JP2021149727A - Factor analysis apparatus and factor analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、設備で加工不良が発生する要因を分析する要因分析装置および要因分析方法に関する。 The present invention relates to a factor analyzer and a factor analysis method for analyzing factors that cause processing defects in equipment.
従来より、各種機械や装置を含む設備に発生する異常を検知するようにした装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1記載の装置では、設備を監視して得られた状態値から特徴量を生成するとともに、統計的な処理により仮想の特徴量を生成し、これらの特徴量に基づいて、設備に発生する異常を検知するための異常検知モデルを生成する。
Conventionally, there have been known devices that detect abnormalities that occur in equipment including various machines and devices (see, for example, Patent Document 1). In the apparatus described in
しかしながら上記特許文献1記載の装置では、実際に設備で加工不良が発生する前の仮想の特徴量に基づいて異常検知モデルを生成するため、設備で加工不良が発生する要因を精度よく特定することが難しい。
However, in the apparatus described in
本発明の一態様は、設備で加工不良が発生する要因を特定する要因分析装置であって、設備で加工不良が発生した加工不良発生時を含む監視期間に検出された設備の稼働状態を示す複数のパラメータの時系列データを取得するデータ取得部と、データ取得部により取得された時系列データに基づいて、複数のパラメータの代表値としての複数の特徴量を生成する特徴量生成部と、特徴量生成部により生成された複数の特徴量に基づいて、設備の稼働状態が異常であるか否かを判定する判定基準を決定する基準決定部と、基準決定部により決定された判定基準に基づいて、設備の稼働状態の異常の頻度を示す異常度を算出する異常度算出部と、異常度算出部により算出された異常度に基づいて、特徴量生成部により生成された複数の特徴量の中から設備で加工不良が発生する要因となる特徴量を特定する要因特定部と、を備える。 One aspect of the present invention is a factor analyzer for identifying a factor that causes a processing defect in the equipment, and shows an operating state of the equipment detected during a monitoring period including the time when the processing defect occurs in the equipment. A data acquisition unit that acquires time-series data of a plurality of parameters, a feature amount generation unit that generates a plurality of feature amounts as representative values of a plurality of parameters based on the time-series data acquired by the data acquisition unit, and a feature amount generation unit. Based on a plurality of feature quantities generated by the feature quantity generation unit, the criterion determination unit that determines the criterion for determining whether or not the operating state of the equipment is abnormal and the criterion determined by the criterion determination unit Based on the anomaly degree calculation unit that calculates the anomaly degree indicating the frequency of abnormalities in the operating state of the equipment, and the feature amount generation unit, a plurality of feature quantities generated by the feature amount generation unit based on the anomaly degree calculated by the abnormality degree calculation unit. It is provided with a factor specifying unit that identifies a feature amount that causes processing defects in the equipment.
本発明の他の態様は、設備で加工不良が発生する要因を特定する要因分析方法であって、設備で加工不良が発生した加工不良発生時を含む監視期間に検出された設備の稼働状態を示す複数のパラメータの時系列データを取得するデータ取得ステップと、データ取得ステップで取得された時系列データに基づいて、複数のパラメータの代表値としての複数の特徴量を生成する特徴量生成ステップと、特徴量生成ステップで生成された複数の特徴量に基づいて、設備の稼働状態が異常であるか否かを判定する判定基準を決定する基準決定ステップと、基準決定ステップで決定された判定基準に基づいて、設備の稼働状態の異常の頻度を示す異常度を算出する異常度算出ステップと、異常度算出ステップで算出された異常度に基づいて、特徴量生成ステップで生成された複数の特徴量の中から設備で加工不良が発生する要因となる特徴量を特定する要因特定ステップと、を含む。 Another aspect of the present invention is a factor analysis method for identifying a factor that causes a processing defect in the equipment, and determines the operating state of the equipment detected during the monitoring period including the time when the processing defect occurs in the equipment. A data acquisition step for acquiring time-series data of a plurality of parameters shown, and a feature quantity generation step for generating a plurality of feature quantities as representative values of a plurality of parameters based on the time-series data acquired in the data acquisition step. , A criterion determination step for determining a criterion for determining whether or not the operating state of the equipment is abnormal based on a plurality of feature quantities generated in the feature quantity generation step, and a criterion determined in the criterion determination step. A plurality of features generated in the feature amount generation step based on the abnormality degree calculation step for calculating the abnormality degree indicating the frequency of abnormality in the operating state of the equipment and the abnormality degree calculated in the abnormality degree calculation step. Includes a factor identification step that identifies the feature quantity that causes processing defects in the equipment from the quantity.
本発明によれば、設備で加工不良が発生する要因を精度よく特定することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately identify the cause of processing defects in equipment.
以下、図1〜図10を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る要因分析装置が適用される生産工程の一例を模式的に示す概略図であり、コイル材Rからシート状の鋼板をレーザ切断により切り出すレーザブランキング工程を示す。図1に示すように、レーザブランキング工程には、コンベアC上を一定速度で流れる鋼板を切断して複数のワークW1,W2,・・・,Wnに加工するレーザ加工機などの生産設備1と、生産設備1によるワークWnの加工状態を検査する検査装置2とが配置される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. 1 is a schematic view schematically showing an example of a production process to which the factor analyzer according to the embodiment of the present invention is applied, and shows a laser blanking step of cutting a sheet-shaped steel plate from a coil material R by laser cutting. show. As shown in FIG. 1, in the laser blanking process,
生産設備1と検査装置2とは、制御盤などの設備コントローラ3に接続され、検査装置2によりワークWnの切断不良などの加工不良の発生が検知されると、設備コントローラ3を介して加工不良の発生が報知され、必要に応じて生産設備1が停止される。生産設備1には、レーザの焦点距離やコンベアCの搬送速度など生産設備1の稼働状態を示す複数のパラメータを連続的に検出する複数のセンサが設けられる。
The
図2Aおよび図2Bは、生産設備1の稼働状態を示す時系列データについて説明するための図である。図2Aは、生産設備1の稼働状態を示す複数のパラメータの時系列データの一例を示す図である。図2Aに示すように、生産設備1の稼働状態を示す複数(例えば、7個)のパラメータX1〜X7の検出結果は、n個(例えば、5000個)のワークWnのそれぞれを加工するときの加工期間Tnごとの時系列データとして管理される。
2A and 2B are diagrams for explaining time-series data showing an operating state of the
図2Aに示すように、各ワークWnの加工期間Tnには、検査装置2による加工不良の検知結果が関連付けられる。例えば、検査装置2により5000番目のワークW5000の加工不良が検知されると、加工期間T5000における生産設備1の稼働状態で加工不良が発生したものとして、加工期間T5000が加工不良発生時として管理される。
As shown in FIG. 2A, the machining period Tn of each work Wn is associated with the detection result of machining defects by the
図2Aに示す時系列データは、n個の加工期間Tnごとに管理することもできる。例えば、図2Bに示すように、検査装置2による加工不良の検知結果を、n個(例えば、5千個)の加工期間Tnごとの時系列データとして管理することができる。同様に、加工期間TnごとのパラメータX1〜X7の平均値や標準偏差などを、各加工期間Tnを代表する特徴量として算出し、加工期間Tnごとの時系列データとして管理することができる。
The time series data shown in FIG. 2A can also be managed for each of n processing periods Tn. For example, as shown in FIG. 2B, the detection result of processing defects by the
このように、生産設備1の稼働状態を示す特徴量を加工期間Tnごとの時系列データとして管理することで、図2Bに破線で示すような加工不良発生時の生産設備1の稼働状態を把握することができる。しかしながら、図2Bに示すように、ワークWnの加工不良が発生する頻度は極めて低いため(例えば、5千個のうち5個)、生産設備1で加工不良が発生する要因を特定することは難しい。そこで、本実施形態では、生産設備1で加工不良が発生する要因を精度よく特定できるよう、以下のように要因分析装置を構成する。
In this way, by managing the feature amount indicating the operating state of the
図3は、本発明の実施形態に係る要因分析装置(以下、装置)10を含む要因分析システム100の全体構成を示すブロック図である。図3に示すように、要因分析システム100は、生産設備1と、検査装置2と、装置10とを有する。
FIG. 3 is a block diagram showing an overall configuration of a
装置10は、CPU11、ROM,RAMなどのメモリ12、およびI/Oその他の周辺回路などを有するコンピュータを含んで構成されるとともに、キーボードやマウス、タッチパネル、液晶ディスプレイなどの入出力部13を有する。CPU11は、データ取得部14と、特徴量生成部15と、基準決定部16と、異常度算出部17と、要因特定部18と、データ出力部19として機能する。
The
データ取得部14は、生産設備1で加工不良が発生した加工不良発生時を含む監視期間における、検査装置2による加工不良の検知結果およびパラメータX1〜X7の時系列データを取得する。例えば、図2Bに示すように、5千個のワークWnのうち5個に加工不良が発生した場合の監視期間として、加工期間T1〜T5000におけるパラメータX1〜X7の時系列データを取得する。データ取得部14により取得されたパラメータX1〜X7の時系列データは、メモリ12に記憶される。
The
特徴量生成部15は、データ取得部14により取得されたパラメータX1〜X7の時系列データに基づいて、加工期間Tnごとの特徴量X(n)を生成する。具体的には、先ず、各パラメータX1〜X7の時系列データを加工期間Tnごとに分割し、加工期間Tnごとに複数(例えば、7個)のデータセットを生成する。
The feature
次いで、図2Aに示すように、各加工期間Tnを分割(例えば、8分割)した分割期間S1〜S8ごとに各データセットを分割し、加工期間Tnごとに複数(例えば、7×8個)のデータセットを生成する。さらに、各データセットについて平均値や標準偏差などの複数通り(例えば、7通り)の代表値を算出し、加工期間Tnごとに複数(例えば、7×8×7個)の特徴量を生成する。 Next, as shown in FIG. 2A, each data set is divided into division periods S1 to S8 in which each processing period Tn is divided (for example, divided into 8), and a plurality of data sets (for example, 7 × 8 pieces) are divided for each processing period Tn. Generate a dataset of. Further, for each data set, a plurality of (for example, 7) representative values such as an average value and a standard deviation are calculated, and a plurality of (for example, 7 × 8 × 7) features are generated for each processing period Tn. ..
換言すると、特徴量生成部15は、加工期間Tnごとに多次元(例えば、7×8×7次元)の特徴量X(n)を生成する。すなわち、パラメータX1の分割期間S1の平均値である特徴量X1_S1_AVEなどの複数(例えば、7×8×7個)の特徴量を成分とする多次元(例えば、7×8×7次元)の特徴量X(n)を生成する。特徴量生成部15により生成された特徴量X(n)は、メモリ12に記憶される。
In other words, the feature
基準決定部16は、特徴量生成部15により生成された多次元の特徴量X(n)に基づいて、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かを判定する判定基準を決定する。例えば、多次元のデータセットでの異常検知に適したOCSVM(One-Class Support Vector Machine)などの学習モジュールを用いて、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かを判定するための判定モデルを生成する。すなわち、図2Bに示すような5個が異常、4995個が正常である5千個の特徴量X(1)〜X(5000)からなるデータセットを学習し、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かを判定するための判定モデルを生成する。
The
より具体的には、基準決定部16は、特徴量X(n)の次元(例えば、7×8×7次元)に対応する多次元空間において、各特徴量X(n)が異常であるか正常であるかを識別するための識別境界Thを設定する。OCSVM学習モジュールによる学習を行う場合、基準決定部16は、ν値およびカーネル関数k(σ値などのパラメータを含む)を設定する。ν値は、多次元空間の原点Oに対する識別境界Thの位置を規定し、ν値が大きいほど異常と判定される特徴量X(n)が多くなる。また、カーネル関数kを例えばRBFカーネル(The Gaussian RBF kernel。動径基底関数)とする場合、カーネル関数kのσ値は、識別境界Thの形状を規定する。なお、カーネル関数kは、RBFカーネル関数に限らない。
More specifically, in the
換言すると、識別境界Thを用いて、特定の加工期間Tnに対応する多次元の特徴量X(n)を構成する複数の特徴量の組み合わせが、他の加工期間と比較して統計的に逸脱し、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かが判定される。すなわち、実際には加工不良が発生しなかった場合も含め、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かが判定される。また、ν値を用いて、特徴量X(1)〜X(5000)に対応する加工期間T1〜T5000のうち、異常と判定される加工期間Tnの割合が調整される。
In other words, using the identification boundary Th, the combination of a plurality of features constituting the multidimensional feature X (n) corresponding to a specific machining period Tn is statistically deviated from the other machining periods. Then, it is determined whether or not the operating state of the
図4A,4Bは、基準決定部16により決定される判定基準に基づく判定結果の一例を示す図であり、特徴量X(n)の1成分である特徴量X1_S1_AVE(n)の値を、判定結果が異常の場合は白プロットで示し、判定結果が異常の場合は黒プロットで示す。図4A,4Bに示すように、特徴量X(n)は、実際に生産設備1で加工不良が発生した5回の加工不良発生時(図4A,4Bに破線で示す)以外にも、異常であると判定される。基準決定部16により決定された判定基準(ν値およびカーネル関数kのσ値)は、メモリ12に記憶される。
4A and 4B are diagrams showing an example of the determination result based on the determination criteria determined by the
異常度算出部17は、基準決定部16により決定された判定基準に基づく判定結果について、異常の場合は“1”、正常の場合は“0”として、指数移動平均などにより積算し、時系列性を考慮した異常度p(n)を算出する。すなわち、基準決定部16により決定された判定基準に基づいて加工期間Tnごとの特徴量X(n)が異常であると判定される頻度を示す異常度p(n)を算出する。異常度算出部17により算出された異常度p(n)は、メモリ12に記憶される。なお、指数移動平均に代えて加重移動平均などにより異常度p(n)を算出してもよい。
The anomaly
図5A,5Bは、異常度算出部17により算出される異常度p(n)の一例を示す図である。図5A,5Bに破線で示すように、実際に生産設備1で加工不良が発生した5回の加工不良発生時に対応して、加工期間Tnごとの特徴量X(n)が異常であると判定される頻度を示す異常度p(n)が高まっている。このように実際の加工不良発生時に対応して異常度p(n)が高まる期間に着目すれば、ノイズの影響を受けずに、生産設備1で加工不良が発生する要因を特定することができる。
5A and 5B are diagrams showing an example of the abnormality degree p (n) calculated by the abnormality
データ出力部19は、図5A,5Bに示すような加工期間Tnごとの異常度p(n)のチャートを液晶ディスプレイなどの入出力部13に表示するための表示制御信号を生成して出力する。図6は、基準決定部16により設定されるν値およびカーネル関数kのσ値を変更したときの、異常度算出部17により算出される異常度p(n)の一例を示す図であり、入出力部13に表示された異常度p(n)のチャートを示す。
The
図6に示すように、ν値およびカーネル関数kのσ値が変化すると、識別境界Thおよび加工期間Tnごとの特徴量X(n)の判定結果が変化することで、判定結果を積算した異常度p(n)のチャートの形状が変化する。図6の例では、ν値を0.10、カーネル関数kのσ値を0.1に設定した場合の異常度p(n)のチャートにおいて、破線で示す実際の加工不良発生時に対応するピークの形状がノイズ成分から分離されてシャープになっている。基準決定部16は、ν値およびカーネル関数kのσ値を変更したときの異常度p(n)のチャートを実際の加工不良発生時と比較し、例えば予め定められたピーク形状とのパターンマッチングによりν値およびカーネル関数kのσ値を決定する。
As shown in FIG. 6, when the ν value and the σ value of the kernel function k change, the judgment result of the feature amount X (n) for each identification boundary Th and the processing period Tn changes, so that the judgment result is integrated. The shape of the chart at degrees p (n) changes. In the example of FIG. 6, in the chart of the degree of abnormality p (n) when the ν value is set to 0.10 and the σ value of the kernel function k is set to 0.1, the peak corresponding to the actual occurrence of machining defects shown by the broken line. The shape of is sharpened by being separated from the noise component. The
要因特定部18は、基準決定部16により決定された判定基準(ν値およびカーネル関数kのσ値)に基づいて異常度算出部17により算出された異常度p(n)に基づいて、生産設備1で加工不良が発生する要因となる特徴量を特定する。すなわち、特徴量X(n)を構成する複数の特徴量の中から、異常度p(n)が高まる要因となる特徴量を特定する。要因特定部18は、機能的構成として、閾値設定部181と、期間設定部182と、寄与度算出部183とを有する。
The
図7は、閾値設定部181による閾値p0の設定について説明するための図である。閾値設定部181は、生産設備1の稼働状態が正常から異常に移行するときの異常度p(n)の閾値p0を設定する。具体的には、閾値設定部181は、異常度p(n)のチャートを実際の加工不良発生時と比較し、破線で示す実際の加工不良発生時に対応する異常度p(n)のピークの極大値がノイズ成分から分離されるように閾値p0を設定する。例えば、異常度p(n)の複数のピークの極大値のうちの最小値を閾値p0として設定する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the setting of the threshold value p0 by the threshold
期間設定部182は、閾値設定部181により設定された閾値p0に基づいて、生産設備1の稼働状態が正常から異常に移行する直前の期間t1〜t7を設定する。換言すると、異常度p(n)が閾値p0を超えて高まる期間t1〜t7が設定される。より具体的には、期間設定部182は、極大値が閾値p0を超えるすべてのピークについて、例えばピークの直前の閾値p0からピークの極大値までの期間t1〜t7を設定する。あるいは、各ピークの極大値に至る直前数回(例えば、5回)の加工期間Tnを期間t1〜t7として設定してもよい。
The
寄与度算出部183は、特徴量X(n)の各成分について、期間設定部182により設定された期間t1〜t7における異常度p(n)に対する寄与度Rcを算出する。具体的には、寄与度算出部183は、監視期間におけるすべての特徴量X(1)〜X(5000)から期間t1〜t7の特徴量X(n)を抽出し、特徴量X(n)の各成分についてLasso回帰などの回帰分析(重回帰分析)を行う。
The
図8は、寄与度算出部183による回帰分析の結果の一例を示す図であり、回帰分析により得られた予測異常度p(n)<^>と実際の異常度p(n)との相関関係を示す。図8に示すような予測異常度p(n)<^>に対応して、特徴量X(n)の各成分の回帰係数(標準偏回帰係数)が算出される。寄与度算出部183は、回帰分析により得られた回帰係数の絶対値を、特徴量X(n)の各成分の寄与度Rcとして算出する。なお、Lasso回帰に代えて、ランダムフォレストやXGBoostなどにより寄与度Rcを算出してもよい。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the result of the regression analysis by the
図9は、寄与度算出部183により算出される、特徴量X(n)の各成分の寄与度Rcの一例を示す図であり、寄与度Rcの高い上位10成分を示す。異常度p(n)が閾値p0を超えて高まる期間t1〜t7(図7)の特徴量X(n)を抽出して回帰分析を行い、各成分の寄与度Rcを算出するため、異常度p(n)の高まりに対する寄与度Rcの高い成分を特定することができる。すなわち、特徴量X(n)を構成する複数の成分の中から、生産設備1で加工不良が発生する要因となる成分を特定することができる。また、図9に示すような寄与度Rcの高い上位の成分のみに絞り込んだ特徴量X(n)を用いて判定モデルを再生成(再学習)することで、過学習を防ぎ、判定モデルの汎化性能を高めることができる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the contribution degree Rc of each component of the feature amount X (n) calculated by the contribution
図10は、装置10により実行される処理の一例を示すフローチャートであり、予めメモリ12に記憶されたプログラムに従い、CPU11で実行される処理の一例を示す。図10のフローチャートに示す処理は、例えば、生産設備1および検査装置2から装置10に生産設備1の稼働状態を示す時系列データが入力されると開始される。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing executed by the
図10に示すように、先ずステップS1で、生産設備1および検査装置2から入力された監視期間の時系列データを取得する。次いでステップS2で、ステップS1で取得された時系列データに基づいて加工期間Tnごとの多次元の特徴量X(n)を生成する。次いでステップS3で、ステップS2で生成された加工期間Tnごとの特徴量X(n)を学習データとして、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かを判定するための判定モデルを生成する。
As shown in FIG. 10, first, in step S1, time-series data of the monitoring period input from the
次いでステップS4で、ステップS3で決定された判定モデルを用いて、ステップS2で生成された加工期間Tnごとの特徴量X(n)についての異常判定を行う。次いでステップS5で、ステップS4の異常判定の結果を積算して異常度p(n)を算出する。次いでステップS6で、ステップS5で算出された異常度p(n)のチャートの形状が適切であるか否かを判定する。 Next, in step S4, using the determination model determined in step S3, an abnormality determination is made for the feature amount X (n) generated in step S2 for each processing period Tn. Next, in step S5, the results of the abnormality determination in step S4 are integrated to calculate the abnormality degree p (n). Next, in step S6, it is determined whether or not the shape of the chart of the abnormality degree p (n) calculated in step S5 is appropriate.
ステップS6で否定されると、ステップS3に戻って判定モデルの設定を変更する。一方、ステップS6で肯定されるとステップS7に進み、ステップS5で算出された異常度p(n)のチャートを実際の加工不良発生時と比較して異常度p(n)の閾値p0を設定する。次いでステップS8で、ステップS7で設定された閾値p0に基づいて、回帰分析の対象期間を設定する。 If denied in step S6, the process returns to step S3 to change the setting of the determination model. On the other hand, if affirmed in step S6, the process proceeds to step S7, and the chart of the abnormality degree p (n) calculated in step S5 is compared with the actual processing defect occurrence to set the threshold value p0 of the abnormality degree p (n). do. Then, in step S8, the target period of the regression analysis is set based on the threshold value p0 set in step S7.
次いでステップS9で、ステップS8で設定された対象期間における特徴量X(n)の各成分について回帰分析を行い、閾値p0から極大値までの範囲の異常度p(n)に対する寄与度Rcを算出する。次いでステップS10で、ステップS9で算出された寄与度Rcの高い上位の成分のみに絞り込んだ特徴量X(n)を用いて判定モデルを再生成する。 Next, in step S9, regression analysis is performed for each component of the feature amount X (n) in the target period set in step S8, and the contribution Rc to the abnormality degree p (n) in the range from the threshold value p0 to the maximum value is calculated. do. Next, in step S10, the determination model is regenerated using the feature amount X (n) narrowed down to only the higher-order components having a high contribution Rc calculated in step S9.
このように、実際の加工不良発生時を含む監視期間の時系列データに基づいて、特徴量X(n)を生成して学習するため、実際のデータを反映した判定モデルを生成することができる(ステップS1〜S3)。判定モデルによる異常判定の結果(離散値)を積算し、異常と判定される頻度を示す異常度p(n)(連続値)として定量化するため、実際の加工不良の発生頻度が極低い場合でも、異常度p(n)が高まる期間を特定することができる(ステップS4〜S8)。異常度p(n)が閾値p0以上で、かつ高まる期間のデータを抽出して回帰分析を行うため、ノイズの影響を受けることなく、生産設備1で加工不良が発生する要因を精度よく特定することができる(ステップS9)。また、異常の要因となる成分のみに絞り込んだ特徴量X(n)を再学習することで、過学習を防ぎ、汎化性能を高めた判定モデルを再生成することができる(ステップS10)。
In this way, since the feature amount X (n) is generated and learned based on the time-series data of the monitoring period including the time when the actual processing defect occurs, a judgment model reflecting the actual data can be generated. (Steps S1 to S3). When the result of abnormality judgment (discrete value) by the judgment model is integrated and quantified as the degree of abnormality p (n) (continuous value) indicating the frequency of judgment of abnormality, the actual frequency of machining defects is extremely low. However, the period during which the degree of abnormality p (n) increases can be specified (steps S4 to S8). Since the regression analysis is performed by extracting the data of the period in which the abnormality degree p (n) is equal to or higher than the threshold value p0 and increases, the cause of the processing defect in the
本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)装置10は、生産設備1で加工不良が発生する要因を特定する。装置10は、生産設備1で加工不良が発生した加工不良発生時を含む監視期間T1〜T5000に検出された生産設備1の稼働状態を示す複数のパラメータX1〜X7の時系列データを取得するデータ取得部14と、データ取得部14により取得された時系列データに基づいて、複数のパラメータX1〜X7の代表値としての複数の特徴量を成分とする特徴量X(n)を生成する特徴量生成部15と、特徴量生成部15により生成された特徴量X(n)に基づいて、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かを判定する判定基準を決定する基準決定部16と、基準決定部16により決定された判定基準に基づいて、生産設備1の稼働状態の異常の頻度を示す異常度p(n)を算出する異常度算出部17と、異常度算出部17により算出された異常度p(n)に基づいて、特徴量生成部15により生成された特徴量X(n)の複数の成分の中から生産設備1で加工不良が発生する要因となる成分を特定する要因特定部18とを備える(図3)。
According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) The
実際のデータを反映した判定モデルによる異常判定の結果を頻度として定量化することで、実際の加工不良の発生頻度が極低い場合でも、ノイズの影響を受けることなく、生産設備1で加工不良が発生する要因を精度よく特定することができる。また、特定された要因に絞り込んで再学習することで、過学習を防ぎ、汎化性能を高めた判定モデルを再生成することができる。
By quantifying the result of abnormality judgment by the judgment model that reflects the actual data as the frequency, even if the actual frequency of processing defects is extremely low, the
(2)要因特定部18は、データ取得部14により取得された時系列データと、異常度算出部17により算出された異常度p(n)とに基づいて、生産設備1の稼働状態が正常から異常に移行するときの異常度p(n)の閾値p0を設定する閾値設定部181と、閾値設定部181により設定された閾値p0に基づいて、生産設備1の稼働状態が正常から異常に移行する直前の期間t1〜t7を設定する期間設定部182と、特徴量生成部15により生成された特徴量X(n)の複数の成分のそれぞれについて、期間設定部182により設定された期間t1〜t7における異常度p(n)に対する寄与度Rcを算出する寄与度算出部183とを有する(図3)。
(2) The
すなわち、判定モデルにより異常と判定される頻度が高まる期間を特定し、そのような期間について回帰分析を行うことで、ノイズの影響を受けることなく異常の要因を特定することができる。 That is, by specifying the period in which the frequency of determination of abnormality increases by the determination model and performing regression analysis for such a period, it is possible to identify the cause of the abnormality without being affected by noise.
以上では、本発明を要因分析装置として説明したが、本発明は、要因分析方法として用いることもできる。すなわち、要因分析方法は、生産設備1で加工不良が発生する要因を特定する要因分析方法であって、生産設備1で加工不良が発生した加工不良発生時を含む監視期間に検出された生産設備1の稼働状態を示す複数のパラメータの時系列データを取得するデータ取得ステップS1と、データ取得ステップS1で取得された時系列データに基づいて、複数のパラメータの代表値としての複数の特徴量を生成する特徴量生成ステップS2と、特徴量生成ステップS2で生成された複数の特徴量に基づいて、生産設備1の稼働状態が異常であるか否かを判定する判定基準を決定する基準決定ステップS3、基準決定ステップS3で決定された判定基準に基づいて、生産設備1の稼働状態の異常の頻度を示す異常度p(n)を算出する異常度算出ステップS5と、異常度算出ステップS5で算出された異常度p(n)に基づいて、特徴量生成ステップS2で生成された複数の特徴量の中から生産設備1で加工不良が発生する要因となる特徴量を特定する要因特定ステップS6〜S9とを含む(図10)。
In the above, the present invention has been described as a factor analysis apparatus, but the present invention can also be used as a factor analysis method. That is, the factor analysis method is a factor analysis method for identifying the factors that cause processing defects in the
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の1つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。 The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications as long as the features of the present invention are not impaired. It is also possible to arbitrarily combine one or a plurality of the above-described embodiments and the modified examples, and it is also possible to combine the modified examples.
1 生産設備、2 検査装置、3 設備コントローラ、10 要因分析装置(装置)、11 CPU、12 メモリ、13 入出力部、14 データ取得部、15 特徴量生成部、16 基準決定部、17 異常度算出部、18 要因特定部、19 データ出力部、100 要因分析システム、181 閾値設定部、182 期間設定部、183 寄与度算出部、Wn ワーク 1 Production equipment, 2 Inspection equipment, 3 Equipment controller, 10 Factor analysis equipment (equipment), 11 CPU, 12 Memory, 13 Input / output unit, 14 Data acquisition unit, 15 Feature quantity generation unit, 16 Reference determination unit, 17 Abnormality Calculation unit, 18 factor identification unit, 19 data output unit, 100 factor analysis system, 181 threshold setting unit, 182 period setting unit, 183 contribution calculation unit, Wn work
Claims (3)
前記設備で加工不良が発生した加工不良発生時を含む監視期間に検出された前記設備の稼働状態を示す複数のパラメータの時系列データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部により取得された時系列データに基づいて、前記複数のパラメータの代表値としての複数の特徴量を生成する特徴量生成部と、
前記特徴量生成部により生成された複数の特徴量に基づいて、前記設備の稼働状態が異常であるか否かを判定する判定基準を決定する基準決定部と、
前記基準決定部により決定された判定基準に基づいて、前記設備の稼働状態の異常の頻度を示す異常度を算出する異常度算出部と、
前記異常度算出部により算出された異常度に基づいて、前記特徴量生成部により生成された複数の特徴量の中から前記設備で加工不良が発生する要因となる特徴量を特定する要因特定部と、を備えることを特徴とする要因分析装置。 A factor analyzer that identifies the factors that cause processing defects in equipment.
A data acquisition unit that acquires time-series data of a plurality of parameters indicating the operating status of the equipment detected during the monitoring period including the time when the processing defect occurs in the equipment.
Based on the time-series data acquired by the data acquisition unit, a feature amount generation unit that generates a plurality of feature amounts as representative values of the plurality of parameters, and a feature amount generation unit.
A reference determination unit that determines a determination criterion for determining whether or not the operating state of the equipment is abnormal based on a plurality of feature quantities generated by the feature amount generation unit.
An abnormality degree calculation unit that calculates an abnormality degree indicating the frequency of abnormalities in the operating state of the equipment based on the judgment criteria determined by the reference determination unit, and an abnormality degree calculation unit.
Factor identification unit that identifies the feature amount that causes processing defects in the equipment from among the plurality of feature amounts generated by the feature amount generation unit based on the abnormality degree calculated by the abnormality degree calculation unit. A factor analyzer characterized by being equipped with.
前記要因特定部は、
前記データ取得部により取得された時系列データと、前記異常度算出部により算出された異常度と、に基づいて、前記設備の稼働状態が正常から異常に移行するときの異常度の閾値を設定する閾値設定部と、
前記閾値設定部により設定された閾値に基づいて、前記設備の稼働状態が正常から異常に移行する直前の期間を設定する期間設定部と、
前記特徴量生成部により生成された複数の特徴量のそれぞれについて、前記期間設定部により設定された期間における異常度に対する寄与度を算出する寄与度算出部と、を有することを特徴とする要因分析装置。 In the factor analyzer according to claim 1,
The factor identification part
Based on the time-series data acquired by the data acquisition unit and the abnormality degree calculated by the abnormality degree calculation unit, a threshold value of the abnormality degree when the operating state of the equipment shifts from normal to abnormal is set. Threshold setting unit and
Based on the threshold value set by the threshold value setting unit, a period setting unit that sets a period immediately before the operating state of the equipment changes from normal to abnormal, and a period setting unit.
Factor analysis characterized by having a contribution calculation unit for calculating the contribution to the degree of abnormality in the period set by the period setting unit for each of the plurality of features generated by the feature amount generation unit. Device.
前記設備で加工不良が発生した加工不良発生時を含む監視期間に検出された前記設備の稼働状態を示す複数のパラメータの時系列データを取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップで取得された時系列データに基づいて、前記複数のパラメータの代表値としての複数の特徴量を生成する特徴量生成ステップと、
前記特徴量生成ステップで生成された複数の特徴量に基づいて、前記設備の稼働状態が異常であるか否かを判定する判定基準を決定する基準決定ステップと、
前記基準決定ステップで決定された判定基準に基づいて、前記設備の稼働状態の異常の頻度を示す異常度を算出する異常度算出ステップと、
前記異常度算出ステップで算出された異常度に基づいて、前記特徴量生成ステップで生成された複数の特徴量の中から前記設備で加工不良が発生する要因となる特徴量を特定する要因特定ステップと、を含むことを特徴とする要因分析方法。 It is a factor analysis method that identifies the factors that cause processing defects in equipment.
A data acquisition step for acquiring time-series data of a plurality of parameters indicating the operating status of the equipment detected during the monitoring period including the occurrence of a processing defect in the equipment, and a data acquisition step.
A feature amount generation step that generates a plurality of feature amounts as representative values of the plurality of parameters based on the time series data acquired in the data acquisition step, and a feature amount generation step.
Based on the plurality of feature quantities generated in the feature quantity generation step, a criterion determination step for determining a determination criterion for determining whether or not the operating state of the equipment is abnormal, and a criterion determination step.
Based on the judgment criteria determined in the reference determination step, the abnormality degree calculation step for calculating the abnormality degree indicating the frequency of the abnormality in the operating state of the equipment, and the abnormality degree calculation step.
A factor identification step for identifying a feature amount that causes a processing defect in the equipment from a plurality of feature amounts generated in the feature amount generation step based on the abnormality degree calculated in the abnormality degree calculation step. A factor analysis method characterized by including.
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