JP7467876B2 - PERFORMANCE CHANGE DETECTION DEVICE, PERFORMANCE CHANGE DETECTION METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
PERFORMANCE CHANGE DETECTION DEVICE, PERFORMANCE CHANGE DETECTION METHOD, AND PROGRAM Download PDFInfo
- Publication number
- JP7467876B2 JP7467876B2 JP2019189362A JP2019189362A JP7467876B2 JP 7467876 B2 JP7467876 B2 JP 7467876B2 JP 2019189362 A JP2019189362 A JP 2019189362A JP 2019189362 A JP2019189362 A JP 2019189362A JP 7467876 B2 JP7467876 B2 JP 7467876B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- performance
- change
- value
- period
- change detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims description 91
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 77
- PWPJGUXAGUPAHP-UHFFFAOYSA-N lufenuron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(C(F)(F)F)F)=CC(Cl)=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F PWPJGUXAGUPAHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000528 statistical test Methods 0.000 claims description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 238000000692 Student's t-test Methods 0.000 claims description 2
- 238000012353 t test Methods 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- FTGYKWAHGPIJIT-UHFFFAOYSA-N hydron;1-[2-[(2-hydroxy-3-phenoxypropyl)-methylamino]ethyl-methylamino]-3-phenoxypropan-2-ol;dichloride Chemical compound Cl.Cl.C=1C=CC=CC=1OCC(O)CN(C)CCN(C)CC(O)COC1=CC=CC=C1 FTGYKWAHGPIJIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 2
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、性能変化検知装置、性能変化検知方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a performance change detection device, a performance change detection method, and a program.
近年、製造プラントや各種設備、機器等ではその性能が重視されている。性能とは、例えば、製造プラントや各種設備、機器等の入力に対する出力の比率等のことである。具体的には、例えば、発電プラントであれば燃料の投入量に対する発電量の比率(つまり、一定量の燃料に対する発電率)、製造設備であれば投入原料に対する製造量の比率(つまり、一定の原料に対する製品量)等のことである。これらの性能は、省エネや省資源、省コスト等の観点から、産業分野のみならず一般の民生分野に至るまで重要な指標として広く認識されている。 In recent years, the performance of manufacturing plants and various facilities and equipment has become important. Performance refers to, for example, the ratio of output to input of manufacturing plants and various facilities and equipment. Specifically, for example, in the case of a power generation plant, it refers to the ratio of power generation to the amount of fuel input (i.e., the rate of power generation for a certain amount of fuel), and in the case of manufacturing equipment, it refers to the ratio of production volume to input raw materials (i.e., the amount of product for a certain amount of raw materials). These performances are widely recognized as important indicators not only in the industrial sector but also in the general consumer sector from the standpoint of energy conservation, resource conservation, and cost conservation.
製造プラントや各種設備、機器等の性能が低下した場合、コストが増加したり、生産性が低下したりするため、製造プラントや各種設備、機器等の管理者や運転者等にとって性能の変化は大きな関心事である。このため、性能の変化を監視して、性能の低下が発生した場合には早期に点検や修理等を行って性能の改善・復旧を図ることが求められている。 When the performance of manufacturing plants and various facilities and equipment declines, costs increase and productivity declines, so changes in performance are a major concern for managers and operators of manufacturing plants and various facilities and equipment. For this reason, there is a demand to monitor changes in performance, and if a performance decline occurs, to carry out inspections and repairs early on in order to improve and restore performance.
ところで、性能は、一般に、様々な内的要因・外的要因によっても変化する。例えば、発電プラントであれば周囲の温度や外気温等によっても性能が変化する。このため、製造プラントや各種設備、機器等の性能の変化を正しく評価するためには、内的要因・外的要因を除去することが望ましい。これに対して、外気温や海水温度等の外的要因を除去し、発電プラントを構成する機器の性能値の変化を評価する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Generally, performance changes due to various internal and external factors. For example, in the case of a power plant, performance changes due to the surrounding temperature and outside air temperature. For this reason, in order to correctly evaluate changes in performance of manufacturing plants, various facilities, equipment, etc., it is desirable to remove internal and external factors. In response to this, there is known technology that removes external factors such as outside air temperature and seawater temperature and evaluates changes in the performance values of the equipment that constitutes a power plant (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、例えば、上記の特許文献1に記載されている技術では、外的要因を除去した後の性能値を人が分析することで、その低下傾向等を捉えている。このため、性能に変化が生じていたとしても、例えば、その変化を見逃してしまったり、本当に変化が生じているのかを正しく判断することができなかったりする場合があり、性能の変化を捉えることができないことがある。
However, for example, in the technology described in
本発明の実施形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、性能の変化を検知することを目的とする。 The embodiment of the present invention was made in consideration of the above points, and aims to detect changes in performance.
上記目的を達成するため、本実施形態に係る性能変化検知装置は、性能の変化を検知する対象の状態量が含まれる状態データと、前記対象の性能値が含まれる性能データとを用いて、前記状態量と前記性能値との関係を表すモデルを推定する推定手段と、前記推定手段により推定されたモデルと前記状態データとを用いて、所定の期間毎に、所定の標準条件における前記対象の性能値の分布を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記期間毎の分布を用いて、前記性能の変化を検知する検知手段と、を有する。 To achieve the above object, the performance change detection device according to this embodiment includes an estimation means for estimating a model expressing the relationship between a state quantity and a performance value, using state data including a state quantity of an object for which a change in performance is to be detected, and performance data including a performance value of the object; a calculation means for calculating a distribution of the performance values of the object under predetermined standard conditions for each predetermined period, using the model estimated by the estimation means and the state data; and a detection means for detecting the change in performance, using the distribution for each period calculated by the calculation means.
性能の変化を検知することができる。 Changes in performance can be detected.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、製造プラントや各種設備、機器等を対象として、これらの対象の性能変化を検知することが可能な性能変化検知装置10について説明する。以降では、製造プラントや各種設備、機器等を総称して「対象設備」とも表す。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In this embodiment, a performance
なお、性能とは、上述したように、対象設備の入力(例えば、電力、原材料、燃料等)に対する出力(例えば、製品、半製品、電力等)の比率等のことである。例えば、対象設備が発電プラントである場合、性能としては、燃料の投入量に対する発電量の比率が挙げられる。また、例えば、対象設備が製造設備である場合、性能としては、投入原料に対する製造量の比率が挙げられる。ただし、これらの性能は一例であって、本実施形態は、対象設備の性能として、任意の性能を用いることが可能である。 As described above, performance refers to the ratio of output (e.g., finished products, semi-finished products, electricity, etc.) to input (e.g., electricity, raw materials, fuel, etc.) of the target equipment. For example, if the target equipment is a power generation plant, the performance may be the ratio of the amount of electricity generated to the amount of fuel input. Also, if the target equipment is a manufacturing equipment, the performance may be the ratio of the amount of production to the amount of input raw materials. However, these performances are merely examples, and in this embodiment, any performance may be used as the performance of the target equipment.
ここで、本実施形態では、対象設備の状態(例えば、温度、圧力、流量等)が1つ以上のセンサによって等サンプリング周期で計測されており、これらの計測結果が2次元の状態データとして得られているものとする。また、上記の計測結果と同じ周期で対象設備の性能も算出されており、これらの性能が性能データとして得られているものとする。なお、対象設備の性能は、当該対象設備の入力に対する出力の比率等を計算することで算出される。 In this embodiment, the state of the target equipment (e.g., temperature, pressure, flow rate, etc.) is measured by one or more sensors at equal sampling intervals, and these measurement results are obtained as two-dimensional state data. In addition, the performance of the target equipment is also calculated at the same intervals as the above measurement results, and these performance results are obtained as performance data. Note that the performance of the target equipment is calculated by calculating the ratio of the output to the input of the target equipment, etc.
上述したような状態データは、1つ以上の状態変数で表されるデータを1つのサンプルとして、複数のサンプルで構成された2次元形式のデータで表現される。この1つのサンプルは、1回のサンプリングタイミングで対象設備を1つ以上のセンサで計測した場合における計測結果を表すデータである。また、上述したような性能データは、所定の性能を表す値(性能値)で構成された1次元形式のデータで表現される。 The above-mentioned state data is expressed as two-dimensional data made up of multiple samples, with one sample being data represented by one or more state variables. This one sample is data that represents the measurement results when the target equipment is measured by one or more sensors at one sampling timing. Furthermore, the above-mentioned performance data is expressed as one-dimensional data made up of values (performance values) that represent specified performance.
状態データの一例を図1(a)に示す。図1(a)に示す状態データは、状態変数X1,X2,・・・,XNで表されるデータを1つのサンプルとして、K個のサンプルで構成された2次元データである。なお、各状態変数X1,X2,・・・,XNは、例えば、対象設備の温度や圧力、流量等のセンシング結果を表す変数である。また、サンプル番号は各サンプルを表す番号である。 An example of state data is shown in Fig. 1(a). The state data shown in Fig. 1(a) is two-dimensional data composed of K samples, with data represented by state variables X1 , X2 , ..., XN being one sample. Each state variable X1 , X2 , ..., XN is a variable representing a sensing result such as temperature, pressure, flow rate, etc. of the target equipment. Also, the sample number is a number representing each sample.
以降では、サンプル番号を変数kで表すと共に、サンプル番号kのサンプルを状態量ベクトルxkとも表す。また、以降では、状態量ベクトルxk(k=1,・・・,K)における状態変数Xn(n=1,・・・,N)の値(状態量)をxknとも表す。すなわち、各状態量ベクトルxkは、状態量xkn(n=1,・・・,N)で構成される1次元データ(ベクトルデータ)である。 Hereinafter, the sample number will be represented by the variable k, and the sample with sample number k will also be represented as state vector xk . Also, hereinafter, the value (state quantity) of state variable Xn (n=1, ..., N) in state quantity vector xk (k=1, ..., K) will also be represented as xkn . In other words, each state quantity vector xk is one-dimensional data (vector data) composed of state quantities xkn (n=1, ..., N).
また、性能データの一例を図1(b)に示す。図1(b)に示す性能データは、K個の性能値で構成された1次元データ(ベクトルデータ)である。k番目の性能値は、状態データの状態量ベクトルxkが得られたときに算出された性能の値である。以降では、サンプル番号kの性能値をykとも表す。 An example of the performance data is shown in Fig. 1(b). The performance data shown in Fig. 1(b) is one-dimensional data (vector data) composed of K performance values. The kth performance value is the performance value calculated when the state quantity vector xk of the state data is obtained. Hereinafter, the performance value of sample number k will also be represented as yk .
<機能構成>
まず、本実施形態に係る性能変化検知装置10の機能構成について、図2を参照しながら説明する。図2は、本実施形態に係る性能変化検知装置10の機能構成の一例を示す図である。
<Functional configuration>
First, the functional configuration of the performance
図2に示すように、本実施形態に係る性能変化検知装置10は、性能変化検知処理部110と、記憶部120とを有する。
As shown in FIG. 2, the performance
記憶部120には、対象設備毎に、状態データと、この状態データに対応する性能データとが記憶されている。ここで、状態データに対応する性能データとは、K×N行列の状態データの各行k(すなわち、各状態量ベクトルxk)が得られたときに算出された性能値ykで構成される性能データのことである。言い換えれば、状態データと性能データとが対応するとは、同一のサンプル番号k(k=1,・・・,K)に関する状態量xkn(n=1,・・・,N)及び性能値ykで状態データ及び性能データがそれぞれ構成されている場合のことである。
The
性能変化検知処理部110は、対象設備の性能の変化を検知するための性能変化検知処理を実行する。ここで、性能変化検知処理部110には、入力部111と、モデル推定部112と、分布算出部113と、統計検定部114と、変化検知部115とが含まれる。
The performance change
入力部111は、複数の期間における状態データ及び性能データを記憶部120から読み出して入力する。ここで、期間の幅は予め任意に設定されるが、例えば、任意の時間幅(例えば1時間幅)、1日幅、1ヶ月幅等を設定することが可能である。
The
モデル推定部112は、入力部111により入力された状態データ及び性能データを用いて、状態量と性能値との関係をモデル化した性能モデルを推定する。
The
分布算出部113は、モデル推定部112により推定された性能モデルを用いて、期間毎に、標準条件における性能値の分布を算出する。ここで、標準条件とは対象設備の標準的な状態のことであり、例えば、内的要因・外的要因が標準的な値又は代表的な値を取る場合等における状態量のことである。このとき、内的要因・外的要因の標準的な値又は代表的な値はユーザ等によって経験的に標準的又は代表的であると判断された任意の値であり、具体例としては、外的要因が外気温である場合には年間の平均気温等が挙げられる。なお、内的要因とは、対象設備の内部的な構造や特性等の性能に影響を与える要因のことである。また、外的要因とは、対象設備の内的要因以外で性能に影響を与える要因のことであり、例えば、対象設備が発電プラントであれば外気温や海水温度等が挙げられる。
The
統計検定部114は、分布算出部113により算出された期間毎の性能値の分布を用いて、互いに隣り合う期間の間で統計検定を行う。すなわち、統計検定部114は、或る期間における性能値と、この期間と隣り合う期間における性能値との間に有意差が存在するか否かを検定する。
The
変化検知部115は、統計検定部114による統計検定の結果を用いて、性能変化を検知する。例えば、或る期間における性能値と、この期間と隣り合う期間における性能値との間に有意差が存在する場合、変化検知部115は、これらの期間の間で性能が変化したと検知する。一方で、そうでない場合、変化検知部115は、これらの期間の間では性能は変化していないとする。
The
なお、性能変化検知装置10としては、例えば、PC(パーソナルコンピュータ)、スマートフォン、タブレット端末、PLC(Programmable Logic Controller)、MES(Manufacturing Execution System)として機能する装置又はシステム等を用いることができる。
The performance
<性能変化検知処理>
次に、本実施形態に係る性能変化検知装置10により対象設備の性能変化を検知する性能変化検知処理について、図3を参照しながら説明する。図3は、本実施形態に係る性能変化検知処理の一例を示すフローチャートである。
<Performance change detection process>
Next, a performance change detection process for detecting a performance change of a target facility by the performance
まず、性能変化検知処理部110の入力部111は、複数の期間における状態データ及び性能データを記憶部120から読み出して入力する(ステップS101)。以降では、複数の期間の各々をPj(j=1,・・・,J)として、期間Pj(j=1,・・・,J)における状態データ及び性能データが入力されたものとする。また、期間Pjと期間Pj+1とは互いに隣り合う期間であるものとする。例えば、各期間の幅が1日幅である場合、期間Pjはj日目であり、期間Pj+1はj+1日目である。又は、例えば、各期間の幅が1ヶ月幅である場合、期間Pjはjヶ月目であり、期間Pj+1はj+1ヶ月目である。
First, the
なお、期間Pjにおける状態データ及び性能データとは、期間Pjの間に得られた状態データ(つまり、期間Pjの間の対象設備の状態を計測することで得られたデータ)と、この状態データに対応する性能データのことである。 The status data and performance data in the period Pj refer to the status data obtained during the period Pj (i.e., data obtained by measuring the status of the target equipment during the period Pj ) and the performance data corresponding to this status data.
次に、性能変化検知処理部110のモデル推定部112は、上記のステップS101で入力された状態データ及び性能データを用いて、性能モデルを推定する(ステップS102)。ここで、性能モデルは、期間Pj毎に推定されてもよいし、全ての期間Pjで推定されてもよい。期間Pj毎に性能モデルを推定する場合には、期間Pj毎に、当該期間Pjにおける状態データ及び性能データを用いて性能モデルfjが推定される。一方で、全ての期間Pjで共通の性能モデルを推定する場合には、全期間P1~PJにおける状態データ及び性能データを用いて性能モデルfが推定される。
Next, the
以降では、一例として、期間Pjの性能モデルfjを推定する場合について説明する。性能モデルfjは、状態と性能との間の物理的な因果関係から推定することもできるし、状態データ及び性能データから統計的な手法により推定することもできる。本実施形態では、一例として、統計的な手法により性能モデルfjを推定する場合について説明する。 Hereinafter, as an example, a case where a performance model fj for a period Pj is estimated will be described. The performance model fj can be estimated from a physical causal relationship between a state and performance, or can be estimated by a statistical method from state data and performance data. In this embodiment, as an example, a case where a performance model fj is estimated by a statistical method will be described.
上述したように、期間Pjにおいて、性能値ykと状態量ベクトルxkは同じタイミングで取得される。したがって、性能値を表す変数をy、状態量ベクトルを表す変数をxとして、yをxで近似する関数y=fj(x)+ejを性能モデルfjとして推定する。ここで、ejは推定誤差である。この推定には、線形回帰(単回帰又は重回帰)や、非線形な機械学習の手法等を用いて推定することができる。より具体的には、例えば、以下の式(1)に示す推定誤差Eを最小化する最適化問題を解くことで、fj(のパラメータ)を推定することができる。 As described above, in the period Pj , the performance value yk and the state vector xk are acquired at the same timing. Therefore, assuming that the variable representing the performance value is y and the variable representing the state vector is x, a function y= fj (x)+ ej that approximates y with x is estimated as the performance model fj . Here, ej is an estimation error. This estimation can be performed using linear regression (single regression or multiple regression) or a nonlinear machine learning method. More specifically, for example, fj (parameters) can be estimated by solving an optimization problem that minimizes the estimation error E shown in the following formula (1).
なお、全期間P1~PJで共通の性能モデルfを推定する場合には、上記の式(1)のfjをfに、Kjを全てのKjの和集合に読み替えればよい。 When estimating a performance model f common to all periods P 1 to P J , f j in the above formula (1) should be replaced with f, and K j should be replaced with the union of all K j .
次に、性能変化検知処理部110の分布算出部113は、上記のステップS102で推定された性能モデルを用いて、期間毎に、標準条件における性能値の分布を算出する(ステップS103)。ここで、期間Pjにおける状態量ベクトルxkと性能モデルfjとから得られる性能推定値fj(xk)は、状態量ベクトルxkでの性能の期待値(平均値)と見做すことができる。一方で、実際の性能値ykは期待値fj(xk)からのばらつき(統計的なばらつき)を持った結果として得られたデータであるため、そのばらつき(つまり、期待値からの外れ度合い)はyk-fj(xk)として表すことができる。
Next, the
また、標準条件をx0とすると、標準条件x0での性能の期待値はfj(x0)で表される。一方で、標準条件x0での実際の性能値y0のばらつきは、例えば、次のように表すことができる。すなわち、状態量が変化してもそれに対応する性能値の分布(ばらつき)は一定であると仮定すると、各性能値ykと性能推定値fj(xk)との差yk-fj(xk)が、標準条件x0での実際の性能の分布(ばらつき)に従っていると考えられる。このため、期間Pjにおける標準条件x0での実際の性能値は、標準条件x0での性能の期待値はfj(x0)に対して、期間Pjにおける性能値の分布に対応する量yk-fj(xk)をそれぞれ加算することで得ることができる。 Moreover, when the standard condition is x0 , the expected value of the performance under the standard condition x0 is expressed as fj ( x0 ). On the other hand, the variation of the actual performance value y0 under the standard condition x0 can be expressed as follows, for example. That is, if it is assumed that the distribution (variation) of the corresponding performance value is constant even if the state quantity changes, the difference yk - fj ( xk ) between each performance value yk and the performance estimate value fj ( xk ) is considered to follow the distribution (variation) of the actual performance under the standard condition x0 . Therefore, the actual performance value under the standard condition x0 in the period Pj can be obtained by adding the amount yk - fj ( xk ) corresponding to the distribution of the performance value in the period Pj to the expected value of the performance under the standard condition x0 , fj ( x0 ).
以上により、分布算出部113は、期間Pjにおける標準条件x0での実際の性能値の分布を、{y0k=fj(x0)+yk-fj(xk)|k∈Kj}と算出することができる。
From the above, the
次に、性能変化検知処理部110の統計検定部114は、上記のステップS103で算出された期間毎の標準条件x0での性能値の分布を用いて、互いに隣り或る期間の間(つまり、期間Pjと期間Pj+1との間)で統計検定を行う(ステップS104)。ここで、以降では、期間Pjにおける標準条件x0での性能値の分布をYj={yk
(j)|k∈Kj}、期間Pj+1における標準条件x0での性能値の分布をYj+1={yk
(j+1)|k∈Kj+1}と表す。また、yk
(j)の平均値をμj、yk
(j+1)の平均値をμj+1、yk
(j)の標準偏差をsj、yk
(j+1)の標準偏差をsj+1、Kjの要素数をNj、Kj+1の要素数をNj+1と表す。
Next, the
このとき、統計検定部114は、2群の母平均の差の検定を行うことで、YjとYj+1との間に有意差が存在するか否かを検定する。なお、帰無仮説は「2群の母平均には差がない」、対立仮説は「2群の母平均には差がある」とする。
At this time, the
例えば、母分散が既知の場合には、統計検定部114は、正規分布を用いて有意差が存在するか否かを検定することができる。すなわち、統計検定部114は、まず、統計量uを以下の式(2)により算出する。
For example, when the population variance is known, the
また、例えば、母分散が未知の場合には、統計検定部114は、t検定により有意差が存在するか否かを検定することができる。すなわち、統計検定部114は、まず、tを以下の式(3)により算出する。
For example, when the population variance is unknown, the
続いて、性能変化検知処理部110の変化検知部115は、上記のステップS104でYjとYj+1との間に有意差が存在するとされた場合には、期間Pjと期間Pj+1と間で性能が変化したと検知する(ステップS105)。なお、この検知結果は、例えば、性能変化検知装置10のディスプレイ等に表示されてもよいし、性能変化検知装置10と通信ネットワークを介して接続される端末装置等に通知されてもよい。
Next, if it is determined in step S104 that there is a significant difference between Yj and Yj +1 , the
ここで、上記の式(2)及び(3)では分子を絶対値としたが、例えば、この分子部分をμj-μj+1に置き換えることで、YjとYj+1との間に有意差が存在する場合に期間Pjに対して期間Pj+1で性能が低下したことを検知することができる。一方で、例えば、当該分子部分をμj+1-μjに置き換えることで、YjとYj+1との間に有意差が存在する場合に期間Pjに対して期間Pj+1で性能が向上したことを検知することができる。したがって、例えば、変化検知部115は、期間Pjに対して期間Pj+1で性能が低下した場合のみディスプレイに表示したり、通信ネットワークを介して接続される端末装置に通知したりしてもよい。
Here, in the above formulas (2) and (3), the numerator is an absolute value, but by replacing this numerator with μ j -μ j+1 , for example, it is possible to detect that performance has deteriorated in period P j+1 compared to period P j when there is a significant difference between Y j and Y j+1 . On the other hand, by replacing the numerator with μ j+1 -μ j , for example, it is possible to detect that performance has improved in period P j+1 compared to period P j when there is a significant difference between Y j and Y j+1 . Therefore, for example, the
以上のように、本実施形態に係る性能変化検知装置10は、状態データ及び性能データ(つまり、複数のサンプルの集合と、これらのサンプルが得られたときの性能値の集合)を用いて、標準条件における対象設備の性能値の分布を算出した上で、異なる期間の間で当該分布の有意差を検定することで、性能の変化を検知することができる。特に、本実施形態に係る性能変化検知装置10は、標準条件における対象設備の性能値の分布を算出することで内的要因・外的要因を排除した性能を捉えることが可能になると共に、異なる期間の間における性能の分布の有意差を定量的かつ自動的に捉えることができる。これにより、迅速に性能の変化を検知することができるため、例えば、性能の変化に伴う対象設備の保守点検や修理等の各種対応を迅速に行うことが可能となる。
As described above, the performance
<実施例>
以降では、実施例として、本実施形態に係る性能変化検知装置10により或るプラントの性能変化を検知する場合について説明する。本実施例では、状態変数として温度が含まれる1次元の状態データを用いる。また、2年分の状態データが得られているものとして、期間は1年単位で設定する。
<Example>
In the following, as an example, a case where a performance change of a certain plant is detected by the performance
実施例で用いる状態データ及び性能データを図4(a)に模式的に示す。図4(a)に示すように、性能値yは温度xに影響を受け、温度が高いときには性能が低くなり、温度が低いときには性能が高くなる、という傾向がある。また、図4(a)に示す状態データに含まれる状態量(温度x)と、この状態量に対応する性能値yとで示される点をプロットした分布図を図4(b)に示す。図4(b)に示すように、性能値yと温度xとの間には負の相関があることがわかる。 The state data and performance data used in the embodiment are shown in Fig. 4(a). As shown in Fig. 4(a), the performance value y is affected by the temperature x, and there is a tendency for the performance to be low when the temperature is high and high when the temperature is low. Fig. 4(b) shows a distribution diagram in which the state quantity (temperature x) included in the state data shown in Fig. 4(a) and the points indicated by the performance value y corresponding to this state quantity are plotted. As shown in Fig. 4(b), it can be seen that there is a negative correlation between the performance value y and the temperature x.
したがって、本実施例では、性能モデルとして、全ての期間(つまり、2012年の期間と2013年の期間)、で共通に温度から性能値を推定する関数y=ax+bを推定するものとする。 Therefore, in this embodiment, the performance model is estimated using the function y = ax + b, which estimates the performance value from temperature in common for all periods (i.e., the 2012 period and the 2013 period).
このとき、本実施形態に係る性能変化検知装置10によって上記のステップS101~ステップS103を実行し、標準条件x0での性能値の分布を算出した結果を図4(c)に示す。なお、標準条件としては、x0=15℃とした。
At this time, the above steps S101 to S103 were executed by the performance
そして、本実施形態に係る性能変化検知装置10によって上記のステップS104を実行すると、上記の式(2)により算出された統計量はu=3.8となる。したがって、u(5)=1.960と比較することで有意差があることがわかり、上記のステップS105で2012年の期間と2013年の期間との間で性能変化が発生していることを検知することができる。
When step S104 is executed by the performance
なお、図4(c)に示すように、標準条件での性能値の分布は2012年の期間と2013年の期間とで大きく異なっていないため、例えば、目視により性能の変化を捉えることは困難である。これに対して、本実施形態に係る性能変化検知装置10によれば、上述したように性能の変化を捉えることが可能となる。
As shown in FIG. 4(c), the distribution of performance values under standard conditions does not differ significantly between the
<ハードウェア構成>
最後に、本実施形態に係る性能変化検知装置10のハードウェア構成について、図5を参照しながら説明する。図5は、本実施形態に係る性能変化検知装置10のハードウェア構成の一例を示す図である。
<Hardware Configuration>
Finally, the hardware configuration of the performance
図5に示すように、本実施形態に係る性能変化検知装置10は、入力装置201と、表示装置202と、外部I/F203と、通信I/F204と、ROM(Read Only Memory)205と、RAM(Random Access Memory)206と、プロセッサ207と、補助記憶装置208とを有する。これら各ハードウェアは、バス209により相互に通信可能に接続されている。
As shown in FIG. 5, the performance
入力装置201は、例えば各種ボタンやタッチパネル、キーボード、マウス等であり、性能変化検知装置10に対して各種操作を入力するのに用いられる。表示装置202は、例えばディスプレイ等であり、性能変化検知装置10の処理結果等を表示する。なお、性能変化検知装置10は、入力装置201及び表示装置202のうちの少なくとも一方を有していなくてもよい。
The
外部I/F203は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、記録媒体203a等がある。性能変化検知装置10は、外部I/F203を介して、記録媒体203a等の読み取りや書き込みを行うことができる。記録媒体203aには、例えば、SDメモリカード(SD memory card)やUSBメモリ、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)等がある。なお、性能変化検知処理部110を実現する1以上のプログラムは、記録媒体203aに格納されていてもよい。
The external I/
通信I/F204は、性能変化検知装置10を通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。性能変化検知装置10は、通信I/F204を介して、他の装置や機器等とデータ通信を行うことができる。なお、性能変化検知処理部110を実現する1以上のプログラムは、通信I/F204を介して、所定のサーバ等から取得(ダウンロード)されてもよい。
The communication I/
ROM205は、電源を切ってもデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリである。RAM206は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリである。
プロセッサ207は、例えばCPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等であり、ROM205や補助記憶装置208等からプログラムやデータをRAM206上に読み出して各種処理を実行する演算装置である。性能変化検知処理部110は、例えば、補助記憶装置208等に格納されている1以上のプログラムがプロセッサ207に実行させる処理により実現される。
The
補助記憶装置208は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等であり、プログラムやデータを格納している不揮発性のメモリである。記憶部120は、例えば補助記憶装置208等を用いて実現される。ただし、記憶部120は、例えば、性能変化検知装置10と通信ネットワークと介して接続される記憶装置等を用いて実現されてもよい。
The
本実施形態に係る性能変化検知装置10は、図5に示すハードウェア構成を有することにより、上述した各種処理を実現することができる。なお、図5に示すハードウェア構成は一例であって、性能変化検知装置10は、他のハードウェア構成を有していてもよい。例えば、性能変化検知装置10は、複数のプロセッサ207を有していてもよいし、複数の補助記憶装置208や複数のROM205、複数のRAM206等を有していてもよい。
The performance
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更等が可能である。 The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments above, and various modifications and variations are possible without departing from the scope of the claims.
10 性能変化検知装置
110 性能変化検知処理部
111 入力部
112 モデル推定部
113 分布算出部
114 統計検定部
115 変化検知部
120 記憶部
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記推定手段により推定されたモデルと前記状態データと前記性能データとを用いて、所定の期間毎に、所定の標準条件における前記対象の性能値の分布を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記期間毎の分布を用いて、前記性能の変化を検知する検知手段と、
を有し、
前記性能値は、前記対象への入力に対する出力の比率を表す値であり、
前記検知手段は、
前記性能の変化が検知された場合は前記性能が低下したこと又は前記性能が向上したことを更に検知し、前記性能の変化が検知されなかった場合は前記性能が変化していないことを検知する、性能変化検知装置。 an estimation means for estimating a model representing a relationship between a state quantity and a performance value, using state data including a state quantity of an object whose change in performance is to be detected and performance data including a performance value of the object;
a calculation means for calculating a distribution of performance values of the target under predetermined standard conditions for each predetermined period of time using the model estimated by the estimation means, the state data, and the performance data ;
a detection means for detecting a change in the performance by using the distribution for each period calculated by the calculation means;
having
The performance value is a value representing a ratio of an output to an input to the target,
The detection means is
A performance change detection device that, when a change in the performance is detected, further detects that the performance has deteriorated or improved, and, when no change in the performance is detected, detects that the performance has not changed.
互いに異なる期間の分布の間で統計的な検定を行って、前記分布の間に有意差が存在する場合に前記性能の変化を検知する、請求項1に記載の性能変化検知装置。 The detection means is
The performance change detection device according to claim 1 , further comprising: a statistical test being performed between distributions for different periods, and a change in the performance is detected when a significant difference exists between the distributions.
前記分布の分散が既知か否かに応じて、正規分布による検定又はt検定のいずれかにより前記分布の間に有意差が存在するか否かを検定する、請求項2又は3に記載の性能変化検知装置。 The detection means is
4. The performance change detection device according to claim 2, further comprising: a test for a normal distribution or a t-test to determine whether or not a significant difference exists between the distributions, depending on whether the variance of the distributions is known.
前記対象の状態量がサンプリングされたサンプリングタイミング毎に、前記標準条件が表す状態量から前記モデルによって推定される第1の性能推定値に対して、同一のサンプリングタイミングでサンプリングされた1以上の前記状態量から前記モデルによって推定される第2の性能推定値と1以上の前記状態量に対応する前記性能値との差を加算することで、前記性能値の分布を算出する、請求項1乃至4の何れか一項に記載の性能変化検知装置。 The calculation means is
5. The performance change detection device according to claim 1, wherein a distribution of the performance values is calculated by adding, for each sampling timing at which the state quantity of the target is sampled, a difference between a first performance estimate value estimated by the model from the state quantity represented by the standard condition, and a second performance estimate value estimated by the model from one or more state quantities sampled at the same sampling timing, and the performance value corresponding to one or more state quantities.
前記推定手順で推定されたモデルと前記状態データと前記性能データとを用いて、所定の期間毎に、所定の標準条件における前記対象の性能値の分布を算出する算出手順と、
前記算出手順で算出された前記期間毎の分布を用いて、前記性能の変化を検知する検知手順と、
をコンピュータが実行し、
前記性能値は、前記対象への入力に対する出力の比率を表す値であり、
前記検知手順は、
前記性能の変化が検知された場合は前記性能が低下したこと又は前記性能が向上したことを更に検知し、前記性能の変化が検知されなかった場合は前記性能が変化していないことを検知する、性能変化検知方法。 an estimation procedure for estimating a model expressing a relationship between a state quantity and a performance value of an object for which a change in performance is to be detected, using state data including a state quantity of the object and performance data including a performance value of the object;
a calculation step of calculating a distribution of performance values of the target under predetermined standard conditions for each predetermined period of time using the model estimated in the estimation step, the state data, and the performance data ;
a detection step of detecting a change in the performance by using the distribution for each period calculated in the calculation step;
The computer executes
The performance value is a value representing a ratio of an output to an input to the target,
The detection step includes:
A performance change detection method, further detecting that the performance has deteriorated or improved when a change in the performance is detected, and detecting that the performance has not changed when no change in the performance is detected.
前記推定手順で推定されたモデルと前記状態データと前記性能データとを用いて、所定の期間毎に、所定の標準条件における前記対象の性能値の分布を算出する算出手順と、
前記算出手順で算出された前記期間毎の分布を用いて、前記性能の変化を検知する検知手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記性能値は、前記対象への入力に対する出力の比率を表す値であり、
前記検知手順は、
前記性能の変化が検知された場合は前記性能が低下したこと又は前記性能が向上したことを更に検知し、前記性能の変化が検知されなかった場合は前記性能が変化していないことを検知する、プログラム。 an estimation procedure for estimating a model expressing a relationship between a state quantity and a performance value of an object for which a change in performance is to be detected, using state data including a state quantity of the object and performance data including a performance value of the object;
a calculation step of calculating a distribution of performance values of the target under predetermined standard conditions for each predetermined period of time using the model estimated in the estimation step, the state data, and the performance data ;
a detection step of detecting a change in the performance by using the distribution for each period calculated in the calculation step;
Run the following on your computer:
The performance value is a value representing a ratio of an output to an input to the target,
The detection step includes:
If a change in performance is detected, the program further detects that the performance has decreased or improved, and if no change in performance is detected, the program detects that the performance has not changed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019189362A JP7467876B2 (en) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | PERFORMANCE CHANGE DETECTION DEVICE, PERFORMANCE CHANGE DETECTION METHOD, AND PROGRAM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019189362A JP7467876B2 (en) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | PERFORMANCE CHANGE DETECTION DEVICE, PERFORMANCE CHANGE DETECTION METHOD, AND PROGRAM |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021064247A JP2021064247A (en) | 2021-04-22 |
JP7467876B2 true JP7467876B2 (en) | 2024-04-16 |
Family
ID=75486320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019189362A Active JP7467876B2 (en) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | PERFORMANCE CHANGE DETECTION DEVICE, PERFORMANCE CHANGE DETECTION METHOD, AND PROGRAM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7467876B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007107446A (en) | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | Performance diagnosis method and diagnosis system for gas turbine |
JP2007192138A (en) | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and device for monitoring anomaly in gas turbine |
-
2019
- 2019-10-16 JP JP2019189362A patent/JP7467876B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007107446A (en) | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | Performance diagnosis method and diagnosis system for gas turbine |
JP2007192138A (en) | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and device for monitoring anomaly in gas turbine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021064247A (en) | 2021-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhao et al. | Step-wise sequential phase partition (SSPP) algorithm based statistical modeling and online process monitoring | |
Hao et al. | A data-driven multiplicative fault diagnosis approach for automation processes | |
Baraldi et al. | Robust signal reconstruction for condition monitoring of industrial components via a modified Auto Associative Kernel Regression method | |
CN111459700A (en) | Method and apparatus for diagnosing device failure, diagnostic device, and storage medium | |
Zhao et al. | Comprehensive subspace decomposition with analysis of between-mode relative changes for multimode process monitoring | |
Li et al. | False alarm reducing in PCA method for sensor fault detection in a nuclear power plant | |
US20230213926A1 (en) | Abnormal irregularity cause identifying device, abnormal irregularity cause identifying method, and abnormal irregularity cause identifying program | |
US20230213924A1 (en) | Abnormal irregularity cause identifying device, abnormal irregularity cause identifying method, and abnormal irregularity cause identifying program | |
Guevara et al. | Process capability analysis for nonlinear profiles using depth functions | |
JPWO2019239542A1 (en) | Abnormality detection device, abnormality detection method, and abnormality detection program | |
JP2020027342A (en) | Information processing apparatus, monitoring device and information processing method | |
Zhao et al. | A multiple-time-region (MTR)-based fault subspace decomposition and reconstruction modeling strategy for online fault diagnosis | |
JP2019016039A (en) | Method for diagnosing abnormal state of process and abnormal state diagnosis apparatus | |
CN113988325A (en) | Power system fault early warning method and device, terminal equipment and storage medium | |
CN111400850A (en) | Equipment fault analysis method, device, equipment and storage medium | |
Zhao et al. | Reconstruction based fault diagnosis using concurrent phase partition and analysis of relative changes for multiphase batch processes with limited fault batches | |
EP4160341A1 (en) | Abnormal modulation cause identifying device, abnormal modulation cause identifying method, and abnormal modulation cause identifying program | |
US9791352B2 (en) | Automated prognostics systems and methods | |
JP7467876B2 (en) | PERFORMANCE CHANGE DETECTION DEVICE, PERFORMANCE CHANGE DETECTION METHOD, AND PROGRAM | |
Aremu et al. | Kullback-leibler divergence constructed health indicator for data-driven predictive maintenance of multi-sensor systems | |
JP7230371B2 (en) | Abnormality detection device, abnormality detection method, abnormality detection program and abnormality detection system | |
JP7281708B2 (en) | Manufacturing condition calculation device, manufacturing condition calculation method, and manufacturing condition calculation program for identifying equipment that contributes to the generation of defective products | |
CN113887676A (en) | Equipment fault early warning method, device, equipment, medium and computer program product | |
Faghraoui et al. | Data-driven causality digraph modeling of large-scale complex system based on transfer entropy | |
US20230205194A1 (en) | Abnormal irregularity cause display device, abnormal irregularity cause display method, and abnormal irregularity cause display program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220913 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230731 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230912 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240110 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240305 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240318 |