続サーバ８は、他の技術を使用してセキュアな通信を実現してもよく、上述の実施例に限定されない。
（プラント設備の機能構成）
図２は、第１の実施形態に係るプラント設備３の機能構成を示す図である。
プラント設備３は、制御装置３１と、回転部を伴うプラント機械３２と、センサ３２１とを備える。回転部を伴うプラント機械３２は、コンプレッサ、ポンプ、紙工機械であってもよいが、これらの機械に限定されない。また、プラント機械３２の数は、２つ以上であってもよい。制御装置３１は、プラント機械３２を制御する。センサ３２１は、プラント機械３２に取り付けられている。センサ３２１は、プラント機械３２の振動データを観測し、観測したデータをエッジ装置４のデータベース４４に送信する。プラント機械３２に取り付けられるセンサ３２１の数は、２つ以上であってもよい。センサ３２１によって観測されるデータは、本明細書では、振動データとして説明される。しかしながら、観測されるデータは、振動データに限定されず、様々なセンサによって観測される様々なデータであってもし、ＤＣＳ（分散制御システム）から取得したデータであってもよい。
図２は、第１の実施形態に係るプラント設備３の機能構成を示す図である。
プラント設備３は、制御装置３１と、回転部を伴うプラント機械３２と、センサ３２１とを備える。回転部を伴うプラント機械３２は、コンプレッサ、ポンプ、紙工機械であってもよいが、これらの機械に限定されない。また、プラント機械３２の数は、２つ以上であってもよい。制御装置３１は、プラント機械３２を制御する。センサ３２１は、プラント機械３２に取り付けられている。センサ３２１は、プラント機械３２の振動データを観測し、観測したデータをエッジ装置４のデータベース４４に送信する。プラント機械３２に取り付けられるセンサ３２１の数は、２つ以上であってもよい。センサ３２１によって観測されるデータは、本明細書では、振動データとして説明される。しかしながら、観測されるデータは、振動データに限定されず、様々なセンサによって観測される様々なデータであってもし、ＤＣＳ（分散制御システム）から取得したデータであってもよい。
（エッジ装置の機能構成）
図３は、第１の実施形態に係るエッジ装置４の機能構成を示す図である。
図３に示すように、エッジ装置４は、ＣＰＵ４１と、送信部４２と、受信部４３と、データベース４４とを備える。ＣＰＵ４１は、予め用意されたプログラムに従って動作することで種々の機能を発揮し、エッジ装置４の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ４１は、制御部４１１及び接続確立部４１２として機能する。
データベース４４は、観測データ４４１と、処理済データ４４２と、データ分析アルゴリズムデータ４４３とを記憶している。ここで、データベース４４はさらに、過去に生じた異常状態に関するデータ等と記憶していてもよい。データベース４４は、エッジ装置４に内蔵される大容量記憶装置（不揮発性メモリ）であって、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。データベース４４は、補助記憶装置とも呼ばれ、取得された情報が記録されている。
図３は、第１の実施形態に係るエッジ装置４の機能構成を示す図である。
図３に示すように、エッジ装置４は、ＣＰＵ４１と、送信部４２と、受信部４３と、データベース４４とを備える。ＣＰＵ４１は、予め用意されたプログラムに従って動作することで種々の機能を発揮し、エッジ装置４の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ４１は、制御部４１１及び接続確立部４１２として機能する。
データベース４４は、観測データ４４１と、処理済データ４４２と、データ分析アルゴリズムデータ４４３とを記憶している。ここで、データベース４４はさらに、過去に生じた異常状態に関するデータ等と記憶していてもよい。データベース４４は、エッジ装置４に内蔵される大容量記憶装置（不揮発性メモリ）であって、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。データベース４４は、補助記憶装置とも呼ばれ、取得された情報が記録されている。
観測データ４４１は、例えば、プラント設備３のセンサ３２１によって観測された振動データ等である。ここで、観測データ４４１は、日付毎又は時間毎のように整理された状態で記憶されていてもよい。処理済データ４４２は、制御部４１１が観測データ４４１に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の変換処理をして作成したデータである。ここで、変換処理は、上述のものに限定されず、他の処理であってもよい。データ分析アルゴリズムデータ４４３は、異常検知に使用されるデータである。
制御部４１１は、観測データ４４１に対して変換処理をする。制御部４１１は、変換されたデータを処理済データ４４２として記憶する。制御部４１１は、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶された予測アルゴリズム基づいて、処理済データ４４２を使用して、異常が検知されるか否か判定する処理を実行する。また、制御部４１１は、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶された予測アルゴリズム基づいて、観測データ４４１を使用して、異常が検知されるか否か判定する処理を実行してもよい。例えば、異常の検知方法には、以下の方法がある。
具体的には、十分な量の観測データ４４１が存在する場合、制御部４１１は、処理済データ４４２に基づいて、現在の状態が、過去に生じた異常状態のうちどの状態に近いかを、例えばk近傍法等により判定する。次に、制御部４１１は、判定された異常状態の代表的な特徴量と、現在の状態の対応する特徴量を比較し、異常状態であるか否かを判定する。
十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、正常データの特徴量を例えば主成分分析等により圧縮し、その特徴量毎でクラスタリングを行う。制御部４１１は、現在の状態のデータが、どの正常データのクラスタとも近いデータではない場合、異常状態であると判定する。
十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、正常データの特徴量を例えば主成分分析等により圧縮し、その特徴量毎でクラスタリングを行う。制御部４１１は、現在の状態のデータが、どの正常データのクラスタとも近いデータではない場合、異常状態であると判定する。
別の実施例には、制御部４１１は、観測データ４４１である振動データを収集し、その振動データに対して、高速フーリエ変換を行い、振動データの周波数特徴量を抽出する。制御部４１１は、その周波数特徴量に基づき、ｋ近傍法により正常データのデータ空間をデータベース４４に記憶する。遠隔監視装置９により、正常データのデータ空間に対して、閾値が予め設定されている。
次に、受信部４３が、新たなデータが受信したとき、制御部４１１は、正常データのデータ空間と、新たなデータとの距離を測定する。制御部４１１は、測定された距離が予め設定された閾値を超えた場合に異常と判定する。
上記の異常判定方法においては、「閾値」の設定が異常判定に大きな影響を与える。さらに、各設備の特性や顧客の利用環境により適切な「閾値」の値が異なるため、運転状況やデータを観測しながら、適宜、閾値を更新する必要がある。その更新操作は、遠隔監視装置９からエッジ装置４にアクセスすることによって行われる。
また、ｋ近傍法だけではなく、他の異常検知方法、例えば、サポートベクターマシンや変分ベイズ手法などを組み合わせることで、異常検知の精度を向上させることができる可能性がある。収集したデータによりそれらの可能性を見出した場合は、エッジ装置４に遠隔監視装置９からアクセスし、現予測アルゴリズムに追加アルゴリズムを付与するような形で更新を行ってもよい。
次に、受信部４３が、新たなデータが受信したとき、制御部４１１は、正常データのデータ空間と、新たなデータとの距離を測定する。制御部４１１は、測定された距離が予め設定された閾値を超えた場合に異常と判定する。
上記の異常判定方法においては、「閾値」の設定が異常判定に大きな影響を与える。さらに、各設備の特性や顧客の利用環境により適切な「閾値」の値が異なるため、運転状況やデータを観測しながら、適宜、閾値を更新する必要がある。その更新操作は、遠隔監視装置９からエッジ装置４にアクセスすることによって行われる。
また、ｋ近傍法だけではなく、他の異常検知方法、例えば、サポートベクターマシンや変分ベイズ手法などを組み合わせることで、異常検知の精度を向上させることができる可能性がある。収集したデータによりそれらの可能性を見出した場合は、エッジ装置４に遠隔監視装置９からアクセスし、現予測アルゴリズムに追加アルゴリズムを付与するような形で更新を行ってもよい。
上記のように、２つの異常の検知方法を説明したが、上記の限りではない。
異常ありと判定された場合、接続確立部４１２は、セキュアなデータ送信のために、予め設定された宛先アドレスを有する装置との間でＳＳＨ接続を確立する。送信部４２は、確立させた通信路上でｓＦＴＰにより、異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信する。ただし、セキュアなデータ送信方法については、上記の限りではない。
データ送信が完了した後、制御部４１１は、データ送信のための接続を遮断する。次に、制御部４１１は、検知された異常が重度であるか否かを判定する。例えば、検知された異常が重度であるか否かの判定方法には、以下の方法がある。
データ送信が完了した後、制御部４１１は、データ送信のための接続を遮断する。次に、制御部４１１は、検知された異常が重度であるか否かを判定する。例えば、検知された異常が重度であるか否かの判定方法には、以下の方法がある。
具体的には、上述した異常検知方法の具体例において、十分な量の観測データ４４１が存在する場合、制御部４１１は、判定された異常状態の代表的な特徴量と、現在の状態の対応する特徴量を比較する。このとき、制御部４１１は、これらの特徴量の差の大きさ基づいて異常が重度であるか否かを判定する。
また、上述した具体例において、十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、上述したように特徴量毎でクラスタリングを行う。このとき、制御部４１１は、現在の状態のデータと、正常データとの差の大きさに基づいて異常が重度であるか否かを判定する。
また、上述した具体例において、十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、上述したように特徴量毎でクラスタリングを行う。このとき、制御部４１１は、現在の状態のデータと、正常データとの差の大きさに基づいて異常が重度であるか否かを判定する。
あるいは、データベース４４に正常状態のデータが大量に保存されている場合、制御部４１１は、そのデータ空間を事前に機械学習（例えば、ｋ近傍法やサポートベクターマシン）により、その空間を特徴付ける長平面等を構築しておく。制御部４１１は、異常なデータを入手したとき、その“正常なデータ空間”からの距離に基づいて、異常度を把握する。例えば、特徴量を正規化した場合、その距離は０～１００％で表される。制御部４１１は、距離が８０％以上である場合、異常は重度であり、距離が８０％未満である場合、異常は重度でないと判定する。ただし、異常度の判定方法は上記の限りではない。
接続確立部４１２は、異常が重度であると判定された場合、遠隔監視装置との間に、リモートアクセス可能な接続を確立する。エッジ装置４と、遠隔監視装置９との間に接続が確立されると、遠隔監視装置９は、エッジ装置４に対してリモートアクセス可能となる。異常の修復処理が終了すると、接続確立部４１２は、接続を遮断する。
送信部４２は、異常が重度であると判定された場合、確立された接続を介して、重度の異常が検知されたことを、遠隔監視装置９に通知する。
また、送信部４２は、異常が重度でないと判定された場合、異常に関する情報を受信したプラントの現場担当者は、エッジ装置４にアクセスして、判定された異常状態や分析結果に基づき、異常の原因究明を行う。また、プラントの現場担当者は、必要に応じて、プラント設備３の修復作業を行う。
また、送信部４２は、異常が重度でないと判定された場合、異常に関する情報を受信したプラントの現場担当者は、エッジ装置４にアクセスして、判定された異常状態や分析結果に基づき、異常の原因究明を行う。また、プラントの現場担当者は、必要に応じて、プラント設備３の修復作業を行う。
受信部４３は、振動データ等のセンサ値や、ＤＣＳ（分散制御装置）からの運転データを受信し、データベース４４に受信したデータを送信する。
以上のとおり、第１の実施形態に係るエッジ装置４の機能構成を説明した。
また、エッジ装置４はさらに、観測データ４４１又は処理済データ４４２を表示する表示部を備えてもよい。
また、以上の説明では、異常の検知方法の具体例を示したが、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶されている他の方法を使用して異常が検知されてもよい。
また、遠隔監視装置９がエッジ装置４にリモートアクセスする場合、遠隔監視装置９は、リモートデスクトップ（ＲＤＰ）を使用してアクセスしてもよいし、他の方法でアクセスしてもよい。
また、エッジ装置４はさらに、観測データ４４１又は処理済データ４４２を表示する表示部を備えてもよい。
また、以上の説明では、異常の検知方法の具体例を示したが、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶されている他の方法を使用して異常が検知されてもよい。
また、遠隔監視装置９がエッジ装置４にリモートアクセスする場合、遠隔監視装置９は、リモートデスクトップ（ＲＤＰ）を使用してアクセスしてもよいし、他の方法でアクセスしてもよい。
（エッジ装置の処理フロー）
図４は、第１の実施形態に係るエッジ装置４の処理フローを示す図である。
まず、センサ３２１は、振動データを観測する（ステップＳ１０１）。センサ３２１は、観測した振動データをエッジ装置４に送信する。エッジ装置４の受信部４３は、振動データ等のセンサ値や、ＤＣＳ（分散制御装置）からの運転データを受信し、データベース４４に受信したデータを送信する。データベース４４は、振動データを観測データ４４１として記憶する。制御部４１１は、観測データ４４１に対して変換処理をする（ステップＳ１０２）。制御部４１１は、変換されたデータを処理済データ４４２として記憶する。制御部４１１は、処理済データ４４２に基づいて、異常が検知されるか否か判定する処理を実行する（ステップＳ１０３）。また、制御部４１１は、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶された予測アルゴリズム基づいて、観測データ４４１を使用して、異常が検知されるか否か判定する処理を実行してもよい。例えば、異常の検知方法には、以下の方法がある。
図４は、第１の実施形態に係るエッジ装置４の処理フローを示す図である。
まず、センサ３２１は、振動データを観測する（ステップＳ１０１）。センサ３２１は、観測した振動データをエッジ装置４に送信する。エッジ装置４の受信部４３は、振動データ等のセンサ値や、ＤＣＳ（分散制御装置）からの運転データを受信し、データベース４４に受信したデータを送信する。データベース４４は、振動データを観測データ４４１として記憶する。制御部４１１は、観測データ４４１に対して変換処理をする（ステップＳ１０２）。制御部４１１は、変換されたデータを処理済データ４４２として記憶する。制御部４１１は、処理済データ４４２に基づいて、異常が検知されるか否か判定する処理を実行する（ステップＳ１０３）。また、制御部４１１は、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶された予測アルゴリズム基づいて、観測データ４４１を使用して、異常が検知されるか否か判定する処理を実行してもよい。例えば、異常の検知方法には、以下の方法がある。
具体的には、十分な量の観測データ４４１が存在する場合、制御部４１１は、処理済データ４４２に基づいて、現在の状態が、過去に生じた異常状態のうちどの状態に近いかを、例えばk近傍法等により判定する。次に、制御部４１１は、判定された異常状態の代表的な特徴量と、現在の状態の対応する特徴量を比較し、異常状態であるか否かを判定する。
十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、正常データの特徴量を例えば主成分分析等により圧縮し、その特徴量毎でクラスタリングを行う。制御部４１１は、現在の状態のデータが、どの正常データのクラスタとも近いデータではない場合、異常状態であると判定する。
十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、正常データの特徴量を例えば主成分分析等により圧縮し、その特徴量毎でクラスタリングを行う。制御部４１１は、現在の状態のデータが、どの正常データのクラスタとも近いデータではない場合、異常状態であると判定する。
別の実施例には、制御部４１１は、観測データ４４１である振動データを収集し、その振動データに対して、高速フーリエ変換を行い、振動データの周波数特徴量を抽出する。制御部４１１は、その周波数特徴量に基づき、ｋ近傍法により正常データのデータ空間をデータベース４４に記憶する。遠隔監視装置９により、正常データのデータ空間に対して、閾値が予め設定されている。
次に、受信部４３が、新たなデータが受信したとき、制御部４１１は、正常データのデータ空間と、新たなデータとの距離を測定する。制御部４１１は、測定された距離が予め設定された閾値を超えた場合に異常と判定する。
上記の異常判定方法においては、「閾値」の設定が異常判定に大きな影響を与える。さらに、各設備の特性や顧客の利用環境により適切な「閾値」の値が異なるため、運転状況やデータを観測しながら、適宜、閾値を更新する必要がある。その更新操作は、遠隔監視装置９からエッジ装置４にアクセスすることによって行われる。
また、ｋ近傍法だけではなく、他の異常検知方法、例えば、サポートベクターマシンや変分ベイズ手法などを組み合わせることで、異常検知の精度を向上させることができる可能性がある。収集したデータによりそれらの可能性を見出した場合は、エッジ装置４に遠隔監視装置９からアクセスし、現予測アルゴリズムに追加アルゴリズムを付与するような形で更新を行ってもよい。
次に、受信部４３が、新たなデータが受信したとき、制御部４１１は、正常データのデータ空間と、新たなデータとの距離を測定する。制御部４１１は、測定された距離が予め設定された閾値を超えた場合に異常と判定する。
上記の異常判定方法においては、「閾値」の設定が異常判定に大きな影響を与える。さらに、各設備の特性や顧客の利用環境により適切な「閾値」の値が異なるため、運転状況やデータを観測しながら、適宜、閾値を更新する必要がある。その更新操作は、遠隔監視装置９からエッジ装置４にアクセスすることによって行われる。
また、ｋ近傍法だけではなく、他の異常検知方法、例えば、サポートベクターマシンや変分ベイズ手法などを組み合わせることで、異常検知の精度を向上させることができる可能性がある。収集したデータによりそれらの可能性を見出した場合は、エッジ装置４に遠隔監視装置９からアクセスし、現予測アルゴリズムに追加アルゴリズムを付与するような形で更新を行ってもよい。
上記のように、２つの異常の検知方法を説明したが、上記の限りではない。
異常なしと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、センサ３２１は、振動データの観測（ステップＳ１０１）に戻る。
異常ありと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、接続確立部４１２は、セキュアなデータ送信のために、予め設定された宛先アドレスを有する装置との間でＳＳＨ接続を確立する（ステップＳ１０４）。送信部４２は、確立させた通信路上でｓＦＴＰにより、異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信する（ステップＳ１０５）。ただし、セキュアなデータ送信方法については、上記の限りではない。
データ送信が完了した後、制御部４１１は、データ送信のための接続を遮断する（ステップＳ１０６）。次に、制御部４１１は、検知された異常が重度であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。例えば、検知された異常が重度であるか否かの判定方法には、以下の方法がある。
異常ありと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、接続確立部４１２は、セキュアなデータ送信のために、予め設定された宛先アドレスを有する装置との間でＳＳＨ接続を確立する（ステップＳ１０４）。送信部４２は、確立させた通信路上でｓＦＴＰにより、異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信する（ステップＳ１０５）。ただし、セキュアなデータ送信方法については、上記の限りではない。
データ送信が完了した後、制御部４１１は、データ送信のための接続を遮断する（ステップＳ１０６）。次に、制御部４１１は、検知された異常が重度であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。例えば、検知された異常が重度であるか否かの判定方法には、以下の方法がある。
具体的には、上述したステップＳ１０３の具体例において、十分な量の観測データ４４１が存在する場合、制御部４１１は、判定された異常状態の代表的な特徴量と、現在の状態の対応する特徴量を比較する。このとき、制御部４１１は、これらの特徴量の差の大きさによって異常が重度であるか否かを判定する。
また、上述したステップＳ１０３の具体例において、十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、上述したように特徴量毎でクラスタリングを行う。このとき、制御部４１１は、現在の状態のデータと、正常データとの差の大きさによって異常が重度であるか否かを判定する。
あるいは、データベース４４に正常状態のデータが大量に保存されている場合、制御部４１１は、そのデータ空間を事前に機械学習（例えば、ｋ近傍法やサポートベクターマシン）により、その空間を特徴付ける長平面等を構築しておく。制御部４１１は、異常なデータを入手したとき、その“正常なデータ空間”からの距離に基づいて、異常度を把握する。例えば、特徴量を正規化した場合、その距離は０～１００％で表される。制御部４１１は、距離が８０％以上である場合、異常は重度であり、距離が８０％未満である場合、異常は重度でないと判定する。ただし、異常度の判定方法は上記の限りではない。
また、上述したステップＳ１０３の具体例において、十分な量の観測データ４４１が存在しない場合、制御部４１１は、上述したように特徴量毎でクラスタリングを行う。このとき、制御部４１１は、現在の状態のデータと、正常データとの差の大きさによって異常が重度であるか否かを判定する。
あるいは、データベース４４に正常状態のデータが大量に保存されている場合、制御部４１１は、そのデータ空間を事前に機械学習（例えば、ｋ近傍法やサポートベクターマシン）により、その空間を特徴付ける長平面等を構築しておく。制御部４１１は、異常なデータを入手したとき、その“正常なデータ空間”からの距離に基づいて、異常度を把握する。例えば、特徴量を正規化した場合、その距離は０～１００％で表される。制御部４１１は、距離が８０％以上である場合、異常は重度であり、距離が８０％未満である場合、異常は重度でないと判定する。ただし、異常度の判定方法は上記の限りではない。
異常が重度であると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、接続確立部４１２は、遠隔監視装置９との間に、リモートアクセス可能な接続を確立する（ステップＳ１０８）。送信部４２は、重度の異常が検知されたことを、確立された接続を介して、遠隔監視装置９に通知する。エッジ装置４と、遠隔監視装置９との間に接続が確立されると、遠隔監視装置９は、エッジ装置４に対してリモートアクセス可能となる。
遠隔監視装置９は、エッジ装置４にリモートアクセスし、判定された異常状態や分析結果に基づき、異常の原因究明を行う（ステップＳ１０９）。遠隔監視装置９の担当者は、必要に応じて、プラントの現場担当者に連絡し、現場担当者にプラント設備３の修復作業を行うよう指示する。修復処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する（ステップＳ１１０）。
遠隔監視装置９は、エッジ装置４にリモートアクセスし、判定された異常状態や分析結果に基づき、異常の原因究明を行う（ステップＳ１０９）。遠隔監視装置９の担当者は、必要に応じて、プラントの現場担当者に連絡し、現場担当者にプラント設備３の修復作業を行うよう指示する。修復処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する（ステップＳ１１０）。
異常が重度でないと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０５において異常に関する情報を受信したプラントの現場担当者は、エッジ装置４にアクセスして、判定された異常状態や分析結果に基づき、異常の原因究明を行う。また、プラントの現場担当者は、必要に応じて、プラント設備３の修復作業を行う。
以上のとおり、センサ３２１が振動データを観測してから、異常に対する処理が終了するまでの処理内容を説明した。
また、エッジ装置４は、観測データ４４１又は処理済データ４４２を表示する表示部を備えてもよい。
また、エッジ装置４は、観測データ４４１又は処理済データ４４２を表示する表示部を備えてもよい。
（作用、効果）
第１の実施形態に係るエッジ装置４では、データベース４４に記憶された処理済データ４４２に基づいて異常を検知する制御部４１１と、制御部４１１が異常を検知した場合、遠隔監視装置９がリモートアクセス可能となるように、遠隔監視装置９との間に接続を確立する接続確立部４１２と、を備える。
これにより、第１の実施形態において、プラント内で異常が発生した場合のみ、エッジ装置４は、遠隔監視装置からリモートアクセス可能な状態となり、現地に修復担当者が行かなくても相当な対処をすることが可能となる。
第１の実施形態に係るエッジ装置４では、データベース４４に記憶された処理済データ４４２に基づいて異常を検知する制御部４１１と、制御部４１１が異常を検知した場合、遠隔監視装置９がリモートアクセス可能となるように、遠隔監視装置９との間に接続を確立する接続確立部４１２と、を備える。
これにより、第１の実施形態において、プラント内で異常が発生した場合のみ、エッジ装置４は、遠隔監視装置からリモートアクセス可能な状態となり、現地に修復担当者が行かなくても相当な対処をすることが可能となる。
（第１の実施形態の変形例）
以上、第１の実施形態に係るエッジ装置４について詳細に説明したが、エッジ装置４の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
以上、第１の実施形態に係るエッジ装置４について詳細に説明したが、エッジ装置４の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
（第１の実施形態の第１の変形例）
例えば、第１の実施形態に係るエッジ装置４において、図４では、異常ありと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、送信部４２は、確立させたセキュアな通信路上でｓＦＴＰにより、異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信すると説明した。
ここで、第１の実施形態の第１の変形例として、制御部４１１は、検知された異常を軽度から中度の異常に区別してもよい。例えば、データベース４４に正常状態のデータが大量に保存されている場合、制御部４１１は、そのデータ空間を事前に機械学習（例えば、ｋ近傍法やサポートベクターマシン）により、その空間を特徴付ける長平面等を構築しておく。制御部４１１は、異常なデータを入手したとき、その“正常なデータ空間”からの距離に基づいて、異常度を把握する。例えば、特徴量を正規化した場合、その距離は０～１００％で表される。制御部４１１は、距離が８０％以上である場合、異常は重度であり、距離が５０％～８０％である場合、異常は中度であり、距離が２０％～５０％である場合、異常は軽度であり、距離が２０％未満である場合、異常はないと判定する。ただし、異常度の判定方法は上記の限りではない。
異常の各度合いは、予め設定された宛先アドレスに対応付けられている。そして、送信部４２は、制御部４１１が判定した異常の度合いに対応する宛先アドレスに、予め設定されたデータ内容を送信してもよい。例えば、検知された異常が軽度である場合、送信部４２は、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスのみに異常に関する情報を送信してもよい。また、検知された異常が中度である場合、送信部４２は、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスと、その上司である現場責任者のＰＣ（５Ｂ）のアドレスとに異常に関する情報を送信してもよい。
例えば、第１の実施形態に係るエッジ装置４において、図４では、異常ありと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、送信部４２は、確立させたセキュアな通信路上でｓＦＴＰにより、異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信すると説明した。
ここで、第１の実施形態の第１の変形例として、制御部４１１は、検知された異常を軽度から中度の異常に区別してもよい。例えば、データベース４４に正常状態のデータが大量に保存されている場合、制御部４１１は、そのデータ空間を事前に機械学習（例えば、ｋ近傍法やサポートベクターマシン）により、その空間を特徴付ける長平面等を構築しておく。制御部４１１は、異常なデータを入手したとき、その“正常なデータ空間”からの距離に基づいて、異常度を把握する。例えば、特徴量を正規化した場合、その距離は０～１００％で表される。制御部４１１は、距離が８０％以上である場合、異常は重度であり、距離が５０％～８０％である場合、異常は中度であり、距離が２０％～５０％である場合、異常は軽度であり、距離が２０％未満である場合、異常はないと判定する。ただし、異常度の判定方法は上記の限りではない。
異常の各度合いは、予め設定された宛先アドレスに対応付けられている。そして、送信部４２は、制御部４１１が判定した異常の度合いに対応する宛先アドレスに、予め設定されたデータ内容を送信してもよい。例えば、検知された異常が軽度である場合、送信部４２は、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスのみに異常に関する情報を送信してもよい。また、検知された異常が中度である場合、送信部４２は、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスと、その上司である現場責任者のＰＣ（５Ｂ）のアドレスとに異常に関する情報を送信してもよい。
また、制御部４１１が判定した異常の度合いに対応する宛先アドレスが、遠隔監視装置９側のアドレスであった場合、接続確立部４１２は、遠隔監視装置９との間に接続を確立してもよい。このとき、送信部４２は、異常が検知されたことを、確立された接続を介して、遠隔監視装置９側の異常の度合いに対応する宛先アドレスに通知する。遠隔監視装置９側の異常の度合いに対応する宛先アドレスを有する担当者は、エッジ装置４にリモートアクセスし、判定された異常状態や分析結果に基づき、異常の原因究明を行う。遠隔監視装置９側の担当者は、必要に応じて、プラントの現場担当者に連絡し、現場担当者にプラント設備３の修復作業を行うよう指示する。修復処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する。
これによって、異常の種類によって、その異常を知る必要がある人にのみ情報が送信されるので、その異常を知る必要のない人の煩わしさが減るのみならず、迅速に修復処理を終えることができる。
これによって、異常の種類によって、その異常を知る必要がある人にのみ情報が送信されるので、その異常を知る必要のない人の煩わしさが減るのみならず、迅速に修復処理を終えることができる。
以上のとおり、異常が検知された場合、データが、検知された異常の度合いに対応する宛先アドレスに送信されることを説明した。ここで、送信される宛先アドレスは、上述の顧客ＰＣ５Ａ及び５Ｂ並びに遠隔監視装置９側のアドレスに限定されない。
（第１の実施形態の第２の変形例）
例えば、第１の実施形態に係るエッジ装置４において、図４では、検知された異常が重度でなかった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、送信部４２は、異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信すると説明した。
ここで、第１の実施形態の第２の変形例として、制御部４１１は、検知された異常を軽度から中度の異常に区別してもよい。異常の各度合いは、予め設定されたデータ内容に対応付けられている。そして、送信部４２は、制御部４１１が判定した異常の度合いに対応するデータ内容を、予め設定された宛先アドレスに送信してもよい。例えば、検知された異常が軽度である場合、送信部４２は、処理済データ４４２のうち、予め設定された期間のデータを、特定のアドレスに送信してもよい。具体的には、送信部４２は、処理済データ４４２のうち異常が発生した日のみのデータを、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスに送信してもよい。また、検知された異常が中度である場合、送信部４２は、処理済データ４４２のうち異常が発生した日から遡って１０日分のデータを、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスに送信してもよい。
これによって、異常を知る必要がある者は、異常の度合いに応じた、修復に必要なデータのみを知ることができるので、迅速に修復処理を終えることができる。
例えば、第１の実施形態に係るエッジ装置４において、図４では、検知された異常が重度でなかった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、送信部４２は、異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信すると説明した。
ここで、第１の実施形態の第２の変形例として、制御部４１１は、検知された異常を軽度から中度の異常に区別してもよい。異常の各度合いは、予め設定されたデータ内容に対応付けられている。そして、送信部４２は、制御部４１１が判定した異常の度合いに対応するデータ内容を、予め設定された宛先アドレスに送信してもよい。例えば、検知された異常が軽度である場合、送信部４２は、処理済データ４４２のうち、予め設定された期間のデータを、特定のアドレスに送信してもよい。具体的には、送信部４２は、処理済データ４４２のうち異常が発生した日のみのデータを、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスに送信してもよい。また、検知された異常が中度である場合、送信部４２は、処理済データ４４２のうち異常が発生した日から遡って１０日分のデータを、プラントの現場担当者であるＰＣ（５Ａ）のアドレスに送信してもよい。
これによって、異常を知る必要がある者は、異常の度合いに応じた、修復に必要なデータのみを知ることができるので、迅速に修復処理を終えることができる。
以上のとおり、異常が検知された場合、予め設定された宛先アドレスに、検知された異常の度合いに対応するデータ内容が送信されると説明した。ここで、送信されるデータ内容は、上述のように時間によって分類されたデータ内容に限定されず、データの重要度又はデータの大きさ等によって分類されたデータ内容であってもよい。
また、第１の変形例と、第２の変形例とを併せて、異常の度合いに対応するデータ内容が、異常の度合いに対応する宛先アドレスに送信されてもよい。
また、第１の変形例と、第２の変形例とを併せて、異常の度合いに対応するデータ内容が、異常の度合いに対応する宛先アドレスに送信されてもよい。
（第１の実施形態の第３の変形例）
例えば、第１の実施形態に係るルータ６について、図１では、ルータ６は、プラントシステム２と、外部ネットワーク７とを接続する通信路として機能すると説明した。
ここで、第１の実施形態の第３の変形例として、ルータ６の電源は、通常はオフ状態であってもよい。そして、接続確立部４１２は、制御部４１１が重度の異常を検知した場合のみ、ルータ６を起動し、外部ネットワークとの間の唯一の接続を確立してもよい。修復処理の終了後、接続確立部４１２は、ルータ６の電源をオフ状態にし、接続を遮断してもよい。
これによって、プラント機械３２に重度の異常が発生しない限り、エッジ装置４と外部ネットワーク７との間の接続は遮断された状態であるため、プラントシステム２をよりセキュアな状態に保つことができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態に係るエッジ装置４ついて、図５及び図６を参照しながら説明する。
例えば、第１の実施形態に係るルータ６について、図１では、ルータ６は、プラントシステム２と、外部ネットワーク７とを接続する通信路として機能すると説明した。
ここで、第１の実施形態の第３の変形例として、ルータ６の電源は、通常はオフ状態であってもよい。そして、接続確立部４１２は、制御部４１１が重度の異常を検知した場合のみ、ルータ６を起動し、外部ネットワークとの間の唯一の接続を確立してもよい。修復処理の終了後、接続確立部４１２は、ルータ６の電源をオフ状態にし、接続を遮断してもよい。
これによって、プラント機械３２に重度の異常が発生しない限り、エッジ装置４と外部ネットワーク７との間の接続は遮断された状態であるため、プラントシステム２をよりセキュアな状態に保つことができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態に係るエッジ装置４ついて、図５及び図６を参照しながら説明する。
（全体構成）
図５は、第２の実施形態に係るエッジ装置を含む接続確立システム１の全体構成を示す図である。
図５に示すように、第２の実施形態に係る接続確立システム１は、第１の実施形態に加え、さらに、データ分析アルゴリズムデータベース１０を備える。従って、第２の実施形態に係る接続確立システム１が備えるデータ分析アルゴリズムデータベース１０以外の各構成要素は、特に言及する場合を除き、第１の実施形態に係る接続確立システム１の各構成要素と同様に構成され、機能する。
図５は、第２の実施形態に係るエッジ装置を含む接続確立システム１の全体構成を示す図である。
図５に示すように、第２の実施形態に係る接続確立システム１は、第１の実施形態に加え、さらに、データ分析アルゴリズムデータベース１０を備える。従って、第２の実施形態に係る接続確立システム１が備えるデータ分析アルゴリズムデータベース１０以外の各構成要素は、特に言及する場合を除き、第１の実施形態に係る接続確立システム１の各構成要素と同様に構成され、機能する。
データ分析アルゴリズムデータベース１０は、制御部４１１が異常検知するときに使用される予測アルゴリズムを少なくとも記憶している。
（エッジ装置の機能構成）
第２の実施形態に係るエッジ装置４が備える各構成要素は、特に言及する場合を除き、第１の実施形態に係るエッジ装置４の各構成要素と同様に構成され、機能する。
第２の実施形態に係るエッジ装置４が備える各構成要素は、特に言及する場合を除き、第１の実施形態に係るエッジ装置４の各構成要素と同様に構成され、機能する。
制御部４１１は、データ分析アルゴリズムデータ４４３に基づいて予測値を計算する。制御部４１１は、観測データ４４１に記憶されている観測値と、予測値との差である予測誤差を計算する。制御部４１１は、予測誤差が予め設定された許容値よりも大きいか否かを判定する。
予測誤差が予め設定された許容値よりも大きくない場合、制御部４１１は、振動データの観測に戻る。
予測誤差が予め設定された許容値よりも大きい場合、接続確立部４１２は、遠隔監視装置との間に接続を確立する。送信部４２は、確立された接続を介して、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する。
遠隔監視装置９は、受信した予測誤差に関する情報に基づいて、データ分析アルゴリズムデータベース１０に記憶されている予測アルゴリズムを更新する。遠隔監視装置９は、更新された予測アルゴリズムを受信部４３に送信する。
データベース４４は、更新された予測アルゴリズムに基づいてデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新する。更新処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する。
予測誤差が予め設定された許容値よりも大きくない場合、制御部４１１は、振動データの観測に戻る。
予測誤差が予め設定された許容値よりも大きい場合、接続確立部４１２は、遠隔監視装置との間に接続を確立する。送信部４２は、確立された接続を介して、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する。
遠隔監視装置９は、受信した予測誤差に関する情報に基づいて、データ分析アルゴリズムデータベース１０に記憶されている予測アルゴリズムを更新する。遠隔監視装置９は、更新された予測アルゴリズムを受信部４３に送信する。
データベース４４は、更新された予測アルゴリズムに基づいてデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新する。更新処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する。
上記の予測アルゴリズムの更新方法においては、「許容値」の設定が異常判定に大きな影響を与える。さらに、各設備の特性や顧客の利用環境により適切な「許容値」の値が異なるため、運転状況やデータを観測しながら、適宜、閾値を更新する必要がある。その更新操作は、遠隔監視装置９からエッジ装置４にアクセスすることによって行われる。
また、ｋ近傍法だけではなく、他の更新手法、例えば、サポートベクターマシンや変分ベイズ手法などを組み合わせることで、より異常検知の精度を向上させることができる可能性がある。収集したデータによりそれらの可能性を見出した場合は、エッジ装置４に遠隔監視装置９からアクセスし、現予測アルゴリズムに追加アルゴリズムを付与するような形で更新を行ってもよい。
また、ｋ近傍法だけではなく、他の更新手法、例えば、サポートベクターマシンや変分ベイズ手法などを組み合わせることで、より異常検知の精度を向上させることができる可能性がある。収集したデータによりそれらの可能性を見出した場合は、エッジ装置４に遠隔監視装置９からアクセスし、現予測アルゴリズムに追加アルゴリズムを付与するような形で更新を行ってもよい。
（エッジ装置の処理フロー）
図６は、第２の実施形態に係るエッジ装置の処理フローを示す図である。
図６に示す第２の実施形態に係るエッジ装置４の処理フローは、異常の検知に使用される予測アルゴリズムを更新するための処理フローである。この処理フローは、第１の実施形態に係るエッジ装置４のステップＳ１０１の前に実行される。あるいは、この処理フローは、ステップＳ１０１からステップＳ１１０が実行されているときに並行して実行される。
図６は、第２の実施形態に係るエッジ装置の処理フローを示す図である。
図６に示す第２の実施形態に係るエッジ装置４の処理フローは、異常の検知に使用される予測アルゴリズムを更新するための処理フローである。この処理フローは、第１の実施形態に係るエッジ装置４のステップＳ１０１の前に実行される。あるいは、この処理フローは、ステップＳ１０１からステップＳ１１０が実行されているときに並行して実行される。
まず、センサ３２１は、振動データを観測する（ステップＳ２０１）。センサ３２１は、観測した振動データをエッジ装置４に送信する。エッジ装置４の受信部４３は、振動データ等のセンサ値や、ＤＣＳ（分散制御装置）からの運転データを受信し、データベース４４に受信したデータを送信する。データベース４４は、振動データを観測データ４４１として記憶する。制御部４１１は、データ分析アルゴリズムデータ４４３に基づいて予測値を計算する（ステップＳ２０２）。制御部４１１は、観測データ４４１に記憶されている観測値と、予測値との差である予測誤差を計算する。制御部４１１は、予測誤差が予め設定された許容値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
予測誤差が予め設定された許容値よりも大きくない場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、制御部４１１は、振動データの観測（ステップＳ２０１）に戻る。
予測誤差が予め設定された許容値よりも大きい場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、接続確立部４１２は、遠隔監視装置との間に接続を確立する（ステップＳ２０４）。送信部４２は、確立された接続を介して、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する。遠隔監視装置９は、受信した予測誤差に関する情報に基づいて、データ分析アルゴリズムデータベース１０に記憶されている予測アルゴリズムを更新する。遠隔監視装置９は、更新された予測アルゴリズムを受信部４３に送信する。データベース４４は、更新された予測アルゴリズムに基づいてデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新する（ステップＳ２０６）。更新処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する（ステップＳ２０７）。
予測誤差が予め設定された許容値よりも大きい場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、接続確立部４１２は、遠隔監視装置との間に接続を確立する（ステップＳ２０４）。送信部４２は、確立された接続を介して、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する。遠隔監視装置９は、受信した予測誤差に関する情報に基づいて、データ分析アルゴリズムデータベース１０に記憶されている予測アルゴリズムを更新する。遠隔監視装置９は、更新された予測アルゴリズムを受信部４３に送信する。データベース４４は、更新された予測アルゴリズムに基づいてデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新する（ステップＳ２０６）。更新処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する（ステップＳ２０７）。
以上のとおり、予測誤差が予め設定された許容値よりも大きい場合、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信することを説明した。ここで、予測誤差に関する情報を送信するときに、送信部４２は、プラント設備３を含む複数のプラント設備内のエッジ装置に記憶されている関連情報が遠隔監視装置９に送信されるように構成されてもよい。
（作用、効果）
第２の実施形態に係るエッジ装置４では、データベース４４に記憶されたデータに基づいて異常を検知する制御部４１１と、制御部４１１が異常を検知した場合、遠隔監視装置９がリモートアクセス可能となるように、遠隔監視装置９との間に接続を確立する接続確立部４１２と、を備え、データベース４４に記憶されたデータは、観測値と、予測アルゴリズムとを記憶しており、制御部４１１は、予測アルゴリズムに基づく予測値と、観測値との誤差が許容値よりも大きいか否かを判定し、接続確立部４１２は、誤差が許容値よりも大きい場合、遠隔監視装置９との間に接続を確立し、エッジ装置４は、誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する送信部４２と、遠隔監視装置９によって誤差に関する情報を使用して生成された予測アルゴリズムの更新情報を、遠隔監視装置９から受信する受信部４３と、をさらに備え、制御部４１１は、更新情報を使用して、予測アルゴリズムを更新する。
これにより、異常の検知に使用される予測アルゴリズムの定期的なメンテナンスを簡単にセキュアに行うことができる。また、遠隔監視装置９側のサービス提供者は、高い信頼性の予測アルゴリズムを提供することができる。さらに、予測アルゴリズムの更新のノウハウをエッジ装置４側の機器に置く必要がなくなるため、ノウハウ流出を防止することができる。
第２の実施形態に係るエッジ装置４では、データベース４４に記憶されたデータに基づいて異常を検知する制御部４１１と、制御部４１１が異常を検知した場合、遠隔監視装置９がリモートアクセス可能となるように、遠隔監視装置９との間に接続を確立する接続確立部４１２と、を備え、データベース４４に記憶されたデータは、観測値と、予測アルゴリズムとを記憶しており、制御部４１１は、予測アルゴリズムに基づく予測値と、観測値との誤差が許容値よりも大きいか否かを判定し、接続確立部４１２は、誤差が許容値よりも大きい場合、遠隔監視装置９との間に接続を確立し、エッジ装置４は、誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する送信部４２と、遠隔監視装置９によって誤差に関する情報を使用して生成された予測アルゴリズムの更新情報を、遠隔監視装置９から受信する受信部４３と、をさらに備え、制御部４１１は、更新情報を使用して、予測アルゴリズムを更新する。
これにより、異常の検知に使用される予測アルゴリズムの定期的なメンテナンスを簡単にセキュアに行うことができる。また、遠隔監視装置９側のサービス提供者は、高い信頼性の予測アルゴリズムを提供することができる。さらに、予測アルゴリズムの更新のノウハウをエッジ装置４側の機器に置く必要がなくなるため、ノウハウ流出を防止することができる。
（第２の実施形態の変形例）
以上、第２の実施形態に係るエッジ装置４について詳細に説明したが、エッジ装置４の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
以上、第２の実施形態に係るエッジ装置４について詳細に説明したが、エッジ装置４の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
（第２の実施形態の第１の変形例）
例えば、第２の実施形態に係るエッジ装置４において、図６では、接続が確立された後（ステップＳ２０４）、送信部４２は、確立された接続を介して、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信すると説明した。
ここで、第２の実施形態の第１の変形例として、送信部４２は、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する代わりに、予測誤差が許容値よりも大きいことを、遠隔監視装置９に通知してもよい。次に、遠隔監視装置９は、エッジ装置４にリモートアクセスし、予測誤差に関する情報と、データ分析アルゴリズムデータ４４３とを閲覧又は検索し、エッジ装置４内でデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新する。更新処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する。
これにより、異常の検知に使用される予測アルゴリズムの定期的なメンテナンスを簡単にセキュアに行うことができる。また、遠隔監視装置９側のサービス提供者は、高い信頼性の予測アルゴリズムを提供することができる。さらに、予測アルゴリズムの更新のノウハウをエッジ装置４側の機器に置く必要がなくなるため、ノウハウ流出を防止することができる。
例えば、第２の実施形態に係るエッジ装置４において、図６では、接続が確立された後（ステップＳ２０４）、送信部４２は、確立された接続を介して、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信すると説明した。
ここで、第２の実施形態の第１の変形例として、送信部４２は、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信する代わりに、予測誤差が許容値よりも大きいことを、遠隔監視装置９に通知してもよい。次に、遠隔監視装置９は、エッジ装置４にリモートアクセスし、予測誤差に関する情報と、データ分析アルゴリズムデータ４４３とを閲覧又は検索し、エッジ装置４内でデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新する。更新処理の終了後、接続確立部４１２は、接続を遮断する。
これにより、異常の検知に使用される予測アルゴリズムの定期的なメンテナンスを簡単にセキュアに行うことができる。また、遠隔監視装置９側のサービス提供者は、高い信頼性の予測アルゴリズムを提供することができる。さらに、予測アルゴリズムの更新のノウハウをエッジ装置４側の機器に置く必要がなくなるため、ノウハウ流出を防止することができる。
以上のとおり、遠隔監視装置９が、エッジ装置４にリモートアクセスした後、予測誤差に関する情報と、データ分析アルゴリズムデータ４４３とを閲覧又は検索し、エッジ装置４内でデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新すると説明した。ここで、遠隔監視装置９は、エッジ装置４内でデータ分析アルゴリズムデータ４４３を更新するときに、エッジ装置４内でさらにデータ分析を行い、更新を行ってもよい。
（第２の実施形態の第２の変形例）
例えば、第２の実施形態に係るエッジ装置４において、図６では、予測誤差が許容値よりも大きくなった場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信すると説明した。
ここで、第２の実施形態の第２の変形例として、予測誤差が許容値よりも大きくなった場合に限らず、接続確立部４１２は、定期的に遠隔監視装置９との接続を確立し、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信してもよい。例えば、プラントシステム２を保有する会社で予め設定された時刻に、接続確立部４１２は、遠隔監視装置９との接続を確立し、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信してもよい。あるいは、顧客ＰＣ５Ａのユーザの操作により、接続確立部４１２は、遠隔監視装置９との接続を確立し、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信してもよい。
これにより、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶される予測アルゴリズムは、より高い信頼性を有する状態に維持されることが可能となる。
例えば、第２の実施形態に係るエッジ装置４において、図６では、予測誤差が許容値よりも大きくなった場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信すると説明した。
ここで、第２の実施形態の第２の変形例として、予測誤差が許容値よりも大きくなった場合に限らず、接続確立部４１２は、定期的に遠隔監視装置９との接続を確立し、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信してもよい。例えば、プラントシステム２を保有する会社で予め設定された時刻に、接続確立部４１２は、遠隔監視装置９との接続を確立し、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信してもよい。あるいは、顧客ＰＣ５Ａのユーザの操作により、接続確立部４１２は、遠隔監視装置９との接続を確立し、予測誤差に関する情報を遠隔監視装置９に送信してもよい。
これにより、データ分析アルゴリズムデータ４４３に記憶される予測アルゴリズムは、より高い信頼性を有する状態に維持されることが可能となる。
以上のとおり、本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
なお、上述したＣＰＵ４１における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをＣＰＵ４１が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータ（ＣＰＵ４１）が当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、コンピュータ（ＣＰＵ４１）は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
また、コンピュータ（ＣＰＵ４１）は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
１ 接続確立システム
２ プラントシステム
３ プラント設備
３１ 制御装置
３２ プラント機械
３２１ センサ
４ エッジ装置
４１ ＣＰＵ
４１１ 制御部
４１２ 接続確立部
４２ 送信部
４３ 受信部
４４ データベース
４４１ 観測データ
４４２ 処理済データ
４４３ データ分析アルゴリズムデータ
５Ａ、５Ｂ 顧客ＰＣ
６ ルータ
７ 外部ネットワーク
８ 接続サーバ
９ 遠隔監視装置
１０ データ分析アルゴリズムデータベース
２ プラントシステム
３ プラント設備
３１ 制御装置
３２ プラント機械
３２１ センサ
４ エッジ装置
４１ ＣＰＵ
４１１ 制御部
４１２ 接続確立部
４２ 送信部
４３ 受信部
４４ データベース
４４１ 観測データ
４４２ 処理済データ
４４３ データ分析アルゴリズムデータ
５Ａ、５Ｂ 顧客ＰＣ
６ ルータ
７ 外部ネットワーク
８ 接続サーバ
９ 遠隔監視装置
１０ データ分析アルゴリズムデータベース
Claims (13)
- 観測対象装置に関するデータに基づいて異常を検知するように構成された制御部と、
前記制御部が異常を検知し、検知した該異常が所定の条件に合致すると判定された場合、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するように構成された接続確立部と、
を備え、
前記制御部が異常を検知しない場合は、前記観測対象装置を利用する顧客が許可した場合のみ、前記接続確立部は、前記遠隔監視装置との間に接続を確立する、エッジ装置。 - 前記観測対象装置に関するデータ又は前記異常に関する情報を送信するように構成された送信部をさらに備える、
請求項１に記載のエッジ装置。 - 前記制御部は、
前記観測対象装置に関するデータに基づいて異常の度合いを判定するように構成されており、
前記制御部が判定した異常の前記度合いが重度である場合、前記接続確立部は、前記接続を確立するように構成されており、
前記制御部が判定した異常の前記度合いが重度でない場合、前記送信部は、前記異常に関する情報を予め設定された宛先アドレスに送信するように構成されている、
請求項２に記載のエッジ装置。 - 異常の各度合いは、予め設定された宛先アドレスに対応付けられており、
前記送信部は、
前記制御部が判定した異常の前記度合いに対応する宛先アドレスに、予め設定されたデータ内容を送信するように構成されている、
請求項２に記載のエッジ装置。 - 異常の各度合いは、予め設定されたデータ内容に対応付けられており、
前記送信部は、
前記制御部が判定した異常の前記度合いに対応するデータ内容を、予め設定された宛先アドレスに送信するように構成されている、
請求項２または請求項３に記載のエッジ装置。 - 異常の各度合いは、予め設定された期間に対応付けられており、
前記送信部は、
前記制御部が判定した異常の前記度合いに対応する期間のデータを、予め設定された宛先アドレスに送信するように構成されている、
請求項２～４のいずれか一項に記載のエッジ装置。 - 前記観測対象装置に関するデータは、観測値と、予測アルゴリズムとを記憶しており、
前記制御部は、
前記予測アルゴリズムに基づく予測値と、前記観測値との誤差が許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されており、
前記接続確立部は、
前記誤差が前記許容値よりも大きい場合、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するように構成されており、
前記送信部は、
前記誤差に関する情報を前記遠隔監視装置に送信するように構成されており、
前記エッジ装置は、
前記遠隔監視装置によって前記誤差に関する情報を使用して生成された予測アルゴリズムの更新情報を、前記遠隔監視装置から受信するように構成された受信部
をさらに備え、
前記制御部は、
前記更新情報を使用して、前記予測アルゴリズムを更新するように構成されている、
請求項２に記載のエッジ装置。 - 前記観測対象装置に関するデータは、観測値と、予測アルゴリズムとを記憶しており、
前記制御部は、
前記予測アルゴリズムに基づく予測値と、前記観測値との誤差が許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されており、
前記接続確立部は、
前記誤差が前記許容値よりも大きい場合、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するように構成されており、
前記送信部は、
前記誤差に関する通知を前記遠隔監視装置に送信するように構成されており、
前記遠隔監視装置は、前記エッジ装置にリモートアクセスし、前記誤差に関する情報を使用して前記予測アルゴリズムを更新可能である、
請求項２に記載のエッジ装置。 - 外部ネットワークとの間の接続を確立するルータにさらに接続され、
前記ルータの電源は、通常はオフ状態であり、
前記接続確立部は、
前記制御部が異常を検知した場合、前記ルータを起動し、前記外部ネットワークとの間の接続を確立するように構成されている、
請求項１に記載のエッジ装置。 - 前記観測対象装置に関するデータを表示するように構成された表示部をさらに備える、請求項１に記載のエッジ装置。
- 遠隔監視装置と、
請求項１に記載のエッジ装置と、
を備える、接続確立システム。 - 観測対象装置に関するデータに基づいて異常を検知するステップと、
異常が検知され、検知した該異常が所定の条件に合致すると判定された場合、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、前記遠隔監視装置との間に接続を確立し、異常が検知されない場合は、前記観測対象装置を利用する顧客が許可した場合のみ、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するステップと、
を備える、接続確立方法。 - エッジ装置のコンピュータに、
観測対象装置に関するデータに基づいて異常を検知するステップと、
異常が検知され、検知した該異常が所定の条件に合致すると判定された場合、遠隔監視装置がリモートアクセス可能となるように、前記遠隔監視装置との間に接続を確立し、異常が検知されない場合は、前記観測対象装置を利用する顧客が許可した場合のみ、前記遠隔監視装置との間に接続を確立するステップと、
を実行させるプログラム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018212479A JP7220550B2 (ja) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | エッジ装置、接続確立システム、接続確立方法及びプログラム |
| EP19205386.6A EP3650967A1 (en) | 2018-11-12 | 2019-10-25 | Edge device, connection establishment system, connection establishment method, and program |
| US16/663,890 US20200153905A1 (en) | 2018-11-12 | 2019-10-25 | Edge device, connection establishment system, connection establishment method, and non-transitory computer-readable medium |
| US17/167,240 US11336729B2 (en) | 2018-11-12 | 2021-02-04 | Edge device, connection establishment system, connection establishment method, and non-transitory computer-readable medium |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018212479A JP7220550B2 (ja) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | エッジ装置、接続確立システム、接続確立方法及びプログラム |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2018212479A Active JP7220550B2 (ja) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | エッジ装置、接続確立システム、接続確立方法及びプログラム |
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| JP (1) | JP7220550B2 (ja) |
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