JP7330754B2 - Abnormality diagnosis device and method - Google Patents
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Description
本発明は、機械、部品及びシステム(以下、機械という)における測定データまたはセンサーデータを用いて機械の状態を監視して異常診断する異常診断装置及び方法に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis apparatus and method for diagnosing an abnormality by monitoring the state of a machine, parts, and systems (hereinafter referred to as "machine") using measurement data or sensor data.
風車などの機械の状態監視では、機械に装備しているセンサーなどを使って、機械の温度や加速度等の物理量を一定の頻度で収集し、収集したデータを分析処理することにより、機械の状態を監視し、正常/異常の判断を行う。近年では、人工知能技術の一分野である機械学習技術を活用して、過去に収集した機械の稼動データを学習(“トレーニング”とも呼ぶ)して、現在の状態を推定、判断する手法が開発されている。 In the status monitoring of machines such as wind turbines, sensors installed in the machines are used to collect physical quantities such as temperature and acceleration of the machine at a certain frequency, and the collected data is analyzed and processed to determine the state of the machine. is monitored and judged as normal/abnormal. In recent years, a method has been developed that utilizes machine learning technology, a field of artificial intelligence technology, to learn (also called “training”) machine operation data collected in the past, and to estimate and judge the current state. It is
しかし、大多数の機械においては、異常の発生は稀または無い状況である。そのため、過去の稼働データを学習しても、正常モデルしか構築できないので異常と正常の判別が困難である。この問題を回避するために、特許文献1に記載されたシステムでは、複数の類似の機械を使って、類似装置共通のメタ判定モデルを利用した異常診断方法を提案している。
However, in the majority of machines, the occurrence of abnormalities is rare or non-existent. Therefore, even if past operation data is learned, only a normal model can be constructed, making it difficult to distinguish between abnormal and normal conditions. In order to avoid this problem, the system described in
特許文献1に開示されている技術では、複数の類似装置において、稼働データを説明変数と目的変数の二種類に分類する上で、説明変数と目的変数との回帰分析を行い、各装置に関する複数の回帰モデルを作成する。そして、回帰モデルの係数を予測するメタ予測モデルを作成し、メタ予測モデルを用いて対象装置の状態を診断する内容が提案されている。この技術では、対象装置の稼動データが単純な回帰モデルとして表現できる場合は、一定の効果が期待できる。
In the technology disclosed in
しかしながら、統計的な手法を使っても、稼働データを説明変数と目的変数に分類できない場合がある。また、分類できたとしても、説明変数と目的変数との関係が複雑であり、回帰モデルの構築が現実的に困難な場合がある。例えば、風力発電装置において、稼働データに風速、発電機軸受温度、発電機軸受加速度、増速機発電機温度、増速機発電機加速度を選択した場合、説明変数と目的変数に分類することが難しい。特許文献1では、このような場合に対する対処方法については記載されていない。
However, even if a statistical method is used, it may not be possible to classify the operating data into explanatory variables and objective variables. Moreover, even if classification is possible, the relationship between explanatory variables and objective variables is complicated, and construction of a regression model may be practically difficult. For example, in a wind power generator, if wind speed, generator bearing temperature, generator bearing acceleration, gearbox generator temperature, gearbox generator acceleration are selected as operating data, they can be classified into explanatory variables and objective variables. difficult.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、異常データが稀または無い機械に関しても、また、対象機械の稼動データが単純な回帰モデルとして表現できない場合に関しても、対象機械の状態を診断できる異常診断装置及び方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to provide a method for analyzing a machine that has rare or no abnormal data, and even if the operating data of the target machine cannot be expressed as a simple regression model. An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device and method capable of diagnosing the state of a machine.
以上のことから本発明においては、機械の異常を診断する異常診断装置であって、診断対象である診断対象機械と、診断対象機械と類似の類似機械を含む機械のセンサーデータを取得して記憶するデータベースと、類似機械について取得したセンサーデータから作成した第1の特徴量を用いて学習モデルを作成する学習モデル作成部と、診断対象機械について取得したセンサーデータから作成した第2の特徴量を前記第1の特徴量によって補正する特徴量補正部と、補正された第2の特徴量を学習モデルに適用することで、診断対象機械の状態を判定する機械状態判定部を備えることを特徴とする。 In view of the above, in the present invention, an abnormality diagnosis apparatus for diagnosing an abnormality in a machine acquires and stores sensor data of a machine to be diagnosed and a similar machine similar to the machine to be diagnosed. a learning model creation unit that creates a learning model using the first feature created from the sensor data acquired for the similar machine, and the second feature created from the sensor data acquired for the machine to be diagnosed. characterized by comprising a feature amount correction unit that corrects the first feature amount and a machine state determination unit that determines the state of the diagnosis target machine by applying the corrected second feature amount to the learning model. do.
また本発明においては、機械の異常を診断する異常診断方法であって、診断対象である診断対象機械と、診断対象機械と類似の類似機械を含む機械のセンサーデータを取得し、類似機械について取得したセンサーデータから作成した第1の特徴量を用いて学習モデルを作成し、診断対象機械について取得したセンサーデータから作成した第2の特徴量を第1の特徴量によって補正し、補正された第2の特徴量を学習モデルに適用することで、診断対象機械の状態を判定することを特徴とする。 Further, in the present invention, there is provided an abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in a machine, in which sensor data of a machine including a diagnosis target machine to be diagnosed and a similar machine similar to the diagnosis target machine are acquired, and the similar machine is acquired. A learning model is created using the first feature amount created from the sensor data obtained from the machine to be diagnosed, the second feature amount created from the sensor data acquired from the machine to be diagnosed is corrected by the first feature amount, and the corrected second feature amount is corrected. 2 is applied to the learning model to determine the state of the machine to be diagnosed.
本発明によれば、異常データが稀または無い機械に関しても、また、対象機械の稼動データが単純な回帰モデルとして表現できない場合に関しても、対象機械の状態を診断することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to diagnose the condition of a target machine even for a machine with rare or no abnormal data, and even when the operating data of the target machine cannot be expressed as a simple regression model.
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
本実施例では、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する風力発電装置を診断対象の機械とする例について説明する。 In this embodiment, an example will be described in which a wind power generator that converts wind energy into electric energy is used as a machine to be diagnosed.
まず、図1を用いて、本発明の実施例に係る異常診断装置の構成例について説明する。本実施例の異常診断装置は、計算機100で作動するものであり、診断対象機械10Aと類似機械10Bからの情報を入力とし、データベース部DBと、センサーデータ取得部101と、類似機械選定部102と、類似機械データ取得部103と、特徴量作成部104と、特徴量補正部105と、学習モデル作成部106と、機械状態判定部107と、可視化部108とを含んで構成される。
First, with reference to FIG. 1, an example configuration of an abnormality diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The abnormality diagnosis apparatus of this embodiment operates on a
診断対象機械10Aと類似機械10Bは、本実施例では風力発電装置であり、ここにはセンサーなどの計測装置が装備され、温度や圧力、加速度などの物理量データを一定の時間間隔で収集する手段を具備する。収集されるデータを本実施例の異常診断装置へ送信する通信手段も併せて具備する。なお後述するように、類似機械10Bとは、複数の機械10(風力発電装置)の中から診断対象機械10Aと特性などが合致するという観点から選択された機械である。
The
データベースDBでは、本実施例の異常診断装置に係わるセンサーデータなどのすべてのデータを、電子ファイル形式で1つまたは複数の記憶装置に格納する。 In the database DB, all data such as sensor data related to the abnormality diagnosis device of this embodiment are stored in one or more storage devices in electronic file format.
本実施例の異常診断装置において、まずセンサーデータ取得部101では、診断対象機械10Aからのセンサーデータを通信手段によって取得し、データベースDBに保存する。
In the abnormality diagnosis apparatus of this embodiment, first, the sensor
図2は、センサーデータのデータ構造の一例を示している。センサーデータは、各センサーから収集される時系列データの集合であり、図2のようなマトリクスとして記述することができる。センサーデータSAの列は各物理量に対応し、各行は各時刻tsに対応する。ここでは、診断対象機械10Aの全センサーデータをSAと記述し、個別のセンサーデータSAには枝番i(i=1~N)を付与して表記している。N個のセンサー項目(物理量)がある場合、SAを(1)式のように数学的に記述することができる。ここで、SAi(i=1~N)はi番目のセンサー項目の時系列データである。
FIG. 2 shows an example of the data structure of sensor data. Sensor data is a set of time-series data collected from each sensor and can be described as a matrix as shown in FIG . A column of the sensor data SA corresponds to each physical quantity, and each row corresponds to each time ts. Here, all sensor data of the
診断対象機械10Aの全センサーデータSAの中には、通常、特徴量の計算に寄与しないセンサー項目も存在する。全センサーデータSAの中で、特徴量の計算に実際に使用されるデータのサブセットをSAAとする。
Among all the sensor data SA of the
図1に戻り、類似機械選定部102では、選定の対象となる複数の機械10の中から、以下の選択条件をすべて満足する機械を類似機械10Bとして選択する。
Returning to FIG. 1, the similar
選択条件1:機械10Bと機械10Aの入力と出力は同一で、且つ機械のシステム特性を表すシステム曲線も同じ特徴を持つこと。機械10Aが風車の場合、入力は風力エネルギーで、出力は電力エネルギーなので、機械10Bも同様な入出力を持たなければならない。
Selection condition 1: The inputs and outputs of the
図3は、風車におけるシステム曲線である風速-発電量カーブの例を示している。機械10Aのシステム曲線である風速-発電量カーブは、図3に示すように、風速がカットイン風速になる前には発電量がゼロであり、その後風速が増加するにつれ発電量が徐々に増加し、風速がカットアウト風速に到達すると発電量がこのまま保持するという特徴がある。機械10Bのシステム曲線もこのような特徴を具備する必要がある。
FIG. 3 shows an example of a wind speed-power generation curve, which is a system curve in a wind turbine. As shown in FIG. 3, in the wind speed-power generation curve, which is the system curve of the
なお風車の場合に、このシステム曲線である風速-発電量カーブの例では風速がカットイン風速以上であってカットアウト風速以下の風速におけるセンサーデータを用いて、診断対象機械の状態を判定することになる。 In the case of wind turbines, in this example of the wind speed - power generation curve, which is the system curve, the state of the diagnosis target machine can be determined using sensor data when the wind speed is equal to or higher than the cut-in wind speed and equal to or lower than the cut-out wind speed. become.
選択条件2:機械10Bの過去のセンサーデータの中には、正常時のデータと異常時のデータの両方が含まれていること。
Selection condition 2: The past sensor data of the
選択条件3:特徴量の計算に実際に使用されるデータのサブセットSAAの中の任意のセンサーデータについて、機械10BのセンサーデータSBではそれと同じもの、または強い相関のあるものを有すること。例えば、サブセットSAAの中で発電機軸受前方温度というセンサーデータがある場合、機械10BのセンサーデータSBの中でも同じく発電機軸受前方温度というセンサーデータがある場合は、条件を満足する。または、機械10BのセンサーデータSBの中で、発電機軸受前方温度というセンサーデータは無いが、別のセンサー、例えば“発電機軸受後方温度”、のセンサーデータが常にサブセットSAAの発電機軸受前方温度と強い相関があれば、それを代替のセンサーデータとして利用することで条件を満足する。
Selection condition 3: Any sensor data in the data subset SAA that is actually used for feature calculation must have the same or a strong correlation in the sensor data SB of the
上記選択条件を全て満足する類似機械の候補が複数存在する場合は、複数の中で1台以上を選定すれば良い。本実施例では、類似機械の数を1台とする。 If there are multiple similar machine candidates that satisfy all of the above selection conditions, one or more of the multiple can be selected. In this embodiment, the number of similar machines is one.
図1において類似機械データ取得部103では、データベースDBから、類似機械選定部102により選定された類似機械10Bの過去のセンサーデータSBを取得する。センサーデータSBには、診断対象機械10Aにおける全てのセンサーデータSAのうち、サブセットSAAの全てのセンサー項目が含まれている。なおセンサーデータSBは、センサーデータSAと同じデータ構造を有しているのがよい。
In FIG. 1, the similar machine
特徴量作成部104では、対象機械10Aと類似機械10Bについて、センサーデータから機械学習用の入力データを作成する。対象機械10Aにおいては、センサーデータSAのサブセットSAAを用いて、異常診断用の特徴量を算出する。機械10Aの特徴量データをFAとする場合、FAは(2)式のように表現される。
The feature
ここで、fは特徴量を計算する際の関数である。例えば、2つのセンサーデータの差分を取ることで新しい特徴量を作成する場合がある。また、センサーデータ値に対してフーリエ変換やウェーブレット変換などの変換を用いて特徴量を作成する場合がある。また、主成分分析などの次元削減アルゴリズムを使って特徴量を作成する場合がある。特殊の例として、センサーデータ値をそのまま特徴量とする場合もある。このように作成される特徴量は数学的にN個のベクトルとして表現することができる。即ち、FA=[FA1、FA2、…、FAN]である。ここで、FAi(i=1~N)はi番目の特徴量の時系列データである。 Here, f is a function when calculating the feature amount. For example, a new feature amount may be created by taking the difference between two pieces of sensor data. In addition, there are cases in which feature quantities are created by using transformations such as Fourier transforms and wavelet transforms on sensor data values. In addition, a dimension reduction algorithm such as principal component analysis may be used to create features. As a special example, sensor data values may be directly used as feature amounts. The feature quantity created in this manner can be expressed mathematically as N vectors. That is, FA=[FA1, FA2, . . . , FAN]. Here, FAi (i=1 to N) is the time-series data of the i-th feature amount.
さらに、特徴量を算出する際にセンサーデータ値の時系列データに対してリサンプリングなどの処理を実施することもあるので、特徴量のタイムスタンプtf1、tf2、…、tfnは、センサー値のタイムスタンプts1、ts2、…、tsnと異なる場合がある。 Furthermore, since processing such as resampling may be performed on time-series data of sensor data values when calculating feature values, time stamps tf1, tf2, . The stamps ts1, ts2, . . . , tsn may differ.
図4に、特徴量FAのデータ構造のイメージを示す。図4において上段は、図2の全センサーデータSAの中で、特徴量の計算に実際に使用されるデータのサブセットSAAを時刻ごとに整理したものであり、下段は(2)式により求めた診断対象機械10Aの特徴量データFAを時刻ごとに整理したものである。例えば時刻ts1におけるサブセットSAAから導かれた複数の特徴量が時刻tf1における特徴量として、各時刻について記述されている。
FIG. 4 shows an image of the data structure of the feature amount FA. In FIG. 4, the upper part shows the subset SAA of the data actually used for calculating the feature value in all the sensor data SA in FIG. 2 arranged by time. The feature amount data FA of the
類似機械10Bについても、同じ変換関数fを用いて、類似機械10BのセンサーデータSBのサブセットSBBから特徴量FBを算出する。つまり、FB=f(SBB)である。特徴量FBのデータ数は特徴量FAと同じなので、(3)式のように記述することができる。ここで、FBi(i=1~N)は機械10Bのi番目の特徴量データである。
For the
図1において、特徴量補正部105では、機械10Aの特徴量FAを機械10Bの特徴量FBの値に合わせることで、特徴量FAを特徴量FBのデータ空間へマッピングする。例えば、以下の(4)式を用いることで、特徴量FAの各ベクトルFAiを特徴量FBの空間へマッピングする。なお、(4)式は、特徴量FA、特徴量FBを絶対値評価するのではなく、例えば1から0の範囲の値に規定値化(ノーマライズ)したことを意味している。
In FIG. 1, the feature
ここで、FA~iは機械10Bの特徴量空間へマッピング後のi番目の特徴量ベクトルである。FAimin、FAimaxはFAiの最小値と最大値であり、FBimin、FBimaxはFBiの最小値と最大値である。マッピング後の特徴量FA~は以下の(5)式のように記述できる。
Here, FA˜i is the i-th feature quantity vector after mapping to the feature quantity space of the
学習モデル作成部106では、特徴量FBを用いて、機械学習のアルゴリズムを適用することで、学習モデルを作成する。本実施例では、ニューラルネットワークに代表される教師ありのアルゴリズムを例として説明する。特徴量FBの空間において、過去の稼動実績に基づいて、各時刻の機械の状態について正常/異常のラベルを付与し、学習データを作成する。例えば、正常の場合に0を、異常の場合に1をラベルとして付与する。
The learning
図5に、特徴量と正常/異常ラベルからなる学習データのデータ構造のイメージを示す。図5の学習データは、特徴量データFBのデータ群に、時刻ごとに正常/異常のラベルを付与したものである。 FIG. 5 shows an image of the data structure of learning data consisting of feature values and normal/abnormal labels. The learning data shown in FIG. 5 is obtained by assigning normal/abnormal labels to the data group of the feature amount data FB for each time.
このような学習データについて、(6)式のような学習モデルで異常ラベルと特徴量データとの関連付けを表現することができる。ここで、Yは異常ラベルの値であり、L()は学習モデルの関数であり、wi(i=1~K)は学習モデルの係数である。 For such learning data, association between anomaly labels and feature data can be represented by a learning model such as Equation (6). where Y is the value of the anomaly label, L() is the function of the learning model, and wi (i=1 to K) are the coefficients of the learning model.
図1の機械状態判定部107では、学習モデル用いて、特徴量補正部105で補正された機械10Aの特徴量FA~を入力することで、機械10Aの異常ラベル値を算出する。これによって、機械10Aの正常/異常状態を判定することができる。例えば、異常ラベルが0の場合は機械の状態が正常であり、異常ラベルが1の場合は機械の状態が異常である。
The machine
可視化部108では、異常判定部107で判定した結果や、記特徴量作成部104で作成された特徴量などの結果を表示装置にて可視化する。機械10Aと機械10Bとを比較できるように、前記センサーデータや特徴量、機械の状態等を同じ画面で並べて表示する。
The
図6に、本実施例における異常診断装置の処理フローについて説明する。本実施例の処理手順は以下のステップからなる。なお、以下の手順は、類似機械10BからのセンサーデータSBを取り扱う処理と、診断対象機械10AからのセンサーデータSAを取り扱う処理とがある。
FIG. 6 illustrates the processing flow of the abnormality diagnosis device in this embodiment. The processing procedure of this embodiment consists of the following steps. The following procedure includes processing for handling sensor data SB from the
まず類似機械10Bにおける処理手順を説明する。ステップS1Bでは、類似機械選定部102を用いて複数の機械の中から特性などが類似する類似機械10Bを選定する。ステップS2Bでは、類似機械データ取得部103を用いて、データベースDBより類似機械10BのセンサーデータSBを取得する。ステップS3Bでは、特徴量作成部104を用いて類似機械10Bの特徴量FBを作成する。ステップS4Bでは、学習モデル作成部106を用いて類似機械10Bの学習モデルを作成し、データベースDBへ格納する。
First, the processing procedure in the
次に診断対象機械10Aにおける処理手順を説明する。ステップS1Aでは、センサーデータ取得部101を用いて診断対象となる機械10AのセンサーデータSAを取得する。ステップS2Aでは、特徴量作成部104を用いて対象機械10Aの特徴量FAを作成する。ステップS3Aでは、特徴量補正部105を用いて特徴量FAを補正してFA~を作成する。ステップS4Aでは、学習モデルを読み込んで、機械状態判定部107を用いて対象機械10Aの状態を判定する。ステップS5Aでは、可視化部108を用いて診断結果を可視化する。
Next, a processing procedure in the
なお、データベースDBに蓄積するデータ群を収集し、記憶する場合に、機械のシステム特性を表すシステム曲線について、例えば機械10Aが風車の場合、風車におけるシステム曲線である風速-発電量カーブで示すと、図3のカットイン風速とカットアウト風速の範囲内において収集したデータを蓄積し、この区間のデータから特徴量の算出、補正、異常判定を行うのがよい。除外された範囲では、制御装置による積極的な制御範囲にはないので、システムとしての異常を判定するには適していない。
When collecting and storing a group of data to be accumulated in the database DB, the system curve representing the system characteristics of the machine, for example, if the
以上、風力発電装置を例として本発明の異常診断装置の実施例について説明したが、本発明は風力発電装置以外の機械へも適用できることはいうまでもない。 Although the embodiment of the abnormality diagnosis apparatus of the present invention has been described above using the wind power generator as an example, it goes without saying that the present invention can also be applied to machines other than the wind power generator.
本実施例では、実施例1における異常診断装置のうち、学習モデルの作成に教師なしアルゴリズムを使用する。即ち、学習データに正常/異常ラベルを付与せず、データ間の距離やクラスタリングなどの手法を用いることで、学習モデルを作成する。 In this embodiment, an unsupervised algorithm is used for creating a learning model in the abnormality diagnosis apparatus in the first embodiment. That is, a learning model is created by using a method such as distance between data or clustering without assigning normal/abnormal labels to the learning data.
本実施例の教師なし学習モデルの一例について説明する。図7は、抽出された特徴量同士の相関を縦軸と横軸に対比的に表視した図である。この場合に、類似機械10BのセンサーデータSBには、故障時データと正常時データの両方が含まれるため、図7の特徴量空間でも、故障データと正常データの2つのクラスターが形成され、両方の境界線を、例えば、サポートベクトルマシンなどのアルゴリズムによって算出することができる。
An example of the unsupervised learning model of this embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the extracted feature amounts in comparison with the vertical axis and the horizontal axis. In this case, since the sensor data SB of the
この境界線を関数g(X)と記述する場合、学習モデルは次の(7)式のような擬似コードで記述することができる。ここで、Xは観測点の特徴量を表すマトリクスであり、p(X)は特徴量空間における観測点の関数値である。 If this boundary line is described as a function g(X), the learning model can be described in pseudo code such as the following equation (7). Here, X is a matrix representing the feature amount of the observation point, and p(X) is the function value of the observation point in the feature amount space.
本学習モデルに機械10Aの補正後の特徴量FA~を適用することで、機械10Aの状態を判定することができる。
The state of the
本実施例では、実施例1における異常診断装置のうち、学習モデルの作成にマハラノビス・タグチ法などの統計的アルゴリズムを用いて、特徴量から異常度という指標を算出する。 In the present embodiment, among the abnormality diagnosis apparatuses in the first embodiment, a statistical algorithm such as the Mahalanobis-Taguchi method is used to create a learning model, and an index of the degree of abnormality is calculated from the feature amount.
ここでいう異常度は、機械の異常の度合いを数値で表すものであり、例えば以下のような(8)式で計算することができる。なおaは異常度、xは特徴量ベクトル、μは特徴量の平均値、σは特徴量の分散である。 The degree of abnormality referred to here is a numerical value indicating the degree of abnormality of the machine, and can be calculated, for example, by the following equation (8). Note that a is the degree of abnormality, x is the feature amount vector, μ is the average value of the feature amount, and σ is the variance of the feature amount.
図8に、このような方法で算出される異常度分布の一例を示す。図中の閾値は、機械10Bの異常度から算出される異常と正常の境界線である。異常度と閾値の値を用いて、学習モデルを(9)式のような擬似コードで記述することができる。
FIG. 8 shows an example of anomaly distribution calculated by such a method. The threshold in the figure is the boundary line between abnormal and normal calculated from the degree of abnormality of the
本学習モデルに機械10Aの補正後の特徴量FA~を適用することで、機械10Aの状態を判定することができる。
The state of the
本実施例では、実施例1から実施例3における異常診断装置のうち、類似機械の数を複数台用いる。このような場合、各機械に対して実施例1から実施例3のような処理を実施してから、最終的な正常/異常判定を多数決のような方法で決定することができる。または、複数台機械の稼動データの合計または平均などの処理を行うことで、一台の機械として扱うことが可能である。 In this embodiment, a plurality of similar machines among the abnormality diagnosis apparatuses in the first to third embodiments are used. In such a case, it is possible to perform the processing as in the first to third embodiments for each machine, and then determine the final normality/abnormality judgment by a method such as majority voting. Alternatively, by performing processing such as totaling or averaging the operation data of multiple machines, it is possible to treat them as one machine.
本発明では、データベースを1つの装置に格納されているように記載しているが、ネットワーク環境を利用することにより、異なる計算機またはストレージにおいてデータを格納することも可能である。計算機においても、複数の計算機に分散して計算処理を行うことが可能である。 Although the database is described as being stored in one device in the present invention, it is also possible to store data in different computers or storages by using a network environment. Also in the computer, it is possible to distribute the calculation processing to a plurality of computers.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments.
100:計算機
101:センサーデータ取得部
102:類似機械選定部
103:類似機械データ取得部
104:特徴量作成部
105:特徴量補正部
106:学習モデル作成部
107:機械状態判定部
108:可視化部
10A::対象機械
10B::類似機械
DB:データベース
SA:対象機械のセンサーデータ
SB:類似機械のセンサーデータ
SAA:対象機械のセンサーデータの中で、特徴量算出に用いられるセンサーデータ
SBB:類似機械のセンサーデータの中で、特徴量算出に用いられるセンサーデータ
FA:対象機械の特徴量データ
FB:類似機械の特徴量データ
100: Computer 101: Sensor data acquisition unit 102: Similar machine selection unit 103: Similar machine data acquisition unit 104: Feature amount creation unit 105: Feature amount correction unit 106: Learning model creation unit 107: Machine state determination unit 108:
Claims (7)
診断対象である診断対象機械と、前記診断対象機械と類似の類似機械を含む機械のセンサーデータを取得して記憶するデータベースと、
前記類似機械について取得したセンサーデータから作成した第1の特徴量を用いて学習モデルを作成する学習モデル作成部と、
前記診断対象機械について取得したセンサーデータから作成した第2の特徴量を前記第1の特徴量によって補正する特徴量補正部と、
補正された第2の特徴量を前記学習モデルに適用することで、前記診断対象機械の状態を判定する機械状態判定部を備えることを特徴とする異常診断装置。 An abnormality diagnosis device for diagnosing an abnormality in a machine,
a database that acquires and stores sensor data of a machine to be diagnosed and a machine that includes similar machines similar to the machine to be diagnosed;
a learning model creation unit that creates a learning model using a first feature amount created from sensor data acquired for the similar machine;
a feature amount correcting unit that corrects a second feature amount created from sensor data acquired for the diagnosis target machine with the first feature amount;
An abnormality diagnosis apparatus, comprising: a machine state determination unit that determines the state of the diagnosis target machine by applying the corrected second feature amount to the learning model.
複数の機械の中から前記診断対象機械と類似の前記類似機械を選択するに際し、
前記診断対象機械と入出力が同一であり、機械のシステム特性に同じ特徴を有すること、類似機械のセンサーデータに正常時データと異常時データの両方が含まれること、類似機械のセンサーデータの中で、特徴量作成に必要なデータが含まれている、または代替可能なデータが含まれていることをもって、前記類似機械を選択することを特徴とする異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 1,
When selecting the similar machine similar to the diagnosis target machine from among a plurality of machines,
The input/output is the same as that of the machine to be diagnosed, the system characteristics of the machine are the same, the sensor data of the similar machine includes both normal data and abnormal data, and the sensor data of the similar machine and selecting the similar machine on the basis that it contains data necessary for creating a feature amount or contains data that can be substituted.
前記学習モデル作成部は、前記類似機械の過去の稼動状態から正常/異常ラベルを教師データとして学習することを特徴とする異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 1 or claim 2,
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the learning model creation unit learns normal/abnormal labels from past operating states of the similar machine as teacher data.
前記学習モデル作成部は、前記類似機械の特徴量のデータ空間でクラスタリングなどの教師無しアルゴリズムで学習することを特徴とする異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 1 or claim 2,
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the learning model creation unit performs learning using an unsupervised algorithm such as clustering in a data space of feature amounts of the similar machines.
前記学習モデル作成部は、前記類似機械の特徴量から統計的手法を使って各時刻における異常度を算出し、異常度とその閾値から学習モデルを作成することを特徴とする異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 1 or claim 2,
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the learning model creation unit calculates the degree of anomaly at each time using a statistical method from the feature quantity of the similar machine, and creates the learning model from the degree of anomaly and its threshold value.
前記機械は風力発電装置であって、風車におけるシステム曲線である風速-発電量カーブにおいて、風速がカットイン風速以上であってカットアウト風速以下の風速における前記センサーデータを用いて、前記診断対象機械の状態を判定することを特徴とする異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to any one of claims 1 to 5,
The machine is a wind power generator, and the machine to be diagnosed uses the sensor data at a wind speed equal to or higher than the cut-in wind speed and equal to or lower than the cut-out wind speed in a wind speed-power generation curve that is a system curve of the wind turbine. An abnormality diagnosis device characterized by judging the state of
診断対象である診断対象機械と、前記診断対象機械と類似の類似機械を含む機械のセンサーデータを取得し、前記類似機械について取得したセンサーデータから作成した第1の特徴量を用いて学習モデルを作成し、前記診断対象機械について取得したセンサーデータから作成した第2の特徴量を前記第1の特徴量によって補正し、補正された第2の特徴量を前記学習モデルに適用することで、前記診断対象機械の状態を判定することを特徴とする異常診断方法。 An abnormality diagnosis method for diagnosing an abnormality in a machine, comprising:
Obtaining sensor data of a machine including a machine to be diagnosed and a similar machine similar to the machine to be diagnosed, and generating a learning model using a first feature created from the sensor data obtained for the similar machine. and correcting a second feature amount created from sensor data acquired for the diagnosis target machine with the first feature amount, and applying the corrected second feature amount to the learning model, An abnormality diagnosis method characterized by determining the state of a machine to be diagnosed.
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