JP2018139085A - Method, device, system, and program for abnormality prediction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異常予測方法、異常予測装置、異常予測システムおよび異常予測プログラムに関する。 The present invention relates to an abnormality prediction method, an abnormality prediction device, an abnormality prediction system, and an abnormality prediction program.
従来、工場、プラント等のセンサ等のプロセスデータを用いた異常の予測に関連する技術として、とくに、センサ異常値の定義が明確でなく、閾値などで異常を検知するのが困難である場合に、過去に収集したプロセスデータに基づいて異常を予測、または検知する方法が提案されている。 Conventionally, as a technology related to the prediction of abnormalities using process data from sensors in factories, plants, etc., especially when the definition of sensor abnormal values is not clear and it is difficult to detect abnormalities with thresholds etc. A method for predicting or detecting an abnormality based on process data collected in the past has been proposed.
一般的に、多変量時系列データとして表現されるプロセスデータを一定時間の窓で切り取り、演算を行うことで異常の発生の判断に関連する値を算出する。具体的な手法として、過去のデータを用いて、現在の状態を表現する計算モデル、または、現在(または未来)のプロセスデータそのものを算出する計算モデルを学習し、新たに収集されたデータに対して計算モデルを適用して得られた評価値と実際に測定された値とのかい離が大きい場合に異常発生とみなす。 Generally, process data expressed as multivariate time-series data is cut out by a window of a predetermined time, and a value related to determination of occurrence of abnormality is calculated by performing an operation. As a specific method, a past model is used to learn a calculation model that expresses the current state or a calculation model that calculates the current (or future) process data itself. If the difference between the evaluation value obtained by applying the calculation model and the actually measured value is large, it is considered that an abnormality has occurred.
現在の状態を表現する計算モデルを用いた手法としては、過去のデータの各時点と、現在収集されたデータの違いを表す「距離」関数を定義し、距離が閾値を超えた場合に異常とみなす方法や、過去のデータを用いて、正常時にデータが存在すべき「部分空間」を定義し、新たに収集されたデータから計算された「部分空間」とのかい離を見ることで異常を判別する方法などがある。 As a method using a calculation model that represents the current state, we define a `` distance '' function that represents the difference between each point in the past data and the currently collected data, and if the distance exceeds the threshold, Define the “subspace” where the data should exist in the normal state using the method to be considered and past data, and determine the anomaly by looking at the separation from the “subspace” calculated from the newly collected data There are ways to do it.
これに対して、教師つき学習アルゴリズムを使い、予測を行う計算モデルを作成する方法として、過去の一定時間のデータを入力として、現在のデータを算出する計算式をVARモデル(ベクトル自己回帰モデル)などを用いて学習し、予測値と実際の値のかい離をみることで異常を判別する方法もある。 On the other hand, as a method of creating a calculation model that performs prediction using a supervised learning algorithm, the calculation formula for calculating the current data using the past data for a certain time as an input is a VAR model (vector autoregressive model) There is also a method of discriminating an abnormality by learning using a method, etc., and checking the difference between the predicted value and the actual value.
上記したように、従来の手法では、現在収集されたデータを用いて異常を検知するため、未来に異常が発生するかどうかの予測を行うことはできないという課題があった。例えば、従来の異常検知の手法は、過去のデータを用いて、現在の状態を表現する計算モデル、または、現在のプロセスデータそのものを算出する計算モデルを学習し、新たに収集されたデータに対して計算モデルを適用して得られた評価値と実際に測定された値とのかい離が大きい場合に異常発生とみなす方法が使われているが、将来の異常を予測することができないという課題があった。 As described above, in the conventional method, since an abnormality is detected using currently collected data, there is a problem that it is impossible to predict whether an abnormality will occur in the future. For example, the conventional anomaly detection method uses a past data to learn a calculation model that expresses the current state or a calculation model that calculates the current process data itself. However, there is a problem that it is impossible to predict future abnormalities when the deviation between the evaluation value obtained by applying the calculation model and the actually measured value is large. there were.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の異常予測方法は、異常予測装置によって実行される異常予測方法であって、監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータから、所定の時間幅である第一の時間幅に含まれるプロセスデータを抽出する抽出工程と、前記抽出工程によって抽出されたプロセスデータを入力として、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出工程と、前記フレーム異常評価値算出工程によって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出工程とを含んだことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the abnormality prediction method of the present invention is an abnormality prediction method executed by an abnormality prediction device, and includes time-series data collected by a sensor of a monitoring target facility. An extraction process for extracting process data included in a first time width that is a predetermined time width from a certain process data, and the process data extracted by the extraction process are input to predict an abnormality of the monitoring target equipment A frame abnormality evaluation value calculating step for calculating a frame abnormality evaluation value that is an intermediate evaluation value representing the probability of occurrence of an abnormality for a time point after a predetermined time from a predetermined time point using the learning model for Based on the plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculation step, the difference at a time point after a predetermined time from the predetermined time point. There wherein the containing and abnormal predictive evaluation value calculating step of calculating a final evaluation abnormalities predictive evaluation value is representative of the likelihood that occur.
また、本発明の異常予測装置は、監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータから、所定の時間幅である第一の時間幅に含まれるプロセスデータを抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出されたプロセスデータを入力として、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出手段と、前記フレーム異常評価値算出手段によって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出手段とを有することを特徴とする。 Further, the abnormality prediction apparatus of the present invention is an extraction unit that extracts process data included in a first time width that is a predetermined time width from process data that is time-series data collected by a sensor of a monitoring target facility. And, using the process data extracted by the extraction means as an input, using a learning model for predicting the abnormality of the monitored equipment, the probability that an abnormality will occur at a time point after a predetermined time from a predetermined time point A frame abnormality evaluation value calculating unit that calculates a frame abnormality evaluation value that is an intermediate evaluation value to be expressed, and a plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculating unit. Abnormal prediction evaluation value calculation that calculates an abnormal prediction evaluation value that is the final evaluation value that represents the probability that an abnormality will occur at the time point And having a stage.
また、本発明の異常予測システムは、異常予測装置とパラメータ学習装置とがネットワークを介して接続されている異常予測システムであって、前記異常予測装置が、監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータと前記監視対象設備に異常が発生した時刻を示す異常発生時刻データとを前記パラメータ学習装置に送信し、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルのパラメータを前記パラメータ学習装置から受信する通信手段と、前記プロセスデータから、所定の時間幅である第一の時間幅に含まれるプロセスデータを抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出されたプロセスデータを入力として、前記学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出手段と、前記フレーム異常評価値算出手段によって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出手段とを有し、前記パラメータ学習装置が、前記プロセスデータと前記異常発生時刻データとを前記異常予測装置から受信する学習データ受信手段と、前記学習データ受信手段によって受信された前記プロセスデータおよび前記異常発生時刻データに基づいて、前記学習モデルのパラメータを、学習する学習手段と、前記学習手段によって学習された前記学習モデルのパラメータを前記異常予測装置へ送信するパラメータ送信手段とを有することを特徴とする。 The abnormality prediction system of the present invention is an abnormality prediction system in which an abnormality prediction device and a parameter learning device are connected via a network, and the abnormality prediction device is collected by a sensor of a monitoring target facility. Process data that is a series of data and abnormality occurrence time data indicating a time when an abnormality has occurred in the monitored facility are transmitted to the parameter learning device, and parameters of a learning model for predicting an abnormality in the monitored facility The communication means received from the parameter learning device, the extraction means for extracting process data included in the first time width which is a predetermined time width from the process data, and the process data extracted by the extraction means are input. Using the learning model, it is confirmed that an abnormality will occur at a time point after a predetermined time from a predetermined time point. A frame abnormality evaluation value calculating unit that calculates a frame abnormality evaluation value that is an intermediate evaluation value representing the likelihood, and the predetermined time point based on a plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculating unit. An abnormality prediction evaluation value calculation means for calculating an abnormality prediction evaluation value that is a final evaluation value representing the probability that an abnormality will occur at a time point after a predetermined time from the above, the parameter learning device, the process data and Learning data receiving means for receiving the abnormality occurrence time data from the abnormality prediction device; learning parameters of the learning model based on the process data and the abnormality occurrence time data received by the learning data receiving means; Learning means for learning, and parameters of the learning model learned by the learning means are used as the abnormality prediction device. And having a parameter transmission means for transmitting to.
また、本発明の異常予測プログラムは、監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータから、所定の時間幅である第一の時間幅に含まれるプロセスデータを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップによって抽出されたプロセスデータを入力として、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出ステップと、前記フレーム異常評価値算出ステップによって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 Further, the abnormality prediction program of the present invention is an extraction step for extracting process data included in a first time width that is a predetermined time width from process data that is time-series data collected by a sensor of a monitoring target facility. And, using the process data extracted in the extraction step as an input, using a learning model for predicting an abnormality of the monitored facility, the probability that an abnormality will occur at a time after a predetermined time from a predetermined time A frame abnormality evaluation value calculating step for calculating a frame abnormality evaluation value, which is an intermediate evaluation value to be expressed, and a plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculating step. Calculates the abnormal prediction evaluation value, which is the final evaluation value that represents the probability that an abnormality will occur at a later time point. Characterized in that to execute a that abnormal predicted evaluation value calculation step to the computer.
本発明によれば、未来に異常が発生するかどうかの予測を行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to predict whether or not an abnormality will occur in the future.
以下に、本願に係る異常予測方法、異常予測装置、異常予測システムおよび異常予測プログラムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本願に係る異常予測方法、異常予測装置、異常予測システムおよび異常予測プログラムが限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an abnormality prediction method, an abnormality prediction apparatus, an abnormality prediction system, and an abnormality prediction program according to the present application will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present embodiment does not limit the abnormality prediction method, abnormality prediction device, abnormality prediction system, and abnormality prediction program according to the present application.
[第1の実施形態]
以下の実施の形態では、第1の実施形態に係る異常予測装置10の構成、異常予測装置10の処理の流れを順に説明し、最後に第1の実施形態による効果を説明する。
[First Embodiment]
In the following embodiments, the configuration of the
[異常予測装置の構成]
まず、図1を用いて、異常予測装置10の構成を説明する。図1は、第1の実施形態に係る異常予測装置の構成例を示すブロック図である。異常予測装置10は、例えば、工場やプラントなどに設置されるセンサ等で連続的に収集される多変量時系列データであるプロセスデータを用いて、予め設定された一定時間後に異常が発生するか否かを推定し、異常が発生すると判断された場合に事前に警告を出力する。
[Abnormality prediction device configuration]
First, the configuration of the
図1に示すように、この異常予測装置10は、通信処理部11、異常予測部12、パラメータ学習部13および表示部14を有する。以下に異常予測装置10が有する各部の処理を説明する。
As illustrated in FIG. 1, the
通信処理部11は、工場やプラントなどに設置されるセンサとの間でやり取りする各種情報に関する通信を制御する。例えば、通信処理部11は、工場やプラントなどに設置されるセンサからプロセスデータを定期的に受信する。
The
また、異常予測部12は、プロセスデータおよび学習モデル(識別関数)を用いて、予め設定された一定時間後に異常が発生するか否かを予測する。異常予測部12は、プロセスデータ取得部12a、分析フレーム抽出部12b、フレーム異常評価値算出部12c、異常予測評価値算出部12d、プロセスデータバッファ12eおよびフレーム異常評価値バッファ12fを有する。
Further, the
プロセスデータ取得部12a、分析フレーム抽出部12b、フレーム異常評価値算出部12cおよび異常予測評価値算出部12dは、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)などの電子回路やASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路である。また、プロセスデータバッファ12eおよびフレーム異常評価値バッファ12fは、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子等の記憶装置である。
The process
プロセスデータ取得部12aは、監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータを取得する。具体的には、プロセスデータ取得部12aは、工場やプラントなどに設置されるセンサによって収集されたプロセスデータを定期的(例えば、1分ごと)に取得し、プロセスデータバッファ12eに格納する。ここでセンサが収集するデータとは、例えば、監視対象設備である工場、プラント内の装置や反応炉についての温度や圧力、音、振動等の各種データである。
The process
分析フレーム抽出部12bは、プロセスデータ取得部12aによって取得されたプロセスデータから、所定の時間幅Waである分析フレームに含まれるプロセスデータを抽出する。具体的には、分析フレーム抽出部12bは、所定の時点のプロセスデータを含む時間幅Waのフレーム分のプロセスデータをプロセスデータバッファ12eから抽出して読み出し、読み出したプロセスデータをフレーム異常評価値算出部12cに通知する。
The analysis
例えば、分析フレーム抽出部12bは、プロセスデータ取得部12aが1分毎にプロセスデータを取得し、時間幅Waが「5」である場合には、現時刻tに取得されたプロセスデータ、現時刻の1分前に取得されたプロセスデータ、現時刻の2分前に取得されたプロセスデータ、現時刻の3分前に取得されたプロセスデータ、現時刻の4分前に取得されたプロセスデータをプロセスデータバッファ12eから抽出して読み出す。
For example, in the analysis
プロセスデータバッファ12eは、プロセスデータ取得部12aによって取得されたプロセスデータを記憶する。プロセスデータバッファ12eには、プロセスデータとして、少なくとも、時間幅Waのフレーム分の最新のプロセスデータが格納されている。
The
フレーム異常評価値算出部12cは、分析フレーム抽出部12bによって抽出されたプロセスデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出する。なお、所定の時点とは、現時点であってもよいし、現時点から10秒前等の予め設定された時点であってもよい。また、フレーム異常評価値算出部12cは、学習モデルとして、ニューラルネットワークを用いて、フレーム異常評価値を算出する。なお、学習モデルは、ニューラルネットワークに限定されるものではなく、ロジスティック回帰、サポートベクトルマシン、判別分析、ディープニューラルネットワークなどの機械学習アルゴリズムを適用したものでもよい。
The frame abnormality evaluation
具体的には、フレーム異常評価値算出部12cは、分析フレーム抽出部12bから抽出されたプロセスデータを受信する。そして、フレーム異常評価値算出部12cは、受信したプロセスデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、現時刻tから所定時間後の時点について、フレーム異常評価値を算出し、フレーム異常評価値バッファ12fに格納する。なお、フレーム異常評価値とは、例えば、監視対象設備の異常が発生する確率値であって、「0」〜「1」で表現される数値であってもよい。この場合には、例えば、ある時点において監視対象設備の異常が発生する確率が「40%」と予測された場合には、フレーム異常評価値が「0.4」となる。また、フレーム異常評価値はこれに限定されるものではなく、例えば、監視対象設備の異常が発生する可能性が一定以上存在するか否かを示す値として、「0」または「1」のいずれかで表現される数値であってもよい。また、異常の指標となる特定のセンサ値などの時系列データがある場合は、この特定の時系列データ自体をフレーム異常評価値とみなすことも可能である。
Specifically, the frame abnormality evaluation
例えば、フレーム異常評価値算出部12cは、プロセスデータ取得部12aが1分毎にプロセスデータを取得し、時間幅Waが「5」であり、時間幅Wbが「7」である場合には、分析フレーム抽出部12bによって抽出された時間幅Wa「5」のプロセスデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、現時刻から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出する。
For example, when the process
異常予測評価値算出部12dは、フレーム異常評価値算出部12cによって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する。例えば、所定の時点から所定時間後の時点を時点t+Nとした場合に、異常予測評価値算出部12dは、該所定時間後の時点t+Nを含み、該所定時間後の時点t+Nからさかのぼり時間幅Wbに含まれる時点のデータに基づいて、該所定時間後の時点t+Nにおいて異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する。具体的には、異常予測評価値算出部12dは、フレーム異常評価値バッファ12fからフレーム異常評価値を読み出し、該フレーム異常評価値に基づいて、現時刻tから所定時間後t+Nの時点における異常予測評価値を算出し、異常判定部14aおよびチャート表示部14bに通知する。
The abnormality prediction evaluation
例えば、異常予測評価値算出部12dは、異常予測評価値の算出方法として、複数のフレーム異常評価値の平均値を異常予測評価値として算出する。また、異常予測評価値算出部12dは、異常予測評価値の算出方法として、単純に複数のフレーム異常評価値の平均値を算出する方法に限定されるものではなく、例えば、各フレーム異常評価値に重み付けを行ったりする等、種々の方法を用いて算出するようにしてもよい。
For example, the abnormality prediction evaluation
フレーム異常評価値バッファ12fは、フレーム異常評価値算出部12cによって算出されたフレーム異常評価値を記憶する。なお、フレーム異常評価値バッファ12fには、フレーム異常評価値として、少なくとも、時間幅Wbのフレーム分の最新のフレーム異常評価値が格納されている。
The frame abnormality
ここで、図2を用いて、異常予測部12によって実行される一連の異常予測評価値算出処理を説明する。図2は、異常予測部によって実行される異常予測評価値算出処理を説明する図である。図2における(A)は、センサから取得されたプロセスデータを項目x1t〜xntごとにプロットを示したものであり、異常予測評価値が算出されるたびに時間幅Waをもつ分析フレームが移動幅L分だけ移動する。
Here, a series of abnormality prediction evaluation value calculation processing executed by the
図2の(A)、(B)に例示するように、例えば、プロセスデータ取得部12aが1分毎にプロセスデータを取得し、時間幅Waが「5」であり、時間幅Wbが「7」であるものとする。この場合には、フレーム異常評価値算出部12cは、時間幅Wa「5」分のプロセスデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、現時刻tから所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出する。
As illustrated in FIGS. 2A and 2B, for example, the process
そして、図2の(B)、(C)に例示するように、例えば、異常予測評価値算出部12dは、複数の時点「t+N」〜「t+N−6」における各フレーム異常評価値の平均値を、現時刻tから所定時間後の時点「t+N」の異常予測評価値として算出する。例えば、異常予測評価値算出部12dは、「t+N」〜「t+N−4」の各フレーム異常評価値が「0.2」、「t+N−5」のフレーム異常評価値が「0.5」、「t+N−6」のフレーム異常評価値が「0.6」である場合には、各フレーム異常評価値の平均値「0.3」を、現時刻tから所定時間後の時点「t+N」の異常予測評価値として算出する。なお、図2の(C)の下部に示すグラフは、異常予測評価値をプロットしたものであり、値が大きくなっている部分が異常と予測された時間帯を表している。
Then, as illustrated in (B) and (C) of FIG. 2, for example, the abnormality prediction evaluation
図1の説明に戻って、パラメータ学習部13は、学習モデルのパラメータを、監視対象設備に異常が発生した時刻を示す異常発生時刻データおよびプロセスデータに基づいて、学習する。パラメータ学習部13は、学習データ蓄積部13a、学習データ抽出部13b、フレーム異常評価値関数学習部13c、学習用プロセスデータ記憶部13dおよびフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部13eを有する。
Returning to the description of FIG. 1, the
学習データ蓄積部13aは、監視対象設備のセンサや外部の装置等からプロセスデータおよび異常発生時刻データを取得し、取得したプロセスデータおよび異常発生時刻データを学習用プロセスデータ記憶部13dに格納する。また、学習データ蓄積部13aは、特定のセンサ値などの時系列データをフレーム異常評価値として使用する場合は、この時系列データを学習用プロセスデータ記憶部13dに格納する。
The learning
学習データ抽出部13bは、学習用プロセスデータ記憶部13dから異常発生時刻データを読み出すとともに、異常発生時のプロセスデータのデータ量と正常時のプロセスデータのデータ量との比率が所定の比率となるように、学習用プロセスデータ記憶部13dからプロセスデータを抽出して読み出し、異常発生時刻データおよびプロセスデータをフレーム異常評価値関数学習部13cに通知する。
The learning
つまり、例えば、正常時のプロセスデータのデータ量が、異常発生時のプロセスデータのデータ量に比べて著しく多い場合には、識別関数の学習を適切に行えないため、学習データ抽出部13bは、異常発生時のプロセスデータのデータ量と正常時のプロセスデータのデータ量との比率が所定の比率となるように、学習用プロセスデータ記憶部13dからプロセスデータを抽出して読み出す。
That is, for example, when the data amount of the process data at the normal time is significantly larger than the data amount of the process data at the time of occurrence of the abnormality, the learning of the discriminant function cannot be performed appropriately. The process data is extracted and read from the learning process
フレーム異常評価値関数学習部13cは、異常発生時刻データおよびプロセスデータに基づいて、監視対象設備の異常を予測するための識別関数のパラメータを学習し、学習した識別関数のパラメータをフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部13eに格納する。例えば、フレーム異常評価値関数学習部13cは、異常発生時刻データを正解ラベルとした機械学習を行う。なお、機械学習の手法は、既知の手法のいずれを用いてもよく、例えば、ニューラルネットワーク、ロジスティック回帰、サポートベクトルマシン、判別分析、ディープニューラルネットワークなどの機械学習アルゴリズムを適用する。また、フレーム異常評価値関数学習部13cは、特定のセンサ値などの時系列データをフレーム異常評価値として使用する場合は、この時系列データを目的変数、プロセスデータを説明変数とすることで、線形回帰、サポートベクトル回帰、ニューラルネットワークなどの既知の回帰アルゴリズムを適用してフレーム異常評価値関数を学習する。
The frame abnormality evaluation value
学習用プロセスデータ記憶部13dは、学習データ蓄積部13aによって取得されたプロセスデータと異常発生時刻データとを記憶する。フレーム異常評価値関数パラメータ記憶部13eは、フレーム異常評価値関数学習部13cによって学習された識別関数のパラメータを記憶する。
The learning process
表示部14は、異常予測評価値に基づき警告サインを出力したり、異常予測評価値の時系列データをチャート画面として出力したりする。表示部14は、異常判定部14aおよびチャート表示部14bを有する。
The
異常判定部14aは、異常予測評価値算出部12dによって算出された異常予測評価値が所定の閾値以上であるか否かを判定し、異常予測評価値が所定の閾値以上である場合には、異常発生に関する警告を出力する。例えば、異常判定部14aは、異常予測評価値が所定の閾値以上である場合には、警告サインとして、一定時間後に監視対象設備に異常が発生する可能性がある旨の警告メッセージを出力してもよいし、警告を報知する音を出力するようにしてもよい。
The
チャート表示部14bは、異常予測評価値算出部12dによって算出された異常予測評価値の時系列データをチャート画面として表示する。例えば、チャート表示部14bは、ユーザからの表示要求を受け付けると、異常予測評価値の時系列データをチャート画面として表示する。
The
ここで、図3を用いて、異常予測装置10によって実行される異常予測処理の概要を説明する図である。図3は、異常予測装置によって実行される異常予測処理の概要を説明する図である。
Here, it is a figure explaining the outline | summary of the abnormality prediction process performed by the
図3の(A)では、プラント内の反応炉や装置などにセンサや運転用の信号などを収集するデバイスが取り付けられ、一定時間毎にデータを収集していることを図示している。また、図3の(B)では、センサ等により収集されたプロセスデータを項目(プロセス)ごとにプロットしたものを図示しており、太枠で囲われた部分のデータを切り出し、一定時間後の異常を推定することを想定している。また、図3の(C)では、前述した、プロセスデータに基づき異常予測評価値を算出する異常予測部12を図示している。また、図3の(D)では、最終的に算出さる異常予測評価値をプロットしたものを図示しており、値が大きくなっている部分が異常と予測された時間帯を表している。また、図3の(E)では、図3の(C)に含まれる識別関数を学習するために使われる正解ラベル(異常発生時刻データ)を図示している。
FIG. 3A shows that a device that collects sensors and signals for operation is attached to a reaction furnace, an apparatus, and the like in the plant, and collects data at regular intervals. FIG. 3B shows a plot of the process data collected by the sensor or the like for each item (process). The data in the portion surrounded by a thick frame is cut out, and a certain time later. It is assumed that abnormalities are estimated. 3C illustrates the
図3(A)、(B)に示すように、プラント内の装置や反応炉等に設置されたセンサ等によって収集された時系列のデータであるプロセスデータを取得する。そして、図3の(C)、(D)に示すように、プロセスデータおよび識別関数を用いて、予め設定された一定時間後に異常が発生するか否かを予測する。また、パラメータ学習部13は、図3の(E)に例示する識別関数異常発生時刻データを正解ラベルとした機械学習を行う。
As shown in FIGS. 3A and 3B, process data, which is time-series data collected by a sensor or the like installed in an apparatus in a plant, a reaction furnace, or the like, is acquired. Then, as shown in (C) and (D) of FIG. 3, it is predicted whether or not an abnormality will occur after a predetermined time, using the process data and the identification function. The
[異常予測装置の処理手順]
次に、図4および図5を用いて、第1の実施形態に係る異常予測装置10による処理手順の例を説明する。図4は、第1の実施形態に係る異常予測装置における異常予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。図5は、第1の実施形態に係る異常予測装置における学習処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Processing procedure of abnormality prediction device]
Next, an example of a processing procedure performed by the
まず、図4を用いて、異常予測装置10による異常予測処理の流れを説明する。図4に例示するように、異常予測部12のプロセスデータ取得部12aが、プロセスデータを取得すると(ステップS101肯定)、プロセスデータ取得部12aによって取得されたプロセスデータから、所定の時間幅Waである分析フレームにおけるプロセスデータを抽出する(ステップS102)。
First, the flow of the abnormality prediction process performed by the
そして、フレーム異常評価値算出部12cは、分析フレーム抽出部12bによって抽出されたプロセスデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出する(ステップS103)。
Then, the frame abnormality evaluation
続いて、異常予測評価値算出部12dは、フレーム異常評価値算出部12cによって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、現時刻から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する(ステップS104)。
Subsequently, the abnormality prediction evaluation
その後、表示部14の異常判定部14aは、異常予測評価値算出部12dによって算出された異常予測評価値が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS105)。この結果、異常判定部14aは、異常予測評価値が所定の閾値未満である場合には(ステップS105否定)、そのまま処理を終了する。また、異常判定部14aは、異常予測評価値が所定の閾値以上である場合には(ステップS105肯定)、警告サインを出力する(ステップS106)。
Thereafter, the
次に、図5を用いて、異常予測装置10による学習処理の流れを説明する。図5に例示するように、パラメータ学習部13の学習データ蓄積部13aは、監視対象設備のセンサ等から学習データとして、プロセスデータまたは異常発生時刻データを取得すると(ステップS201肯定)、取得した学習データを学習用プロセスデータ記憶部13dに格納する(ステップS202)。そして、学習データ抽出部13bは、S101において異常発生時刻データを取得したか否かを判定する(ステップS203)。この結果、学習データ抽出部13bは、異常発生時刻データを取得していない場合には(ステップS203否定)、ステップS201に戻る。
Next, the flow of the learning process performed by the
また、学習データ抽出部13bは、異常発生時刻データを取得した場合には(ステップS203肯定)、異常発生時のプロセスデータのデータ量と正常時のプロセスデータのデータ量との比率が所定の比率となるように、学習用プロセスデータ記憶部13dからプロセスデータを抽出する(ステップS204)。
Further, when the learning
続いて、フレーム異常評価値関数学習部13cは、学習データ抽出部13bにより抽出されたプロセスデータおよび異常発生時刻データに基づいて、監視対象設備の異常を予測するための識別関数のパラメータを学習する(ステップS205)。そして、フレーム異常評価値関数学習部13cは、学習した識別関数のパラメータをフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部13eに格納する(ステップS206)。
Subsequently, the frame abnormality evaluation value
[第1の実施形態の効果]
第1の実施形態に係る異常予測装置10は、監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータを取得し、取得されたプロセスデータから、所定の時間幅Waである分析フレームに含まれるプロセスデータを抽出する。そして、異常予測装置10は、抽出されたプロセスデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出する。そして、異常予測装置10は、算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する。このため、異常予測装置10は、未来に異常が発生するかどうかの予測を行うことが可能である。
[Effect of the first embodiment]
The
例えば、異常予測装置10は、複数のフレーム異常評価値に基づいて、最終的な評価値である異常予測評価値を算出するので、連続する時刻において、ばらつきの多いフレーム異常評価値からノイズを除いて安定した出力を得るために、平滑化等の処理を行って、正確な異常予測評価値を算出し、予め設定された一定時間後に異常が発生するかどうかの予測を行うことが可能である。
For example, the
第1の実施形態に係る異常予測装置10は、異常予測評価値が所定の閾値以上であるか否かを判定し、異常予測評価値が所定の閾値以上である場合には、異常発生に関する警告を出力する。このため、異常予測装置10では、一定時間後に異常が発生することを予測して警告を出力することが可能となり、事前に異常を回避する等の対応が可能となる。
The
第1の実施形態に係る異常予測装置10は、異常予測評価値の時系列データをチャート画面として表示する。このため、異常予測装置10では、異常予測評価値の推移を確認することが可能であり、事前に異常を回避する等の対応が可能となる。
The
第1の実施形態に係る異常予測装置10は、学習モデルとして、ニューラルネットワークを用いて、フレーム異常評価値を算出する。このため、異常予測装置10では、既知のニューラルネットワークを利用して、フレーム異常評価値を適切に算出することが可能である。
The
第1の実施形態に係る異常予測装置10は、学習モデルのパラメータを、監視対象設備に異常が発生した時刻を示す異常発生時刻データおよびプロセスデータに基づいて、学習する。このため、異常予測装置10では、過去に収集したプロセスデータと異常発生時刻の情報とを用いて識別関数を学習することができ、監視対象設備の経時変化にも対応した異常の予測が可能となる。
The
[第2の実施形態]
上述した第1の実施形態では、異常予測装置10が異常予測部12とパラメータ学習部13とを有し、異常予測評価値を算出する処理と識別関数のパラメータを学習する処理とを行う場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、識別関数のパラメータを学習する処理を、通信回線を介したリモート環境で行うようにしてもよい。
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, the
そこで、以下では、第2の実施形態に係る異常予測装置10Aが、異常予測評価値を算出する処理を行い、通信回線を介したリモート環境におけるパラメータ学習装置20が識別関数のパラメータを学習する処理を行う場合について説明する。なお、第1の実施形態に係る異常予測装置10と同様の構成や処理については説明を省略する。
Therefore, in the following, the
まず、図6を用いて、第2の実施形態に係る異常予測システム100について説明する。図6は、第2の実施形態に係る異常予測システムの構成例を示すブロック図である。図6に示すように、異常予測システム100は、ローカル環境における異常予測装置10Aと、リモート環境におけるパラメータ学習装置20とを有する。また、異常予測システム100においては、ローカル環境における異常予測装置10Aと、リモート環境におけるパラメータ学習装置20とがネットワーク30を介して接続されている。
First, the
また、図6に示すように、第2の実施形態に係る異常予測装置10Aは、図1に示した第1の実施形態に係る異常予測装置10と比較して、パラメータ学習部13を有していないが、通信部15を有する点が異なる。
As shown in FIG. 6, the
通信部15は、プロセスデータと異常発生時刻データとをパラメータ学習装置20に送信し、監視対象設備の異常を予測するための学習モデルのパラメータをパラメータ学習装置20から受信する。通信部15は、プロセスデータ送受信部15a、プロセスデータ記憶部15b、パラメータ受信部15cおよびローカルフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部15dを有する。
The communication unit 15 transmits process data and abnormality occurrence time data to the
プロセスデータ送受信部15aは、監視対象設備のセンサ等からプロセスデータを受信した場合には、受信したプロセスデータをプロセスデータ記憶部15bに格納するとともに、パラメータ学習装置20に送信する。また、プロセスデータ送受信部15aは、外部の装置等から異常発生時刻データを受信した場合には、パラメータ学習装置20に送信する。プロセスデータ記憶部15bは、プロセスデータ送受信部15aが受信したプロセスデータを記憶する。
When the process data transmission / reception unit 15a receives process data from a sensor or the like of the monitoring target facility, the process data transmission / reception unit 15a stores the received process data in the process
パラメータ受信部15cは、パラメータ学習装置20によって学習された識別関数のパラメータを受信し、受信した識別関数のパラメータをローカルフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部15dに格納する。ローカルフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部15dは、パラメータ受信部15cが受信した識別関数のパラメータを記憶する。
The parameter receiving unit 15c receives the parameter of the discriminant function learned by the
フレーム異常評価値算出部12cは、ローカルフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部15dから識別関数のパラメータを読み出す。そして、フレーム異常評価値算出部12cは、第1の実施形態と同様に、分析フレーム抽出部12bによって抽出されたプロセスデータを入力として、識別関数を用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出する。
The frame abnormality evaluation
パラメータ学習装置20は、図1に示した第1の実施形態に係るパラメータ学習部13と比較して、学習データ蓄積部13aを有していないが、学習データ受信部13fおよびパラメータ送信部13gを有する点が異なる。学習データ受信部13fは、プロセスデータと異常発生時刻データとを異常予測装置10Aから受信する。学習データ受信部13fは、プロセスデータと異常発生時刻データとを受信すると、受信したプロセスデータおよび異常発生時刻データを学習用プロセスデータ記憶部13dに格納する。
The
パラメータ送信部13gは、フレーム異常評価値関数学習部13cによって学習された識別関数のパラメータを異常予測装置10Aへ送信する。具体的には、パラメータ送信部13gは、フレーム異常評価値関数パラメータ記憶部13eに記憶された識別関数のパラメータを読み出し、読み出した識別関数のパラメータを異常予測装置10Aに送信する。
The
[第2の実施形態の効果]
第2の実施形態に係る異常予測システム100では、異常予測装置10Aが、異常予測評価値を算出する処理を行い、通信回線を介したリモート環境におけるパラメータ学習装置20が識別関数のパラメータを学習する処理を行う。これにより、例えば、識別関数のパラメータの学習を、通信回線で接続された遠隔地にある性能の高い計算機で行うことが可能となり、精度の高い学習処理を行うことが可能である。また、例えば、異常が発生する機会が少なく、学習処理を行う頻度が少ないような場合に、ローカル環境の異常予測装置10Aではなくリモート環境の外部の装置に学習処理にやらせることが可能である。
[Effects of Second Embodiment]
In the
[第3の実施形態]
上述した第1の実施形態および第2の実施形態では、学習モデルのパラメータを学習する処理を行い、学習モデルのパラメータが更新されると、最新の学習のパラメータを適用した学習モデルを用いて異常予測評価値を算出する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、学習モデルのパラメータを学習する処理を行わずに、事前に学習済みの学習モデルを用いて異常予測評価値を算出するようにしてもよい。
[Third Embodiment]
In the first embodiment and the second embodiment described above, when the learning model parameter is processed and the learning model parameter is updated, an abnormality is detected using the learning model to which the latest learning parameter is applied. Although the case where the predicted evaluation value is calculated has been described, the present invention is not limited to this. For example, the abnormality prediction evaluation value may be calculated using a learning model that has been learned in advance without performing the process of learning the parameters of the learning model.
そこで、以下では、第3の実施形態に係る異常予測装置10Bが、事前に学習済みの学習モデルを用いて異常予測評価値を算出する場合について説明する。なお、第1の実施形態に係る異常予測装置10と同様の構成や処理については説明を省略する。
Therefore, hereinafter, a case will be described in which the
まず、図7を用いて、第3の実施形態に係る異常予測装置10Bの構成例について説明する。図7は、第3の実施形態に係る異常予測装置の構成例を示すブロック図である。図7に示すように、第3の実施形態に係る異常予測装置10Bは、図1に示した第1の実施形態に係る異常予測装置10と比較して、パラメータ学習部13を有しない点が異なる。
First, a configuration example of the
フレーム異常評価値算出部12cは、分析フレーム抽出部12bによって抽出されたプロセスデータを入力として、事前に学習された学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出する。
The frame abnormality evaluation
[第3の実施形態の効果]
第3の実施形態に係る異常予測装置10Bでは、事前に学習済みの学習モデルを用いて異常予測評価値を算出するので、処理負荷を抑えて、未来に異常が発生するかどうかの予測を行うことが可能である。
[Effect of the third embodiment]
In the
(システム構成等)
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
(System configuration etc.)
Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to that shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed or arbitrarily distributed in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or any part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.
また、本実施の形態において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。 In addition, among the processes described in this embodiment, all or part of the processes described as being automatically performed can be manually performed, or the processes described as being manually performed All or a part of the above can be automatically performed by a known method. In addition, the processing procedure, control procedure, specific name, and information including various data and parameters shown in the above-described document and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified.
(プログラム)
また、上記実施形態において説明した異常予測装置が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述したプログラムを作成することもできる。例えば、実施形態に係る異常予測装置10が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述した異常予測プログラムを作成することもできる。この場合、コンピュータが異常予測プログラムを実行することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、かかる異常予測プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された異常予測プログラムをコンピュータに読み込ませて実行することにより上記実施形態と同様の処理を実現してもよい。
(program)
It is also possible to create a program in which the processing executed by the abnormality prediction apparatus described in the above embodiment is described in a language that can be executed by a computer. For example, an abnormality prediction program in which processing executed by the
図8は、異常予測プログラムを実行するコンピュータを示す図である。図8に例示するように、コンピュータ1000は、例えば、メモリ1010と、CPU1020と、ハードディスクドライブインタフェース1030と、ディスクドライブインタフェース1040と、シリアルポートインタフェース1050と、ビデオアダプタ1060と、ネットワークインタフェース1070とを有し、これらの各部はバス1080によって接続される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a computer that executes an abnormality prediction program. As illustrated in FIG. 8, the
メモリ1010は、図8に例示するように、ROM(Read Only Memory)1011及びRAM1012を含む。ROM1011は、例えば、BIOS(Basic Input Output System)等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース1030は、図8に例示するように、ハードディスクドライブ1090に接続される。ディスクドライブインタフェース1040は、図8に例示するように、ディスクドライブ1100に接続される。例えば磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が、ディスクドライブ1100に挿入される。シリアルポートインタフェース1050は、図8に例示するように、例えばマウス1110、キーボード1120に接続される。ビデオアダプタ1060は、図8に例示するように、例えばディスプレイ1130に接続される。
The
ここで、図8に例示するように、ハードディスクドライブ1090は、例えば、OS1091、アプリケーションプログラム1092、プログラムモジュール1093、プログラムデータ1094を記憶する。すなわち、上記の異常予測プログラムは、コンピュータ1000によって実行される指令が記述されたプログラムモジュールとして、例えばハードディスクドライブ1090に記憶される。
Here, as illustrated in FIG. 8, the hard disk drive 1090 stores, for example, an
また、上記実施形態で説明した各種データは、プログラムデータとして、例えばメモリ1010やハードディスクドライブ1090に記憶される。そして、CPU1020が、メモリ1010やハードディスクドライブ1090に記憶されたプログラムモジュール1093やプログラムデータ1094を必要に応じてRAM1012に読み出し、各種処理手順を実行する。
In addition, various data described in the above embodiment is stored as program data in, for example, the
なお、異常予測プログラムに係るプログラムモジュール1093やプログラムデータ1094は、ハードディスクドライブ1090に記憶される場合に限られず、例えば着脱可能な記憶媒体に記憶され、ディスクドライブ等を介してCPU1020によって読み出されてもよい。あるいは、異常予測プログラムに係るプログラムモジュール1093やプログラムデータ1094は、ネットワーク(LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等)を介して接続された他のコンピュータに記憶され、ネットワークインタフェース1070を介してCPU1020によって読み出されてもよい。
The
上記の実施形態やその変形は、本願が開示する技術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ものである。 The above embodiments and modifications thereof are included in the invention disclosed in the claims and equivalents thereof as well as included in the technology disclosed in the present application.
10、10A、10B 異常予測装置
11 通信処理部
12 異常予測部
12a プロセスデータ取得部
12b 分析フレーム抽出部
12c フレーム異常評価値算出部
12d 異常予測評価値算出部
12e プロセスデータバッファ
12f フレーム異常評価値バッファ
13 パラメータ学習部
13a 学習データ蓄積部
13b 学習データ抽出部
13c フレーム異常評価値関数学習部
13d 学習用プロセスデータ記憶部
13e フレーム異常評価値関数パラメータ記憶部
13f 学習データ受信部
13g パラメータ送信部
14 表示部
14a 異常判定部
14b チャート表示部
15 通信部
15a プロセスデータ送受信部
15b プロセスデータ記憶部
15c パラメータ受信部
15d ローカルフレーム異常評価値関数パラメータ記憶部
20 パラメータ学習装置
30 ネットワーク
100 異常予測システム
10, 10A, 10B
Claims (8)
監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータから、所定の時間幅である第一の時間幅に含まれるプロセスデータを抽出する抽出工程と、
前記抽出工程によって抽出されたプロセスデータを入力として、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出工程と、
前記フレーム異常評価値算出工程によって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出工程と
を含んだことを特徴とする異常予測方法。 An abnormality prediction method executed by an abnormality prediction device,
An extraction step of extracting process data included in a first time width that is a predetermined time width from process data that is time-series data collected by a sensor of a monitoring target facility;
An intermediate representing the probability of occurrence of an abnormality at a time point after a predetermined time from a predetermined time point using a learning model for predicting the abnormality of the monitored facility using the process data extracted by the extraction step as an input A frame abnormality evaluation value calculating step for calculating a frame abnormality evaluation value which is a typical evaluation value;
Based on a plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculating step, an abnormality prediction evaluation that is a final evaluation value representing the probability that an abnormality will occur at a time point after a predetermined time from the predetermined time point. An abnormality prediction method comprising: an abnormality prediction evaluation value calculation step for calculating a value.
前記抽出手段によって抽出されたプロセスデータを入力として、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出手段と、
前記フレーム異常評価値算出手段によって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出手段と
を有することを特徴とする異常予測装置。 Extraction means for extracting process data included in a first time width that is a predetermined time width from process data that is time-series data collected by a sensor of a monitoring target facility;
An intermediate representing the probability of occurrence of an abnormality at a time point after a predetermined time from a predetermined time point using a learning model for predicting the abnormality of the monitored facility using the process data extracted by the extraction means as an input Frame abnormality evaluation value calculating means for calculating a frame abnormality evaluation value which is a typical evaluation value;
Based on a plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculation means, an abnormality prediction evaluation that is a final evaluation value representing the probability that an abnormality will occur at a time after a predetermined time from the predetermined time An abnormality prediction apparatus comprising: an abnormality prediction evaluation value calculation means for calculating a value.
前記異常予測装置が、
監視対象設備のセンサによって収集された時系列のデータであるプロセスデータと前記監視対象設備に異常が発生した時刻を示す異常発生時刻データとを前記パラメータ学習装置に送信し、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルのパラメータを前記パラメータ学習装置から受信する通信手段と、
前記プロセスデータから、所定の時間幅である第一の時間幅に含まれるプロセスデータを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出されたプロセスデータを入力として、前記学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出手段と、
前記フレーム異常評価値算出手段によって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出手段と
を有し、
前記パラメータ学習装置が、
前記プロセスデータと前記異常発生時刻データとを前記異常予測装置から受信する学習データ受信手段と、
前記学習データ受信手段によって受信された前記プロセスデータおよび前記異常発生時刻データに基づいて、前記学習モデルのパラメータを、学習する学習手段と、
前記学習手段によって学習された前記学習モデルのパラメータを前記異常予測装置へ送信するパラメータ送信手段と
を有することを特徴とする異常予測システム。 An anomaly prediction system in which an anomaly prediction device and a parameter learning device are connected via a network,
The abnormality prediction device is
Process data that is time-series data collected by sensors of the monitoring target equipment and abnormality occurrence time data indicating the time when the abnormality occurred in the monitoring target equipment is transmitted to the parameter learning device, and the abnormality of the monitoring target equipment Communication means for receiving parameters of a learning model for predicting from the parameter learning device;
Extraction means for extracting process data included in a first time width which is a predetermined time width from the process data;
A frame abnormality evaluation value that is an intermediate evaluation value representing the probability of occurrence of an abnormality at a time point after a predetermined time from a predetermined time point using the learning model as an input with the process data extracted by the extraction unit A frame abnormality evaluation value calculating means for calculating
Based on a plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculation means, an abnormality prediction evaluation that is a final evaluation value representing the probability that an abnormality will occur at a time after a predetermined time from the predetermined time An abnormality prediction evaluation value calculation means for calculating a value,
The parameter learning device is
Learning data receiving means for receiving the process data and the abnormality occurrence time data from the abnormality prediction device;
Learning means for learning parameters of the learning model based on the process data and the abnormality occurrence time data received by the learning data receiving means;
An abnormality prediction system comprising: parameter transmission means for transmitting parameters of the learning model learned by the learning means to the abnormality prediction device.
前記抽出ステップによって抽出されたプロセスデータを入力として、前記監視対象設備の異常を予測するための学習モデルを用いて、所定の時点から所定時間後の時点について、異常が発生する確からしさを表す中間的な評価値であるフレーム異常評価値を算出するフレーム異常評価値算出ステップと、
前記フレーム異常評価値算出ステップによって算出された複数のフレーム異常評価値に基づいて、前記所定の時点から所定時間後の時点において異常が発生する確からしさを表す最終的な評価値である異常予測評価値を算出する異常予測評価値算出ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする異常予測プログラム。 An extraction step for extracting process data included in a first time width that is a predetermined time width from process data that is time-series data collected by a sensor of a monitoring target facility;
An intermediate representing the probability that an abnormality will occur at a time after a predetermined time from a predetermined time using the learning model for predicting the abnormality of the monitored equipment, using the process data extracted by the extraction step as an input A frame abnormality evaluation value calculating step for calculating a frame abnormality evaluation value which is a typical evaluation value;
Based on the plurality of frame abnormality evaluation values calculated by the frame abnormality evaluation value calculating step, an abnormality prediction evaluation that is a final evaluation value representing the probability that an abnormality will occur at a time after a predetermined time from the predetermined time An abnormality prediction program that causes a computer to execute an abnormality prediction evaluation value calculation step for calculating a value.
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