JP7529560B2 - Fault diagnosis device, fault diagnosis system, and fault diagnosis program - Google Patents
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Description
本発明は、故障診断装置、故障診断システム、及び故障診断プログラムに関し、詳しくは、燃料電池コージェネレーションシステムの故障を診断する故障診断装置、故障診断システム、及び故障診断プログラムに関する。 The present invention relates to a fault diagnosis device, a fault diagnosis system, and a fault diagnosis program, and more particularly to a fault diagnosis device, a fault diagnosis system, and a fault diagnosis program for diagnosing faults in a fuel cell cogeneration system.
従来の設備機器故障診断システムには、運転データ取得手段で取得された運転データに欠損がある場合、その欠損データ部分を欠損データ補完手段で補完された補完データを用いて補完した上で、故障診断手段を用いて故障診断ルールに従って解析を行うものがある(例えば、特許文献1参照)。 In some conventional equipment fault diagnosis systems, when there is a gap in the operation data acquired by the operation data acquisition means, the missing data portion is complemented with complementary data complemented by the missing data complementation means, and then an analysis is performed according to the fault diagnosis rules using the fault diagnosis means (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載された技術によれば、診断に必要なデータに欠損があった場合でも、既存の故障診断ルールを変更することなくそのまま適用して診断を行うことができる。しかしながら、上記特許文献1に記載された技術は、空気調和機等の設備機器を対象としたもので、燃料電池システムを対象としたものではない。 According to the technology described in Patent Document 1, even if the data required for diagnosis is missing, existing fault diagnosis rules can be applied as is without modification to perform diagnosis. However, the technology described in Patent Document 1 is intended for facility equipment such as air conditioners, and is not intended for fuel cell systems.
燃料電池システムのメンテナンスにおいて、運転データから故障部品を特定する故障診断システムを使用する場合、部品の形状変更、制御変更等の要因で、当初作成した故障診断モデルの性能が劣化する場合がある。また、該当部品の故障発生数が少ない場合、モデル作成時に十分に性能を検証できない場合もある。このため、故障診断モデルの性能をモニタリングしつつ、必要に応じてモデルの更新を行い、モデル性能を一定水準以上に維持することが望まれている。ここでいう一定水準とは、例えば、燃料電池コージェネレーションシステムの性能を十分に担保できる水準を意味する。但し、担保できる水準は、1つでも故障部品を見逃したらシステムの性能を担保できていないというものではなく、メンテナンス運用に支障が出ない程度であればよい。 When using a fault diagnosis system to identify faulty parts from operating data in the maintenance of a fuel cell system, the performance of the initially created fault diagnosis model may deteriorate due to factors such as changes in the shape of the parts or changes in control. Furthermore, if the number of faults occurring in the relevant parts is small, it may not be possible to fully verify the performance when the model is created. For this reason, it is desirable to monitor the performance of the fault diagnosis model and update the model as necessary to maintain the model performance at a certain level or above. A certain level here means, for example, a level that can fully guarantee the performance of a fuel cell cogeneration system. However, this does not mean that the system performance cannot be guaranteed if even one faulty part is overlooked, but rather it is sufficient to ensure that maintenance operations are not hindered.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、燃料電池コージェネレーションシステムの故障診断に用いる故障診断モデルの性能を一定水準以上に維持することができる故障診断装置、故障診断システム、及び故障診断プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a fault diagnosis device, a fault diagnosis system, and a fault diagnosis program that can maintain the performance of a fault diagnosis model used in fault diagnosis of a fuel cell cogeneration system at a certain level or higher.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る故障診断装置は、燃料電池コージェネレーションシステムが動作の異常を検知した場合に、前記燃料電池コージェネレーションシステムから、前記異常に対応する、前記燃料電池コージェネレーションシステムの動作履歴に関する動作履歴データを取得する取得部と、過去に得られた動作履歴データ群を、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部に対応付けて機械学習又は多変量解析することにより生成され、かつ、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を判定する故障診断モデルに対して、前記取得部により取得された動作履歴データ又は当該動作履歴データを加工して得られるデータを入力し、前記故障診断モデルから出力される判定結果を用いて、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を推定する推定部と、前記故障診断モデルが予め定められた条件を満たす場合に、前記故障診断モデルを再学習することにより新たな故障診断モデルを生成する学習部と、を備えている。 In order to achieve the above object, a fault diagnosis device according to one aspect of the present invention includes: an acquisition unit that acquires, when the fuel cell cogeneration system detects an operational abnormality, from the fuel cell cogeneration system, operation history data related to the operation history of the fuel cell cogeneration system that corresponds to the abnormality; an estimation unit that inputs the operation history data acquired by the acquisition unit or data obtained by processing the operation history data into a fault diagnosis model that is generated by associating a group of previously acquired operation history data with the functional units of the fuel cell cogeneration system and performing machine learning or multivariate analysis, and that judges the presence or absence of a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system, and estimates the presence or absence of a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system using the judgment result output from the fault diagnosis model; and a learning unit that generates a new fault diagnosis model by relearning the fault diagnosis model when the fault diagnosis model satisfies a predetermined condition.
また、本発明の一態様に係る故障診断システムは、燃料電池コージェネレーションシステムと、前記燃料電池コージェネレーションシステムと接続された故障診断装置と、を備え、前記燃料電池コージェネレーションシステムは、自システムの動作の異常を検知した場合に、前記故障診断装置に対して、前記異常に対応する、自システムの動作履歴に関する動作履歴データを送信し、前記故障診断装置は、前記燃料電池コージェネレーションシステムから送信された前記動作履歴データを取得する取得部と、過去に得られた動作履歴データ群を、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部に対応付けて機械学習又は多変量解析することにより生成され、かつ、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を判定する故障診断モデルに対して、前記取得部により取得された動作履歴データ又は当該動作履歴データを加工して得られるデータを入力し、前記故障診断モデルから出力される判定結果を用いて、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を推定する推定部と、前記故障診断モデルが予め定められた条件を満たす場合に、前記故障診断モデルを再学習することにより新たな故障診断モデルを生成する学習部と、を備えている。 In addition, a fault diagnosis system according to one aspect of the present invention includes a fuel cell cogeneration system and a fault diagnosis device connected to the fuel cell cogeneration system. When the fuel cell cogeneration system detects an abnormality in the operation of the system, the system transmits operation history data related to the operation history of the system corresponding to the abnormality to the fault diagnosis device. The fault diagnosis device includes an acquisition unit that acquires the operation history data transmitted from the fuel cell cogeneration system, an estimation unit that inputs the operation history data acquired by the acquisition unit or data obtained by processing the operation history data into a fault diagnosis model that is generated by associating a group of previously acquired operation history data with the functional units of the fuel cell cogeneration system and performing machine learning or multivariate analysis, and that determines whether or not there is a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system, and estimates the presence or absence of a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system using the judgment result output from the fault diagnosis model, and a learning unit that generates a new fault diagnosis model by relearning the fault diagnosis model when the fault diagnosis model satisfies a predetermined condition.
また、本発明の一態様に係る故障診断プログラムは、コンピュータを、上記故障診断装置が備える各部として機能させる。 In addition, a fault diagnosis program according to one aspect of the present invention causes a computer to function as each component of the fault diagnosis device.
以上詳述したように、本発明によれば、燃料電池コージェネレーションシステムの故障診断に用いる故障診断モデルの性能を一定水準以上に維持することができる。 As described above in detail, according to the present invention, the performance of the fault diagnosis model used for fault diagnosis of a fuel cell cogeneration system can be maintained at a certain level or higher.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。 Below, an example of a form for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る故障診断システム100の構成の一例を示す図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fault diagnosis system 100 according to the first embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る故障診断システム100は、燃料電池コージェネレーションシステム(以下、単に「CGS」という。)40と、故障診断装置10と、メンテナンス用端末70と、を備えている。故障診断システム100は、CGS40の故障を診断するためのシステムとして構成される。 As shown in FIG. 1, the fault diagnosis system 100 according to this embodiment includes a fuel cell cogeneration system (hereinafter simply referred to as "CGS") 40, a fault diagnosis device 10, and a maintenance terminal 70. The fault diagnosis system 100 is configured as a system for diagnosing faults in the CGS 40.
CGS40は、例えば、エネファーム(登録商標)であり、ユーザ宅30に設置されている。故障診断装置10は、CGS40の故障を診断するための装置であり、CGS40とネットワークNを介して接続されている。故障診断装置10には、例えば、サーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ(PC)等の汎用的なコンピュータ装置が適用される。ネットワークNには、例えば、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネット等のネットワークが適用される。 The CGS 40 is, for example, an ENE-FARM (registered trademark) and is installed in the user's home 30. The fault diagnosis device 10 is a device for diagnosing faults in the CGS 40 and is connected to the CGS 40 via a network N. The fault diagnosis device 10 may be, for example, a general-purpose computer device such as a server computer or a personal computer (PC). The network N may be, for example, a network such as a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), or the Internet.
メンテナンス用端末70は、CGS40のメンテナンス作業を行う作業担当者60が所有する端末である。メンテナンス用端末70は、ネットワークNを介して故障診断装置10と接続されている。メンテナンス用端末70には、例えば、携帯可能なタブレット端末、スマートフォン、ノート型PC等が適用される。 The maintenance terminal 70 is a terminal owned by the worker 60 who performs maintenance work on the CGS 40. The maintenance terminal 70 is connected to the fault diagnosis device 10 via the network N. The maintenance terminal 70 may be, for example, a portable tablet terminal, a smartphone, or a notebook PC.
本実施形態に係る故障診断装置10は、CGS40が動作の異常(以下、「エラー」という。)を検知した場合に、故障診断モデルに対して、エラー検知時の動作履歴データを入力して故障診断を行う。 When the CGS 40 detects an operational abnormality (hereinafter referred to as an "error"), the fault diagnosis device 10 according to this embodiment inputs the operation history data at the time the error was detected into the fault diagnosis model to perform fault diagnosis.
具体的には、図1において、CGS40は、エラーを検知した場合に、エラーを発報する。このとき、CGS40は、自動的に故障診断装置10に対して、自システムの動作履歴データを送信する。動作履歴データとは、例えば、エラー検知時、エラー検知前数秒間(例えば、10秒以下)、及び、エラー検知後数秒間(例えば、10秒以下)の少なくとも1つの動作履歴に関するデータである。動作履歴データは、例えば、各種センサの検出値、補機類(例えば、弁、ポンプ等)の動作状態を表すデータ、エラーコード等が含まれる。 Specifically, in FIG. 1, when CGS 40 detects an error, it issues an error report. At this time, CGS 40 automatically transmits operation history data of its own system to the fault diagnosis device 10. The operation history data is, for example, data relating to at least one operation history at the time of error detection, for a few seconds (e.g., 10 seconds or less) before the error is detected, and for a few seconds (e.g., 10 seconds or less) after the error is detected. The operation history data includes, for example, detection values of various sensors, data indicating the operating status of auxiliary equipment (e.g., valves, pumps, etc.), error codes, etc.
故障診断装置10は、記憶部に、CGS40が備える複数の機能部の各々について故障診断モデルを予め格納している。故障診断モデルは、CGS40の機能部毎に故障を診断するための数理モデルである。機能部は、少なくとも1つの部品(例えば、ポンプ、弁、配管、タンク等)を含んでいる。CGS40の故障診断モデルは、過去に得られた動作履歴データ群を、機能部に対応付けて機械学習することにより生成されるモデルである。機械学習には、一例として、ランダムフォレスト、ニューラルネットワーク、サポートベクターマシン等が挙げられる。なお、故障診断モデルには多変量解析を適用してもよい。多変量解析には、一例として、ロジスティック回帰等が挙げられる。故障診断モデルには、例えば、機能部毎に故障の有無を判定する2クラス分類あるいは多クラス分類が用いられる。故障診断装置10は、CGS40から取得した動作履歴データをそのまま、あるいは、故障診断モデルに入力可能なデータに加工し、加工したデータを故障診断モデルの各々に入力する。故障診断モデルの各々は、機能部毎に、例えば、「故障有り(故障)」又は「故障なし(健全)」を出力する。具体的に、データが示す指標値が閾値以上の場合に「故障有り」を出力し、データが示す指標値が閾値未満の場合に「故障なし」を出力する。故障診断装置10は、故障診断モデルの各々から出力される判定結果を用いて、機能部毎に故障の有無を推定し、推定により得られた故障診断の診断結果を保持する。 The fault diagnosis device 10 stores in advance in the storage unit a fault diagnosis model for each of the multiple functional units of the CGS 40. The fault diagnosis model is a mathematical model for diagnosing a fault for each functional unit of the CGS 40. The functional unit includes at least one part (e.g., a pump, a valve, a pipe, a tank, etc.). The fault diagnosis model of the CGS 40 is a model generated by machine learning by associating a group of operation history data obtained in the past with the functional unit. Examples of machine learning include random forests, neural networks, and support vector machines. Note that multivariate analysis may be applied to the fault diagnosis model. Examples of multivariate analysis include logistic regression. For example, two-class classification or multi-class classification is used for the fault diagnosis model to determine the presence or absence of a fault for each functional unit. The fault diagnosis device 10 processes the operation history data acquired from the CGS 40 as is, or processes it into data that can be input to the fault diagnosis model, and inputs the processed data to each of the fault diagnosis models. Each fault diagnosis model outputs, for example, "fault present (fault)" or "no fault present (healthy)" for each functional unit. Specifically, when the index value indicated by the data is equal to or greater than a threshold, "fault present" is output, and when the index value indicated by the data is less than the threshold, "no fault present" is output. The fault diagnosis device 10 uses the judgment results output from each fault diagnosis model to estimate the presence or absence of a fault for each functional unit, and retains the diagnosis results of the fault diagnosis obtained by the estimation.
作業担当者(メンテナンス員)60は、メンテナンス用端末70から故障診断装置10にアクセスし、診断結果が示す故障個所を確認する。そして、作業担当者60は、故障診断装置10から得られる診断結果に基づいて、現場にて部品交換作業等を実施する。 The worker (maintenance staff) 60 accesses the fault diagnosis device 10 from the maintenance terminal 70 and checks the fault location indicated by the diagnosis results. The worker 60 then performs part replacement work etc. on-site based on the diagnosis results obtained from the fault diagnosis device 10.
図2は、第1の実施形態に係るCGS40の構成の一例を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing an example of the configuration of CGS 40 according to the first embodiment.
図2に示すように、本実施形態に係るCGS40は、大きく分けて、制御装置41と、CGS本体部49と、を備えている。制御装置41は、CGS本体部49と一体的に構成されてもよいし、CGS本体部49とは別体で構成されてもよい。 As shown in FIG. 2, the CGS 40 according to this embodiment is broadly divided into a control device 41 and a CGS main body 49. The control device 41 may be configured integrally with the CGS main body 49, or may be configured separately from the CGS main body 49.
制御装置41は、CGS40のコントローラとして機能する。制御装置41は、CPU(Central Processing Unit)42と、ROM(Read Only Memory)43と、RAM(Random Access Memory)44と、入出力インターフェース(I/O)45と、記憶部46と、通信部47と、機器インターフェース(以下、「機器I/F」という。)48と、を備えている。 The control device 41 functions as a controller for the CGS 40. The control device 41 includes a CPU (Central Processing Unit) 42, a ROM (Read Only Memory) 43, a RAM (Random Access Memory) 44, an input/output interface (I/O) 45, a storage unit 46, a communication unit 47, and a device interface (hereinafter referred to as "device I/F") 48.
CPU42、ROM43、RAM44、及びI/O45は、バスを介して各々接続されている。I/O45には、記憶部46と、通信部47と、機器I/F48と、を含む各機能部が接続されている。これらの各機能部は、I/O45を介して、CPU42と相互に通信可能とされる。 The CPU 42, ROM 43, RAM 44, and I/O 45 are each connected via a bus. Functional units including a memory unit 46, a communication unit 47, and a device I/F 48 are connected to the I/O 45. These functional units are capable of communicating with the CPU 42 via the I/O 45.
記憶部46としては、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ等が用いられる。記憶部46には、CGS本体部49の動作を制御するための制御プログラム46Aが記憶される。なお、この制御プログラム46Aは、ROM43に記憶されていてもよい。 For example, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), a flash memory, or the like is used as the storage unit 46. A control program 46A for controlling the operation of the CGS main body unit 49 is stored in the storage unit 46. Note that this control program 46A may be stored in the ROM 43.
制御プログラム46Aは、例えば、制御装置41に予めインストールされていてもよい。制御プログラム46Aは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又はネットワークNを介して配布して、制御装置41に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、光磁気ディスク、HDD、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。 The control program 46A may be pre-installed in the control device 41, for example. The control program 46A may be realized by storing it in a non-volatile storage medium or distributing it via the network N and installing it appropriately in the control device 41. Examples of non-volatile storage media include a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a magneto-optical disk, a HDD, a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), a flash memory, a memory card, etc.
通信部47は、インターネット、LAN、WAN等のネットワークNに接続されており、外部の故障診断装置10との間でネットワークNを介して通信が可能とされる。 The communication unit 47 is connected to a network N such as the Internet, a LAN, or a WAN, and is capable of communicating with an external fault diagnosis device 10 via the network N.
機器I/F48には、CGS本体部49が接続されている。すなわち、CGS本体部49に含まれる各種電装部品は、機器I/F48を介して、CPU42と通信可能に接続される。 The CGS main body 49 is connected to the device I/F 48. That is, the various electrical components included in the CGS main body 49 are connected to the CPU 42 via the device I/F 48 so as to be able to communicate with each other.
CGS本体部49は、公知の構成である。具体的に、CGS本体部49は、燃料電池ユニット50を備える。燃料電池ユニット50には、燃料電池モジュール51、燃料電池モジュール51に接続されたガス経路52、改質水経路53、及び空気経路54が設けられている。CGS本体部49は、上述したように、複数の機能部を備える。この機能部は、少なくとも1つの部品を含んでいる。この機能部は、例えば、ガス経路52を構成する複数の部品、改質水経路53を構成する複数の部品、又は、空気経路54を構成する複数の部品としてもよい。この機能部は、CGS本体部49を構成する個々の部品としてもよい。この部品には、例えば、ポンプ、弁、配管、タンク等が含まれる。 The CGS main body 49 has a known configuration. Specifically, the CGS main body 49 includes a fuel cell unit 50. The fuel cell unit 50 includes a fuel cell module 51, a gas path 52 connected to the fuel cell module 51, a reforming water path 53, and an air path 54. As described above, the CGS main body 49 includes a plurality of functional parts. This functional part includes at least one component. For example, this functional part may be a plurality of components constituting the gas path 52, a plurality of components constituting the reforming water path 53, or a plurality of components constituting the air path 54. This functional part may be an individual component constituting the CGS main body 49. This component may include, for example, a pump, a valve, a pipe, a tank, etc.
燃料電池モジュール51は、燃料電池スタック51A及び改質器51Bを備える。改質器51Bは、炭化水素原料を含むガス(例えば、都市ガス)を改質する。燃料電池スタック51Aは、電解質層、燃料極、及び空気極を有する複数の燃料電池セルが積層されている。燃料電池スタック51Aは、改質器51Bにより都市ガスから改質された改質ガス中の水素と、空気中の酸素とを反応させて電気及び水を発生させるように構成されている。燃料電池ユニット50は、改質ガス及び空気の供給量を調整するための弁及びポンプ等の補機類と、燃料電池スタック51Aによる発電で発生した熱を伝熱媒体(例えば、水等)との間で熱交換するための熱交換器と、を備えている。 The fuel cell module 51 includes a fuel cell stack 51A and a reformer 51B. The reformer 51B reforms a gas containing a hydrocarbon raw material (e.g., city gas). The fuel cell stack 51A is a stack of multiple fuel cell units each having an electrolyte layer, a fuel electrode, and an air electrode. The fuel cell stack 51A is configured to generate electricity and water by reacting hydrogen in the reformed gas reformed from city gas by the reformer 51B with oxygen in the air. The fuel cell unit 50 includes auxiliary equipment such as a valve and a pump for adjusting the supply amount of the reformed gas and air, and a heat exchanger for exchanging heat generated by the power generation by the fuel cell stack 51A with a heat transfer medium (e.g., water, etc.).
CGS本体部49は、貯湯タンクを備える。CGS本体部49では、貯湯タンクに給水されると、貯湯タンクから燃料電池ユニット50の熱交換器に水が供給され、この熱交換器で水が燃料電池スタック51Aの熱で加熱される。熱交換器で水が加熱されると、水が湯となる。この湯は、貯湯タンクに供給され、この貯湯タンクに貯められる。貯湯タンクは、燃料電池ユニット50との間で水及び湯を行き来させるための弁及びポンプや、貯湯タンクに貯めた湯を排湯させるための弁及びポンプ等の補機類を備える。 The CGS main body 49 is equipped with a hot water storage tank. In the CGS main body 49, when water is supplied to the hot water storage tank, the water is supplied from the hot water storage tank to the heat exchanger of the fuel cell unit 50, where it is heated by the heat of the fuel cell stack 51A. When the water is heated in the heat exchanger, it becomes hot water. This hot water is supplied to the hot water storage tank and stored in the hot water storage tank. The hot water storage tank is equipped with auxiliary equipment such as a valve and pump for moving water and hot water back and forth between the fuel cell unit 50 and the hot water storage tank, and a valve and pump for draining the hot water stored in the hot water storage tank.
また、ガス経路52は、都市ガスが流れる経路である。ガス経路52には、都市ガスの供給量を調整するための弁及びポンプ等の補機類が含まれる。改質水経路53は、改質水が流れる経路である。改質水経路53には、改質水の供給量を調整するための弁及びポンプ等の補機類が含まれる。空気経路54は、空気が流れる経路である。空気経路54には、空気の供給量を調整するための弁及びポンプ等の補機類が含まれる。 The gas path 52 is a path through which city gas flows. The gas path 52 includes auxiliary equipment such as a valve and a pump for adjusting the amount of city gas supplied. The reforming water path 53 is a path through which reforming water flows. The reforming water path 53 includes auxiliary equipment such as a valve and a pump for adjusting the amount of reforming water supplied. The air path 54 is a path through which air flows. The air path 54 includes auxiliary equipment such as a valve and a pump for adjusting the amount of air supplied.
制御装置41は、CGS本体部49に備えられた補機類を制御するコントローラである。制御装置41は、CGS本体部49に対して、補機類を制御するための制御信号をそれぞれ出力する。また、CGS本体部49は、制御装置41に対して、CGS本体部49の運転状況を表す運転データを出力する。この運転データには、特徴量として、補機類の動作状態を表すデータ(例えば、電圧値、電流値等)、CGS本体部49に設けられた各種センサの検出値等が含まれる。具体的に、補機類の動作状態を表すデータとは、例えば、ポンプの場合にはポンプの操作量を表すデータであり、弁の場合には弁の開閉状態を表すデータである。また、各種センサの検出値とは、例えば、配管の場合には都市ガス、改質水、及び空気のそれぞれの流量を表す値であり、タンクの場合には水位を表す値である。 The control device 41 is a controller that controls the auxiliary devices provided in the CGS main body 49. The control device 41 outputs control signals to the CGS main body 49 for controlling the auxiliary devices. The CGS main body 49 also outputs operation data representing the operation status of the CGS main body 49 to the control device 41. This operation data includes, as feature values, data representing the operating state of the auxiliary devices (e.g., voltage value, current value, etc.), detection values of various sensors provided in the CGS main body 49, etc. Specifically, the data representing the operating state of the auxiliary devices is, for example, data representing the operation amount of the pump in the case of a pump, and data representing the open/closed state of the valve in the case of a valve. Also, the detection values of various sensors are, for example, values representing the flow rates of the city gas, reformed water, and air in the case of piping, and values representing the water level in the case of a tank.
制御装置41は、CGS本体部49から取得した時系列の運転データを記憶部46に記憶する。制御装置41は、CGS本体部49から取得した運転データに基づいて、CGS本体部49のエラーを検知する機能を有する。なお、エラーの検知は、例えば、運転データから得られる特徴量と対応する閾値との比較により行われる。 The control device 41 stores the time-series operation data acquired from the CGS main body 49 in the memory unit 46. The control device 41 has a function of detecting an error in the CGS main body 49 based on the operation data acquired from the CGS main body 49. Note that the error is detected, for example, by comparing a feature obtained from the operation data with a corresponding threshold value.
ここで、図3を参照して、本実施形態に係る制御装置41によるエラー発報処理について具体的に説明する。なお、このエラー発報処理は、制御装置41が備える制御プログラム46Aによって実行される。 Now, referring to FIG. 3, the error reporting process by the control device 41 according to this embodiment will be specifically described. Note that this error reporting process is executed by the control program 46A included in the control device 41.
図3は、第1の実施形態に係る制御プログラム46Aによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 3 is a flowchart showing an example of the processing flow of control program 46A according to the first embodiment.
まず、CPU42により記憶部46に記憶されている制御プログラム46Aが起動され、以下に示す各ステップが実行される。 First, the CPU 42 starts the control program 46A stored in the memory unit 46, and executes the steps shown below.
図3のステップS101では、CPU42が、CGS本体部49から時系列で取得した運転データを記憶部46に記憶すると共に、取得した運転データに基づいて、エラーの発生を示す異常値を検知したか否かを判定する。異常値を検知したと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS102に移行し、異常値を検知しないと判定した場合(否定判定の場合)、ステップS101で待機となる。 In step S101 in FIG. 3, the CPU 42 stores the operation data acquired in chronological order from the CGS main body 49 in the memory unit 46, and determines whether or not an abnormal value indicating the occurrence of an error has been detected based on the acquired operation data. If it is determined that an abnormal value has been detected (if a positive determination), the process proceeds to step S102, and if it is determined that no abnormal value has been detected (if a negative determination), the process waits in step S101.
ステップS102では、CPU42が、記憶部46に記憶した時系列の運転データの中から、エラー検知時、エラー検知前数秒間(例えば、10秒以下)、及び、エラー検知後数秒間(例えば、10秒以下)の少なくとも1つの運転データを動作履歴データとして抽出し、抽出した動作履歴データを記憶部46に保持する。この動作履歴データには、上述したように、例えば、各種センサの検出値、補機類の動作状態を表すデータ、エラーコード等が含まれる。記憶部46に保持した動作履歴データを「データ1」と称する。 In step S102, the CPU 42 extracts at least one piece of driving data from the time-series driving data stored in the memory unit 46, the driving data being at the time of error detection, a few seconds (e.g., 10 seconds or less) before the error detection, and a few seconds (e.g., 10 seconds or less) after the error detection, as operation history data, and stores the extracted operation history data in the memory unit 46. As described above, this operation history data includes, for example, detection values of various sensors, data indicating the operating status of auxiliary equipment, error codes, etc. The operation history data stored in the memory unit 46 is referred to as "data 1".
ステップS103では、CPU42が、ステップS102でのデータ1の保持をもってエラーを確定する。 In step S103, the CPU 42 determines that an error occurred due to the retention of data 1 in step S102.
ステップS104では、CPU42が、通信部47を介して、ステップS102で保持したデータ1を故障診断装置10に送信し、本制御プログラム46Aによる一連の処理を終了する。 In step S104, the CPU 42 transmits the data 1 held in step S102 to the fault diagnosis device 10 via the communication unit 47, and ends the series of processes performed by this control program 46A.
図4は、第1の実施形態に係る故障診断装置10の電気的な構成の一例を示すブロック図である。 Figure 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment.
図4に示すように、本実施形態に係る故障診断装置10は、CPU11と、ROM12と、RAM13と、I/O14と、記憶部15と、表示部16と、操作部17と、通信部18と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the fault diagnosis device 10 according to this embodiment includes a CPU 11, a ROM 12, a RAM 13, an I/O 14, a memory unit 15, a display unit 16, an operation unit 17, and a communication unit 18.
CPU11、ROM12、RAM13、及びI/O14は、バスを介して各々接続されている。I/O14には、記憶部15と、表示部16と、操作部17と、通信部18と、を含む各機能部が接続されている。これらの各機能部は、I/O14を介して、CPU11と相互に通信可能とされる。 The CPU 11, ROM 12, RAM 13, and I/O 14 are each connected via a bus. The I/O 14 is connected to various functional units including a memory unit 15, a display unit 16, an operation unit 17, and a communication unit 18. These functional units are capable of communicating with the CPU 11 via the I/O 14.
記憶部15としては、例えば、HDD、SSD、フラッシュメモリ等が用いられる。記憶部15には、CGS40の故障を診断するための故障診断プログラム15Aが記憶される。なお、この故障診断プログラム15Aは、ROM12に記憶されていてもよい。 For example, a HDD, SSD, flash memory, etc., is used as the storage unit 15. A fault diagnosis program 15A for diagnosing faults in the CGS 40 is stored in the storage unit 15. Note that this fault diagnosis program 15A may be stored in the ROM 12.
故障診断プログラム15Aは、例えば、故障診断装置10に予めインストールされていてもよい。故障診断プログラム15Aは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又はネットワークNを介して配布して、故障診断装置10に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、CD-ROM、光磁気ディスク、HDD、DVD-ROM、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。 The fault diagnosis program 15A may be pre-installed in the fault diagnosis device 10, for example. The fault diagnosis program 15A may be realized by storing it in a non-volatile storage medium or distributing it via the network N and installing it appropriately in the fault diagnosis device 10. Examples of non-volatile storage media include CD-ROMs, optical magnetic disks, HDDs, DVD-ROMs, flash memories, memory cards, etc.
表示部16には、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等が用いられる。表示部16は、タッチパネルを一体的に有していてもよい。操作部17には、例えば、キーボード、マウス等の操作入力用のデバイスが設けられている。表示部16及び操作部17は、故障診断装置10のユーザから各種の指示を受け付ける。表示部16は、ユーザから受け付けた指示に応じて実行された処理の結果や、処理に対する通知等の各種の情報を表示する。 The display unit 16 may be, for example, a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescence (EL) display. The display unit 16 may have an integrated touch panel. The operation unit 17 is provided with devices for operation input, such as a keyboard and a mouse. The display unit 16 and the operation unit 17 receive various instructions from a user of the fault diagnosis device 10. The display unit 16 displays various information, such as the results of processing executed in response to instructions received from the user and notifications regarding processing.
通信部18は、インターネット、LAN、WAN等のネットワークNに接続されており、CGS40、メンテナンス用端末70との間でネットワークNを介して通信が可能とされる。 The communication unit 18 is connected to a network N such as the Internet, a LAN, or a WAN, and is capable of communicating with the CGS 40 and the maintenance terminal 70 via the network N.
本実施形態に係る故障診断装置10のCPU11は、記憶部15に記憶されている故障診断プログラム15AをRAM13に書き込んで実行することにより、図5に示す各部として機能する。 The CPU 11 of the fault diagnosis device 10 according to this embodiment writes the fault diagnosis program 15A stored in the memory unit 15 to the RAM 13 and executes it, thereby functioning as each unit shown in FIG. 5.
図5は、第1の実施形態に係る故障診断装置10の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 Figure 5 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment.
図5に示すように、本実施形態に係る故障診断装置10のCPU11は、取得部11A、推定部11B、学習部11C、第1出力部11D、及び第2出力部11Eとして機能する。 As shown in FIG. 5, the CPU 11 of the fault diagnosis device 10 according to this embodiment functions as an acquisition unit 11A, an estimation unit 11B, a learning unit 11C, a first output unit 11D, and a second output unit 11E.
また、記憶部15には、上述したように、機能部毎に故障診断モデル15Bが予め格納されている。つまり、1つの機能部(又は部品)に対して1つの故障診断モデル15Bが対応している。故障診断モデル15Bは、上述したように、例えば、機械学習により得られる、CGS40の機能部毎に故障を診断するための数理モデルである。 As described above, the memory unit 15 prestores a fault diagnosis model 15B for each functional unit. That is, one fault diagnosis model 15B corresponds to one functional unit (or part). As described above, the fault diagnosis model 15B is a mathematical model for diagnosing faults for each functional unit of the CGS 40, which is obtained, for example, by machine learning.
取得部11Aは、上述のCGS40から送信された動作履歴データを取得する。例えば、動作履歴データとしてデータ1を取得する。 The acquisition unit 11A acquires the operation history data transmitted from the above-mentioned CGS 40. For example, data 1 is acquired as the operation history data.
推定部11Bは、取得部11Aにより取得された動作履歴データを、故障診断モデル15Bに入力可能なデータに加工し、加工して得られたデータを、故障診断モデル15Bに対して入力する。なお、動作履歴データを加工することなくそのまま故障診断モデル15Bに対して入力してもよい。そして、推定部11Bは、故障診断モデル15Bから出力される判定結果を用いて、CGS40の機能部毎に故障の有無を推定する。なお、故障診断モデル15Bは、判定結果として、故障又は健全を出力する2クラス分類を行うモデルでもよいし、あるいは、判定結果として、故障、健全、及び故障疑いのいずれかを出力する3クラス分類を行うモデルでもよい。 The estimation unit 11B processes the operation history data acquired by the acquisition unit 11A into data that can be input to the fault diagnosis model 15B, and inputs the processed data to the fault diagnosis model 15B. The operation history data may be input to the fault diagnosis model 15B as is without processing it. The estimation unit 11B then estimates the presence or absence of a fault for each functional part of the CGS 40 using the judgment result output from the fault diagnosis model 15B. The fault diagnosis model 15B may be a model that performs two-class classification that outputs a fault or sound as the judgment result, or a model that performs three-class classification that outputs a fault, sound, or suspected fault as the judgment result.
学習部11Cは、過去に得られた動作履歴データ群を学習用データとして機械学習を行うことにより故障診断モデル15Bを生成する。学習部11Cにより生成された故障診断モデル15Bが記憶部15に格納される。なお、故障診断モデル15Bの格納場所は、記憶部15に限定されない。例えば、外部の記憶装置に格納されていてもよい。また、本実施形態では、自装置で機械学習する構成としているが、外部装置で機械学習を行う構成としてもよい。また、機械学習に代えて、多変量解析を用いて故障診断モデル15Bを生成してもよい。 The learning unit 11C generates a fault diagnosis model 15B by performing machine learning using a group of operation history data obtained in the past as learning data. The fault diagnosis model 15B generated by the learning unit 11C is stored in the memory unit 15. Note that the storage location of the fault diagnosis model 15B is not limited to the memory unit 15. For example, it may be stored in an external storage device. Also, in this embodiment, the device is configured to perform machine learning on its own, but it may also be configured to perform machine learning on an external device. Also, instead of machine learning, the fault diagnosis model 15B may be generated using multivariate analysis.
第1出力部11Dは、推定部11Bにより推定された機能部毎の最終的な診断結果を、例えば、記憶部15に出力して保持する。また、第1出力部11Dは、メンテナンス用端末70からのアクセスに応じて、記憶部15に保持した最終的な診断結果をメンテナンス用端末70に送信する。なお、この最終的な診断結果には、機能部毎(あるいは部品毎)に、診断結果(故障、健全、故障疑い)及び取るべき対応等が含まれている。例えば、データ1の判定結果が「故障」であれば、作業担当者60が取るべき対応は「部品交換」となる。また、データ1の判定結果が「故障疑い」であれば、作業担当者60が取るべき対応は「部品動作確認」となる。また、データ1の判定結果が「健全」であれば、作業担当者60が取るべき対応は「なし」となる。また、第2出力部11Eは、学習部11Cにより生成された故障診断モデル15Bを、例えば、記憶部15に出力して保持する。 The first output unit 11D outputs and stores the final diagnosis result for each functional part estimated by the estimation unit 11B, for example, in the storage unit 15. In addition, the first output unit 11D transmits the final diagnosis result stored in the storage unit 15 to the maintenance terminal 70 in response to an access from the maintenance terminal 70. The final diagnosis result includes the diagnosis result (failure, soundness, suspected failure) and the action to be taken for each functional part (or each part). For example, if the judgment result of data 1 is "failure", the action to be taken by the worker 60 is "part replacement". In addition, if the judgment result of data 1 is "suspected failure", the action to be taken by the worker 60 is "part operation check". In addition, if the judgment result of data 1 is "sound", the action to be taken by the worker 60 is "none". In addition, the second output unit 11E outputs and stores the fault diagnosis model 15B generated by the learning unit 11C, for example, in the storage unit 15.
次に、図6を参照して、第1の実施形態に係る故障診断装置10の作用を説明する。 Next, the operation of the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図6は、第1の実施形態に係る故障診断プログラム15Aによる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、本実施形態における機能部は1つの部品として表されるものとする。 Figure 6 is a flowchart showing an example of the processing flow of the fault diagnosis program 15A according to the first embodiment. Note that in this embodiment, the functional unit is represented as a single component.
まず、CPU11により記憶部15に記憶されている故障診断プログラム15Aが起動され、以下に示す各ステップが実行される。 First, the CPU 11 starts the fault diagnosis program 15A stored in the memory unit 15, and executes the steps shown below.
図6のステップS111では、CPU11が、CGS40の制御装置41から送信された動作履歴データ(ここではデータ1)を取得する。 In step S111 of FIG. 6, the CPU 11 acquires the operation history data (here, data 1) transmitted from the control device 41 of the CGS 40.
ステップS112では、CPU11が、ステップS111で取得したデータ1を、機能部毎(ここでは部品毎)の故障診断モデル15Bに入力可能なデータに加工する。ここでいう加工とは、データ1に対して、データの一部を削除、データの一部を抽出、新規データの追加等を行うことを意味する。また、加工には、データ1のデータ形式を、個々の故障診断モデルに適した形式に加工することも含まれる。なお、動作履歴データをそのまま用いる場合には加工は省略される。 In step S112, the CPU 11 processes the data 1 acquired in step S111 into data that can be input to the fault diagnosis model 15B for each functional unit (each component in this case). Processing here means deleting part of the data, extracting part of the data, adding new data, etc. to the data 1. Processing also includes converting the data format of the data 1 into a format suitable for each fault diagnosis model. Note that processing is omitted when the operation history data is used as is.
ステップS113では、CPU11が、ステップS112で加工したデータ1を、故障診断モデル15Bに入力する。 In step S113, the CPU 11 inputs the data 1 processed in step S112 into the fault diagnosis model 15B.
ステップS114では、CPU11が、故障診断モデル15Bから出力される判定結果を記憶部15に保持する。 In step S114, the CPU 11 stores the judgment result output from the fault diagnosis model 15B in the memory unit 15.
ステップS115では、CPU11が、全ての部品の判定結果を記憶部15に保持したか否かを判定する。全ての部品の判定結果を記憶部15に保持したと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS116に移行し、全ての部品の判定結果を記憶部15に保持していないと判定した場合(否定判定の場合)、ステップS113に戻り処理を繰り返す、つまり、データ1を、部品Aの故障診断モデル15B、部品Bの故障診断モデル15B、部品Cの故障診断モデル15B、・・・に入力して、部品A、B、C、・・・についての判定結果を得る処理を繰り返す。 In step S115, the CPU 11 judges whether or not the judgment results for all parts have been stored in the memory unit 15. If it is judged that the judgment results for all parts have been stored in the memory unit 15 (if a positive judgment), the process proceeds to step S116. If it is judged that the judgment results for all parts have not been stored in the memory unit 15 (if a negative judgment), the process returns to step S113 and the process is repeated; that is, data 1 is input to the fault diagnosis model 15B for part A, the fault diagnosis model 15B for part B, the fault diagnosis model 15B for part C, ..., and the process of obtaining judgment results for parts A, B, C, ... is repeated.
ステップS116では、CPU11が、ステップS115で保持した、全ての部品についての故障診断モデル15Bの判定結果から得られる最終的な診断結果を、例えば、記憶部15に出力し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。本実施形態では、データ1に対する故障診断処理が予め定められた複数の機能部の数だけ繰り返し行われる。 In step S116, the CPU 11 outputs the final diagnosis result obtained from the judgment results of the fault diagnosis model 15B for all parts held in step S115, for example to the storage unit 15, and ends the series of processes by the fault diagnosis program 15A. In this embodiment, the fault diagnosis process for data 1 is repeated the number of times corresponding to the number of predetermined functional units.
次に、図7を参照して、第1の実施形態に係る故障診断装置10による学習処理について具体的に説明する。 Next, the learning process performed by the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. 7.
図7は、第1の実施形態に係る故障診断プログラム15Aによる学習処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 7 is a flowchart showing an example of the flow of the learning process by the fault diagnosis program 15A according to the first embodiment.
まず、CPU11により記憶部15に記憶されている故障診断プログラム15Aが起動され、以下に示す各ステップが実行される。 First, the CPU 11 starts the fault diagnosis program 15A stored in the memory unit 15, and executes the steps shown below.
図7のステップS121では、CPU11が、過去の動作履歴データを学習用データとして取得する。 In step S121 of FIG. 7, the CPU 11 acquires past operation history data as learning data.
ステップS122では、CPU11が、ステップS121で学習用データとして取得した動作履歴データを学習モデルに入力可能なデータに加工する。なお、動作履歴データをそのまま用いる場合には加工は省略される。 In step S122, the CPU 11 processes the operation history data acquired as learning data in step S121 into data that can be input to the learning model. Note that processing is omitted if the operation history data is to be used as is.
ステップS123では、CPU11が、ステップS122で加工して得られたデータを正解データ(例えば、故障、健全、故障疑い)と共に入力として与え、機能部毎の故障診断モデルを作成する。故障診断モデル15Bを作成する過程として、例えば、サポートベクターマシン、ランダムフォレスト、ニューラルネットワーク等のアルゴリズムを用いて学習を実行し、特定の機能部(例えば、部品)についての故障、健全、故障疑いを判定させる故障診断モデル15Bを作成する。なお、各アルゴリズムのパラメータの最適化についても本ステップにおいて行う。 In step S123, the CPU 11 inputs the data obtained by processing in step S122 together with correct answer data (e.g., faulty, healthy, suspected fault) to create a fault diagnosis model for each functional part. In the process of creating the fault diagnosis model 15B, learning is performed using an algorithm such as a support vector machine, random forest, or neural network to create a fault diagnosis model 15B that determines whether a specific functional part (e.g., a part) is faulty, healthy, or suspected to be faulty. Note that the parameters of each algorithm are also optimized in this step.
ステップS124では、CPU11が、所定の機械学習が終了したか否かを判定する。所定の機械学習が終了したと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS125に移行し、所定の機械学習が終了していないと判定した場合(否定判定の場合)、ステップS121に戻り処理を繰り返す。 In step S124, the CPU 11 determines whether the predetermined machine learning has been completed. If it is determined that the predetermined machine learning has been completed (if the result is positive), the process proceeds to step S125, and if it is determined that the predetermined machine learning has not been completed (if the result is negative), the process returns to step S121 and is repeated.
ステップS125では、CPU11が、機械学習により生成された学習済みモデルを故障診断モデル15Bとして記憶部15に格納し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。 In step S125, the CPU 11 stores the trained model generated by machine learning in the memory unit 15 as the fault diagnosis model 15B, and ends the series of processes performed by the fault diagnosis program 15A.
ここで、本実施形態に係る故障診断装置10は、故障診断モデル15Bが予め定められた条件を満たす場合に、故障診断モデルを再学習することにより新たな故障診断モデルを生成する機能を備える。具体的に、当該機能は学習部11Cによって実行される。なお、予め定められた条件には、例えば、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達しないという条件、故障診断モデル15Bの性能が時系列的に劣化するという条件、故障診断モデル15Bによって故障診断を行ったデータの数が一定値を超えるという条件、及び、故障診断モデル15Bによって故障診断を行った期間が一定期間を超えるという条件、の少なくとも1つが含まれる。 Here, the fault diagnosis device 10 according to this embodiment has a function of generating a new fault diagnosis model by re-learning the fault diagnosis model when the fault diagnosis model 15B satisfies a predetermined condition. Specifically, this function is executed by the learning unit 11C. The predetermined condition includes, for example, at least one of the following conditions: the performance of the fault diagnosis model 15B does not reach a certain level; the performance of the fault diagnosis model 15B deteriorates over time; the number of data items for which fault diagnosis has been performed by the fault diagnosis model 15B exceeds a certain value; and the period for which fault diagnosis has been performed by the fault diagnosis model 15B exceeds a certain period.
本実施形態では、予め定められた条件として、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達しないという条件が適用される。 In this embodiment, the predetermined condition is that the performance of the fault diagnosis model 15B does not reach a certain level.
学習部11Cは、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達しない場合に、故障診断に用いた過去の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成する。ここでいう性能を表す指標には、例えば、故障判定時の適合率及び故障検出の再現率の少なくとも一方が用いられる。そして、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準以上である場合に、故障診断モデル15Bを、新たな故障診断モデルに更新する。ここでいう汎化性能は、未知のデータに対する性能のことを意味する。汎化性能の評価方法としては、例えば、ホールドアウト法、k交差検証法等の公知の手法が挙げられる。また、汎化性能を表す指標には、上記と同様に、例えば、故障判定時の適合率及び故障検出の再現率の少なくとも一方が用いられる。 When the performance of the fault diagnosis model 15B does not reach a certain level, the learning unit 11C generates a new fault diagnosis model using a group of past operation history data used for fault diagnosis as learning data. For example, at least one of the precision rate at the time of fault judgment and the recall rate of fault detection is used as an index representing the performance here. Then, when the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level, the learning unit 11C updates the fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model. The generalization performance here means performance for unknown data. Examples of methods for evaluating the generalization performance include well-known methods such as the hold-out method and the k-cross validation method. Also, as in the above, for example, at least one of the precision rate at the time of fault judgment and the recall rate of fault detection is used as an index representing the generalization performance.
また、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準未満である場合に、故障診断モデル15B及び新たな故障診断モデルを破棄する。 In addition, the learning unit 11C discards the fault diagnosis model 15B and the new fault diagnosis model if the generalization performance of the new fault diagnosis model is below a certain level.
つまり、本実施形態では、故障診断モデル15Bの性能(例えば、適合率、再現率等)をモニタリングし、故障診断モデル15Bが一定の性能以上の汎用性を持つことを確認する。故障診断モデル15Bの性能が一定の性能に未達の場合は、故障診断モデル15Bの再学習を実行する。再学習により得られた新たな故障診断モデルの過去データに対する汎化性能が一定水準以上の場合は、新モデルに更新、つまり、新モデルを採用、配置(デプロイ)する。新モデルの汎化性能が一定未満の場合は、一定水準を満たす故障診断モデルが存在しないため、当該部品を故障診断システムの対象外とする。 In other words, in this embodiment, the performance of the fault diagnosis model 15B (e.g., precision rate, recall rate, etc.) is monitored to confirm that the fault diagnosis model 15B has versatility equal to or greater than a certain level. If the performance of the fault diagnosis model 15B does not reach the certain level, re-learning of the fault diagnosis model 15B is performed. If the generalization performance of the new fault diagnosis model obtained by the re-learning for past data is equal to or greater than a certain level, the new model is updated to, that is, the new model is adopted and deployed. If the generalization performance of the new model is less than a certain level, no fault diagnosis model that meets the certain level exists, and therefore the part is excluded from the target of the fault diagnosis system.
次に、図8を参照して、第1の実施形態に係る故障診断装置10によるモデル更新処理について具体的に説明する。 Next, the model update process performed by the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.
図8は、第1の実施形態に係る故障診断プログラム15Aによるモデル更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 8 is a flowchart showing an example of the flow of the model update process by the fault diagnosis program 15A according to the first embodiment.
まず、CPU11により記憶部15に記憶されている故障診断プログラム15Aが起動され、以下に示す各ステップが実行される。本実施形態では、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達しない場合に、故障診断モデル15Bを再学習する。 First, the CPU 11 starts the fault diagnosis program 15A stored in the memory unit 15, and executes the steps shown below. In this embodiment, if the performance of the fault diagnosis model 15B does not reach a certain level, the fault diagnosis model 15B is re-learned.
図8のステップS131では、CPU11が、任意の部品に対する故障診断モデル15B(現故障診断モデル)の診断結果(例えば、故障又は健全)を取得し、取得した診断結果をメンテナンス用端末70に送信する。そして、メンテナンス用端末70を所有する作業担当者60は、診断結果が故障である場合、現場にて対象部品の故障診断作業を行い、対象部品が故障であるか健全であるかの確認を行う。そして、作業担当者60は、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果を入力する。 In step S131 of FIG. 8, the CPU 11 acquires the diagnosis result (e.g., faulty or healthy) of the fault diagnosis model 15B (current fault diagnosis model) for an arbitrary part, and transmits the acquired diagnosis result to the maintenance terminal 70. Then, if the diagnosis result is a fault, the worker 60 who owns the maintenance terminal 70 performs fault diagnosis work on the target part at the site and checks whether the target part is faulty or healthy. Then, the worker 60 inputs the confirmation result of whether the target part is faulty or healthy via the maintenance terminal 70.
ステップS132では、CPU11が、作業担当者60から、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果の入力を受け付ける。 In step S132, the CPU 11 accepts input of the confirmation results of the failure or soundness of the target part from the worker 60 via the maintenance terminal 70.
ステップS133では、CPU11が、対象部品の故障診断に用いた動作履歴データ及び対象部品の確認結果をセットにして、記憶部15に記憶する。 In step S133, the CPU 11 stores in the memory unit 15 a set of the operation history data used to diagnose the fault of the target part and the verification results of the target part.
ステップS134では、CPU11が、ステップS133で記憶部15に記憶した動作履歴データ及び確認結果を用いて、故障診断モデル15Bの性能を更新する。 In step S134, the CPU 11 updates the performance of the fault diagnosis model 15B using the operation history data and confirmation results stored in the memory unit 15 in step S133.
ステップS135では、CPU11が、ステップS134で性能を更新した故障診断モデル15Bの性能が一定水準に未達であるか否かを判定する。故障診断モデル15Bの性能が一定水準に未達であると判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS136に移行し、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に未達ではない、つまり、一定水準に到達していると判定した場合(否定判定の場合)、ステップS131に戻り処理を繰り返す。 In step S135, the CPU 11 determines whether the performance of the fault diagnosis model 15B, whose performance was updated in step S134, has not yet reached a certain level. If it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has not yet reached a certain level (if the determination is positive), the process proceeds to step S136. If it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has not yet reached a certain level, that is, has reached a certain level (if the determination is negative), the process returns to step S131 and is repeated.
ここで、故障診断装置10は、故障診断モデル15Bの性能をモニタリングする機能を備える。故障診断モデル15Bの性能を表す指標には、上述したように、例えば、故障判定時の適合率及び故障検出の再現率の少なくとも一方が用いられる。 Here, the fault diagnosis device 10 has a function of monitoring the performance of the fault diagnosis model 15B. As described above, the index representing the performance of the fault diagnosis model 15B may be, for example, at least one of the accuracy rate at the time of fault determination and the recall rate of fault detection.
図9を参照して、上述の適合率及び再現率について具体的に説明する。 The above-mentioned precision rate and recall rate will be explained in detail with reference to Figure 9.
図9は、本実施形態に係る適合率及び再現率の説明に供する図である。 Figure 9 is a diagram used to explain the precision rate and recall rate according to this embodiment.
図9に示す表は、部品Aの故障診断モデルについて、予測と実態との対応関係を示している。枠内はデータ数を示す。つまり、予測が健全、実態が健全である場合のデータ数は28(=A)である。予測が故障、実態が健全である場合のデータ数は1(=B)である。予測が健全、実態が故障である場合のデータ数は12(=C)である。予測が故障、実態が故障である場合のデータ数は9(=D)である。 The table in Figure 9 shows the correspondence between predictions and actual conditions for the fault diagnosis model of part A. The number of data points is shown within the box. In other words, the number of data points when the prediction is correct and the actual condition is correct is 28 (=A). The number of data points when the prediction is faulty and the actual condition is correct is 1 (=B). The number of data points when the prediction is correct and the actual condition is faulty is 12 (=C). The number of data points when the prediction is faulty and the actual condition is faulty is 9 (=D).
図9の例では、故障判定時の適合率=D/(B+D)=9/10=90%、と求まる。つまり、この場合、適合率とは、故障と予測された全データ数に対する実態が故障であったデータ数の割合とされる。 In the example of Figure 9, the accuracy rate at the time of fault determination = D/(B+D) = 9/10 = 90%. In other words, in this case, the accuracy rate is the ratio of the number of data items that were actually faulty to the total number of data items that were predicted to be faulty.
また、故障検出の再現率は、故障を見つける割合を表し、図9の例では、再現率=D/(C+D)、と表される。つまり、再現率とは、実態が故障であった全データ数に対する故障と予測されたデータ数の割合とされる。 The recall rate of fault detection indicates the rate at which faults are found, and in the example of Figure 9, it is expressed as recall rate = D/(C+D). In other words, the recall rate is the ratio of the number of data items predicted to be faulty to the total number of data items that were actually faulty.
また、健全判定時の適合率を採用してもよい。図9の例では、健全判定時の適合率=A/(A+C)、と表される。つまり、この場合、適合率とは、健全と予測された全データ数に対する実態が健全であったデータ数の割合とされる。なお、健全判定時の適合率を採用する場合、作業担当者60は、故障診断モデル15Bによる診断結果が健全である場合でも、現場に出向いて対象部品が実際に故障であるか健全であるかの確認を行い、その確認結果を、メンテナンス用端末70を介して入力する。 The matching rate at the time of the healthy judgment may also be used. In the example of FIG. 9, the matching rate at the time of the healthy judgment is expressed as A/(A+C). That is, in this case, the matching rate is the ratio of the number of data that was actually healthy to the total number of data predicted to be healthy. Note that when the matching rate at the time of the healthy judgment is used, even if the diagnosis result by the fault diagnosis model 15B is healthy, the worker 60 goes to the site to confirm whether the target part is actually faulty or healthy, and inputs the confirmation result via the maintenance terminal 70.
また、故障診断モデル15Bの性能を表す指標には、正解率を用いてもよい。この正解率とは、予測した全データ数に対する正解したデータ数の割合とされる。 The performance index of the fault diagnosis model 15B may be an accuracy rate. The accuracy rate is the ratio of the number of correct data to the total number of predicted data.
上記において、適合率が0以上1以下の範囲で高いほど、モデルの性能が高いとされる。この場合、適合率が閾値以上である場合に、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達していると判定される。また、再現率が0以上1以下の範囲で高いほど、モデルの性能が高いとされる。この場合、再現率が閾値以上である場合に、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達していると判定される。また、正解率が0以上1以下の範囲で高いほど、モデルの性能が高いとされる。この場合、正解率が閾値以上である場合に、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達していると判定される。 In the above, the higher the matching rate is in the range of 0 to 1, the higher the model performance is. In this case, if the matching rate is equal to or higher than a threshold, it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has reached a certain level. In addition, the higher the recall rate is in the range of 0 to 1, the higher the model performance is. In this case, if the recall rate is equal to or higher than a threshold, it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has reached a certain level. In addition, the higher the accuracy rate is in the range of 0 to 1, the higher the model performance is. In this case, if the accuracy rate is equal to or higher than a threshold, it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has reached a certain level.
また、適合率及び再現率の両方を用いてもよい。具体的には、一例として、図10に示すPRAUC(Precision Recall Area Under Curve)法を適用して、故障診断モデル15Bの性能を評価してもよい。 Also, both the precision rate and the recall rate may be used. Specifically, as an example, the PRAUC (Precision Recall Area Under Curve) method shown in FIG. 10 may be applied to evaluate the performance of the fault diagnosis model 15B.
図10は、本実施形態に係るPRAUC法の概念を説明するための図である。 Figure 10 is a diagram to explain the concept of the PRAUC method according to this embodiment.
図10において、縦軸は故障判定時の適合率(Precision)を示し、横軸は故障検出の再現率(Recall)を示す。故障診断モデル15Bの故障/健全を判定する閾値を変化させたときの再現率及び適合率をプロットし、PR曲線を作成する。PR曲線の下に位置する領域の面積をAUC(Area Under Curve)という。PRAUC法では、面積AUCが0以上1以下の範囲で大きいほど、モデルの性能が高いとされる。つまり、面積AUCが1のときのPR曲線が理想的なPR曲線とされる。例えば、いずれかの動作点(閾値)における適合率又は再現率が、事前に設定したメンテナンス運用上要求される設定値以上である場合には、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達していると判定される。なお、適合率の設定値と、再現率の設定値とは異なるものとする。 In FIG. 10, the vertical axis indicates the precision at the time of fault judgment, and the horizontal axis indicates the recall of fault detection. The recall and precision are plotted when the threshold for judging the fault/soundness of the fault diagnosis model 15B is changed, and a PR curve is created. The area of the area under the PR curve is called the AUC (Area Under Curve). In the PRAUC method, the larger the area AUC is in the range of 0 to 1, the higher the model performance is. In other words, the PR curve when the area AUC is 1 is considered to be an ideal PR curve. For example, if the precision or recall at any operating point (threshold) is equal to or greater than a preset value required for maintenance operations, it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has reached a certain level. Note that the set value of the precision and the set value of the recall are different.
図8に戻り、ステップS136では、CPU11が、故障診断モデル15Bを再学習し、新たな故障診断モデルを生成する。再学習に用いる学習用データは、故障診断モデル15Bによる故障診断に用いられた過去の動作履歴データ及びその正解データのセットである。 Returning to FIG. 8, in step S136, the CPU 11 re-learns the fault diagnosis model 15B to generate a new fault diagnosis model. The learning data used for re-learning is a set of past operation history data and its correct answer data used in fault diagnosis by the fault diagnosis model 15B.
ステップS137では、CPU11が、ステップS136で生成した新たな故障診断モデルの汎化性能が過去データに対して一定水準以上であるか否かを判定する。新たな故障診断モデルの汎化性能が過去データに対して一定水準以上であると判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS138に移行し、新たな故障診断モデルの汎化性能が過去データに対して一定水準未満であると判定した場合(否定判定の場合)、ステップS139に移行する。 In step S137, the CPU 11 judges whether the generalization performance of the new fault diagnosis model generated in step S136 is equal to or higher than a certain level with respect to past data. If it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level with respect to past data (if the judgment is positive), the process proceeds to step S138, and if it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is lower than a certain level with respect to past data (if the judgment is negative), the process proceeds to step S139.
ステップS138では、CPU11が、故障診断モデル15Bを、ステップS136で生成した新たな故障診断モデルに更新、つまり、新モデルを採用、配置(デプロイ)し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。 In step S138, the CPU 11 updates the fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model generated in step S136, that is, adopts and deploys the new model, and ends the series of processes performed by this fault diagnosis program 15A.
一方、ステップS139では、CPU11が、現故障診断モデルである故障診断モデル15Bを破棄する。 On the other hand, in step S139, the CPU 11 discards the fault diagnosis model 15B, which is the current fault diagnosis model.
ステップS140では、CPU11が、ステップS136で生成した新たな故障診断モデルを破棄する。 In step S140, the CPU 11 discards the new fault diagnosis model generated in step S136.
ステップS141では、CPU11が、対象部品に対して一定水準を満たす故障診断モデルが存在しないため、対象部品を故障診断システムの対象外に設定し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。 In step S141, since there is no fault diagnosis model that meets a certain standard for the target part, the CPU 11 sets the target part as outside the scope of the fault diagnosis system, and ends the series of processes by this fault diagnosis program 15A.
なお、本実施形態では、故障診断装置10を外部のサーバ装置として実現した場合について説明したが、これに限定されない。故障診断装置10はCGS40の制御装置41として実現してもよい。 In the present embodiment, the fault diagnosis device 10 is implemented as an external server device, but this is not limiting. The fault diagnosis device 10 may also be implemented as the control device 41 of the CGS 40.
このように本実施形態によれば、燃料電池コージェネレーションシステムの故障診断に用いる故障診断モデルの性能が一定水準に到達しない場合に、故障診断モデルが再学習され更新可能とされる。このため、故障診断モデルの性能を一定水準以上に維持することができる。 In this manner, according to this embodiment, if the performance of the fault diagnosis model used to diagnose faults in a fuel cell cogeneration system does not reach a certain level, the fault diagnosis model can be re-learned and updated. This makes it possible to maintain the performance of the fault diagnosis model at or above a certain level.
[第2の実施形態]
第2の実施形態では、故障診断モデルの性能が時系列的に劣化した場合に、故障診断モデルを再学習する形態について説明する。
Second Embodiment
In the second embodiment, a configuration will be described in which a fault diagnosis model is re-learned when the performance of the fault diagnosis model deteriorates over time.
なお、第2の実施形態に係る故障診断装置は、上記第1の実施形態に係る故障診断装置10と同一の構成要素を有しているため、上述の図5を参照して説明する。 The fault diagnosis device according to the second embodiment has the same components as the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment, and will therefore be described with reference to FIG. 5 above.
本実施形態では、予め定められた条件として、故障診断モデル15Bの性能が時系列的に劣化するという条件が適用される。通常、燃料電池システムは、同一機種であってもハード・制御のランニングチェンジを行うことが多く、時間の経過によって故障診断モデルの汎化性能を失いやすい機器であるといえる。 In this embodiment, the predetermined condition is that the performance of the fault diagnosis model 15B deteriorates over time. Normally, fuel cell systems, even if they are the same model, often undergo running changes in hardware and control, and can be said to be devices that are prone to losing the generalization performance of the fault diagnosis model over time.
学習部11Cは、故障診断モデル15Bの性能が時系列的に劣化した場合に、故障診断に用いた直近の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成する。なお、直近データとは、例えば、直近の一定データ数、一定期間のデータ、又は、性能劣化の起点(性能低下の傾きが一定以上)以降のデータのいずれかのデータとされる。そして、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準以上である場合に、故障診断モデル15Bを、新たな故障診断モデルに更新する。なお、直近データ数が学習・検証に対して十分に確保できているときは、直近データのみで再学習、汎化性能評価を実施しても良い。 When the performance of the fault diagnosis model 15B deteriorates over time, the learning unit 11C generates a new fault diagnosis model using the most recent operation history data group used for fault diagnosis as learning data. Note that the most recent data is, for example, a certain number of recent data, data for a certain period of time, or data after the starting point of performance deterioration (when the slope of performance deterioration is at least a certain level). Then, when the generalization performance of the new fault diagnosis model is at or above a certain level, the learning unit 11C updates the fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model. Note that when the number of most recent data is sufficient for learning and verification, re-learning and generalization performance evaluation may be performed using only the most recent data.
また、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準未満である場合に、直近の動作履歴データ群に対して重み付けを行い、重み付けを行った直近の動作履歴データ群を学習用データとして第2の新たな故障診断モデルを生成する。そして、学習部11Cは、第2の新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準以上である場合に、故障診断モデル15Bを、第2の新たな故障診断モデルに更新する。なお、重み付けの具体的な方法として、例えば、時系列的にデータ1、2、3、・・・、N(直近)で並べ、データ番号を重みとして利用する方法A及び方法Bが考えられる。例えば、適合率が評価対象の場合、従来方法では、適合率=故障判定で実際に故障していた数/故障判定数、但し、各データの重みは1、となる。これに対して、方法Aでは、下記のようになる。 When the generalization performance of the new fault diagnosis model is below a certain level, the learning unit 11C weights the most recent operation history data group and generates a second new fault diagnosis model using the weighted most recent operation history data group as learning data. When the generalization performance of the second new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level, the learning unit 11C updates the fault diagnosis model 15B to the second new fault diagnosis model. As a specific method of weighting, for example, method A and method B are considered in which data 1, 2, 3, ..., N (most recent) are arranged in chronological order and the data number is used as the weight. For example, when the target of evaluation is the conformance rate, in the conventional method, conformance rate = number of actual faults in the fault judgment / number of fault judgments, where the weight of each data is 1. In contrast, in method A, it is as follows.
適合率=Σ{(故障判定で実際に故障×データ番号n)/(故障判定×データ番号n)}、但し、重みは比例増加である。「故障判定で実際に故障」及び「故障判定」は0又は1のデータである。 Compliance rate = Σ{(Fault judged to be actual fault x data number n) / (Fault judgement x data number n)}, where the weights increase proportionally. "Fault judged to be actual fault" and "Fault judgement" are data of 0 or 1.
また、方法Bでは、下記のようになる。 And in method B, it will look like this:
適合率=Σ{(係数C(n)×故障判定で実際に故障×データ番号n)/(係数C(n)×故障判定×データ番号n)}、但し、係数C(n)は直近データの重みを比例以外で調整するための係数である。係数C(n)はデータ番号nの関数で、連続関数あるいは不連続関数(ステップ関数等)のどちらでもよい。「故障判定で実際に故障」及び「故障判定」は0又は1のデータである。 Conformity rate = Σ{(coefficient C(n) x actual failure in failure judgment x data number n) / (coefficient C(n) x failure judgment x data number n)}, where coefficient C(n) is a coefficient for adjusting the weight of the most recent data in a non-proportional manner. Coefficient C(n) is a function of data number n, and can be either a continuous function or a discontinuous function (such as a step function). "Actual failure in failure judgment" and "Failure judgment" are data of 0 or 1.
また、学習部11Cは、第2の新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準未満である場合に、故障診断モデル15B、新たな故障診断モデル、及び第2の新たな故障診断モデルを破棄する。 In addition, the learning unit 11C discards the fault diagnosis model 15B, the new fault diagnosis model, and the second new fault diagnosis model if the generalization performance of the second new fault diagnosis model is below a certain level.
つまり、本実施形態では、故障診断モデル15Bの性能(例えば、適合率、再現率等)を時系列(例えば、時間-データ数)でモニタリングし、一定のデータ数あるいは一定の期間において、顕著な性能劣化が認められる場合は、再学習を実行する。なお、本実施形態では、時系列的な性能劣化が再学習の要因であるため、再学習時のテストデータ(モデルの性能評価に使用)は直近データで行うことが望ましい。また、再学習を行っても性能が出ない場合には、直近データに重み付けを行うことで、直近データにより適合したモデリングを行うことができる。重み付けを行っても性能が満たない場合には、誤った故障診断を防ぐために、故障診断モデル15B及び新たな故障診断モデルを破棄し、対象部品を故障診断システムの対象外とする。 In other words, in this embodiment, the performance (e.g., precision, recall, etc.) of the fault diagnosis model 15B is monitored over time (e.g., time-number of data), and if significant performance degradation is observed for a certain number of data or for a certain period of time, re-learning is performed. Note that in this embodiment, since chronological performance degradation is the cause of re-learning, it is desirable to use the most recent data as test data (used to evaluate the model's performance) during re-learning. Furthermore, if performance is not achieved even after re-learning, modeling that is more suited to the most recent data can be performed by weighting the most recent data. If performance is still not sufficient even after weighting, fault diagnosis model 15B and the new fault diagnosis model are discarded to prevent erroneous fault diagnosis, and the target part is excluded from the target of the fault diagnosis system.
次に、図11を参照して、第2の実施形態に係る故障診断装置10によるモデル更新処理について具体的に説明する。 Next, the model update process performed by the fault diagnosis device 10 according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. 11.
図11は、第2の実施形態に係る故障診断プログラム15Aによるモデル更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 11 is a flowchart showing an example of the flow of model update processing by the fault diagnosis program 15A according to the second embodiment.
まず、CPU11により記憶部15に記憶されている故障診断プログラム15Aが起動され、以下に示す各ステップが実行される。本実施形態では、故障診断モデル15Bの性能が時系列的に劣化した場合に、故障診断モデル15Bを再学習する。 First, the CPU 11 starts the fault diagnosis program 15A stored in the memory unit 15, and executes the steps shown below. In this embodiment, when the performance of the fault diagnosis model 15B deteriorates over time, the fault diagnosis model 15B is re-learned.
図11のステップS151では、CPU11が、任意の部品に対する故障診断モデル15B(現故障診断モデル)の診断結果(例えば、故障又は健全)を取得し、取得した診断結果をメンテナンス用端末70に送信する。そして、メンテナンス用端末70を所有する作業担当者60は、診断結果が故障である場合、現場にて対象部品の故障診断作業を行い、対象部品が故障であるか健全であるかの確認を行う。そして、作業担当者60は、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果を入力する。 In step S151 in FIG. 11, the CPU 11 acquires the diagnosis result (e.g., faulty or healthy) of the fault diagnosis model 15B (current fault diagnosis model) for an arbitrary part, and transmits the acquired diagnosis result to the maintenance terminal 70. Then, if the diagnosis result is a fault, the worker 60 who owns the maintenance terminal 70 performs fault diagnosis work on the target part at the site and checks whether the target part is faulty or healthy. Then, the worker 60 inputs the confirmation result of whether the target part is faulty or healthy via the maintenance terminal 70.
ステップS152では、CPU11が、作業担当者60から、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果の入力を受け付ける。 In step S152, the CPU 11 accepts input of the confirmation results of the failure or soundness of the target part from the worker 60 via the maintenance terminal 70.
ステップS153では、CPU11が、対象部品の故障診断に用いた動作履歴データ及び対象部品の確認結果をセットにして、記憶部15に記憶する。 In step S153, the CPU 11 stores in the memory unit 15 a set of the operation history data used to diagnose the fault of the target part and the verification results of the target part.
ステップS154では、CPU11が、ステップS153で記憶部15に記憶した動作履歴データ及び確認結果を用いて、故障診断モデル15Bの性能を更新する。 In step S154, the CPU 11 updates the performance of the fault diagnosis model 15B using the operation history data and confirmation results stored in the memory unit 15 in step S153.
ステップS155では、CPU11が、ステップS154で性能を更新した故障診断モデル15Bの性能が時系列的に劣化したか否かを判定する。故障診断モデル15Bの性能が時系列的に劣化したと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS156に移行し、故障診断モデル15Bの性能が時系列的に劣化していないと判定した場合(否定判定の場合)、ステップS151に戻り処理を繰り返す。 In step S155, the CPU 11 determines whether the performance of the fault diagnosis model 15B, whose performance was updated in step S154, has deteriorated over time. If it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has deteriorated over time (if the determination is positive), the process proceeds to step S156, and if it is determined that the performance of the fault diagnosis model 15B has not deteriorated over time (if the determination is negative), the process returns to step S151 and is repeated.
ステップS156では、CPU11が、故障診断モデル15Bを再学習し、新たな故障診断モデルを生成する。再学習に用いる学習用データは、故障診断モデル15Bによる故障診断に用いられた直近の動作履歴データ及びその正解データのセットである。 In step S156, the CPU 11 re-learns the fault diagnosis model 15B to generate a new fault diagnosis model. The learning data used for re-learning is a set of the most recent operation history data used in fault diagnosis by the fault diagnosis model 15B and its correct answer data.
ステップS157では、CPU11が、ステップS156で生成した新たな故障診断モデルの汎化性能が直近データに対して一定水準以上であるか否かを判定する。新たな故障診断モデルの汎化性能が直近データに対して一定水準以上であると判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS158に移行し、新たな故障診断モデルの汎化性能が直近データに対して一定水準未満であると判定した場合(否定判定の場合)、ステップS159に移行する。 In step S157, the CPU 11 judges whether the generalization performance of the new fault diagnosis model generated in step S156 is equal to or higher than a certain level for the most recent data. If it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level for the most recent data (if the judgment is positive), the process proceeds to step S158. If it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is lower than a certain level for the most recent data (if the judgment is negative), the process proceeds to step S159.
ステップS158では、CPU11が、故障診断モデル15Bを、ステップS156で生成した新たな故障診断モデルに更新、つまり、新モデルを採用、配置(デプロイ)し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。 In step S158, the CPU 11 updates the fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model generated in step S156, that is, adopts and deploys the new model, and ends the series of processes performed by this fault diagnosis program 15A.
一方、ステップS159では、CPU11が、再学習時のテストデータである直近データに重み付けを行う。 On the other hand, in step S159, the CPU 11 weights the most recent data, which is the test data during relearning.
ステップS160では、CPU11が、ステップS159で重み付けした直近データで故障診断モデル15Bを再学習し、第2の新たな故障診断モデルを生成する。 In step S160, the CPU 11 re-learns the fault diagnosis model 15B using the most recent data weighted in step S159, and generates a second new fault diagnosis model.
ステップS161では、CPU11が、ステップS160で生成した第2の新たな故障診断モデルの汎化性能が重み付け直近データに対して一定水準以上であるか否かを判定する。第2の新たな故障診断モデルの汎化性能が重み付け直近データに対して一定水準以上であると判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS158に移行し、第2の新たな故障診断モデルの汎化性能が重み付け直近データに対して一定水準未満であると判定した場合(否定判定の場合)、ステップS162に移行する。 In step S161, the CPU 11 judges whether the generalization performance of the second new fault diagnosis model generated in step S160 is equal to or higher than a certain level for the most recent weighted data. If it is judged that the generalization performance of the second new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level for the most recent weighted data (if the judgment is positive), the process proceeds to step S158, and if it is judged that the generalization performance of the second new fault diagnosis model is lower than the certain level for the most recent weighted data (if the judgment is negative), the process proceeds to step S162.
ステップS162では、CPU11が、現故障診断モデルである故障診断モデル15Bを破棄する。 In step S162, the CPU 11 discards the current fault diagnosis model, fault diagnosis model 15B.
ステップS163では、CPU11が、ステップS156で生成した新たな故障診断モデル及びステップS160で生成した第2の新たな故障診断モデルを破棄する。 In step S163, the CPU 11 discards the new fault diagnosis model generated in step S156 and the second new fault diagnosis model generated in step S160.
ステップS164では、CPU11が、対象部品に対して一定水準を満たす故障診断モデルが存在しないため、対象部品を故障診断システムの対象外に設定し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。 In step S164, since there is no fault diagnosis model that meets a certain standard for the target part, the CPU 11 sets the target part as outside the scope of the fault diagnosis system, and ends the series of processes by this fault diagnosis program 15A.
なお、本実施形態では、故障診断装置10を外部のサーバ装置として実現した場合について説明したが、これに限定されない。故障診断装置10はCGS40の制御装置41として実現してもよい。 In the present embodiment, the fault diagnosis device 10 is implemented as an external server device, but this is not limiting. The fault diagnosis device 10 may also be implemented as the control device 41 of the CGS 40.
このように本実施形態によれば、燃料電池コージェネレーションシステムの故障診断に用いる故障診断モデルの性能が時系列的に劣化した場合に、故障診断モデルが再学習され更新可能とされる。このため、故障診断モデルの性能を一定水準以上に維持することができる。 In this way, according to this embodiment, if the performance of the fault diagnosis model used to diagnose faults in the fuel cell cogeneration system deteriorates over time, the fault diagnosis model can be re-learned and updated. This makes it possible to maintain the performance of the fault diagnosis model at a certain level or higher.
[第3の実施形態]
第3の実施形態では、故障診断モデルによって故障診断を行ったデータ数が一定値を超えた場合に、故障診断モデルを再学習する形態について説明する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, a form will be described in which the fault diagnosis model is re-learned when the number of data items on which fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain value.
なお、第3の実施形態に係る故障診断装置は、上記第1の実施形態に係る故障診断装置10と同一の構成要素を有しているため、上述の図5を参照して説明する。 The fault diagnosis device according to the third embodiment has the same components as the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment, and will therefore be described with reference to FIG. 5 above.
本実施形態では、予め定められた条件として、故障診断モデル15Bによって故障診断を行ったデータの数が一定値を超えるという条件が適用される。 In this embodiment, the predetermined condition is that the number of data items diagnosed by fault diagnosis model 15B exceeds a certain value.
学習部11Cは、故障診断モデル15Bによって故障診断を行ったデータの数が一定値を超えた場合に、故障診断に用いた過去の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成する。そして、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能よりも高い場合に、故障診断モデル15Bを、新たな故障診断モデルに更新する。 When the number of data items diagnosed by the fault diagnosis model 15B exceeds a certain value, the learning unit 11C generates a new fault diagnosis model using the past operation history data group used for the fault diagnosis as learning data. Then, when the generalization performance of the new fault diagnosis model is higher than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B, the learning unit 11C updates the fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model.
また、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能以下である場合に、新たな故障診断モデルを破棄する。 In addition, the learning unit 11C discards the new fault diagnosis model if the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or lower than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B.
本実施形態では、基本的な処理は、上記第1の実施形態で説明した処理(図8参照)と同じだが、上記第1、第2の実施形態で説明した少なくとも1つの処理と同時に実装する場合、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15B(現故障診断モデル)の汎化性能以下のときは新たな故障診断モデルを破棄し、故障診断モデル15Bをそのまま使用し続ける。従って、対象部品が故障診断システムの対象外になることはない。一方、上記第1、第2の実施形態と同時に実装しない場合、故障診断モデル15Bと新たな故障診断モデルの両方の汎化性能が一定水準未満になる可能性がある。このため、基準となる汎化性能との比較処理、及び性能未達時における両方の故障診断モデルの破棄処理が追加される。 In this embodiment, the basic process is the same as the process described in the first embodiment (see FIG. 8). However, when implemented simultaneously with at least one of the processes described in the first and second embodiments, if the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or lower than that of fault diagnosis model 15B (current fault diagnosis model), the new fault diagnosis model is discarded, and fault diagnosis model 15B continues to be used as is. Therefore, the target part will not be excluded from the target of the fault diagnosis system. On the other hand, if not implemented simultaneously with the first and second embodiments, there is a possibility that the generalization performance of both fault diagnosis model 15B and the new fault diagnosis model will fall below a certain level. For this reason, a process of comparison with the standard generalization performance and a process of discarding both fault diagnosis models when the performance is not reached are added.
次に、図12を参照して、第3の実施形態に係る故障診断装置10によるモデル更新処理について具体的に説明する。 Next, the model update process performed by the fault diagnosis device 10 according to the third embodiment will be described in detail with reference to FIG. 12.
図12は、第3の実施形態に係る故障診断プログラム15Aによるモデル更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 12 is a flowchart showing an example of the flow of model update processing by the fault diagnosis program 15A according to the third embodiment.
まず、CPU11により記憶部15に記憶されている故障診断プログラム15Aが起動され、以下に示す各ステップが実行される。本実施形態では、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達しない場合に、故障診断モデル15Bを再学習する。 First, the CPU 11 starts the fault diagnosis program 15A stored in the memory unit 15, and executes the steps shown below. In this embodiment, if the performance of the fault diagnosis model 15B does not reach a certain level, the fault diagnosis model 15B is re-learned.
図12のステップS171では、CPU11が、任意の部品に対する故障診断モデル15B(現故障診断モデル)の診断結果(例えば、故障又は健全)を取得し、取得した診断結果をメンテナンス用端末70に送信する。そして、メンテナンス用端末70を所有する作業担当者60は、診断結果が故障である場合、現場にて対象部品の故障診断作業を行い、対象部品が故障であるか健全であるかの確認を行う。そして、作業担当者60は、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果を入力する。 In step S171 of FIG. 12, the CPU 11 acquires the diagnosis result (e.g., faulty or healthy) of the fault diagnosis model 15B (current fault diagnosis model) for an arbitrary part, and transmits the acquired diagnosis result to the maintenance terminal 70. Then, if the diagnosis result is a fault, the worker 60 who owns the maintenance terminal 70 performs fault diagnosis work on the target part at the site and checks whether the target part is faulty or healthy. Then, the worker 60 inputs the confirmation result of whether the target part is faulty or healthy via the maintenance terminal 70.
ステップS172では、CPU11が、作業担当者60から、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果の入力を受け付ける。 In step S172, the CPU 11 accepts input of the confirmation results of the failure or soundness of the target part from the worker 60 via the maintenance terminal 70.
ステップS173では、CPU11が、対象部品の故障診断に用いた動作履歴データ及び対象部品の確認結果をセットにして、記憶部15に記憶する。 In step S173, the CPU 11 stores in the memory unit 15 a set of the operation history data used to diagnose the fault of the target part and the verification results of the target part.
ステップS174では、CPU11が、ステップS173で記憶部15に記憶した動作履歴データ及び確認結果を用いて、故障診断モデル15Bの性能を更新する。 In step S174, the CPU 11 updates the performance of the fault diagnosis model 15B using the operation history data and confirmation results stored in the memory unit 15 in step S173.
ステップS175では、CPU11が、データ数のカウンタをインクリメントする。 In step S175, the CPU 11 increments the counter for the number of data items.
ステップS176では、CPU11が、ステップS175でインクリメントしたカウンタの値がnより大きいか否かを判定する。カウンタの値がnより大きいと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS177に移行し、カウンタの値がn以下と判定した場合(否定判定の場合)、ステップS171に戻り処理を繰り返す。 In step S176, the CPU 11 determines whether the counter value incremented in step S175 is greater than n. If it is determined that the counter value is greater than n (if the determination is positive), the process proceeds to step S177, and if it is determined that the counter value is equal to or less than n (if the determination is negative), the process returns to step S171 and repeats the process.
ステップS177では、CPU11が、故障診断モデル15Bを再学習し、新たな故障診断モデルを生成する。再学習に用いる学習用データは、故障診断モデル15Bによる故障診断に用いられた過去の動作履歴データ及びその正解データのセットである。 In step S177, the CPU 11 re-learns the fault diagnosis model 15B to generate a new fault diagnosis model. The learning data used for re-learning is a set of past operation history data and its correct answer data used in fault diagnosis by the fault diagnosis model 15B.
ステップS178では、CPU11が、ステップS177で生成した新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能よりも高いか否かを判定する。新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能よりも高いと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS179に移行し、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能以下であると判定した場合(否定判定の場合)、ステップS180に移行する。 In step S178, the CPU 11 judges whether the generalization performance of the new fault diagnosis model generated in step S177 is higher than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B. If it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is higher than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B (if the judgment is positive), the process proceeds to step S179, and if it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or lower than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B (if the judgment is negative), the process proceeds to step S180.
ステップS179では、CPU11が、故障診断モデル15Bを、ステップS177で生成した新たな故障診断モデルに更新、つまり、新モデルを採用、配置(デプロイ)し、ステップS181に移行する。 In step S179, the CPU 11 updates the fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model generated in step S177, that is, adopts and deploys the new model, and then proceeds to step S181.
一方、ステップS180では、CPU11が、ステップS177で生成した新たな故障診断モデルを破棄し、ステップS181に移行する。なお、現故障診断モデル及び新故障診断モデルの両方が一定水準未満の場合、両方のモデルを破棄して、故障診断システムの対象外としてもよい。 On the other hand, in step S180, the CPU 11 discards the new fault diagnosis model generated in step S177, and proceeds to step S181. If both the current fault diagnosis model and the new fault diagnosis model are below a certain level, both models may be discarded and excluded from the fault diagnosis system.
ステップS181では、CPU11が、カウンタを初期化し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。 In step S181, the CPU 11 initializes the counter and ends the series of processes performed by this fault diagnosis program 15A.
なお、本実施形態では、故障診断装置10を外部のサーバ装置として実現した場合について説明したが、これに限定されない。故障診断装置10はCGS40の制御装置41として実現してもよい。 In the present embodiment, the fault diagnosis device 10 is implemented as an external server device, but this is not limiting. The fault diagnosis device 10 may also be implemented as the control device 41 of the CGS 40.
このように本実施形態によれば、燃料電池コージェネレーションシステムの故障診断に用いる故障診断モデルによって故障診断を行ったデータの数が一定値を超えた場合に、故障診断モデルが再学習され更新可能とされる。このため、故障診断モデルの性能を一定水準以上に維持することができる。 In this way, according to this embodiment, when the number of data items diagnosed by the fault diagnosis model used to diagnose faults in a fuel cell cogeneration system exceeds a certain value, the fault diagnosis model can be re-learned and updated. This makes it possible to maintain the performance of the fault diagnosis model at a certain level or higher.
[第4の実施形態]
第4の実施形態では、故障診断モデルによって故障診断を行った期間が一定期間を超えた場合に、故障診断モデルを再学習する形態について説明する。
[Fourth embodiment]
In the fourth embodiment, a form will be described in which the fault diagnosis model is re-learned when a period during which fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain period.
なお、第4の実施形態に係る故障診断装置は、上記第1の実施形態に係る故障診断装置10と同一の構成要素を有しているため、上述の図5を参照して説明する。 The fault diagnosis device according to the fourth embodiment has the same components as the fault diagnosis device 10 according to the first embodiment, and will therefore be described with reference to FIG. 5 above.
本実施形態では、予め定められた条件として、故障診断モデル15Bによって故障診断を行った期間が一定期間を超えるという条件が適用される。 In this embodiment, the predetermined condition is that the period during which fault diagnosis is performed using fault diagnosis model 15B exceeds a certain period.
学習部11Cは、故障診断モデル15Bによって故障診断を行った期間が一定期間を超えた場合に、故障診断に用いた過去の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成する。そして、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能よりも高い場合に、故障診断モデル15Bを、新たな故障診断モデルに更新する。 When the period during which fault diagnosis was performed using fault diagnosis model 15B exceeds a certain period, learning unit 11C generates a new fault diagnosis model using a group of past operation history data used in the fault diagnosis as learning data. Then, when the generalization performance of the new fault diagnosis model is higher than the generalization performance of fault diagnosis model 15B, learning unit 11C updates fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model.
また、学習部11Cは、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能以下である場合に、新たな故障診断モデルを破棄する。 In addition, the learning unit 11C discards the new fault diagnosis model if the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or lower than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B.
本実施形態では、基本的な処理は、上記第1の実施形態で説明した処理(図8参照)と同じだが、上記第1、第2の実施形態で説明した少なくとも1つの処理と同時に実装する場合、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15B(現故障診断モデル)の汎化性能以下のときは新たな故障診断モデルを破棄し、故障診断モデル15Bをそのまま使用し続ける。従って、対象部品が故障診断システムの対象外になることはない。一方、上記第1、第2の実施形態と同時に実装しない場合、故障診断モデル15Bと新たな故障診断モデルの両方の汎化性能が一定水準未満になる可能性がある。このため、基準となる汎化性能との比較処理、及び性能未達時における両方の故障診断モデルの破棄処理が追加される。 In this embodiment, the basic process is the same as the process described in the first embodiment (see FIG. 8). However, when implemented simultaneously with at least one of the processes described in the first and second embodiments, if the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or lower than that of fault diagnosis model 15B (current fault diagnosis model), the new fault diagnosis model is discarded, and fault diagnosis model 15B continues to be used as is. Therefore, the target part will not be excluded from the target of the fault diagnosis system. On the other hand, if not implemented simultaneously with the first and second embodiments, there is a possibility that the generalization performance of both fault diagnosis model 15B and the new fault diagnosis model will fall below a certain level. For this reason, a process of comparison with the standard generalization performance and a process of discarding both fault diagnosis models when the performance is not reached are added.
次に、図13を参照して、第4の実施形態に係る故障診断装置10によるモデル更新処理について具体的に説明する。 Next, the model update process performed by the fault diagnosis device 10 according to the fourth embodiment will be described in detail with reference to FIG. 13.
図13は、第4の実施形態に係る故障診断プログラム15Aによるモデル更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 13 is a flowchart showing an example of the flow of model update processing by the fault diagnosis program 15A according to the fourth embodiment.
まず、CPU11により記憶部15に記憶されている故障診断プログラム15Aが起動され、以下に示す各ステップが実行される。本実施形態では、故障診断モデル15Bの性能が一定水準に到達しない場合に、故障診断モデル15Bを再学習する。 First, the CPU 11 starts the fault diagnosis program 15A stored in the memory unit 15, and executes the steps shown below. In this embodiment, if the performance of the fault diagnosis model 15B does not reach a certain level, the fault diagnosis model 15B is re-learned.
図13のステップS191では、CPU11が、任意の部品に対する故障診断モデル15B(現故障診断モデル)の診断結果(例えば、故障又は健全)を取得し、取得した診断結果をメンテナンス用端末70に送信する。そして、メンテナンス用端末70を所有する作業担当者60は、診断結果が故障である場合、現場にて対象部品の故障診断作業を行い、対象部品が故障であるか健全であるかの確認を行う。そして、作業担当者60は、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果を入力する。 In step S191 of FIG. 13, the CPU 11 acquires the diagnosis result (e.g., faulty or healthy) of the fault diagnosis model 15B (current fault diagnosis model) for an arbitrary part, and transmits the acquired diagnosis result to the maintenance terminal 70. Then, if the diagnosis result is a fault, the worker 60 who owns the maintenance terminal 70 performs fault diagnosis work on the target part at the site and checks whether the target part is faulty or healthy. Then, the worker 60 inputs the confirmation result of whether the target part is faulty or healthy via the maintenance terminal 70.
ステップS192では、CPU11が、作業担当者60から、メンテナンス用端末70を介して、対象部品の故障又は健全の確認結果の入力を受け付ける。 In step S192, the CPU 11 accepts input of the confirmation results of the failure or soundness of the target part from the worker 60 via the maintenance terminal 70.
ステップS193では、CPU11が、対象部品の故障診断に用いた動作履歴データ及び対象部品の確認結果をセットにして、記憶部15に記憶する。 In step S193, the CPU 11 stores in the memory unit 15 a set of the operation history data used to diagnose the fault of the target part and the verification results of the target part.
ステップS194では、CPU11が、ステップS193で記憶部15に記憶した動作履歴データ及び確認結果を用いて、故障診断モデル15Bの性能を更新する。 In step S194, the CPU 11 updates the performance of the fault diagnosis model 15B using the operation history data and confirmation results stored in the memory unit 15 in step S193.
ステップS195では、CPU11が、ステップS194で性能を更新した故障診断モデル15Bの適用期間がmより長いか否かを判定する。適用期間がmより長いと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS196に移行し、適用期間がm以下と判定した場合(否定判定の場合)、ステップS191に戻り処理を繰り返す。 In step S195, the CPU 11 determines whether the application period of the fault diagnosis model 15B whose performance was updated in step S194 is longer than m. If it is determined that the application period is longer than m (if a positive determination), the process proceeds to step S196, and if it is determined that the application period is equal to or shorter than m (if a negative determination), the process returns to step S191 and is repeated.
ステップS196では、CPU11が、故障診断モデル15Bを再学習し、新たな故障診断モデルを生成する。再学習に用いる学習用データは、故障診断モデル15Bによる故障診断に用いられた過去の動作履歴データ及びその正解データのセットである。 In step S196, the CPU 11 re-learns the fault diagnosis model 15B to generate a new fault diagnosis model. The learning data used for re-learning is a set of past operation history data and its correct answer data used in fault diagnosis by the fault diagnosis model 15B.
ステップS197では、CPU11が、ステップS196で生成した新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能よりも高いか否かを判定する。新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能よりも高いと判定した場合(肯定判定の場合)、ステップS198に移行し、新たな故障診断モデルの汎化性能が故障診断モデル15Bの汎化性能以下であると判定した場合(否定判定の場合)、ステップS199に移行する。 In step S197, the CPU 11 judges whether the generalization performance of the new fault diagnosis model generated in step S196 is higher than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B. If it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is higher than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B (if the judgment is positive), the process proceeds to step S198. If it is judged that the generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or lower than the generalization performance of the fault diagnosis model 15B (if the judgment is negative), the process proceeds to step S199.
ステップS198では、CPU11が、故障診断モデル15Bを、ステップS196で生成した新たな故障診断モデルに更新、つまり、新モデルを採用、配置(デプロイ)し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。 In step S198, the CPU 11 updates the fault diagnosis model 15B to the new fault diagnosis model generated in step S196, that is, adopts and deploys the new model, and ends the series of processes performed by this fault diagnosis program 15A.
一方、ステップS199では、CPU11が、ステップS196で生成した新たな故障診断モデルを破棄し、本故障診断プログラム15Aによる一連の処理を終了する。なお、現故障診断モデル及び新故障診断モデルの両方が一定水準未満の場合、両方のモデルを破棄して、故障診断システムの対象外としてもよい。 On the other hand, in step S199, the CPU 11 discards the new fault diagnosis model generated in step S196, and ends the series of processes by the fault diagnosis program 15A. Note that if both the current fault diagnosis model and the new fault diagnosis model are below a certain level, both models may be discarded and excluded from the fault diagnosis system.
なお、本実施形態では、故障診断装置10を外部のサーバ装置として実現した場合について説明したが、これに限定されない。故障診断装置10はCGS40の制御装置41として実現してもよい。 In the present embodiment, the fault diagnosis device 10 is implemented as an external server device, but this is not limiting. The fault diagnosis device 10 may also be implemented as the control device 41 of the CGS 40.
このように本実施形態によれば、燃料電池コージェネレーションシステムの故障診断に用いる故障診断モデルによって故障診断を行った期間が一定期間を超えた場合に、故障診断モデルが再学習され更新可能とされる。このため、故障診断モデルの性能を一定水準以上に維持することができる。 In this way, according to this embodiment, when the period during which a fault diagnosis is performed using a fault diagnosis model used to diagnose a fault in a fuel cell cogeneration system exceeds a certain period, the fault diagnosis model can be re-learned and updated. This makes it possible to maintain the performance of the fault diagnosis model at a certain level or higher.
以上、上記各実施形態として、故障診断装置及び故障診断システムを例示して説明したが、各実施形態は、故障診断装置が備える各部の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態としてもよい。各実施形態は、このプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体の形態としてもよい。 Although the above embodiments have been described by way of example using a fault diagnosis device and a fault diagnosis system, each embodiment may be in the form of a program for causing a computer to execute the functions of each unit of the fault diagnosis device. Each embodiment may be in the form of a computer-readable storage medium that stores the program.
その他、上記各実施形態で説明した故障診断装置及び故障診断システムの構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。 In addition, the configurations of the fault diagnosis device and fault diagnosis system described in each of the above embodiments are merely examples, and may be modified according to circumstances without departing from the spirit of the invention.
また、上記各実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。 The processing flow of the program described in each of the above embodiments is also an example, and unnecessary steps may be deleted, new steps may be added, or the processing order may be rearranged, without departing from the spirit of the invention.
また、上記各実施形態では、プログラムを実行することにより、各実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。各実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。 In addition, in each of the above embodiments, a case has been described in which the processing according to each embodiment is realized by a software configuration using a computer by executing a program, but this is not limited to this. Each embodiment may be realized, for example, by a hardware configuration or a combination of a hardware configuration and a software configuration.
10 故障診断装置
11、42 CPU
11A 取得部
11B 推定部
11C 学習部
11D 第1出力部
11E 第2出力部
12、43 ROM
13、44 RAM
14、45 I/O
15、46 記憶部
15A 故障診断プログラム
15B 故障診断モデル
16 表示部
17 操作部
18、47 通信部
30 ユーザ宅
40 CGS
41 制御装置
46A 制御プログラム
48 機器I/F
49 CGS本体部
50 燃料電池ユニット
51 燃料電池モジュール
51A 燃料電池スタック
51B 改質器
52 ガス経路
53 改質水経路
54 空気経路
60 作業担当者
70 メンテナンス用端末
100 故障診断システム
10 Fault diagnosis device 11, 42 CPU
11A Acquisition unit 11B Estimation unit 11C Learning unit 11D First output unit 11E Second output unit 12, 43 ROM
13, 44 RAM
14, 45 I/O
15, 46 Storage unit 15A Fault diagnosis program 15B Fault diagnosis model 16 Display unit 17 Operation unit 18, 47 Communication unit 30 User's home 40 CGS
41 Control device 46A Control program 48 Device I/F
49 CGS main body 50 Fuel cell unit 51 Fuel cell module 51A Fuel cell stack 51B Reformer 52 Gas path 53 Reformed water path 54 Air path 60 Worker 70 Maintenance terminal 100 Fault diagnosis system
Claims (12)
過去に得られた動作履歴データ群を、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部に対応付けて機械学習又は多変量解析することにより生成され、かつ、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を判定する故障診断モデルに対して、前記取得部により取得された動作履歴データ又は当該動作履歴データを加工して得られるデータを入力し、前記故障診断モデルから出力される判定結果を用いて、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を推定する推定部と、
前記故障診断モデルが予め定められた条件を満たす場合に、前記故障診断モデルを再学習することにより新たな故障診断モデルを生成する学習部と、
を備え、
前記予め定められた条件は、前記故障診断モデルの性能が一定水準に到達しないという条件、前記故障診断モデルの性能が時系列的に劣化するという条件、前記故障診断モデルによって故障診断を行ったデータの数が一定値を超えるという条件、及び、前記故障診断モデルによって故障診断を行った期間が一定期間を超えるという条件の少なくとも1つを含む
故障診断装置。 an acquisition unit that acquires, when the fuel cell cogeneration system detects an operational abnormality, from the fuel cell cogeneration system, operation history data related to the operation history of the fuel cell cogeneration system that corresponds to the abnormality;
an estimation unit which inputs the operation history data acquired by the acquisition unit or data obtained by processing the operation history data into a fault diagnosis model which is generated by performing machine learning or multivariate analysis on a group of previously acquired operation history data in association with functional units of the fuel cell cogeneration system and judges the presence or absence of a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system, and which estimates the presence or absence of a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system using the judgment result output from the fault diagnosis model;
a learning unit that generates a new fault diagnosis model by re-learning the fault diagnosis model when the fault diagnosis model satisfies a predetermined condition;
Equipped with
The predetermined condition includes at least one of the following conditions: a condition that the performance of the fault diagnosis model does not reach a certain level; a condition that the performance of the fault diagnosis model deteriorates over time; a condition that the number of data items for which fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain value; and a condition that the period for which fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain period.
Fault diagnosis device.
前記学習部は、前記故障診断モデルの性能が一定水準に到達しない場合に、故障診断に用いた過去の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成し、前記新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準以上である場合に、前記故障診断モデルを、前記新たな故障診断モデルに更新する
請求項1に記載の故障診断装置。 the predetermined condition is a condition that the performance of the fault diagnosis model does not reach a certain level;
2. The fault diagnosis device according to claim 1, wherein the learning unit generates a new fault diagnosis model using a group of past operation history data used for fault diagnosis as learning data when performance of the fault diagnosis model does not reach a certain level, and updates the fault diagnosis model to the new fault diagnosis model when generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level.
請求項2に記載の故障診断装置。 The fault diagnosis device according to claim 2 , wherein the learning unit discards the fault diagnosis model and the new fault diagnosis model when a generalization performance of the new fault diagnosis model is below a certain level.
前記学習部は、前記故障診断モデルの性能が時系列的に劣化した場合に、故障診断に用いた直近の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成し、前記新たな故障診断モデルの汎化性能が一定水準以上である場合に、前記故障診断モデルを、前記新たな故障診断モデルに更新する
請求項1に記載の故障診断装置。 the predetermined condition is a condition that the performance of the fault diagnosis model deteriorates over time,
2. The fault diagnosis device according to claim 1, wherein the learning unit generates a new fault diagnosis model using a group of most recent operation history data used for the fault diagnosis as learning data when performance of the fault diagnosis model deteriorates over time, and updates the fault diagnosis model to the new fault diagnosis model when generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level.
請求項4に記載の故障診断装置。 5. The fault diagnosis device according to claim 4, wherein, when a generalization performance of the new fault diagnosis model is below a certain level, the learning unit weights the most recent operation history data group, generates a second new fault diagnosis model using the weighted most recent operation history data group as learning data, and, when a generalization performance of the second new fault diagnosis model is equal to or higher than a certain level, updates the fault diagnosis model to the second new fault diagnosis model.
請求項5に記載の故障診断装置。 The fault diagnosis device according to claim 5 , wherein the learning unit discards the fault diagnosis model, the new fault diagnosis model, and the second new fault diagnosis model when a generalization performance of the second new fault diagnosis model is below a certain level.
前記学習部は、前記故障診断モデルによって故障診断を行ったデータの数が一定値を超えた場合に、故障診断に用いた過去の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成し、前記新たな故障診断モデルの汎化性能が前記故障診断モデルの汎化性能よりも高い場合に、前記故障診断モデルを、前記新たな故障診断モデルに更新する
請求項1に記載の故障診断装置。 the predetermined condition being that the number of data items diagnosed by the fault diagnosis model exceeds a certain value;
2. The fault diagnosis device according to claim 1, wherein the learning unit generates a new fault diagnosis model using a group of past operation history data used for the fault diagnosis as learning data when a number of data items diagnosed by the fault diagnosis model exceeds a certain value, and updates the fault diagnosis model to the new fault diagnosis model when a generalization performance of the new fault diagnosis model is higher than a generalization performance of the fault diagnosis model.
前記学習部は、前記故障診断モデルによって故障診断を行った期間が一定期間を超えた場合に、故障診断に用いた過去の動作履歴データ群を学習用データとして新たな故障診断モデルを生成し、前記新たな故障診断モデルの汎化性能が前記故障診断モデルの汎化性能よりも高い場合に、前記故障診断モデルを、前記新たな故障診断モデルに更新する
請求項1に記載の故障診断装置。 the predetermined condition is that a period during which a fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain period;
2. The fault diagnosis device according to claim 1, wherein the learning unit generates a new fault diagnosis model using a group of past operation history data used for the fault diagnosis as learning data when a period during which fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain period, and updates the fault diagnosis model to the new fault diagnosis model when a generalization performance of the new fault diagnosis model is higher than a generalization performance of the fault diagnosis model.
請求項7又は請求項8に記載の故障診断装置。 The fault diagnosis device according to claim 7 or 8, wherein the learning unit discards the new fault diagnosis model when a generalization performance of the new fault diagnosis model is equal to or lower than a generalization performance of the fault diagnosis model.
請求項2~請求項9の何れか1項に記載の故障診断装置。 10. The fault diagnosis device according to claim 2, wherein at least one of a precision rate at the time of fault determination and a recall rate of fault detection is used as an index representing the performance or generalization performance of the fault diagnosis model.
前記燃料電池コージェネレーションシステムと接続された故障診断装置と、
を備え、
前記燃料電池コージェネレーションシステムは、
自システムの動作の異常を検知した場合に、前記故障診断装置に対して、前記異常に対応する、自システムの動作履歴に関する動作履歴データを送信し、
前記故障診断装置は、
前記燃料電池コージェネレーションシステムから送信された前記動作履歴データを取得する取得部と、
過去に得られた動作履歴データ群を、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部に対応付けて機械学習又は多変量解析することにより生成され、かつ、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を判定する故障診断モデルに対して、前記取得部により取得された動作履歴データ又は当該動作履歴データを加工して得られるデータを入力し、前記故障診断モデルから出力される判定結果を用いて、前記燃料電池コージェネレーションシステムの機能部毎に故障の有無を推定する推定部と、
前記故障診断モデルが予め定められた条件を満たす場合に、前記故障診断モデルを再学習することにより新たな故障診断モデルを生成する学習部と、
を備え、
前記予め定められた条件は、前記故障診断モデルの性能が一定水準に到達しないという条件、前記故障診断モデルの性能が時系列的に劣化するという条件、前記故障診断モデルによって故障診断を行ったデータの数が一定値を超えるという条件、及び、前記故障診断モデルによって故障診断を行った期間が一定期間を超えるという条件の少なくとも1つを含む
故障診断システム。 A fuel cell cogeneration system;
a fault diagnosis device connected to the fuel cell cogeneration system;
Equipped with
The fuel cell cogeneration system comprises:
When an abnormality in the operation of the system is detected, operation history data on the operation history of the system corresponding to the abnormality is transmitted to the fault diagnosis device;
The fault diagnosis device includes:
an acquisition unit that acquires the operation history data transmitted from the fuel cell cogeneration system;
an estimation unit which inputs the operation history data acquired by the acquisition unit or data obtained by processing the operation history data into a fault diagnosis model which is generated by performing machine learning or multivariate analysis on a group of previously acquired operation history data in association with functional units of the fuel cell cogeneration system and judges the presence or absence of a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system, and which estimates the presence or absence of a fault for each functional unit of the fuel cell cogeneration system using the judgment result output from the fault diagnosis model;
a learning unit that generates a new fault diagnosis model by re-learning the fault diagnosis model when the fault diagnosis model satisfies a predetermined condition;
Equipped with
The predetermined condition includes at least one of the following conditions: a condition that the performance of the fault diagnosis model does not reach a certain level; a condition that the performance of the fault diagnosis model deteriorates over time; a condition that the number of data items for which fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain value; and a condition that the period for which fault diagnosis has been performed using the fault diagnosis model exceeds a certain period.
Fault diagnosis system.
A fault diagnosis program for causing a computer to function as each unit included in the fault diagnosis device according to any one of claims 1 to 10.
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