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JP7656863B2 - MODEL GENERATION DEVICE, MODEL GENERATION METHOD, ABNORMALITY SIGN DETECTION DEVICE, ABNORMALITY SIGN DETECTION METHOD, AND ABNORMALITY SIGN DETECTION SYSTEM - Google Patents
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JP7656863B2 - MODEL GENERATION DEVICE, MODEL GENERATION METHOD, ABNORMALITY SIGN DETECTION DEVICE, ABNORMALITY SIGN DETECTION METHOD, AND ABNORMALITY SIGN DETECTION SYSTEM - Google Patents

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Description

本開示は、モデル生成装置、モデル生成方法、異常予兆検知装置、異常予兆検知方法及び異常予兆検知システムに関する。 The present disclosure relates to a model generation device, a model generation method, an abnormality sign detection device, an abnormality sign detection method, and an abnormality sign detection system.

ある設備について、劣化または故障等を予防し、正常な運転を維持するために、設備から取得されるデータを用いた異常予兆検知装置を設けることが一般的に行われている。特許文献1には、温度制御装置から連続的に取得される電流値を用いて機械学習を実行し、異常又は異常の予兆を検出する状態監視装置が開示されている。 In order to prevent deterioration or failure of a certain piece of equipment and maintain normal operation, it is common to provide an anomaly sign detection device that uses data acquired from the equipment. Patent Document 1 discloses a condition monitoring device that performs machine learning using current values continuously acquired from a temperature control device to detect anomalies or signs of anomalies.

特開2018-204940号公報JP 2018-204940 A

特許文献1に開示された技術では、機械学習を実行し、異常または異常の予兆を判定している。しかしながら、一般的に設備に異常が発生するケースが少ないため、モデルを生成するための機械学習に使用できる異常データも少なくなる。また、異常データが得られたとしても、設備の異常または異常の予兆に関連する特徴がデータに表れていないデータが混在することもある。一般的な機械学習で学習されるような大量のデータを蓄積した後に学習するのであれば問題はない。しかしながら、データの蓄積には長期間を要する。また、十分なデータが蓄積される頃には生産が終わっている場合もある。よって、大量のデータを蓄積した後に学習することは実用的ではない。したがって、異常データが少ない段階で、異常または異常の予兆に関連する特徴が適切に表れているデータを学習し、精度の高い学習済み異常予兆検知モデルを生成することが望まれる。 In the technology disclosed in Patent Document 1, machine learning is performed to determine anomalies or signs of anomalies. However, since there are generally few cases in which anomalies occur in equipment, there is also little abnormal data that can be used for machine learning to generate a model. Even if abnormal data is obtained, the data may be mixed with data in which features related to anomalies or signs of anomalies in the equipment are not present. There is no problem if learning is performed after accumulating a large amount of data, as is done with general machine learning. However, data accumulation takes a long time. In addition, production may have ended by the time sufficient data has been accumulated. Therefore, learning after accumulating a large amount of data is not practical. Therefore, it is desirable to learn data that appropriately shows features related to anomalies or signs of anomalies when there is little abnormal data, and to generate a highly accurate trained anomaly sign detection model.

本開示の目的は、生産設備の異常および異常の予兆を検知することができる技術を提供することである。 The purpose of this disclosure is to provide technology that can detect abnormalities and signs of abnormalities in production equipment.

本開示の一態様に係るモデル生成装置は、訓練用の生産実績データの特徴量データを取得する前処理部と、正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して、前記取得した特徴量データの異常度を算出する異常度算出部と、前記算出した異常度に基づき前記特徴量データの状態を決定し、前記特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知する異常予兆検知モデルを訓練する訓練部と、を有し、前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成される。 A model generation device according to one aspect of the present disclosure includes a preprocessing unit that acquires feature data of production performance data for training, an anomaly degree calculation unit that calculates an anomaly degree of the acquired feature data by utilizing an anomaly degree calculation model that represents a group of features in a normal state, and a training unit that determines a state of the feature data based on the calculated anomaly degree, and trains an anomaly sign detection model that detects the state of the feature data from the feature data using training data composed of the feature data and the state of the feature data, wherein each feature data of the training data is composed of a group of features that overlap on a time axis .

本開示の一態様に係るモデル生成方法は、訓練用の生産実績データの特徴量データを取得するステップと、正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して、前記取得した特徴量データの異常度を算出するステップと、前記算出した異常度に基づき前記特徴量データの状態を決定し、前記特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知する異常予兆検知モデルを訓練するステップと、をコンピュータが実行し、前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成される。 A model generation method according to one aspect of the present disclosure includes the steps of: acquiring feature data of production performance data for training; calculating the degree of anomaly of the acquired feature data using an anomaly calculation model that represents a group of features in a normal state; determining a state of the feature data based on the calculated degree of anomaly; and training an anomaly sign detection model that detects the state of the feature data from the feature data using training data composed of the feature data and the state of the feature data, wherein each feature data of the training data is composed of a group of features that overlap on a time axis .

本開示の一態様に係る異常予兆検知装置は、検知対象の生産実績データの特徴量データを取得する前処理部と、訓練済み異常予兆検知モデルを利用して、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知する異常予兆検知部と、を有し、前記異常予兆検知モデルは、訓練用の生産実績データの特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって訓練され、前記特徴量データの状態は、正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して算出された前記特徴量データの異常度に基づき決定され、前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成される。 An anomaly sign detection device according to one aspect of the present disclosure includes a pre-processing unit that acquires feature data of production performance data to be detected, and an anomaly sign detection unit that detects a state of the feature data from the feature data by using a trained anomaly sign detection model, wherein the anomaly sign detection model is trained with training data composed of feature data of training production performance data and a state of the feature data, the state of the feature data is decided based on a degree of anomaly of the feature data calculated by using an anomaly degree calculation model that represents a group of features in a normal state , and each piece of feature data of the training data is composed of a group of features that overlap on a time axis .

本開示の一態様に係る異常予兆検知方法は、検知対象の生産実績データの特徴量データを取得するステップと、訓練済み異常予兆検知モデルを利用して、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知するステップと、をコンピュータが実行し、前記異常予兆検知モデルは、訓練用の生産実績データの特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって訓練され、前記特徴量データの状態は、正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して算出された前記特徴量データの異常度に基づき決定され、前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成される。 An anomaly sign detection method according to one aspect of the present disclosure includes a step of acquiring feature data of production performance data to be detected, and a step of detecting a state of the feature data from the feature data by using a trained anomaly sign detection model, the anomaly sign detection model is trained by training data composed of feature data of training production performance data and a state of the feature data, the state of the feature data is decided based on a degree of anomaly of the feature data calculated by using an anomaly degree calculation model that represents a group of features in a normal state , and each piece of feature data of the training data is composed of a group of features that overlap on a time axis .

本開示によれば、生産設備の異常および異常の予兆を検知することができる技術を提供することができる。 This disclosure provides technology that can detect abnormalities and signs of abnormalities in production equipment.

異常予兆検知システムを示す模式図Schematic diagram showing an anomaly detection system モデル生成装置及び異常予兆検知装置のハードウェア構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of a model generating device and an anomaly sign detecting device. 巻回部の構成例を示す模式図Schematic diagram showing a configuration example of a winding section 巻回体の模式図Schematic diagram of a wound body 第1シート材の測長結果と判定結果との対応例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of correspondence between measurement results and determination results of a first sheet material; 第1の実施の形態に係るモデル生成装置の機能構成を例示するブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a model generating device according to a first embodiment; 生産実績データベースの例を示す図An example of a production performance database 特徴量データベースの例を示す図An example of a feature database 異常度データベースの例を示す図An example of an anomaly database 状態ラベルデータベースの例を示す図A diagram showing an example of a state label database. 第1の実施の形態に係る異常予兆検知装置の機能構成を例示するブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of an abnormality sign detection device according to a first embodiment; 一例となる前処理を説明するためのフローチャートFlowchart illustrating an example of pre-processing 一例となる異常度算出モデルの生成処理を説明するためのフローチャート1 is a flowchart illustrating an example of a process for generating an anomaly degree calculation model. 一例となる異常度算出処理を説明するためのフローチャート1 is a flowchart illustrating an example of an abnormality degree calculation process. 一例となる異常度算出モデルの採用判定処理を説明するためのフローチャートA flowchart for explaining an example of an adoption determination process for an anomaly degree calculation model. 一例となる状態ラベル設定処理を説明するためのフローチャートFlowchart illustrating an example of a state label setting process 一例となる異常予兆検知モデルの訓練処理を説明するためのフローチャート1 is a flowchart illustrating an example of a training process for an anomaly sign detection model. 学習用データリストを説明するための図A diagram to explain the learning data list 一例となる異常予兆検知モデルの採用判定処理を説明するためのフローチャートA flowchart for explaining an example of an adoption determination process for an anomaly sign detection model. 第1の実施の形態に係る異常予兆検知処理を説明するためのフローチャート1 is a flowchart for explaining an abnormality sign detection process according to a first embodiment. 第2の実施の形態に係るモデル生成装置の機能構成を例示するブロック図FIG. 11 is a block diagram illustrating a functional configuration of a model generating device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る状態ラベル設定処理を説明するためのフローチャート11 is a flowchart for explaining a state label setting process according to a second embodiment. 第3の実施の形態に係るモデル生成装置の機能構成を例示するブロック図FIG. 13 is a block diagram illustrating a functional configuration of a model generating device according to a third embodiment. 第3の実施の形態に係る状態ラベル設定処理を説明するためのフローチャート13 is a flowchart for explaining a state label setting process according to the third embodiment.

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。 Each embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. However, more detailed explanations than necessary, such as detailed explanations of matters that are already well known or duplicate explanations of substantially identical configurations, may be omitted.

なお、以下の説明および参照される図面は、当業者が本開示を理解するために提供されるものであって、本開示の請求の範囲を限定するためのものではない。 Note that the following description and the referenced drawings are provided to enable those skilled in the art to understand the present disclosure, and are not intended to limit the scope of the claims of the present disclosure.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る異常予兆検知システム10を示す模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an abnormality sign detection system 10 according to a first embodiment.

図1に示されるように、異常予兆検知システム10は、異常予兆検知モデルを生成するモデル生成装置60と、生成された異常予兆検知モデルを利用して異常予兆検知を実行する異常予兆検知装置100とを有する。 As shown in FIG. 1, the anomaly sign detection system 10 includes a model generation device 60 that generates an anomaly sign detection model, and an anomaly sign detection device 100 that performs anomaly sign detection using the generated anomaly sign detection model.

異常予兆検知システム10は、モデル生成装置60を利用して、生産設備200に異常または異常の予兆があるか検知するための異常予兆検知モデルを事前に生成する。異常予兆検知モデルを生成した後、異常予兆検知システム10は、訓練済みの異常予兆検知モデルにアクセス可能な異常予兆検知装置100を利用して、生産設備200の稼働中に収集された検知対象の生産実績データに基づき生産設備200の異常及び異常予兆を検知する。 The abnormality sign detection system 10 uses a model generation device 60 to generate an abnormality sign detection model in advance to detect whether there is an abnormality or a sign of an abnormality in the production equipment 200. After generating the abnormality sign detection model, the abnormality sign detection system 10 uses an abnormality sign detection device 100 that can access the trained abnormality sign detection model to detect abnormalities and signs of an abnormality in the production equipment 200 based on the production performance data of the detection target collected while the production equipment 200 is in operation.

以下の実施形態による異常予兆検知モデルは、生産実績データに基づき生産設備200の状態を正常期間、予兆期間又は異常期間に判別する。しかしながら、本開示による異常予兆検知システム10は、これに限定されず、他の何れか適切な生産設備200の状態を判別するものであってもよい。 The anomaly sign detection model according to the following embodiment distinguishes the state of the production equipment 200 as a normal period, a warning period, or an abnormal period based on production performance data. However, the anomaly sign detection system 10 according to the present disclosure is not limited to this, and may distinguish any other appropriate state of the production equipment 200.

モデル生成装置60は、訓練用データベース20から訓練用の生産実績データを抽出し、抽出した訓練用の生産実績データを利用して、教師有り機械学習によって異常予兆検知モデルを訓練する。 The model generation device 60 extracts training production performance data from the training database 20, and uses the extracted training production performance data to train an anomaly sign detection model through supervised machine learning.

例えば、訓練用の生産実績データは、生産設備200の稼働中に収集された製品等に関する時系列の生産実績データであってもよい。実際には、生産設備200の稼働前などに異常予兆検知モデルを生成できることが望まれるが、生産設備200の稼働前には経年劣化等による異常または異常予兆を示す生産実績データを取得することは一般に困難である。 For example, the training production performance data may be time-series production performance data on products, etc., collected while the production equipment 200 is in operation. In reality, it is desirable to be able to generate an anomaly sign detection model before the production equipment 200 starts operating, but it is generally difficult to obtain production performance data that indicates anomalies or signs of anomalies due to aging or the like before the production equipment 200 starts operating.

このため、生産設備200の稼働直後(例えば、稼働開始から1週間など)は、生産設備200は正常状態にあると仮定し、以下で詳細に説明するように、当該期間における生産実績データに基づき、正常サンプルからの乖離度として異常度を算出するための異常度算出モデルが導出される。このような異常度算出モデルは、公知のMT法(Mahalanobis Taguchi Method)など、正常サンプルに基づき異常及び異常の予兆を検知する異常予兆検知技術を適用することによって導出可能である。モデル生成装置60は、この異常度算出モデルを利用して、生産設備の稼働直後など収集される異常サンプル及び予兆サンプルが相対的に少ないと考えられる期間であっても、生産実績データに「正常期間」、「予兆期間」及び「異常期間」のラベル付けをし、ラベル付けされた生産実績データを利用して、異常予兆検知モデルを効率的に生成することができる。 Therefore, immediately after the operation of the production equipment 200 (for example, one week after the start of operation), it is assumed that the production equipment 200 is in a normal state, and an anomaly calculation model for calculating the degree of anomaly as the deviation from a normal sample is derived based on the production performance data for that period, as described in detail below. Such an anomaly calculation model can be derived by applying an anomaly prediction detection technique that detects anomalies and signs of anomaly based on normal samples, such as the well-known MT method (Mahalanobis Taguchi Method). The model generation device 60 uses this anomaly calculation model to label the production performance data with "normal period," "premonitory period," and "abnormal period," even during a period when the number of collected abnormal samples and sign samples is considered to be relatively small, such as immediately after the operation of the production equipment, and can efficiently generate an anomaly prediction detection model using the labeled production performance data.

一実施形態では、訓練用データベース20は、ラベル付けされていない生産実績データを格納し、後述するように、モデル生成装置60は、異常度算出モデルを利用してラベル付けされていない生産実績データの異常度を算出し、異常予兆検知モデルの訓練データとして、生産実績データの状態をラベル付けする。典型的には、公知のMT法などの異常予兆検知技術によると、異常度算出モデルを訓練するための訓練データは状態がラベル付けされている必要はあるが、異常予兆検知モデルより有意に少ない訓練データによって異常度算出モデルを生成できる。このため、状態がラベル付けされた生産実績データが相対的に少なくしか準備できない場合であっても、異常予兆検知モデルを生成することが可能である。 In one embodiment, the training database 20 stores unlabeled production performance data, and as described below, the model generation device 60 uses an anomaly calculation model to calculate the degree of anomaly of the unlabeled production performance data, and labels the state of the production performance data as training data for the anomaly sign detection model. Typically, according to a known anomaly sign detection technique such as the MT method, although the training data for training the anomaly sign calculation model needs to be state-labeled, the anomaly sign calculation model can be generated with significantly less training data than the anomaly sign detection model. Therefore, even if only a relatively small amount of state-labeled production performance data can be prepared, it is possible to generate an anomaly sign detection model.

このような異常度算出モデルは、以下で詳細に説明されるような方法によって生成され、モデル生成装置60に予め備えられるか、あるいは、ネットワークなどを介しアクセス可能とされてもよい。しかしながら、本開示はこれに限定されず、モデル生成装置60が、異常予兆検知モデルだけでなく異常度算出モデルも生成してもよい。 Such an anomaly calculation model may be generated by a method described in detail below and may be provided in advance in the model generation device 60 or may be accessible via a network or the like. However, the present disclosure is not limited to this, and the model generation device 60 may generate not only an anomaly sign detection model but also an anomaly calculation model.

異常予兆検知モデルの訓練が完了すると、モデル生成装置60は、訓練済み異常予兆検知モデルを異常予兆検知装置100に提供する。 Once training of the anomaly sign detection model is complete, the model generation device 60 provides the trained anomaly sign detection model to the anomaly sign detection device 100.

異常予兆検知装置100は、モデル生成装置60によって生成された訓練済み異常予兆検知モデルを利用して、生産設備200の生産実績データに基づき生産設備200の異常または異常予兆を検知する。具体的には、異常予兆検知装置100は、生産設備200の稼働中に取得された製品の生産実績データを訓練済み異常予兆検知モデルに入力し、異常予兆検知モデルから検知結果(例えば、「正常期間」、「予兆期間」または「異常期間」など)を取得し、生産設備200の保全のために検知結果を含む各種情報を生産設備200の管理者等のユーザに通知する。本実施形態においては、1つの異常予兆検知装置100が1つの生産設備200に対して適用されているが、1つの異常予兆検知装置100が複数の生産設備200に対して適用されてもよい。 The abnormality sign detection device 100 detects an abnormality or an abnormality sign of the production facility 200 based on the production performance data of the production facility 200, using the trained abnormality sign detection model generated by the model generation device 60. Specifically, the abnormality sign detection device 100 inputs the production performance data of the product acquired during the operation of the production facility 200 into the trained abnormality sign detection model, acquires the detection result (e.g., "normal period", "sign period", or "abnormal period") from the abnormality sign detection model, and notifies a user such as the manager of the production facility 200 of various information including the detection result for the maintenance of the production facility 200. In this embodiment, one abnormality sign detection device 100 is applied to one production facility 200, but one abnormality sign detection device 100 may be applied to multiple production facilities 200.

また、本実施の形態において、モデル生成装置60及び異常予兆検知装置100は、サーバ等の計算装置として説明されるが、個々の構成がネットワークを介して接続されたサーバシステムの形態によって実現されてもよい。モデル生成装置60及び異常予兆検知装置100の構成の説明を通じて、本開示に係る異常予兆検知モデルの生成方法および訓練データの生成方法が説明され理解される。 In addition, in this embodiment, the model generating device 60 and the anomaly sign detection device 100 are described as computing devices such as a server, but each component may be realized in the form of a server system connected via a network. Through the description of the configuration of the model generating device 60 and the anomaly sign detection device 100, the method of generating an anomaly sign detection model and the method of generating training data according to the present disclosure are explained and understood.

<モデル生成装置60及び異常予兆検知装置100のハードウェア構成>
図2は、本開示の一実施形態によるモデル生成装置60及び異常予兆検知装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。
<Hardware configuration of the model generating device 60 and the abnormality sign detection device 100>
FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of the model generation device 60 and the anomaly sign detection device 100 according to an embodiment of the present disclosure.

図2に示されるように、モデル生成装置60及び異常予兆検知装置100はそれぞれ、サーバ等の何れかの計算装置または情報処理装置により実現され、バスBを介し相互接続される記憶部11、処理部12、通信部13及び入出力部14を有する。なお、モデル生成装置60及び異常予兆検知装置100はそれぞれ、分散処理を行う複数のコンピュータから構成されていてもよいし、ソフトウエアによって仮想的に構築された仮想コンピュータによって実現されてもよい。 As shown in FIG. 2, the model generating device 60 and the abnormality sign detection device 100 are each realized by any computing device or information processing device such as a server, and have a memory unit 11, a processing unit 12, a communication unit 13, and an input/output unit 14 interconnected via a bus B. Note that the model generating device 60 and the abnormality sign detection device 100 may each be composed of multiple computers that perform distributed processing, or may be realized by a virtual computer virtually constructed by software.

記憶部11は、例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の主記憶装置、および、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ等の補助記憶装置を備える。記憶部11は、後述されるモデル生成装置60及び異常予兆検知装置100の機能及び処理を実行するためのプログラム、命令、データ等を格納する。 The storage unit 11 includes a main storage device such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an auxiliary storage device such as a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or a flash memory. The storage unit 11 stores programs, instructions, data, and the like for executing the functions and processing of the model generation device 60 and the anomaly sign detection device 100 described below.

処理部12は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のハードウェアプロセッサを備え、記憶部11に記憶されたプログラム、命令等を実行することによって、後述されるモデル生成装置60及び異常予兆検知装置100の機能及び処理を実行する。 The processing unit 12 includes a hardware processor, such as a CPU (Central Processing Unit), and executes the programs, instructions, etc. stored in the memory unit 11 to perform the functions and processing of the model generation device 60 and the anomaly sign detection device 100 described below.

通信部13は、インターネット、LAN(Local Area Network)、WLAN(Wireless LAN)などのネットワークを介し外部装置(例えば、訓練用データベース20、生産設備200など)と有線または無線通信するための各種通信処理を実行する。 The communication unit 13 executes various communication processes for wired or wireless communication with external devices (e.g., the training database 20, the production equipment 200, etc.) via a network such as the Internet, a LAN (Local Area Network), or a WLAN (Wireless LAN).

入出力部14は、キーボード、マウス、マイクロフォン、ディスプレイ、プリンタ、スピーカー、センサー、アラーム(例えば、ブザー、ランプなど)などの各種周辺機器と接続するためのUSB(Universal Serial Bus)、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)などの各種インタフェースを備える。例えば、入出力部14は、異常予兆検知装置100のユーザに異常及び異常予兆の検知を通知してもよい。本実施の形態において、異常予兆検知装置100のユーザとは、異常予兆検知装置100の管理者、または、生産設備200を用いて巻回体204(後述の図3を参照)の生産を行う作業者、または、生産設備200の保全を行う作業者等を含んでもよい。 The input/output unit 14 has various interfaces such as a Universal Serial Bus (USB) and a High-Definition Multimedia Interface (HDMI (registered trademark)) for connecting to various peripheral devices such as a keyboard, mouse, microphone, display, printer, speaker, sensor, and alarm (e.g., buzzer, lamp, etc.). For example, the input/output unit 14 may notify a user of the abnormality sign detection device 100 of the detection of an abnormality and an abnormality sign. In this embodiment, the user of the abnormality sign detection device 100 may include an administrator of the abnormality sign detection device 100, or an operator who produces the wound body 204 (see FIG. 3 described later) using the production facility 200, or an operator who maintains the production facility 200.

記憶部11および処理部12は、一体のサーバ又はコンピュータとして構成されていなくともよい。すなわち、記憶部11および処理部12は、互いに通信可能に構成されていれば、互いに別体に構成され、離れた位置に配置されていてもよい。また、モデル生成装置60及び異常予兆検知装置100は、図2に示されない操作部を有し、外部からの操作入力を受け付けてもよい。記憶部11および処理部12の詳細については後述する。 The memory unit 11 and the processing unit 12 do not have to be configured as an integrated server or computer. In other words, the memory unit 11 and the processing unit 12 may be configured separately from each other and located at separate locations as long as they are configured to be able to communicate with each other. In addition, the model generating device 60 and the anomaly sign detection device 100 may have an operation unit not shown in FIG. 2 and may accept operation input from outside. Details of the memory unit 11 and the processing unit 12 will be described later.

<生産設備200>
生産設備200は、本実施の形態においては、リチウムイオン二次電池の生産設備である。図3に示すように、生産設備200は、巻回部201および検査機207を有する。しかしながら、本開示による生産設備200は、これに限定されず、他の何れかの製品等の生産設備であってもよい。
<Production facility 200>
In the present embodiment, the production facility 200 is a production facility for lithium ion secondary batteries. As shown in Fig. 3, the production facility 200 has a winding unit 201 and an inspection machine 207. However, the production facility 200 according to the present disclosure is not limited to this and may be a production facility for any other product, etc.

図3は、巻回部201および検査機207の構成例を示す模式図である。巻回部201は、第1供給リール50、第2供給リール51、切断部208、第1貼合ロール205A、第2貼合ロール205B、巻芯206および巻芯回転駆動部206Mを有する。検査機207は、第1シート材切断後長さ測定センサー40および第2シート材切断後長さ測定センサー41を有する。 Figure 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the winding unit 201 and the inspection machine 207. The winding unit 201 has a first supply reel 50, a second supply reel 51, a cutting unit 208, a first laminating roll 205A, a second laminating roll 205B, a winding core 206, and a winding core rotation drive unit 206M. The inspection machine 207 has a first sheet material post-cut length measurement sensor 40 and a second sheet material post-cut length measurement sensor 41.

巻回部201は、第1供給リール50から供給される第1シート材202と第2供給リール51から供給される第2シート材203とを第1貼合ロール205Aおよび第2貼合ロール205Bによって貼り合わせ、巻芯206に巻き取り、巻回体204を生産する。 The winding section 201 laminates a first sheet material 202 supplied from a first supply reel 50 and a second sheet material 203 supplied from a second supply reel 51 using a first laminating roll 205A and a second laminating roll 205B, and winds them up around a winding core 206 to produce a wound body 204.

図4は、巻回部201において生産される巻回体204の模式図である。図4には、便宜的に、巻回体204を構成する第1シート材202および第2シート材203の端部が巻き取られていない様子が示されている。図4に示されるように、第1シート材202よりも第2シート材203の方が、幅(巻回体204の軸方向に沿った長さ)が大きく形成されている。第1シート材202は、例えば正極材料が塗布されたシート状の部材(正極シート)であり、第2シート材203は、例えば負極材料が塗布されたシート状の部材(負極シート)である。 Figure 4 is a schematic diagram of the wound body 204 produced in the winding section 201. For convenience, FIG. 4 shows the state in which the ends of the first sheet material 202 and the second sheet material 203 constituting the wound body 204 are not wound. As shown in FIG. 4, the second sheet material 203 is formed to have a larger width (length along the axial direction of the wound body 204) than the first sheet material 202. The first sheet material 202 is, for example, a sheet-like member (positive electrode sheet) coated with a positive electrode material, and the second sheet material 203 is, for example, a sheet-like member (negative electrode sheet) coated with a negative electrode material.

図3に戻って説明を続ける。巻芯回転駆動部206Mは、巻芯206を所望の回転速度で駆動させる。切断部208は、巻芯206における巻き取りが完了する際に、第1シート材202及び第2シート材203を切断する。なお、図3には、切断部208が第1貼合ロール205Aおよび第2貼合ロール205Bの上流側の位置に配置される様子が示されているが、切断部208は、これらの貼合ロールの下流側の位置に配置されていてもよい。 Returning to FIG. 3, the explanation will be continued. The core rotation drive unit 206M drives the core 206 at a desired rotation speed. The cutting unit 208 cuts the first sheet material 202 and the second sheet material 203 when winding on the core 206 is completed. Note that while FIG. 3 shows the cutting unit 208 being positioned upstream of the first laminating roll 205A and the second laminating roll 205B, the cutting unit 208 may also be positioned downstream of these laminating rolls.

検査機207は、巻回部201が生産した巻回体204の検査を行う装置である。 The inspection machine 207 is a device that inspects the wound body 204 produced by the winding section 201.

巻回部201における巻回体204の生産時に、不良品が発生することがある。不良品は、例えば巻芯206の周りに巻き付ける第1シート材202または第2シート材203の切断後の長さに過不足を生じることによって生じうる。第1シート材202または第2シート材203の長さに過不足が生じるとリチウムイオン二次電池の品質が劣化する。よって、第1シート材切断後長さ測定センサー40および第2シート材切断後長さ測定センサー41を用いて第1シート材202および第2シート材203の長さが計測される。 When the wound body 204 is produced in the winding section 201, defective products may occur. Defective products may occur, for example, when the first sheet material 202 or the second sheet material 203 wound around the winding core 206 is too long or too short in length after cutting. If the first sheet material 202 or the second sheet material 203 is too long or too short in length, the quality of the lithium ion secondary battery deteriorates. Therefore, the lengths of the first sheet material 202 and the second sheet material 203 are measured using the first sheet material post-cut length measurement sensor 40 and the second sheet material post-cut length measurement sensor 41.

図3には、第1シート材切断後長さ測定センサー40および第2シート材切断後長さ測定センサー41が、第1貼合ロール205Aおよび第2貼合ロール205Bの下流側の位置に配置される様子が示されているが、各センサーは、これらの貼合ロールの上流側の位置に配置されていてもよい。 Figure 3 shows that the first sheet material post-cut length measuring sensor 40 and the second sheet material post-cut length measuring sensor 41 are positioned downstream of the first laminating roll 205A and the second laminating roll 205B, but each sensor may be positioned upstream of these laminating rolls.

第1シート材切断後長さ測定センサー40および第2シート材切断後長さ測定センサー41の測長結果は、「良」、「不良」のどちらかに判定される。測長結果が、予め定められた目標範囲に収まっている場合は、「良」と判定され、目標範囲に収まっていない場合は、「不良」と判定される。図5は、第1シート材202の測長結果と判定結果との対応例を示している。すなわち、第1シート材202の切断後の長さが目標長さ以上である測長データI1~I3は「良」と判定され、第1シート材202の切断後の長さが目標長さ未満である測長データI4およびI5が「不良」と判定されている。なお、本実施形態では、「良」および「不良」の2種類のいずれかに判定されるが、3種類以上のいずれかに判定されてもよい。 The measurement results of the first sheet material post-cut length measuring sensor 40 and the second sheet material post-cut length measuring sensor 41 are judged as either "good" or "bad". If the measurement result is within a predetermined target range, it is judged as "good", and if it is not within the target range, it is judged as "bad". Figure 5 shows an example of the correspondence between the measurement result of the first sheet material 202 and the judgment result. That is, the measurement data I1 to I3 in which the length after cutting of the first sheet material 202 is equal to or greater than the target length is judged as "good", and the measurement data I4 and I5 in which the length after cutting of the first sheet material 202 is less than the target length are judged as "bad". In this embodiment, the result is judged as either "good" or "bad", but it may be judged as any of three or more types.

なお、図5には、測長データI1からI5が時系列に並んで示されている。つまり、図5には、生産設備200の経時劣化に伴って第1シート材202の切断後の長さが次第に短くなっていく様子が示されている。しかしながら、実際には、生産設備200の経時劣化以外の様々な要因により、第1シート材202の長さの変化の仕方は複雑になり、単純に長さの長短で生産設備200の異常を判断することは望ましくない。このため、モデル生成装置60は、機械学習モデルを訓練し、具体的にはニューラルネットワークモデル等を用いて第1シート材202の長さの変化を特徴量化した時系列データを読み込ませることで、どのような時系列データが「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」のいずれに対応するかについて、機械学習モデルをあらかじめ訓練しておくことが望ましい。この場合、異常予兆検知装置100は、モデル生成装置60によって訓練された機械学習モデルを利用して、第1シート材202と第2シート材203の長さの変化を特徴量化した時系列データに基づき生産設備200の異常及び異常の予兆を検知する。なお、以下、説明の便宜上、第1シート材202の長さの変化を用いる場合について説明するが、第2シート材203の長さの変化を用いたり、両シート材の長さの変化を用いたりしてもよいことは言うまでも無い。 In FIG. 5, the length measurement data I1 to I5 are shown in a time series. That is, FIG. 5 shows the state in which the length of the first sheet material 202 after cutting gradually shortens with the deterioration of the production equipment 200 over time. However, in reality, due to various factors other than the deterioration of the production equipment 200 over time, the way in which the length of the first sheet material 202 changes becomes complicated, and it is not desirable to judge the abnormality of the production equipment 200 simply by the length. For this reason, it is desirable for the model generation device 60 to train a machine learning model, specifically, to read time series data in which the change in the length of the first sheet material 202 is characterized using a neural network model or the like, thereby training the machine learning model in advance as to which of the time series data corresponds to the "normal period", "premonitory period", and "abnormal period". In this case, the abnormality sign detection device 100 uses a machine learning model trained by the model generation device 60 to detect abnormalities and signs of abnormalities in the production equipment 200 based on time-series data in which changes in the length of the first sheet material 202 and the second sheet material 203 are characterized. For the sake of convenience, the following description will be given of a case in which changes in the length of the first sheet material 202 are used, but it goes without saying that changes in the length of the second sheet material 203 or changes in the lengths of both sheet materials may also be used.

<モデル生成装置60の詳細>
次に、本開示の一実施形態によるモデル生成装置60の機能構成と動作について詳細に説明する。
<Details of the model generating device 60>
Next, the functional configuration and operation of the model generating device 60 according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail.

モデル生成装置60は、生産設備200による製品の生産に関する生産実績データに基づき生産設備200の異常の予兆及び異常を検知する異常予兆検知モデルを生成する。異常予兆検知モデルを生成すると、モデル生成装置60は、稼働中の生産設備200の異常予兆及び異常を検知する異常予兆検知装置100に、生成した異常予兆検知モデルを提供する。なお、本実施の形態における異常予兆検知とは、生産設備200の劣化および故障等の異常の発生を予防し、正常な運転を維持するために、生産設備200の異常が発生する前の異常の予兆を検知することを意味する。 The model generation device 60 generates an anomaly sign detection model that detects signs of anomaly and anomalies in the production facility 200 based on actual production data related to the production of products by the production facility 200. When the anomaly sign detection model is generated, the model generation device 60 provides the generated anomaly sign detection model to the anomaly sign detection device 100 that detects signs of anomaly and anomalies in the production facility 200 during operation. Note that in this embodiment, anomaly sign detection means detecting signs of anomaly before an anomaly occurs in the production facility 200 in order to prevent the occurrence of anomalies such as deterioration and failure of the production facility 200 and to maintain normal operation.

図6は、本開示の第1の実施の形態に係るモデル生成装置60の機能構成を例示するブロック図である。 Figure 6 is a block diagram illustrating the functional configuration of a model generation device 60 according to the first embodiment of the present disclosure.

図示されるように、モデル生成装置60は、前処理部61、異常度算出部62及び訓練部63を有する。例えば、前処理部61、異常度算出部62及び訓練部63の1つ以上の機能部は、1つ以上のプロセッサを有する処理部12が1つ以上のメモリを有する記憶部11に記憶されるプログラム又は指示を実行することによって実現されてもよい。 As shown in the figure, the model generating device 60 has a preprocessing unit 61, an anomaly calculation unit 62, and a training unit 63. For example, one or more of the functional units of the preprocessing unit 61, the anomaly calculation unit 62, and the training unit 63 may be realized by a processing unit 12 having one or more processors executing a program or instructions stored in a storage unit 11 having one or more memories.

前処理部61は、訓練用の生産実績データの特徴量データを取得する。具体的には、前処理部61は、訓練用データベース20から訓練用の生産実績データを受信し、受信した生産実績データに対して所定の前処理を実行して特徴量データを抽出してもよい。一例として、前処理部61は、時系列の生産実績データから所定の単位数または単位時間の生産実績単位データを抽出し、抽出した各生産実績単位データに対して統計処理を実行し、取得した1つ以上の統計量を特徴量データとして取得してもよい。 The pre-processing unit 61 acquires feature data of the training production performance data. Specifically, the pre-processing unit 61 may receive the training production performance data from the training database 20, and perform a predetermined pre-processing on the received production performance data to extract feature data. As an example, the pre-processing unit 61 may extract production performance unit data of a predetermined number of units or unit time from the time-series production performance data, perform statistical processing on each of the extracted production performance unit data, and acquire one or more acquired statistics as feature data.

なお、前処理部61は、ラベル付けされた生産実績データとラベル付けされていない生産実績データとの何れのタイプの生産実績データに対しても同様の前処理を実行し、特徴量データを導出できる。 The preprocessing unit 61 can perform similar preprocessing on both types of production performance data, labeled and unlabeled production performance data, to derive feature data.

[生産実績データベース71]
前処理部61は、例えば、生産設備200から取得した生産実績データを記憶部11の生産実績データベース71に格納してもよい。すなわち、生産実績データベース71は、生産設備200の生産実績に関する生産実績データPDが累積的に登録されたデータベースであってもよい。生産実績データベース71には、複数の生産設備200の生産実績データPDが登録されてもよい。
[Production performance database 71]
The pre-processing unit 61 may store, for example, the production performance data acquired from the production facility 200 in a production performance database 71 of the storage unit 11. That is, the production performance database 71 may be a database in which the production performance data PD relating to the production performance of the production facility 200 is cumulatively registered. The production performance data PD of a plurality of production facilities 200 may be registered in the production performance database 71.

図7は、生産実績データベース71の例を示す図である。図7に示される例においては、生産実績データベース71には、「生産日時」、「設備」、「第1シート材測長値」、「第2シート材測長値」、「第1シート材測長値判定結果」および「第2シート材測長値判定結果」が互いに関連付けられて登録されている。これらのデータが1つずつ関連付けられて1つの生産実績データPDを構成する。 Figure 7 is a diagram showing an example of a production history database 71. In the example shown in Figure 7, the production history database 71 registers "production date and time", "equipment", "first sheet material measurement value", "second sheet material measurement value", "first sheet material measurement value judgment result", and "second sheet material measurement value judgment result" in association with each other. These data are associated one by one to form one piece of production history data PD.

「生産日時」は、巻回体204が生産された生産日時に関するデータである。 "Production date and time" is data regarding the production date and time when the wound body 204 was produced.

「設備」は、生産設備200が複数存在する場合に、巻回体204を生産した設備を識別するためのデータである。図7では例として、互いに異なる生産設備200の識別子である「A」、「B」および「C」が示されている。 "Facility" is data for identifying the facility that produced the wound body 204 when there are multiple production facilities 200. As an example, Figure 7 shows "A", "B", and "C", which are identifiers of different production facilities 200.

「第1シート材測長値」および「第2シート材測長値」は、巻回体204の生産に使用された第1シート材202の測長値データおよび第2シート材203の測長値データである。これらの測長値データは、第1シート材切断後長さ測定センサー40および第2シート材切断後長さ測定センサー41によって取得される。 The "first sheet material length measurement value" and the "second sheet material length measurement value" are the length measurement value data of the first sheet material 202 and the second sheet material 203 used in the production of the roll 204. These length measurement value data are acquired by the first sheet material post-cut length measurement sensor 40 and the second sheet material post-cut length measurement sensor 41.

「第1シート材測長値判定結果」および「第2シート材測長値判定結果」は、「第1シート材測長値」および「第2シート材測長値」の判定結果(図5参照)を示すデータである。例えば、第1シート材202の目標長さが761mmである場合、762.2mmおよび761.4mmという第1シート材測長値は、「良」と判定され、760.1mmという第1シート材測長値は「不良」と判定される。また、例えば、第2シート材203の目標長さが692mmである場合、693.4mmおよび693.5mmという第2シート材測長値は、「良」と判定され、691.1mmという第1シート材測長値は「不良」と判定される。これらの判定は例えば処理部120または検査機207によって自動的に行われる。 The "first sheet material measurement value judgment result" and the "second sheet material measurement value judgment result" are data showing the judgment results of the "first sheet material measurement value" and the "second sheet material measurement value" (see FIG. 5). For example, if the target length of the first sheet material 202 is 761 mm, the first sheet material measurement values of 762.2 mm and 761.4 mm are judged as "good", and the first sheet material measurement value of 760.1 mm is judged as "bad". Also, for example, if the target length of the second sheet material 203 is 692 mm, the second sheet material measurement values of 693.4 mm and 693.5 mm are judged as "good", and the first sheet material measurement value of 691.1 mm is judged as "bad". These judgments are made automatically, for example, by the processing unit 120 or the inspection machine 207.

このような生産実績データPDは、例えば生産設備200において巻回体204が生産される度に、自動で、もしくは、作業員の手によって入力され、訓練用データベース20に登録される。典型的には、生産設備200の本格稼働前に異常予兆検知モデルを生成することが望まれるため、訓練用の生産実績データは、生産設備200の本格稼働前の実験段階、テスト稼働段階などに収集され、訓練用データベース20に格納される。 Such production performance data PD is entered automatically or manually by an operator, for example, each time a wound body 204 is produced in the production facility 200, and is registered in the training database 20. Typically, since it is desired to generate an abnormality sign detection model before the production facility 200 starts full-scale operation, the production performance data for training is collected during an experimental stage, a test operation stage, etc., before the production facility 200 starts full-scale operation, and is stored in the training database 20.

なお、上述した実施形態では、訓練用の生産実績データが、訓練用データベース20に格納され、前処理部61が、訓練用データベース20から生産実績データを抽出し、抽出した生産実績データから特徴量データを抽出するが、本開示は、これに限定されるものでない。例えば、訓練用データベース20には、訓練用の生産実績データから抽出された訓練用の特徴量データが格納されてもよい。この場合、前処理部51は、生産実績データベース61を保持する必要はない。 In the above-described embodiment, the training production performance data is stored in the training database 20, and the pre-processing unit 61 extracts the production performance data from the training database 20 and extracts feature data from the extracted production performance data, but the present disclosure is not limited to this. For example, the training database 20 may store training feature data extracted from the training production performance data. In this case, the pre-processing unit 51 does not need to hold the production performance database 61.

[特徴量データベース72]
前処理部61は、例えば、生産実績データから抽出した特徴量を記憶部11の特徴量データベース72に格納してもよい。すなわち、特徴量データベース72は、特徴量データFDが登録されたデータベースである。特徴量データFDは、複数の連続する生産実績データPDを、予め定められた所定の数である集計単位数W集め、集めた生産実績データPDに対して統計処理等のデータ処理を行うことで、集めた生産実績データPDを特徴量化したデータであってもよい。特徴量データベース72には、複数の生産設備200の生産実績データPDから得られた特徴量データFDが登録されてもよい。
[Feature database 72]
The pre-processing unit 61 may store, for example, feature amounts extracted from the production performance data in a feature amount database 72 of the storage unit 11. That is, the feature amount database 72 is a database in which the feature amount data FD is registered. The feature amount data FD may be data obtained by collecting a plurality of consecutive production performance data PD by a predetermined number of counting units W and performing data processing such as statistical processing on the collected production performance data PD to convert the collected production performance data PD into feature amounts. The feature amount database 72 may register feature amount data FD obtained from the production performance data PD of a plurality of production facilities 200.

図8は、特徴量データベース72の例を示す図である。図8に示される例においては、特徴量データベース72には、「生産日時」、「設備」、「集計単位」、「第1シート材測長値の最大値」、「第1シート材測長値の最小値」、「第1シート材測長値の平均値」、「第1シート材測長値の標準偏差」および「第1シート材測長値の不良数」が互いに関連付けられて登録されている。これらのデータが1つずつ関連づけられて、1つの特徴量データFDを構成する。 Figure 8 is a diagram showing an example of the feature database 72. In the example shown in Figure 8, the feature database 72 registers "production date and time", "equipment", "counting unit", "maximum value of the first sheet material measurement value", "minimum value of the first sheet material measurement value", "average value of the first sheet material measurement value", "standard deviation of the first sheet material measurement value", and "number of defective first sheet material measurement values" in association with each other. These data are associated one by one to form one piece of feature data FD.

「生産日時」は、集められたW個の生産実績データPDのうち、生産日時が最新である生産実績データPDの生産日時に関するデータであり、W個の生産実績データPDの生産日時を代表する生産日時である。つまり、「生産日時」は、データ処理されたW個の生産実績データPDが対応するW個の巻回体204のうち最後に生産された巻回体204に対応する生産実績データPDの生産日時である。 The "production date and time" is data relating to the production date and time of the production history data PD with the latest production date and time among the collected W pieces of production history data PD, and is the production date and time that represents the production date and time of the W pieces of production history data PD. In other words, the "production date and time" is the production date and time of the production history data PD corresponding to the last produced wound body 204 among the W wound bodies 204 to which the data-processed W pieces of production history data PD correspond.

「設備」は、集められたW個の生産実績データPDが対応する巻回体204を生産した生産設備200を識別するためのデータである。 "Equipment" is data for identifying the production equipment 200 that produced the wound body 204 corresponding to the collected W pieces of production performance data PD.

「集計単位」は、集められた生産実績データPDの数に関するデータである。図8では例として、「100」が示されている。 The "aggregation unit" is data related to the number of pieces of production performance data PD collected. In Figure 8, "100" is shown as an example.

「第1シート材測長値の最大値」、「第1シート材測長値の最小値」、「第1シート材測長値の平均値」および「第1シート材測長値の標準偏差」は、それぞれ、集められたW個の生産実績データPDに含まれる第1シート材測長値の各統計量を示すデータである。なお、特徴量データベース112には、図8に示される統計量以外に、中央値、第1四分位数、第3四分位数などの統計量が登録されてもよい。これらの統計量が特徴量である。 The "maximum value of the first sheet material measurement value", "minimum value of the first sheet material measurement value", "average value of the first sheet material measurement value" and "standard deviation of the first sheet material measurement value" are data indicating each statistical quantity of the first sheet material measurement value contained in the collected W pieces of production performance data PD. In addition to the statistical quantities shown in FIG. 8, the feature database 112 may also register statistical quantities such as the median, first quartile, and third quartile. These statistical quantities are feature quantities.

「第1シート材測長値の不良数」は、集められたW個の生産実績データPDが対応するW個の巻回体204に含まれる「第1シート材測長値判定結果」が「不良」であった巻回体204の個数を示すデータである。 The "number of defective first sheet material measurement values" is data indicating the number of wound bodies 204 for which the "first sheet material measurement value judgment result" was "defective" and which are included in the W wound bodies 204 corresponding to the collected W pieces of production performance data PD.

このような特徴量データFDは、生産実績データベース71に、集計単位数の生産実績データPDが登録される度に、前処理部61が所定の前処理を実行し、抽出した特徴量データを特徴量データベース72に登録してもよい。 Each time production performance data PD of the number of aggregated units is registered in the production performance database 71, the pre-processing unit 61 may execute a predetermined pre-processing to extract such feature data FD, and the extracted feature data may be registered in the feature database 72.

異常度算出部62は、異常度算出モデルを利用して、取得した特徴量データの異常度を算出する。 The anomaly calculation unit 62 uses the anomaly calculation model to calculate the anomaly of the acquired feature data.

ここで、異常度算出モデルは、何れかの異常予兆検知技術に基づいて正常状態の特徴量群から生成されたものであってもよい。入力として特徴量データを受け付けると、異常度算出モデルは、当該特徴量データの異常度を出力する。本開示による異常度算出モデルは、稼働直後では生産設備200は正常状態にあるという仮定の下、稼働直後の期間中に収集された生産実績データから導出した正常状態の特徴量データを利用して、何れか公知の異常予兆検知技術(例えば、MT法など)に従って生成されたものであってもよい。例えば、異常度算出モデルによって算出される特徴量の異常度は、正常状態の特徴量群からの乖離度(例えば、マハラノビス距離など)であってもよい。 Here, the anomaly calculation model may be generated from a group of features in a normal state based on any anomaly sign detection technology. When feature data is received as input, the anomaly calculation model outputs the degree of anomaly of the feature data. The anomaly calculation model according to the present disclosure may be generated according to any known anomaly sign detection technology (e.g., MT method, etc.) using normal state feature data derived from production performance data collected during the period immediately after operation, under the assumption that the production equipment 200 is in a normal state immediately after operation. For example, the degree of anomaly of the feature calculated by the anomaly calculation model may be the degree of deviation from the group of features in a normal state (e.g., Mahalanobis distance, etc.).

一例として、異常度算出モデルM1は、生産設備200の正常状態からの乖離度を異常度Aという数値で表現するモデルであってもよい。異常度Aは、生産設備200の異常度合いを示す。換言すれば、異常度Aは、異常度算出対象の特徴量データFDが、正常期間における特徴量データFDからどの程度乖離しているのかを示す指標である。異常度算出モデルM1が適切に生成されたものである場合、異常度Aが大きいほど、生産設備200に劣化および故障等の異常の程度が大きくなっており、巻回体204の不良品が新たに生産される確率が高くなる。異常度算出モデルM1は、不良が発生していない正常期間の特徴量データFDを用いて正常状態を定義することで、正常状態からの乖離度を異常度Aとして算出する。これにより、異常度算出モデルM1の訓練用の生産実績データが、生産設備200の稼働直後などに収集され、経年劣化等による異常の発生頻度が低く、十分な数の異常状態のサンプルデータを取得できない場合であっても、異常度を算出することが可能になる。なお、正常期間とは、生産設備200の劣化および故障が発生しておらず、生産設備200から生産される巻回体204に不良が発生していない期間である。 As an example, the anomaly calculation model M1 may be a model that expresses the deviation of the production equipment 200 from the normal state as a numerical value called anomaly degree A. The anomaly degree A indicates the degree of anomaly of the production equipment 200. In other words, the anomaly degree A is an index indicating how much the feature amount data FD of the anomaly calculation target deviates from the feature amount data FD in the normal period. If the anomaly calculation model M1 is appropriately generated, the greater the anomaly degree A, the greater the degree of anomaly such as deterioration and failure in the production equipment 200, and the higher the probability that a defective product of the winding body 204 will be newly produced. The anomaly calculation model M1 calculates the deviation from the normal state as the anomaly degree A by defining the normal state using the feature amount data FD in the normal period in which no defects occur. As a result, even if the production performance data for training the anomaly calculation model M1 is collected immediately after the operation of the production equipment 200, the frequency of occurrence of anomalies due to aging deterioration, etc. is low, and a sufficient number of sample data of the abnormal state cannot be obtained, it is possible to calculate the anomaly degree. A normal period is a period during which no deterioration or failure occurs in the production equipment 200 and no defects occur in the wound body 204 produced by the production equipment 200.

異常度算出モデルM1は、特徴量データFDに含まれる複数種類の特徴量の組み合わせを用いて生成されてもよい。組み合わせる特徴量の選択は、異常予兆検知装置100のユーザによって行われてもよいし、あらかじめ決定された基準に基づいて異常度算出部62により自動的に行われてもよい。 The anomaly calculation model M1 may be generated using a combination of multiple types of features included in the feature data FD. The selection of the features to be combined may be performed by a user of the anomaly sign detection device 100, or may be performed automatically by the anomaly calculation unit 62 based on predetermined criteria.

また、特徴量の組み合わせを変更することにより、互いに異なる複数の異常度算出モデルM1を生成することができる。なお、異常度算出モデルM1は1つだけ生成されてもよい。 Furthermore, by changing the combination of features, multiple different anomaly calculation models M1 can be generated. Note that only one anomaly calculation model M1 may be generated.

異常度算出モデルM1は、生産設備200の稼働直後などの生産設備200が正常状態にあると想定される期間内に生産された生産実績データPDに基づいて生成される。 The abnormality calculation model M1 is generated based on the production performance data PD produced during a period when the production equipment 200 is assumed to be in a normal state, such as immediately after the production equipment 200 starts operating.

ここで、異常度算出モデルM1は、例えば統計的モデル、機械学習によって生成された機械学習モデル(例えば、ニューラルネットワークモデル)等、複数種類の形式の中から適宜選択されればよい。 Here, the anomaly calculation model M1 may be appropriately selected from a number of different formats, such as a statistical model or a machine learning model generated by machine learning (e.g., a neural network model).

一例として、異常度算出モデルM1を生成する際、公知のMT法を採用してもよい。これにより、正常状態からの乖離度をより精度よく示す異常度Aを算出することができる異常度算出モデルM1を生成することができる。正常状態からの乖離度が異常度として利用される場合、特徴量データに対して算出された異常度と異常状態を示す異常閾値とが比較され、比較結果に応じて特徴量データの状態が判別される。 As an example, a known MT method may be used when generating the anomaly calculation model M1. This makes it possible to generate an anomaly calculation model M1 that can calculate an anomaly A that more accurately indicates the degree of deviation from the normal state. When the degree of deviation from the normal state is used as the degree of anomaly, the degree of anomaly calculated for the feature data is compared with an anomaly threshold that indicates an abnormal state, and the state of the feature data is determined according to the comparison result.

また、他の例として、異常度算出モデルM1を生成する際、OC-SVM(One Class Support Vector Machine)、ニューラルネットワークを用いたAuto Encoder、または、K近傍法などの公知の距離ベースの異常予兆検知手法が採用されてもよい。 As another example, when generating the anomaly calculation model M1, a known distance-based anomaly sign detection method such as OC-SVM (One Class Support Vector Machine), an autoencoder using a neural network, or the K-nearest neighbor method may be used.

そして、このようにして生成された異常度算出モデルM1は、算出された異常度が適切であるか否かに関して検証されてもよい。例えば、生成された異常度算出モデルM1は、特徴量データに対して算出された異常度と、当該特徴量データに対応する生産実績データにおける不良率とに基づいて検証されてもよい。すなわち、入力された特徴量データに対して異常度算出モデルM1から導出された異常度が異常閾値を上回っている場合、当該特徴量データは、異常期間における生産設備200の生産実績データに対応していると想定され、当該生産実績データに対する不良率と正の相関を有するべきである。ここで、異常閾値は、生産設備200が異常状態にあると判定される異常度に基づき設定されてもよい。 The anomaly calculation model M1 thus generated may be verified as to whether the calculated anomaly is appropriate. For example, the generated anomaly calculation model M1 may be verified based on the anomaly calculated for the feature data and the defect rate in the production performance data corresponding to the feature data. In other words, if the anomaly derived from the anomaly calculation model M1 for the input feature data exceeds the anomaly threshold, the feature data is assumed to correspond to the production performance data of the production equipment 200 during the abnormal period, and should have a positive correlation with the defect rate for the production performance data. Here, the anomaly threshold may be set based on the anomaly at which the production equipment 200 is determined to be in an abnormal state.

従って、異常度算出モデルM1から導出された異常閾値以上の異常度と対応する不良率との間の相関係数が所定の閾値以上である場合、異常度算出モデルM1は、特徴量データの正常状態と異常状態とを適切に判別可能であると判断される。この場合、異常度算出モデルM1は、適切に訓練されたものであると判断され、以降の特徴量データのラベル付け処理に利用されてもよい。 Therefore, if the correlation coefficient between the degree of abnormality equal to or greater than the anomaly threshold derived from the anomaly calculation model M1 and the corresponding defect rate is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the anomaly calculation model M1 is capable of appropriately distinguishing between a normal state and an abnormal state of the feature data. In this case, the anomaly calculation model M1 is determined to have been appropriately trained, and may be used in the subsequent labeling process of the feature data.

他方、異常度算出モデルM1から導出された異常閾値以上の異常度と対応する不良率との間の相関係数が所定の閾値未満である場合、異常度算出モデルM1は、特徴量データの正常状態と異常状態とを適切に判別可能でないと判断される。この場合、異常度算出モデルM1は、適切に訓練されたものでないと判断され、例えば、他の訓練データを利用して再度生成されてもよい。 On the other hand, if the correlation coefficient between the degree of abnormality equal to or greater than the abnormality threshold derived from the anomaly calculation model M1 and the corresponding defect rate is less than a predetermined threshold, it is determined that the anomaly calculation model M1 is not capable of properly distinguishing between a normal state and an abnormal state of the feature amount data. In this case, the anomaly calculation model M1 is determined to have not been properly trained, and may be regenerated, for example, using other training data.

なお、上述した異常度算出モデルM1の検証は、異常度算出モデル62による利用前に予め(人手などによって)行われてもよいし、あるいは、異常度算出部62によって行われてもよい。 The verification of the above-mentioned anomaly calculation model M1 may be performed in advance (manually, for example) before use by the anomaly calculation model 62, or may be performed by the anomaly calculation unit 62.

なお、上述した実施形態では、予め生成された異常度算出モデルM1が異常度算出部62に備えられたが、本開示はこれに限定されない。例えば、異常度算出部62自らが、訓練データを利用して、異常度算出モデルを生成してもよい。具体的には、異常度算出部62は、訓練用データベース20に格納されているラベル付けされた生産実績データまたは特徴量データを利用して、上述したようなMT法などに従って異常度算出モデルM1を同様にして生成してもよい。 In the above-described embodiment, the anomaly calculation model M1 generated in advance is provided in the anomaly calculation unit 62, but the present disclosure is not limited to this. For example, the anomaly calculation unit 62 itself may generate an anomaly calculation model using training data. Specifically, the anomaly calculation unit 62 may similarly generate an anomaly calculation model M1 according to the MT method described above, using labeled production performance data or feature amount data stored in the training database 20.

異常度算出モデルM1の形式の選択は、異常予兆検知装置100のユーザにより行われてもよいし、異常度算出部62により自動的に行われてもよい。 The format of the anomaly calculation model M1 may be selected by a user of the anomaly sign detection device 100, or may be selected automatically by the anomaly calculation unit 62.

[異常度データベース73]
異常度算出部62は、算出した異常度を記憶部11の異常度データベース73に格納してもよい。すなわち、異常度データベース73は、異常度算出モデルM1によって算出された異常度Aに関連する異常度データADが登録されたデータベースである。異常度データベース73には、複数の生産設備200の生産実績データPDに基づいて得られた異常度データADが登録されてもよい。
[Anomaly Database 73]
The anomaly degree calculation unit 62 may store the calculated degree of anomaly in an anomaly degree database 73 in the storage unit 11. That is, the anomaly degree database 73 is a database in which anomaly degree data AD related to the degree of anomaly A calculated by the anomaly degree calculation model M1 is registered. The anomaly degree database 73 may register anomaly degree data AD obtained based on production performance data PD of a plurality of production facilities 200.

図9は、異常度データベース73の例を示す図である。図9に示される例においては、異常度データベース73には、「生産日時」、「設備」、「異常度算出モデルID」、「異常度」、「集計単位」および「第1シート材測長値の不良数」が互いに関連付けられて登録されている。これらのデータが1つずつ関連付けられて、1つの異常度データADを構成する。 Figure 9 is a diagram showing an example of the abnormality database 73. In the example shown in Figure 9, the abnormality database 73 registers "production date and time," "equipment," "abnormality calculation model ID," "abnormality," "counting unit," and "number of defective first sheet material measurement values" in association with each other. These data are associated one by one to form one piece of abnormality data AD.

「生産日時」は、異常度算出対象の特徴量データFDに含まれる生産日時である。 "Production date and time" is the production date and time included in the feature data FD for which the degree of anomaly is to be calculated.

「異常度算出モデルID」は、異常度算出に用いられた異常度算出モデルM1を識別するためのデータである。図9では例として、互いに異なる異常度算出モデルM1のID(identification number)である「001」、「002」および「003」が示されている。 The "anomaly calculation model ID" is data for identifying the anomaly calculation model M1 used to calculate the anomaly. As an example, FIG. 9 shows "001", "002", and "003", which are IDs (identification numbers) of different anomaly calculation models M1.

「異常度」は、異常度算出対象の特徴量データFDから、異常度算出モデルM1を使用して算出された異常度Aを示すデータである。 "Abnormality level" is data indicating the abnormality level A calculated using the anomaly level calculation model M1 from the feature amount data FD of the target for anomaly level calculation.

「集計単位」は、異常度算出対象の特徴量データFDに含まれる集計単位である。 The "aggregation unit" is the aggregation unit included in the feature data FD for which the degree of anomaly is to be calculated.

「第1シート材測長値の不良数」は、異常度算出対象の特徴量データFDに含まれる第1シート材測長値の不良数を示すデータである。この不良数は、以下で詳細に説明されるように、異常度算出モデルの信頼性を評価するのに使用される。 The "number of defective first sheet material measurement values" is data indicating the number of defective first sheet material measurement values contained in the feature data FD for which the degree of anomaly is to be calculated. This number of defectives is used to evaluate the reliability of the degree of anomaly calculation model, as described in detail below.

このような異常度データADは、特徴量データベース72に特徴量データFDが登録される度に、異常度算出部62により生成され、異常度データベース73に登録されてもよい。 Such anomaly data AD may be generated by the anomaly calculation unit 62 and registered in the anomaly database 73 each time feature data FD is registered in the feature database 72.

訓練部63は、算出した異常度に基づき特徴量データの状態を決定し、当該特徴量データと特徴量データの状態とから構成される訓練データによって、特徴量データから特徴量データの状態を検知する異常予兆検知モデルを訓練する。 The training unit 63 determines the state of the feature data based on the calculated degree of anomaly, and trains an anomaly sign detection model that detects the state of the feature data from the feature data using training data composed of the feature data and the state of the feature data.

ここで、異常予兆検知モデルは、入力として特徴量データを受け付け、入力された特徴量データの状態を出力する。異常予兆検知モデルの生成に用いられる訓練データは、生産実績データから導出される特徴量データと、異常度算出モデルを利用して決定した当該特徴量データの状態とから構成されてもよい。すなわち、異常予兆検知モデルの生成用に用いられる訓練データは、訓練用データベース20において状態がラベル付けされていない生産実績データであってもよく、訓練部63は、異常度算出部62によって算出された異常度に基づいて特徴量データの状態を決定し、決定した状態によって生産実績データまたは特徴量データをラベル付けしてもよい。 Here, the anomaly sign detection model accepts feature data as input and outputs the state of the input feature data. The training data used to generate the anomaly sign detection model may be composed of feature data derived from production performance data and the state of the feature data determined using the anomaly degree calculation model. In other words, the training data used to generate the anomaly sign detection model may be production performance data whose state is not labeled in the training database 20, and the training unit 63 may determine the state of the feature data based on the degree of anomaly calculated by the anomaly degree calculation unit 62, and label the production performance data or the feature data according to the determined state.

一実施形態では、訓練部63は、正常期間の異常度の平均値と異常期間の異常度の平均値とに基づき予兆期間を設定してもよい。具体的には、訓練部63はまず、不良率が異常閾値以上となった期間を異常期間として特定し、異常度算出モデルM1を訓練するのに利用した正常期間における異常度の平均値Aと、異常期間における異常度の平均値Bとを算出する。そして、訓練部63は、算出した2つの平均値A及びBの平均値Cを算出し、正常期間と異常期間との間において異常度が平均値Cを超える期間の全てを予兆期間として設定してもよい。このようにして、正常期間、予兆期間及び異常期間を設定すると、訓練部63は、各特徴量データを正常期間、予兆期間又は異常期間によってラベル付けすることができる。 In one embodiment, the training unit 63 may set the warning period based on the average value of the abnormality level in the normal period and the average value of the abnormality level in the abnormal period. Specifically, the training unit 63 first identifies the period in which the defect rate is equal to or greater than the abnormality threshold as the abnormal period, and calculates the average value A of the abnormality level in the normal period and the average value B of the abnormality level in the abnormal period used to train the abnormality calculation model M1. The training unit 63 may then calculate the average value C of the two calculated average values A and B, and set all periods in which the abnormality level exceeds the average value C between the normal period and the abnormal period as warning periods. By setting the normal period, warning period, and abnormal period in this manner, the training unit 63 can label each piece of feature data as a normal period, warning period, or abnormal period.

また、一実施形態では、訓練部63は、異常期間の起点と長さとに基づき予兆期間を設定してもよい。具体的には、訓練部63はまず、不良率が異常閾値以上となった期間を異常期間として特定し、異常期間の起点から遡って異常期間と同じ長さの期間を特定する。そして、訓練部63は、正常期間における異常度の平均値Aと異常期間における異常度の平均値Bとを算出し、特定した期間における異常度の平均値Dが平均値Aと平均値Bとの間の範囲内にある場合、特定した期間を予兆期間として設定してもよい。このようにして、正常期間、予兆期間及び異常期間を設定すると、訓練部63は、各特徴量データを正常期間、予兆期間又は異常期間によってラベル付けすることができる。 In one embodiment, the training unit 63 may set the warning period based on the start point and length of the abnormal period. Specifically, the training unit 63 first identifies a period in which the defect rate is equal to or greater than the abnormal threshold as the abnormal period, and identifies a period of the same length as the abnormal period by going back from the start point of the abnormal period. The training unit 63 then calculates an average value A of the degree of abnormality in the normal period and an average value B of the degree of abnormality in the abnormal period, and may set the identified period as the warning period if the average value D of the degree of abnormality in the identified period is within the range between the average value A and the average value B. By setting the normal period, warning period, and abnormal period in this manner, the training unit 63 can label each piece of feature data as a normal period, warning period, or abnormal period.

また、一実施形態では、訓練部63は、異常期間の起点と、正常期間の異常度の平均値と異常期間の異常度の平均値とに基づき予兆期間を設定してもよい。具体的には、訓練部63はまず、不良率が異常閾値以上となった期間を異常期間として特定し、正常期間における異常度の平均値Aと、異常期間における異常度の平均値Bとを算出する。そして、訓練部63は、異常期間の起点から遡った期間であって、当該期間における異常度の平均値Eが算出した2つの平均値A及びBの平均値C以上である期間を予兆期間として設定してもよい。このようにして、正常期間、予兆期間及び異常期間を設定すると、訓練部63は、各特徴量データを正常期間、予兆期間又は異常期間によってラベル付けすることができる。 In one embodiment, the training unit 63 may set the warning period based on the start point of the abnormal period, the average value of the abnormality in the normal period, and the average value of the abnormality in the abnormal period. Specifically, the training unit 63 first identifies the period in which the defect rate is equal to or greater than the abnormality threshold as the abnormal period, and calculates the average value A of the abnormality in the normal period and the average value B of the abnormality in the abnormal period. The training unit 63 may then set the warning period to a period going back from the start point of the abnormal period and in which the average value E of the abnormality in that period is equal to or greater than the average value C of the two calculated average values A and B. By setting the normal period, warning period, and abnormal period in this manner, the training unit 63 can label each piece of feature data as a normal period, warning period, or abnormal period.

上述した正常期間、予兆期間及び異常期間のラベル付けは単なる一例であり、本開示による異常予兆検知モデルのための訓練データのラベル付けは、これに限定されるものでない。例えば、訓練部63は、何れか適切に設定された予兆閾値及び異常閾値と異常度との比較に基づきラベル付けを行ってもよい。具体的には、判別対象の特徴量データに対して算出した異常度が予兆閾値未満である場合、訓練部63は、当該特徴量データの状態を正常期間として判別し、当該特徴量データに「正常期間」のラベル付けをしてもよい。 The above-mentioned labeling of normal periods, warning periods, and abnormal periods is merely an example, and labeling of training data for an anomaly prediction detection model according to the present disclosure is not limited thereto. For example, the training unit 63 may perform labeling based on a comparison of the degree of abnormality with any appropriately set warning threshold and abnormality threshold. Specifically, when the degree of abnormality calculated for the feature data to be discriminated is less than the warning threshold, the training unit 63 may discriminate the state of the feature data as a normal period and label the feature data as a "normal period."

また、判別対象の特徴量データに対して算出した異常度が予兆閾値以上であって、異常閾値未満である場合、訓練部63は、当該特徴量データの状態を予兆期間として判別し、当該特徴量データに「予兆期間」のラベル付けをしてもよい。 In addition, if the degree of abnormality calculated for the feature data to be discriminated is equal to or greater than the prognostic threshold and less than the abnormality threshold, the training unit 63 may discriminate the state of the feature data as being in a prognostic period and label the feature data as a "prognostic period."

また、判別対象の特徴量データに対して算出した異常度が異常閾値以上である場合、訓練部63は、当該特徴量データの状態を異常期間として判別し、当該特徴量データに「異常期間」のラベル付けをしてもよい。 In addition, if the degree of abnormality calculated for the feature data to be discriminated is equal to or greater than the abnormality threshold, the training unit 63 may discriminate the state of the feature data as being in an abnormal period and label the feature data as an "abnormal period."

訓練部63は、このようにしてラベル付けした各特徴量データを状態ラベルデータとして格納し、異常予兆検知モデルM2の訓練データとして状態ラベルデータを利用する。 The training unit 63 stores each feature data labeled in this manner as state label data, and uses the state label data as training data for the anomaly sign detection model M2.

[状態ラベルデータベース74]
訓練部63は、生成した状態ラベルデータを記憶部11の状態ラベルデータベース74に格納してもよい。すなわち、状態ラベルデータベース74は、異常度データベース73に登録された異常度データADを生産日時順に並べた時系列データに付与される状態ラベルデータLDが登録されたデータベースである。なお、時系列データは、生産設備200ごとに分けられている。
[Status Label Database 74]
The training unit 63 may store the generated state label data in the state label database 74 of the storage unit 11. That is, the state label database 74 is a database in which state label data LD is registered to time-series data in which the abnormality degree data AD registered in the abnormality degree database 73 is arranged in order of production date and time. The time-series data is divided for each production facility 200.

図10は、状態ラベルデータベース74の例を示す図である。図10に示される例においては、状態ラベルデータベース74には、「状態ラベル」、「設備」、「開始日時」、「終了日時」および「異常度算出モデルID」が互いに関連付けられて登録されている。これらのデータが1つずつ関連付けられて、1つの状態ラベルデータを構成する。 Figure 10 is a diagram showing an example of the status label database 74. In the example shown in Figure 10, the status label database 74 registers "status label," "equipment," "start date and time," "end date and time," and "anomaly degree calculation model ID" in association with each other. These data are associated one by one to form one status label data.

「状態ラベル」は、「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」の3段階の状態を示すデータである。なお、予兆期間とは、生産設備200に異常の予兆が現れている期間であり、異常期間とは生産設備200に異常が発生している期間である。 The "status label" is data that indicates one of three status stages: "normal period," "premonitory period," and "abnormal period." Note that the premonitory period is a period during which a premonitory abnormality appears in the production equipment 200, and the abnormal period is a period during which an abnormality occurs in the production equipment 200.

「設備」は、状態ラベルLが付与される時系列データに対応する生産設備200の識別子である。 "Equipment" is the identifier of the production equipment 200 corresponding to the time series data to which the state label L is assigned.

「開始日時」および「終了日時」は、状態ラベルLが付与される時系列データを構成する異常度データADの最初の(最も古い)データの日時および最後の(最も新しい)データの日時である。換言すれば、状態ラベルLが示す状態の期間が始まる日時と終了する日時である。 The "start date and time" and "end date and time" are the date and time of the first (oldest) data and the date and time of the last (newest) data of the anomaly data AD that constitutes the time-series data to which the state label L is assigned. In other words, they are the date and time when the period of the state indicated by the state label L starts and ends.

状態ラベルデータLDは、訓練部63により生成され、状態ラベルデータベース74に登録される。 The state label data LD is generated by the training unit 63 and registered in the state label database 74.

本開示の一実施形態による異常予兆検知モデルM2とは、生産設備200の状態が「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」のいずれであるかを予測する機械学習モデルであり、入力として特徴量データを受け付け、当該特徴量データの状態を出力する。例えば、異常予兆検知モデルM2は、劣化および故障等の異常による不良品が多発した生産設備200において、異常が発生するまでに、生産実績データPDがどのような時系列変化を経ていたかということを予測するための機械学習モデルである。すなわち、異常予兆検知モデルM2は、生産設備200に劣化および故障等の異常が発生しているか否か、または、異常の予兆が現れているか否かを検知するために使用することができる。生産設備200の生産実績データPDが生産実績データベース71に入力されると、異常予兆検知モデルM2は、入力された生産実績データから導出された特徴量データに基づいて、この生産実績データPDが得られたときの生産設備200の状態が「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」のいずれであるかを判定した結果を出力する。 The abnormality sign detection model M2 according to an embodiment of the present disclosure is a machine learning model that predicts whether the state of the production equipment 200 is a "normal period", a "premonition period", or an "abnormal period", and receives feature data as input and outputs the state of the feature data. For example, the abnormality sign detection model M2 is a machine learning model for predicting what kind of time-series changes the production performance data PD has undergone before the abnormality occurred in the production equipment 200 in which many defective products have occurred due to abnormalities such as deterioration and failure. In other words, the abnormality sign detection model M2 can be used to detect whether an abnormality such as deterioration and failure has occurred in the production equipment 200, or whether a premonition of an abnormality has appeared. When the production performance data PD of the production equipment 200 is input to the production performance database 71, the abnormality sign detection model M2 outputs a result of determining whether the state of the production equipment 200 at the time when the production performance data PD was obtained is a "normal period", a "premonition period", or an "abnormal period" based on the feature data derived from the input production performance data.

例えば、訓練部63は、訓練用データベース20から抽出した生産実績データから取得された特徴量データと当該特徴量データの状態とのペアから構成される訓練データを利用して、教師有り学習によって訓練対象の異常予兆検知モデルM2を訓練する。例えば、異常予兆検知モデルM2がニューラルネットワークとして実現される場合、訓練部63は、各訓練データの特徴量データを当該ニューラルネットワークに入力し、ニューラルネットワークからの出力結果と訓練データの特徴量データの状態とを比較する。そして、訓練部63は、出力結果と訓練用の特徴量データの状態との誤差に応じて、バックプロパゲーションなどに従ってニューラルネットワークのパラメータを調整する。所定の終了条件が充足されるまで、訓練部63は、当該パラメータ調整処理を繰り返す。所定の終了条件としては、例えば、準備された全ての訓練データに対してパラメータ調整処理が実行されたこと、誤差が所定の閾値未満になったこと、誤差が所定の閾値範囲内に収束したこと、などであってもよい。 For example, the training unit 63 uses training data consisting of pairs of feature data and the state of the feature data obtained from the production performance data extracted from the training database 20 to train the abnormality sign detection model M2 to be trained by supervised learning. For example, when the abnormality sign detection model M2 is realized as a neural network, the training unit 63 inputs the feature data of each training data to the neural network and compares the output result from the neural network with the state of the feature data of the training data. Then, the training unit 63 adjusts the parameters of the neural network according to backpropagation or the like depending on the error between the output result and the state of the training feature data. The training unit 63 repeats the parameter adjustment process until a predetermined termination condition is satisfied. The predetermined termination condition may be, for example, that the parameter adjustment process has been performed on all prepared training data, that the error has become less than a predetermined threshold, that the error has converged within a predetermined threshold range, or the like.

異常予兆検知モデルM2の訓練が終了すると、訓練部63は、訓練済み異常予兆検知モデルM2を異常予兆検知装置100に提供する。 When the training of the anomaly sign detection model M2 is completed, the training unit 63 provides the trained anomaly sign detection model M2 to the anomaly sign detection device 100.

なお、複数の生産設備200の生産実績データPDを用いて1つの異常予兆検知モデルM2が生成されてもよいし、1つの生産設備200の生産実績データPDを用いて1つの異常予兆検知モデルM2が生成されてもよい。 In addition, one abnormality sign detection model M2 may be generated using the production performance data PD of multiple production facilities 200, or one abnormality sign detection model M2 may be generated using the production performance data PD of one production facility 200.

異常予兆検知モデルM2の形式は、特に限定されないが、より判定精度を向上させるために、ニューラルネットワークモデル等の機械学習モデルが採用されることが望ましい。異常予兆検知モデルM2に採用されるモデルの選択は、異常予兆検知装置100のユーザによって行われてもよいし、訓練部63によって自動的に行われてもよい。 The format of the anomaly sign detection model M2 is not particularly limited, but in order to further improve the accuracy of the determination, it is desirable to adopt a machine learning model such as a neural network model. The model to be adopted for the anomaly sign detection model M2 may be selected by the user of the anomaly sign detection device 100, or may be selected automatically by the training unit 63.

<異常予兆検知装置100の詳細>
次に、図11を参照して、本開示の一実現形態による異常予兆検知装置100を説明する。異常予兆検知装置100は、モデル生成装置60によって生成された異常予兆検知モデルを利用して、検知対象の生産設備200の生産実績データに基づいて、生産設備200に発生した異常または異常の予兆を検知する。
<Details of the abnormality sign detection device 100>
Next, an abnormality sign detection device 100 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 11. The abnormality sign detection device 100 uses the abnormality sign detection model generated by the model generation device 60 to detect an abnormality or a sign of an abnormality that has occurred in the production facility 200 based on production performance data of the production facility 200 to be detected.

図11は、本開示の一実現形態による異常予兆検知装置100の機能構成を示すブロック図である。 Figure 11 is a block diagram showing the functional configuration of an anomaly sign detection device 100 according to one embodiment of the present disclosure.

図11に示されるように、異常予兆検知装置100は、前処理部101及び異常予兆検知部102を有する。 As shown in FIG. 11, the abnormality sign detection device 100 has a preprocessing unit 101 and an abnormality sign detection unit 102.

前処理部101は、検知対象の生産実績データの特徴量を取得する。具体的には、前処理部101は、生産設備200によって生産された製品等に関する生産実績データを取得すると、取得した生産実績データに対して所定の前処理を実行し、生産実績データの特徴量データを取得する。 The pre-processing unit 101 acquires the feature quantities of the production performance data of the detection target. Specifically, when the pre-processing unit 101 acquires the production performance data related to the products, etc., produced by the production equipment 200, the pre-processing unit 101 executes a predetermined pre-processing on the acquired production performance data to acquire the feature quantity data of the production performance data.

ここで、前処理部101によって取得される生産実績データは、典型的には、モデル生成装置60によって異常予兆検知モデルの生成に用いられたデータと同一種別のものとされる。例えば、モデル生成装置60が、「生産日時」、「設備」、「第1シート材測長値」、「第2シート材測長値」、「第1シート材測長値判定結果」および「第2シート材測長値判定結果」の6つのデータ種別の生産実績データを訓練データとして使用した場合、前処理部101もまた、これら6つのデータ種別の検知対象の生産実績データを生産設備200から取得する。 Here, the production history data acquired by the pre-processing unit 101 is typically of the same type as the data used by the model generating device 60 to generate the anomaly sign detection model. For example, if the model generating device 60 uses the production history data of six data types, "production date and time," "equipment," "first sheet material measurement value," "second sheet material measurement value," "first sheet material measurement value judgment result," and "second sheet material measurement value judgment result," as training data, the pre-processing unit 101 also acquires the production history data of the detection targets of these six data types from the production equipment 200.

そして、前処理部101は、取得した生産実績データに対して所定の前処理を実行し、生産実績データの特徴量データを取得する。具体的には、前処理部101は、モデル生成装置60における前処理と同様の処理を検知対象の生産実績データに対して実行し、当該生産実績データの特徴量データを導出する。例えば、モデル生成装置60における前処理が統計処理であって、特徴量データが、「生産日時」、「設備」、「集計単位」、「第1シート材測長値の最大値」、「第1シート材測長値の最小値」、「第1シート材測長値の平均値」、「第1シート材測長値の標準偏差」および「第1シート材測長値の不良数」の8つのデータ種別から構成される場合、前処理部101もまた、検知対象の生産実績データに対して同様の統計処理を実行し、同一種別の特徴量データを導出する。 Then, the preprocessing unit 101 performs a predetermined preprocessing on the acquired production performance data to acquire feature data of the production performance data. Specifically, the preprocessing unit 101 performs a process similar to the preprocessing in the model generating device 60 on the production performance data of the detection target, and derives feature data of the production performance data. For example, if the preprocessing in the model generating device 60 is a statistical process and the feature data is composed of eight data types, namely, "production date and time", "equipment", "aggregation unit", "maximum value of the first sheet material measurement value", "minimum value of the first sheet material measurement value", "average value of the first sheet material measurement value", "standard deviation of the first sheet material measurement value", and "number of defects of the first sheet material measurement value", the preprocessing unit 101 also performs a similar statistical process on the production performance data of the detection target, and derives feature data of the same type.

このようにして特徴量データを取得すると、前処理部101は、取得した特徴量データを異常予兆検知部102にわたす。なお、前処理部101が、検知対象の生産実績データの代わりに、当該生産実績データの特徴量データを取得する場合、前処理部101は、上述した特徴量データを導出するための処理を実行する必要はなく、取得した特徴量データを異常予兆検知部102にわたすだけでよい。 When the feature data is acquired in this manner, the preprocessing unit 101 passes the acquired feature data to the anomaly sign detection unit 102. Note that when the preprocessing unit 101 acquires the feature data of the production performance data instead of the production performance data to be detected, the preprocessing unit 101 does not need to execute the process for deriving the feature data described above, and it is sufficient to simply pass the acquired feature data to the anomaly sign detection unit 102.

異常予兆検知部102は、訓練済み異常予兆検知モデルを利用して、特徴量データから特徴量データの状態を検知する。ここで、異常予兆検知モデルは、訓練用の生産実績データの特徴量データと当該特徴量データの状態とから構成される訓練データによって訓練されたものである。また、特徴量データの状態は、正常期間の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して算出された当該特徴量データの異常度に基づき決定される。 The anomaly sign detection unit 102 detects the state of the feature data from the feature data using a trained anomaly sign detection model. Here, the anomaly sign detection model is trained with training data consisting of feature data of training production performance data and the state of the feature data. In addition, the state of the feature data is determined based on the degree of anomaly of the feature data calculated using an anomaly degree calculation model that represents a group of features in a normal period.

具体的には、異常予兆検知部102は、前処理部101から受け付けた特徴量データを訓練済みの異常予兆検知モデルに入力し、当該訓練済みの異常予兆検知モデルからの出力として、入力した特徴量データの状態を取得する。モデル生成装置60に関連して上述したように、異常予兆検知モデルは、訓練済みの異常度算出モデルを利用してラベル付けされた特徴量データを訓練データとして、教師有り学習によって訓練されたニューラルネットワークなどの何れかのタイプの機械学習モデルであってもよい。 Specifically, the anomaly sign detection unit 102 inputs the feature data received from the pre-processing unit 101 into a trained anomaly sign detection model, and acquires the state of the input feature data as an output from the trained anomaly sign detection model. As described above in relation to the model generation device 60, the anomaly sign detection model may be any type of machine learning model, such as a neural network, trained by supervised learning using feature data labeled using a trained anomaly degree calculation model as training data.

一実現形態では、異常度算出部62は、異常度データベース63に登録された異常度データADを用いて、異常度算出モデルの信頼度を評価してもよい。例えば、異常度算出部62は、異常度データADの不良数を集計単位数Wで割った不良率DRと異常度Aとの相関係数Cを算出する。相関係数Cが所定の閾値である相関閾値Thより大きい場合、異常度算出部62は、異常度算出モデルM1が算出する異常度Aが生産設備200の異常度合いを適切に表していると判断することができる。よって、異常度算出部62は、相関係数Cが相関閾値Thよりも大きくなる異常度算出モデルM1を、生産設備200の異常度算出モデルM1として採用するようにしてもよい。 In one embodiment, the anomaly calculation unit 62 may evaluate the reliability of the anomaly calculation model by using the anomaly data AD registered in the anomaly database 63. For example, the anomaly calculation unit 62 calculates a correlation coefficient C between the defect rate DR, which is obtained by dividing the number of defects in the anomaly data AD by the number of aggregated units W, and the anomaly A. When the correlation coefficient C is greater than a correlation threshold Th c , which is a predetermined threshold, the anomaly calculation unit 62 can determine that the anomaly A calculated by the anomaly calculation model M1 appropriately represents the degree of anomaly of the production facility 200. Therefore, the anomaly calculation unit 62 may adopt the anomaly calculation model M1 for which the correlation coefficient C is greater than the correlation threshold Th c as the anomaly calculation model M1 for the production facility 200.

なお、相関閾値Thとは、異常度算出モデルM1が算出する異常度Aと生産設備200で生産される巻回体204の不良数との間に相関が認められる相関係数Cの最小値であってもよい。すなわち、異常度算出モデルM1の生成に使用された特徴量データFDの特徴量の組み合わせが、生産設備200の異常の特徴を表している場合に想定される相関係数Cの最小値である。言いかえると、異常度算出モデルM1が生産設備200の異常度合いを適切に算出していると見なすことができる相関係数Cの最小値である。なお、所定の相関閾値Thは、例えば過去の生産実績データPD等に基づいて経験的に決定されればよい。 The correlation threshold value Th c may be the minimum value of the correlation coefficient C at which a correlation is recognized between the degree of abnormality A calculated by the abnormality calculation model M1 and the number of defects of the wound bodies 204 produced by the production facility 200. In other words, it is the minimum value of the correlation coefficient C assumed when a combination of the feature quantities of the feature quantity data FD used to generate the abnormality calculation model M1 represents the characteristics of an abnormality in the production facility 200. In other words, it is the minimum value of the correlation coefficient C at which it is possible to regard the abnormality calculation model M1 as appropriately calculating the degree of abnormality in the production facility 200. The predetermined correlation threshold value Th c may be empirically determined based on, for example, past production performance data PD or the like.

そして、訓練部63は、特徴量データベース72に特徴量データFDが登録される度(つまり、異常度データベース73に異常度データADが登録される度)に、以下の処理を行う。すなわち、訓練部63は、登録された特徴量データFD(または異常度データAD)の不良数を集計単位数Wで割った不良率DRを求める。訓練部63は、不良率DRを予め定められた所定の閾値である不良率閾値Thdrと比較する。不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい場合、訓練部63は、異常度データベース73に登録された異常度データADを生産日時順に並べた時系列データに対して「正常期間」、「予兆期間」または「異常期間」の状態ラベルLを付与することで、状態ラベルデータLDを生成する。そして、訓練部63は、状態ラベルデータベース74に状態ラベルデータLDを登録する。 Then, the training unit 63 performs the following process every time feature data FD is registered in the feature database 72 (i.e., every time abnormality degree data AD is registered in the abnormality degree database 73). That is, the training unit 63 obtains a defect rate DR by dividing the number of defects in the registered feature data FD (or abnormality degree data AD) by the number of aggregated units W. The training unit 63 compares the defect rate DR with a defect rate threshold Th dr , which is a predetermined threshold. If the defect rate DR is greater than the defect rate threshold Th dr , the training unit 63 generates condition label data LD by assigning a condition label L of "normal period", "premonitory period", or "abnormal period" to time-series data in which the abnormality degree data AD registered in the abnormality degree database 73 are arranged in order of production date and time. Then, the training unit 63 registers the condition label data LD in the condition label database 74.

そして、訓練部63は、特徴量データFDを生産日時順に時系列に並べた時系列データを学習し、異常予兆検知モデルM2を生成する。学習に使用される時系列データは、「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」のそれぞれの状態ラベルデータLDの開始日時と終了日時の間に生産日時が含まれる特徴量データFDを起点とし、起点から過去の所定数の特徴量データFDを並べたものである。訓練部63が生成した異常予兆検知モデルM2は、上述したように、異常予兆検知装置100に提供される。 Then, the training unit 63 learns the time series data in which the feature data FD is arranged in chronological order of production date and time, and generates an abnormality sign detection model M2. The time series data used for learning starts from feature data FD whose production date and time is included between the start date and time and the end date and time of the state label data LD of each of the "normal period", "premonition period", and "abnormal period", and arranges a predetermined number of past feature data FD from the starting point. The abnormality sign detection model M2 generated by the training unit 63 is provided to the abnormality sign detection device 100, as described above.

また、一実現形態では、訓練部63は、異常度算出部62で採用された異常度算出モデルM1と、訓練部63で生成された異常予兆検知モデルM2との判定精度を比較し、異常予兆検知モデルM2の判定精度が高い場合に、異常予兆検知モデルM2を採用するようにしてもよい。換言すれば、異常予兆検知モデルM2の判定精度が、異常度算出モデルM1の判定精度を上回るまで、訓練部63による異常予兆検知モデルの生成(学習用データリストの学習)が継続される。採用された異常予兆検知モデルM2は、異常予兆検知装置100において生産設備200の異常または異常の予兆の検知に用いられる。 In one embodiment, the training unit 63 may compare the determination accuracy of the anomaly degree calculation model M1 adopted by the anomaly degree calculation unit 62 with the anomaly sign detection model M2 generated by the training unit 63, and adopt the anomaly sign detection model M2 if the determination accuracy of the anomaly sign detection model M2 is higher. In other words, the training unit 63 continues to generate the anomaly sign detection model (learn the learning data list) until the determination accuracy of the anomaly sign detection model M2 exceeds the determination accuracy of the anomaly degree calculation model M1. The adopted anomaly sign detection model M2 is used in the anomaly sign detection device 100 to detect an anomaly or a sign of an anomaly in the production equipment 200.

そして、異常予兆検知部102は、生産設備200において新たに生産された巻回体204の生産実績データPDから生成された特徴量データFD、およびモデル生成装置60で採用された異常予兆検知モデルM2を用いて、生産設備200の状態を判定する。具体的には、異常予兆検知部102は、検知対象の生産実績データを「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」の3段階に判定する。判定結果が「異常期間」または「予兆期間」であった場合、異常予兆検知部102は、生産設備200を管理するユーザ等に異常または予兆の検知を通知してもよい。この通知には、ユーザの注意を引くための警報や、どの生産設備200にいつ異常または異常の予兆が発生したかを知らせる表示等が含まれてもよい。 Then, the abnormality sign detection unit 102 judges the state of the production facility 200 using the feature amount data FD generated from the production performance data PD of the wound body 204 newly produced in the production facility 200 and the abnormality sign detection model M2 adopted by the model generation device 60. Specifically, the abnormality sign detection unit 102 judges the production performance data of the detection target into three stages: "normal period", "sign period", and "abnormal period". If the judgment result is "abnormal period" or "sign period", the abnormality sign detection unit 102 may notify the user who manages the production facility 200 of the detection of an abnormality or a sign. This notification may include an alarm to attract the user's attention, a display informing which production facility 200 an abnormality or a sign of an abnormality occurred and when, etc.

<モデル生成処理のための各処理の詳細>
以下では、図6に示されるモデル生成装置60の一実現形態による異常予兆検知モデルを生成するための各処理について詳細に説明する。なお、後述される処理は単なる一例であり、本開示による異常予兆検知モデルの生成は、生産設備200、製品等に応じた生成処理によって実現されてもよい。
<Details of each process for model generation>
Below, a detailed description will be given of each process for generating an anomaly sign detection model by one implementation of the model generation device 60 shown in Fig. 6. Note that the process described below is merely an example, and the generation of an anomaly sign detection model according to the present disclosure may be realized by a generation process according to the production facility 200, the product, etc.

(前処理)
以下では、前処理部61が実行する前処理を説明する。図12は、一実施形態による前処理を説明するためのフローチャートである。
(Pretreatment)
The following describes the pre-processing executed by the pre-processing unit 61. Fig. 12 is a flowchart for explaining the pre-processing according to an embodiment.

ステップS11において、前処理部61は、生産実績データベース71に新たな生産実績データPDが予め定められた所定数であるS個登録されたか否かを判定する。新たな生産実績データPDがS個登録されていない場合(ステップS11:NO)、前処理部61は、ステップS11を繰り返す。新たな生産実績データPDがS個登録されていた場合(ステップS11:YES)、前処理部61は、処理をステップS12に進める。 In step S11, the pre-processing unit 61 determines whether or not a predetermined number, S, of new production performance data PD have been registered in the production performance database 71. If S pieces of new production performance data PD have not been registered (step S11: NO), the pre-processing unit 61 repeats step S11. If S pieces of new production performance data PD have been registered (step S11: YES), the pre-processing unit 61 advances the process to step S12.

ステップS12において、前処理部61は、新たに登録されたS個の生産実績データPDから、集計単位数Wの生産実績データPDを抽出し、抽出された生産実績データPDをリスト化した生産実績データリストPLを生成する。つまり、前処理部61は生産実績データリストPLを抽出する。生産実績データリストPLは、生産実績データベース71に最後に登録された最新の生産実績データPDlastを1番目として、生産実績データPDlastの生産日時から過去にさかのぼって集計単位数W番目の生産実績データPDまでの生産実績データPDを抽出してリスト化したものである。すなわち、生産実績データリストPLには、少なくとも最後に登録された最新の生産実績データPDlastが含まれている。なお、集計単位数Wは所定数S以下の数である。 In step S12, the pre-processing unit 61 extracts production performance data PD of the number W of counting units from the newly registered S pieces of production performance data PD, and generates a production performance data list PL in which the extracted production performance data PD is listed. That is, the pre-processing unit 61 extracts the production performance data list PL. The production performance data list PL is a list of production performance data PD extracted from the latest production performance data PD last last registered in the production performance database 71, going back in time from the production date and time of the production performance data PD last to the production performance data PD of the number W of counting units. That is, the production performance data list PL includes at least the latest production performance data PD last last registered. The number W of counting units is a number equal to or less than a predetermined number S.

ステップS13において、前処理部61は、抽出した生産実績データリストPLから、第1シート材測長値の最大値、最小値、平均値、標準偏差などの統計量を算出し、これらの統計量を特徴量とする。なお、ここで示される統計量以外に中央値、第1四分位数、第3四分位数などの統計量が算出され、特徴量とされてもよい。また、特徴量化の際に、事前に正規化、ビニング、対数変換、差分変換などの前処理が行われてもよいし、データを所定数過去にずらしたラグ特徴量が生成されてもよい。 In step S13, the preprocessing unit 61 calculates statistics such as the maximum, minimum, average, and standard deviation of the first sheet material measurement value from the extracted production performance data list PL, and sets these statistics as feature quantities. In addition to the statistics shown here, statistics such as the median, first quartile, and third quartile may be calculated and set as feature quantities. Furthermore, when generating feature quantities, preprocessing such as normalization, binning, logarithmic transformation, and difference transformation may be performed in advance, or lag features may be generated by shifting the data a predetermined number of times in the past.

ステップS14において、前処理部61は、抽出した生産実績データリストPLに含まれる第1シート材測長値判定結果が「不良」である生産実績データPDの数を集計し、第1シート材測長値の不良数とする。 In step S14, the pre-processing unit 61 counts the number of production performance data PD in which the first sheet material measurement value judgment result is "defective" and included in the extracted production performance data list PL, and sets this as the number of defective first sheet material measurement values.

ステップS15において、前処理部61は、算出した特徴量と不良数を含む特徴量データFDを特徴量データベース72に登録する。特徴量データFDの生産日時は、最新の生産実績データPDlastの生産日時である。 In step S15, the preprocessing unit 61 registers the feature amount data FD including the calculated feature amount and the number of defects in the feature amount database 72. The production date and time of the feature amount data FD is the production date and time of the latest production result data PD last .

(異常度算出モデルの生成処理)
次に、異常度算出部62が実行する異常度算出モデルの生成処理を説明する。なお、異常度算出部62が、訓練済みの異常度算出モデルを使用する場合、当該異常度算出モデルの生成処理は、異常度算出部62によって実行される必要はない。図13は、一実施形態による異常度算出モデルの生成処理を説明するためのフローチャートである。
(Generation process of abnormality calculation model)
Next, a description will be given of the generation process of an anomaly degree calculation model executed by the anomaly degree calculation unit 62. Note that, when the anomaly degree calculation unit 62 uses a trained anomaly degree calculation model, the generation process of the anomaly degree calculation model does not need to be executed by the anomaly degree calculation unit 62. Fig. 13 is a flowchart for describing the generation process of an anomaly degree calculation model according to one embodiment.

ステップS21において、異常度算出部62は、特徴量データベース72に、正常期間(例えば1週間または1週間よりも長い期間)内に生産日時が含まれる特徴量データFDが、予め定められた所定数以上登録されているか否かを判定する。正常期間とは、生産設備200の劣化および故障が発生しておらず、生産設備200から生産される巻回体204に不良が発生していない期間である。 In step S21, the anomaly calculation unit 62 determines whether or not a predetermined number or more of feature data FD containing a production date and time within a normal period (e.g., one week or a period longer than one week) are registered in the feature database 72. The normal period is a period during which no deterioration or failure occurs in the production equipment 200 and no defects occur in the wound body 204 produced by the production equipment 200.

正常期間内に生産日時が含まれる特徴量データFDが予め定められた所定数より少ない場合(ステップS21:NO)、異常度算出部62は、ステップS21を繰り返す。正常期間内に生産日時が含まれる特徴量データFDが所定数以上登録されている場合(ステップS21:YES)、異常度算出部62は、処理をステップS22に進める。つまり、異常度算出部62は、「第1シート材の測長値の不良数」が0である特徴量データFDが特徴量データベース72に所定数登録されることを待って、処理をステップS22に進める。 If the number of feature data FD containing the production date and time within the normal period is less than the predetermined number (step S21: NO), the abnormality calculation unit 62 repeats step S21. If the number of feature data FD containing the production date and time within the normal period is greater than the predetermined number (step S21: YES), the abnormality calculation unit 62 proceeds to step S22. In other words, the abnormality calculation unit 62 waits for the predetermined number of feature data FDs with the "number of defective measurement values of the first sheet material" of 0 to be registered in the feature database 72, and then proceeds to step S22.

ステップS22において、異常度算部62は、特徴量データベース72から、予め定められた所定数の特徴量データFDを抽出し、抽出された特徴量データFDをリスト化した特徴量データリストFLを生成する。つまり、異常度算出部62は、特徴量データリストFLを抽出する。特徴量データリストFLは、特徴量データベース72に登録されている特徴量データFDのうち、上述した正常期間内に生産日時が含まれる特徴量データFDを所定数抽出してリスト化したものである。 In step S22, the abnormality degree calculation unit 62 extracts a predetermined number of feature data FD from the feature database 72, and generates a feature data list FL that lists the extracted feature data FD. In other words, the abnormality degree calculation unit 62 extracts the feature data list FL. The feature data list FL is a list of a predetermined number of feature data FD that are registered in the feature database 72 and whose production date and time fall within the normal period described above.

ステップS23において、異常度算出部62は、特徴量データリストFLに含まれる特徴量データFDが有する複数の特徴量の組み合わせを用いて(例えば学習させて)、異常度算出モデルM1を生成する。例えば、異常度算出部62は、何れか公知の異常予兆検知技術(例えば、MT法など)に従って異常度算出モデルM1を生成してもよい。例えば、異常度算出モデルM1は、特徴量データFDの異常度として正常状態の特徴量群からの乖離度(例えば、マハラノビス距離など)を算出するものであってもよい。このようにして、異常度算出部62は、複数の特徴量の組み合わせ方を変えて、複数の異常度算出モデルM1を生成してもよい。 In step S23, the anomaly calculation unit 62 generates an anomaly calculation model M1 by using (e.g., learning) a combination of multiple features possessed by the feature data FD included in the feature data list FL. For example, the anomaly calculation unit 62 may generate the anomaly calculation model M1 according to any known anomaly sign detection technology (e.g., MT method, etc.). For example, the anomaly calculation model M1 may calculate the degree of deviation (e.g., Mahalanobis distance, etc.) from a group of features in a normal state as the degree of anomaly of the feature data FD. In this way, the anomaly calculation unit 62 may generate multiple anomaly calculation models M1 by changing the way in which multiple features are combined.

ステップS24において、異常度算出部62は、生成された複数の異常度算出モデルM1を登録する。 In step S24, the anomaly calculation unit 62 registers the multiple anomaly calculation models M1 that have been generated.

(異常度算出処理)
次に、異常度算出部62が実行する異常度算出処理を説明する。図14は、一実施形態による異常度算出処理を説明するためのフローチャートである。
(Abnormality Degree Calculation Process)
Next, a description will be given of the abnormality degree calculation process executed by the abnormality degree calculation unit 62. Fig. 14 is a flowchart for explaining the abnormality degree calculation process according to one embodiment.

ステップS31において、異常度算出部62は、特徴量データベース72に新たな特徴量データFDnewが登録されたか否かを判定する。新たな特徴量データFDnewが登録されていない場合(ステップS31:NO)、異常度算出部62は、ステップS31を繰り返す。新たな特徴量データFDnewが登録された場合(ステップS31:YES)、異常度算出部62は、処理をステップS32に進める。 In step S31, the abnormality degree calculation unit 62 determines whether or not new feature amount data FD new has been registered in the feature amount database 72. If new feature amount data FD new has not been registered (step S31: NO), the abnormality degree calculation unit 62 repeats step S31. If new feature amount data FD new has been registered (step S31: YES), the abnormality degree calculation unit 62 advances the process to step S32.

ステップS32において、異常度算出部62は、特徴量データベース72から、新たに登録された特徴量データFDnewを抽出する。 In step S32, the abnormality degree calculation unit 62 extracts the newly registered feature amount data FD new from the feature amount database 72.

ステップS33において、異常度算出部62は、登録されている複数の異常度算出モデルM1を読み出し、読み出された各異常度算出モデルM1と抽出された特徴量データFDnewに含まれる特徴量とを用いて、複数の異常度Aを算出する。つまり、1つの特徴量データFDnewから複数の異常度Aが算出される。異常度Aの算出に用いられる特徴量の種類は、異常度Aの算出に用いられる異常度算出モデルM1を生成する際に用いられた(例えば学習された)特徴量の種類と同じである。 In step S33, the abnormality degree calculation unit 62 reads out a plurality of registered abnormality degree calculation models M1, and calculates a plurality of abnormality degrees A using each read out abnormality degree calculation model M1 and the feature contained in the extracted feature amount data FD new . That is, a plurality of abnormality degrees A are calculated from one feature amount data FD new . The type of feature amount used to calculate the abnormality degree A is the same as the type of feature amount used (e.g., learned) when generating the abnormality degree calculation model M1 used to calculate the abnormality degree A.

ステップS34において、異常度算出部62は、算出した異常度Aと特徴量データFDnewに含まれる不良数とを含む異常度データADnewを生成し、異常度データベース73に登録する。異常度データADnewの生産日時は、異常度Aの算出に用いられた特徴量データFDnewの生産日時である。 In step S34, the abnormality degree calculation unit 62 generates abnormality degree data AD new including the calculated abnormality degree A and the number of defects included in the feature amount data FD new , and registers the generated abnormality degree data AD new in the abnormality degree database 73. The production date and time of the abnormality degree data AD new is the production date and time of the feature amount data FD new used in the calculation of the abnormality degree A.

異常度データADnewは、異常度Aの算出に用いられた異常度算出モデルM1のIDを含む。よって、どの異常度算出モデルM1を用いて異常度Aが算出されたか識別することができる。 The abnormality degree data AD new includes the ID of the abnormality degree calculation model M1 used to calculate the abnormality degree A. Therefore, it is possible to identify which abnormality degree calculation model M1 was used to calculate the abnormality degree A.

(異常度算出モデルの採用判定処理)
次に、異常度算出部62が実行する異常度算出モデルの採用判定処理を説明する。なお、異常度算出部62が1つの異常度算出モデルしか備えていない場合、当該採用判定処理は、異常度算出部62によって実行されなくてもよい。図15は、一実施形態による異常度算出モデルの採用判定処理を説明するためのフローチャートである。
(Processing for determining whether anomaly calculation model is adopted)
Next, a description will be given of the adoption determination process of an anomaly degree calculation model executed by the anomaly degree calculation unit 62. Note that, if the anomaly degree calculation unit 62 is equipped with only one anomaly degree calculation model, the adoption determination process does not need to be executed by the anomaly degree calculation unit 62. Fig. 15 is a flowchart for describing the adoption determination process of an anomaly degree calculation model according to one embodiment.

ステップS41において、異常度算出部62は、異常度データベース73に、第1シート材測長値の不良数が1以上の新たな異常度データADnewが登録されたか否かを判定する。第1シート材測長値の不良数が1以上の新たな異常度データADnewが登録されていない場合(ステップS41:NO)、異常度算出部62は、ステップS41を繰り返す。第1シート材測長値の不良数が1以上の新たな異常度データADnewが登録された場合(ステップS41:YES)、異常度算出部62は、処理をステップS42に進める。 In step S41, the abnormality degree calculation unit 62 judges whether or not new abnormality degree data AD new in which the number of defects in the first sheet material measurement value is 1 or more has been registered in the abnormality degree database 73. If new abnormality degree data AD new in which the number of defects in the first sheet material measurement value is 1 or more has not been registered (step S41: NO), the abnormality degree calculation unit 62 repeats step S41. If new abnormality degree data AD new in which the number of defects in the first sheet material measurement value is 1 or more has been registered (step S41: YES), the abnormality degree calculation unit 62 advances the process to step S42.

ステップS42において、異常度算出部62は、異常度データベース73から予め定められた所定数の異常度データADを抽出し、抽出された異常度データADをリスト化した異常度データリストALを生成する。つまり、異常度算出部62は、異常度データリストALを抽出する。異常度データリストALは、異常度データベース73に新たに登録された異常度データADnewを1番目として、異常度データADnewの生産日時から過去にさかのぼって所定数番目の異常度データADまでの異常度データADを抽出してリスト化したものである。このとき抽出される異常度データADは、異常度データADnewの異常度算出モデルIDと同じ異常度算出モデルIDを有する異常度データADである。換言すれば、異常度算出部62は、異常度Aを算出した異常度算出モデルIDごとに異常度データリストALを抽出する。異常度データリストALには、少なくとも、第1シート材測長値の不良数が1以上の新たに登録された異常度データADnewが含まれている。 In step S42, the abnormality degree calculation unit 62 extracts a predetermined number of abnormality degree data AD from the abnormality degree database 73, and generates an abnormality degree data list AL in which the extracted abnormality degree data AD is listed. That is, the abnormality degree calculation unit 62 extracts the abnormality degree data list AL. The abnormality degree data list AL is a list of the abnormality degree data AD that is extracted from the production date and time of the abnormality degree data AD new up to a predetermined number of abnormality degree data AD, with the abnormality degree data AD new newly registered in the abnormality degree database 73 being the first data. The abnormality degree data AD extracted at this time is the abnormality degree data AD that has the same abnormality degree calculation model ID as the abnormality degree calculation model ID of the abnormality degree data AD new . In other words, the abnormality degree calculation unit 62 extracts the abnormality degree data list AL for each abnormality degree calculation model ID that has calculated the abnormality degree A. The abnormality level data list AL includes at least newly registered abnormality level data AD new in which the number of defects in the first sheet material measurement value is one or more.

ステップS43において、異常度算出部62は、異常度データリストALに含まれる各異常度データADに関して、不良率DRを算出する。不良率DRは、異常度データADに含まれる第1シート材測長値の不良数を集計単位数Wで割った値である。続いて、異常度算出部62は、不良率DRと異常度Aとの相関係数Cを算出する。相関係数Cの算出は、異常度算出モデルM1ごと、つまり異常度算出モデルIDごとに行われる。異常度算出部62は、異常度算出モデルIDごとに算出された複数の相関係数Cの中から最大の相関係数Cを選択する。 In step S43, the anomaly calculation unit 62 calculates a defect rate DR for each anomaly data AD included in the anomaly data list AL. The defect rate DR is a value obtained by dividing the number of defects in the first sheet material measurement value included in the anomaly data AD by the number of counting units W. Next, the anomaly calculation unit 62 calculates a correlation coefficient C between the defect rate DR and the anomaly A. The calculation of the correlation coefficient C is performed for each anomaly calculation model M1, that is, for each anomaly calculation model ID. The anomaly calculation unit 62 selects the maximum correlation coefficient C from the multiple correlation coefficients C calculated for each anomaly calculation model ID.

ステップS44において、異常度算出部62は、選択された最大の相関係数Cが相関閾値Thより大きいか否かを判定する。最大の相関係数Cが相関閾値Th以下の場合(ステップS44:NO)、異常度算出部62は、処理をステップS41に戻す。最大の相関係数Cが相関閾値Thより大きい場合(ステップS44:YES)、異常度算出部62は、処理をステップS45に進める。なお、相関閾値Thとは、前述のとおり、異常度算出モデルM1が算出する異常度Aと生産設備200で生産される巻回体204の不良数との間に相関が認められる相関係数Cの最小値である。 In step S44, the abnormality calculation unit 62 determines whether the selected maximum correlation coefficient C is greater than the correlation threshold Th c . If the maximum correlation coefficient C is equal to or less than the correlation threshold Th c (step S44: NO), the abnormality calculation unit 62 returns the process to step S41. If the maximum correlation coefficient C is greater than the correlation threshold Th c (step S44: YES), the abnormality calculation unit 62 advances the process to step S45. As described above, the correlation threshold Th c is the minimum value of the correlation coefficient C at which a correlation is recognized between the abnormality A calculated by the abnormality calculation model M1 and the number of defects of the wound body 204 produced by the production facility 200.

ステップS45において、異常度算出部62は、最大の相関係数Cを算出した異常度算出モデルM1を採用する。 In step S45, the anomaly calculation unit 62 adopts the anomaly calculation model M1 that calculated the maximum correlation coefficient C.

なお、ステップS45において異常度算出モデルM1を採用した後も、異常度算出部62はステップS41以降の処理を繰り返してもよい。その結果、採用済みの異常度算出モデルM1とは異なる異常度算出モデルM1´が、最大の相関係数Cの算出に用いられる異常度Aを算出することになる可能性がある。この場合、異常度算出部62は、異常度算出モデルM1に代えて、異常度算出モデルM1´を採用してもよい。この場合、異常度算出部62で実行される処理以降の訓練部63で実行される各処理は、入れ替えられた異常度算出モデルM1´に基づいて実行される。 Note that even after adopting the anomaly calculation model M1 in step S45, the anomaly calculation unit 62 may repeat the processes from step S41 onwards. As a result, there is a possibility that an anomaly calculation model M1' different from the adopted anomaly calculation model M1 will calculate the anomaly A used to calculate the maximum correlation coefficient C. In this case, the anomaly calculation unit 62 may adopt the anomaly calculation model M1' instead of the anomaly calculation model M1. In this case, each process executed by the training unit 63 after the process executed by the anomaly calculation unit 62 is executed based on the replaced anomaly calculation model M1'.

(状態ラベル設定処理)
次に、訓練部63が実行する状態ラベル設定処理を説明する。図16は、状態ラベル設定処理を説明するためのフローチャートである。
(State label setting process)
Next, a description will be given of the state label setting process executed by the training unit 63. Fig. 16 is a flowchart for explaining the state label setting process.

ステップS51において、訓練部63は、特徴量データベース72に、不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録されたか否かを判定する。不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録されていない場合(ステップS51:NO)、訓練部63は、ステップS51を繰り返す。不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録された場合(ステップS51:YES)、訓練部63は、処理をステップS52に進める。 In step S51, the training unit 63 judges whether or not feature data FD with a defect rate DR greater than the defect rate threshold value Th dr has been registered in the feature database 72. If feature data FD with a defect rate DR greater than the defect rate threshold value Th dr has not been registered (step S51: NO), the training unit 63 repeats step S51. If feature data FD with a defect rate DR greater than the defect rate threshold value Th dr has been registered (step S51: YES), the training unit 63 advances the process to step S52.

ステップS52において、訓練部63は、異常度算出モデル採用判定処理で採用された異常度算出モデルM1が、異常度算出部62によって生成される際に使用された特徴量データFDの生産日時の期間を正常期間に設定する。対象の生産設備200の識別子と、設定された正常期間の開始日時および終了日時と、採用された異常度算出モデルM1の異常度算出モデルIDを対応付けて、正常期間の状態ラベルデータLDnormalを生成する。また、後述する異常期間または予兆期間以外の期間を正常期間に設定することができる。例えば、異常度算出モデルM1の生成に使用されなかったが、予兆期間として設定された期間よりも前の期間を正常期間に設定してもよい。 In step S52, the training unit 63 sets the period of production dates and times of the feature amount data FD used when the abnormality calculation model M1 adopted in the abnormality calculation model adoption determination process was generated by the abnormality calculation unit 62 as the normal period. The identifier of the target production equipment 200, the start date and time and the end date and time of the set normal period, and the abnormality calculation model ID of the adopted abnormality calculation model M1 are associated with each other to generate state label data LD normal for the normal period. In addition, a period other than the abnormal period or the predictive period described below can be set as the normal period. For example, a period that was not used in generating the abnormality calculation model M1 but that precedes the period set as the predictive period may be set as the normal period.

ステップS53において、訓練部63は、特徴量データベース72に登録されている、不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDの生産日時の期間を異常期間に設定する。対象の生産設備200の識別子と、設定された異常期間の開始日時および終了日時と、採用された異常度算出モデルM1の異常度算出モデルIDを対応付けて、異常期間の状態ラベルデータLDanormalyを生成する。 In step S53, the training unit 63 sets, as the abnormal period, the production date and time period of the feature amount data FD in which the defect rate DR is greater than the defect rate threshold value Th dr , which is registered in the feature amount database 72. The training unit 63 generates state label data LD anomaly for the abnormal period by associating the identifier of the target production equipment 200, the start date and time and the end date and time of the set abnormal period, and the abnormality degree calculation model ID of the adopted abnormality degree calculation model M1.

ステップS54において、訓練部63は、異常期間の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時を終了日時とし、この終了日時から予め定められた所定の期間過去にさかのぼった日時を開始日時とする期間を予兆期間に設定する。対象の生産設備200の識別子と、設定された予兆期間の開始日時および終了日時と、採用された異常度算出モデルM1の異常度算出モデルIDを対応付けて、予兆期間の状態ラベルデータLDsignを生成する。 In step S54, the training unit 63 sets the start date and time of the abnormal period condition label data LD anomaly as the end date and time, and sets the warning period to a period whose start date and time is a date and time going back a predetermined period from the end date and time. The training unit 63 generates the warning period condition label data LD sign by associating the identifier of the target production equipment 200, the start date and time and the end date and time of the set warning period, and the abnormality degree calculation model ID of the adopted abnormality degree calculation model M1.

ステップS55において、訓練部63は、対象となる設備の識別子および異常度算出モデルIDが一致する異常度データADに基づいて、以下の処理を行う。すなわち、訓練部63は、正常期間の状態ラベルデータLDnormalの開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる異常度データADを、異常度データベース73から全て抽出し、それらの異常度Aの平均値(つまり正常期間の異常度Aの平均値)MAnormalを算出する。また、訓練部63は、予兆期間の状態ラベルデータLDsignの開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる異常度データADを、異常度データベース73から全て抽出し、それらの異常度Aの平均値(つまり予兆期間の異常度Aの平均値)MAsignを算出する。さらに、訓練部63は、異常期間の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる異常度データADを、異常度データベース73から全て抽出し、それらの異常度Aの平均値(つまり異常期間の異常度Aの平均値)MAanormalyを算出する。 In step S55, the training unit 63 performs the following process based on the abnormality degree data AD that matches the identifier of the target equipment and the abnormality degree calculation model ID. That is, the training unit 63 extracts from the abnormality degree database 73 all the abnormality degree data AD whose production date and time are included between the start date and time and the end date and time of the state label data LD normal in the normal period, and calculates the average value of the abnormality degree A (i.e., the average value of the abnormality degree A in the normal period) MA normal . The training unit 63 also extracts from the abnormality degree database 73 all the abnormality degree data AD whose production date and time are included between the start date and time and the end date and time of the state label data LD sign in the predictive period, and calculates the average value of the abnormality degree A (i.e., the average value of the abnormality degree A in the predictive period) MA sign . Furthermore, the training unit 63 extracts from the abnormality database 73 all the abnormality data AD whose production date and time is included between the start date and time and the end date and time of the condition label data LD anomaly of the abnormal period, and calculates the average value of the abnormality degrees A (i.e., the average value of the abnormality degrees A during the abnormal period) MA anomaly .

ステップS56において、訓練部63は、正常期間の異常度Aの平均値MAnormalと、予兆期間の異常度Aの平均値MAsignと、異常期間の異常度Aの平均値MAanormalyとの大小関係が、MAnormal<MAsign<MAanormalyとなっているか否かを判定する。MAnormal<MAsign<MAanormalyとなっていない場合(ステップS56:NO)、訓練部63は、処理を終了し、生成した各状態ラベルデータLDnormal、LDsignおよびLDanormalyを破棄する。 In step S56, the training unit 63 judges whether the magnitude relationship between the average value MA normal of the abnormality degree A in the normal period, the average value MA sign of the abnormality degree A in the predictive period, and the average value MA abnormality of the abnormality degree A in the abnormal period is MA normal < MA sign < MA abnormal. If MA normal < MA sign < MA abnormal is not satisfied (step S56: NO), the training unit 63 ends the process and discards the generated state label data LD normal , LD sign , and LD abnormal .

一方、MAnormal<MAsign<MAanormalyとなっている場合(ステップS56:YES)、訓練部63は、処理をステップS57に進める。ステップS57において、訓練部63は、生成した各状態ラベルデータLDnormal、LDsignおよびLDanormalyを状態ラベルデータベース74に登録する。 On the other hand, if MA normal < MA sign < MA anomaly (step S56: YES), the training unit 63 proceeds to step S57. In step S57, the training unit 63 registers the generated state label data LD normal , LD sign , and LD anomaly in the state label database 74.

(異常予兆検知モデルの生成処理)
次に、訓練部63が実行する異常予兆検知モデルの生成処理を説明する。図17は、一実施形態による異常予兆検知モデルの生成処理を説明するためのフローチャートである。
(Generation process of anomaly sign detection model)
Next, a description will be given of a generation process of an abnormality sign detection model executed by the training unit 63. Fig. 17 is a flowchart for describing a generation process of an abnormality sign detection model according to an embodiment.

ステップS61において、訓練部63は、状態ラベルデータベース74から全ての状態ラベルデータLDを抽出する。 In step S61, the training unit 63 extracts all state label data LD from the state label database 74.

ステップS62において、訓練部63は、抽出した正常期間の状態ラベルデータLDnormalの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる特徴量データFDを、特徴量データベース72から予め定められた所定数抽出する。訓練部63は、抽出された所定数の特徴量データFDを用いて、正常特徴量データリストFLnormalを生成する。特徴量データFDが所定数に満たない場合、訓練部63は、抽出した正常期間の状態ラベルデータLDnormalの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる全ての特徴量データFDを用いて正常特徴量データリストFLnormalを生成する。 In step S62, the training unit 63 extracts a predetermined number of feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted normal period condition label data LD normal from the feature database 72. The training unit 63 generates a normal feature data list FL normal using the extracted predetermined number of feature data FD. If the feature data FD does not reach the predetermined number, the training unit 63 generates a normal feature data list FL normal using all feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted normal period condition label data LD normal .

ステップS63において、訓練部63は、抽出した予兆期間の状態ラベルデータLDsignの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる特徴量データFDを、特徴量データベース62から予め定められた所定数抽出する。訓練部63は、抽出された所定数の特徴量データFDを用いて、予兆特徴量データリストFLsignを生成する。特徴量データFDが所定数に満たない場合、訓練部63は、抽出した予兆期間の状態ラベルデータLDsignの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる全ての特徴量データFDを用いて予兆特徴量データリストFLsignを生成する。 In step S63, the training unit 63 extracts a predetermined number of feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted state label data LD sign of the predictive period from the feature database 62. The training unit 63 generates a predictive feature data list FL sign using the extracted predetermined number of feature data FD. If the feature data FD does not reach the predetermined number, the training unit 63 generates a predictive feature data list FL sign using all feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted state label data LD sign of the predictive period.

ステップS64において、訓練部63は、抽出した異常期間の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる特徴量データFDを、特徴量データベース72から予め定められた所定数抽出する。訓練部63は、抽出された所定数の特徴量データFDを用いて、異常特徴量データリストFLanormalyを生成する。特徴量データFDが所定数に満たない場合、訓練部63は、抽出した異常期間の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる全ての特徴量データFDを抽出し、異常特徴量データリストFLanormalyを生成する。 In step S64, the training unit 63 extracts a predetermined number of feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted condition label data LD anomaly from the feature database 72. The training unit 63 generates an abnormal feature data list FL anomaly using the extracted predetermined number of feature data FD. If the feature data FD does not reach the predetermined number, the training unit 63 extracts all feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted condition label data LD anomaly , and generates an abnormal feature data list FL anomaly .

ステップS65において、訓練部63は、正常特徴量データリストFLnormal、予兆特徴量データリストFLsignおよび異常特徴量データリストFLanormalyに含まれる全ての特徴量データFDに、「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」の3段階の状態ラベルLを付与することで、特徴量データFDlabeledを生成する。訓練部63は、各特徴量データFDlabeledに基づいて、特徴量データベース62から学習用データリストTLをそれぞれ抽出する。学習用データリストTLは、特徴量データFDを時系列に並べ、状態ラベルLが付与された特徴量データFDlabeledから所定数前にある特徴量データFDから、状態ラベルLが付与された特徴量データFDlabeledまでの特徴量データFDを抽出してリスト化したものである。つまり、状態ラベルLが付与された特徴量データFDlabeledは、学習用データリストTLに含まれる特徴量データFDのうち最新の特徴量データFDである。なお、学習用データリストTLには、特徴量データFDlabeledよりも生産日時が新しい特徴量データFDが含まれていてもよい。いずれにしても、学習用データリストTLには、少なくとも特徴量データFDlabeledが含まれている。また、生成される学習用データリストTLの数は、正常特徴量データリストFLnormal、予兆特徴量データリストFLsignおよび異常特徴量データリストFLanormalyに含まれる特徴量データFD(つまり、特徴量データFDlabeled)の数に等しくしてもよい。 In step S65, the training unit 63 generates feature data FD labeled by assigning three-level state labels L, namely, "normal period", "premonitory period" and "abnormal period", to all feature data FD included in the normal feature data list FL normal , the predictive feature data list FL sign and the abnormal feature data list FL abnormal . The training unit 63 extracts a learning data list TL from the feature database 62 based on each feature data FD labeled . The learning data list TL is a list obtained by arranging the feature data FD in chronological order and extracting and listing feature data FD from a predetermined number of feature data FD before the feature data FD labeled to which the state label L has been assigned, to the feature data FD labeled to which the state label L has been assigned. That is, the feature amount data FD labeled to which the condition label L is assigned is the latest feature amount data FD among the feature amount data FD included in the learning data list TL. Note that the learning data list TL may include feature amount data FD with a production date and time newer than that of the feature amount data FD labeled . In any case, the learning data list TL includes at least the feature amount data FD labeled . Furthermore, the number of learning data lists TL to be generated may be equal to the number of feature amount data FD ( i.e. , feature amount data FD labeled ) included in the normal feature amount data list FL normal , the predictive feature amount data list FL sign , and the abnormal feature amount data list FL anomaly.

図18を参照しながら、「予兆期間」の状態ラベルLが付与された特徴量データFDlabeledが生成される場合を例に挙げて、学習用データリストTLを説明する。図18は学習用データリストを説明するための図である。 The learning data list TL will be described with reference to Fig. 18, taking as an example a case where feature amount data FD labeled to which a state label L of "premonition period" is assigned is generated. Fig. 18 is a diagram for explaining the learning data list.

図示された例では、予兆特徴量データリストFLsignに複数の特徴量データFDが含まれている。これら複数の特徴量データFDの全てに、予兆期間の状態ラベルLが付与され、これらの特徴量データFDが全て特徴量データFDlabeledになる。すなわち、訓練データ用のラベル付けされる各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成されてもよい。このようにして、1回の予兆期間及び異常期間から複数の「予兆期間」及び「異常期間」のラベルが付けられた特徴量データを生成することができ、発生頻度の低い状態に対応する訓練データの数を増加させることが可能になる。いずれの特徴量データリストFLに含まれているかは関係なく、特徴量データFDを時系列に並べたもののなかから、時系列に並ぶ所定数の特徴量データFDが選択される。このとき選択される特徴量データFDのうち、生産日時が最新である特徴量データFDが、特徴量データFDlabeledである。このように選択された所定数の特徴量データFDによって、学習用データリストTLが構成される。 In the illustrated example, the predictive feature data list FL sign includes a plurality of feature data FD. A predictive period state label L is assigned to all of the plurality of feature data FD, and all of these feature data FD become feature data FD labeled . That is, each feature data labeled for training data may be composed of a group of feature amounts that overlap with respect to the time axis. In this way, feature data labeled with a plurality of "predictive periods" and "abnormal periods" can be generated from one predictive period and abnormal period, and the number of training data corresponding to a state that occurs less frequently can be increased. A predetermined number of feature data FD arranged in time series are selected from the feature data FD arranged in time series, regardless of which feature data list FL they are included in. Among the feature data FD selected at this time, the feature data FD with the latest production date and time is the feature data FD labeled . The learning data list TL is composed of the predetermined number of feature data FD selected in this way.

正常特徴量データリストFLnormalおよび異常特徴量データリストFLanormalyに含まれる特徴量データFDも、予兆特徴量データリストFLsignに含まれる特徴量データFDと同様に、全て特徴量データFDlabeledになる。そして、これらの特徴量データFDlabeledを含む学習用データリストTLが生成、抽出される。 The feature data FD included in the normal feature data list FL normal and the abnormal feature data list FL anomaly , like the feature data FD included in the predictive feature data list FL sign , are all set as feature data FD labeled . Then, a learning data list TL including these feature data FD labeled is generated and extracted.

つまり、学習用データリストTLは、複数の時系列に並ぶ生産実績データPDそれぞれから生成された複数の時系列に並ぶ特徴量データFDを含む。また、学習用データリストTLは、特徴量データFDlabeledを含む。特徴量データFDlabeledは、学習用データリストTLに含まれる複数の特徴量データFDを代表する代表特徴量データである。代表特徴量データFDlabeledには、「正常期間」、「予兆期間」または「異常期間」の状態ラベルLが付与されている。 That is, the learning data list TL includes multiple pieces of feature amount data FD arranged in a time series, which are generated from the multiple pieces of production result data PD arranged in a time series. The learning data list TL also includes feature amount data FD labeled . The feature amount data FD labeled is representative feature amount data representing the multiple pieces of feature amount data FD included in the learning data list TL. The representative feature amount data FD labeled is assigned a status label L of "normal period", "premonitory period", or "abnormal period".

再び図17を参照する。ステップS66において、訓練部63は、全ての学習用データリストTLを用いて機械学習を行い、異常予兆検知モデルM2を生成する。この際に使用される特徴量およびその組み合わせは、異常度算出部62で採用された異常度算出モデルM1の生成の際に使用された特徴量およびその組み合わせとされる。学習するに当たっては、代表特徴量データFDlabeledに付与されている状態ラベルLを正解として、学習用データリストTLに含まれる全ての特徴量データFDの入力を受け付ける教師あり学習が行われる。 17 again. In step S66, the training unit 63 performs machine learning using all of the learning data list TL to generate an anomaly sign detection model M2. The features and their combinations used at this time are the features and their combinations used at the time of generating the anomaly degree calculation model M1 adopted by the anomaly degree calculation unit 62. In learning, supervised learning is performed in which the state label L assigned to the representative feature data FD labeled is taken as the correct answer and all of the feature data FD included in the learning data list TL is accepted as input.

上述したように、異常予兆検知モデルM2は、生産設備200が異常または異常の予兆に至るまでの時系列的な変化の特徴を学習したモデルである。異常予兆検知モデルM2は、生産設備200の異常および異常の予兆の検知に用いられる。 As described above, the abnormality sign detection model M2 is a model that learns the characteristics of time-series changes in the production equipment 200 leading up to an abnormality or a sign of an abnormality. The abnormality sign detection model M2 is used to detect abnormalities and signs of an abnormality in the production equipment 200.

なお、複数の生産設備200の生産実績データPDを基に生成された学習用データリストTLを学習して1つの異常予兆検知モデルM2を生成してもよいし、生産設備200ごとに異なる異常予兆検知モデルM2を生成してもよい。 In addition, a single abnormality sign detection model M2 may be generated by learning the learning data list TL generated based on the production performance data PD of multiple production facilities 200, or a different abnormality sign detection model M2 may be generated for each production facility 200.

ステップS67において、訓練部63は、生成された1つあるいは複数の異常予兆検知モデルM2を登録する。 In step S67, the training unit 63 registers one or more generated anomaly sign detection models M2.

(異常予兆検知モデルの採用判定処理)
次に、訓練部63が実行する異常予兆検知モデルの採用判定処理を説明する。なお、訓練部63が1つのみの異常予兆検知モデルしか生成しない場合、当該採用判定処理は不要である。図19は、異常予兆検知モデル採用判定部127が実行する処理を説明するためのフローチャートである。
(Processing for determining whether anomaly prediction detection model is adopted)
Next, a description will be given of the adoption determination process for an anomaly sign detection model executed by the training unit 63. Note that if the training unit 63 generates only one anomaly sign detection model, this adoption determination process is not necessary. FIG. 19 is a flowchart for describing the process executed by the anomaly sign detection model adoption determination unit 127.

ステップS71において、訓練部63は、状態ラベルデータベース74から全ての状態ラベルデータLDを抽出する。 In step S71, the training unit 63 extracts all state label data LD from the state label database 74.

ステップS72において、訓練部63は、抽出した「正常期間」の状態ラベルデータLDnormalの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる特徴量データFDを、特徴量データベース72から予め定められた所定数抽出する。訓練部63は、抽出された所定数の特徴量データFDを用いて、評価用の正常特徴量データリストEFLnormalを生成する。特徴量データFDが所定数に満たない場合、訓練部63は、抽出した正常期間の状態ラベルデータLDnormalの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる全ての特徴量データFDを用いて、評価用の正常特徴量データリストEFLnormalを生成する。 In step S72, the training unit 63 extracts a predetermined number of feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted "normal period" state label data LD normal from the feature database 72. The training unit 63 generates a normal feature data list EFL normal for evaluation using the extracted predetermined number of feature data FD. If the feature data FD does not reach the predetermined number, the training unit 63 generates a normal feature data list EFL normal for evaluation using all feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted normal period state label data LD normal .

なお、ステップS72で生成される評価用の正常特徴量データリストEFLnormalに含まれる特徴量データFDは、図17のステップS62で生成される正常特徴量データリストFLnormalに含まれる特徴量データFDとは異なるものであることが望ましい。 It is preferable that the feature data FD included in the normal feature data list EFL normal for evaluation generated in step S72 be different from the feature data FD included in the normal feature data list FL normal generated in step S62 of FIG. 17.

ステップS73において、訓練部63は、抽出した予兆期間の状態ラベルデータLDsignの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる特徴量データFDを、特徴量データベース72から予め定められた所定数抽出する。訓練部63は、抽出された所定数の特徴量データFDを用いて、評価用の予兆特徴量データリストEFLsignを生成する。特徴量データFDが所定数に満たない場合、訓練部63は、抽出した予兆期間の状態ラベルデータLDsignの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる全ての特徴量データFDを用いて、評価用の予兆特徴量データリストEFLsignを生成する。 In step S73, the training unit 63 extracts a predetermined number of feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted state label data LD sign of the predictive period from the feature database 72. The training unit 63 generates a predictive feature data list EFL sign for evaluation using the extracted predetermined number of feature data FD. If the feature data FD does not reach the predetermined number, the training unit 63 generates a predictive feature data list EFL sign for evaluation using all feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted state label data LD sign of the predictive period.

なお、ステップS73で生成される評価用の予兆特徴量データリストEFLsignに含まれる特徴量データFDは、図17のステップS63で生成される予兆特徴量データリストFLsignに含まれる特徴量データFDとは異なるものであることが望ましい。 It is preferable that the feature data FD included in the predictive feature data list EFL sign for evaluation generated in step S73 be different from the feature data FD included in the predictive feature data list FL sign generated in step S63 of FIG. 17.

ステップS74において、訓練部63は、抽出した「異常期間」の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる特徴量データFDを、特徴量データベース72から予め定められた所定数抽出する。訓練部63は、抽出された所定数の特徴量データFDを用いて、評価用の異常特徴量データリストEFLanormalyを生成する。特徴量データFDが所定数に満たない場合、訓練部63は、抽出した異常期間の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時から終了日時までの間に生産日時が含まれる全ての特徴量データFDを用いて、評価用の異常特徴量データリストEFLanormalyを生成する。 In step S74, the training unit 63 extracts a predetermined number of feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted "abnormal period" condition label data LD anomaly from the feature database 72. The training unit 63 generates an abnormal feature data list EFL anomaly for evaluation using the extracted predetermined number of feature data FD. If the feature data FD does not reach the predetermined number, the training unit 63 generates an abnormal feature data list EFL anomaly for evaluation using all feature data FD including a production date and time between the start date and time and the end date and time of the extracted condition label data LD anomaly for the abnormal period.

なお、ステップS74で生成される評価用の異常特徴量データリストEFLanormalyに含まれる特徴量データFDは、図17のステップS64で生成される異常特徴量データリストFLanormalyに含まれる特徴量データFDとは異なるものであることが望ましい。 It is preferable that the feature data FD included in the abnormal feature data list EFL anomaly for evaluation generated in step S74 be different from the feature data FD included in the abnormal feature data list FL anomaly generated in step S64 in FIG. 17.

ステップS75において、訓練部63は、評価用の正常特徴量データリストEFLnormal、評価用の予兆特徴量データリストEFLsignおよび評価用の異常特徴量データリストEFLanormalyに含まれる全ての特徴量データFDに、「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」の3段階の状態ラベルLを付与することで、特徴量データFDlabeledを生成する。訓練部63は、各特徴量データFDlabeledに基づいて、特徴量データベース72から評価用データリストELをそれぞれ抽出する。評価用データリストELは、特徴量データFDを時系列に並べ、状態ラベルLが付与された特徴量データFDlabeledから所定数前にある特徴量データFDから、状態ラベルLが付与された特徴量データFDlabeledまでの特徴量データFDを抽出してリスト化したものである。すなわち、評価用データリストELには、少なくとも特徴量データFDlabeledが含まれている。また、生成される評価用データリストELの数は、評価用の正常特徴量データリストEFLnormal、評価用の予兆特徴量データリストEFLsignおよび評価用の異常特徴量データリストEFLanormalyに含まれる特徴量データFD(つまり、特徴量データFDlabeled)の数に等しくてもよい。 In step S75, the training unit 63 generates feature data FD labeled by assigning three-level state labels L, namely, " normal period", "premonitory period" and "abnormal period", to all feature data FD included in the normal feature data list for evaluation EFL normal , the predictive feature data list for evaluation EFL sign and the abnormal feature data list for evaluation EFL abnormality. The training unit 63 extracts an evaluation data list EL from the feature database 72 based on each feature data FD labeled . The evaluation data list EL is a list obtained by arranging the feature data FD in chronological order and extracting and listing feature data FD from a predetermined number of feature data FDs before the feature data FD labeled to which the state label L has been assigned, to the feature data FD labeled to which the state label L has been assigned. That is, the evaluation data list EL includes at least the feature amount data FD labeled . The number of evaluation data lists EL to be generated may be equal to the number of feature amount data FD (i.e. , feature amount data FD labeled) included in the evaluation normal feature amount data list EFL normal , the evaluation predictive feature amount data list EFL sign , and the evaluation abnormal feature amount data list EFL anomaly.

すなわち、評価用データリストELは、図18を参照して説明された学習用データリストTLと同じ形式のリストである。また、状態ラベルLが付与された特徴量データFDlabeledを含む点においても、評価用データリストELは、学習用データリストTLと共通している。 That is, the evaluation data list EL is a list of the same format as the learning data list TL described with reference to Fig. 18. The evaluation data list EL is also common to the learning data list TL in that it includes feature amount data FD labeled to which a state label L is assigned.

ステップS76において、訓練部63は、新たに登録された異常予兆検知モデルM2newに、抽出された全ての評価用データリストELを入力する。すると、異常予兆検知モデルM2newは、入力された評価用データリストELの数の状態ラベルLを出力する。訓練部63は、評価用データリストELに含まれる特徴量データFDlabeledに付与された状態ラベルLと異常予兆検知モデルM2newから出力された状態ラベルLとが一致した(つまり正解した)件数(一致件数)C2を集計する。 In step S76, the training unit 63 inputs all of the extracted evaluation data lists EL to the newly registered abnormality sign detection model M2 new . The abnormality sign detection model M2 new then outputs state labels L equal to the number of evaluation data lists EL input. The training unit 63 counts the number of matches (i.e., correct answers) C2 between the state labels L assigned to the feature data FD labeled included in the evaluation data list EL and the state labels L output from the abnormality sign detection model M2 new .

ステップS77において、訓練部63は、異常予兆検知モデルM2newが学習に使用した異常度Aを算出した異常度算出モデルM1を抽出する。異常予兆検知モデルM2newが学習に使用した異常度Aとは、訓練部63によってステップS55にて抽出された異常度データADに含まれる異常度Aである。訓練部63は、全ての評価用データリストELに含まれる特徴量データFDlabeledを、抽出された異常度算出モデルM1に入力する。すると、異常度算出モデルM1は、入力された特徴量データFDlabeledの数の異常度Aを算出する。異常度算出モデルM1が算出した異常度Aは、次のように分類される。異常度Aが予め定められた所定の閾値である異常度閾値ThAanormalyよりも大きい場合、この異常度Aは、「異常期間」に分類される。異常度Aが予め定められた所定の閾値である予兆閾値ThAsignよりも大きく、異常度閾値ThAanormaly以下である場合、この異常度Aは、「予兆期間」に分類される。異常度Aが予兆閾値TAsign以下である場合、この異常度Aは、「正常期間」に分類される。訓練部63は、特徴量データFDlabeledに付与された状態ラベルLと異常度算出モデルM1が算出した異常度Aの分類結果とが一致した(つまり正解した)件数(一致件数)C1を集計する。 In step S77, the training unit 63 extracts the anomaly degree calculation model M1 that calculated the anomaly degree A used by the anomaly sign detection model M2 new for learning. The anomaly degree A used by the anomaly sign detection model M2 new for learning is the anomaly degree A included in the anomaly degree data AD extracted by the training unit 63 in step S55. The training unit 63 inputs the feature amount data FD labeled included in all the evaluation data lists EL to the extracted anomaly degree calculation model M1. Then, the anomaly degree calculation model M1 calculates the anomaly degree A for the number of the input feature amount data FD labeled . The anomaly degree A calculated by the anomaly degree calculation model M1 is classified as follows. If the anomaly degree A is greater than the anomaly degree threshold ThA anomaly , which is a predetermined threshold, the anomaly degree A is classified as an "abnormal period". When the degree of abnormality A is greater than a predictive threshold ThAsign , which is a predetermined threshold, and is equal to or less than the abnormality threshold ThAanomaly , the degree of abnormality A is classified as a "predictive period." When the degree of abnormality A is equal to or less than the predictive threshold TAsign , the degree of abnormality A is classified as a "normal period." The training unit 63 counts the number of cases C1 in which the state label L assigned to the feature data FDlabeled matches the classification result of the degree of abnormality A calculated by the abnormality calculation model M1 (i.e., the number of correct answers).

なお、異常度閾値ThAanormalyには、例えばステップS55で算出した、異常期間の異常度Aの平均値であるMAanormalyを用いてもよい。また、予兆閾値ThAsignには、例えばステップS55で算出した、予兆期間の異常度Aの平均値MAsignを用いてもよい。これにより、後述するステップS78において、訓練部63は、一致件数C1と一致件数C2とを同じ基準で比較することができるようになる。 For the abnormality threshold ThA anomaly , for example, MA anomaly , which is the average value of the abnormality A in the abnormal period calculated in step S55, may be used. For the predictor threshold ThA sign , for example, MA sign , which is the average value of the abnormality A in the predictor period calculated in step S55, may be used. This allows the training unit 63 to compare the number of matches C1 and the number of matches C2 using the same criteria in step S78 described later.

ステップS78において、訓練部63は、一致件数C2が一致件数C1よりも大きいか否かを比較する。一致件数C2が一致件数C1よりも大きい場合(ステップS78:YES)、訓練部63は、処理をステップS79に進める。一致件数C2が一致件数C1以下である場合(ステップS78:NO)、異常予兆検知モデルM2newは採用されず、訓練部63は、処理を終了する。 In step S78, the training unit 63 compares whether the number of matches C2 is greater than the number of matches C1. If the number of matches C2 is greater than the number of matches C1 (step S78: YES), the training unit 63 proceeds to step S79. If the number of matches C2 is equal to or less than the number of matches C1 (step S78: NO), the anomaly sign detection model M2 new is not adopted, and the training unit 63 ends the process.

ステップS79において、訓練部63は、異常予兆検知モデルM2newを採用する。 In step S79, the training unit 63 adopts the abnormality sign detection model M2 new .

採用された異常予兆検知モデルM2newは、異常予兆検知装置100に提供され、生産設備200の異常および異常の予兆の検知に用いられる。 The adopted abnormality sign detection model M2 new is provided to the abnormality sign detection device 100 and used to detect abnormalities and signs of abnormalities in the production equipment 200.

なお、異常予兆検知モデルM2newが採用されなかった場合(ステップS78:NO)、特徴量データFDの蓄積に伴って再び訓練部63によって、新たな異常予兆検知モデルM2newが生成され、訓練部63によって、この新たな異常予兆検知モデルM2newを採用するか否かが判定される。つまり、一致件数C2が一致件数C1よりも大きくなるまで、異常予兆検知モデルM2を生成するための機械学習が継続される。このようにして、モデル生成装置60は、生産設備200の稼働後も生産実績データを収集し、稼働中に収集した生産実績データを利用して、検知精度を向上させるために異常予兆検知モデルM2を再訓練することができる。 If the anomaly sign detection model M2 new is not adopted (step S78: NO), a new anomaly sign detection model M2 new is generated again by the training unit 63 as the feature amount data FD accumulates, and the training unit 63 determines whether or not to adopt this new anomaly sign detection model M2 new . That is, machine learning for generating the anomaly sign detection model M2 is continued until the number of matches C2 becomes larger than the number of matches C1. In this way, the model generating device 60 can collect production performance data even after the production equipment 200 is in operation, and retrain the anomaly sign detection model M2 to improve detection accuracy by using the production performance data collected during operation.

<異常予兆検知処理のための各処理の詳細>
以下では、図11に示される異常予兆検知装置100の一実施形態による異常予兆検知処理について詳細に説明する。ここで、異常予兆検知装置100の前処理は、モデル生成装置60のものと同様であり、重複を避けるため、説明を省く。なお、後述される処理は単なる一例であり、本開示による異常予兆検知処理は、モデル生成装置60によって生成される異常予兆検知モデル、生産設備200、製品等に応じて異なる処理によって実現されてもよい。
<Details of each process for abnormality sign detection process>
The following describes in detail the abnormality sign detection process according to one embodiment of the abnormality sign detection device 100 shown in Fig. 11. Here, the pre-processing of the abnormality sign detection device 100 is similar to that of the model generation device 60, and therefore will not be described to avoid duplication. Note that the process described below is merely an example, and the abnormality sign detection process according to the present disclosure may be realized by different processes depending on the abnormality sign detection model generated by the model generation device 60, the production facility 200, the product, etc.

(異常予兆検知処理)
次に、異常予兆検知部102が実行する異常予兆検知処理を説明する。図20は、一実施形態による異常予兆検知処理を説明するためのフローチャートである。
(Abnormality sign detection process)
Next, a description will be given of the abnormality sign detection process executed by the abnormality sign detection unit 102. Fig. 20 is a flowchart for explaining the abnormality sign detection process according to one embodiment.

ステップS81において、異常予兆検知部102は、特徴量データベース72に新たな特徴量データFDnewが登録されたか否かを判定する。新たな特徴量データFDnewが登録されていない場合(ステップS81:NO)、異常予兆検知部102は、ステップS81を繰り返す。新たな特徴量データFDnewが登録された場合(ステップS81:YES)、異常予兆検知部102は、処理をステップS82に進める。 In step S81, the abnormality sign detection unit 102 determines whether or not new feature data FD new has been registered in the feature database 72. If new feature data FD new has not been registered (step S81: NO), the abnormality sign detection unit 102 repeats step S81. If new feature data FD new has been registered (step S81: YES), the abnormality sign detection unit 102 proceeds to step S82.

ステップS82において、異常予兆検知部102は、新たに登録された特徴量データFDnewに基づいて、特徴量データベース72から特徴量データリストFLを抽出する特徴量データリストFLは、特徴量データFDを時系列に並べ、新たに登録された特徴量データFDnewから所定数前にある特徴量データFDから、新たに登録された特徴量データFDnewまでの特徴量データFDを抽出してリスト化したものである。すなわち、特徴量データリストFLには、少なくとも新たに登録された特徴量データFDnewが含まれている。 In step S82, the abnormality sign detection unit 102 extracts a feature data list FL from the feature database 72 based on the newly registered feature data FD new . The feature data list FL is a list obtained by arranging the feature data FD in chronological order and extracting the feature data FD from a predetermined number of feature data FD before the newly registered feature data FD new up to the newly registered feature data FD new . In other words, the feature data list FL includes at least the newly registered feature data FD new .

すなわち、特徴量データリストFLは、図18を参照して説明された学習用データリストTLと同じ形式のデータリストである。 In other words, the feature data list FL is a data list in the same format as the learning data list TL described with reference to FIG. 18.

ステップS83において、異常予兆検知部102は、異常予兆検知モデルM2に、特徴量データリストFLを入力する。すると、異常予兆検知モデルM2は、複数の状態ラベルLnewを出力する。 In step S83, the abnormality sign detection unit 102 inputs the feature amount data list FL to the abnormality sign detection model M2, which then outputs a plurality of state labels L new .

ステップS84において、異常予兆検知部102は、状態ラベルLnewが「予兆期間」であるか否かを判定する。状態ラベルLnewが「予兆期間」である場合(ステップS84:YES)、異常予兆検知部102は、処理をステップS85に進める。なお、予兆期間とは、生産設備200に異常が発生しているわけではないが、異常の予兆が現れていることが想定される期間である。 In step S84, the abnormality sign detection unit 102 determines whether the status label L new is a "premonition period". If the status label L new is a "premonition period" (step S84: YES), the abnormality sign detection unit 102 proceeds to step S85. Note that the premonition period is a period during which no abnormality has occurred in the production equipment 200, but a premonition of an abnormality is expected to appear.

ステップS85において、異常予兆検知部102は、異常の予兆が現れている旨を生産設備200の管理者等に通知する。ステップS85において、異常予兆検知部102は、「予兆期間」にあると判定された生産設備200を管理者等の端末に表示してもよい。例えば、異常予兆検知部102は、「以下の生産設備に異常の予兆あり!」等のメッセージとともに、異常の予兆が現れたと判断される生産設備200を表示してもよい。 In step S85, the abnormality sign detection unit 102 notifies the manager or the like of the production equipment 200 that a sign of an abnormality has appeared. In step S85, the abnormality sign detection unit 102 may display the production equipment 200 that has been determined to be in the "sign period" on the terminal of the manager or the like. For example, the abnormality sign detection unit 102 may display the production equipment 200 that is determined to have a sign of an abnormality along with a message such as "The following production equipment has a sign of an abnormality!".

一方、状態ラベルLnewが「予兆期間」でない場合(ステップS84:NO)、異常予兆検知部102は、処理をステップS86に進める。 On the other hand, if the status label L new is not "premonition period" (step S84: NO), the abnormality sign detection unit 102 proceeds to step S86.

ステップS86において、異常予兆検知部102は、状態ラベルLnewが「異常期間」であるか否かを判定する。なお、異常期間とは、異常の予兆の段階を超えて、生産設備200に異常が生じていることが想定される期間である。 In step S86, the abnormality sign detection unit 102 determines whether the state label L new is an “abnormal period.” Note that the abnormal period is a period in which an abnormality is assumed to occur in the production equipment 200 beyond the stage of an abnormality sign.

状態ラベルLnewが「異常期間」である場合(ステップS86:YES)、異常予兆検知部102は、処理をステップS87に進める。ステップS87において、異常予兆検知部102は、「異常期間」にあると判定された生産設備200を管理者等の端末に表示してもよい。例えば、異常予兆検知部102は、「以下の生産設備に異常発生!」等のメッセージとともに、異常が発生したと判断される生産設備200を表示してもよい。また、異常予兆検知部102は、対象の生産設備200に異常が生じていることを報知するための警報を管理者等に発することができる。生産設備200に異常が生じている事態は、緊急の保全作業が必要な事態である。このため、異常予兆検知部102は、メッセージの表示だけでなく、警報による音または光の出力により、異常予兆検知装置100のユーザに対して速やかに異常の発生を通知してもよい。 If the state label L new is "abnormal period" (step S86: YES), the abnormality sign detection unit 102 advances the process to step S87. In step S87, the abnormality sign detection unit 102 may display the production equipment 200 determined to be in the "abnormal period" on the terminal of the manager or the like. For example, the abnormality sign detection unit 102 may display the production equipment 200 determined to have an abnormality together with a message such as "An abnormality has occurred in the following production equipment!". In addition, the abnormality sign detection unit 102 may issue an alarm to notify the manager or the like that an abnormality has occurred in the target production equipment 200. A situation in which an abnormality has occurred in the production equipment 200 is a situation requiring emergency maintenance work. For this reason, the abnormality sign detection unit 102 may promptly notify the user of the abnormality sign detection device 100 of the occurrence of an abnormality not only by displaying a message but also by outputting a sound or light by an alarm.

状態ラベルLnewが「異常期間」でない場合(ステップS86:NO)、異常予兆検知部102は処理を終了する。 If the status label L new is not an "abnormal period" (step S86: NO), the abnormality sign detection unit 102 ends the process.

<第1の実施の形態のモデル生成装置60及び異常予兆検知装置100の作用・効果>
以上説明したように、第1の実施の形態に係るモデル生成装置60及び異常予兆検知装置100によれば、生産設備200の生産実績データPDから特徴量データFDを生成する処理と、生産設備200の異常度Aを算出する異常度算出モデルM1を、特徴量データFDから学習等により生成する処理と、生成された異常度算出モデルM1が、生産設備200の異常度合いを適切に算出しているか否かを判定する処理と、異常度算出モデルM1が算出した異常度Aに基づいて、生産設備200の状態を「正常期間」、「予兆期間」及び「異常期間」の3段階に設定する状態ラベル設定処理と、設定された状態ラベルLに基づいて、生産設備200の異常または異常の予兆を検知する異常予兆検知モデルM2を、特徴量データFDから学習により生成する処理と、異常度算出モデルM1と異常予兆検知モデルM2との判定精度を比較し、異常予兆検知モデルM2の判定精度が高い場合に、異常予兆検知モデルM2を採用する処理と、採用された異常予兆検知モデルM2を用いて、生産設備200に異常または異常の予兆が発生しているか否かを検知し、異常または異常の予兆が発生している場合にはその旨を通知する処理と、を実行することができる。
<Functions and Effects of the Model Generation Device 60 and the Anomaly Sign Detection Device 100 of the First Embodiment>
As described above, the model generation device 60 and the anomaly sign detection device 100 according to the first embodiment perform the following steps: generating feature amount data FD from the production performance data PD of the production facility 200; generating an anomaly degree calculation model M1 that calculates the anomaly degree A of the production facility 200 from the feature amount data FD by learning or the like; determining whether the generated anomaly degree calculation model M1 appropriately calculates the degree of anomaly of the production facility 200; and generating a state label that sets the state of the production facility 200 into three stages, namely, a “normal period”, a “premonition period”, and an “abnormal period”, based on the anomaly degree A calculated by the anomaly degree calculation model M1. a process of generating, by learning from the feature data FD, an abnormality sign detection model M2 that detects an abnormality or a sign of an abnormality in the production equipment 200 based on the set state label L; a process of comparing the determination accuracy of the anomaly degree calculation model M1 and the abnormality sign detection model M2, and adopting the abnormality sign detection model M2 when the determination accuracy of the abnormality sign detection model M2 is higher; and a process of detecting whether or not an abnormality or a sign of an abnormality has occurred in the production equipment 200 using the adopted abnormality sign detection model M2, and notifying the user when an abnormality or a sign of an abnormality has occurred.

よって、生産設備200の劣化および故障等の異常が少ない場合においても、生産設備200の劣化および故障等の異常または異常の予兆に関連する特徴が適切に表れている特徴量データを抽出し、抽出された特徴量データを用いて精度の高い学習済みモデル(異常予兆検知モデルM2)を生成することができる。また、学習済みモデルを使用して生産設備200の異常を検知した場合には、警報を発することで、緊急の対応をユーザに行わせることができる。また、学習済みモデルを使用して異常の予兆を検知した場合には、異常の予兆を検知した生産設備200をユーザに報知することで、不良品の発生率が低いうちに、生産設備200の劣化および故障等の異常が進行することを予防するための保全作業を行わせることができる。 Therefore, even when there are few abnormalities such as deterioration and failure of the production equipment 200, feature amount data that appropriately represents features related to abnormalities such as deterioration and failure of the production equipment 200 or signs of abnormalities can be extracted, and a highly accurate trained model (anomaly sign detection model M2) can be generated using the extracted feature amount data. Furthermore, when an abnormality of the production equipment 200 is detected using the trained model, an alarm can be issued to allow the user to take emergency action. Furthermore, when a sign of an abnormality is detected using the trained model, the user can be notified of the production equipment 200 that has detected a sign of an abnormality, and maintenance work can be performed to prevent the deterioration and failure of the production equipment 200 from progressing while the incidence rate of defective products is low.

また、異常予兆検知モデルM2は、学習用データリストTLを用いる機械学習によって生成された学習済みモデルである。そして、異常予兆検知モデルM2は、学習用データリストTLと同じ形式のデータリストである特徴量データリストFLが入力されると、生産設備200が「正常期間」、「予兆期間」および「異常期間」のいずれにあるかを判定した結果を出力する。 The abnormality prediction detection model M2 is a trained model generated by machine learning using the learning data list TL. When a feature data list FL, which is a data list in the same format as the learning data list TL, is input, the abnormality prediction detection model M2 outputs the result of determining whether the production equipment 200 is in a "normal period," a "premonition period," or an "abnormal period."

本開示によれば、相対的に少数のラベル付けされた訓練データから生成可能な異常度算出モデルを利用して、ラベル付けされていない訓練データにラベル付けをすることによって、異常予兆検知モデルM2を、予兆期間および異常期間であるときの生産実績データPDが大量に集まらないうちに生成することができる。よって、生産設備200が製品の生産を開始してから経過した時間が比較的短いうちに異常の予兆が現れたり異常が発生したりしても、確実にそれらを検知することができる学習済み異常予兆検知モデルを利用することができる。したがって、生産設備200が製品の生産を開始してから経過した時間が比較的短いうちに、異常の予兆が現れたことおよび異常が発生したことを検知することができる。 According to the present disclosure, by labeling unlabeled training data using an anomaly degree calculation model that can be generated from a relatively small amount of labeled training data, an anomaly sign detection model M2 can be generated before a large amount of production performance data PD for the warning period and the abnormal period is accumulated. Therefore, even if a warning sign of an anomaly appears or an anomaly occurs relatively soon after the production equipment 200 starts producing products, a trained anomaly sign detection model that can reliably detect such an anomaly can be used. Therefore, it is possible to detect the appearance of a warning sign of an anomaly and the occurrence of an anomaly relatively soon after the production equipment 200 starts producing products.

(第2の実施の形態)
以下では、本開示の第2の実施の形態について説明する。図21は、第2の実施の形態に係るモデル生成装置60Aの機能構成を例示するブロック図である。第2の実施の形態に係るモデル生成装置60Aは、第1の実施形態に係るモデル生成装置60と次の点で異なる。すなわち、訓練部63Aが行う処理が、訓練部63が行う処理と異なっている。
Second Embodiment
A second embodiment of the present disclosure will be described below. Fig. 21 is a block diagram illustrating a functional configuration of a model generation device 60A according to the second embodiment. The model generation device 60A according to the second embodiment differs from the model generation device 60 according to the first embodiment in the following respects. That is, the process performed by the training unit 63A is different from the process performed by the training unit 63.

以下では、第1の実施の形態との相違点について説明を行う。第1の実施の形態と同様の構成については、第1の実施の形態と同様の符号を付して説明し、第1の実施の形態と異なる構成については符号に「A」を付して説明する。 The following describes the differences from the first embodiment. Configurations similar to those in the first embodiment are described with the same reference numerals as in the first embodiment, and configurations different from those in the first embodiment are described with the reference numeral followed by the letter "A."

第1の実施の形態において、訓練部63は、生産設備200に劣化および故障等の異常が発生する直前の一定期間に、異常の予兆が現れることを前提として、異常期間の直前に一定期間の予兆期間を設定した。この方法は、生産設備200の劣化のパターンがいつも同じである場合に有効である。しかしながら、実際には、様々な要因により、劣化が想定よりも急激に進行し、異常の予兆が現れている期間が短くなる場合がある。この場合、異常の予兆が現れていない特徴量データFDが、予兆期間の特徴量データFDに想定以上に含まれることになり、生成される異常予兆検知モデルM2が異常の予兆を検知する性能が不足することになる。本第2の実施の形態は、このような場合に対応できる異常予兆検知モデルM2を生成するものである。 In the first embodiment, the training unit 63 sets a certain warning period immediately before the abnormality period, on the assumption that warning signs of an abnormality appear during a certain period immediately before the occurrence of an abnormality such as deterioration or a breakdown in the production equipment 200. This method is effective when the deterioration pattern of the production equipment 200 is always the same. However, in reality, due to various factors, deterioration may progress more rapidly than expected, and the period during which warning signs of an abnormality appear may become shorter. In this case, the feature amount data FD in which no warning signs of an abnormality appear will be included in the feature amount data FD in the warning period more than expected, and the generated abnormality warning detection model M2 will lack the performance to detect warning signs of an abnormality. The second embodiment generates an abnormality warning detection model M2 that can handle such cases.

図22は、第2の実施の形態による状態ラベル設定処理を説明するためのフローチャートである。 Figure 22 is a flowchart explaining the state label setting process according to the second embodiment.

ステップS91において、訓練部63Aは、特徴量データベース72に、不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録されたか否かを判定する。不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録されていない場合(ステップS91:NO)、訓練部63Aは、ステップS91を繰り返す。不良率DRが所定の不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録された場合(ステップS91:YES)、訓練部63Aは、処理をステップS92に進める。 In step S91, the training unit 63A judges whether or not feature data FD with a defect rate DR greater than the defect rate threshold value Th dr has been registered in the feature database 72. If feature data FD with a defect rate DR greater than the defect rate threshold value Th dr has not been registered (step S91: NO), the training unit 63A repeats step S91. If feature data FD with a defect rate DR greater than a predetermined defect rate threshold value Th dr has been registered (step S91: YES), the training unit 63A advances the process to step S92.

ステップS92において、訓練部63Aは、異常度算出部62で採用された異常度算出モデルM1が、異常度算出部62によって生成される際に使用された特徴量データFDの生産日時の期間を正常期間に設定する。対象の生産設備200の識別子と、設定された正常期間の開始日時および終了日時と、採用された異常度算出モデルM1の異常度算出モデルIDを対応付けて、正常期間の状態ラベルデータLDnormalを生成する。また、後述する異常期間または予兆期間以外の期間を正常期間に設定することができる。例えば、異常度算出モデルM1の生成に使用されなかったが、予兆期間として設定された期間よりも前の期間を正常期間に設定することができる。 In step S92, the training unit 63A sets the period of production dates and times of the feature amount data FD used when the abnormality degree calculation model M1 adopted by the abnormality degree calculation unit 62 was generated by the abnormality degree calculation unit 62 as the normal period. The identifier of the target production equipment 200, the start date and time and the end date and time of the set normal period, and the abnormality degree calculation model ID of the adopted abnormality degree calculation model M1 are associated with each other to generate state label data LD normal for the normal period. In addition, a period other than the abnormal period or the predictive period described below can be set as the normal period. For example, a period that was not used in generating the abnormality degree calculation model M1 but that precedes the period set as the predictive period can be set as the normal period.

ステップS93において、訓練部63Aは、特徴量データベース72に登録されている、不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDの生産日時の期間を異常期間に設定する。対象の生産設備200の識別子と、設定された異常期間の開始日時および終了日時と、採用された異常度算出モデルM1の異常度算出モデルIDを対応付けて、異常期間の状態ラベルデータLDanormalyを生成する。 In step S93, the training unit 63A sets, as the abnormal period, the production date and time period of the feature amount data FD in which the defect rate DR is greater than the defect rate threshold value Th dr , which is registered in the feature amount database 72. The training unit 63A generates state label data LD anomaly for the abnormal period by associating the identifier of the target production equipment 200, the start date and time and the end date and time of the set abnormal period, and the abnormality degree calculation model ID of the adopted abnormality degree calculation model M1.

ステップS94において、訓練部63Aは、対象となる設備の識別子および異常度算出モデルIDが一致する異常度データADに基づいて、以下の処理を行う。すなわち、訓練部63Aは、正常期間の状態ラベルデータLDnormalの開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる異常度データADを、異常度データベース73から全て抽出し、それらの異常度Aの平均値(正常期間の異常度Aの平均値)MAnormalを算出する。また、訓練部63Aは、異常期間の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる異常度データADを、異常度データベース73から全て抽出し、それらの異常度Aの平均値(異常期間の異常度Aの平均値)MAanormalyを算出する。 In step S94, the training unit 63A performs the following process based on the abnormality degree data AD that matches the identifier of the target equipment and the abnormality degree calculation model ID. That is, the training unit 63A extracts from the abnormality degree database 73 all the abnormality degree data AD whose production date and time are included between the start date and time and the end date and time of the state label data LD normal in the normal period, and calculates the average value of the abnormality degree A (average value of the abnormality degree A in the normal period) MA normal . The training unit 63A also extracts from the abnormality degree database 73 all the abnormality degree data AD whose production date and time are included between the start date and time and the end date and time of the state label data LD abnormality in the abnormal period, and calculates the average value of the abnormality degree A (average value of the abnormality degree A in the abnormal period) MA anomaly .

ステップS95において、訓練部63Aは、正常期間の異常度Aの平均値MAnormalと異常期間の異常度Aの平均値MAanormalyとの平均値を算出する。訓練部63Aは、算出した平均値を、予兆期間の予兆閾値ThAsignに設定する。 In step S95, the training unit 63A calculates the average value of the average value MA normal of the abnormality degree A in the normal period and the average value MA anomaly of the abnormality degree A in the abnormal period. The training unit 63A sets the calculated average value as the precursor threshold value ThA sign for the precursor period.

ステップS96において、訓練部63Aは、異常期間の開始日時を終了日時とし、この終了日時から過去にさかのぼった日時を開始日時とする期間を予兆期間に設定し、予兆期間の状態ラベルデータLDsignを生成する。訓練部63Aは、予兆期間の開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる全ての異常度データADの異常度Aの平均値MAsignが予兆期間の予兆閾値ThAsignよりも大きくなる最長の期間を、予兆期間に設定する。換言すれば、訓練部63Aは、異常期間の開始日時を起点として、できるだけ長い期間、過去にさかのぼるように、予兆期間の開始日時を設定する。 In step S96, the training unit 63A sets the start date and time of the abnormal period as the end date and time, sets a period whose start date and time is a date going back from the end date and time as the warning period, and generates state label data LD sign for the warning period. The training unit 63A sets the warning period to the longest period during which the average value MA sign of the abnormality levels A of all the abnormality level data AD whose production date and time is included between the start date and time and the end date and time of the warning period is greater than the warning threshold value ThA sign for the warning period. In other words, the training unit 63A sets the start date and time of the warning period so as to go back as far as possible from the start date and time of the abnormal period as a starting point.

ステップS97において、訓練部63Aは、生成した各状態ラベルデータLDnormal、LDsignおよびLDanormalyを状態ラベルデータベース74に登録する。 In step S97, the training unit 63A registers the generated condition label data LD normal , LD sign , and LD abnormality in the condition label database 74.

以上説明したように、第2の実施の形態に係るモデル生成装置60Aによれば、異常の予兆が現れる期間が一定ではなく、短くなることがある場合においても、異常の予兆期間を適切に設定し、精度の高い学習済みモデル(異常予兆検知モデルM2)を生成することができる。 As described above, according to the model generation device 60A of the second embodiment, even if the period during which signs of abnormality appear is not constant and can be short, it is possible to appropriately set the period during which signs of abnormality appear and generate a highly accurate trained model (anomaly sign detection model M2).

(第3の実施の形態)
以下では、本開示の第3の実施の形態について説明する。図23は、第3の実施の形態に係るモデル生成装置60Bの機能構成を例示するブロック図である。第3の実施の形態に係るモデル生成装置60Bは、第1の実施形態に係るモデル生成装置60と次の点で異なる。すなわち、訓練部63Bが行う処理が、訓練部63が行う処理と異なっている。
Third Embodiment
A third embodiment of the present disclosure will be described below. Fig. 23 is a block diagram illustrating a functional configuration of a model generation device 60B according to the third embodiment. The model generation device 60B according to the third embodiment differs from the model generation device 60 according to the first embodiment in the following respects. That is, the process performed by the training unit 63B is different from the process performed by the training unit 63.

以下では、第1の実施の形態との相違点について説明を行う。第1の実施の形態と同様の構成については、第1の実施の形態と同様の符号を付して説明し、第1の実施の形態と異なる構成については符号に「B」を付して説明する。 The following describes the differences from the first embodiment. Configurations similar to those in the first embodiment are described with the same reference numerals as in the first embodiment, and configurations different from those in the first embodiment are described with the reference numeral followed by the letter "B."

第1の実施の形態において、訓練部63は、生産設備200に劣化および故障等の異常が発生する直前の一定期間に、異常の予兆が現れることを前提として、異常期間の直前に一定の予兆期間を設定した。この方法は、生産設備200の劣化の進行とともに、異常の予兆が現れていることが明確になっていき、やがて異常の発生に至る場合に有効である。しかしながら、実際には、様々な要因により、異常期間の直前の期間に、異常の予兆が現れていない期間が含まれる場合がある。この場合、異常の予兆が現れていない特徴量データFDが、予兆期間の特徴量データFDに含まれることになり、生成される異常予兆検知モデルM2が異常の予兆を検知する性能が不足することになる。本第3の実施の形態は、このような場合に対応できる異常予兆検知モデルM2を生成するものである。 In the first embodiment, the training unit 63 sets a certain warning period immediately before the abnormality period, on the assumption that a warning sign of an abnormality appears during a certain period immediately before the occurrence of an abnormality such as deterioration or a breakdown in the production equipment 200. This method is effective when the warning sign of an abnormality becomes clear as the deterioration of the production equipment 200 progresses, and eventually leads to the occurrence of an abnormality. However, in reality, due to various factors, the period immediately before the abnormality period may include a period in which no warning signs of an abnormality appear. In this case, the feature amount data FD in which no warning signs of an abnormality appear will be included in the feature amount data FD of the warning period, and the generated abnormality warning detection model M2 will lack the performance to detect warning signs of an abnormality. The third embodiment generates an abnormality warning detection model M2 that can handle such a case.

図24は、第3の実施の形態による状態ラベル設定処理を説明するためのフローチャートである。 Figure 24 is a flowchart explaining the state label setting process according to the third embodiment.

ステップS101において、訓練部63Bは、特徴量データベース62に、不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録されたか否かを判定する。不良率DRが所定の不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データが登録されていない場合(ステップS101:NO)、訓練部63Bは、ステップS101を繰り返す。不良率DRが所定の不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDが登録された場合(ステップS101:YES)、訓練部63Bは、処理をステップS102に進める。 In step S101, the training unit 63B judges whether or not feature data FD with a defect rate DR greater than a defect rate threshold Th dr has been registered in the feature database 62. If feature data with a defect rate DR greater than a predetermined defect rate threshold Th dr has not been registered (step S101: NO), the training unit 63B repeats step S101. If feature data FD with a defect rate DR greater than a predetermined defect rate threshold Th dr has been registered (step S101: YES), the training unit 63B advances the process to step S102.

ステップS102において、訓練部63Bは、異常度算出部62で採用された異常度算出モデルM1が、異常度算出部62によって生成される際に使用された特徴量データFDの生産日時の期間を正常期間に設定する。対象の生産設備200の識別子と、設定された正常期間の開始日時および終了日時と、採用された異常度算出モデルM1の異常度算出モデルIDを対応付けて、正常期間の状態ラベルデータLDnormalを生成する。また、後述する異常期間または予兆期間以外の期間を正常期間に設定することができる。例えば、異常度算出モデルM1の生成に使用されなかったが、予兆期間として設定された期間よりも前の期間を正常期間に設定することができる。 In step S102, the training unit 63B sets the period of production dates and times of the feature amount data FD used when the abnormality degree calculation model M1 adopted by the abnormality degree calculation unit 62 was generated by the abnormality degree calculation unit 62 as the normal period. The identifier of the target production equipment 200, the start date and time and the end date and time of the set normal period, and the abnormality degree calculation model ID of the adopted abnormality degree calculation model M1 are associated with each other to generate state label data LD normal for the normal period. In addition, a period other than the abnormal period or the predictive period described below can be set as the normal period. For example, a period that was not used in generating the abnormality degree calculation model M1 but that precedes the period set as the predictive period can be set as the normal period.

ステップS103において、訓練部63Bは、特徴量データベース72に登録されている、不良率DRが不良率閾値Thdrよりも大きい特徴量データFDの生産日時の期間を異常期間に設定する。対象の生産設備200の識別子と、設定された異常期間の開始日時および終了日時と、採用された異常度算出モデルM1の異常度算出モデルIDを対応付けて、異常期間の状態ラベルデータLDanormalyを生成する。 In step S103, the training unit 63B sets, as the abnormal period, the production date and time period of the feature amount data FD in which the defect rate DR is greater than the defect rate threshold value Th dr , which is registered in the feature amount database 72. The training unit 63B generates state label data LD anomaly for the abnormal period by associating the identifier of the target production equipment 200, the start date and time and the end date and time of the set abnormal period, and the abnormality degree calculation model ID of the adopted abnormality degree calculation model M1.

ステップS104において、訓練部63Bは、対象となる設備の識別子および異常度算出モデルIDが一致する異常度データADに基づいて、以下の処理を行う。すなわち、訓練部63Bは、正常期間の状態ラベルデータLDnormalの開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる異常度データADを、異常度データベース73から全て抽出し、それらの異常度Aの平均値(正常期間の異常度Aの平均値)MAnormalを算出する。また、訓練部63Bは、異常期間の状態ラベルデータLDanormalyの開始日時と終了日時との間に生産日時が含まれる異常度データADを、異常度データベース73から全て抽出し、それらの異常度Aの平均値(異常期間の異常度Aの平均値)MAanormalyを算出する。 In step S104, the training unit 63B performs the following process based on the abnormality degree data AD that matches the identifier of the target equipment and the abnormality degree calculation model ID. That is, the training unit 63B extracts from the abnormality degree database 73 all the abnormality degree data AD whose production date and time are included between the start date and time and the end date and time of the state label data LD normal in the normal period, and calculates the average value of the abnormality degree A (average value of the abnormality degree A in the normal period) MA normal . The training unit 63B also extracts from the abnormality degree database 73 all the abnormality degree data AD whose production date and time are included between the start date and time and the end date and time of the state label data LD abnormality in the abnormal period, and calculates the average value of the abnormality degree A (average value of the abnormality degree A in the abnormal period) MA anomaly .

ステップS105において、訓練部63Bは、正常期間の異常度Aの平均値MAnormalと異常期間の異常度Aの平均値MAanormalyとの平均値を算出する。訓練部63Bは、算出した平均値を、予兆期間の予兆閾値ThAsignに設定する。 In step S105, the training unit 63B calculates the average value of the average value MA normal of the abnormality degree A in the normal period and the average value MA anomaly of the abnormality degree A in the abnormal period. The training unit 63B sets the calculated average value as the precursor threshold value ThA sign for the precursor period.

ステップS106において、訓練部63Bは、予兆閾値ThAsignよりも異常度Aが大きく、かつ、生産日時が正常期間および異常期間に含まれない異常度データADを抽出する。訓練部63Bは、抽出された異常度データADを所定の期間、例えば1日を単位としてグループ化する。訓練部63Bは、異常度データADが予め定められた所定数以上存在するグループの期間を予兆期間として、予兆期間の状態ラベルデータLDsignを生成する。 In step S106, the training unit 63B extracts abnormality degree data AD whose abnormality degree A is greater than the predictive threshold value ThA sign and whose production date and time is not included in the normal period or the abnormal period. The training unit 63B groups the extracted abnormality degree data AD in units of a predetermined period, for example, one day. The training unit 63B generates state label data LD sign for the predictive period by assuming that a period of a group in which a predetermined number or more of abnormality degree data AD exists is a predictive period.

ステップS107において、訓練部63Bは、生成した各状態ラベルデータLDnormal、LDsignおよびLDanormalyを状態ラベルデータベース74に登録する。 In step S107, the training unit 63B registers the generated state label data LD normal , LD sign , and LD abnormality in the state label database 74.

以上説明したように、第3の実施の形態に係るモデル生成装置60Bによれば、異常期間の直前の期間に、異常の予兆が現れていない期間が含まれる場合においても、異常の予兆期間を適切に設定し、精度の高い学習済みモデル(異常予兆検知モデルM2)を生成することができる。 As described above, according to the model generation device 60B of the third embodiment, even if the period immediately preceding the abnormal period includes a period in which no signs of abnormality appear, the abnormality warning period can be appropriately set, and a highly accurate trained model (anomaly warning detection model M2) can be generated.

なお、第1の実施の形態、第2の実施の形態および第3の実施の形態で生成されたそれぞれの異常予兆検知モデルM2の検知性能が訓練部63、63A及び63Bで比較され、最も検知性能が高い異常予兆検知モデルM2が採用されてもよい。 The detection performance of each of the anomaly sign detection models M2 generated in the first, second, and third embodiments may be compared in the training units 63, 63A, and 63B, and the anomaly sign detection model M2 with the highest detection performance may be adopted.

また、本開示に係るモデル生成装置60,60A,60B及び異常予兆検知装置100が適用される生産設備200が、リチウムイオン二次電池以外の製品を生産する生産設備であってもよいことは言うまでも無い。 Furthermore, it goes without saying that the production facility 200 to which the model generation device 60, 60A, 60B and the abnormality sign detection device 100 according to the present disclosure are applied may be a production facility that produces products other than lithium ion secondary batteries.

異常予兆検知モデルM2の適用先は、異常予兆検知モデルM2を生成する際に使用した生産実績データPDを生成した生産設備200に限られず、生産設備200と同じ製品を生産する他の設備であってもよい。さらには、異常の発生の仕方の傾向が共通する場合、異常予兆検知モデルM2の適用先は、生産設備200とは異なる製品を生産する設備であってもよい。 The application of the abnormality sign detection model M2 is not limited to the production equipment 200 that generated the production performance data PD used in generating the abnormality sign detection model M2, but may be other equipment that produces the same product as the production equipment 200. Furthermore, if there is a common tendency for abnormalities to occur, the application of the abnormality sign detection model M2 may be equipment that produces a product different from the production equipment 200.

本開示は、生産設備の異常または異常の予兆を検知する異常予兆検知装置に有用である。 This disclosure is useful for an anomaly detection device that detects anomalies or signs of anomalies in production equipment.

10 異常予兆検知システム
20 訓練用データベース
60,60A,60B モデル生成装置
61 前処理部
62 異常度算出部
63,63A,63B 訓練部
71 生産実績データベース
72 特徴量データベース
73 異常度データベース
74 状態ラベルデータベース
100 異常予兆検知装置
101 前処理部
102 異常予兆検知部
200 生産設備
201 巻回部
202 第1シート材
203 第2シート材
204 巻回体
205A 第1貼合ロール
205B 第2貼合ロール
206 巻芯
206M 巻芯回転駆動部
207 検査機
208 切断部
40 第1シート材切断後長さ測定センサー
41 第2シート材切断後長さ測定センサー
50 第1供給リール
51 第2供給リール
10 Abnormality sign detection system 20 Training database 60, 60A, 60B Model generation device 61 Pre-processing unit 62 Abnormality degree calculation unit 63, 63A, 63B Training unit 71 Production record database 72 Feature amount database 73 Abnormality degree database 74 Condition label database 100 Abnormality sign detection device 101 Pre-processing unit 102 Abnormality sign detection unit 200 Production equipment 201 Winding unit 202 First sheet material 203 Second sheet material 204 Winding body 205A First laminating roll 205B Second laminating roll 206 Winding core 206M Winding core rotation drive unit 207 Inspection machine 208 Cutting unit 40 First sheet material post-cut length measurement sensor 41 Second sheet material post-cut length measurement sensor 50 First supply reel 51 Second supply reel

Claims (10)

訓練用の生産実績データの特徴量データを取得する前処理部と、
正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して、前記取得した特徴量データの異常度を算出する異常度算出部と、
前記算出した異常度に基づき前記特徴量データの状態を決定し、前記特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知する異常予兆検知モデルを訓練する訓練部と、
を有し、
前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成されるモデル生成装置。
A pre-processing unit that acquires feature quantity data of the production performance data for training;
an anomaly degree calculation unit that calculates an anomaly degree of the acquired feature amount data by using an anomaly degree calculation model that represents a group of feature amounts in a normal state;
a training unit that determines a state of the feature data based on the calculated degree of anomaly, and trains an anomaly sign detection model that detects the state of the feature data from the feature data using training data composed of the feature data and the state of the feature data;
having
A model generating device in which each feature data of the training data is composed of a group of feature values that overlap with each other on a time axis .
前記異常予兆検知モデルは、前記特徴量データの状態を正常期間、予兆期間又は異常期間に判別する、請求項1に記載のモデル生成装置。 The model generating device according to claim 1, wherein the anomaly prediction detection model judges the state of the feature data as a normal period, a prediction period, or an abnormal period. 前記訓練部は、前記算出した異常度と予兆閾値及び異常閾値との比較に基づき、前記特徴量データの状態を判別する、請求項2に記載のモデル生成装置。 The model generating device according to claim 2, wherein the training unit determines the state of the feature data based on a comparison of the calculated degree of anomaly with a predictive threshold and an anomaly threshold. 前記異常度算出モデルは、前記特徴量データの異常度として前記正常状態の特徴量群からの乖離度を算出する、請求項1から3の何れか一項に記載のモデル生成装置。 The model generating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the anomaly calculation model calculates the degree of deviation from the group of features in the normal state as the degree of anomaly of the feature data. 前記前処理部は、前記訓練用の生産実績データの統計量に基づき前記特徴量データを決定する、請求項1から4の何れか一項に記載のモデル生成装置。 The model generating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the preprocessing unit determines the feature data based on statistics of the training production performance data. 前記異常度算出部は、訓練用データベースから取得した前記特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって前記異常度算出モデルを生成する、請求項1からの何れか一項に記載のモデル生成装置。 The model generating device according to claim 1 , wherein the anomaly degree calculation unit generates the anomaly degree calculation model using training data configured of the feature amount data and a state of the feature amount data acquired from a training database. 訓練用の生産実績データの特徴量データを取得するステップと、
正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して、前記取得した特徴量データの異常度を算出するステップと、
前記算出した異常度に基づき前記特徴量データの状態を決定し、前記特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知する異常予兆検知モデルを訓練するステップと、
をコンピュータが実行し、
前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成されるモデル生成方法。
A step of acquiring feature quantity data of production performance data for training;
calculating an anomaly degree of the acquired feature amount data by using an anomaly degree calculation model that represents a group of feature amounts in a normal state;
determining a state of the feature data based on the calculated degree of anomaly, and training an anomaly sign detection model that detects the state of the feature data from the feature data using training data composed of the feature data and the state of the feature data;
The computer executes
A model generation method in which each feature data of the training data is composed of a group of features that overlap with each other on a time axis .
検知対象の生産実績データの特徴量データを取得する前処理部と、
訓練済み異常予兆検知モデルを利用して、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知する異常予兆検知部と、
を有し、
前記異常予兆検知モデルは、訓練用の生産実績データの特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって訓練され、
前記特徴量データの状態は、正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して算出された前記特徴量データの異常度に基づき決定され
前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成される、異常予兆検知装置。
a pre-processing unit for acquiring feature quantity data of the production performance data to be detected;
an anomaly sign detection unit that detects a state of the feature data from the feature data by using a trained anomaly sign detection model;
having
The anomaly sign detection model is trained using training data that is configured from feature amount data of training production performance data and a state of the feature amount data,
the state of the feature amount data is determined based on an anomaly degree of the feature amount data calculated using an anomaly degree calculation model that represents a group of feature amounts in a normal state ;
An anomaly sign detection device , wherein each feature data of the training data is composed of a group of feature amounts that overlap on a time axis .
検知対象の生産実績データの特徴量データを取得するステップと、
訓練済み異常予兆検知モデルを利用して、前記特徴量データから前記特徴量データの状態を検知するステップと、
をコンピュータが実行し、
前記異常予兆検知モデルは、訓練用の生産実績データの特徴量データと前記特徴量データの状態とから構成される訓練データによって訓練され、
前記特徴量データの状態は、正常状態の特徴量群を表す異常度算出モデルを利用して算出された前記特徴量データの異常度に基づき決定され、
前記訓練データの各特徴量データは、時間軸に関して重複する特徴量群から構成される、異常予兆検知方法。
A step of acquiring feature amount data of production performance data of a detection target;
Detecting a state of the feature data from the feature data by using a trained anomaly sign detection model;
The computer executes
The anomaly sign detection model is trained using training data that is configured from feature amount data of training production performance data and a state of the feature amount data,
the state of the feature amount data is determined based on an anomaly degree of the feature amount data calculated using an anomaly degree calculation model that represents a group of feature amounts in a normal state ;
The method for detecting an anomaly , wherein each feature data of the training data is composed of a group of feature amounts that overlap with each other on a time axis .
請求項1からの何れか一項に記載のモデル生成装置と、
請求項に記載の異常予兆検知装置と、
を有する異常予兆検知システム。
A model generating device according to any one of claims 1 to 6 ;
The abnormality sign detection device according to claim 8 ;
An abnormality detection system having the above-mentioned function.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020170357A (en) 2019-04-03 2020-10-15 株式会社日立パワーソリューションズ Predictive maintenance facility, predictive maintenance method and predictive maintenance program
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