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JP7632966B2 - Anomaly detection system, anomaly detection method, and anomaly detection program - Google Patents
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JP7632966B2 - Anomaly detection system, anomaly detection method, and anomaly detection program - Google Patents

Anomaly detection system, anomaly detection method, and anomaly detection program Download PDF

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JP7632966B2 JP2021010591A JP2021010591A JP7632966B2 JP 7632966 B2 JP7632966 B2 JP 7632966B2 JP 2021010591 A JP2021010591 A JP 2021010591A JP 2021010591 A JP2021010591 A JP 2021010591A JP 7632966 B2 JP7632966 B2 JP 7632966B2
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Description

本発明は、異常検知システム、異常検知方法及び異常検知プログラムに関する。 The present invention relates to an anomaly detection system, an anomaly detection method, and an anomaly detection program.

従来より、製造ラインから取得した各種センサデータ(例えば、製造時の温度データ、圧力データ、流量データ等のプロセスデータ等)に基づいて、異常(設備の異常、製造物の異常等)を検知する異常検知システムが知られている。 Conventionally, anomaly detection systems have been known that detect anomalies (equipment anomalies, product anomalies, etc.) based on various sensor data acquired from a production line (e.g., process data such as temperature data, pressure data, and flow rate data during production).

当該異常検知システムでは、異常が発生した際の各種センサデータ(異常データ)と、異常が発生していない状態での各種センサデータ(正常データ)とを取得して学習を行い、生成した学習済みモデルを用いて、異常の検知が行われる。 The anomaly detection system acquires and learns from various sensor data when an anomaly occurs (anomaly data) and various sensor data when no anomaly occurs (normal data), and uses the generated trained model to detect anomalies.

特開2008-299640号公報JP 2008-299640 A

しかしながら、上記異常検知システムの場合、製造ラインに導入された後、時間の経過とともに、検知性能が低下する場合がある。例えば、学習されていない新たな異常が発生した場合に、異常を適切に検知することができないからである。 However, in the case of the above anomaly detection system, after it is introduced into a production line, the detection performance may deteriorate over time. For example, if a new anomaly that has not been learned occurs, the system may not be able to properly detect the anomaly.

このようなことから、異常検知システムにおいては、製造ラインに導入された後に発生する新たな異常に適応した自律型のシステムを構築することが求められる。 For this reason, it is necessary to build an autonomous anomaly detection system that can adapt to new anomalies that occur after it is introduced to the production line.

一つの側面では、自律型の異常検知システムを提供することを目的としている。 In one aspect, the aim is to provide an autonomous anomaly detection system.

一態様によれば、異常検知システムは、
製造ラインから取得したセンサデータから、特徴量を抽出する抽出部と、
特徴量空間において予め定められた分布領域であって、異常が発生していない状態でのセンサデータから抽出された特徴量が分布する分布領域を特定する特定部と、
前記分布領域に、前記抽出部により抽出された特徴量が含まれるか否かを判定することで、前記取得したセンサデータが正常データか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を前記製造ラインにおいて報知する報知部と、
前記判定結果が報知されたことに応じて、前記製造ラインより前記判定結果の正否に関する情報がフィードバックされた場合に、前記分布領域を変更する変更部とを有し、
前記特定部は、
異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを、変分オートエンコーダに入力することで該変分オートエンコーダから出力されるデータが、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータに近づくように学習処理された、該変分オートエンコーダであって、前記学習処理が完了した変分オートエンコーダを構成するエンコーダに、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを入力することで、前記学習処理が完了した変分エンコーダを構成するエンコーダから出力される特徴量に基づいて、前記分布領域を特定する
According to one aspect, the anomaly detection system comprises:
An extraction unit that extracts feature amounts from sensor data acquired from a production line;
an identification unit that identifies a distribution area in which features extracted from sensor data in a state in which no abnormality occurs are distributed, the distribution area being a predetermined distribution area in a feature space;
a determination unit that determines whether the acquired sensor data is normal data by determining whether the distribution region includes the feature extracted by the extraction unit;
a notification unit that notifies a result of the determination by the determination unit in the production line;
a change unit that changes the distribution area when information regarding the correctness of the judgment result is fed back from the production line in response to the notification of the judgment result ,
The identification unit is
The variational autoencoder is a variational autoencoder in which sensor data acquired when no abnormalities are occurring is input to the variational autoencoder, and the data output from the variational autoencoder is trained to approximate the sensor data acquired when no abnormalities are occurring. By inputting the sensor data acquired when no abnormalities are occurring to an encoder constituting the variational autoencoder in which the training process has been completed, the distribution region is identified based on features output from the encoder constituting the variational encoder in which the training process has been completed .

自律型の異常検知システムを提供することができる。 It is possible to provide an autonomous anomaly detection system.

学習フェーズにおける異常検知システムのシステム構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration of an anomaly detection system in a learning phase. 学習装置のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of a hardware configuration of a learning device. 学習装置の各部の詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating details of each part of the learning device. 検査フェーズにおける異常検知システムのシステム構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration of an anomaly detection system in an inspection phase. 検査装置のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of a hardware configuration of an inspection apparatus. 検査装置の各部の詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing details of each part of the inspection device. 学習処理の流れを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the flow of a learning process. 検査及び自律化処理の流れを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the flow of inspection and autonomy processing.

以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。 Each embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

[第1の実施形態]
<学習フェーズにおける異常検知システムのシステム構成>
はじめに、第1の実施形態に係る異常検知システムの、学習フェーズにおけるシステム構成について説明する。図1は、学習フェーズにおける異常検知システムのシステム構成の一例を示す図である。
[First embodiment]
<System configuration of anomaly detection system in the learning phase>
First, a description will be given of a system configuration in a learning phase of an anomaly detection system according to a first embodiment. Fig. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration of an anomaly detection system in a learning phase.

図1に示すように、学習フェーズにおける異常検知システム100は、製造ライン110、検査ライン120、学習装置140を有する。 As shown in FIG. 1, the anomaly detection system 100 in the learning phase has a production line 110, an inspection line 120, and a learning device 140.

製造ライン110は、所定の製造物を製造するための設備であり、当該製造ライン110では、オペレータ等の作業者111によって製造工程に関わる各種作業が行われる。また、製造ライン110には、各種センサ(不図示)が配されており、学習フェーズでは、製造ライン110における製造中に、各種センサにおいて検出された時系列のセンサデータのセットであるセンサデータ群130が、学習装置140に送信される。 The production line 110 is a facility for producing a specified product, and on the production line 110, various tasks related to the production process are performed by workers 111 such as operators. In addition, various sensors (not shown) are arranged on the production line 110, and in the learning phase, a sensor data group 130, which is a set of time-series sensor data detected by the various sensors during production on the production line 110, is transmitted to the learning device 140.

第1の実施形態において、センサデータ群130には、製造ライン110に配された任意のセンサにより検出された各種プロセスデータが含まれる。例えば、製造ライン110がローラを備える設備であった場合には、ローラの回転速度データ、トルクデータが含まれ、製造物がローラ間に張架されながら搬送される設備であった場合には、製造物にかかる張力データが含まれる。また、例えば、製造ライン110が処理炉を備える設備であった場合には、炉内の温度データ、圧力データ、炉内に供給される気体の流量データ等が含まれる。 In the first embodiment, the sensor data group 130 includes various process data detected by any sensors arranged on the production line 110. For example, if the production line 110 is a facility equipped with rollers, the sensor data group 130 includes roller rotation speed data and torque data, and if the production line 110 is a facility in which products are transported while being stretched between rollers, the sensor data group 130 includes tension data applied to the products. Also, for example, if the production line 110 is a facility equipped with a processing furnace, the sensor data group 130 includes temperature data and pressure data inside the furnace, flow rate data of gas supplied to the furnace, etc.

なお、作業者111は、製造ライン110の設備が正常か否かを監視し、監視結果を学習装置140に通知する。これにより、学習装置140では、センサデータ群130が、
・異常が発生した際のセンサデータ群(異常データ)であるか、
・異常が発生していない状態でのセンサデータ群(正常データ)であるか、
を区分けすることができる。
The worker 111 monitors whether the equipment of the production line 110 is normal or not, and notifies the learning device 140 of the monitoring result. As a result, the learning device 140 detects that the sensor data group 130 is
- Whether the data is a set of sensor data (abnormal data) when an abnormality occurs,
- Is the sensor data group in a state where no abnormality is occurring (normal data)?
can be divided into:

第1の実施形態において、作業者111が監視する異常には、例えば、製造ライン110において異音が発生している、振動が発生している等の異常や、治具が正しく設置されていないといった異常が含まれる。 In the first embodiment, the abnormalities monitored by the worker 111 include, for example, abnormalities such as abnormal noise or vibration occurring on the production line 110, or abnormalities such as a jig not being installed correctly.

検査ライン120は、製造ライン110において製造された製造物の品質を検査する設備であり、例えば、検査員等の作業者121によって検査が行われる。作業者121は、製造物が異常か(所定の品質を有しているか)否か検査し、検査結果を学習装置140に通知する。これにより、学習装置140では、センサデータ群130が、
・異常が発生した際(製造物が所定の品質を有していない場合)のセンサデータ群(異常データ)であるか、
・異常が発生していない状態(製造物が所定の品質を有している場合)のセンサデータ群(正常データ)であるか、
を区分けすることができる。
The inspection line 120 is a facility for inspecting the quality of products manufactured on the production line 110, and the inspection is performed by an operator 121 such as an inspector. The operator 121 inspects whether the products are abnormal (whether they have a predetermined quality) and notifies the learning device 140 of the inspection result. As a result, the learning device 140 converts the sensor data group 130 into
- Whether it is a group of sensor data (abnormal data) when an abnormality occurs (when the product does not have the specified quality),
- Is the sensor data group (normal data) in a state where no abnormality has occurred (when the product has a specified quality)?
can be divided into:

第1の実施形態において、作業者121が検査する異常には、例えば、製造物の膜厚が基準値以上あるいは基準値以下であるといった異常や、製造物に欠陥が含まれているといった異常が含まれる。 In the first embodiment, the abnormalities inspected by the worker 121 include, for example, an abnormality such as the film thickness of the product being above or below a reference value, or an abnormality such as the product containing a defect.

学習装置140には、学習プログラムがインストールされており、学習装置140は、当該プログラムを実行することで、選択部141、学習部142、特徴量空間生成部143として機能する。 A learning program is installed in the learning device 140, and by executing the program, the learning device 140 functions as a selection unit 141, a learning unit 142, and a feature space generation unit 143.

選択部141は、センサデータ群130を取得し、正常データを抽出したうえで(異常データを除外したうえで)、学習用データとして、学習用データ格納部144に格納する。 The selection unit 141 acquires the sensor data group 130, extracts normal data (after excluding abnormal data), and stores the data as learning data in the learning data storage unit 144.

学習部142は、VAE(Variational-Autoencoder:変分オートエンコーダ)を有する。学習部142は、学習用データをVAEに入力することでVAEより出力されるデータが、VAEに入力した学習用データに近づくように、VAEに対して学習処理を行う。 The learning unit 142 has a VAE (Variational Autoencoder). The learning unit 142 performs a learning process on the VAE by inputting learning data to the VAE so that the data output from the VAE approaches the learning data input to the VAE.

また、学習部142は、学習処理が完了したVAEを構成するエンコーダに、学習用データを入力することでエンコーダより出力される特徴量(潜在変数ともいう)を取得し、特徴量空間生成部143に通知する。 The learning unit 142 also inputs learning data to the encoder constituting the VAE for which the learning process has been completed, acquires features (also called latent variables) output from the encoder, and notifies the feature space generation unit 143.

特徴量空間生成部143は特定部の一例であり、学習部142より通知された特徴量が分布する、特徴量空間(潜在空間ともいう)における領域(分布領域)を特定する。特徴量空間生成部143によって特定される分布領域は、正常データに対応する(つまり、異常が発生していない状態でのセンサデータ群から抽出された特徴量が分布する)分布領域である。 The feature space generation unit 143 is an example of an identification unit, and identifies an area (distribution area) in the feature space (also called latent space) in which the features notified by the learning unit 142 are distributed. The distribution area identified by the feature space generation unit 143 is a distribution area that corresponds to normal data (i.e., the distribution area in which the features extracted from the sensor data group in a state in which no abnormality occurs are distributed).

なお、分布領域の特定方法は任意であり、例えば、特徴量空間にプロットされた全特徴量の重心位置を算出し、重心位置から3σの距離を境界位置として、分布領域を特定してもよい。 The method for identifying the distribution region is arbitrary. For example, the center of gravity of all features plotted in the feature space may be calculated, and the distribution region may be identified by setting the distance of 3σ from the center of gravity as the boundary position.

<学習装置のハードウェア構成>
次に、学習装置140のハードウェア構成について説明する。図2は、学習装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図2に示すように、学習装置140は、プロセッサ201、メモリ202、補助記憶装置203、I/F(Interface)装置204、通信装置205、ドライブ装置206を有する。なお、学習装置140の各ハードウェアは、バス207を介して相互に接続されている。
<Hardware configuration of the learning device>
Next, the hardware configuration of the learning device 140 will be described. Fig. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the learning device. As shown in Fig. 2, the learning device 140 has a processor 201, a memory 202, an auxiliary storage device 203, an I/F (Interface) device 204, a communication device 205, and a drive device 206. The hardware components of the learning device 140 are connected to each other via a bus 207.

プロセッサ201は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等の各種演算デバイスを有する。プロセッサ201は、各種プログラム(例えば、学習プログラム等)をメモリ202上に読み出して実行する。 The processor 201 has various computing devices such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit). The processor 201 reads various programs (e.g., a learning program, etc.) onto the memory 202 and executes them.

メモリ202は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の主記憶デバイスを有する。プロセッサ201とメモリ202とは、いわゆるコンピュータを形成し、プロセッサ201が、メモリ202上に読み出した各種プログラムを実行することで、当該コンピュータは、例えば上記各機能(選択部141~特徴量空間生成部143)を実現する。 The memory 202 has a primary storage device such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory). The processor 201 and the memory 202 form a so-called computer, and the processor 201 executes various programs read onto the memory 202, causing the computer to realize, for example, each of the above-mentioned functions (selection unit 141 to feature space generation unit 143).

補助記憶装置203は、各種プログラムや、各種プログラムがプロセッサ201によって実行される際に用いられる各種データを格納する。例えば、学習用データ格納部144は、補助記憶装置203において実現される。 The auxiliary storage device 203 stores various programs and various data used when the various programs are executed by the processor 201. For example, the learning data storage unit 144 is realized in the auxiliary storage device 203.

I/F装置204は、外部装置の一例である操作装置210、表示装置211と、学習装置140とを接続する接続デバイスである。I/F装置204は、学習装置140に対する操作(例えば、作業者111、121による監視結果または検査結果の入力操作あるいは、学習装置140の管理者(不図示)による学習操作)を、操作装置210を介して受け付ける。また、I/F装置204は、学習装置140による処理の結果を出力し、表示装置211を介して、学習装置140の管理者に表示する。 The I/F device 204 is a connection device that connects the learning device 140 to an operation device 210 and a display device 211, which are examples of external devices. The I/F device 204 accepts operations on the learning device 140 (for example, input operations of monitoring or inspection results by the workers 111 and 121, or learning operations by an administrator (not shown) of the learning device 140) via the operation device 210. The I/F device 204 also outputs the results of processing by the learning device 140 and displays them to the administrator of the learning device 140 via the display device 211.

通信装置205は、他の装置(本実施形態では、製造ライン110に配された各種センサにより検出されたセンサデータ群130を送信するゲートウェイ装置(不図示))と通信するための通信デバイスである。 The communication device 205 is a communication device for communicating with other devices (in this embodiment, a gateway device (not shown) that transmits a group of sensor data 130 detected by various sensors arranged on the production line 110).

ドライブ装置206は記録媒体212をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体212には、CD-ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体212には、ROM、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。 The drive device 206 is a device for setting the recording medium 212. The recording medium 212 here includes media that record information optically, electrically, or magnetically, such as CD-ROMs, flexible disks, and magneto-optical disks. The recording medium 212 may also include semiconductor memory that records information electrically, such as ROMs and flash memories.

なお、補助記憶装置203にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体212がドライブ装置206にセットされ、該記録媒体212に記録された各種プログラムがドライブ装置206により読み出されることでインストールされる。あるいは、補助記憶装置203にインストールされる各種プログラムは、通信装置205を介してネットワークからダウンロードされることで、インストールされてもよい。 The various programs to be installed in the auxiliary storage device 203 are installed, for example, by setting the distributed recording medium 212 in the drive device 206 and reading the various programs recorded on the recording medium 212 by the drive device 206. Alternatively, the various programs to be installed in the auxiliary storage device 203 may be installed by downloading them from a network via the communication device 205.

<学習装置の各部の詳細>
次に、学習装置140の各部(ここでは、学習部142、特徴量空間生成部143)の詳細について説明する。図3は、学習装置の各部の詳細を示す図である。
<Details of each part of the learning device>
Next, details of each unit of the learning device 140 (here, the learning unit 142 and the feature space generating unit 143) will be described. Fig. 3 is a diagram showing details of each unit of the learning device.

図3に示すように、学習部142は、VAEを構成するエンコーダ301及びデコーダ302と、比較/変更部303とを有する。 As shown in FIG. 3, the learning unit 142 has an encoder 301 and a decoder 302 that constitute the VAE, and a comparison/change unit 303.

エンコーダ301は、学習用データ310が入力されることで、正常データの次元圧縮を行い、特徴量を出力する。なお、図3に示すように、エンコーダ301に入力される学習用データ310の正常データは、多変量の時系列データである。 The encoder 301 performs dimensional compression of normal data by inputting the learning data 310 and outputs features. As shown in FIG. 3, the normal data of the learning data 310 input to the encoder 301 is multivariate time series data.

デコーダ302は、エンコーダ301により次元圧縮された正常データから、元の正常データを再現する。 The decoder 302 reproduces the original normal data from the normal data that has been dimensionally compressed by the encoder 301.

比較/変更部303は、デコーダ302により再現された正常データと、エンコーダ301に入力された学習用データ310の正常データとを比較し、両者が一致するように、エンコーダ301及びデコーダ302のモデルパラメータを更新する。これにより、エンコーダ301及びデコーダ302に対する学習処理が完了する。 The comparison/change unit 303 compares the normal data reproduced by the decoder 302 with the normal data of the learning data 310 input to the encoder 301, and updates the model parameters of the encoder 301 and the decoder 302 so that the two match. This completes the learning process for the encoder 301 and the decoder 302.

このように、VAEを用いる構成とすることで、学習装置140では、教師なしの学習処理を行うことができる。 In this way, by configuring the learning device 140 to use VAE, it is possible to perform unsupervised learning processing.

なお、学習処理が完了したエンコーダ301に対して、学習部142は、再度、学習用データ310の正常データを入力し、エンコーダ301より出力された特徴量を、特徴量空間生成部143に通知する。 When the learning process is completed for the encoder 301, the learning unit 142 again inputs normal data from the learning data 310 and notifies the feature space generation unit 143 of the features output from the encoder 301.

特徴量空間生成部143は、学習部142より通知された特徴量を、特徴量空間にプロットする。図3において、特徴量空間321は説明を簡略化するために、2次元で表現した特徴量空間であり、横軸は特徴量Aを、縦軸は特徴量Bをそれぞれ表している。また、×印は、学習部142より通知された特徴量の特徴量空間321における位置を示している。 The feature space generation unit 143 plots the features notified by the learning unit 142 in the feature space. In FIG. 3, the feature space 321 is a feature space expressed in two dimensions to simplify the explanation, with the horizontal axis representing feature A and the vertical axis representing feature B. Also, the cross marks indicate the positions in the feature space 321 of the features notified by the learning unit 142.

また、特徴量空間生成部143は、特徴量空間321において、学習部142より通知された特徴量が分布する分布領域330を特定する。図3において、分布領域330は、正常データに対応する(つまり、異常が発生していない状態でのセンサデータ群から抽出された特徴量が分布する)分布領域である。 The feature space generation unit 143 also identifies a distribution region 330 in the feature space 321 in which the features notified by the learning unit 142 are distributed. In FIG. 3, the distribution region 330 corresponds to normal data (i.e., the distribution region in which the features extracted from the sensor data group in a state in which no abnormality occurs are distributed).

このように、正常データに対応する分布領域を特定する構成とすることで、検査フェーズにおいて新たな異常が発生した場合でも、当該分布領域を変更して対応することが可能となり、当該新たな異常に適用しやすくなる。 In this way, by configuring the system to identify the distribution region corresponding to normal data, even if a new abnormality occurs during the inspection phase, it is possible to respond by changing the distribution region, making it easier to apply the system to the new abnormality.

なお、図3の例では、2種類の特徴量からなる2次元の特徴量空間について例示したが、特徴量空間は2次元に限定されず、学習部142により通知された特徴量の種類に応じた次元数の特徴量空間が形成されるものとする。 In the example of FIG. 3, a two-dimensional feature space consisting of two types of features is illustrated, but the feature space is not limited to two dimensions, and a feature space with a number of dimensions according to the type of feature notified by the learning unit 142 is formed.

<検査フェーズにおける異常検知システムのシステム構成>
次に、第1の実施形態に係る異常検知システムの、検査フェーズにおけるシステム構成について説明する。図4は、検査フェーズにおける異常検知システムのシステム構成の一例を示す図である。
<System configuration of anomaly detection system in the inspection phase>
Next, a description will be given of a system configuration in the inspection phase of the anomaly detection system according to the first embodiment. Fig. 4 is a diagram showing an example of the system configuration of the anomaly detection system in the inspection phase.

図4に示すように、検査フェーズにおける異常検知システム400は、製造ライン110、検査ライン120、報知装置430、440、検査装置420を有する。 As shown in FIG. 4, the anomaly detection system 400 in the inspection phase includes a production line 110, an inspection line 120, alarm devices 430 and 440, and an inspection device 420.

このうち、製造ライン110、検査ライン120については、図1を用いて説明済みであるため、ここでは説明を省略する。 Of these, the production line 110 and the inspection line 120 have already been explained using Figure 1, so explanations will be omitted here.

検査装置420には、異常検知プログラムがインストールされており、検査装置420は、当該プログラムを実行することで、特徴量抽出部421、判定部422、自律化部423として機能する。 An anomaly detection program is installed in the inspection device 420, and by executing the program, the inspection device 420 functions as a feature extraction unit 421, a judgment unit 422, and an autonomy unit 423.

特徴量抽出部421は抽出部の一例であり、検査フェーズでは、製造ライン110における製造中に検出されたセンサデータ群410を取得する。また、特徴量抽出部421は、学習処理が完了したエンコーダを有しており、取得したセンサデータ群410を入力することで、当該エンコーダより出力される特徴量を取得し、判定部422に通知する。 The feature extraction unit 421 is an example of an extraction unit, and in the inspection phase, acquires a sensor data group 410 detected during production on the production line 110. The feature extraction unit 421 also has an encoder for which learning processing has been completed, and by inputting the acquired sensor data group 410, acquires the feature output from the encoder and notifies the determination unit 422.

判定部422は、特徴量抽出部421により通知された特徴量に基づいて、センサデータ群410が、異常データであるか正常データであるかを判定する。具体的には、判定部422は、特徴量抽出部421により通知された特徴量が、特徴量空間において、正常データに対応する分布領域に含まれるか否かを判定する。 The determination unit 422 determines whether the sensor data group 410 is abnormal data or normal data based on the features notified by the feature extraction unit 421. Specifically, the determination unit 422 determines whether the features notified by the feature extraction unit 421 are included in a distribution region corresponding to normal data in the feature space.

そして、判定部422は、正常データに対応する分布領域に含まれると判定した場合、センサデータ群410が正常データであると判定する。また、判定部422は、正常データに対応する分布領域に含まれないと判定した場合、センサデータ群410が異常データであると判定する。なお、判定部422は、特徴量空間における分布領域を、特徴量空間格納部424から読み出して判定を行う。特徴量空間格納部424には、学習フェーズにおいて特定された正常データに対応する分布領域が格納されている。 Then, if the determination unit 422 determines that the sensor data group 410 is included in the distribution area corresponding to normal data, it determines that the sensor data group 410 is normal data. If the determination unit 422 determines that the sensor data group 410 is not included in the distribution area corresponding to normal data, it determines that the sensor data group 410 is abnormal data. Note that the determination unit 422 reads out the distribution area in the feature space from the feature space storage unit 424 to make the determination. The feature space storage unit 424 stores the distribution area corresponding to the normal data identified in the learning phase.

また、判定部422は、判定結果を報知装置430、440(報知部の一例)に出力する。これにより、報知装置430、440は、作業者111、121に判定結果を報知することができる。 The determination unit 422 also outputs the determination result to the notification devices 430, 440 (an example of a notification unit). This allows the notification devices 430, 440 to notify the workers 111, 121 of the determination result.

自律化部423は、判定部422が判定結果を報知装置430、440に出力し、報知装置430、440が作業者111、112に報知したことに応じて、作業者111、121が報知装置430、440に入力した監視結果または検査結果を取得する。 The autonomy unit 423 acquires the monitoring results or inspection results input by the workers 111, 121 to the notification devices 430, 440 in response to the determination unit 422 outputting the determination results to the notification devices 430, 440 and the notification devices 430, 440 notifying the workers 111, 112.

なお、判定部422が出力した判定結果と、作業者111、121の監視結果または検査結果との対応関係は、テーブル450に示すとおりである。テーブル450の"判定結果"において、"OK"とは、判定部422により、センサデータ群410が正常データであると判定されたことを示す。また、テーブル450の"判定結果"において、"NG"とは、判定部422により、センサデータ群410が異常データであると判定されたことを示す。 The correspondence between the judgment results output by the judgment unit 422 and the monitoring results or inspection results of the workers 111, 121 is as shown in table 450. In the "Judgment Result" of table 450, "OK" indicates that the judgment unit 422 has judged that the sensor data group 410 is normal data. In the "Judgment Result" of table 450, "NG" indicates that the judgment unit 422 has judged that the sensor data group 410 is abnormal data.

一方、テーブル450の"監視結果or検査結果"において、"OK"とは、
・作業者111による監視の結果、製造ライン110の設備が正常であることが、報知装置430に入力され、かつ、
・作業者121による検査の結果、製造物が正常である(所定の品質を有している)ことが、報知装置440に入力されたこと、
を示す。
On the other hand, in the "Monitoring or Inspection Results" of table 450, "OK" means
As a result of monitoring by the operator 111, the information that the equipment of the production line 110 is normal is input to the notification device 430, and
The result of the inspection by the worker 121 is that the product is normal (has a predetermined quality), and this is input to the notification device 440.
Shows.

また、テーブル450の"監視結果or検査結果"において、"NG"とは、
・作業者111による監視の結果、製造ライン110の設備において異常が発生したことが、報知装置430に入力された、または、
・作業者121による検査の結果、製造物が異常である(所定の品質を有していない)ことが、報知装置440に入力されたこと、
を示す。
In addition, in the "Monitoring or Inspection Results" of table 450, "NG" means
As a result of monitoring by the worker 111, the occurrence of an abnormality in the equipment of the production line 110 is input to the alarm device 430, or
The worker 121 has inspected the product and input to the notification device 440 that the product is abnormal (does not have a predetermined quality).
Shows.

つまり、"監視結果or検査結果"は、判定結果の正否に関する情報ということできる。"監視結果or検査結果"が"判定結果"と同じであれば、"監視結果or検査結果"は、"判定結果"が正しいことを示す情報となる。また、"監視結果or検査結果"が"判定結果"と異なっていれば、"監視結果or検査結果"は、"判定結果"が正しくないことを示す情報となる。 In other words, the "monitoring result or inspection result" can be thought of as information about whether the judgment result is correct or not. If the "monitoring result or inspection result" is the same as the "judgment result," the "monitoring result or inspection result" is information indicating that the "judgment result" is correct. On the other hand, if the "monitoring result or inspection result" is different from the "judgment result," the "monitoring result or inspection result" is information indicating that the "judgment result" is incorrect.

自律化部423は変更部の一例であり、作業者111、121が報知装置430、440に入力した監視結果または検査結果のうち、判定部422による判定結果と異なる監視結果または検査結果を抽出する。また、自律化部423は、抽出した監視結果または検査結果に対応する特徴量を、特徴量抽出部421より取得する。 The autonomy unit 423 is an example of a change unit, and extracts monitoring or inspection results that differ from the judgment result by the judgment unit 422 from among the monitoring or inspection results input by the workers 111 and 121 to the notification devices 430 and 440. The autonomy unit 423 also acquires features corresponding to the extracted monitoring or inspection results from the feature extraction unit 421.

また、自律化部423は、特徴量空間格納部424より読み出した、特徴量空間における分布領域に、特徴量抽出部421より取得した特徴量をプロットし、分布領域との位置関係から、分布領域を変更する。 In addition, the autonomy unit 423 plots the features acquired by the feature extraction unit 421 in the distribution area in the feature space read from the feature space storage unit 424, and changes the distribution area based on its positional relationship with the distribution area.

例えば、自律化部423は、判定結果="OK"で、監視結果または検査結果="NG"の場合、プロットした特徴量が、分布領域外となるように、分布領域を変更する。また、自律化部423は、判定結果="NG"で、監視結果または検査結果="OK"の場合、プロットした特徴量が、分布領域に含まれるように、分布領域を変更する。 For example, when the judgment result is "OK" and the monitoring result or inspection result is "NG", the autonomy unit 423 changes the distribution region so that the plotted feature value is outside the distribution region. Also, when the judgment result is "NG" and the monitoring result or inspection result is "OK", the autonomy unit 423 changes the distribution region so that the plotted feature value is included in the distribution region.

報知装置430は、検査装置420の判定部422より出力された判定結果を、作業者111に報知する。また、報知装置430は、判定結果を報知したことに応じて、作業者111により入力された監視結果を受け付け、判定結果と対応付けて、検査装置420に送信する。 The notification device 430 notifies the worker 111 of the judgment result output by the judgment unit 422 of the inspection device 420. In response to notifying the judgment result, the notification device 430 also accepts the monitoring result input by the worker 111, associates it with the judgment result, and transmits it to the inspection device 420.

報知装置440は、検査装置420の判定部422より出力された判定結果を、作業者121に報知する。また、報知装置440は、判定結果を報知したことに応じて、作業者121により入力された検査結果を受け付け、判定結果と対応付けて、検査装置420に送信する。 The notification device 440 notifies the worker 121 of the judgment result output by the judgment unit 422 of the inspection device 420. In response to notifying the judgment result, the notification device 440 also accepts the inspection result input by the worker 121, associates it with the judgment result, and transmits it to the inspection device 420.

このように、異常検知システム400では、検査装置420と作業者111、121との対話(検査装置420による判定結果の報知と、作業者111、121による監視結果または検査結果のフィードバック)とを繰り返すことで、分布領域を変更する。これにより、第1の実施形態によれば、製造ライン110に導入された後に発生する新たな異常に適応した自律型の異常検知システム400を実現することが可能になる。 In this way, in the anomaly detection system 400, the distribution area is changed by repeating the dialogue between the inspection device 420 and the workers 111, 121 (notification of the judgment result by the inspection device 420 and feedback of the monitoring result or inspection result by the workers 111, 121). As a result, according to the first embodiment, it is possible to realize an autonomous anomaly detection system 400 that can adapt to new anomalies that occur after being introduced into the production line 110.

<検査装置のハードウェア構成>
次に、検査装置420のハードウェア構成について説明する。図5は、検査装置のハードウェア構成の一例を示す図である。なお、図5に示すように、検査装置420のハードウェア構成は、学習装置140のハードウェア構成と概ね同じであることから、ここでは、学習装置140のハードウェア構成との相違点を中心に説明する。
<Hardware configuration of the inspection device>
Next, the hardware configuration of the inspection device 420 will be described. Fig. 5 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the inspection device. As shown in Fig. 5, the hardware configuration of the inspection device 420 is generally the same as the hardware configuration of the learning device 140, so the following description will focus on the differences from the hardware configuration of the learning device 140.

プロセッサ501は、各種プログラム(例えば、異常検知プログラム等)をメモリ502上に読み出して実行する。プロセッサ501が、メモリ502上に読み出した各種プログラムを実行することで、プロセッサ501とメモリ202とにより形成されるコンピュータは、例えば上記各機能(特徴量抽出部421、判定部422、自律化部423)を実現する。 The processor 501 reads various programs (e.g., an anomaly detection program) onto the memory 502 and executes them. The processor 501 executes the various programs read onto the memory 502, and the computer formed by the processor 501 and the memory 202 realizes, for example, the above-mentioned functions (feature extraction unit 421, determination unit 422, and autonomy unit 423).

補助記憶装置503は、例えば、特徴量空間格納部424を実現する。 The auxiliary storage device 503, for example, realizes the feature space storage unit 424.

I/F装置204は、外部装置の一例である報知装置430、440と、検査装置420とを接続する接続デバイスである。 The I/F device 204 is a connection device that connects the notification devices 430 and 440, which are examples of external devices, with the inspection device 420.

通信装置505は、他の装置(本実施形態では、製造ライン110に配された各種センサにより検出されたセンサデータ群410を送信するゲートウェイ装置(不図示))と通信するための通信デバイスである。 The communication device 505 is a communication device for communicating with other devices (in this embodiment, a gateway device (not shown) that transmits a group of sensor data 410 detected by various sensors arranged on the production line 110).

<検査装置の各部の詳細>
次に、検査装置420の各部(特徴量抽出部421、判定部422、自律化部423)の詳細について説明する。図6は、検査装置の各部の詳細を示す図である。
<Details of each part of the inspection device>
Next, the details of each unit (feature amount extraction unit 421, determination unit 422, and autonomy unit 423) of the inspection device 420 will be described. Fig. 6 is a diagram showing the details of each unit of the inspection device.

図6に示すように、特徴量抽出部421は、学習処理が完了したエンコーダ610を有する。特徴量抽出部421は、検査フェーズにおいて時刻T1、T2においてそれぞれ検出されたセンサデータ群410、411を入力することで、エンコーダ610より出力される特徴量を取得し、判定部422に通知する。 As shown in FIG. 6, the feature extraction unit 421 has an encoder 610 for which the learning process has been completed. The feature extraction unit 421 acquires the features output from the encoder 610 by inputting the sensor data groups 410 and 411 detected at times T1 and T2, respectively, during the inspection phase, and notifies the determination unit 422.

図6の例は、時刻T1におけるセンサデータ群410と、時刻T2におけるセンサデータ群411とを、それぞれ、エンコーダに入力し、
・特徴量621_T1(時刻T1における特徴量A、特徴量B)、
・特徴量622_T1(時刻T1における特徴量C、特徴量D)、
・特徴量621_T2(時刻T2における特徴量A、特徴量B)、
・特徴量622_T2(時刻T2における特徴量C、特徴量D)、
を取得し、判定部422に通知した様子を示している。
In the example of FIG. 6, a sensor data group 410 at time T1 and a sensor data group 411 at time T2 are input to an encoder,
Feature amount 621_T1 (feature amount A, feature amount B at time T1),
Feature amount 622_T1 (feature amount C, feature amount D at time T1),
Feature amount 621_T2 (feature amount A, feature amount B at time T2),
Feature amount 622_T2 (feature amount C, feature amount D at time T2),
and notifying the determination unit 422.

判定部422は、特徴量空間格納部424から読み出した、特徴量空間における分布領域を有する。図6の例は、判定部422が、特徴量Aと特徴量Bとにより形成される特徴量空間における分布領域330と、特徴量Cと特徴量Dとにより形成される特徴量空間における分布領域630とを有することを示している。 The determination unit 422 has a distribution region in the feature space read from the feature space storage unit 424. The example in FIG. 6 shows that the determination unit 422 has a distribution region 330 in the feature space formed by feature A and feature B, and a distribution region 630 in the feature space formed by feature C and feature D.

なお、図6の例では、説明の簡略化のため、2次元の特徴量空間を示しているが、特徴量空間は2次元に限定されない。また、図6の例では、説明の簡略化のため、複数(2つ)の特徴量空間に分けて分布領域を特定しているが、特徴量空間は分けずに1つの分布領域を特定してもよい。あるいは、複数(3つ以上)の特徴量空間に分けて、分布領域を特定してもよい。 Note that in the example of FIG. 6, a two-dimensional feature space is shown for simplicity of explanation, but the feature space is not limited to being two-dimensional. Also, in the example of FIG. 6, for simplicity of explanation, the distribution region is identified by dividing the feature space into multiple (two) feature spaces, but it is also possible to identify one distribution region without dividing the feature space. Alternatively, the distribution region may be identified by dividing the feature space into multiple (three or more) feature spaces.

判定部422は、特徴量抽出部421より通知された特徴量を、それぞれの特徴量空間にプロットすることで、分布領域330、630に含まれるか否かを判定する。図6の例は、時刻T1の特徴量について、
・特徴量621_T1は分布領域330に含まれないため、時刻T1におけるセンサデータ群410は異常データであると判定し、
・特徴量622_T1は分布領域630に含まれるため、時刻T1におけるセンサデータ群410は正常データであると判定した、
様子を示している。
The determination unit 422 plots the feature amounts notified by the feature amount extraction unit 421 in the respective feature amount spaces to determine whether or not the feature amounts are included in the distribution areas 330 and 630. In the example of FIG. 6, the feature amounts at time T1 are as follows:
Since the feature amount 621_T1 is not included in the distribution region 330, the sensor data group 410 at the time T1 is determined to be abnormal data,
Since the feature amount 622_T1 is included in the distribution area 630, the sensor data group 410 at the time T1 is determined to be normal data.
It shows the situation.

また、図6の例は、時刻T2の特徴量について、
・特徴量621_T2は分布領域330に含まれないため、時刻T2におけるセンサデータ群411は異常データであると判定し、
・特徴量622_T2は分布領域630に含まれるため、時刻T2におけるセンサデータ群411は正常データであると判定した、
様子を示している。
In addition, in the example of FIG. 6, the feature amount at time T2 is as follows:
Since the feature amount 621_T2 is not included in the distribution region 330, the sensor data group 411 at the time T2 is determined to be abnormal data,
Since the feature amount 622_T2 is included in the distribution area 630, the sensor data group 411 at the time T2 is determined to be normal data.
It shows the situation.

テーブル641は、時刻T1における判定部422による判定結果と、作業者111または121による監視結果または検査結果との対応関係を示している。図6の例では、時刻T1のセンサデータ群410に対しては、分布領域630に基づく判定結果は、監視結果または検査結果と一致するが、分布領域330に基づく判定結果は、監視結果または検査結果と異なっている。 Table 641 shows the correspondence between the judgment result by the judgment unit 422 at time T1 and the monitoring result or inspection result by the worker 111 or 121. In the example of FIG. 6, for the sensor data group 410 at time T1, the judgment result based on the distribution area 630 matches the monitoring result or inspection result, but the judgment result based on the distribution area 330 differs from the monitoring result or inspection result.

また、テーブル642は、時刻T2における判定部422による判定結果と、作業者111または121による監視結果または検査結果との対応関係を示している。図6の例では、時刻T2のセンサデータ群411に対しては、分布領域330に基づく判定結果は、監視結果または検査結果と一致するが、分布領域630に基づく判定結果は、監視結果または検査結果と異なっている。 Furthermore, table 642 shows the correspondence between the judgment result by judgment unit 422 at time T2 and the monitoring result or inspection result by operator 111 or 121. In the example of FIG. 6, for sensor data group 411 at time T2, the judgment result based on distribution area 330 matches the monitoring result or inspection result, but the judgment result based on distribution area 630 differs from the monitoring result or inspection result.

自律化部423は、テーブル641、642から、判定部422による判定結果と異なる監視結果または検査結果を、特徴量空間ごとに抽出する。また、自律化部423は、抽出した監視結果または検査結果に対応する特徴量を、判定部422より取得する。 The autonomy unit 423 extracts, for each feature space, from tables 641 and 642, monitoring results or inspection results that differ from the judgment results by the judgment unit 422. In addition, the autonomy unit 423 acquires features corresponding to the extracted monitoring results or inspection results from the judgment unit 422.

また、自律化部423は、特徴量空間格納部424より読み出した、特徴量空間(特徴量Aと特徴量Bとにより形成される特徴量空間)における分布領域330に、判定部422より取得した特徴量(特徴量621_T1)をプロットする。更に、自律化部423は、分布領域330と、特徴量621_T1との位置関係から分布領域330を変更し、分布領域651を生成する。これにより、以降は、特徴量621_T1と同じ特徴量が算出された際に、正常データを異常データとして過検知することを回避することができる。 The autonomy unit 423 also plots the feature (feature 621_T1) acquired by the determination unit 422 in distribution area 330 in the feature space (feature space formed by feature A and feature B) read from the feature space storage unit 424. Furthermore, the autonomy unit 423 changes distribution area 330 based on the positional relationship between distribution area 330 and feature 621_T1, and generates distribution area 651. Thereby, it is possible to avoid overdetecting normal data as abnormal data when a feature equal to feature 621_T1 is calculated thereafter.

同様に、自律化部423は、特徴量空間格納部424より読み出した、特徴量空間(特徴量Cと特徴量Dとにより形成される特徴量空間)における分布領域630に、判定部422より取得した特徴量(特徴量622_T2)をプロットする。更に、自律化部423は、分布領域630と、特徴量622_T2との位置関係から分布領域630を変更し、分布領域652を生成する。これにより、以降は、特徴量622_T2と同じ特徴量が算出された際に、異常データが未検知となることを回避することができる。 Similarly, the autonomy unit 423 plots the feature (feature 622_T2) acquired by the determination unit 422 in a distribution area 630 in the feature space (feature space formed by feature C and feature D) read from the feature space storage unit 424. Furthermore, the autonomy unit 423 changes the distribution area 630 based on the positional relationship between the distribution area 630 and feature 622_T2 to generate distribution area 652. Thereby, it is possible to avoid abnormal data going undetected when a feature equal to feature 622_T2 is calculated thereafter.

なお、自律化部423は、変更後の分布領域651を、特徴量Aと特徴量Bとにより形成される特徴量空間の新たな分布領域として、特徴量空間格納部424に格納する。また、自律化部423は、変更後の分布領域652を、特徴量Cと特徴量Dとにより形成される特徴量空間の新たな分布領域として、特徴量空間格納部424に格納する。 The autonomy unit 423 stores the changed distribution area 651 in the feature space storage unit 424 as a new distribution area in the feature space formed by feature A and feature B. The autonomy unit 423 also stores the changed distribution area 652 in the feature space storage unit 424 as a new distribution area in the feature space formed by feature C and feature D.

このように、自律化部423では、作業者111、121による監視結果または判定結果がフィードバックされた場合に、分布領域を適宜変更するため、新たな異常に適応することが可能となり、異常データの検知精度を向上させることができる。 In this way, when the monitoring results or judgment results of the workers 111 and 121 are fed back, the autonomy unit 423 appropriately changes the distribution area, making it possible to adapt to new abnormalities and improving the accuracy of detecting abnormal data.

<学習処理の流れ>
次に、学習装置140による学習処理の流れについて説明する。図7は、学習処理の流れを示すフローチャートである。
<Learning process flow>
Next, a description will be given of the flow of the learning process performed by the learning device 140. Fig. 7 is a flowchart showing the flow of the learning process.

ステップS701において、学習装置140は、製造ライン110における製造中に検出されたセンサデータ群を取得する。 In step S701, the learning device 140 acquires a group of sensor data detected during production on the production line 110.

ステップS702において、学習装置140は、取得したセンサデータ群の中から、正常データを抽出し、学習用データ格納部144に、学習用データとして格納する。 In step S702, the learning device 140 extracts normal data from the acquired sensor data group and stores it as learning data in the learning data storage unit 144.

ステップS703において、学習装置140は、学習用データを用いて、VAEに対して学習処理を行う。 In step S703, the learning device 140 performs a learning process on the VAE using the learning data.

ステップS704において、学習装置140は、学習処理が完了したVAEを構成するエンコーダに、学習用データを入力することで特徴量を抽出する。 In step S704, the learning device 140 extracts features by inputting the learning data to the encoder that constitutes the VAE for which the learning process has been completed.

ステップS705において、学習装置140は、抽出した特徴量を、特徴量空間にプロットし、分布領域を特定する。 In step S705, the learning device 140 plots the extracted features in feature space and identifies the distribution region.

ステップS706において、学習装置140は、学習フェーズを終了するか否かを判定し、学習フェーズを終了しないと判定した場合には(ステップS706においてNoの場合には)、ステップS701に戻る。 In step S706, the learning device 140 determines whether or not to end the learning phase, and if it determines not to end the learning phase (No in step S706), it returns to step S701.

一方、ステップS706において学習フェーズを終了すると判定した場合には、学習処理を終了する。 On the other hand, if it is determined in step S706 that the learning phase is to end, the learning process ends.

<検査及び自律化処理の流れ>
次に、検査装置420による検査及び自律化処理の流れについて説明する。図8は、検査及び自律化処理の流れを示すフローチャートである。
<Inspection and autonomy processing flow>
Next, a description will be given of the flow of inspection and autonomous processing by the inspection device 420. Fig. 8 is a flowchart showing the flow of inspection and autonomous processing.

ステップS801において、検査装置420は、製造ライン110における製造中に検出された、所定の時刻におけるセンサデータ群を取得する。 In step S801, the inspection device 420 acquires a group of sensor data at a specified time detected during production on the production line 110.

ステップS802において、検査装置420は、取得したセンサデータ群を、学習処理が完了したVAEを構成するエンコーダに入力することで、特徴量を抽出する。 In step S802, the inspection device 420 extracts features by inputting the acquired sensor data group to the encoder that constitutes the VAE for which the learning process has been completed.

ステップS803において、検査装置420は、取得した特徴量が分布領域に含まれるか否かに基づいて、所定の時刻におけるセンサデータ群が正常データであるか異常データであるかを判定する。 In step S803, the inspection device 420 determines whether the sensor data group at a given time is normal or abnormal based on whether the acquired feature is included in the distribution area.

ステップS804において、検査装置420は、報知装置を介して判定結果を報知する。 In step S804, the inspection device 420 notifies the determination result via the notification device.

ステップS805において、検査装置420は、判定結果を報知したことに応じて作業者により入力された監視結果または検査結果を取得する。 In step S805, the inspection device 420 acquires the monitoring or inspection results entered by the operator in response to the notification of the judgment result.

ステップS806において、検査装置420は、分布領域の変更が必要か否かを判定する。ステップS806において、判定結果と監視結果及び検査結果とが一致した場合には、分布領域の変更が必要でないと判定し(ステップS806においてNoと判定し)、ステップS808に進む。 In step S806, the inspection device 420 determines whether or not the distribution area needs to be changed. If the determination result matches the monitoring result and the inspection result in step S806, it determines that the distribution area does not need to be changed (No in step S806), and proceeds to step S808.

一方、ステップS806において、判定結果と監視結果または検査結果とが一致しない場合には、分布領域の変更が必要であると判定し(ステップS806においてYesと判定し)、ステップS807に進む。 On the other hand, if the judgment result does not match the monitoring result or inspection result in step S806, it is determined that the distribution area needs to be changed (Yes in step S806), and the process proceeds to step S807.

ステップS807において、検査装置420は、分布領域を変更する。 In step S807, the inspection device 420 changes the distribution area.

ステップS808において、検査装置420は、検査及び自律化処理を終了するか否かを判定する。ステップS808において、検査及び自律化処理を終了しないと判定した場合には(ステップS808においてNoの場合には)、ステップS801に戻る。 In step S808, the inspection device 420 determines whether or not to end the inspection and autonomy processing. If it is determined in step S808 that the inspection and autonomy processing should not be ended (No in step S808), the process returns to step S801.

一方、ステップS808において検査及び自律化処理を終了すると判定した場合には、検査及び自律化処理を終了する。 On the other hand, if it is determined in step S808 that the inspection and autonomy processing should be terminated, the inspection and autonomy processing is terminated.

<まとめ>
以上の説明から明らかなように、第1の実施形態に係る異常検知システムは、
・製造ラインから取得したセンサデータから、特徴量を抽出する。
・特徴量空間において予め定められた分布領域であって、正常データから抽出された特徴が分布する分布領域に、センサデータから抽出された特徴量が含まれるか否かを判定することで、センサデータが正常データか否かを判定する。
・判定結果を製造ラインにおいて報知する。
・判定結果が報知されたことに応じて、製造ラインより判定結果の正否に関する情報がフィードバックされた場合に、分布領域を変更する。
<Summary>
As is apparent from the above description, the anomaly detection system according to the first embodiment includes:
- Extract features from sensor data acquired from the production line.
- Determine whether the sensor data is normal data by determining whether the features extracted from the sensor data are included in a predetermined distribution region in the feature space, in which the features extracted from the normal data are distributed.
The judgment results are notified on the production line.
In response to notification of the judgment result, when information regarding the success or failure of the judgment result is fed back from the production line, the distribution area is changed.

このように、製造ラインからのフィードバックに基づいて、分布領域を変更する構成とすることで、第1の実施形態によれば、製造ラインに導入された後に発生する新たな異常に適応した自律型の異常検知システムを実現することができる。 In this way, by configuring the distribution area to change based on feedback from the production line, the first embodiment makes it possible to realize an autonomous anomaly detection system that can adapt to new anomalies that occur after being introduced to the production line.

[第2の実施形態]
上記第1の実施形態では、時刻T1、T2における所定の時間範囲のセンサデータ群を取得するごとに、自律化部423が、分布領域を変更するものとして説明した。しかしながら、自律化部423による分布領域の変更タイミングは任意であり、所定の時間範囲ごとに算出された特徴量であって、分布領域の変更に必要な特徴量が一定数蓄積されたタイミングで、分布領域を変更するように構成してもよい。
Second Embodiment
In the above first embodiment, the autonomy unit 423 has been described as changing the distribution region each time a group of sensor data for a predetermined time range at times T1 and T2 is acquired. However, the timing at which the autonomy unit 423 changes the distribution region is arbitrary, and the distribution region may be changed when a certain number of feature amounts calculated for each predetermined time range that are necessary for changing the distribution region have been accumulated.

また、上記第1の実施形態では、自律化部423が分布領域を変更することで、自律型の異常検知システムを実現する場合について説明した。しかしながら、自律型の異常検知システムの実現方法は、これに限定されない。例えば、自律化部423が分布領域を逐次変更することに加えて、
・特徴量が分布領域の境界位置の近くに分布するセンサデータ、または、
・特徴量が分布領域の変更に用いられたセンサデータ、
が一定数蓄積された場合には、当該センサデータ(ただし、正常データ)を用いて学習部142がVAEに対して再学習処理を行い、特徴量空間生成部143が分布領域を再特定するように構成してもよい。
In the above first embodiment, the case has been described where the autonomy unit 423 changes the distribution area to realize an autonomous anomaly detection system. However, the method for realizing an autonomous anomaly detection system is not limited to this. For example, in addition to the autonomy unit 423 sequentially changing the distribution area,
- Sensor data whose features are distributed near the boundary of the distribution region, or
- Sensor data whose features were used to change the distribution area,
When a certain number of sensor data are accumulated, the learning unit 142 may perform a re-learning process on the VAE using the sensor data (however, normal data), and the feature space generation unit 143 may be configured to re-identify the distribution area.

また、上記第1の実施形態では、監視結果または検査結果をフィードバックする場合について説明した。しかしながら、判定結果の正否に関する情報はこれに限定されない。例えば、判定結果の正否を直接示す情報(例えば、判定結果が正しい場合には、"0"、判定結果が正しくない場合には、"1")をフィードバックしてもよい。 In the above first embodiment, a case where monitoring results or inspection results are fed back has been described. However, the information regarding the correctness of the judgment result is not limited to this. For example, information directly indicating the correctness of the judgment result (for example, "0" if the judgment result is correct, and "1" if the judgment result is incorrect) may be fed back.

また、上記第1の実施形態において、学習装置140と検査装置420とは別体として構成されるものとして説明したが、学習装置140と検査装置420とは、一体として構成されてもよい。 In addition, in the first embodiment, the learning device 140 and the inspection device 420 are described as being configured separately, but the learning device 140 and the inspection device 420 may be configured as an integrated device.

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 The present invention is not limited to the configurations shown here, including combinations of the configurations and other elements in the above-mentioned embodiments. These points can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.

100 :異常検知システム
110 :製造ライン
120 :検査ライン
130 :センサデータ群
140 :学習装置
141 :選択部
142 :学習部
143 :特徴量空間生成部
301 :エンコーダ
302 :デコーダ
321 :特徴量空間
330 :分布領域
410、411 :センサデータ群
420 :検査装置
421 :特徴量抽出部
422 :判定部
423 :自律化部
430 :報知装置
440 :報知装置
100: Anomaly detection system 110: Production line 120: Inspection line 130: Sensor data group 140: Learning device 141: Selection unit 142: Learning unit 143: Feature space generation unit 301: Encoder 302: Decoder 321: Feature space 330: Distribution area 410, 411: Sensor data group 420: Inspection device 421: Feature extraction unit 422: Determination unit 423: Autonomization unit 430: Notification device 440: Notification device

Claims (8)

製造ラインから取得したセンサデータから、特徴量を抽出する抽出部と、
特徴量空間において予め定められた分布領域であって、異常が発生していない状態でのセンサデータから抽出された特徴量が分布する分布領域を特定する特定部と、
前記分布領域に、前記抽出部により抽出された特徴量が含まれるか否かを判定することで、前記取得したセンサデータが正常データか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を前記製造ラインにおいて報知する報知部と、
前記判定結果が報知されたことに応じて、前記製造ラインより前記判定結果の正否に関する情報がフィードバックされた場合に、前記分布領域を変更する変更部とを有し、
前記特定部は、
異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを、変分オートエンコーダに入力することで該変分オートエンコーダから出力されるデータが、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータに近づくように学習処理された、該変分オートエンコーダであって、前記学習処理が完了した変分オートエンコーダを構成するエンコーダに、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを入力することで、前記学習処理が完了した変分エンコーダを構成するエンコーダから出力される特徴量に基づいて、前記分布領域を特定する、
異常検知システム。
An extraction unit that extracts feature amounts from sensor data acquired from a production line;
an identification unit that identifies a distribution area in which features extracted from sensor data in a state in which no abnormality occurs are distributed, the distribution area being a predetermined distribution area in a feature space;
a determination unit that determines whether the acquired sensor data is normal data by determining whether the distribution region includes the feature extracted by the extraction unit;
a notification unit that notifies a result of the determination by the determination unit in the production line;
a change unit that changes the distribution area when information regarding the correctness of the judgment result is fed back from the production line in response to the notification of the judgment result ,
The identification unit is
A variational autoencoder is a variational autoencoder in which sensor data acquired in a state where no abnormality occurs is input to the variational autoencoder, and the data output from the variational autoencoder is subjected to a learning process so as to approximate the sensor data acquired in a state where no abnormality occurs, and the sensor data acquired in a state where no abnormality occurs is input to an encoder constituting the variational autoencoder in which the learning process has been completed, and the distribution region is identified based on a feature quantity output from the encoder constituting the variational encoder in which the learning process has been completed.
Anomaly detection system.
前記変更部は、
前記判定結果が正しくないことがフィードバックされた場合に、前記判定結果が正しくなるように分布領域を変更する、請求項1に記載の異常検知システム。
The change unit is
The anomaly detection system according to claim 1 , further comprising: a distribution region that changes, when feedback is received indicating that the determination result is incorrect, such that the determination result becomes correct.
前記変更部は、
前記抽出部により抽出された特徴量が、前記分布領域に含まれていない場合には、前記抽出部により抽出された特徴量が、前記分布領域に含まれるように変更し、
前記抽出部により抽出された特徴量が、前記分布領域に含まれている場合には、前記抽出部により抽出された特徴量が、前記分布領域に含まれないように変更する、請求項2に記載の異常検知システム。
The change unit is
When the feature quantity extracted by the extraction unit is not included in the distribution region, the feature quantity extracted by the extraction unit is changed so as to be included in the distribution region;
3. The anomaly detection system according to claim 2, wherein, when the feature extracted by the extraction unit is included in the distribution region, the feature extracted by the extraction unit is changed so that it is not included in the distribution region.
前記判定部は、
前記変更部により前記分布領域が変更された場合、変更後の前記分布領域に、前記抽出部により抽出された特徴量が含まれるか否かを判定することで、前記取得したセンサデータが正常データか否かを判定する、請求項1に記載の異常検知システム。
The determination unit is
2. The anomaly detection system according to claim 1, wherein when the distribution area is changed by the change unit, the system determines whether the acquired sensor data is normal data by determining whether the feature extracted by the extraction unit is included in the changed distribution area.
前記報知部は、前記判定結果を報知したことに応じて、前記製造ラインの作業者により入力された前記判定結果の正否に関する情報を受け付け、前記変更部に送信する、請求項1に記載の異常検知システム。 The anomaly detection system according to claim 1, wherein the notification unit, in response to notifying the judgment result, receives information on the correctness or incorrectness of the judgment result input by an operator of the production line and transmits the information to the change unit. 前記判定部により正常か否かが判定されたセンサデータであって、特徴量が前記分布領域の境界位置の近くに分布するセンサデータ、または、特徴量が分布領域の変更に用いられたセンサデータが蓄積された場合、該蓄積されたセンサデータを用いて、前記変分オートエンコーダに対して再学習処理われ
前記特定部は、前記再学習処理が完了した変分オートエンコーダを構成するエンコーダに、前記蓄積されたセンサデータを入力することで、前記再学習処理が完了した変分オートエンコーダを構成するエンコーダから出力される特徴量に基づいて、前記分布領域を再特定する、請求項に記載の異常検知システム。
When sensor data determined to be normal or not by the determination unit is stored, the sensor data has a feature amount distributed near a boundary position of the distribution region, or the sensor data has a feature amount used to change the distribution region, a re-learning process is performed on the variational autoencoder using the stored sensor data;
6. The anomaly detection system according to claim 5, wherein the identification unit inputs the accumulated sensor data to an encoder constituting a variational autoencoder for which the re-learning process has been completed, and re-identifies the distribution region based on features output from the encoder constituting the variational autoencoder for which the re-learning process has been completed.
製造ラインから取得したセンサデータから、特徴量を抽出する抽出工程と、
特徴量空間において予め定められた分布領域であって、異常が発生していない状態でのセンサデータから抽出された特徴量が分布する分布領域を特定する特定工程と、
前記分布領域に、前記抽出工程において抽出された特徴量が含まれるか否かを判定することで、前記取得したセンサデータが正常データか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程における判定結果を前記製造ラインにおいて報知する報知工程と、
前記判定結果が報知されたことに応じて、前記製造ラインより前記判定結果の正否に関する情報がフィードバックされた場合に、前記分布領域を変更する変更工程とを有し、
前記特定工程は、
異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを、変分オートエンコーダに入力することで該変分オートエンコーダから出力されるデータが、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータに近づくように学習処理された、該変分オートエンコーダであって、前記学習処理が完了した変分オートエンコーダを構成するエンコーダに、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを入力することで、前記学習処理が完了した変分エンコーダを構成するエンコーダから出力される特徴量に基づいて、前記分布領域を特定する、
異常検知方法。
An extraction step of extracting feature amounts from sensor data acquired from a production line;
a step of identifying a distribution region in which the feature values extracted from the sensor data in a state where no abnormality occurs are distributed, the distribution region being a predetermined distribution region in the feature value space;
a determination step of determining whether the acquired sensor data is normal data by determining whether the distribution region includes the feature extracted in the extraction step;
a notification step of notifying the result of the determination step in the production line;
and a change step of changing the distribution area when information on the correctness of the judgment result is fed back from the production line in response to the notification of the judgment result ,
The identifying step includes:
A variational autoencoder is a variational autoencoder in which sensor data acquired in a state where no abnormality occurs is input to the variational autoencoder, and the data output from the variational autoencoder is subjected to a learning process so as to approximate the sensor data acquired in a state where no abnormality occurs, and the sensor data acquired in a state where no abnormality occurs is input to an encoder constituting the variational autoencoder in which the learning process has been completed, and the distribution region is identified based on a feature quantity output from the encoder constituting the variational encoder in which the learning process has been completed.
Anomaly detection methods.
製造ラインから取得したセンサデータから、特徴量を抽出する抽出工程と、
特徴量空間において予め定められた分布領域であって、異常が発生していない状態でのセンサデータから抽出された特徴量が分布する分布領域を特定する特定工程と、
前記分布領域に、前記抽出工程において抽出された特徴量が含まれるか否かを判定することで、前記取得したセンサデータが正常データか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程における判定結果を前記製造ラインにおいて報知する報知工程と、
前記判定結果が報知されたことに応じて、前記製造ラインより前記判定結果の正否に関する情報がフィードバックされた場合に、前記分布領域を変更する変更工程とをコンピュータに実行させ
前記特定工程は、
異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを、変分オートエンコーダに入力することで該変分オートエンコーダから出力されるデータが、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータに近づくように学習処理された、該変分オートエンコーダであって、前記学習処理が完了した変分オートエンコーダを構成するエンコーダに、該異常が発生していない状態で取得されたセンサデータを入力することで、前記学習処理が完了した変分エンコーダを構成するエンコーダから出力される特徴量に基づいて、前記分布領域を特定する、
異常検知プログラム。
An extraction step of extracting feature amounts from sensor data acquired from a production line;
a step of identifying a distribution region in which the feature values extracted from the sensor data in a state where no abnormality occurs are distributed, the distribution region being a predetermined distribution region in the feature value space;
a determination step of determining whether the acquired sensor data is normal data by determining whether the distribution region includes the feature extracted in the extraction step;
a notification step of notifying the result of the determination step in the production line;
a change step of changing the distribution area when information on the correctness of the determination result is fed back from the production line in response to the notification of the determination result ,
The identifying step includes:
A variational autoencoder is a variational autoencoder in which sensor data acquired in a state where no abnormality occurs is input to the variational autoencoder, and the data output from the variational autoencoder is subjected to a learning process so as to approximate the sensor data acquired in a state where no abnormality occurs, and the sensor data acquired in a state where no abnormality occurs is input to an encoder constituting the variational autoencoder in which the learning process has been completed, and the distribution region is identified based on a feature quantity output from the encoder constituting the variational encoder in which the learning process has been completed.
Anomaly detection program.
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